NO329445B1 - Toppfreseverktoy - Google Patents

Abstract

En toppfres for posisjonering i et borehull og fjerning av et øvre parti av et rørformet element, så som et foringsrør, plassert i borehullet, omfatter et verktøyskaft (1) , en stabilisator utstyrt med flere stabilisatorribber. (2) , og flere skjæreblader (3) tilformet med skjæreskiver (4), idet skjærebladene er plassert i et parti (5) av verktøyskaftet (1) over stabilisatorribbene (2), i hvilken skaftpartiet (5) er sideveis forskjøvet med hensyn til rotasjonsaksen for toppfresen. Det er likeså avdekket en toppfres med skjærebladene plassert i et nedre parti av verktøyskaftet og tildekket av en ytre og indre sylinder som strekker seg langsgående langs ytterflater av disse.

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår toppfresverktøyer og særlig en toppfres for nedhullsfjerning av et øvre parti av for eksempel et produksjonsforingsrør under slissgjenopprettelse og lignende.

Når en brønn skal omformes fra én modus til en annen, f.eks. fra en produksjonsbrønn til en injeksjonsbrønn eller en produsent som når til et nytt område av formasjonen, er en slissgjenopprettelsesprosedyre påkrevd. Slike slissgjenopprettelser og plugging med oppgivelse (PA - "plugging with abandonment") er lignende prosedyrer utført i de etter-følgende driftstrinnene for en eksisterende brønn presentert på figur 1: 0. Brønnen er en produsent med to individuelle barrierer, dvs. en nedhullsproduk-sjonspakning og et produksjonsforingsrør. Selve brønnen er komplettert ved hjelp av et indre produksjonsrør, et produksjonsforingsrør utenfor og som ikke tildekker dens nedre parti, og et ytre mellomliggende foringsrør avsluttet i noen avstand over en nedre ende av produksjonsforingsrøret. Produksjonspakningen er plassert i et område like over den nedre foringsrørenden. 1. Plugging av trykkforbindelse med reservoaret, f.eks. ved installasjon av en mekanisk plugg og/eller sement under produksjonspakningen.

2. Kutting og trekking av produksjonsrøret.

3. Sementering like over produksjonspakningen inne i produksjonsforingsrøret.

4. Skjæring og trekking av produksjonsforingsrøret.

5. Dersom foringsrøret ikke kan trekkes, f.eks. på grunn av sement eller baryttavsetting, nedfresing til startpunktet.

6. Utføring av sidespor.

Hensikten med slike slissgjenopprettelsesprosedyrer er for å etablere en ny brønn som har barrierer, både primær(e) og sekundær(e), fra en tidligere brukt sliss samtidig som stenging av all forbindelse med det gamle reservoaret. Noen ganger er skjæring og trekking av produksjonsforingsrøret begrenset på grunn av sement bak produksjons-foringsrøret eller baryttavsetting fra boreslam i et ringrom mellom utsiden av produksjonsforingsrøret. Slike fastsittingspunkter er lokalisert ved hjelp av passende loggeutstyr. Det tilgjengelige freseutstyret er generelt gammeldags og liten utvikling er blitt gjort for å optimere freseprosessen. Ett eksempel på tidligere kjent utstyr er avdekket med EP-A2 0339776, der viktigheten av et symmetrisk mønster som omfatter skjæreelementer med forutbestemt størrelse og form er drøftet.

Når fresing av for eksempel et foringsrør, er én hovedutfordring utvikling av små stålflis som er i stand til lettvint å spyles ut av brønnen og håndteres med overflateutstyr uten tilplugging av returstrømningsledninger eller utstyr installert for å bearbeide borefluid. Uheldigvis frembringer tradisjonelle toppfreser lange gjengelignende stålspon med en tilbøyelighet til lettvint å tilstoppe strømningsledningene og danne fuglereir som begrenser videre fremgang under driften, se figur 2. Denne virkningen representerer en ulempe i mange henseender, særlig med hensyn til utkopling av brønnstyreutstyr og risikoeksponering for personell. I tillegg resulterer slitasjemønsteret på slike freser, illustrert på figur 3, ofte i en økt frembringelse av gjengelignende stålspon.

Formål med den foreliggende oppfinnelse er å:

redusere uproduktiv tid, NPT, knyttet til slike slissgjenopprettelses prosedyrer. NPT under slissgjenopprettelse er klassifisert som det fjerde fokuseringspunktet for konseminiatativet i StatoilHydro ASA og representerte, for eksempel i 2004 og 2005, henholdsvis 33 og 60 dager med riggtid,

øke drifteffektivitet ved freseprosedyrer,

redusere eller eliminere frembringelsen av lange gjengelignende stålspon,

noe som derved minsker sannsynligheten for at brønnstyreutstyr settes ut av drift og at personell eksponeres for risiko.

Disse formålene er oppnådd i ett aspekt av den foreliggende oppfinnelse ved hjelp av en toppfres for posisjonering i et borehull og fjerning av et øvre parti av et rørformet element, så som et foringsrør, plassert i borehullet, omfattende et verktøyskaft, en stabilisator utstyrt med flere stabilisatorribber, og flere skjæreblader tilformet med skjæreskiver, idet skjærebladene er plassert i et parti av verktøyskaftet over stabilisatorribbene, i hvilken skaftpartiet som omfatter skjærebladene, er sideveis forskjøvet med hensyn til rotasjonsaksen for topp fresen.

Som et resultat er det unngått å få en foringsrørstump som graver seg inn i de respektive skjærebladene med avvist berøring ved det samme punktet til alle tider under skjæring. Den eksentriske bevegelsen av toppverktøyet sørger for en vandring frem og tilbake langs den fresede stumpen. Ved å nekte at stumpen graver seg inn er utviklingen av lange stålskjærekuttgj enger avvist.

I et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse er det tildannet en toppfres for posisjonering i et borehull og fjerning av et øvre parti av et rørformet element, så som et

foringsrør, plassert i borehullet, omfattende et verktøyskaft, flere skjæreblader tilformet med skjæreskiver, og en sentral boring for et fluid som skal spyles gjennom toppfresen for å fjerne skjærespon / skjærekutt / borekutt fra borehullet, i hvilken skjærebladene er plassert i et nedre parti av verktøyskaftet og tildekket av en ytre og indre sylinder som strekker seg langsgående langs ytterfiater av disse.

Ringromsvaskekonseptet i samsvar med det sistnevnte aspektet omfatter likeså strømningsporter for fluidet over sylinderne og som reduserer eller eliminerer frembringelsen av lange gjengelignende stålspon på en svært effektiv måte, noe som derved øker den produktive tiden under for eksempel slissgjenopprettelsesprosedyrer.

Gunstige utførelser av oppfinnelsen er presentert i de uselvstendige patentkravene og etterfølgende detaljerte drøftelse av slike utførelser.

Oppfinnelsen skal nå forklares ytterligere ved hjelp av de vedføyde tegningene, på hvilke: figur 1 skjematisk viser seks ulike skisseprosedyrer utført under slissgjenopprettelse;

figur 2 viser to fotografier på hvilke det øvre presenterer gjengelignende stålspon og det nedre stålflis;

figur 3 og 4 skjematisk viser en tradisjonell toppfresutforming og et typisk slitasjemønster på denne og som frembringer gjengelignende stålspon;

figur 5 skjematisk viser en toppfresutforming i samsvar med et første aspekt av den foreliggende oppfinnelse; og

figur 6 til 8 skjematisk viser en toppfresutforming i samsvar med et andre aspekt av den foreliggende oppfinnelse.

En tradisjonell toppfres og likeledes en toppfres i samsvar med et første aspekt av den foreliggende oppfinnelse er basert på en utforming som omfatter tre hovedkomponenter, se henholdsvis figur 3 og 4, samt figur 5. Disse hovedkomponentene er i formen av et verktøyskaft 1, en stabilisator som har flere stabilisatorribber 2, og flere skjæreblader 3 forsynt med passende skjæreskiver 4. Både stabilisatorribbene 2 og skjærebladene 3 strekker seg fra den ytre overflaten av verktøyskaftet 1 og er plassert i henholdsvis dets nedre og midtre parti. For å stabilisere og nøyaktig posisjonere toppfresen under rotasjon av denne er ribbene 2 dimensjonert nær den fullstendige indre diameteren av et foringsrør som skal fjernes.

Under rotasjon av toppfresen i et borehull for å frese og fjerne en øvre ende av det faktiske foringsrøret er et passende borefluid vanligvis pumpet ned en sentral boring, ikke illustrert, innenfor toppfresen for å strømme ut under skjærebladene og deretter returnere til overflaten gjennom et ringrom utenfor toppfresen for å fjerne skjærespon / skjærekutt som produseres. Toppfresen er understøttet fra overflaten for rotasjon med hvilket som helst kjent kraftmiddel, ikke illustrert, som likeså er tilpasset for å påføre en forutbestemt belastning på fresen og for å tilføre fluidet.

Motsatt tradisjonelle utforminger, der verktøyskaftet 1 strekker seg på en rettlinjet måte fra dets nedre til øvre ende, og slik som illustrert på figur 5, er toppfresen i samsvar med den foreliggende oppfinnelse tilformet med et verktøyskaft 1 som er sideveis forskjøvet fra rotasjonsaksen til toppfresen i et parti 5 som omfatter skjærebladene 3. Derved og slik som nevnt ovenfor, er det skaffet en toppfres som virker på en eksentrisk måte for å redusere eller eliminere frembringelsen av lange gjengelignende spon. Forskyvningen er overdrevet på figur 5 og det er således kun nødvendig å ha skjæreblader 3 montert på et skaftparti 5 forholdsvis kort fra senter, f.eks. et minimum på 10 mm. Faktorer som på-virker den sideveise forskyvningen er rotasjonshastighet og belastning på toppfresen, antall av skjærebladene, diameter til foringsrøret som skal fjernes, av hvilket material foringsrøret er utført, osv.

Slik som vist på figur 5, er skaftpartiet 5 som omfatter skjærebladene 3, forskjøvet ved hjelp av nedre og øvre skrånede skaftpartier 6, 7. Normalt er toppfresen tilformet med åtte skjæreblader 3 ved intervaller i avstand fra hverandre. Når nødvendig kan antallet varieres, blant annet avhengig av foringsrørdiameteren. Skjæreskivene 4 er anordnet i et egnet slitasjemønster, fortrinnsvis på en regelmessig måte, på de ytre overflatene av hvert skjæreblad 3 og er utført av for eksempel hardmetall eller polykrystallinsk diamant, PCD. Skjærebladene 3 er fortrinnsvis anordnet parallelle med lengdeaksen til verktøyskaftet 1, eller likeså alternativt på skrå med denne, ikke illustrert. Skjæreskivene kan tilformes med en form som avviker fra hemisfærene vist på figur 5, f.eks. trekantede eller en kombinasjon av ulike former.

En annen variant av den foreliggende oppfinnelse er illustrert på figur 6 til 8, og komponenter allerede nevnt ovenfor skal ikke drøftes ytterligere nedenfor. Denne spesifikke utforming er basert på et ringromsvaskekonsept, i hvilket skjærebladene 3 er tvunget til å virke direkte på en ytterfiate av foringsrørtoppen umiddelbart over den nedre enden av verktøyet. Det er likeså inkludert en ytre skjærerring 12 for fjerning av material i foringsrørirngrommet, f.eks. sement og barytt. Verktøyskaftet 1 er tilformet med en sentral boring 8 for et fresefluid, f.eks. Visplex™, som skal spyles ut gjennom toppfresen for å transportere skjærespon/ skjærekutt fra foringsrøret til overflaten.

Ulikt toppfresen illustrert på figur 5 er skjærebladene 3 plassert i et nedre parti av verk-tøyskaftet og tildekket med en ytre og indre sylinder 9,10 som strekker seg langsgående langs ytterflater av disse. Skjærebladene 3 er radialt montert mellom sylinderne 9, 10 og er konfigurert for å oppta skjærespon / skjærekutt som skal spyles ut gjennom topp-enden av et ringrom tilformet av sylinderne. Skjærebladene 3 er fortrinnsvis orientert i en retning på skrå med hensyn til rotasjonsaksen, men dette er ingen nødvendighet. Verktøyskaftet har strømningsporter 11 som innebærer at én del av strømningen er avledet ut av verktøyhalsen. Den resterende strømningen er gjennom toppfresen og opp ringrommet mellom sylinderne 9,10 for å rengjøre skjærebladene 3.

Den indre sylinderen 10 er plassert på en måte i avstand med hensyn til verktøyskaftet 1, for derved å tillate at en nedre ende av den indre sylinderen 10 danner anlegg eller kontakt inne i det øvre partiet av foringsrøret og for å virke som en stabilisator.

Ringskjæreren 12 er sikret på en egnet mate til nedre ende av den ytre sylinderen 9 og kan omfatte nedre skjærersegmenter 13, slik som illustrert på figur 6. Ringskjæreren og skjærersegmentene er utført eller dannet av hemisfærer anordnet i et regelmessig mønster som svarer til skjærebladene 3.

Til slutt skal noen generelle betraktainger gis. Selv om drøftelsen over er blitt gjort i forbindelse med slissgjenopprettelse i en produksjonsbrønn som omfatter et produk-sjonsforingsrør og en produksjonsrørstreng, bør det forstås at dette faktum kun er illust-rerende og ikke begrensende. Den faktiske brønnen kan således være hvilken som helst brønn, i hvilken det foreliggende toppverktøy er formålstjenelig, f.eks. en injeksjons-brønn. Uttrykket "foringsrør" skal fortolkes til å inkludere et rør, et foringsrør, et produksjonsrør, forlengingsrør og andre lignende rørformede elementer installert inne i brønnen. Toppfresen må stabiliseres med nær fullstørrelses stabilisator ikke utelukkende under, men likeså over skjærebladene. Ettersom den øvre stabiliseringen kan iverksettes på mange forskjellige måter, er noen ytterligere detaljer ansett som overflødige her.

Claims (10)

1. Toppfres for posisjonering i et borehull og fjerning av et øvre parti av et rørformet element, så som et foringsrør, plassert i borehullet, omfattende et verktøyskaft (1), en stabilisator utstyrt med flere stabilisatorribber (2), og flere skjæreblader (3) tilformet med skjæreskiver (4), idet skjærebladene er plassert i et parti (5) av verktøyskaftet (1) over stabilisatorribbene (2), karakterisert ved at skaftpartiet (5) som omfatter skjærebladene (3), er sideveis forskjøvet med hensyn til rotasjonsaksen for toppfresen.

2. Toppfres ifølge krav 1, karakterisert ved at forskyvningen av skaftpartiet (5) er minst 10 mm.

3. Toppfres ifølge hvilket som helst av de foranstående kravene, karakterisert ved at skjærebladene (3) er anordnet parallelt med rotasjonsaksen.

4. Toppfres ifølge hvilket som helst av de foranstående kravene, karakterisert ved at skjæreskivene (4) er tilformet av hemisfærer og anordnet i et regelmessig mønster.

5. Toppfres for posisjonering i et borehull og fjerning av et øvre parti av et rørformet element, så som et foringsrør, plassert i borehullet, omfattende et verktøyskaft (1), flere skjæreblader (3) tilformet med skjæreskiver (4), og en sentral boring (8) for et fluid som skal spyles gjennom toppfresen for å fjerne skjærespon / skjærekutt fra borehullet, karakterisert ved at skjærebladene (3) er plassert i et nedre parti av verktøyskaftet og tildekket av en ytre og indre sylinder (9,10) som strekker seg langsgående langs ytterflater av disse.

6. Toppfres ifølge krav 5, karakterisert ved at den indre sylinderen (10) er anordnet i et avstandsforhold til vrktøyskaftet (1).

7. Toppfres ifølge hvilket som helst av kravene 5-6, karakterisert ved at den ytre sylinderen (9) er utstyrt med en ringskjærer (11) sikret til en nedre ende av denne.

8. Toppfres ifølge krav 7, karakterisert ved at skjærerringen (11) er tilformet med skjæreskiver (4).

9. Toppfres ifølge hvilket som helst av kravene 5-8, karakterisert ved at skjærebladene (3) er anordnet på en skrånet måte med hensyn til rotasjonsaksen.

10. Toppfres ifølge hvilket som helst av kravene 5-9, karakterisert ved at skjæreskivene (4) er tilformet av hemisfærer og anordnet i et regelmessig mønster.