NO338083B1 - Fremgangsmåte for å ekspandere et rør nede i brønnen - Google Patents

Description

OPPFINNELSESOM RÅDET

Oppfinnelsesområdet vedrører bekjempelse av tendensen av ekspanderte rør til å minske i driftdiameter fra den ferdige ekspanderte diameter ved endene av røret.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

WO 96/37680 A1 beskriver en fremgangsmåte for å ekspandere et rør nede i brønnen hvor det anvendes en forbindelse med spor nær forbindelsen for å forhindre tap av driftdimensjon ved fysisk å fange hann-enden i en motsatt helning av hunn-koplingen. En driftsreduksjon fra ekspansjon bekjempes med en omvendt helning på en del for fysisk å holde enden av den andre delen.

WO 09/095181 A1 omtale en tilsvarende løsning som publikasjonen ovenfor. Her igjen er hann-enden fanget i hunn-enden i et spor som er konstruert for å holde hann-enden fra å krumme seg innover for å redusere driftsdimensjonen som et resultat av ekspansjonen.

GB 2365040 A omtaler et system for å danne flerlaterale brønnboringer. Syste-met omfatter en rørforlengelse lokalisert ved brønnhullsenden av en rørstreng i en brønnboring og en innretning for å forankre forlengelsen innen brønnboringen. Rør-forlengelsen har mindre diameter enn rørstrengen for plassering gjennom strengen, og dens øverste seksjon kan være tynnere enn dens hoveddel. Den tynne delen av forlengelsen overlapper med fundamentet til rørstrengen og er radialt ekspandert inn i en pressti I pasning.

Ekspanderte rør er blitt stadig mer aktuelle i mange brønnanvendelser. I en monoboringsbrønn er den ferdigstilte størrelse av foringsrøret den samme. Dette oppnås ved å innsette foringsrør av en gitt størrelse og ekspandere det nede i brønnen til et tettende forhold med den foregående lengde av foringsrør allerede plassert i bo-ringen, slik at det opprettholdes en konstant indre klaringsdiameter, kjent som driftdiameter. Driftdiameteren kontrollerer størrelsen av verktøy som senere kan føres frem gjennom den ekspanderte rørstreng. Der er mange anvendelser av ekspansjonstek-nologi. Forlengelsesrørstrenger henges på foringsrør. Reparsjonsstykker for sprukne eller brukne foringsrør eller forlengingsrør utbedres med hylser som ekspanderes nede i brønnen. Gruspakningsfiltere ekspanderes for å eliminere ringrommet som tidligere ble anvendt for å avsette grus for å bremse produksjon av sand.

Med den stadig økende anvendelse av ekspansjonsmetoder opptrer en uønsket bivirkning som tidligere ikke har vært tatt hensyn til. Som et resultat av ekspansjon av en gitt lengde av rør til en forut bestemt indre diameter ved bruk av for eksempel et stukeverktøy hadde endene av røret tendens til å krølle seg eller bøyes innover mot senter av det ekspanderte rør. Dette fenomen vil redusere driftdiameteren. Denne reduksjon i driftdiameter kunne skape en rekke forskjellige problemer. Den kunne redusere produksjonsfakter. Den kunne gjøre det umulig for visse verktøy å passere til en ønsket lokalitet. Den kunne skape erosjonsarealer hvor en del av røret strakk seg inn i den flytende strøm, og som til slutt kunne føre til rørlekkasje. Denne reduksjon i driftdiameteren som et resultat av ekspansjonen refereres det heri til som «endeeffekten».

Den foreliggende oppfinnelse søker å minimere eller eliminere denne endeeffekt på flere forskjellige måter. En metode er å svekke enden på en rekke forskjellige måter for å motvirke de krefter som virker på enden for å bringe den til å bøyes inn etter ekspansjon. En ytterligere metode ifølge den foreliggende oppfinnelse er å for-håndsbøye endene utover, slik at endeeffekten fører til et resultat med ikke noen reduksjon i driftdiameter. En ytterligere metode ifølge den foreliggende oppfinnelse er å anvende et mykt materiale nær endene under stuking. Deretter, selv om der er noen endeeffekt, er materialet som reduserer driftdiameteren mykt nok, slik at strømningen eller et verktøy som må passere enkelt fjerner eller avkutter noe av det myke materiale, som står i veien. Disse og andre metoder for å minimere eller på annen måte å ta seg av endeeffektspørsmålet vil fremstå klarere for de fagkyndige ved gjennomsyn av den følgende beskrivelse av den foretrukne utførelsesform og de etterfølgende pa-tentkrav.

Generelt relatert til området med å ekspandere hylser i rør eller å ekspandere rørender er US patenter 2.623.570; 3.712.376; 3.746.091; 6.155.092 og 6.412.324. Av disse er det mest relevante '91 patentet fig. 5 og 9 som viser overlappende flek-sible fingere 55 på enden av en rørhylse 13 som ekspanderes og på enden av en hol-derhylse 57. Disse overlappende fingere skyves ut for å la stukeverktøyet 15 passere og fjærer slår tilbake til sin opprinnelige posisjon som beskrevet i det nevnte patent i spalte 4, linjer 42-50. En slik anvendelse vedrører ikke nevnte «endeeffekt» spørs-mål.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en fremgangsmåte for å ekspandere et rør nede i brønnen, røret er fremstilt med en vegg formet av et hard-metall, omfattende: posisjonering av en ende av hardmetall-røret nede i brønnen i et overlappende forhold med et omgivende rør;

fremføring av en ekspansjonsanordning innen en ende av nevnte hardmetall-rør som overlapper med nevnte omgivende rør;

kjennetegnet ved fjerning av materialet fra nevnte overlappende ende av nevnte hard-metall-rør, uten å kompensere for nevnte materiale fjernet ved innføring av ytterligere materiale, før ekspandering med nevnte ekspansjonsanordning for på denne måten å eliminere eller minimalisere, etter ekspansjon med nevnte ekspansjonsanordning, reduksjonen i endedriftsdiameter innen nevnte hardmetall-rør sammenlignet med et indre parti av nevnte hardmetall-rør.

Foretrukne utførelsesformer av fremgangsmåten er videre utdypet i kravene 2 til og med 26.

En rekke forskjellige metoder for å redusere eller eliminere «endeeffekten» eller tendensen av rørender til å reduseres i diameter etter ekspansjon beskrives. Noen innebærer forhåndsbøyning av endene utover, mens andre metoder innebærer å fjerne materialet innvendig og/eller utvendig nær endene. Enda ytterligere metoder omfatter svekking av endene på andre måter inklusive penetrasjon av rørmaterialet ved bruk av åpninger av forskjellige former inklusive skisser og/eller hull hvor åpningene er mellom rørendene eller hvor de kan strekke seg på den ene eller begge ender hele veien til enden av røret. Innsatser som er bløtere enn rørmaterialet kan anbringes nær endene. Hvis der er en slik endeeffekt kan da det utstående materiale skyves ut av veien eller brytes av.

DETALJERT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1 er en tverrsnittstegning av et rør og viser en ende bøyd utover og den andre ende som har et spor innvendig og utvendig; Fig. 2 viser i tverrsnitt et innvendig spor ved en ende og et utvendig spor ved den andre ende; Fig. 3 viser i tverrsnitt utvendige spor over en innvendig konus ved en ende og en utvendig konus over det indre spor ved en andre ende; Fig. 4 viser i snitt et innvendig spor ved en ende og en utvendig utsparing koplet med en innvendig konus ved den andre ende; Fig. 5 viser i snitt et innvendig spor som begynner ved en ende og et utvendig spor i avstand fra den motsatte ende; Fig. 6 viser i snitt en innvendig konus og serier av indre spor som begynner ved en ende og en innvendig konus og en serie av utvendige spor på den motsatte ende; Fig. 7 viser i snitt rette slisser som avsluttes med hull og som strekker seg fra en ende og et mønster av skoleformede slisser som er lokalisert innenfor den motsatte ende; Fig. 8 er en isometrisk tverrsnittstegning av en innsats som kan anbringes i gjenger før ekspansjon; Fig. 9 er en tverrsnittstegning som viser innsatsen i fig. 8 montert til gjengene ved en ende av et rør som skal ekspanderes; Fig. 10 viser utvendige avsmalnende langsgående segmenter av fjernet materiale, og som strekker seg til enden av røret; og Fig. 11 er snittet i fig. 10 som viser segmentene av fjernet materiale på innsiden og som strekker seg til enden av røret.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSESFORM

Den foreliggende oppfinnelse søker å minimere eller eliminere endeeffektene som resulterer fra rørekspansjon. Endeeffekten er antatt å opptre som et resultat av høye ringspenninger i røret indusert under ekspansjon. For alle seksjoner av røret som ikke er ved en ende mottar seksjonen understøttelse fra begge sider. Seksjo-nene ved rørendene understøttes bare på en ende. De høye ringspenninger er i stand til å overvinne denne ensidige understøttelse og deformerer røret innover og reduserer driftdiameteren. Figurene illustrerer flere metoder for å bekjempe denne effekt. Disse metoder kan blandes og tilpasses hverandre og forskjellige metoder kan anvendes ved motsatte ender. I fig. 1 er den venstre ende forhåndsbøyd utover før ekspansjon. Etter ekspansjon, selv der er en endeeffekt, motvirker forhåndsbøyningen dette, slik at den resulterende endedriftdiameter er minst så stor som driftdiameteren 10 mellom endene 12 og 14. Enden 12 kan bøyes utover noen få grader eller så mye som omtrent 15° avhengig av lengden av bøyd segment 16. Tykkelsen 18 av segmentet 16 er initi-alt mindre enn tykkelsen 20 av resten av røret. Ved enden 14 er der et ytre spor 22 og et motstående indre spor 24. Den ene eller begge av disse spor 22 og 24 tjener til å svekke enden, slik at når stukeverktøyet eller annen ekspansjonsanordning føres gjennom enden 14 minimeres de resterende ringspenninger eller utoverbøyningen under ekspansjon blir tilstrekkelig ekstrem, slik at den ikke har drivkraften bak seg til å bringe enden 14 til å kollapse innover i en tilstrekkelig grad til å redusere driftdiameteren ved endene til mindre enn resten av røret. Mens der kan være noen tendens av enden 14 til å bøyes tilbake mot senter av røret vil denne bevegelse være for ubety-delig til å skape en driftdiameterreduksjon ved denne ende. Fig. 2 viser et innvendig spor 26 ved en ende og et utvendig spor 28 ved den motsatte ende. Også her er hensikten å tillate nok utoverbøyning, slik at tendensen til tilbakebøyning etter stuking vil ha liten eller ingen konsekvens etter som den endelige posisjon av endene 30 eller 32 vil være slik at der vil være liten eller ingen endeeffekt for å redusere driftdiameteren etter ekspansjon. Fig. 3 illustrerer et utvendig ribbemønster 34 koplet med en utoverrettet konisk overflate 36 på innsiden motsatt ribbemønsteret 34. Ved den motsatte ende er møns-teret reversert med veggkonusen 38 som gjør veggen tynnere når det nærmer seg enden 40 mens ribbemønsteret 42 nå er på innsiden motsatt veggkonusen 38. Fig. 4 viser et innvendig spor 44 som ikke strekker seg til enden 46. Veggtykkelsen minsker i sporet 44. Ved den motsatte ende 48 er en innvendig konus 50 som

reduserer veggtykkelsen mot enden 48. Der er også en utvendig omkretsutspa-

ring 52.

Fig. 5 viser et kort spor 54 som begynner fra enden 56 og en utvendig utsparing 58 ved enden 60. Fig. 6 viser en serie av ribber eller innvendig gjenge 62 nær enden 64 og en innvendig konus 66 som reduserer veggtykkelsen mot enden 68. Et flertall av nærstående ribber 70 er anordnet på utsiden og perpendikulært til konusen 66. Fig. 7 viser slisser 72 som begynner ved enden 74 og avsluttes i avrundede åpninger 76. Åpningene 76 kan ha andre former og kan være anbrakt på andre ste-der langs slissene 72 eller forskjøvet fra disse. Ved enden 78 er et flertall slisser 80 som er foretrukket parallelle til hverandre og anordnet i et skoleformet mønster. Slissene 80 behøver ikke å være identiske i bredde eller lengde og behøver ikke å være parallelle. Også tatt med i betraktning er andre metoder som fjerner noe av veggma-terialet for å svekke endene, slik at endeeffekten som skyldes ekspansjon hindres eller minimeres. Fig. 8 og 9 viser en ytterligere metode. En innsats 82 fremstilt av et mykere materiale enn røret 84 har en utvendig gjenge 86 for inngrep med gjengen 88 på røret 84. Innsatsen 82 er konisk 90 fra enden 92. Den har en indre sylindrisk overflate 94 som kan innrettes på linje med den indre vegg 96 av røret 84. Alternativt kan overfla-ten 94 være anordnet skrånende utover i den samme retning som konusen 90 eller i den motsatte retning. Etter at stukeverktøyet eller annen kjent ekspansjonsanordning (ikke vist) er ført gjennom denne sammenstilling er målet at bare den mykere innsats 82 skal være det materiale som interfererer med en større driftsdiameter. På denne

måte kan et verktøy presses gjennom det ekspanderte rør og vil skyve eller bringe ut av veien enhver del av den mykere innsats som reduserer driftdiameteren av overfla-ten 84. Innsatsen vil også hjelpe til med å motvirke den innoverrettede kollaps av enden 92 mens det også antas at ribbene eller gjengen 86 også kan være konfigurert for å øke utoverbøyningen under ekspansjonen til det punkt hvor den innoverrettede tilbakesprangeffekt ved endene og som minimeres. Innsatsen kan være kopper eller et annet bøyelig metall, eller andre myke eller flytende ikke-metalliske materialer som lett vil gi etter under ekspansjonstrykk fra stukingen. Innsatsen kan også konfigureres

med lengre eller kortere lengde en vist i fig. 8 og 9. Innsatsen kan også konfigureres med en forskjellig festemetode, som for eksempel men ikke begrenset til de følgende: rette gjenger, klebing, slaglodding/sveising, skjøting av sammenpassende profiler, settskruer, skjærskruer eller bolter.

Ved riktig konfigurering kan behandlingen av den ende som forblir fri under stukingen, kan endeeffekten reduseres og endog gjøres fullstendig betydningsløs hvis den likevel forekommer. Alternativt kan den fullstendig motvirkes før stukingen, slik at som et resultat av stukingen blir der ingen etterfølgende reduksjon i driftdiameteren av det ekspanderte rør. Utoverbøyningen vist i fig. 1 er en metode. Den kom-penserer for tendensen til endeeffekt, slik at det netto resultat endog med endeeffekt er ingen eller minimal reduksjon i driftdiameter. Det indre endespor 54 i fig. 5 er en ytterligere metode hvor det selv om det forekommer en endeeffekt gjør den utsparte ka-rakter av endeveggen at enderesultatet av endeeffekten ikke har noen eller bare en minimal effekt på reduksjonen av den ekspanderte driftdiameter. Alternativer med langsgående eller spiralformede slisser som i fig. 7 søker å redusere resterende ringspenninger og ved hjelp av denne mekanisme bekjempes tendensen av endene til endeeffekt. Fig. 8 og 9 illustrerer en metode hvori innsatsen har liten eller om mulig ingen restspenning til å motstå restspenningen i dets rørformede utside, slik at det nettoresultat enten ikke er noen reduksjon i etter ekspansjons-driftdiameter eller endog hvis der er noen reduksjon i driftdiameteren, er innsatsen som er myk i veien, slik at den kan skyves eller formes ut av veien ved hjelp av et etterfølgende fremførings-verktøy. Enda ytterligere metoder for å innsnevre veggtykkelsen nær endene, som for eksempel i fig. 3 opererer med det prinsipp at ringspenninger som kan bero i røret etter ekspasjon ville bli minimert ved veggtykkelsesreduksjonen eller at slike akkumu-lerte restspenninger ville resultere i langsgående kollaps eller noe minimal bøyning i sonen med redusert tykkelse hvor innvirkningen på postekspansjons-driftdiameter er minimert.

Fig. 10 og 11 viser anvendelse av fjernelse av materiale i langsgående segmenter 98 som har en vid dimensjon 100 ved enden 102 og en smal dimensjon 104 nær den motsatte ende. Fig. 10 viser segmentene 98 på utsiden av røret men de kan også være på innsiden av røret, som vist i fig. 11. Orienteringen kan reverseres med den smale dimensjon 104 anordnet nær enden 102.

Claims (26)

1. Fremgangsmåte for å ekspandere et rør (84) nede i brønnen, røret er fremstilt med en vegg formet av et metall, omfattende: posisjonering av en ende av metallrøret (84) nede i brønnen i et overlappende forhold med et omgivende rør; fremføring av en ekspansjonsanordning innen en ende av nevnte metallrør (84) som overlapper med nevnte omgivende rør; karakterisert vedfjerning av materialet fra nevnte overlappende ende av nevnte metallrør (84), uten å kompensere for nevnte materiale fjernet ved innføring av ytterligere materiale, før ekspandering med nevnte ekspansjonsanordning for på denne måten å eliminere eller minimalisere, etter ekspansjon med nevnte ekspansjonsanordning, reduksjonen i endedriftsdiameter innen nevnte metallrør (84) sammenlignet med et indre parti av nevnte metallrør (84).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat den omfatter: tilveiebringelse av en innsats (82) ved en ende av røret (84) og som vil holde mindre resterende ringspenning etter ekspansjon enn den omgivende del av røret (84).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert vedat innsatsen (82) gjøres mykere enn det omgivende rør (84).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert vedat den omfatter: innsatsen (82) forbindes til røret (84) ved hjelp av en metode med gjenging (86), slaglodding, påføring av klebestoff, settskrue, skjærskrue, bolting og utsparte sammenpassende profiler.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert vedat den omfatter: den nevnte innsats (82) anbringes i en redusert driftdiameterdel nær den nevnte ende av røret (84) etter ekspansjon med det nevnte stukeverktøy; et full driftdiameterverktøy føres fremover og inn i røret (84); i det minste en del av innsatsen (82) fjernes med det nevnte verktøy for å tillate at verktøyet passerer den nevnte ende med redusert driftdiameter.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert vedat den omfatter: forhåndsbøyning av den nevnte ende av røret (84) inntil den nevnte innsats (82) i avstand fra en sentral akse av røret (84) før ekspansjonsanordningen føres frem gjennom den nevnte ende.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert vedat den omfatter: tilveiebringelse av et flertall åpninger (76) inntil den nevnte ende av det nevnte rør (84) med den nevnte innsats (82) før ekspansjonsanordningen føres frem gjennom den nevnte ende; resterende ringspenninger i den nevnte ende av røret etter stuking reduseres ved hjelp av de nevnte åpninger (76).

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved: tilveiebringelse av langsgående orienterte slisser (72) som de nevnte åpninger (76).

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert vedat den omfatter: tilveiebringelse av spiralviklede slisser (80) som de nevnte åpninger (76).

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert vedat den omfatter: de nevnte slisser (72) tillater å strekke seg til enden av røret (84); i det minste én av de nevnte slisser (72) avsluttes i det indre av røret (84) med en åpning formet på en forskjellig måte.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert vedat den omfatter: avslutning av i det minste én av de nevnte slisser (72) innenfor den ene eller den andre ende av røret (84).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert vedat den omfatter: tilveiebringelse av én av et innvendig spor (44) med konstant diameter på enden (46) av det nevnte rør og en innvendig konus (50) med økende diameter som strekker seg mot enden av røret, før ekspansjonsanordningen føres fremover gjennom den nevnte ende.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert vedat den omfatter: tilveiebringelse av én av minst et innvendig (24) og utvendig spor (22) på røret hvor sporet ikke strekker seg til enden av røret.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert vedat den omfatter: tilveiebringelse av et utvendig spor (22) som strekker seg til enden (14) av røret; den nevnte ende (14) av røret bøyes bort fra rørets senterlinje, før ekspansjonsanordningen føres frem gjennom den nevnte ende (14), for å skape en konus som øker i diameter når den nærmer seg enden av røret.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat den omfatter: forhåndsbøyning av den nevnte ende (14) av røret inntil innsatsen (82) i avstand fra en sentralakse av røret før ekspansjonsanordningen føres fremover gjennom enden.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat den omfatter: tilveiebringelse av et flertall åpninger (76) inntil den nevnte ende av røret (84) som har den nevnte innsats (82) før ekspansjonsanordningen føres fremover gjennom enden; resterende ringspenninger i enden av røret etter ekspansjon reduseres ved hjelp av de nevnte åpninger (76).

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert vedat den omfatter: tilveiebringelse av i lengderetningen orienterte slisser (72) som de nevnte åpninger (76).

18. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert vedat den omfatter: tilveiebringelse av spiralviklede slisser (80) som de nevnte åpninger (76).

19. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert vedat den omfatter: de nevnte slisser (72) tillates å strekke seg til enden av røret (84); i det minste én av slissene (72) avsluttes i det indre av røret (84) med en forskjellig formet åpning.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert vedat den omfatter: i det minste én av de nevnte slisser (80) avsluttes innenfor den ene eller den andre ende av røret (84).

21. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat den omfatter: tilveiebringelse av én av et indre spor (44) med konstant diameter til enden (46) av røret og en innvendig konus (50) med økende diameter som strekker seg mot enden av røret, før ekspansjonsanordningen føres frem gjennom enden.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat den omfatter: tilveiebringelse av én av minst et innvendig (24) og et utvendig (22) spor på rø-ret idet sporet ikke strekker seg til enden av røret.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat den omfatter: tilveiebringelse av et utvendig spor (22) som strekker seg til enden (14) av røret; den nevnte ende (14) av røret bøyes bort fra rørets senterlinje, før ekspansjonsanordningen føres frem gjennom enden (14), for å skape en konus som øker i diameter når den nærmer seg enden av røret.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat den omfatter: tilveiebringelse av et flertall segmenter (16) av fjernet materiale som avtynner veggen av røret (84) inntil en ende derav.

25. Fremgangsmåte ifølge krav 24, karakterisert vedat den omfatter: tilveiebringelse av en konus (38) på de nevnte segmenter (16); de nevnte segmenter (16) innrettes på linje i lengderetningen på røret (84).

26. Fremgangsmåte ifølge krav 25, karakterisert vedat den omfatter: tilveiebringelse av de nevnte segmenter (16) på minst én av innsiden og utsiden av røret (84); en bred del av de nevnte segmenter (16) orienteres nærmest en ende av røret (84).