NO149397B - Fremgangsmaate og anordning for retningsstyrt boring - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte

og en anordning for anbringelse av et foringsrør i en ønsket krumning og retning fra en boreplattform,

for å lette en retningsstyrt boring av en brønn i grunnen under sjøbunnen.

Grunnene til retningsboring av en oljebrønn er velkjente.

Det er vanlig å plassere en stasjonær plattform på et

utvalgt sted for optimal produksjon av olje. Fra en slik stasjonær plattform bores det flere brønner.

Avhengig av størrelse og beliggenhet av oljeforekomstene

er det nødvendig å trenge gjennom grunnen på forskjellige steder, idet det tas hensyn til de geologiske forhold.

For å oppnå maksimal produksjon med en plattform fra

et antall brønner, må det bores i forskjellige, forut-bestemte dybder og retninger.

Det første trinn i boreprosessen omfatter anbringelse av

en øvre foring som vanligvis er et stålrør med relativt stor diameter. Ved offshore-boring kalles dette rør vanligvis lederør. Denne del av foringssystemet som det bores gjennom mot brønnen utgjør "hullet i vannet", gjennom hvilket en mindre foring og borestrengen kan føres inn.

Den primære oppgave til lederøret er å danne det nevnte

"hull i vannet" samt å utgjøre en tetning til en viss dybde ned i slamlaget, avhengig av hva som etter forholdene er nødvendig.

Normalt anbringes lederøret til en dybde på 30 - 100 m

under slamoverflaten eller sjøbunnen. Etter anbringelse av lederøret føres de mindre foringsrør gjennom lede-

røret til en ønsket dybde, og det bores ved hjelp av en borestreng gjennom foringene.

For å oppnå en bestemt retning for borstrengen er det utviklet flere teknikker for avbøyning eller innretting av borstrengen. I den vanlige utførelse er lederøret montert i en mer eller mindre nøyaktig vertikal retning alt etter, den anvendte teknikk. A."ll ikke-vertikal eller retningsboring gjøres under den nedre ende av lederøret.

Imidlertid har det vist seg fordelaktig å gi lederøret

en gitt retning ved å krumme eller bøye lederøret under s lamoverflaten slik at boreoperasjonen innrettes mot et bestemt sted fra enden av lederøret. Derved oppnås flere fordeler. Det blir mulig å rekke frem til olje-forekomster på mindre dybder enn det som kan nås ved å av-bøye boringen nedenfor et rett,vertikalt lederør. Det kan oppnås større spredning av boreoperasjoner fra en enkelt sentralt beliggende plattform. Fremgangsmåten kan også brukes for å unngå kollisjon med tidligere monterte foringer eller med brønner som er i produksjon med en eksisterende plattform.

De følgende tre patenter angir fremgangsmåter for å

oppnå avbøyning eller krumning av lederør: US-PS 3.670.507 og 3.687.204, som begge bygger på bruk av styringer i plattformkonstruksjonen, hvilke styringer har en slik innbyrdes beliggenhet at de holder et på

forhånd bøyd lederør i en bue eller tvinger et lederør til å innta en bøyd form, samt US-PS 3.610.346, som angår bøyning av et lederør ved at dette presses ned i et boret hull i svært hard grunn. Denne fremgangmåte er begrenset til en spesiell type grunn, og gjør det nødvendig først å bore et hull.

De to førstnevnte kjente fremgangsmåter, som omfatter bruk av en rekke styringer, medfører at plattformen må konstrueres med henblikk på buete lederør. En plattform som er bygget for vertikalt lederør, med vertikalt innrettede styringer, kan ikke brukes ved de nevnte fremgangsmåter. Dessuten vil den forhåndsbestemte krumning gi små muligheter for å avvike fra den bestemte krumning under bruk.

Med hensyn til annen relevant, kjent teknikk skal

nevnes US-PS 3.451.493, som angår et typisk eksempel på det som kalles skråboring ("slant drilling"), der hele boretårnet gis en helning for ikke-vertikal boring. Videre skal nevnes US-PS 3.610.346 og 3.685.300, hvorav det første angår bruk av forborede styrehull i grunnen, mens det andre angår bruk av plattformens ben, hvilke er laget buete, som styringer ved ikke-vertikal boring.

Det skal også vises til US-PS 3.598.190, som angår ikke-vertikal boring etter en fremgangsmåte der borestrengen avbøyes ved bruk av kjente midler, slik som spyling, bruk av ledekiler ("whipstocks") eller universalledd e.l. Som eksempler på bruk av spyling eller "whipstock" skal vises til følgende US-PS: 1.900.163, 2.420.447, 2.873.092, 2.953.350, 3.000.440, 3.593.810.

Av andre patenter som angår ikke-vertikal boring skal nevnes følgende US-PS: 2.565.794, 3.004.612, 3.390.531, 3.542.125.

Den foreliggende oppfinnelse kan anvendes for utsetting

av bøyde lederør fra en plattform, særlig når det på plattformen finnes styringer for lederør, hvilke styringer er anordnet vertikalt på linje med hverandre, dvs. at åpningen i styringene ligger på en rett, hovedsakelig vertikal linje.

Oppfinnelsen går således ut på en fremgangsmåte for anbringelse av et lederør som føring for et bbreverktøy e.l. ved retningsstyrt boring fra en offshore-plattform, idet lederøret, som settes sammen av rette enkeltsegmenter, føres i retning mot sjøbunnen og utstyres med en avbøyningsdel på den nedre ende, ved hjelp av hvilken lederøret bringes til å ta en forutbestemt retning

ved neddrivning i sjøbunnen, hvor det særegne består

i at det som avbøyningsdel festes et rørparti ("dog leg") med en lengdeakse som danner en bestemt vinkel med lengdeaksen til lederøret forøvrig.

Oppfinnelsen går videre ut på en anordning for retningsstyrt boring fra en offshore-plattform, bestående av et lederør dannet av rette enkeltsegmenter, for føring av et boreverktøy e.l., idet lederøret er beregnet gjennom føringer til å føres stort sett vertikalt ned fra plattformen i retning mot sjøbunnen, og er utstyrt med en avbøyningsdel på den nedre ende, hvorved lederøret avbøyes fra vertikal retning ved neddrivning i sjøbunnen,

og hvor det særegne består i at avbøyniningsdelen består av et avbøyningssegment("dog leg") som danner en bestemt vinkel méd lengdeaksen til lederøret og er festet til det nederste enkelt segment av lederøret.

Det er påvist ved forsøk at denne "dog leg" er tilstrekkelig til å styre lederøret i en gitt retning når lederøret trykkes gjennom grunnen ved hjelp av en pelehammer.

Retningen av "dog-leg"-delen i forhold til en målsatt retning innstilles ved at det tegnes en langsgående linje på hver rørdel som skjøtes på lederøret. Når enden av "dog-leg"-delen kommer ned til slammet på sjøbunnen, innstilles "dog-leg"-delen til å peke i riktig retning, hvor-etter lederøret kan drives ned på vanlig måte.

Det er påvist at "dog-leg"-delen vil styre lederøret. i den retning "dog-leg"-delen er bøyd. Avhengig av grunnens beskaffenhet, og på grunnlag av erfaringer og graden av bøyning i "dog-leg"-delen, vil lederøret innta en kurve som tillater innføring av de mindre foringsrør og eventuelt en borestreng som måtte være nødvendig.

■I det følgende skal oppfinnelsen beskrives nærmere, under henvisning til tegningene, der like> deler er gitt samme henvisningstall.

Fig.l viser i oppriss en anordning for gjennomføring av fremgangsmåten, med et lederør i henhold til oppfinnelsen ført gjennom de vertikale styringer, med den ytre ende av "dog-leg"-delen akkurat i ferd med å trenge inn i grunnen. Med stiplete linjer er vist den bane røret vil få. Fig. 2 er et "flyt-diagram" over en foretrukket fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen. Fig. 3 viser et lengdesnitt i et diametralplan i et lederør med påsatt "dog leg".

Fig. 4 viser et tverrsnitt av et lederør, i linjen 4-4,

i fig. 3.

Fig. 5 er et forenklet, skjematisk diagram som viser avbøyningskreftene som opptrer ved den foreliggende oppfinnelse.

En foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen kan anvendes for anbringelse av avbøyde lederør fra en boreplattform, spesielt når plattformen-er utstyrt med en rekke styringer som er anordnet på linje vertikalt. Det vil forstås at fordelene ved den foreliggende oppfinnelse også oppnås selv om styringene ikke er på linje vertikalt.

I fig. 1 er vist en plattform 10 i en normal, delvis nedsenket stilling, for boring av utforskningsbrønner med gass eller 61je.

For å kartlegge grunnen bores flere brønner i en.eller

flere radiale retninger ut fra plattformen 10. Plattformen omfatter et dekk 11 som holdes over vannet, .av ben 12 . Den viste plattform utgjør i seg selv ikke noe nytt, men

er av kjent type til bruk for boring av offshore brønner.

Når det bare er vist to ben 12, må dette bare ses som en illustrerende utførelse- av en plattform som oppfinnelsen, inngår i. Plattformen kan ha et hvilket som helst antall ben, avhengig av grunnen, vanndybden og andre faktorer.

For.å gjøre plattformen 10 stabil til tross for vann-turbuléns og uvær, er benene forbundet med tverrstag 12"anordnet i innbyrdes vertikal avstand. Antallet og dimensjonene til stagene avhenger av vanndybden og andre: faktorer.

I den øvre del av plattformen bærer dekket 11 en bore-anordning 16 i form av et boretårn med heiseverk innrettet til opphengning, heving og senking av en borestreng og dreieskive. En eller flere kraner (ikke vist) er fordelt omkring på dekket for flytting av material, og overføring - av utstyr til og fra skip. Dreieskiven gjør det mulig ..... :..... å gi borestrengen en kontrollert rotasjon for innføring i brønnen. Boretårnet står på normal måte hovedsakelig . :; vertikalt.. Dessuten er boretårnet og heiseverket slik ,-, ;. montert at de kan flyttes omkring på dekket for å innstilles over en valgt åpning i dekket.

Flyttbarheten for boreanordningen .omkring på dekket 11

er nødvendig for innstilling over hvilken som helst av lederørene som er fordelt over dekkflaten, for boring i forskjellige retninger.

Plattformen 10 er utstyrt med styringer 13a - 13d

innrettet til å motta et lederør og å styre dette ned til sjø-

bunnen 20. Hver styring 13 omfatter en sylindrisk del 14 med et utragende topparti 15.

Lederøret er vanligvis dannet av sylindriske deler med diameter på omtrent 40 - 90 cm, laget av stålrør som er delt opp i deler som kan variere i lengde mellom 12 og 18 m.

I henhold til vanlig praksis senkes lederøret 1 ned

fra dekket 11 inntil rørets nedre ende når ned til sjø-bunnen 20. Lederøret forlenges-suksessivt ved påsveisning av rørdeler på den øvre ende mens røret senkes.

Som vist i fig. 3, omfatter et lederør i henhold til den foreliggende oppfinnelse en kort "dog-leg"-del la påsveiset, i en retning som avviker med vinkelen ^ fra den vertikale del, ved sveisen 4. "Dog-leg"-delen kan f.eks. være ca. 2,5 m lang (lengere eller kortere etter behov), med en avvikelse fra den rette linje på ca. 1,2 cm. Dette avvik kan variere fra ca. 1,2 cm til det som begrenses av klaringen i styringene 13.

Størrelsen på avviket bestemmes av flere faktorer. Den faktor som bestemmer det størst mulige avvik er kla-ringene mellom lederørets yttervegg og den indre flate i styringene 13. Normalt er denne klaring omtrent 5 cm. Det er konstatert at avvik på omkring 1,2 cm er tilstrekkelig i de fleste tilfeller. Avviket kan imidlertid økes når det er nødvendig av hensyn til grunnforholdene.

Øket avvik kan oppnås med mindre lederør-diameter, slik at klaringen til styringene øker og tillater større avvik.

Hvis ønskelig kan en rørsko 2 anordnes på den ytre ende av lederøret 1.

I tillegg til at den korte "dog-leg"-delen la sveises til lederøret, er det også mulig å hindre eller minske rørets tendens til å rotere, ved at minst en stang 3 av stål sveises fast langs "dog-leg"-delen la, parallelt med røraksen, som vist i fig. 3 og 4. I fig. 4 er med stiplete linjer vist plasseringen av ytterligere styre-stenger 3. Dimensjonene for stangen 3 begrenses av den klaring som er til rådighet. I fast grunn vil stangen eller stengene danne en "not" som hindrer røret 1 fra å rotere. Dessuten kan stangen 3 være forlenget forbi sveisen 4 mellom "dog-leg"-delen la og den rette rørdel lb, og utgjør en forsterkning av sveiseskjøten (vist med strek-punktlinje i fig. 3, del 3a).

Som fremstilt i fig. 2 består en foretrukket fremgangsmåte

i henhold til den foreliggende oppfinnelse i at et lederør avbøyes ved at det sveises en kort rørdel på den ytterste ende av røret, i en liten vinkel med rørets vertikale akse. Før det vertikale rette lederør senkes ned gjennom styringene 13a-d som er på linje vertikalt, kappes en kort del la av og sveises på igjen i en liten vinkel med lengdeaksen til det rette rør, slik at det dannes hva som vanligvis kalles "dog-leg".

Forsøk har vist at denne "dog-leg" la er tilstrekkelig til *

å avbøye lederøret 1 i en gitt retning fra vertikal-linjen 23 når lederøret 1 trykkes gjennom grunnen 21 ved hjelp av en pelehammer, slik at det oppstår et vinkelavvik som gradvis øker. I henhold til oppfinnelsen festes en "dog-leg" la bare på den første rørdel før lederøret 1 senkes ned gjennom styringene 13, idet lederøret 1

forøvrig er rett.

Det er påvist at "dog-leg"-delen vil avbøye lederøret 1

i den retning "dog-leg"-delen er bøyd. Avhengig av grunnens beskaffenhet, og på grunnlag av erfaringer og graden av bøyning i "dog-leg"-delen, vil lederøret 1 følge en kurve

(strek-punktlinje 22 i fig. 1) som tillater innføring av de mindre foringsrør og eventuelt den borestreng som måtte være nødvendig for å fullføre brønnen.

Som vist i fig. 5, er de krefter som forårsaker den

ønskede avbøyning satt sammen av neddrivningskraften som tilføres lederøret 1 og motstanden i grunnen, som virker på "dog-leg"-delen la og gir avbøyning i den resulterende retning.

Hvis grunnforholdene bevirker at avbøyningen får for stor krumning, er det mulig å regulere krumningen. Ved periodevis utboring gjennom lederøret 1 kan en med kjente metoder få oversikt over krumningen. Hvis krumningen viser seg å være for stor, kan grunnen under lederøret 1 bores ut i en mindre lengde forbi enden av røret . Derved oppstår et stort hull, og enden av røret 1 vil senkes slik at krumningen avtar,

og kursen korrigeres i henhold til målet.

Hvis større krumning er ønskelig, oppnås dette ved å bruke en "dog-leg" med noe større vinkel £ med aksen til lede-røret. "Dog leg"-delens avvik fra denne aksen er bestemt ut fra en forutgående analyse av grunnforholdene og erfaringer med de forskjellige grunnforhold. Dessuten kan det under, selve drivningen oppnås en viss regulering ved å variere den energi som tilføres røret av pelehammeren.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for anbringelse av et lederør(1) som føring for et boreverktøy e.l. ved retningsstyr-t boring fra en offshore-plattform (10), idet lederøret, som settes sammen av rette enkeltsegmenter, føres i retning mot sjøbunnen og utstyres med en avbøyningsdel på den nedre ende, ved hjelp av hvilken lederøret bringes til ■ å ta en forutbestemt retning ved neddrivning i sjø-bunnen,

karakterisert ved at det som avbøyningsdel festes et rørparti ("dog-leg") (la) med en lengdeakse som danner en bestemt vinkel (£$) med lengdeaksen til lederøret forøvrig.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at krumningen og retningen til lederøret kontrolleres under nedføringen av røret.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, for korrigering av for stor avbøyning, karakterisert ved at sjøbunnen bores ut foran og under avbøyningsdelen, og at lederøret senkes ned i utboringen.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det på hvert enkelt-segment av lederøret kontinuerlig avmerkes hvilken orientering avbøyningen har, fortrinnsvis ved hjelp av en langsgående linje.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det for retnings-stabilisering av rørpartiet festes i det minste en flat stav på utsiden av rørpårti_.et, parallelt med dettes lengdeakse.

6. Anordning for retningsstyrt boring fra en offshore-plattform (10), bestående av et lederør (1) dannet av rette enkeltsegmenter, for føring av et boreverktøy e.l., idet lederøret er beregnet gjennom føringer (13) til å føres stort sett vertikalt ned fra plattformen i retning mot sjøbunnen, og er utstyrt med en avbøyningsdel på den nedre ende, hvorved lederøret avbøyes fra vertikal retning ved neddrivning i sjøbunnen, karakterisert ved at avbøyningsdelen består av et avbøyningssegment ("dog-leg") (la) som danner en bestemt vinkel ib) med lengdeaksen til lede-røret og er festet til det nederste enkelt^segment (lb) av lederøret (1).

7. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at avbøyningssegmentet (la) har en lengde på omtrent 2,4 m, og at avbøyningen ligger mellom 12 mm og den samlede klaring i føringene (13) på plattformen (10).

8. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at avbøyningssegmentet (la) oppviser i det minste én i lengderetningen anordnet føringsstav (3).