NO20110510A1 - Smal bronnboring - Google Patents

Abstract

Redusering av diameteren til en brønnboring har mange fordeler. For å oppnå dette er en undergrunnsbrønnboring tilveiebrakt omfattende en eller flere ekspanderbare hylseelementer, fortrinnsvis ekspanderbare linerf-óringer, hvor hvert ekspanderbare hylseelement er fullt ut overlappet av et eller flere ikke ekspanderbart hylseelement, fortrinnsvis konvensjonelle liner-fóringer, slik at det indre av brønnboringen er fullstendig kapslet inn av ikke-ekspanderbare hylseelementer. I tillegg kan gjennomføringshullene for ned-i-hulls liner-fóringer tilveiebringes på innsiden av brønnhodet heller enn rørhengeren. Siden rørhengeren ikke trenger å sørge for plass til gjennomføringshull og tilhørende monteringskoblinger kan diameteren dens reduseres, og dermed redusere den indre diameteren til brønnboringen med flere tommer.

Description

Smal brønnboring

Denne oppfinnelsen relaterer seg til å tilveiebringe et brønnhode for et lite borehull som har flere fordeler, spesielt i forhold til undervannsbrønner.

Når man borer etter olje og gass er det nødvendig å kapsle den resulterende brønnboringen for å styrke borehullet og for å forhindre fluider fra å lekke inn i eller ut av borehullet. Dette oppnås ved å bruke hylseelementer, som dekker og støtter den indre veggen til brønnboringen. På grunn av forskjeller i trykkene i porer og formasjoner ved forskjellige dybder under overflaten er det ofte nødvendig å fore brønnen i trinn mens borehullet bores heller enn å tilveiebringe et enkelt hylseelement etter at den ønskede dybden er nådd.

Standard brønnboringskonstruksjonsmetode krever at boring av et første hull med stor diameter, som så blir foret med et hylseelement. Denne første hylsekomponenten er referert til som et overflateforingsrør. Boring fortsetter så med en mindre diameter slik at når tiden er inne kan et hylseelement føres ned gjennom den øvre brønnboringen for å fore den lavere, smalere seksjonen. Ytterligere brønnseksjoner bores på lignende måte slik at det resulterende borehullet har en diameter som minker på en trinnvis måte.

For å muliggjøre et fornuftig antall hylseelementer å bli innsatt i borehullet må den initiale diameteren til brønnboringen være relativt stort. For eksempel har et standard brønnhode (den delen av brønnen som er befinner seg ved overflaten av brønnboringen) en intern diameter på omtrent 18 % ". Dette tillater en rad av smalere hylseelementer (også referert til som strenger) å bli anordnet inne i brønnboringen og fortsatt muliggjøre en passe vid produksjonsrørledning å bli nedkjørt i den ferdige brønnen for å transportere olje og gass fra reservoaret. I moderne systemer har en produksjonsrørledning en indre diameter på rundt 6" og en ytre diameter på omkring 7" som standard, selv om mindre produksjonsrørledning kan av og til bli brukt.

To hovedtyper av hylsekomponenter finnes, nemlig foringsrør og liner-foring. Igjennom denne spesifikasjonen vil følgende terminologi bli brukt. Et "foringsrør" refererer til et hvilken som helst hylseelement for forsegling av det indre av en brønnboring som strekker seg ut fra og er forbundet med toppen av brønnboringen, det vil si brønnhodet.

En "liner-foring" på den annen side refererer til et hylseelement som ikke strekker seg ut fra toppen av brønnboringen, men som i stedet er festet til et annet hylseelement posisjonert inne i brønnboringen over røret, referert som det forrige hylseelementet.

Ved å muliggjøre reduksjon av diameteren til brønnboringen vil tillate å bruke mindre borekroner, som resulterer i mindre borekaks, mindre slamforbruk og mindre foring-/rørstål så vel som raskere boretider.

I tillegg vil et brønnhodesystem med mindre indre diameter, i forhold til undervannsbrønner, forenkle bruken av marine stigerør med en mindre indre diameter. Det marine stigerøret er en streng av rør som strekker seg mellom brønnhodet på havbunnen og et skip eller borerig. Et lavdiameter stigerør er fordelaktig for å tåle høye trykk og forårsaker mindre hydrodynamiske krefter, og er derfor en nøkkelfaktor i design av høytrykksstigerør og utblåsningsventil (BOP). I tillegg tar slike stigerør mindre plass, er enklere å håndtere og tillater produksjon av mindre tilhørende deler.

WO 03/076762 beskriver et brønnforingssystem hvor et sett av teleskopiske liner-foringer er forhåndsinstallert på et punkt nedenfor borestigerøret og brønnhodet. Dette tillater liner-foringene å ha en større diameter enn brønnhodet siden liner-foringene ikke trenger å bli matet gjennom denne komponenten. I stedet er den initiale delen av brønnboringen boret på en konvensjonell måte. Overflateforingsrøret og brønnhode er så installert sammen med et sett av teleskopiske liner-foringer festet til overflateforingsrøret. Når resten av brønnen bores kan de forhåndsinstallerte liner-foringene senkes for å kapsle nylig borede seksjoner av borehullet.

Mens dette designet tillater smale brønnhoder og borestigerør å bli benyttet, siden liner-foringene er av konvensjonelle bredder resulterer ikke dette i noen reduksjon av boreslam, borekaks, boretid og så videre. Videre øker bruken av forhåndsinstallerte liner-foringer kompleksiteten og reduserer fleksibiliteten til systemet. Så snart liner-foringene har blitt forhåndsinstallert er det ikke mulig å skifte disse ut dersom det skulle bli åpenbart under boringen at en annen lengde eller bredde av liner-foringer ville vært mer passende.

Både foringsrør og liner-foringer kan være ekspanderbare eller ikke-ekspanderbare, med den siste referert til som konvensjonell. Mens konvensjonelle hylseelementer er ment å skulle beholde deres diameter, er ekspanderende hylseelementer designet for å bli deformerbare fra en første diameter til en andre, større diameter. Ekspanderbare hylseelementer blir typisk senket i posisjon inne i en brønnboring når den er ved sin første diameter og blir så ekspandert til deres andre diameter for å støtte veggen i brønnboringen. Konvensjonelle hylseelementer på sin side er anordnet i brønnen når de allerede er ved deres formålsdiameter, det vil si diameteren ved hvilket de vil yte støtte til brønnboringen.

Både konvensjonelle hylsekomponenter og ekspanderbare hylsekomponenter kan omfatte en første seksjon som har en første diameter og en andre seksjon som har en andre diameter forskjellog fra den første diameteren. I tilfelle med ekspanderbare hylseelementer kan den første diameteren være den ikkeekspanderte diameteren eller både den første og den andre diameteren kan fås ved ekspansjon fra den opprinnelige diameter. Dannelsen av den første og den andre diameteren til konvensjonelle hylseelementer inntreffer før innføring i brønnboringen.

WO2003/042489 viser en ettløpsbrønn hvor en serie med ekspanderbare liner-foringer brukes. Disse liner-foringene er konstruert slik at så snart de er i posisjon i brønnboringen øker deres diameter. Dette blir gjort for eksempel ved å kjøre et stanseelement gjennom liner-foringen. Stanseelementet har en diameter som er lik den ønskede indre diameteren til liner-foringen slik at liner-foringen blir deformert og ekspandert til den ønskede diameteren. Ekspansjonen fører til en forsert tilpassning til den forrige liner-foringen og tillater hele brønnboringen til å bli kapslet av liner-foringer av samme ekspanderte diameter.

Gitt den deformerbare karakteren til den ekspanderbare liner-foringene er det problemer vedrørende trykkintegritet etter ekspansjon. Under ekspansjonsprosessen resulterer endringer i liner-foringens tykkelse, og potensiell skade på koblinger og gjengeseksjoner, i vanskeligheter med å sikre full trykkintegritet og at lufttett forsegling oppnås. Dette resulterer i en langsommere og mer kostbar brønnforingsrørprosedyre siden kontroller må gjøres og alle svake områder må forsterkes. De samme vanskelighetene eksisterer når ekspanderbare foringsrør brukes.

Derfor gjenstår problemet innen industrien med å tilveiebringe en smalt brønnboring og mariner stigerør i kombinasjoner med et passelig antall kapslingselementer slik at variasjoner i formasjonstrykk kan bli hensyntatt under boring. Selv om ettløpsbrønner i prinsippet kan oppnå dette er det i praksis utfordringer med tanke på trykkintegritet i slike systemer.

En hensikt for i det minste en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er å muliggjøre reduksjon av borehullsdiameteren og den indre diameteren til brønnhode uten å redusere den indre diameteren til produksjonsrørledningen. En videre hensikt for i det minste en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er å unngå problemer relatert til tilveiebringelse av gasstett, høytrykksmotstandsdyktige ekspanderbare liner-foringssystemer.

I henhold til et aspekt av gjeldende oppfinnelse er det tilveiebrakt en undervannsbrønnboring omfattende én eller fler ekspanderbare hylseelementer, hvert ekspanderbare hylseelement er fullt ut overlappet av én eller flere ikkeekspanderbare hylseelement slik at det indre av brønnboringen er foret helt av ikke-ekspanderbare hylseelementer.

Sett fra et annet aspekt tilveiebringer gjeldende oppfinnelse en fremgangsmåte for boring av en undervannsbrønnboring omfattende trinnene med å bore en brønnseksjon foring av brønnseksjonen med en ekspanderbar hylsekomponent slik at det ekspanderbare hylseelementet danner en midlertidig støtte for brønnboringen, boring av en ytterligere brønnseksjon, og foring av den ytterligere brønnseksjonen med et ikke ekspanderende hylseelement som helt overlapper det ekspanderbare hylseelementet og den ytterligere brønnseksjonen.

I henhold til gjeldende oppfinnelse er problemet med å tilveiebringe gasstette høytrykksekspanderbare hylsekomponentsystemer overvunnet ved å bruke ekspanderbare hylseelementer bare som midlertidig støtte for brønnboringen. Disse elementene blir brukt for å støtte seksjoner av brønnen under boring, men er overlappet av ikke-ekspanderbare hylsekomponenter før ferdigstillelse av brønnen.

Gjeldende oppfinnelse utnytter derfor fordelene med ekspanderbare hylseelementer under boring uten å redusere konsistensen under trykk til den ferdigstilte brønnen. Bruken av et ekspanderbart

hylseelement for å kapsle en brønnseksjon forhindrer behovet for å minske brønnboringdiameteren. For eksempel i en brønnboring omfattende to ekspanderbare hylseelement og to ikke-ekspanderbare hylseelement vil diameteren til brønnboringen bare trenges å reduseres to ganger i motsetning til de fire gangene som ville vært nødvendig hvis alle hylseelementene ikke var ekspanderende. Dette muliggjør at den initiale diameteren til brønnboringen, og dermed brønnhode og stigerør, å bli redusert uten at konsistensen under trykk til den ferdigstilte brønnen reduseres.

Selv om det er mulig for alle utenom ett av hylseelementene å være et ekspanderbart hylseelement med et enkelt ikke ekspanderende hylseelement som overlapper alle disse er det foretrukket for hvert ekspanderbare hylseelement å bli overlappet av et annet ikke ekspanderende hylseelement. Dette betyr at det ekspanderbare hylseelementet og konvensjonelle hylseelementer er forskjøvet inne i brønnboringen og dermed er tiden under hvilket brønnboringen har redusert integritet minimert.

Fortrinnsvis så omfatter den ene eller flere ekspanderbare én eller flere ekspanderbare liner-foringer. Selv om både foringsrør og liner-foringene kan bli brukt inne i den samme brønnboringen omfatter fortrinnsvis hver av de én eller flere ekspanderbare hylseelementene en ekspanderbar liner-foring. De én eller flere ekspanderbare liner-foringene kan være overlappe t av en konvensjonell foringsrør eller en liner-foring.

Konvensjonelle liner-foringer er festet til et forrige hylseelement via en såkalt liner-foringshenger. En liner-foringshenger kan være en sirkulær dobbeltvirkende metallkile eller en hvilke som helst annen anordning som forankrer liner-foringen til forrige hylseelement. Liner-foringshengeren skal også sørge for en forseglingsfunksjon for forbindelsen mellom liner-foringen og forrige hylseelement, fortrinnsvis med en metall til metall forsegling. Siden liner-foringene er anordnet på forskjellige dyp i brønnboringen vil hver liner-foring henges fra en separat liner-foringshenger og liner-foringshengerene vil være anordnet på forskjellige dyp i brønnen.

Foringsrør er på den annen side hengt fra én eller flere foringsrør-hengere anordnet inne i brønnhodet. Dette elementet er tradisjonelt anordnet inne i brønnhodet og brukt for å støtte foringsrøret som har en diameter som er mindre enn brønnhodet. Foringsrør, slik som overflateforingsrøret og lederforingsrøret^ som er anordnet i brønnboringen enten før eller på samme tid som brønnhodet trenger ikke foringsrør-hengere. I stedet er disse helt enkelt sementert fast, eller i tilfell med overflateforingsrøret festet til brønnhodet med andre midler, for eksempel ved bolting eller sveising.

Forankring av ekspanderbare féringsrør er tilveiebrakt ved deformering av det ekspanderbare foringsrøret inntil det finnes en tvunget tilpasning av det ekspanderbare foringsrøret og det forrige hylseelementet. Det er foretrukket at det forrige hylseelementet er tilveiebrakt med et utsparingssko, for eksempel at forrige hylseelement har en hoveddel og en endedel med en forstørret diameter. Dette sikrer at den ekspanderbare rørféringen i dens ekspanderte form har den samme innerdiameter som hoveddelen til det forrige hylseelementet. Det er foretrukket at det ekspanderbare foringsrøret har en konstant diameter over hele dens lengde når den er ekspandert, selv om denne også kan være tilveiebrakt med en utsparingssko hvis ønskelig.

De konvensjonelle (ikke-ekspanderbare) liner-foringene og rørforingene som er brukt i gjeldende oppfinnelse kan omfatte forhåndslagde utsparingssko inne i hvilket de ekspanderbare liner-forngene kan ekspanderes. Alternativt kan utsparingssko bli laget ved utvidelse eller andre midler så snart det ikke-ekspanderbare hylseelementet er installert i borehullet.

Selv om det er mulig for én eller flere av de ikke-ekspanderbare hylseelementene å omfatte foringsrør er i en foretrukket utførelse de én eller flere ekspanderbare liner-foringene overlappet med én eller flere konvensjonelle liner-foringer. I en slik utførelse kan derfor, ved siden av at topprørforingen og lederen, resten av borehullet være fullstendig foret med liner-foringer.

Idet konvensjonelle liner-foringer er anordnet ved forskjellige dybder inne i brønnboringen vil hver enkelt liner-foring henges på et forrige hylseelement med en dedikert liner-foringshenger hvor liner-foringshengeren er anordnet nede i brønnhullet og på en avstand fra brønnhodet. De ekspanderbare liner-foringene er festet til de konvensjonelle liner-foringene, fortrinnsvis ved utsparingsskoene i de konvensjonelle hylseelementene.

Ved å bruke et flertall av liner-foringer i brønnboringen klarer man seg derfor uten behovet for en fbringsrørhenger i brønnhodet. Ved å klare seg uten foringsrørhengeren og isteden bruke liner-foringshengere på en avstand fra brønnhodet tillater dannelsen av et smalere brønnhode siden plass til å romme foringsrørhengeren ikke er nødvendig. Dette tillater i sin tur et mindre overflateforingsrør å bli brukt, noe som kan opprettholde et vesentlig høyere trykk enn det tradisjonell e 20" overflateforingsrøret. I tillegg er større tilgjengelig plass tilveiebrakt inne i brønnhodet.

Derfor omfatter ikke undergrunnsbrønnboringen i denne foretrukne utførelsen en foringsrørhenger i brønnhodet. Med andre ord er det i denne foretrukne utførelsen av oppfinnelsen tilveiebrakt en undergrunnsbrønnboring omfattende et flertall av liner-foringer, hvor dette flertallet liner-foringer omfatter én eller flere ekspanderbare liner-foringer, hvor hver ekspanderbare liner-foring fullstendig overlappes av én eller flere konvensjonelle liner-foringer slik at det indre av brønnboringen er kapslet fullstendig av ikke-ekspanderbare hylseelementer, og hvor brønnboringen ikke omfatter en foringsrørhenger.

I denne foretrukne utførelsen er alle hylseelementene under brønnkonstruksjonen som blir innsatt gjennom brønnhodet enten ekspanderbare eller ikke-ekspanderbare liner-foringer. Brønnboringen kan omfatte et lederforingsrør og overflateforingsrøret, mens resten av hylseelementene imidlertid tar formen av enten ekspanderbare eller ikke-ekspanderbare liner-foringer.

Denne utførelsen av gjeldende oppfinnelse tillater brønnboring å bli å bli konstruert for å innlemme for eksempel fem strenger og vedlikeholde et stort produksjonsrør mens den bruker et brønnhode med en diameter under 12".

Fortrinnsvis omfatter derfor brønnboringen et brønnhode som har en indre diameter på mindre en 12". Mer fortrinnsvis har brønnhodet en indre diameter på 11 Vi" og mest fortrinnsvis en diameter på 11". Når brønnboringen er enn undersjøisk brønnboring kan den indre diameteren til stigerøret bli redusert i henhold til diameteren til brønnhodet. Alle diametermålinger det refereres til er omtrentlige, og er ment å dekke industrielle toleranser, for eksempel +/- 5%.

Fortrinnsvis omfatter brønnboringen ytterligere et overflateforingsrør som har en indre diameter på 11 V*". Dette kan være større enn brønnhodet siden overflateforingsrøret er installert med eller før brønnhodet, og trenger slik ikke å føres gjennom brønnhodet. Imidlertid er det ønskelig å holde dette elementet smal for å redusere slam, foringsrør- og borekaksvolumer.

En hvilke som helst type av konvensjonelle og ekspanderbare liner-foringer kan bli brukt i gjeldende oppfinnelse.

I moderne boring er det ofte nødvendig for et relativt stort produksjonsrør å bli kjørt ned i brønnboringen til reservoaret. Brønnboringen omfatter derfor fortrinnsvis ytterligere et produksjonsrør med en yttre diameter på ikke mer enn 7 5/ a". I noen utførelser brukes et produksjonsrør med diameter på 7".

Fortrinnsvis omfatter brønnboringen videre produksjonsrør hvor produksjonsrøret omfatter en ned-i-hulls sikkerhetsventil (DHSV). Når foringsrør brukes i brønnboringen strekker disse seg inni brønnhodet, og dermed vil DHSV til produksjonsrøret befinne seg inne i den smaleste foringsrørseksjonen. I motsetning til dette er det i den foretrukne utførelsen av gjeldende oppfinnelse ingen foringsrørhenget tilstede. Derfor er det mulig for SHSVen å bli anordnet inne i overflateforingsrøret. Denne større plassen muliggjør en større DHSV å bli konstruert, noe som reduserer kompleksiteten til komponentdelene til ventilen og letter produksjonen og vedlikeholdet.

I tillegg er det en større klaring mellom DHSVen og den indre veggen til overflateforingsrøret. Ned-i-hullsledning kjøres ned i borehullet i denne indre veggen og kan bli skadet av DHSVen da de settes inn. En større klaring reduserer sannsynligheten for skade på disse rørledningene.

Den økte plassen som er tilveiebrakt ved denne foretrukne utførelsen til gjeldende oppfinnelse tillater også flere ned-i-hulls kontrolledinger å bli satt inn og potensielt også en liten borerørledning forgassløftformål.

For å tilveiebringe brønningeniører med tilstrekkelig fleksibilitet til å håndtere forskjellige formasjonstrykk under opprettelsen av brønnboring er det fordelaktig for brønnboringen å omfatte opp til fem strenger, hvor i det minste en streng er en ekspanderbar liner-foring. I en foretrukket utførelse er to ekspanderbare liner-foringer tilveiebrakt.

I en foretrukket utførelse omfatter brønnboringen et brønnhode som har en indre diameter på 11", et produksjonsrør som har en yttre diameter på 7" og 5 hylseelementer i form av et overflateforingsrør, to konvensjonelle liner-foringer og to ekspanderbare liner-foringer. Som nevnt ovenfor er de konvensjonelle liner-foringene og de ekspanderbare liner-foringene fortrinnsvis forskjøvet inne i borehullet. I noen utførelser brukes et produksjonsrør med diameter 7 Vs"-

I noen tilfeller er det ønskelig å bruke smalere produksjonsrør, for eksempel 5", og i slike situasjoner kan flere liner-foringer inkluderes i brønnboringen samtidig som en 11" indre diameter på brønnhode opprettholdes.

Produksjonsrøret støttes på innsiden av brønnhodet av en rørhenger. I foretrukne utførelser hvor det ikke benyttes noe foringsrørhenger er det rørhengeren som bestemmer den påkrevde indre diameteren til brønnhodet siden dett nå er den største komponenten innenfor brønnhodet.

I tillegg til produksjonsrøret kjøres ned-i-hulls ledninger ned i brønnboringen. Disse fører signaler til overflaten relatert til operasjonen av brønnen under reservoarekstrahering, for eksempel trykk, temperatur og så videre. Ned-i-hulls ledningene brukes også til å føre signaler for kontroll av produksjonsutstyr, for eksempel strupeventil og DHSV. Ned-i-hulls ledningene kan dessuten også brukes for å injisere kjemikalier inn i reservoaret og/eller produksjonsrør.

De forskjellige ned-i-hulls ledningene er vanligvis kjørt gjennom ringvolumet mellom hylseelementveggen og produksjonsrøret, og er forbundet til overflaten av brønnen via gjennomføringshull inne i rørhengerelementet. De utgående rørledningene er koblet til et eksternt juletre-system. For å tilveiebringe plass for disse koblingene må en rørhenger passende for et 7" rør ha en ytre diameter på minst 11". Dette kravet forhindrer derfor ytterligere reduksjon i brønnboring diameter.

I en utførelse av gjeidende oppfinnelse har oppfinnerne for å redusere diameteren til rørhengeren tilveiebrakt et nytt brønnhodedesign. I denne utførelsen av gjeldende oppfinnelse er gjennomføringshullene for ned-i-hulls ledningene tilveiebrakt i brønnhodet heller enn i rørhengeren. Siden rørhengeren ikke trenger å sørge forplass for gjennomføringshull og deres tilhørende koblinger kan diameteren reduseres, og derigjennom reduseres den indre diameteren til brønnboringen med flere tommer. Den økte tykkelsen på brønnhodet som er forårsaket av reduksjonen av dens indre diameter sikrer at dens strukturelle integritet er opprettholdt på tross av gjennomføringshullene i den.

Derfor kan et brønnhode som har en indre diameter på under 11" brukes når et forbedret brønnhode til gjeldende oppfinnelse brukes. Fortrinnsvis er den indre diameteren til brønnhode 10", og mest fortrinnsvis 9".

Dette forbedrede brønnhodet anses å være oppfinnerisk i seg selv og derfor sett fra et ytterligere aspekt omfatter gjeldende oppfinnelse en undergrunnsbrønnboring omfattende et brønnhode, en rørhenger anordnet i brønnhodet og et flertall av liner-foringer, hvor undergrunnsbrønnboringen ikke omfatter en foringsrørhenger i brønnhodet og hvor brønnhodet omfatter gjennomføringshull slik at ned-i-hulls ledninger kan føres gjennom brønnhodet.

I dette aspektet av oppfinnelsen omfatter derfor rørhengeren ikke gjennomføringshull ment for å motta ned-i-hulls ledninger. Alle gjennomføringshullene som trengs for ned-i-hulls ledninger er anordnet i brønnhodet.

Fortrinnsvis omfatter brønnboringen ytterligere ned-i-hulls ledninger som forbinder det indre av brønnboringen med overflaten via gjennomføringshull i brønnhodet. Alle ned-i-hulls ledningene føres gjennom brønnhodet og ikke gjennom rørhengeren. Fortrinnsvis er gjennomføringshullene bundet til rørhengeren inne i brønnboringen via penetratorkoblinger. Fortrinnsvis er hun/ han- koblinger tilveiebrakt for å koble ned-i-hulls ledningene til et eksternt juletresystem.

For å oppnå fordelene med det forbedrede brønnhodet er det nødvendig at ikke noe foringsrørhenger brukes siden den påkrevde indre diameteren til brønnhodet er bestemt av foringsrørhengeren når denne er tilstede. Derfor må de strengene som er satt inn i brønnboringen gjennom brønnhodet være liner-foringer. Brønnborehulelt kan fortrinnsvis omfatte et flertall av liner-foringer inkluderende minst en ekspanderbar liner-foring som overlappes av én eller flere konvensjonelle liner-foringer som diskutert ovenfor. Fortrinnsvis er de eneste rørforingene som brukes installert før eller sammen med brønnhodet, for eksempel en lederforingsrør eller overflateforingsrør. Fortrinnsvis er de konvensjonelle liner-foringene og de ekspanderbare liner-foringene forskjøvet.

Fortrinnsvis er fremgangsmåten til gjeldende oppfinnelse brukt for å konstruere en brønnboring som har egenskapene som diskutert ovenfor.

Spesielt er det foretrukket at det ikke-ekspanderbare hylseelementet som brukes i denne fremgangsmåten er en konvensjonell liner-foring og det ekspanderbare hylseelementet er en ekspanderbar liner-foring. Fortrinnsvis er ikke noe foringsrørhenger anordnet i brønnhodet.

I en utførelse av fremgangsmåten omfatter tinnet med å installere et brønnhode sammen med eller etter innføring av et overflateforingsrør hvori alle ytterligere hylseelementer setters inn i borehullet gjennom brønnhodet og omfatter enten ekspanderbare eller konvensjonelle liner-foringer. Fortrinnsvis omfatter fremgangsmåten å føre ned-i-hulls ledninger gjennom brønnhodet.

Utførelser av gjeldende oppfinnelse skal nå beskrives bare ved eksempler med referanse til de ledsagende tegningene hvor:

Figur 1 viser en skjematisk presentasjon av kjent teknologi foringsrørsystem.

Figur 2viser et borehull foret i henhold til gjeldende oppfinnelse, og

Figur 3 viser et forbedret brønnhode i henhold til et aspekt av gjeldende oppfinnelse.

Figur 1 viser en konstruksjon av en brønnboring 10 hvor tradisjonell foringsrørmetode er brukt. Ved overflaten 1, er en leder 12 satt inn i den første borede seksjonen og sementert på plass. Denne lederen 12 har typisk en diameter mellom 30 og 36 tommer, og virker som en støtte for boreutstyr

under resten av dannelsen av borehullet. I tillegg tjener denne også til å lede boreslam fra bunnen av hullet til overflaten så snart boringen starter. Anordnet inne i lederen 12 er overflateforingsrøret 16. Dette er smalere i diameter enn lederen 12, typisk omtrent 20", og er ment å isolere friskvannssoner slik at disse ikke blir forurenset under boring. Lengden på overflateforingsrøret 16 avhenger derfor av området hvor brønnboringen blir boret.

Anbrakt på overflateforingsrøret 16 på innsiden av lederen 12 er brønnhodet 14. Brønnhodet strekker seg over grunnen, eller havbunnen, for å forbinde brønnboringen til et antall med eksterne elementer slik som et juletre eller stigerør. Oljen eller gassen som er trekt ut fra reservoaret vil bli transportert gjennom stigerøret fra brønnhodet 14 til en lagertank eller skipet eller riggen til hvilket stigerøret er forbundet. Juletreet tilveiebringer midler for å injisere kjemikalier eller fluider inn i brønnboringen så vel som ventiler og måleinstrumenter for overvåking og kontrollering av olje og gass utvinning.

For å bore ytterligere seksjoner av brønnboringen senkes borekronene og borestrengen ned i borehullet 10 og borer gjennom overflateforingsrøret 16 dypere ned i grunnen. Boreslam pumpes ned gjennom borestrengen til borekronen og opp i det ringformede rommet mellom borestrengen og borehullet for å bringe kaks til overflaten. På grunn av endringer i formasjonstrykk som følge av at dybden til brønnenøkes er det normalt nødvendig å fore seksjoner av brønnen ettersom boringen skrider frem slik at det hydrostatiske trykket til borefluidet kan vedlikeholdes mellom formasjonspore- og fraktureringstrykk.

For eksempel kan en initial seksjon av brønnboringen bores med en diameter på 13<3>/s"- Denne er så foret med foringsrør 17. Etter innkapsling av denne seksjonen kan boringen fortsette med et annet hydrostatisk trykk, men den nye borede brønnboringen må ha en mindre diameter og dermed vil den neste seksjonen av brønnboringen bli foret med en smalere foringsrør. I FIG 1 har andre foringsrør 18 en første indre diameter på IO3// og en andre hoved indre diameter på 9<5>/s"- Den delen av foringsrøret som sørger for støtte til brønnboringen har den andre diameteren mens den videre seksjonen til foringsrøret 18 befinner seg i brønnhodet 14. Denne utvidede delen av foringsrøret 18 tilveiebringer litt mere plass på innsiden av brønnhodet til for eksempel ned-i-hulls ledninger og ventiler. Foringsrørene 17,18 strekker seg inn i borehullet fra brønnhode 14 hvor de er hengt på foringsrørhenger 15. Videre kan smalere hylseelementer bli lagt til som påkrevd helt til oljereservoaret nås. Alle foringsrørene som befinner seg radialt inne i brønnhodet 14 er hengt fra féringsrørjiner-foring 15. Den siste seksjonen av brønnboringen 10 er foret av liner-foring 19. Denne er hengt fra det forrige foringsrøret 18 med liner-foringshenger 19a. Etter at boring og innkapsling er komplett blir produksjonsrør 191 kjørt gjennom brønnboringen til liner-foringen 19. Dette røret 191 er typisk rundt 7" i diameter med en indre diameter på 6". Denne vidden er nødvendig for å tillate akseptabel utvinningstid. En brønnpakning (ikke vist) forsegler enden av produksjonsrøret 191 og liner-foringen 19 fra det ringformede rommet mellom røret 191 og foringsrøret 18. På en lignende måte til foringsrørene 17,18 strekker produksjonesrøret 191 seg til brønnhodet 14 hvor det er hengt fra en rørhenger 13. Ned-i-hulls sikkerhetsventil (DHSV) 11 danner en del av produksjonsrøret 191 og brukes for å lukke dette røret i tilfelle med en utblåsing.

I konvensjonelle systemer av typen som er illustrert i Figur ler den indre diameteren til brønnhodet 14 bestemt av foringsrørhengeren 15. Alle foringsrørene 17,18 som føres gjennom brønnhodet under konstruksjonen av borehullet må bli festet til denne hengeren 15 og derfor har denne en ytre diameter lignende til det videste foringsrøret som henger fra den.

Figur 2 viser et borehull 20 foret i henhold til en utførelse av gjeldende oppfinnelse.

Som det er med tidligere kjente systemer er en leder 22 initialt installert og sementert. Denne lederen 22 har en standard vidde på 30 til 36". Diameteren til lederen er ikke endret av gjeldende oppfinnelse og kan variere avhengig av kravene til brønnen.

Et hull er så boret gjennom basen til lederen 22 med en vidde som er passende for å huse overflateforingsrøret 26 som har en diameter på 11 %". Festet til dette overflateforingsrøret 26 er brønnhodet 24. Den indre diameteren til brønnhodet 24 er 11". Denne reduksjonen i diameteren muliggjør et smalere stigerør å bli brukt og dermed tilveiebringes store fordeler i forhold til høytrykkssystemer så vel som å redusere slamvolumer, borekaks og liner-foringsvolumer.

Denne reduksjonen i brønnhodediameter er muliggjort først og fremst ved å fjerne behovet for en foringsrørhenger. Etter installasjon av et brønnhode 24 er alle ytterligere hylseelementer liner-foringer. liner-foringer, som foringsrør, forsegler og støtter borehullet og forhindrer væske og gasser fra å lekke inn i eller ut av fjellformasjonene hvor borehullet 20 bores. Imidlertid, og ulik foringsrør, strekker ikke liner-foringene seg til overflaten 2 av borehullet 20, men i stedet strekker de seg bare akkurat over basen til forrige hylseelement, til hvilket de er festet.

Videre er, for å vedlikeholde den nødvendige diameteren til borehullet, ekspanderbare liner-foringer brukt. Selv om disse på grunn av den deformerbare naturen til ekspanderbare liner-foringer ikke kan bli klassifisert til full trykkintegritet er disse liner-foringene nyttige under konstruksjon av brønnboringen, en ekspanderbar liner-foring kan brukes for midlertidig innkapsling av en seksjon av brønnboringen under boring av en senere seksjon, etter hvilket en konvensjonell liner-fénng kan bli anordnet inn i den ekspanderbare liner-foringen for å øke trykkonsistensen til brønnboringen.

Dette er vist i figur 2. Overflateforingsrør 26 inkluderer en forhåndslaget utsparingssko 26a. Denne skoen 26a er litt videre i diameter enn resten av overflateforingsrøret 26. Etter den neste seksjonen av brønnnborehullet har blitt boret blir en ekspanderbar liner-foring 27 satt inn. Denne liner-foringen 27 har en indre diameter på 9 S/ B". Imidlertid er, så snart denne har blitt anordnet inne i brønnboringen, liner-foringen 27 ekspandert til en endelig diameter på 11 V*", for eksempel den samme diameteren som overflateforingsrøret 26. Den ekspanderbare liner-foringen 27 ekspanderer til og utgjør en krympekobling (interference fit) med utsparingssko 26a til foringsrøret 26. Imidlertid er det i figuren vist en liten avstand mellom disse to komponentene for klarhetens skyld. Den ekspanderbare liner-foringen 27 er derfor holdt i posisjon på innsiden av brønnboringen. Etterfølgende innføringen og ekspansjonen av ekspanderbar liner-foring 27 kan den neste seksjonen av brønnboringen bores. Siden liner-foringen har blitt ekspandert til den samme diameteren til overflateforingsrøret 26 er ingen endring i borekronestørrelse nødvendig. Etter at den neste seksjonen av brønnen er boret er en konvensjonell liner-foring hengt fra liner-foringshenger 28a. Denne liner-foringshengeren 28a befinner seg på overflateforingsrøret 26 over utsparingsskoen 26a. Derfor strekker liner-foringen 28 fra over ekspanderbar liner-foring 27 til under denne.

Liner-foring 28 omkapsler derfor den nylig borede brønnseksjonen og fullstendig overlapper den ekspanderbare liner-foringen. Den ekspanderbare liner-foringen 27 kan derfor ses på som en midlertidig liner-foring. Etter installasjon av konvensjonell liner-foring 28 danner ikke ekspanderbar liner-foring noen del av det aktive foringsrøret.

Liner-foring 28 kan ha forhåndslagde utsparingssko eller dens bunn kan utvides så snart den er i posisjon i borehullet for å danne en ekspandert utsparingssko 28b. Boringen fortsetter da og en ytterligere ekspanderbar liner-foring 271 som har en indre diameter på 8 " blir satt inn i borehullet og ekspandert inn i utsparingssko 28b til liner-foring 28. Den ekspanderte diameteren til liner-foringen 271 er 9<5>/s"- Etterfølgende ekspansjonen av denne liner-foringen 271 kan boring igjen fortsette og en liner-foring 29 som har en diameter på 7" eller 75/s " kan bli hengt fra liner-foringshenger 29a fra liner-foring 28 slik at denne helt overlapper og strekker seg forbi ekspanderbare liner-foring 271.

Liner-foring 29 er ikke enhetlig i diameter. Toppdelen av denne liner-foringen er litt forstørret for å tillate produksjonsrøret 291 å entre liner-foring 29. Denne forstørrelsen er overdrevet i FIG 2 for klarhet. Diameteren synker så til 7" eller 7 5/s", den samme diameteren som produksjonsrøret 291. Brønnpakning 25 befinner seg over dette grensesnittet for å forsegle dette mot en hvilke som helst potensiell lekkasje. Alternativ kan designert forsegling bli posisjonert mellom den forstørrede seksjonen til liner-foringen 29 og produksjonsrøret 291.

Dette tillater dannelsen av et fem strenger brønnboring som har et brønnhode 24 med en indre diameter på 11" mens den fortsatt tilveiebringer et 7" diameter produksjonsrør 291. Dette produksjonsrøret 291 strekker seg ned langs lengden av brønnboringen til liner-foringen 29. Produksjonsrøret 291 er hengt på innsiden av brønnhodet 24 ved rørhenger 23. Ved å fore brønnboringen ved å bruke liner-foringer trengs ikke noen foringsrørhenger og så kan ned-i-hulls sikkerhetsventilen 21 til produksjonsrøret 291 bli lokalisert på innsiden av det 11 % " overflateforingsrøret 26. Denne økte plassen tillater DHSV 21 å være større og flere ned-i-hulls kontrolledninger å bli satt inn og potensielt også en liten boreledning for gassløftformål.

Figur 3 viser en foretrukket utførelse av gjeldende oppfinnelse hvor brønnhode 34 omfatter gjennomføringshull 34a gjennom hvilket ned-i-hulls kontorlledninger kan mates. Selv om bare to hull er vist i FIG 3 kan flere bli posisjonert ved vinkelintervaller rundt det sentrale borehullet. I konvensjonelle systemer er disse kontrolledningene matet gjennom rørhengeren 33 inn i det ringformede rommet mellom foringsrørveggen 36 og produksjonsrør 391. Dette krever at rørhengeren 33 har passende vid diameter for å tillate dannelsen av gjennomføringshull og festingen til assosiert juletre koblinger. Ved å fjerne dett kravet fra rørhengeren 33 kan diameteren til denne komponenten bli redusert, og tillate en tilsvarende reduksjon i den indre diameteren til brønnhodet 34. Den økte tykkelsen til brønnhodet34 øker styrken til denne komponenten og dermed dens strukturelle integritet opprettholdt på tross av gjennomføringshullene 34a. Ved å fjerne gjennomføringshullene fra rørhengeren 33 og anordne disse på innsiden av brønnhodet 34 tillater at den indre diameteren til brønnhodet 34 å bli redusert til 9".

Ned-i-hulls ledningene er matet gjennom hull 34a og koblet til rørhengeren 33 ved penetratorkoblinger 35. Ved overflaten til brønnhodet 34 kan vertikale koblinger forbinde de utgående ned-i-hulls ledningene til juletreet på en lignende måte som tidligere ble oppnådd mellom juletreet og rørhengeren 33.

Overflateforingsrøret 36 har en diameter på 11 % " og derfor kan ned-i-hulls seksjonene til brønnboringen (ikke vist) være identisk til det som er vist i Figur 2.

Imidlertid kan smalere liner-foringer også brukes i spesielle situasjoner.

To foringsrørmetoder er vist nedenfor.

7" komplettering

Et 36" eller 4" hull er boret på havbunnen og en 30" eller 36" leder er satt inn og sementert. Et passende hull er så boret for 11 Y*" overflateforingsrør med en forhåndslagd utsparingssko. Det 11 %" overflateforingsrøret og påfestet 11" brønnhode er satt inn og sementert.

Et hull er boret ut av topforingsrøret og utvidet opp til nødvendig diameter for installasjon av en 9<5>/s" x 11 %" ekspanderbar liner-foring. Liner-foringen er kjørt og ekspandert ut av utsparingsskoen til overflateforingsrøret. Den ekspanderbare liner-foringen er sementert om nødvendig. Et hull er så boret ut av den ekspanderte 9<5>/s" x 11 %" seksjonen og utvidet opp til passende diameter for installering av en 9 3/8" liner-foring. Den 9 3/8" liner-foringen er kjørt og hengt av i den nedre enden av overflateforingsrøret, over utsparingsskoen og dermed overlapper (dekker) den 9<5>/s" x 11 Y*" ekspanderbare liner-foringen. Dette er så sementert og den nedre enden av 9 3/8" liner-foringen er ekspandert i borehullet for å danne en utsparingssko.

Et hull er boret ut av 9 3/8" liner-foringen og utvidet til en passe størrelse for et 7<5>/s" x 9 3/8"

ekspanderbar liner-foring. Den 7<5>/s" x 9 3/8" ekspanderbar liner-foringen er kjørt og ekspandert ut av utspringsskoen til den forrige 9<3>/8" liner-foringen. Et hull er boret og utvidet (om nødvendig) opp til en passende dimensjon for å installere en 7" eller en 7<5>/s" liner-féring. Denne liner-foringen er kjørt og hengt av i den nedre enden av den første (konvensjonelle) 9 3/8" liner-foringen over den

ekspanderte utsparingsskoen og derved overlapper (dekker) den 7<s>/s" x 9<3>/8" ekspanderbar liner-foringen. Denne siste liner-foringen sementeres om nødvendig.

Brønnen er nå klar for ferdigstillelse med 7" produksjonsrør. DSVHen befinner seg i 11 Y*" overflateforingsrøret.

5 3A" komplettering

Dett følger de samme trinn som ovenfor frem til installasjonen av den 7" eller 7s/ 6" liner-foringen. Etter installasjon er et hull boret ut av denne liner-foringen og utvidet til en passende størrelse for et 5" eller 5 Yt" liner-foring. Liner-foringen er kjørt og hengt av i den nedre enden av den forrige liner-foringsseksjonen og sementert om ønskelig. Denne brønnen er nå klar for ferdigstillelse med 5 Vi" produksjonsrør. Igjen er DHSVen lokalisert i 11 % " overflateforingsrøret.

Ved å bruke et 9" forbedret brønnhode omfattende gjennomføringshull kan brønnboringen og hylseelementdiameterene reduseres ytterligere.

Derfor tillater gjeldende oppfinnelse små borebrønner å bli laget uten å redusere produksjonsrørdiameteren. Det vil bli verdsatt at utførelsene beskrevet over kun er foretrukne utførelser av oppfinnelsen. Derfor kan forskjellige endringer bli gjort til utførelsene som er vist og som vil falle inn under virkeområdet til oppfinnelsen som beskrevet i kravene. For eksempel kan borehullforingsrøret utgjøres av bare en ekspanderbar liner-fbring eller det forbedrede^brønnhodet vist i Figur 3 kan bli brukt i et foringsrørsystem som ikke involverer ekspanderbare liner-foringer.

Claims (22)

1. Undergrunnsbrønnbonng omfattende én eller flere ekspanderbare liner-foringer, hvor hver ekspanderbare liner-foring er helt overlappet av én eller flere ikke-ekspanderbare hylseelement slik at innsiden av brønnboringen er fullstendig foret av ikke-ekspanderbare hylseelementer.

2. Undergrunnsbrønnbonng i henhold til krav 1,karakterisert vedat hver ekspanderbare liner-foring er overlappet av et annet ikke ekspanderende hylseelement. foring

3. Undergrunnsbrønnbonng i henhold til krav 1,karakterisert vedat undergrunnsbrønnboringen ikke omfatter en foringsrørhenger og at den ene eller flere ekspanderbare liner-foringen er overlappet av én eller flere konvensjonelle liner-foringer.

4. Undergrunnsbrønnbonng i henhold til krav 1 eller 3,karakterisert vedat hylseelementene omfatter et féringoverflateforingsrør, én eller flere ekspanderbare liner-foringer og én eller flere konvensjonelle liner-foringer.

5. Undergrunnsbrønnbonng i henhold til krav 3 eller 4,karakterisert vedat et brønnhode har en indre diameter på under 12".

6. Undergrunnsbrønnbonng i henhold til krav 5,karakterisert vedat brønnhodet har en indre diameter på 11".

7. Undergrunnsbrønnbonng i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav, k a r a k t e nsert ved at brønnboringen videre omfatter produksjonsrør med en yttre diameter på 7".

8. Undergrunnsbrønnbonng i henhold til krav 3,karakterisert vedat den omfatter et brønnhode som har en 11" indre diameter, produksjonsrør som har en 7" yttre diameter og hylseelementer i form av et féringoverflateforingsrør, to konvensjonelle liner-foringer og to ekspanderbare liner-foringer.

9. Undergrunnsbrønnbonng i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav, k a r a k t e r i s e r t v e d at den videre omfatter et féringoverflateforingsrør som har en indre diameter på 113Å".

10. Undergrunnsbrønnbonng i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav, k a r a k t e r i s e r t v e d at det videre omfatter et foringoverflatefonngsrør og produksjonsrør hvor produksjonsrøret omfatter en ned-i-hulls sikkerhetsventil (DHSV) som befinner seg innenfor f 6 ri ngo ve rf I atef 6 ri ngs rø ret.

11. Undergrunnsbrønnbonng i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav, k a r a k t e risert ved at den omfatter et brønnhode hvori gjennomføringshull er tilveiebrakt gjennom hvilke ned-i-hulls ledninger kan føres.

12. Undergrunnsbrønnbonng i henhold til krav 11,karakterisert vedat det videre omfatte en rørhenger hvor rørhengeren ikke omfatter noen gjennomføringshull anordnet for å motta ned-i-hulls ledninger.

13. Undergrunnsbrønnbonng i henhold til krav 11 eller 12,karakterisert vedat den videre omfatter ned-i-hulls ledninger som forbinder det indre av brønnboringen med overflaten via brønnhodets gjennomføringshull.

14. Undergrunnsbrønnbonng i henhold til krav 11,12 eller 13,karakterisert vedat brønnhodet har en indre diameter på mindre enn 10".

15. Fremgangsmåte for boring av en undergrunnsbrønnboring omfattende de trinn: å bore en brønnseksjon, å fore brønnseksjonen med et ekspanderbart hylseelement slik at det ekspanderbare hylseelementet danner en midlertidig støtte for brønnboringen, å bore en ytterligere brønnseksjon, og å fore den ytterligere brønnseksjonen med et ikke ekspanderbart hylseelement som fullt ut overlapper det ekspanderbare hylseelementet og den ytterligere brønnseksjonen.

16. Fremgangsmåte i henhold til krav 15,karakterisert vedat det ikke-ekspanderbare hylseelementet er en konvensjonell liner-foring.

17. Fremgangsmåte i henhold til krav 15 eller 16,karakterisert vedat det ekspanderbare hylseelementet er en ekspanderbar liner-foring.

18. Fremgangsmåte i henhold til krav 15,16 eller 17,karakterisert vedat ingen liner-foringshenger anordnes inne i brønnhodet.

19. Fremgangsmåte i henhold til krav 18,karakterisert vedat brønnhodet anordnes sammen med eller etter innføringen av et foringoverflateféringsrør og hvori alle ytterligere hylseelementer føres inn i brønnboringen gjennom brønnhodet.

20. Fremgangsmåte i henhold til krav 18 eller 19,karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter det å føre ned-i-hulls ledninger gjennom brønnhodet og ikke en rørhenger.

21. Undergrunnsbrønnbonng omfattende et brønnhode, en rørhenger anordnet inne i brønnhodet og et flertall av liner-foringer hvor brønnboringen under overflaten ikke omfatter en foringsrørhenger og hvor brønnhodet omfatter gjennomføringshull slik at ned-i-hulls ledninger kan føres gjennom brønnhodet.

22. Undergrunnsbrønnbonng i henhold til krav 15,karakterisert vedat brønnhodet har en indre diameter på omtrent 10".