NO322486B1 - Fremgangsmate for boring og komplettering av en produksjonsbronn for hydrokarboner - Google Patents

Description

Oppfinnelsen gjelder, slik tittelen tilsier, en fremgangsmåte for boring og komplettering av en produksjonsbrønn for hydrokarboner, så som en brønn for utvinning av olje og/eller gass.

Tradisjonelt er hydrokarbonproduserende brønner blitt etablert ved at man først har boret en relativt vid borehullseksjon som man innfører et foringsrør med stor diameter i og sementeres på plass for å stabilisere borehullveggen. Deretter forlenges borehullet med noe mindre diameter under den videre boring, hvoretter et foringsrør med noe mindre diameter føres ned og sementeres fast i denne forlengede del, slik at det dannes en sammenhengende foringsrørstreng fra toppen av borehullet, med det ene foringsrør inne i det andre.

Denne prosess gjentas inntil borehullet når et hydrokarbonførende lag i den geologiske formasjon. Er formasjonen ustabil forlenges foringsrørstrengen inn i denne og perforeres deretter for å tillate innstrømning av hydrokarboner. Er formasjonen som fører hydrokarbon imidlertid stabil etableres et i alt vesentlig åpen hull hvor et gjennomtrengelig pr<p>duksjonsforingsrør ("liner") settes inn og for eksempel omsluttes av en pakkmasse av grus.

Produksjonslineren forbindes normalt med den nedre ende av et produksjonsrør som senkes ned gjennom foringsrørstrengen og slik at det strekker seg over hele borehullengden fra brønnhodet på overflaten og ned til nær den hydrokarbonførende formasjon hvor røret på tettende måte festes til det omsluttende foringsrør ved hjelp av en produksjonspakning, gjerne i form av en ekspansjonsplugg.

Siden borehullveggen og innerflaten i en allerede installert foringsrørstreng kan være ujevn og siden borehullet i tillegg kan være betydelig krummet trengs klaringer mellom de forskjellige deler av foringsrørstrengen og produksjonsrøret, hvilket gir betydelig uproduktivt ringrom og innebærer at overflødig boring må utføres.

Det er typisk ved hydrokarbonproduksjon at brønnens øvre diameter, nærmest jordoverflaten kan være over en halv meter større i diameter enn innerdiameteren av det øvre foringsrør, mens innerdiameteren av produksjonsrøret som oljen eller gassen skal føres gjennom bare er mellom 10 og 25 cm.

Man har forsøkt forskjellige måter å redusere dette uproduktive ringrom i borehull på. Blant annet viser patentene US 3 162 245, 3 203 483 og 5 014 779 bruken av i utgangspunktet korrugerte rør som ekspanderes til mer ren sylindrisk form mot innsiden av et foringsrør, ved hjelp av en ekspansjonsblokk som kan ha kuleform. En ulempe med slike korrugerte rør er at de er mer kostbare i produksjon og at rørveggen etter ekspansjonen kan ha forskjellig styrkegrad over omkretsen, hvilket kan redusere påliteligheten.

Patentskriftet WO 93/25799 beskriver bruk av en i alt vesentlig sylindrisk foringsrørstreng som også skal ekspanderes mot borehullveggen ved hjelp av en ekspansjonsplugg, for derved å gi trykkraft mellom yttersiden av foringsrørstrengen og den omsluttende formasjon. En slik ekspanderbar foringsrørstreng kan settes inn mellom et foringsrør fra overflaten i en øvre seksjon av et borehull og et produksjonsrør i en nedre seksjon. Siden den øverste og nederste del av foringsrørstrengen således ikke er ekspanderbare etter innsettingen vil dette forsøk på å løse problemet enten innebære bruk av konvensjonelle foringsrørdeler som også trenger boring av overdimensjonerte borehull, eller ekspansjon av hele foringsrørstrengen etter innsettingen når borehullet er ferdigboret, hvilket ikke alltid er mulig.

Også US 5 348 095 gjelder ekspansjon av foringsrør og kompletterer bildet av den kjente teknikk som oppfinnelsen fører videre, og i denne sammenheng skal også vises til FR 2 741 907 hvor det brukes en fleksibel slange som etter innføringen i en brønn ekspanderes ved å presse inn en tung væske, hvoretter slangen herdes ved polymerisering. En vanskelighet med dette er den totrinns operasjon ved først en ekspansjon og deretter en kjemisk herdeprosess, idet det hele tar tid og også frem-bringer et relativt skjørt rør som kan ha uregelmessig styrke og fasong.

På dette grunnlag er det et mål med oppfinnelsen å komme frem til en bedre fremgangsmåte for boring og komplettering av et hydrokarbonproduserende borehull, omfattende A) boring av en seksjon av borehullet i en underjordisk formasjon, nedføring av et foringsrør i den borede seksjon og radial-ekspansjon og feste av forings-røret inne i denne seksjon, B) nedføring av et boreverktøy gjennom det ekspanderte foringsrør og boring av en neste seksjon av borehullet, nedføring av et neste foringsrør i denne seksjon og radial ekspansjon og feste av dette inne i seksjonen, og C) gjentakelse om nødvendig av trinn B) en eller flere ganger inntil borehullet har nådd ned til nærheten av et hydrokarbonførende lag. På denne måte kan et foringsrør installeres eller føres ytterligere ned for å beskytte borehullveggen mot sammenrasing under de forskjellige trinn i boreprosessen. Installasjonen av både foringsrøret og produksjonsrøret kan dermed utføres på slik måte at den akkumulerte bredde av ringrommene mellom dem og den omsluttende formasjon blir holdt på et minimum, i alle fall over en vesentlig del av borehullets lengde.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er, slik det fremgår av patentkrav 1, særlig kjennetegnet ved at det neste foringsrør først installeres for koaksial overlapping med det tidligere nedførte og installerte foringsrør og deretter ekspanderes mot det tidligere installerte foringsrør slik at dette ekspanderes ytterligere. Fortrinnsvis er det bare det første foringsrør som strekker seg fra jordoverflaten og ned i borehullet, og eventuelle overskytende foringsrør overlapper bare delvis tidligere innsatte foringsrør. I slike tilfeller foretrekkes at overlappingslengden mellom påfølgende innsatte foringsrør er mindre enn 1/10 av lengden av hvert av rørene og at dessuten diameterendringen i borehullet er mindre enn 10 % over i det minste en vesentlig del av borehullengden regnet fra jordoverflaten og ned til området hvor det forefinnes et olje/gassførende lag. I et slikt tilfelle kan det bygges opp et slankt borehull med tilnærmet samme diameter over hele lengden, hvorved borehullet kan bores med minst mulig boreinnsats og stålmengde.

I enkelte tilfeller trengs likevel minst to foringsrør som føres inn, det ene etter det andre og begge strekker seg helt opp til brønnhodet på overflaten.

Det foretrekkes videre at man etter innsettingen av foringsrørene fører ned et produksjonsrør i borehullet og slik at dette rør kommer til å strekke seg helt fra overflaten og til området hvor det forefinnes en hydrokarbonformasjon, hvoretter produk-sjonsrøret ekspanderes inne i foringsrørstrengen av ekspanderte foringsrør.

På hensiktsmessig måte er det ifølge oppfinnelsen slik at foringsrørstrengen og eventuelt produksjonsrøret ekspanderes plastisk i radial retning ved at en ekspansjonsblokk presses gjennom i deres lengderetning, idet de er av en formbar stålkvalitet som herdes ved påkjenninger uten dermed å innføre bulking eller duktil frakturering som et resultat av ekspansjonsprosessen, og at ekspansjonsblokken over sin lengde har en avsmalnende ikke-metallisk ytterflate.

I et slik tilfelle foretrekkes at ekspansjonsblokken har sin avskrådde ytterflate av keramikk, og at produksjonsrøret og foringsrørstrengen er av en formbar stålkvalitet hvis flytestyrke/strekkstyrke er mindre enn 0,8 og hvis flytestyrke er minst 275 MPa.

Det foretrekkes også at produksjonsrøret og minst ett av foringsrørene er av en rørtype som kan føres ned borehullet ved utkveiling fra en trommel.

Alternativt kan disse rør være satt sammen av en rekke enkeltrør som koples sammen i brønnhodet med skrueforbindelser, sveising eller annen binding slik at det dannes et langstrakt rør med i alt vesentlig sylindrisk form og som kan ekspanderes og installeres nede i borehullet i samsvar med oppfinnelsens fremgangsmåte.

Oppfinnelsen skal nå beskrives i nærmere detalj, og det vises til tegningene, hvor fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom et borehull som er utforet med radialt ekspanderte foringsrør med i alt vesentlig en og samme diameter over sin lengde og som er satt ned ved hjelp av oppfinnelsens fremgangsmåte, fig. 2 viser samme borehull hvor i tillegg et produksjonsrør er ekspandert etter nedføring inne i den streng forings-rørene danner, fig. 3 viser et lengdeutsnitt som er sterkt overdrevet i målestokken sideveis, hvordan en rekke teleskopisk forlengede foringsrør er anordnet, det ene utenpå det andre og med et installert produksjonsrør i samsvar med fremgangsmåten, og fig. 4 viser et lengdesnitt i større målestokk av et produksjonsrør som er ekspandert nede i borehullet, ved hjelp av en ekspansjonsblokk med nedover avsmalnet form.

Fig. 1 viser altså et borehull 1 som strekker seg nedover fra jordoverflaten 2 og gjennom en rekke geologiske lag 3-6 (uproduktive) og ned til et olje/gassførende lag 7. I det viste antas at man trenger en streng av flere foringsrør 8, 9, 10, 11 for å beskytte borehullets 1 vegg mot sammenrasing på de steder hvor de enkelte geologiske lag går over i hverandre og danner grenseflater 12-15. Fremgangsmåten for boring av borehullet og utforingen for å sikre det ved hjelp av foringsrørene er slik at den øverste seksjon IA bores først ned til denne seksjon er ført forbi den første grenseflate 12, og deretter føres det øverste foringsrør 8 ned og ekspanderes radialt ved hjelp av en ekspansjonsblokk 16, vist nederst i borehullet. Dette ekspanderte foringsrør 8 kan festes ut mot borehullveggen ved hjelp av sement eller bindemiddel (etter at diameteren som følge av ekspansjonen er noe redusert slik at det dannes et ringrom for ifylling). Alternativt kan festet skje ved friksjon alene, og slik friksjon kan økes ved å utruste ytterflaten av foringsrøret 8 med pigger eller liknende (ikke vist) og/eller presse forings-rørveggen inn i den omsluttende formasjon, i dette tilfelle formasjonen 3.

Det neste trinn går ut på at boreverktøyet arbeider seg videre ned inne i det øvre foringsrør 8 og ned til undersiden av den første seksjon IA for videre boring nedover i den neste, andre seksjon IB av borehullet 1. Etter at den neste grenseflate 13 er nådd settes det andre foringsrør ned inne i det første foringsrør 8, ned til bunnen av den andre seksjon IB, hvor det ekspanderes ved hjelp av samme ekspansjonsplugg 16.

Når ekspansjonspluggen når området hvor foringsrørene 8 og 9 har et overlappingsområde (koaksialt) vil det andre foringsrør 9 ekspandere det første forings-rør 8 ytterligere, hvilket gir en kraftig innbyrdes binding og tetning som frembringes av friksjons- og sammenpressingskrefter. For å redusere disse krefter i overlappings-området må overlappingslengden mellom rørene 8 og 9 være relativt liten, fortrinnsvis mindre enn 10 % av lengden av det korteste av dem, og bunnen av det øvre, første foringsrør 8 kan være forhåndsekspandert og/eller utrustet med spalter eller spor (ikke vist) for lettere utvidelse eller for å brytes opp under ekspansjonsprosessen.

Det andre foringsrør 9 i foringsrørstrengen festes til borehullveggen på samme måte som det første. De enkelte seksjoner IB-ID av borehullet 1 bores videre ved hjelp av et underrømmerverktøy som kan bore hele borehullets lengde ved tilnærmet samme diameter.

Den tredje og fjerde borehullseksjon 1C og ID bores deretter og fores ut med foringsrør på samme måte som beskrevet ovenfor når det gjelder den andre seksjon IB.

Ved bunnen av seksjon ID er ekspansjonsblokken 16 vist, idet denne er ført ned i det indre av det nederste foringsrør 11, det vil si nedover i dette rørs lengderetning. Dette skal gjennomgås nærmere i forbindelse med fig. 4.

Fig. 2 viser et borehull 1 som er det samme som borehullet på fig. 1 og hvor et produksjonsrør 17 er ført ned i det indre av foringsrørstrengen 8-11. En ekspansjonsblokk 18 (feilaktig vist som 10 på fig. 2) er ført ned til bunnen av produksjonsrøret, slik at dette blir utvidet og får en ytterdiameter som tilnærmet blir lik innerdiameteren av de ekspanderte foringsrør 8-11. Produksjonsrøret danner derved en indre støtte av forings-rørstrengen, slik at denne og produksjonsrøret forsterker hverandre gjensidig. Produksjonsrørets nedre ende, nemlig den ende som er ført videre på undersiden av det nederste foringsrør 11, går ned i det olje/gassførende lag 7 og kan være utrustet med innbyrdes forskjøvne aksiale spalter (ikke vist) som åpnes til rombeform under ekspansjonen og tillater inntak av olje eller gass fra dette lag 7 og formasjonen rundt, til borehullet 1. Hydrokarbonfluidet kan derved hentes opp via det indre av produk-sjonsrøret 17 og utnyttes på overflaten 2.

I stedet for å la fluidinntaket være i nederste del av produksjonsrøret 17 via aksiale spalter kan også dette rør ha åpninger av annen type, for eksempel med sirkulær, oval eller kvadratisk form og som er stanset i eller skåret ut fra produksjonsrørveggen og gjerne dessuten er anordnet overlappende i et eller annet mønster. Slike åpninger vil etter ekspansjonen av produksjonsrøret generelt gi røret større styrke enn når det er åpnet med aksiale spalter.

De ekspanderbare foringsrør 8-11 kan også være åpnet på en eller annen form for lettere å kunne utvides ved et bestemt kraftpåtrykk, særlig i området hvor rørene overlapper hverandre og i andre spesielle områder, så som i bend i borehullet 1, der ekspansjonskreftene blir store.

I et slikt tilfelle vil produksjonsrøret 17 ikke være perforert i områdene hvor et av foringsrørene 8-11 er perforert, slik at man opprettholder et fluidtett pakningsområde mellom det indre av foringsrøret og de omsluttende geologiske lag 3-6.

Fig. 3 viser et borehull 20 som på tilsvarende måte er boret ned i en formasjon 21 i grunnen. Borehullet er vist sterkt overdrevet i bredderetningen og er i lengderet-ningen oppdelt i seksjoner 20A-20D. Den øverste av disse har installert et første, ytre foringsrør 22 som er ekspandert slik at det dannes et ringrom både utenfor og innenfor det. Innerdiameteren av den første, øverste seksjon 20A kan være omkring 25,4 cm, mens det første foringsrør 22 før ekspansjonen kan ha en ytterdiameter på omkring 18,8 cm når det føres ned i borehullet, men omkring 23,4 cm etter at det har trukket seg noe tilbake etter ekspansjonen. På denne måte dannes det viste ytre ringrom som fylles med sement 23.

Deretter bores den andre seksjon 20B av borehullet 20 ved en diameter på omkring 21 cm, og et andre nest ytterste foringsrør 24 føres ned slik at det strekker seg fra den øverste del av borehullet og ned til bunnen av den andre seksjon 20B. Ytterdiameteren av det andre foringsrør kan være 15,7 cm, men etter ekspansjonen inne i borehullet antar det en ytterdiameter på omkring 19,5 cm. Det sementeres også fast inne i den andre seksjon og inne i det første foringsrør 22, med sement 23.

En tredje seksjon 20C med innerdiameter 17,8 cm bores deretter fra bunnen av den andre seksjon, i formasjonen 21, og deretter settes et tredje, nest innerste foringsrør 25 inn og ekspanderes. Dette har først en ytterdiameter på 13 cm og får 16,3 cm etter ekspansjonen.

Deretter bores den viste nederste seksjon 20D med innerdiameter 14,2 cm, og et fjerde, innerste foringsrør 26 føres ned og ekspanderes fra en ytterdiameter på 10,1 til omkring 13 cm. Inne i dette foringsrør 26 føres deretter et produksjonsrør 27 ned (bare antydet mot innerflaten av det fjerde foringsrør 26 på fig. 3) og ekspanderes mot innerflaten av produksjonsrøret 26 for å danne en forsterket kombinasjon.

For å lette injeksjon av arbeids- og/eller "drepefluid" i brønnen (borehullet 1, 20) og muliggjøre installasjon av rør for måling eller annet utstyr, føres et hjelperør 28 fra rull ned i produksjonsrøret 27 og forbindes tettende med dette nær bunnen ved hjelp av en pakning 29. Hjelperøret 28 har hull ved 30 like over pakningen slik at olje og/eller gass kan produseres fra innløpsområdet i brønnen, komme inn i bunnen av hjelperøret 28 via hullene 30 og føres opp i produksjonsrøret 27.

Som et resultat av ekspansjonen av foringsrørene 22-26 og produksjonsrøret 27 er det mulig at et produksjonsrør med innerdiameter på mer enn 10 cm kan installeres i et borehull 20 hvis øverste seksjon 20A har en innerdiameter på omkring 25 cm. Det fremgår at oppfinnelsens fremgangsmåte letter bruken av produksjonsrør 27 med relativt stor diameter inne i et borehull med relativt liten diameter, faktisk bedre enn det man har kunne oppnå tidligere. Det fremgår også at man i stedet for å bruke bare ekspanderte foringsrør inne i borehullet også kan bruke et eller flere foringsrør som ikke er ekspandert. Det øverste av foringsrørene i foringsrørstrengen kan for eksempel være av konvensjonell type og ikke beregnet for ekspansjon, men de nedre foringsrør som føres teleskopisk ned gjennom dette øverste rør kan være ekspanderbare, slik det er vist på fig. 3. Den nederste del av borehullet kan også være utrustet med foringsrør som har en og samme innerdiameter, slik det er vist på fig. 1 og 2.

Fig. 4 viser et borehull som er ført ned gjennom en formasjon 41 og med et foringsrør 42 som er festet inne i borehullet ved at et ytre ringrom er igjenstøpt med sement 43.

Et produksjonsrør 44 av for eksempel tofaset høystyrkestål med lav legeringsgrad (kvalitet HSLA) eller av en annen formbar ståltype er holdt på plass inne i foringsrøret 42. En ekspansjonsblokk 45 føres langsetter ned i produksjonsrøret 44 og ekspanderer det slik at ytterdiameteren kommer til å bli omtrent den samme som innerdiameteren av foringsrøret 42, eller ubetydelig mindre. Ekspansjonsblokken 45 er gradvis avsmalnende nedover, ved at den har keramiske ytterflater 46 hvorav enkelte er koniske eller avrundet nederst. På denne måte reduseres friksjonskreftene mellom blokken 45 og produksjonsrøret 44 under nedpressingen og ekspansjonen. I eksemplet er den koniske halwinkel A omkring 25° for den koniske ytterflate av flatene 46, som utfører den vesentlige del av ekspansjonen. Et egnet keramisk materiale for denne flate kan være zirkoniumoksid og utformet som en glatt konisk ring. Eksperimenter og simuleringer har vist at man med en vinkel A mellom 20° og 30° får en rørdeformasjon som gir et slags S-formet lengdesnitt slik at rørveggen kommer til å berøre den koniske ytterflate 46 helt i ytterkant og eventuelt også omkring midt på.

Eksperimentene viste også at det er gunstig at foringsrøret 44 får en slik S-form, siden dette reduserer lengden av den gjensidige kontaktflate mellom ytterflaten 46 og den del av rørveggen som blir ekspandert i produksjonsrøret 44, hvorved friksjonen reduseres under ekspansjonsprosessen.

Eksperimenter har også vist at man ved mindre vinkel A enn 15° får relativt store friksjonskrefter mellom røret og ekspansjonsblokken, mens man ved å velge en større vinkel enn omkring 30° vil komme inn i et område for unødvendig stort plastisk deformasjonsarbeid ved ekspansjonen, ved at rørveggen da bøyer seg uforholdsmessig mye utover, hvilket fører til større varmeavgivelse og forstyrrelse av fremover- eller nedoverføringen av ekspansjonsblokken 45 nedover i foringsrøret. Vinkelen A velges altså fortrinnsvis mellom 15 og 30°, og den bør alltid ligge mellom 5 og 45°.

Eksperimenter har videre vist at den koniske ytterflate på ekspansjonsblokken bør ha et ikke-metallisk overtrekk for å hindre skjæring under ekspansjonen. Bruken av keramikk viste seg å gi en gjennomsnittlig ruhet som ble redusert på innsiden av pro-duksjonsrøret 44 etter ekspansjonen. Eksperimentene viste også at en ekspansjonsblokk 45 med keramisk konisk ytterflate 46 var i stand til å ekspandere et produksjonsrør 44 av formbart stål på slik måte at dets ytterdiameter D2 etter ekspansjonen minst ble 20 % større enn ytterdiameteren Dl før ekspansjonen. Passende formbare stålkvaliteter av den type som ble nevnt ovenfor (HSLA) kan være de handelstilgjengelige kvaliteter DP55, DP60, ASTM A106 HSLA sømløs, ASTM A312 austenittisk rustfritt, TP 304 L, TP 316 L og TRIP fra Nippon Steel Corporation, Japan, idet den siste stålkvalitet er varmvalset høyfasthetsstål av austenitt-typen.

Ekspansjonsblokken 45, også i enkelte sammenhenger kalt en ekspansjons-spindel, har videre et par tetningsringer 47 i så stor avstand fra den koniske ytterflate 46 at de kommer til å ligge an mot den ekspanderte del av produksjonsrøret 44. De brukes til å hindre at fluid ved stort hydraulisk trykk føres ned mellom den koniske ytterflate 46 og innerflaten i produksjonsrøret 44, hvilket kunne føre til uregelmessig ekspansjon.

Ekspansjonsblokken 45 har videre en sentral avlastningskanal 48 som fluid kan føres ut gjennom og opp til overflaten i et rør som fortsetter opp fra ekspansjonsblokken. Etter avslutningen av ekspansjonen kan ekspansjonsblokken 45 trekkes opp til overflaten med en line, og et oppkveilet arbeidsrør eller liknende kan deretter senkes ned (ikke vist) i det utvidede produksjonsrør 44 for å injisere "drepefluid" og/eller arbeidsfluid inn mot inntakssonen for hydrokarbon, idet denne normalt vil være ved ringrommet mellom produksjonsrøret og borehullets innervegg. Dersom imidlertid produksjonsrøret 44 ekspanderes til bare en mindre diameter vil ringrommet utenfor, ut mot foringsrøret 42 kunne brukes for uttak av fluid under ekspansjonsprosessen og for injeksjon av fluid under produksjonsprosessen, i hvilket tilfelle det ikke er noe behov for å bruke avlastningskanalen 48 eller nedførte arbeidsrør.

I konvensjonelle brønner er det ofte nødvendig å bruke et produksjonsrør med ytterdiameter mindre enn halvparten av innerdiameteren av det innerste foringsrør for å gi glatt nok innføring av røret selv når brønnen er bøyd ut til siden og foringsrørstrengen har uregelmessig innerflate. Det er derfor åpenbart at man ved å ekspandere produksjonsrøret i henhold til oppfinnelsen vil kunne utnytte et borehull på gunstig måte. I stedet for å føre ekspansjonsblokken 45 gjennom produksjonsrøret 44 som følge av hydraulisk trykk kan nedoverpressingen også skje ved hjelp av en rørstreng eller en stang, eller blokken kan trekkes ned med en line.

Foringsrøret 42 på fig. 4 og de tilsvarende rør 8-11 og 22, 24-26 på fig. 1 og 2 kan naturligvis ekspanderes på tilsvarende måte som beskrevet for produksjonsrøret 44 på fig. 4, dersom disse foringsrør er utført i en stålkvalitet som gjør dette mulig.

Stålkvaliteten bør fortrinnsvis ha et forhold mellom flytestyrken og strekkstyrken på under 0,8 og dessuten ha en flytestyrke på minst 275 MPa.

Oppfinnelsen skal nå gjennomgås ytterligere ved å vise til tre eksperiment-resultater:

Eksperiment 1

En ekspansjonsblokk med konisk keramisk ytterflate og halwinkel A = 20° ble ført ned gjennom et konvensjonelt oljefeltrør av typen foringsrørkvalitet L80 13 % Cr, idet dette er en vanlig brukt foringsrørtype. Opprinnelig var ytterdiameteren 101,6 mm (4"), det hadde en opprinnelig veggtykkelse på 5,75 mm, en briststyrke på 850 bar og en strekkherdeeksponent n = 0,075. Ekspansjonsblokken var utformet slik at ytterdiameteren av det rør som skulle ekspanderes kunne ekspanderes til en innerdiameter på 127 mm, idet dette tilsvarer en ekspansjon på 20 %. Under forsøket brast foringsrøret under ekspansjonen, og analysen viste at duktilgrensen var overskredet.

Eksperiment 2

Ekspansjon av et kveilerør av typen QT-800, idet dette er en rørtype som i stadig større grad brukes som produksjonsrør i olje- eller gassbrønner, ble ekspandert fra en opprinnelig ytterdiameter på 60,3 mm, idet røret da hadde en veggtykkelse på 5,5 mm, et bruddtrykk på 800 bar og en strekkherdeeksponent n på 0,14. En ekspansjonsblokk ble ført ned gjennom røret, og den koniske keramiske ytterflate hadde i dette tilfelle en halwinkel A på bare 5°. Blokken var utført slik at ytterdiameteren av røret etter ekspansjonen skulle bli 73 mm (en økning på omkring 21 %). Også dette rør brast under ekspansjonen, og analysen avslørte at ekspansjonstrykket hadde overskredet bruddstyrken på grunn av stor friksjon ved ekspansjonen.

Eksperiment 3

Eksperimentet ble utført med et sømløst rør av formbar stålkvalitet, kjent som ASTM A 106 Grade B. Røret hadde en opprinnelig ytterdiameter på 101,6 mm, en opprinnelig veggtykkelse på 5,75 mm, og en strekkherdeeksponent n = 0,175. En ekspansjonsblokk ble pumpet gjennom røret, og denne blokk hadde en keramisk konisk ytterflate med halwinkel A lik 20° og slik at ytterdiameteren av det ekspanderte rør skulle bli 127 mm (5"), idet dette tilsvarer en diameterøkning på 21 %.

Røret ble vellykket ekspandert, og det hydrauliske trykk som ble brukt for å bevege ekspansjonsblokken gjennom det var holdt mellom 275 og 300 bar. Bruddtrykket for det ekspanderte rør lå imidlertid helt oppe ved 520 og 530 bar.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for boring og komplettering av et hydrokarbonproduserende borehull (1), omfattende: A) boring av en seksjon (IA) av borehullet i en underjordisk formasjon (3, 21, 41), nedføring av et foringsrør (8, 24, 44) i den borede seksjon (IA) og radial ekspansjon og feste av foringsrøret (8,24,44) inne i denne seksjon, B) nedføring av et boreverktøy gjennom det ekspanderte foringsrør (8, 24, 44), boring av en neste seksjon (IB) av borehullet, nedføring av et neste foringsrør (9, 25) i denne seksjon og radial ekspansjon og feste av dette inne i seksjonen, og C) gjentakelse om nødvendig av trinn B) en eller flere ganger inntil borehullet har nådd ned til nærheten av et hydrokarbonførende lag (7), karakterisert ved at det neste foringsrør (9, 25) først installeres for koaksial overlapping med det tidligere nedførte og installerte foringsrør (8, 24, 44) og deretter ekspanderes mot det tidligere installerte foringsrør (8,24,44) slik at dette ekspanderes ytterligere.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at bare det første foringsrør (8) strekker seg ned fra jordoverflaten (2) og ned i borehullet (1), og at eventuelle ytterligere foringsrør (9,10,11) bare delvis overlapper et tidligere sett foringsrør (8,9,10).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at foringsrørene (8, 9, 10, 11) overlapper hverandre over en lengde som er mindre enn 10 % av deres respektive totale lengde.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at borehullets (1) innvendige diameter endrer seg mindre enn 10 % over i det minste en vesentlig del av lengden, regnet fra jordoverflaten (2) og ned til i nærheten av det olje/gassførende lag (7).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at minst to foringsrør (24, 25) som er ført ned i borehullet (1) etter hverandre, strekker seg helt opp til et brønnhode ved jordoverflaten (2).

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man etter innsettingen av foringsrørene (8, 9, 24, 25, 44) fører ned et produksjonsrør i borehullet og slik at dette rør (27) kommer til å strekke seg helt fra overflaten og til området hvor det forefinnes en hydrokarbonformasjon, hvoretter produksjonsrøret (27) ekspanderes inne i forings-rørstrengen av ekspanderte foringsrør.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 6, karakterisert ved at forings-rørstrengen (8, 9, 24, 25, 42) og eventuelt produksjonsrøret (27) ekspanderes plastisk i radial retning ved at en ekspansjonsblokk (16, 18, 45) presses gjennom i deres lengderetning, idet de er av en formbar stålkvalitet som herdes ved påkjenninger uten dermed å innføre bulking eller duktil frakturering som et resultat av ekspansjonsprosessen, og at ekspansjonsblokken (16, 18, 45) over sin lengde har en avsmalnende ikke-metallisk ytterflate (46).

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at ekspansjonsblokken (16, 18, 45) har sin avskrådde ytterflate (46) av keramikk, og at produksjonsrøret (27) og foringsrørstrengen (8, 9, 24, 25, 42) er av en formbar stålkvalitet hvis flytestyrke/strekkstyrke er mindre enn 0,8 og hvis flytestyrke er minst 275 MPa.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at produksjonsrøret (27) og minst ett av foringsrørene (8,9,24,25,42) utgjøres av et rør som er ført inn i borehullet (1) ved utkveiling fra en rull.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at den koniske keramiske ytterflate (46) på ekspansjonsblokken (45) har en konisk halwinkel (A) mellom 5 og 45°.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at vinkelen (A) er mellom 15 og 30°.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at i det minste det nederste foringsrør (11,25,26) har spalter eller åpninger.