NO334726B1 - Fremgangsmåte for komplettering av en brønn - Google Patents

Abstract

Den foreliggende oppfinnelse fremskaffer en anordning og fremgangsmåter for komplettering av et brønnhull ved bruk av utvidbare rør. I ett aspekt innbefatter oppfinnelsen et rørelement (200) med en utvidbar del (205) i en nedre ende kon- struert og anordnet for utvidelse til kontakt med et på forhånd utvidet forlengningsrør (150). I en øvre ende av røret er det et glattbore sete (210) som gjør det mulig å knytte røret til brønnoverflaten ved hjelp av et produksjonsrør (250). I et annet aspekt fremskaffer oppfinnelsen en fremgangsmåte for komplettering av en brønn, omfattende utvidelse av toppen av et forlengningsrør inn i et foret brønnhull for å henge av forlengningsrøret, og deretter innkjøring av et rørelement (200) i brønnhullet.

Description

FREMGANGSMÅTE FOR KOMPLETTERING AV EN BRØNN

Den foreliggende oppfinnelse vedrører brønnhullskomplettering. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen et system for komplettering av brønnhull gjennom utvidelse av rør. Enda mer detaljert vedrører oppfinnelsen utvidelse av ett rør inn i et annet for å anordne en tettbar forbindelse mellom disse.

Brønnhull utformes typisk ved å bore og deretter kle et borehull med et stålrør kalt foringsrør. Foringsrøret gir støtte til brønnhullet og gjør det mulig å isolere enkelte områder av brønnhullet nærliggende de hyd roka rbonførende formasjoner. Foringsrøret strekker seg typisk ned i brønnhullet fra brønnens overflate, og ringrommet mellom utsiden av foringsrøret og borehullet i grunnen fylles med sement for på permanent vis å plassere foringsrøret i brønnhullet.

Etter hvert som brønnhullet bores til en ny dybde, kjøres flere rørstrenger inn i brøn-nen til denne dybden, hvorved den øvre del av rørstrengen, eller forlengningsrøret, overlapper den nedre del av foringsrøret. Forleng ni ngsrørstrengen festes eller henges så av i brønnhullet, vanligvis ved hjelp av en form for mekanisk kilebelteanordning som er velkjent innen fagområdet.

I enkelte tilfeller kompletteres brønner gjennom fjernperforering av forlengningsrør for å anordne en fluidvei hvor hydrokarboner kan strømme inn i brønnhullet, hvor de strømmer inn i en skjermet del av et annet, mindre rør eller produksjonsrør. I disse tilfeller isoleres brønnhullet rundt røret med pakninger for å stenge ringrommet og drive hydrokarbonene inn i produksjonsrøret. I andre kompletteringer er det på forhånd laget slisser eller perforeringer i den siste streng av forlengningsrør som strekker seg inn i brønnhullet, hvor disse gjør det mulig å ta imot og føre hydrokarboner opp-over i brønnhullet. I disse tilfeller er produksjonsrøret typisk forbundet med toppen av forlengningsrøret for å fungere som en kanal til brønnoverflaten. På denne måten knyttes forlengningsrøret tilbake til toppen av brønnen. For å komplettere denne type brønn føres produksjonsrøret inn i toppen av et forlengningsrør i en tettende forbindelse som vanligvis oppnås ved bruk av et glattboret sete i toppen av forleng ni ngsrø- ret. Et glattboret sete har en glatt, sylindrisk innvendig boring som er utformet for mottak og tetting av et rør som har en tetningssammenstilling i nedre ende. Kombina-sjonen av det glattborede sete og tetningssammenstillingen gjør det mulig å "stikke" produksjonsrøret inn i forlengningsrøret i en tett forbindelse og selektivt ta det ut av denne.

Fra publikasjonen GB2345308 er det kjent en fremgangsmåte for komplettering av en brønn, omfattende innkjøring av et forlengingsrør i et foret brønnhull, plassering av forlengingsrøret nær bunnen av foringsrøret, hvor det etterlates et overlappende område mellom disse, og utvidelse av forlengingsrøret i overlappingsområdet, slik at utsiden av forlengingsrøret bringes i kontakt med innsiden av foringsrøret for derved på bærende og tettende vis å feste forlengingsrøret i foringsrøret.

Teknologi som nå dukker opp, gjør det mulig å utvide brønnrør in situ. I tillegg til å bare utvide et rør, gjør denne teknologien det mulig fysisk å feste et mindre rør til et større rør ved å øke den utvendige diameter av et mindre rør ved å bruke en radialkraft innenfra. Utvidelsen kan oppnås ved hjelp av et dor eller et konisk element som drives gjennom røret som skal utvides, eller ved hjelp av et ekspansjonsverktøy som kjøres inn på en rørstreng.

Figurer 1 og 2 er perspektivtegninger av et ekspansjonsverktøy 125, og figur 3 viser dette i eksplodert perspektiv. Ekspansjonsverktøyet 125 har et legeme 102 som er hult og i det store og hele rørformet med koplingselementer 104 og 106 for kopling til andre komponenter (ikke vist) i en brønnsammenstilling. Koplingselementene 104 og 106 har en mindre diameter (sammenlignet med den utvendige diameter av den i lengderetningen midtre legemsdel 108 av verktøyet 125), og disse gjør det sammen med tre langsgående renner 110 på den midtre legemsdel 108 mulig for fluid å strømme mellom utsiden av verktøyet 125 og innsiden av et omgivende rør (ikke vist). Den midtre legemsdel 108 har tre anleggsflater 112 som avgrenses mellom de tre renner 110, idet hver anleggsflate 112 er utformet med en respektiv utsparing 114 for å romme en respektiv rulle 116. Hver av utsparingene 114 har parallelle sider og strekker seg radialt fra den radialt perforerte rørkjerne 115 i verktøyet 125 til utsiden av den respektive anleggsflate 112. Hver av de innbyrdes like ruller er nær sylindriske og lett tønneformet. Hver av rullene 116 er satt inn ved hjelp av et lager 118 i hver ende av den respektive rulle for dreining om en respektiv rotasjonsakse som løper parallelt med aksen gjennom verktøyet 125 og er sideforskjøvet i forhold til denne, idet disse respektive rotasjonsakser er plassert med 120 graders mellomrom om omkretsen av det midtre legeme 108. Lagrene 118 er utformet som integrerende ende- deler av radialt skyvbare stempler 119, idet ett stempel 119 er glidbart tettet i hvert av de radialt løpende utsparinger 114. Den indre ende av hvert stempel 119 (figur 2) påvirkes av fluidtrykket i verktøyets 125 hule indre gjennom radialperforeringene i rørkjernen 115.

Ved å bruke et ekspansjonsverktøy som det som beskrives, kan den øvre ende av et forlengningsrør utvides inn i det omgivende fåringsrør. På denne måte elimineres den tradisjonelle kilebeltesammenstillingen og de tilhørende setteverktøyer. I ett eksempel kjøres forlengningsrøret inn i brønnhullet på en innkjøringsstreng med ekspansjons-verktøyet anordnet i foringsrøret og koplet til dette ved hjelp av en midlertidig kopling. Når sammenstillingen når en på forhånd bestemt dybde, hvorved toppen av for-lengningsrøret befinner seg grensende til en nedre del av foringsrøret, aktiveres ekspansjonsverktøyet, og deretter utvides forlengningsrørveggen forbi sin elastisitets-grense og til berøring med fåringsrørveggen gjennom rotasjons- og/eller aksialbeve-gelse av det aktiverte ekspansjonsverktøy inne i forlengningsrøret. Rotasjon av eks-pansjonsverktøyet oppnås ved å rotere innkjøringsstrengen eller ved å bruke en borkronemotor i innkjøringsstrengen til å omsette fluidkraft til rotasjonsbevegelse.

Selv om ovennevnte fremgangsmåte lykkes med å henge av et forlengningsrør i et foringsrør uten å bruke kilebelter, oppstår det problemer med bruk av denne fremgangsmåte der hvor produksjonsrøret så må stikkes inn i toppen av et forlengnings-rør. Ett slikt problem knytter seg til det glattborede sete som er utformet på innsiden av forlengningsrøret. Når forlengningsrøret utvides inn i foringsrørets innervegg, vil forlengningsrøret som en følge av de ettergivende ruller i ekspansjonsverktøyet ha en tendens til å forme seg etter fåringsrørveggen. Fordi fåringsrørveggen ikke er fullsten-dig rund, vil det utvidede forlengningsrør typisk ikke ha en regelmessig innvendig pe-riferi. Videre vil forlengningsrørets innvendige overflate nødvendigvis bli mer ru som en følge av bevegelsen til ekspansjonsverktøyets ruller under utvidelsen. Disse fakto-rer gjør det umulig å utvide et forlengningsrør og deretter bruke den utvidede del som et glattboret sete.

Det eksisterer derfor et behov for et forlengningsrør som kan utvides til kontakt med et fåringsrør og deretter brukes til tettende inngrep med et produksjonsrør. Det eksisterer videre et behov for en fremgangsmåte for å bruke et fåringsrør som en utvidbar settedel i et fåringsrør og også som et sete for et produksjonsrør.

Den foreliggende oppfinnelse fremskaffer en fremgangsmåte for komplettering av et brønnhull ved bruk av utvidbare rør.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er det anordnet en fremgangsmåte for komplettering av en brønn, omfattende: innkjøring av en forlengningsrørstreng i et foret brønnhull;

plassering av toppen av forlengningsrøret nær bunnen av fåringsrøret, hvor det etterlates et overlappende område mellom disse ;

utvidelse av forlengningsrøret i overlappingsområdet, slik at utsiden av for-lengningsrøret settes i berøring med innsiden av fåringsrøret for derved å feste forlengningsrøret på bærende vis i fåringsrøret;

innkjøring av en rørlengde i brønnhullet, hvor en nederste del av røret er utvidbar og det i en øvre del er utformet et glattboret sete;

utvidelse av rørets nedre del inn i det utvidede forlengningsrøret, hvorved røret

festes i forlengningsrøret; og

innkjøring av en rørstreng i brønnen for tilknytning til det glattborede sete, for

derved å opprette en fluidvei eller et fluid til toppen av brønnen.

Ytterligere foretrukne trekk legges frem i kravene 2 til 10.

Det beskrives også en rørdel med en utvidbar del i en første ende, hvor denne er kon-struert og anordnet for utvidelse til kontakt med et større, omgivende rør. I en andre ende av røret finnes et glattboret sete som gjør det mulig å knytte røret til overfla-ten/toppen av brønnen ved hjelp av et produksjonsrør. I én utførelse gir oppfinnelsen en fremgangsmåte for å komplettere en brønn, omfattende det å utvide toppen av et forlengningsrør inn i et fåret brønnhull for å henge av forlengningsrøret, og deretter kjøre et rørelement inn i brønnhullet. Rørelementet utvides i en første ende til kontakt med forlengningsrøret. Deretter stikkes et produksjonsrør forsynt med en tetningssammenstilling inn i et glattboret sete som er utformet i en andre ende av røret.

Enkelte foretrukne utførelser vil nå bli beskrevet, kun gjennom eksempel og med hen-visning til de ledsagende tegninger, hvor: Figur 1 viser en perspektivtegning av et ekspansjonsverktøy; Figur 2 viser en perspektivtegning av ekspansjonsverktøyet på figur 1; Figur 3 viser en eksplodert perspektivtegning av ekspansjonsverktøyet på figur 1 i oppløste deler; Figur 4a viser en snittegning av et ekspansjonsverktøy anbrakt i et forlengnings-rør; Figur 4b viser en snittegning av forlengningsrøret idet det ved hjelp av ekspan-sjonsverktøyet utvides inn i det omgivende foringsrør; Figur 4c viser en snittegning av et ekspansjonsverktøy anbrakt i et rørelement; Figur 4d viser en snittegning som viser rørelementet idet det ved hjelp av ekspan-sjonsverktøyet utvides inn i det omgivende forlengningsrør; Figur 4e viser en snittegning som viser rørelementet hvis nedre ende er utvidet til

kontakt med forlengningsrøret; og

Figur 4f viser en snittegning som viser en produksjonsrørstreng ført inn i et glattboret sete utformet i den øvre del av rørelementet. Figur 4a viser en snittegning av et brønnhull 100 med et foringsrør 105 langs veggene og sement 109 fylt i et ringrom mellom foringsrøret 105 og grunnen. Figur 4a viser den del av brønnhullet hvor foringsrøret ender og etterlater en ny, uforet del av borehullet 117 bart. Figuren viser også en innkjøringsrørstreng 120 hvor det i en ende er anordnet et ekspansjonsverktøy 125 av den ovenfor beskrevne type. Det viste eks-pansjonsverktøy er utformet for bruk i enden av et rør og innbefatter åpninger 130 i en nedre ende hvor fluid kan sirkuleres gjennom verktøyet. I den viste utførelse er rullene 135 i verktøyet koniske for å muliggjøre utvidelse i oppadgående retning, hvilket vil bli beskrevet i dette skrift. Festet til ekspansjonsverktøyet 125 ved hjelp av en midlertidig kopling 140 finnes et forlengningsrør 150 som kjøres inn i brønnen sammen med ekspansjonsverktøyet. Den midlertidige koplingen mellom ekspansjonsverk-tøyet og forlengningsrøret kan være en avskjærbar kopling, eller det kan være en annen form for hydraulisk eller mekanisk anordning hvor koplingen kan bære vekten av forlengningsrøret, men senere kan fjernutløses for å gjøre det mulig for innkjørings-strengen og ekspansjonsverktøyet å bevege seg uavhengig av forlengningsrøret. I ett alternativt eksempel er koplingen en spennhylse med en hydraulisk aktivert utløs-ningsmekanisme. Forlengningsrøret 150 haren mindre utvendig diameter enn brønn-hullsforingen 105, og er beregnet å skulle fore det nydannede brønnhull. Forleng-ningsrøret innbefatter et om dette anordnet tetningselement 155 for tetting mellom det utvidede forlengningsrør og foringsrøret, som beskrevet i dette skrift. Tetningse-lementet 155 kan lages av et smidig metall eller polymermateriale, og er typisk var-me- og korrosjonsbestandig.

Forlengningsrøret 150 settes i foringsrøret 105 ved å plassere den øverste del 160 av forlengningsrøret overlappende i forhold til den nedre del av foringsrøret, som vist. Deretter aktiveres ekspansjonsverktøyet 125 med fluidtrykk som leveres fra innkjø-ringsstrengen 120, og rullene 135 i ekspansjonsverktøyet vil strekke seg radialt utover. Med i det minste en del av forlengningsrørveggen 150 i kontakt med fåringsrøret blir innkjøringsstrengen 120 og ekspansjonsverktøyet 125 rotert og/eller drevet opp-over. Pa denne måte kan det fremkalles en svikt i en avskjærbar kopling 140 mellom ekspansjonsverktøyet 125 og forlengningsrøret 150, og forlengningsrøret kan utvides omkretsmessig til kontakt med fåringsrøret, som vist på figur 4b. Alternativt kan en annen form for mekanisk kopling fjernutløses etter at ekspansjonsverktøyet har bevir-ket friksjonsfesting av forlengingsrøret til fåringsrøret. Figur 4c viser forlengningsrøret fullt utvidet inn i fåringsrøret, inkludert tetningselement 155, som har tettet ringrommet mellom forlengningsrøret 150 og fåringsrøret 105.

Etter at forlengningsrøret 150 er blitt utvidet fullt ut inn i fåringsrøret 105, fjernes ekspansjonsverktøyet 125, og deretter kjøres rørelement 200 inn i brønnhullet 100 med ekspansjonsverktøyet 125 anordnet deri på innkjøringsstreng 120. Som vist på figur 4c, har rørelementet 200 en utvendig diameter som lett passer inni den utvidede del av forlengningsrøret 150. Rørelementet 200 er en rørlengde med en utvidbar nedre del 205 og et ikke-utvidbart glattboret sete 210 utformet i en øvre ende derav. Den utvidbare nedre del 205 kan utvides inn i den utvidede øvre del av forlengningsrøret 150. Figur 4c viser rørelementet 200 plassert i brønnhullet 100 før utvidelse inn i rø-ret. Den nedre utvidbare del 205 av elementet 200 ligger nær den øvre del av det utvidede forlengningsrør 150 med et ringrom 215 derimellom. Et tetningselement 220 er anordnet om den nedre del 205 av element 200 for å danne en tetning mellom den utvidede nedre del 205 og forlengningsrøret 150. Den øvre del av elementet 200 med det glattborede sete 210 strekker seg over toppen av forlengningsrøret. Riktig plassering av rørelementet 200 i forlengningsrøret 150 kan sikres ved å bruke en profil (ikke vist) utformet på elementet med et sammenpasningsspor utformet på innsiden av for-lengningsrøret 150. I den viste utførelse er det glattborede sete utformet i den øvre del av rørelementet 200. Det vil imidlertid forstås at man kunne utforme det glattborede sete i den nedre del av elementet og den øvre del kunne være utvidbar.

Ekspansjonsverktøyet 125 er koplet til rørelementet ved hjelp av en midlertidig kopling 225 som for eksempel en avskjærbar kopling eller en annen form for fjernutløsbar koplingsanordning, hvor denne kopling gjør det mulig for innkjøringsstrengen å bære vekten av rørelementet før utvidelsen av element 200.

For å sette rørelementet 200 aktiveres ekspansjonsverktøyet 125 med trykksatt fluid

som beskrevet ovenfor. De utvidbare elementer eller ruller 135 på verktøyet strekker seg radialt utover og utvider den nedre del 205 av elementet til kontakt med veggen i forlengningsrøret 150, hvorved vekten av rørelementet overføres til forlengningsrøret. Med aksial- og/eller rotasjonsbevegelse av det aktiverte verktøy 125 i elementet 200 kan en midlertidig kopling mellom ekspansjonsverktøyet og elementet 200 utløses, og omkretsen av den nedre del av røret utvides, som vist på figur 4d. Etter utvidelse av den nedre del av røret deaktiveres ekspansjonsverktøyet 125, og rullene 135 trekkes tilbake for derved å gjøre det mulig for verktøyet 125 å passere gjennom den uutvidede øvre del av rørelementet og bli hentet ut av brønnhullet uten å skade det glattborede sete 210. Figur 4e er en snittegning av brønnhullet 100 som viser den uutvidede øvre del av elementet 200 og den utvidede nedre del 205 av elementet 200. Som vist, har tet-ningselementet 220 tettet rommet mellom det utvidede element og forlengningsrøret 150. Den uutvidede øvre del av elementet 200 beholder sitt opprinnelige, innvendige glattborede sete 210, som nå kan brukes for å ta imot et produksjonsrør (figur 4f). Figur 4f er en snittegning av brønnhullet 100 som viser et produksjonsrør 250 med en tetningssammenstilling 255 på sin nedre, ytre del ført inn eller "stukket inn" i det glattborede sete 210 i den øvre del av rørelement 200. Pa denne måte knyttes for-lengningsrøret 150 til brønnens overflate, og hydrokarbonene kan følge den fluidvei som opprettes i forlengningsrøret 150 og i produksjonsrøret 250.

Den nedre del av rørelementet kan lages av et mer smidig materiale for å underlette utvidelse, eller veggtykkelsen kan her være mindre, hvilket gir en litt større innvendig diameter. Dessuten behøver ikke den øvre og nedre del av røret være utformet i ett stykke, men kan være separate rørstykker.

Selv om forlengningsrøret og rørelementet vises kjørt inn i brønnhullet på en innkjø-ringsrørstreng, vil det forstås at anordningen ifølge oppfinnelsen kan bringes inn i brønnhullet på en hvilken som helst måte, blant annet ved bruk av kveilrør og elektrisk kabel. Man kan for eksempel gjøre bruk av anordningen ved å bruke kveilrør og en på dette anordnet borkronemotor, idet rotasjon av ekspansjonsverktøyet besørges av borkronemotoren. Pa tilsvarende vis kan elektrisk kabel benyttes til å transportere anordningen og bære vekten av denne, og også sørge for levering av elektrisk kraft til en nedihulls elektrisk motor. Motoren kan drive en brønnpumpe som leverer trykksatt fluid til ekspansjonsverktøyet. I tillegg kan den elektriske motor levere kraft til en bor kronemotor som igjen overfører rotasjon til ekspansjonsverktøyet. Disse variasjoner ligger innenfor oppfinnelsens ramme.

Som beskrevet ovenfor, fremskaffer oppfinnelsen en fremgangsmåte for komplettering av en brønn ved bruk av utvidbare komponenter. Oppfinnelsen løser, i hvert fall i de foretrukne utførelser av denne, problemet med å beholde et glattboret sete i den øvre ende av et rør som utvides i en brønn. Den utvidede del av rørelementet gir en effek-tiv tetning og forankring i forlengningsrøret. I tillegg vil rørelementet, så snart det er utvidet, forsterke forlengningsrørhengerdelen rundt dette for å forhindre sammen-brudd. Selv om et rørelement er blitt beskrevet i relasjon til en utvidbar øvre del av et forlengningsrør, vil røret kunne brukes i et hvilket som helst tilfelle hvor det er behov for et glattboret sete i et utvidbart rør, og begrenser seg ikke til noen spesiell anven-delse.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for komplettering av en brønn, omfattende: innkjøring av en forlengningsrørstreng (150) i et foret brønnhull (100); plassering av toppen (160) av forlengningsrøret nær bunnen av forings- røret (105), hvor det etterlates et overlappende område mellom disse; utvidelse av forlengningsrøret i overlappingsområdet, slik at utsiden av forlengningsrøret bringes i kontakt med innsiden av foringsrøret for derved på bærende vis å feste forlengningsrøret i fåringsrøret; innkjøring av en rørlengde (200) i brønnhullet, hvor en nedre del (205) av røret er utvidbar og det i en øvre del er utformet et glattboret sete (210); utvidelse av den nedre del av røret inn i det utvidede forlengningsrøret, slik at røret festes i forlengningsrøret; og innkjøring av en rørstreng (250) i brønnen for tilknytning til det glattbo rede sete, for derved å opprette en fluidvei eller fluid til brønnoverflaten.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, hvor forlengningsrøret (150) utvides med en ytre radialkraft som anvendes mot en innvendig vegg i dette.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, hvor røret (200) utvides med en ytre radialkraft som anvendes mot en innvendig vegg i dette.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, 2 eller 3, hvor den nedre del (205) av rø-ret (200) innbefatter minst én åpning utformet i denne for å muliggjøre utvidelse av denne.

5. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, hvor forlengningsrøret (150) utvides med et ekspansjonsverktøy (125) på hvilket det er anbrakt minst ett utad aktiverbart element (119).

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, hvor ekspansjonsverktøyet (125) befinner seg grensende til forlengningsrøret (150) under innkjøring av forlengningsrøret og er koplet til dette ved hjelp av en midlertidig mekanisk kopling (140).

7. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, hvor røret (200) utvides med et ekspansjonsverktøy (125) på hvilket det er anbrakt minst ett utad aktiverbart element (119).

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, hvor ekspansjonsverktøyet (125) befinner seg grensende til røret (200) under innkjøring av røret og er koplet til dette ved hjelp av en midlertidig mekanisk kopling (225).

9. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, hvor forlengningsrøret (150) har et tetningselement (155) på en ytre flate, idet tet-ningselementet er i tettende forbindelse med foringsrøret (105) når forleng-ningsrøret utvides.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, hvor røret (200) på sin utside har et tetningselement (220) som tildanner en tettende forbindelse med forlengningsrø-ret (150) når røret utvides.