NO341822B1 - Apparat og fremgangsmåte for enturs boring og komplettering av en brønn - Google Patents

Abstract

Apparatur og metode for boring av et borehull, plassering av et forlengingsrør, sementering og perforering av forlengingsrøret, og sandfri injeksjon eller produksjon gjennom perforasjonene. Forlengingsrøret har et flertall utover forlengbare elementer for perforering og sandkontroll. Verktøyet kan også ha et boreapparat, et sementeringsapparat, et syreapparat og et formasjonsevalueringsapparat.

Description

341822

1

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Oppfinnelsesområdet

Den foreliggende oppfinnelse er innenfor området av apparatur og metoder anvendt i boring og komplettering av en olje- eller gassbrønn, og i produsering av

<5>hydrokarboner fra brønnen eller injisering av fluider inn i brønnen.

Bakgrunnsteknikk

I boring og komplettering av olje- og gassbrønner er det vanlig å bore et borehull, posisjonere et forlengingsrør i borehullet, sementere forlengingsrøret på

<10>plass, perforere forlengingsrøret i en ønsket dybde, og anordne for sandfri produksjon av hydrokarboner fra brønnen eller injeksjon av fluider inn i brønnen. Disse operasjoner gjennomføres typisk i flere trinn, som krever flere turer inn i og ut av brønnhullet med arbeidsstrengen. Etter som riggtid er dyr ville det være fordelaktig å kunne gjennomføre alle disse operasjoner med færre turer inn i borehullet.

<15>US 5320178 A omtaler en sandkontrollskjerm som installeres i en brønn ved å sette inn skjermen i en borestreng med en gjenvinnbar borkrone og drivmotor. Skjermet er boret på plass med den distale ende av borestrengen og får bli i borehullet. Borestrengen kan frakoples fra en bunnhullssammenstilling som omfatter skjermen og den distale enden av borestrengen og erstattes med en rørstreng

<20>med en pakning eller annet utvendig tetningselement satt inn deri for tetting av et parti av borehullet fra et annet. Sandkontrollskjermen har et basisrør med flere åpninger temporært lukket med plugger som er skrudd eller tvunget inn i åpningene. Pluggene kan f.eks. være formet av en smeltbar, eller oppløsbar fibeforsterket voks, eller et aktivt metall som kan være oppløst av en syre eller kaustisk opp-

<25>løsning. Skjermen kan også innbefatte et temporært pluggemedium slik som voks i mellomrommene av skjermhylsen for å forhindre akkumulering av borefluidfaststoffer under innsetting i borehullet.

WO 96/26350 A1 omtaler en fremgangsmåte og apparat for å komplettere en brønn. Generelt omfatter fremgangsmåten trinnene med å posisjonere et fôr-

<30>ingsrør i en brønnboring. Fôringsrøret vil ha et segment med en åpning for plassering av kompletteringsinnretningen. Kompletteringsinnretningen kan inneholde permeable midler for å tillate strømningen av reservoarets fluid og gass; første og

341822

2

andre forlengbare innretninger, som omslutter den permeable innretning, for å forlenge den permeable innretning slik at reservoarets fluid og gass kan strømme derigjennom; og aktiveringsinnretning for å aktivere den forlengbare innretning fra den tilbaketrukkede posisjon til den forlengede posisjon. Fremgangsmåten omfat-

<5>ter videre trinnene med å korrelere posisjonen av kompletteringsinnretningen ved målreservoaret slik at kompletteringsinnretningen er tilstøtende målreservoaret; og å forlenge kompletteringsinnretningen til reservoaret.

KORT OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

<10>Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved et apparat for enturs boring og komplettering av en brønn, kjennetegnet ved at det omfatter:

et forlengingsrør som har minst ett utover teleskoperende rørelement, idet det teleskoperende rørelement kan forlenges selektivt utover for å komme i kontakt med et borehull;

<15>et boreapparat montert til nevnte forlengingsrør og innrettet til å bore et borehull foran nevnte forlengingsrør;

et sandkontrollmedium inne i nevnte teleskoperende rørelementer;

et midlertidig blokkeringsmedium inne i nevnte teleskoperende rørelementer, nevnte blokkeringsmedium er innrettet til initialt å blokkere fluidstrømning gjen-

<20>nom nevnte teleskoperende rørelementer og deretter å tillate fluidstrømning gjennom nevnte teleskoperende rørelementer; og

et apparat innrettet til å pumpe et tetningsmateriale gjennom nevnte forlengingsrør for å tette forlengingsrøret på plass i et borehull.

Foretrukne utførelsesformer av apparatet er utdypet i kravene 2 til og

<25>med 10.

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås også ved en fremgangsmåte for enturs boring og komplettering av en brønn, kjennetegnet ved at den omfatter:

tilveiebringelse av et forlengingsrør som har minst ett utover teleskoperende rørelement, med et sandkontrollmedium og et midlertidig blokkeringsmedium inne i

<30>nevnte teleskoperende rørelement;

tilveiebringelse av et boreapparat montert til nevnte forlengingsrør; boring av et borehull foran nevnte forlengingsrør med nevnte boreapparat;

341822

3

nevnte teleskoperende røreelement forlenges selektivt utover for å komme i kontakt med borehullet;

fluid føres gjennom nevnte teleskoperende rørelement; og

et tetningsmateriale pumpes gjennom nevnte forlengingsrør for å tette for-

<5>lengingsrøret på plass i borehullet.

Foretrukne utførelsesformer av fremgangsmåten er videre utdypet i kravene 12 til og med 20.

Det er omtalt et verktøy og fremgangsmåte for boring av et borehull, plassere og perforere et borehus-forlengingsrør, sementere forlengingsrøret på plass,

<10>og produsere eller injisere fluider på sandfri måte. Apparatet inkluderer et rørformet forlengingsrør med et flertall radielt utover forlengbare rørelementer, med et boreapparat for boring av et borehull under forlengingsrøret, et sementeringsapparat for sementering av forlengingsrøret på plass, og et midlertidig blokkert sandkontrollmedium i de utover forlengbare elementer for selektiv kontroll av den sand-

<15>fri injeksjon eller produksjon av fluider gjennom de forlengbare elementer. Boreapparatet kan være konsentrisk til produksjonsforlengingsrøret tilbake til overflaten, konsentrisk til flere nestede forlengingsrør eller festet til toppen av produksjonsforlengingsrøret med en frigivelsesmekanisme kjent av de fagkyndige.

En utførelsesform av apparatet har en boresko tildannet eller montert ved

<20>den nedre ende av forlengingsrøret. I denne utførelsesform er forlengingsrøret festet til en roterbar borestreng, og sementeringsapparatet, av en type kjent innenfor dette område, er innlemmet i borestrengen. Etter boring tilveiebringer borestrengen en ledning for sementen og for fluidene som produseres fra eller injiseres inn i brønnen hvis produksjonsrør ikke er et krav.

<25>En ytterligere utførelsesform av apparatet har en borekrone som drives av en nedhullsmotor. I denne utførelsesform borer borekronen og nedhullsmotoren borehullet, med forlengingsrøret montert dertil, og med borekronen forlengbar under forlengingsrøret. Etter boring kan borekronen og nedhullsmotoren frigis fra forlengingsrøret og trekkes opp fra borehullet. I denne utførelsesform kan også

<30>sementeringsapparatet, igjen av en type kjent innenfor dette område, også senkes inn i brønnen etter tilbaketrekking av borekronen og nedhullsmotoren. I denne utførelsesform kan et separat rør tilveiebringe en ledning for sementen og for fluidene produsert fra eller injisert inn i brønnen.

341822

4

I hver av utførelsesformene blir de utover forlengbare rørelementer i forlengingsrøret fylt med et sandkontrollmedium, som for eksempel et gruspakkingsmateriale. De utover forlengbare rørelementer er også initialt blokkert av et blokkeringsmedium, som for eksempel et voksmateriale, som initialt hindrer fluidstrøm-

<5>ning gjennom de utover forlengbare elementer. Alternativt, i stedet for et voksmateriale kan blokkeringsmediet være et bionedbrytbart materiale, som for eksempel en bionedbrytbar polymer, eller en lett brytbar skive. Etter at forlengingsrøret er på plass i borehullet blir de utover forlengbare rørelementer forlenget til kontakt med veggen av borehullet i den ønskede formasjon, hvoretter forlengingsrøret semen-

<10>teres på plass og blokkeringsmediet fjernes fra de utover forlengbare rørelementer. Fjernelse av et voksblokkeringsmedium kan også gjennomføres ved påvirkning av varme eller et fluid på voksmaterialet for å oppløse dette. Fjernelse av et bionedbrytbart blokkeringsmedium kan skje ved bionedbryting av blokkeringsmediet i nærvær av nedhullsfluider eller andre fluider, ved nedhulls temperaturer, slik

<15>at blokkeringsmediet oppløses. Fjernelse av en lett brytbar skive kan skje ved fakturering av skiven med økt fluidtrykk. Etter fjernelse av blokkeringsmediet kan fluider produseres fra formasjonen eller injiseres inn i formasjonen gjennom de utover forlengbare rørelementer.

Forlengingsrøret med de utover forlengbare rørelementer kan være det in-

<20>nerste rør i en nestet streng av rør. Under boring strekker fôringsrøret seg nedover fra den nestede streng av rør inn i borehullet. Sammenstillingen kan også være forsynt med en styringsevne og en formasjons-evalueringsevne, idet begge disse trekk er separat kjent innenfor dette område.

De nye trekk ved oppfinnelsen, så vel som selve oppfinnelsen, vil bli best

<25>forstått fra de vedføyde tegninger, tatt sammen med den følgende beskrivelse, hvori lignende henvisningstall refererer til lignende deler, og hvori:

KORT BESKRIVELSE AV DE FORSKJELLIGE FIGURER AV TEGNINGENE

Fig. 1 er en langsgående tverrsnittstegning av en første utførelsesform av

<30>apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse, i innført tilstand;

Fig. 2 er en langsgående tverrsnittstegning av apparatet i fig.1 og viser de forlengbare rørelementer forlenget utover og med forlengingsrøret sementert på plass;

341822

5

Fig. 3A, 3B og 3C er sideriss av et typisk utover forlengbart rørelement innlemmet i apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse;

Fig. 4 er en langsgående tverrsnittstegning av en andre utførelsesform av apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse.

5

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Som vist i fig.1, inkluderer i en utførelsesform verktøyet 10 ifølge den foreliggende oppfinnelse et forlengingsrør 14, som har et flertall utover forlengbare rørelementer 12. Alle disse utover forlengbare rørelementer 12 er vist radielt tilba-

<10>ketrukket inn i forlengingsrøret 14 av verktøyet 10, i den innførte posisjon. Et boreverktøy 16, som for eksempel en borbar sko, er montert til den nedre ende av forlengingsrøret 14. Forlengingsrøret 14 er montert på en borestreng DS, som kan roteres av en borerigg (ikke vist). Et sementeringsapparatet 18, av en hvilken som helst kjent type kjent innenfor dette område, kan være innlemmet i borestrengen

<15>DS under forlengingsrøret 14.

Når forlengingsrøret 14 roteres borer boreverktøyet 16 et borehull til den ønskede dybde. Forlengingsrøret 14 kan være innlemmet inn i en nestet streng av rør (ikke vist). I dette tilfelle, etter som forlengingsrøret 14 og boreverktøyet 16 går fremover inn i borehullet følger den nestede streng av rør og skaper en forlenget

<20>fôringsrørstreng i borehullet.

Som vist i fig.2, så snart forlengingsrøret 14 befinner seg ved den ønskede dybde forlenges de utover forlengbare elementer 12 radielt utover fra hoveddelen av verktøyet 10 til kontakt med undergrunnsformasjonen, som for eksempel ved utøvelse av hydraulisk trykk fra det fluid som strømmer gjennom verktøyet 10.

<25>Hvis noen av elementene 12 svikter med hensyn til fullstendig forlengelse etter utøvelse av dette hydrauliske trykk kan de forlenges mekanisk ved passering av en konisk plugg (ikke vist) gjennom hoveddelen av verktøyet 10, som kjent innenfor dette område, men dette vil kreve en separat tur. Etter forlengingen av de utover forlengbare elementer 12 til kontakt med formasjonen, kan sementering av for-

<30>lengingsrøret på plass oppnås ved å pumpe sement inn i ringrommet mellom forlengingsrøret 14 og borehullet, ved hjelp av sementeringsapparatet 18, som kjent innenfor dette område.

341822

6

Fig. 3A, 3B og 3C viser forlengingen av et typisk forlengbart rørelement 12. Fig. 3A viser det forlengbare element 12 i den tilbaketrukne tilstand, som dette elementer er konfigurert når verktøyet 10 er i sin innførte konfigurasjon. Fig.3B viser det forlengbare element 12 med en første forlenging 20 forlenget til kontakt med

<5>veggen av et fulldimensjonert borehull, som vanglig boret. Fig.3C viser det forlengbare element 12 med en andre forlenging 22 forlenget som kan være nødvendig for å komme i kontakt med veggen av et borehull hvor veggmaterialet er utvasket.

Det kan sees at rørelementene 12 har en åpen sentral boring for passasje

<10>av fluid. Som også vist i fig.3C har rørelementene 12 et sandkontrollmedium 24 innlemmet deri. Sandkontrollmediet 24 hindrer inntrengning av sand eller annen partikkelformet substans fra formasjonen inn i verktøyhoveddelen. De rørformede elementer 12 kan ha en hvilken som helst type av innebygd sandkontrollmedium 24 deri, inklusive hvilket som helst gruspakkingsmateriale kjent innenfor dette om-

<15>råde, metallkuler, eller et mekanisk siktelement.

Rørelementene 12 har også et blokkeringsmedium 26 deri, som for eksempel et voksmateriale, et polymermateriale, en lett brytbar skive, eller en hvilken som helst kombinasjon derav. Som opprinnelig konstituert blokkerer blokkeringsmediet enhver fluidstrømning gjennom de utover forlengbare elementer. Blokke-

<20>ringsmediet 26 ligger inntil innsiden av forlengingsrøret 14 for å tilveiebringe en trykkbarriere som muliggjør den hydrauliske forlenging av rørelementene 12. Hvor et voksmateriale anvendes som blokkeringsmediet 26, kan voksen underkastes fjernelse ved utøvelse av varme eller eksponering for et fluid som kan oppløse voksen. Hvor et polymermateriale anvendes som blokkeringsmediet 26, kan det

<25>være et materiale som er bionedbrytbart i fluider som kan forefinnes i borehullet, eller som kan pumpes inn i borehullet. Et polymermateriale kunne også velges som kan underkastes fjernelse ved utøvelse av varme. Hvor en lett brytbar skive velges for blokkeringsmediet kan denne være konstruert til å brytes etter utøvelse av et gitt fluidtrykk.

<30>Så snart forlengingsrøret 14 har nådd den ønskede dybde og rørelementene 12 er blitt forlenget til kontakt med borehullsveggen kan da sement pumpes via sementeringsapparatet 18 for å fylle ringrommet mellom forlengingsrøret 14 og borehullveggen. Blokkeringsmediet 26 fjernes på en måte avhengig av hvilken

341822

7

type av blokkeringsmedium som anvendes. Deretter kan hydrokarbonfluider produseres fra formasjonen gjennom de utover forlengbare elementer 12, eller fluid kan injiseres inn i formasjonen gjennom de utover forlengbare elementer 12.

Fig. 4 viser en andre utførelsesform av verktøyet 100 ifølge den følgende

<5>oppfinnelse. I denne utførelsesform roterer forlengingsrøret 140 ikke for det formål å bore borehullet. I stedet senkes forlengingsrøret 140 inn i borehullet når borehullet bores av en nedhullsmotor 28, på en arbeidsstreng WS. Forlengingsrøret 140 kan være festet til arbeidsstrengen WS ved hjelp av en frigivelsesbar konnektor 32. Nedhullsmotoren driver et boreverktøy 30 som strekker seg under den nedre

<10>ende av forlengingsrøret 140. Boreverktøyet 30 kan om ønsket inkludere en hullåpner. Apparatur for avviksboring og utstyr for formasjonsevaluering kan innlemmes i arbeidsstrengen WS, som kjent innenfor dette område. Videre kan forlengingsrøret 140, som i den første utførelsesform, være innlemmet i en nestet streng av rør (ikke vist). I denne utførelsesform kan da nedhullsmotoren og boreverktøyet

<15>30 fjernes etter boring og plassering av forlengingsrøret 140 og etter forlenging av de utover forlengbare rørelementer 12. Deretter kan et sementeringsapparat innføres, for sementering av forlengingsrøret 140 på plass, som beskrevet i det foregående, eller sementering kan foretas med arbeidsstrengen WS og borestrengen DS på plass. Deretter kan hydrokarbonfluider produseres fra formasjonen gjennom de

<20>utover forlengbare elementer 12 eller fluid kan injiseres inn i formasjonen gjennom de utover forlengbare elementer 12.

Mens den spesielle oppfinnelse som vist og beskrevet heri i detalj er fullt ut i stand til å oppnå formålene og tilveiebringe de fordeler som er angitt i det foregående, skal det forstås at denne beskrivelse bare er illustrativ for de hittil foretrukne

<25>utførelsesformer av oppfinnelsen og at ingen andre begrensninger er ment enn dem som fremgår av de etterfølgende patentkrav.