NO20120894A1 - Omvendt sirkulasjonsapparat og fremgangsmater for anvendelse av dette - Google Patents

Description

KRYSSREFERANSE

Denne søknad krever fordelen av innleveringsdatoen for US patentsøknad serie nummer 61/306 679 innlevert 22. februar 2010, for "REVERSE CIRCULATION

PRESSURE CONTROL METHOD AND SYSTEM".

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Område for oppfinnelsen

[0001]Denne oppfinnelsen angår generelt oljefelt brønnhullsboreapparat og mer spesielt omvendt borefluid sirkulasjonsapparat og systemer og fremgangsmåter for anvendelse av disse.

Bakgrunn for teknikken

[0002] Oljefeltbrønnboringer er boret ved å rotere en borkrone transportert inn i brønnboringen ved en borestreng. Borestrengen innbefatter et borerør eller borestreng (rør) som har ved sin bunnende en boresammenstilling (også referert til som "bunnhullssammenstillingen" eller "BHA") som bærer borkronen for boring av brønnboringen. Borerøret er bygget opp av skjøtede rør. Alternativt kan kveilerør benyttes for å transportere boresammenstillingen. Boresammenstillingen innbefatter vanligvis en boremotor eller en "slammotor" som roterer borkronen. Boresammenstillingen innbefatter også en varietet av følere for å ta målinger av en varietet av boring, formasjon og BHA parametere. Et passende borefluid (vanligvis referert til som "slam") er tilført eller pumpet under trykk fra en kilde ved overflaten inn i røret. Borefluidet driver slammotoren slippes ut ved bunnen av borkronen. Borefluidet returnerer opphulls via ringrommet mellom borestrengen og brønn-boringen og fører med seg formasjonsstykker (vanligvis referert til som "borekaks") kuttet eller produsert av borkronen under boring av brønnboringen.

[0003]For boring av brønnboringer under vann (referert til i industrien som "offshore" eller "undervanns" boring), er rør anordnet ved en arbeidsstasjon (lokalisert på et fartøy eller plattform). En eller flere rørinjektorer eller rigger er benyttet for å flytte røret inn i eller ut av brønnboringen. For undervannsboring, er et stige-rør, formet ved skjøteseksjoner av foringsrør eller rør, utplassert mellom borefar-tøyet og brønnhodeutstyret ved sjøbunnen og benyttet for styre røret til brønn- hodet. Stigerøret tjener også som en ledning for fluid som returnerer fra brønn-hodet til sjøoverflaten.

[0004]Under boring med konvensjonelle borefluidssirkulasjonssystemer, forsøker boreoperatøren å styre tettheten av borefluidet tilført borestrengen ved overflaten for på den måten å styre trykk i brønnboringen, innbefattende bunnhullstrykket. Under slik boring tilfører overflatepumpen borefluidet inn i borestrengen som går ut ved borkronebunnen og beveger seg oppover (mot overflaten) gjennom ringrommet. Følgelig må overflatepumpen overvinne friksjonstapene langs begge fluid-baner (nedover og oppover). Dessuten må overflatepumpen opprettholde en strømningsmengde i ringrommet som tilveiebringer tilstrekkelig fluidhastighet for å føre fjellbitene som nedbrytes av borkronen (referert til som "borestøv) til overflaten. Således, i dette konvensjonelle arrangement, er pumpekapasiteten til overflatepumpen typisk valgt for å (i) overvinne friksjonstap som er til stede ettersom borefluid strømmer gjennom borestrengen og ringrommet; og (ii) tilveiebringe en strømningshastighet eller strømningsmengde som kan føre eller løfte borekakset gjennom ringrommet. Slike pumper har relativt store trykk og strømningsmengde-kapasiteter. Noen ganger kan fluidtrykket nødvendig for å tilveiebringe den ønskede fluidstrømningsmengde gjennom ringrommet frakturere jordformasjonen som omgir brønnboringen og derved utfordre integriteten av brønnboringen ved fraktur (brudd) stedene.

[0005]I et annet borearrangement er en overflatepumpe benyttet for å pumpe borefluidet inn i ringrommet mellom borestrengen og brønnboringsveggen. Returfluid strømmer opp borestrengrøret, og fører med seg borekakset. I et slikt arrangement har overflatepumpen byrden med å føre borefluidet ned ringrommet og oppover langs borestrengen. Følgelig må overflatepumpen overvinne friksjonstapene langs begge disse baner. Imidlertid på grunn av det mindre tverrsnitts-arealet til borestrengen sammenlignet med ringrommet, kan strømningsmengden reduseres ved å anta den samme kritiske strømningshastighet for hullrengjøring (transportering av borekakset til overflaten). Således, i et slikt arrangement, er pumpekapasiteten til overflatepumpen typisk valgt for å (i) overvinne friksjonstap til stede gjennom ringrommet og borestrengen; og (ii) tilveiebringe en strømnings-hastighet eller strømningsmengde som kan føre eller løfte borekakset gjennom borestrengen. Det vil forstås at slike pumper også har relativt lave strømnings-mengdekapasiteter.

[0006]Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer boreapparatfremgangsmåter som adresserer noen av de ovenfor angitte eller andre ulemper med konvensjonelle fluidsirkulasjonssystemer for boring av brønner.

SAMMENFATNING

[0007]I et aspekt er et apparat for boring av en brønnboring inn i en jordformasjon fremskaffet. En utførelse av apparatet innbefatter en første strømningsanordning konfigurert for å sirkulere et første fluid fra et ringrom til en borestreng transportert inn i brønnboringen; og en andre strømningsanordning posisjonert nede i hullet til den første strømningsanordning konfigurert for å sirkulere et andre fluid fra boringen til borestrengen til ringrommet. I et aspekt kan apparatet videre innbefatte en elektrisk motor konfigurert for å drive en borkrone festet til en bunnende av borestrengen. I et annet aspekt er en separator mellom de første og andre strømnings-anordninger konfigurert for å danne, i det minste delvis, en første strømningssløyfe forbundet med det første fluid og en andre strømningssløyfe forbundet med det andre fluid.

[0008]I en annen utførelse innbefatter apparatet et borerør konfigurert for å flytte fluid fra brønnboringen til en overflatelokalisering, og en boresammenstilling tilpasset for å kobles til borerøret, hvori boresammenstillingen innbefatter en borkrone, en motor konfigurert for å rotere borkronen, og en fluidstrømningsanordning opphulls av motoren konfigurert for å pumpe fluid mottatt fra borkronen inn i borerøret.

[0009]Eksempler på de mere viktige egenskaper med oppfinnelsen har blitt opp-summert (skjønt det gjelder bred grad) for at den detaljerte beskrivelse av denne som følger bedre kan forstås og for at bidragene de representerer til teknikken kan forstås. Det er selvfølgelig ytterligere egenskaper med oppfinnelsen som vil be-skrives heretter og som vil danne gjenstanden for kravene vedføyd hertil.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0010] For detaljert forståelse av den foreliggende oppfinnelse skal referanse gjøres til den følgende detaljerte beskrivelse av oppfinnelsen, sett i forbindelse med den vedføyde tegning: Figur 1 er et skjematisk elevasjonsriss av brønnkonstruksjonssystem som benytter en første sirkulasjonsanordning laget i henhold til en utførelse av den foreliggende oppfinnelse; figur 2 er en skjematisk illustrasjon av et arrangement av en omvendt fluidsirkulasjonsanordning i en borestreng i henhold til en utførelse av oppfinnelsen; figur 3 er en skjematisk illustrasjon av en utførelse av et arrangement i henhold til den foreliggende oppfinnelse hvor et brønnboringssystem benytter en fluidsirkula-sjon med to fluidsirkulasjonssløyfer;

figur 4 er en skjematisk illustrasjon av fluidsirkulasjonssystemet i figur 2 som innbefatter en anordning for knusing av borekaks; og

figur 5 er en skjematisk illustrasjon av fluidsirkulasjonsarrangementet i figur 4, hvor fluid er pumpet inn i ringrommet fra overflaten for å styre trykket i ringrommet.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0011]Figur 1 er et skjematisk diagram av et eksemplifiserende boresystem 100 for boring av en brønnboring 101. Systemet 100 er vist til å innbefatte en boreplattform 102 plassert på land for boring av brønnboringen 101 i en formasjon 105. Boreplattformen 102 kan også plasseres på en offshore boreplattform eller fartøy for offshore brønnoperasjoner. For offshoreoperasjoner vil ytterligere utstyr slik som et stigerør og undervannbrønnhode typisk benyttes. For å bore brønnboring-en 101, er brønnstyringsutstyr 104 (også referert til som brønnhodeutstyr) plassert over brønnboringen 101). Brønnhodeutstyret 104 innbefatter en utblåsings-sikringsstabel 106 og annet utstyr, slik som en mast, motorer for å rotere en borestreng, etc. (ikke vist).

[0012]Systemet 100 innbefatter videre en borestreng 115 som innbefatter en boresammenstilling eller bunnsammenstilling ("BHS") 150 ved bunnen av en passende rørdel 110.1 en utførelse innbefatter boresammenstillingen 150 en borkrone 112 festet til sin bunnende for nedbryting av formasjon 105 for å danne brønnboringen 101. Rørdelen 110 kan formes delvis eller fullstendig av borerør, metall eller komposittkveilerør, foring, foringsrør eller andre kjente elementer. I tillegg kan rørdelen 110 innbefatte data og kraftoverføringsbærere 11, slik som fluid-ledninger, fiberoptikk og metalledere. For å bore brønnboringen 101, er BHAen 150 transportert fra en boreplattform (ikke vist) til brønnhodeutstyret 104 og så inn i brønnboringen 101. Borestrengen 115 innbefatter en boring for å transportere og fjerne fluid fra brønnboringen til overflaten. Rørdelen 110 er kjørt inn i og ut av brønnboringen 101 for å utføre forskjellige boreoperasjoner.

[0013]I henhold til et aspekt av den foreliggende oppfinnelse innbefatter systemet 100 et fluidsirkulasjonssystem 120 som innbefatter et overflateborefluid eller slam-tilførselssystem 122, en tilførselsledning 124 og en fluid returledning 126. Tilfør-selsledningen 124 innbefatter et ringrom 135 formet mellom borestrengen 115 og brønnboringsveggen 107. Under boring tilfører overflateslamtilførselssystemet 122 et borefluid eller slam til fluidtilførselsledningen 124, og nedoverstrømningen av borefluidet gjennom ringrommet 135 er representert ved pil 132. Slamsystemet 122 innbefatter slam 133 og en tank eller forsyningskilde 134.1 eksemplifiserende offshore konfigurasjoner kan forsynings (tilførsel) kilden 134 være lokalisert ved plattformen, på en separat rigg eller fartøy, ved sjøbunnen, eller ved et annet passende sted. I en utførelse er tilførselskilden 134 en variabel volumtank posisjonert ved en havbunn. Idet tyngdekraft kan benyttes som den primære mekanisme for å indusere strømning av borefluidet 133 gjennom ringrom 135, kan en eller flere pumper 136 benyttes for å pumpe borefluidet 133 inn i ringrommet 135. Borkronen 112 nedbryter formasjonen (fjellet) til borekaks (ikke vist), og derved former brønn-boringen 101.1 en utførelse entrer et borefluid 133a i ringrommet 135 borkronen 112 ved eller nær dens bunn 112a og beveger seg opphulls gjennom returledningen 126 og fører borekakset med seg. Fluidet 133a og borekakset 112c er referert heri til som "returfluidet" 133b. Returfluidet 133b går til en passende lagringstank ved sjøbunnen, en plattform, et separat fartøy eller til et annet passende sted. I en utførelse går returfluidet 133b inn i en separator (ikke vist) som separerer borekakset og andre faststoff fra returfluidet 133b og slipper det rene fluid tilbake inn i slamtilførselsforsyningen 134 ved overflaten eller en offshoreplattform.

[0014]I en utførelse til den foreliggende oppfinnelse kan BHA'en 150 innbefatte en fluidstrømningsanordning 160 (en slik anordning er også referert heri til som en "strømningsanordning" eller "fluidsirkulasjonsanordning") konfigurert for å bevirke at fluidet 133b strømmer gjennom returledningen 126.1 utførelse kan fluidsirkulasjonsanordningen 160 innbefatte flere enn en fluidsirkulasjonsanordning, f.eks. en fluidsirkulasjonsanordning 160a for å sirkulere et første fluid eller et første parti av fluidet 133 fra ringrommet 135 gjennom et nedre parti av boresammenstillingen 150, som vist ved stiplet pil 139a og en annen fluidsirkulasjonsanordning 160b for å sirkulere et andre fluid eller et andre parti av fluidet 133 gjennom returledningen 126, slik som vist ved stipling 139b. En isolator 162 og andre anordninger kan være benyttet for å tilveiebringe fluidsirkulasjonsbanene 139a og 139b. Visse ut-førelser av strømningssirkulasjonsanordningene er beskrevet i mere detalj med referanse til figur 2-5.

[0015]Systemet 100 innbefatter også brønnanordninger som separat eller samar-beidende utfører en eller flere funksjoner slik som styring av strømningsmengde av borefluidet 133 og styring av strømningsbanene til borefluidet. F.eks. kan systemet 100 innbefatte en eller flere strømningsstyringsanordninger som styrer strømningen av fluid i røret 110 og/eller ringrommet 135.1 et aspekt kan en strøm-ningsstyringsanordning 152 være aktivert når en spesiell tilstand oppstår for å isolere fluidet på begge sider (opphulls eller nedhulls) av en strømningsstyrings-anordning. Foreksempel kan strømningsstyringsanordningen 152 være aktivert for å blokkere fluidstrømning når borefluidsirkulasjon er stoppet for på denne måten å isolere seksjonen over og under anordningen 152, og derved opprettholde brønnboringen under anordningen 152 ved eller vesentlig ved trykkforholdet til brønnboringen før stopping av fluidsirkulasjonen.

[0016]I et annet aspekt kan også systemet 100 innbefatte brønnanordninger for å behandle borekakset (f.eks. redusere borekaksstørrelsen) og andre rester som strømmer inn i røret 110. En findelingsanordning (slik som knuser, fres, pulveri-serer, etc.) kan være anbrakt ved ethvert passende sted i borestrengen, slik som en anordning 164a i røret 110 oppstrøms avfluidsirkulasjonsanordningen 160 og/ eller en anordning 164b i boresammenstillingen 150 for å redusere størrelsen av borekakset og andre rester. Findelingsanordningene 164a og/eller 164b kan være enhver passende anordning og kan innbefatte kjente komponenter, slik som blader, tenner, eller valser for å knuse, pulverisere eller på annen måte nedbryte faststoff i fluidet som strømmer i røret 110. Findelingsanordningen 164a og/eller 164b kan opereres ved en elektrisk motor, en hydraulisk motor, ved rotasjon av borestrengen eller enhver passende anordning. Findelingsanordningen 164a og/ eller 164b kan også være integrert i fluidsirkulasjonsanordningen 160a og 160b etter som tilfellet kan være. For eksempel, hvis en flertrinnsturbin er benyttet som fluidsirkulasjonsanordningen 160, så kan trinnene tilstøtende innløpet til turbinen erstattes med blader tilpasset for å kutte eller skjære partikler før de passerer gjennom bladene til de gjenværende turbintrinnene.

[0017]Fremdeles med referanse til figur 1, innbefatter systemet 100 sensorer, slik som sensorer Si - Sn posisjonert ut gjennom systemet 100 for å tilveiebringe informasjon eller data relatert til en eller flere valgte parametere av interesse (slik som trykk, strømningsmengde, temperatur, brønnhullsboreforhold, etc). I en ut-førelse kommuniserer anordningene og sensorene SrSnmed en kontroller 170 via kommunikasjonsforbindelse (ikke vist). Ved å benytte data tilveiebrakt av sensorene Si-Sn, kan kontrollen 170 f.eks. opprettholde brønnboringstrykket ved en valgt sone ved et valgt trykk eller område av trykk og/eller optimalisere strømnings-mengden av borefluid. Kontrollen 170 kan opprettholde det valgte trykk eller strømningsmengde ved å styre fluidsirkulasjonsanordningen 160 (f.eks. justere mengde av energi tilført returledningen 126) og/eller andre brønnhullsanordninger (f.eks. justering av strømningsmengde gjennom en begrensning slik som en ventil). Alternativt eller i tillegg til kontroller 170, kan en brønnkontroller 190 benyttes for styre operasjonen til fluidsirkulasjonsanordningen 160. Kontrollerne 170 og/eller 190 kan innbefatte en eller flere prosessorer, som utfører programmerte instruksjoner for å styre en eller flere operasjoner av strømningssirkulasjons-anordningen 160 og andre komponenter til systemet 100.

[0018]Når utformet for boreoperasjoner tilveiebringer sensorene Si-Sn målinger relatert til en varietet av boreparametere, slik som fluidtrykk, fluidstrømnings-mengde, rotasjonshastighet til pumper og lignende anordninger, temperatur, vekt på borkrone, penetrasjonshastighet etc, boresammenstillingsparametere, slik som vibrasjon, fastkjøring slipp, omdreining per minutt, helning, retning, BHA lokalisering etc, og formasjon eller formasjonsevalueringsparametere vanligvis referert til som måling-under-boring parametere slik som motstand, akustikk, nukleær, NMR etc. Anordningene og sensorene for å bestemme formasjonsparametere er kollektivt referert ved nummer 155. Anordninger og sensorer 155 kan refereres til som måle-under-boring eller logging-under boringssensorer eller anordninger. En eller flere trykksensorer PrPnkan også benyttes for å måle trykk ved en eller flere steder. Trykksensorene kan tilveiebringe data relatert til trykk i boresammenstillingen 150, ringrommet 135, fluidledningene 124 og 126, trykk ved overflaten og trykk ved enhver annen ønsket plass i systemet 100.1 tillegg innbefatter systemet 100 fluidstrømningssensorer slik som en sensor som tilveiebringer måling av fluid-strømning ved en eller flere plasser i systemet 100.

[0019]Videre kan status og forhold for utstyr så vel som parametere relatert til om-givende forhold (f.eks. trykk og andre parametere angitt ovenfor, i systemet 100 overvåkes av sensorer posisjonert ut gjennom systemet 100: eksemplifiserende lokaliseringer innbefattende ved overflaten (Si), ved fluidsirkulasjonsanordningen 160 (S2), ved brønnhodeutstyret 104 (S3), i tilførselsfluidet (S4), langs røret 110 (S5), boresammenstilling 150 (Se), i returfluid oppstrøms av fluidsirkulasjonsanordningen 160 (S7), og i returfluid nedstrøms av fluidsirkulasjonsanordningen 160 (Se). Andre lokaliseringer kan også benyttes for sensorene Si - Sn.

[0020]Kontrolleren 170 kan være en robust kontroller tilpasset for boreoperasjoner og kan ha adkomst til programmer for å holde brønnboringstrykket ved under-balanse tilstand, ved ved-balanse tilstand eller ved over-balansert tilstand. Kontrolleren 170 innbefatter en eller flere prosessorer som behandler signaler fra forskjellige sensorer i boresystemet 150 og som også styrer deres operasjoner. Data fremskaffet av disse sensorer SrSnog styringssignaler overført av kontrolleren 170 for å styre brønnanordninger, slik som anordning 150 og 160, er kommunisert ved passende toveis telemetrienheter 180a og 180b. Kontrolleren 170 kan være koblet til passende hukommelse, programmer og periferiutstyr 172 benyttet for å få adkomst til å kjøre systemet 100. En separat prosessor kan også være benyttet for enhver sensor eller anordning. Hver sensor kan også ha ytterligere krets for sine unike operasjoner. Kontrollerne 170 og 190 er benyttet heri på en generisk måte for enkelhetsskyld og lettere forståelse, og ikke som en begrensning fordi bruken og operasjonen av slike kontrollere er kjent innen fagområdet. Kontrollerne 170 og 190 innbefatter en eller flere mikroprosessorer eller mikrokontrollere for å produ-sere signaler og data og for å utføre styrefunksjoner, faste hukommelsesenheter for lagring av programmerte instruksjoner, modeller (som kan være interaktive modeller) og data, og andre nødvendige styrekretser. Mikroprosessorene styrer operasjonene av de forskjellige sensorer, tilveiebringer kommunikasjon blant brønnsensorene og tilveiebringer toveis data og signalkommunikasjon mellom boresammenstillingen 150, brønnanordningene slik som 160 og andre anordninger i borestrengen og overflateutstyret via toveis telemetrienhetene 180a og 180b.

[0021]I aspekter kan brønnkontrolleren 190 under boring samle, prosessere og overføre data til overflatekontrolleren 170, hvilken kontroller ytterligere prosesserer dataene og overfører passende kontrollsignaler nedi hullet. Andre varianter for å dele databehandlingsoppgaver og generere styresignaler kan også benyttes. Generelt under operasjon mottar imidlertid kontrolleren 170 informasjon angående en parameter av interesse og justerer en eller flere brønnanordninger og/eller fluidsirkulasjonsanordningen 160 for å tilveiebringe den ønskede trykk eller område av trykk i nærheten av enhver sone av interesse.

[0022]Figur 2 er en skjematisk illustrasjon av et omvendt sirkulasjonsapparat eller system 200 i henhold til en utførelse av oppfinnelsen. System 200 er vist å innbefatte en brønnboring 101 i hvilken en borestreng 240 er transportert for boring av brønnboringen 101. En boresammenstilling 250 er vist festet til bunnen av et rør 110 til borestrengen 240. Borkronen 112 er vist festet til bunnen av boresammenstillingen 250. Boresammenstillingen 250 innbefatter en driverenhet 220 konfigurert for å rotere en borkrone 112 og en fluidsirkulasjonsenhet 260 konfigurert for omvendt sirkulasjon av et borefluid 135a. Drivenheten 220 innbefatter en drivanordning 222 og en gir reduksjonsanordning 224 koblet til borkronen 112. Drivenheten 220 roterer borkronen 112 for å forme brønnboringen 101.1 ett aspekt kan drivanordningen 222 være en elektrisk motor med passende kraft for å rotere borkronen 112 ved en ønsket rotasjonshastighet (omdreininger per minutt (RPM)). Fluidsirkulasjonsenheten 260 kan i en utførelse innbefatte en drivanordning 252 konfigurert for å operere eller drive en pumpe 254 for å løfte fluidet fra borkronebunnen 112a inn i røret 110. Drivanordningen 252 kan være en elektrisk motor, og pumpen 254 kan være enhver passende positiv fortrengningspumpe. En gir reduksjonsanordning 256 kan være koblet mellom drivanordningen 252 og pumpen 254 for å drive pumpen 254. Under boreoperasjoner strømmer borefluidet 135a fra overflaten inn i ringrommet 135, borkronerotasjonen kutter formasjonen som pro-duserer borekakset. Borefluidet 135a og borekakset som går inn i borekronen 112, kollektivt referert til som returfluidet 135b, er løftet av fluidsirkulasjonsenheten 260 og sluppet ut i røret 110. Returfluidet 135b strømmer langs rør 110 og går ut i overflatetilførselsenheten 134, som beskrevet i referanse til figur 1. Den omvendte fluidsirkulasjonsstrømningsbane er vist ved piler 135a og 135b. I aspekter kan strømningsstyringsanordningen 260 alene, eller i kombinasjon med overflatefluid- tilførselsenheten 122 (figur 1) og forskjellige andre anordninger beskrevet heri benyttes for å styre trykket i ringrommet og borestrengen så vel som ønskede nivåer av fluidstrømning derigjennom. En kraft og datalinje eller forbindelse 218 forbundet med borestrengen 240 kan benyttes for toveis dataoverføring og kraft-tilførsel til de forskjellige komponenter av boresammenstillingen 250 og andre brønnutstyr. Alternativt kan en brønnkraft genereringsenhet (ikke vist) slik som en generator drevet av en fluiddrevet turbin, benyttes for å tilføre kraft til de forskjellige komponenter av boresammenstillingen 250. Slampulstelemetri, elektromagne-tisk telemetri, akustisk telemetri, kablet rør, etc. kan også benyttes som toveis tele-metrianordninger.

[0023]Figur 3 er en skjematisk illustrasjon av et omvendt sirkulasjonssystem 300 i henhold til en annen utførelse av oppfinnelsen. System 300 innbefatter en boresammenstilling 350 som innbefatter en første eller øvre fluidsirkulasjonsenhet 310, en andre eller nedre fluidsirkulasjonsenhet 330 og en separator 360 mellom den øvre fluidsirkulasjonsenhet 310 og den nedre fluidsirkulasjonsenhet 330. Separatoren 360 kan også være referert til som en overkrysningsstrømningsanordning. En isolator 370 (eller skjerm) på boresammenstillingen 250 kan være konfigurert for å isolere partiet av brønnboringsringrommet 135 som omgir boresammenstillingen 350 i to soner: en øvre sone 336a og en nedre sone 336b. Boresammenstillingen 350 innbefatter videre en borkrone 112 drevet av en drivenhet 304. Under drift strømmer fluidet 335a (borefluid eller slam) fra overflaten igjennom ringrommet 135 og entrer separatoren 360. Et parti 335b av fluidet 335a strømmer inn i den nedre fluidstrømningssirkulasjonsenhet 330. Den nedre fluidsirkulasjonsenhet 330 pumper fluidet 335b inn i borkronen 112.1 tillegg roterer drivenheten 304 borkronen 112.1 en utførelse kan drivenheten 304 innbefatte en motor 306, slik som en elektrisk motor og en gir reduksjonsanordning 308 koble til borkronen for å rotere borkronen 112. Den nedre fluidsirkulasjonsenhet 330 kan i en utførelse innbefatte en motor 332 som driver en pumpe 334 via en gir reduksjonsenhet 336. Borefluidet 335b går ut ved borkronebunnen 112a og fanger borekakset fra brønn-boringen. Kombinasjonen av fluidet 335b og borekakset (kollektivt fluid 335c) beveger seg oppover i den nedre seksjon 336b til ringrommet 135. Isolatoren 370 bevirker at fluidet 335c strømmer inn i separatoren 360, som så styrer fluidet inn i rør 340.

[0024]Som vist beveger et andre parti 335d til fluidet 335a inn i separatoren 360 og så inn i den øvre fluidsirkulasjonsenhet 310. Fluid 335d blander seg med fluid 335c i separatoren 360. Kombinasjonen av fluidene 335c og 335d er referert til som fluid 335e. Den øvre fluidsirkulasjonsenhet 310 innbefatter en motor 312 og driver en pumpe 314 via en gir anordning 316. Pumpen 314 pumper fluidet 335e fra den øvre fluidsirkulasjonsanordningen 310 inn i røret 340. Fluidet 335e er så styrt til overflaten. Fluidsirkulasjonssystemet 300 tilveiebringer således en første eller øvre fluidsirkulasjonsbane, generelt angitt ved 345a, som innbefatter et vesentlig parti av fluidet 335a tilført til ringrommet 135. Den øvre fluidsirkulasjonsbane 345a er en omvendt sirkulasjonsbane, dvs. fluidet strømmer fra ringrommet 135 til røret 340 og så til overflaten 102. Den nedre fluidsirkulasjonsbane, generelt angitt ved 345b, er i motsatt retning av den øvre fluidsirkulasjonsbane 345a. Fluidet strømmer fra boresammenstillingen 350 til borkronen 112 og så oppover i den nedre seksjon 336b. I systemet 300 kan forskjellige trykk være opprettholdt i den øvre seksjon 336a til ringrommet 135 og den nedre seksjon 110b til ringrommet 135 ved å styre operasjonen og pumpingen av fluidsirkulasjonsenhetene 310 og 330. Kontrollerne 170 og/eller kontroller 190 kan styre operasjonene av strøm-ningssirkulasjonsanordningene 310 og 330, drivenheten 304 og enhver annen anordning som benytter programmer 172 som beskrevet med referanse til figur 1.

[0025]Figur 4 er en skjematisk illustrasjon av et omvendt sirkulasjonssystem 400 i henhold til enda en annen utførelse av oppfinnelsen. System 400 innbefatter en borestreng 440 med et borerør 412 koblet til en boresammenstilling 450, som har en borkrone 112 festet til bunnen av boresammenstillingen 450.1 systemet 400 er borkronen 112 rotert ved å rotere borestrengen 440 fra overflaten. Borefluidet 435 tilført ringrommet 135 går inn i borkronen 112. Borefluidet 435 og borekaks (kollektivt fluid 435a) er løftet av en pumpe 462. Pumpen 462 er operert av en motor 464 og pumper fluidet 435a til borerøret 412. En passende borekaksfres eller knuser 460 i boresammenstillingen 450 kan være fremskaffet for å knuse borekaks før fluidet 435a entrer pumpen 462.

[0026]Figur 5 er en skjematisk illustrasjon av et omvendt sirkulasjonssystem 500 i henhold til enda en annen utførelse av oppfinnelsen. System 500 innbefatter en borestreng 540 som har et rør 512 koblet til en boresammenstilling 550, med en borkrone 112 festet til bunnen av boresammenstillingen 550. I systemet 500 er borekronen 112 rotert med drivenheten 520 på måten som beskrevet med referanse til figur 2.1 denne utførelse er borefluidet 535 pumpet under trykk i ringrommet 135 ved en overflatepumpe 580. En passende skjærefres eller knuser 570 i boresammenstillingen 550 knuser borekaks før en blanding 535a av fluidet 535 og borekakset entrer fluidsirkulasjonsenheten 560. Fluidsirkulasjonsenheten 560 innbefatter en pumpe 562 drevet av en motor 564.

[0027]Således i et aspekt er et apparat for boring av en brønnboring inn i en jordformasjon omtalt, hvilket apparat kan i henhold til en utførelse innbefatte en borestreng konfigurert for å transporteres inn i en brønnboring, hvor i et ringrom er formet mellom borestrengen og en brønnboringsvegg, en første strømningsanord-ning konfigurert til å sirkulere et første fluid fra et ringrom til en boring av borestrengen, og en andre strømningsanordning posisjonert nedi hullet til den første strømningsanordning, den andre strømningsanordning konfigurert for å sirkulere et andre fluid fra boringen av borestrengen til ringrommet. Apparatet kan videre innbefatte en separator konfigurert for å overføre faststoff fra det andre fluid til det første fluid. I en utførelse har den første strømningsanordningen en strømnings-mengde som er forskjellig fra en strømningsmengde til den andre anordning. I en annen utførelse innbefatter apparatet videre en anordning, slik som en skjerm, konfigurert for vesentlig å separere det første fluid fra det andre fluid. I et annet aspekt sirkulerer den første strømningsanordning det første fluid mellom en overflatelokalisering og en valgt lokalisering på borestrengen, og den andre strøm-ningsanordning sirkulerer det andre fluid mellom den valgte lokalisering og en fjern ende av borestrengen. I en konfigurasjon kan en elektrisk motor benyttes for å aktivere den første strømningsanordning og/eller den andre strømningsanordning. Borestrengen kan innbefatte en borkrone forbundet til en ende av borestrengen og en elektrisk motor konfigurert for å rotere borkronen. I en spesiell konfigurasjon kan den andre strømningsanordning være en progressiv fortrengningspumpe, en aksial strømningspumpe eller en radial strømningspumpe. I enda et annet aspekt har den første strømningsanordning en strømningsmengde som er forskjellig fra en strømningsmengde til den andre strømningsanordning.

[0028]I et annet aspekt er et apparat til bruk i en brønnboring fremskaffet, hvilke apparat kan i en utførelse innbefatte et rør konfigurert for å flytte fluid fra brønn-boringen til en overflatelokalisering, og en boresammenstilling tilpasset for kopling til borerøret. Boresammenstillingen kan innbefatte en borkrone, en elektrisk motor konfigurert for å rotere borkronen og en fluidsirkulasjonsanordning opphulls til motoren konfigurert for å pumpe fluid mottatt fra borkronen inn i borerøret. I en ut-førelse innbefatter apparatet videre en knuser konfigurert for å knuse borekaks kuttet av borkronen. I aspekter kan knuseren være plassert nedihulls fra motoren, mellom motoren og fluidsirkulasjonsanordningen eller opphull fra fluidsirkulasjonsanordningen. Borefluidet kan tilføres under trykk fra overflaten.

[0029]I tillegg skal det forstås at de foreliggende teorier ikke er begrenset til noe spesielt omvendt sirkulasjonssystem eller anordning beskrevet ovenfor. Teoriene i den foreliggende oppfinnelse kan lett og fordelaktig anvendes for konvensjonelle omvendte sirkulasjonssystemer. Videre idet de foreliggende teorier har blitt beskrevet i sammenheng med boring, kan også disse teorier lett og fordelaktig anvendes for andre konstruksjonsaktiviteter slik som kjøring av brønnrør, komplette-ringsaktiviteter, perforeringsaktiviteter etc. Det vil si de foreliggende teorier kan ha anvendelse i ethvert tilfelle hvor fluid, ikke nødvendigvis borefluid, er omvendt sirkulert i en brønnboring.

[0030]Idet den foregående omtale er rettet mot visse utførelser av oppfinnelsen, vil forskjellige modifikasjoner være åpenbare for de som er faglært på området. Meningen er at alle varianter innen omfanget og ideen av de vedføyde krav er omfattet av den foregående omtale.

Claims (20)

1. Apparat for boring av en brønnboring i en formasjon,karakterisertv e d at det omfatter: en boresammenstilling konfigurert for å transporteres inn i brønnboringen, hvori et ringrom er formet mellom boresammenstillingen og brønnboringen; en første strømningsanordning konfigurert for å strømme et første fluid tilført fra ringrommet inn i borestrengen; og en andre strømningsanordning posisjonert nedhulls til den første strømnings-anordning konfigurert for å strømme et andre fluid fra ringrommet til en borekrone.

2. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat det videre omfatter en separator konfigurert for å tilføre det første fluid til den første strømningsanordning og det andre fluid til den andre strømningsanordning.

3. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat det videre omfatter en separator konfigurert for å overføre det andre fluid sluppet ut fra borkronen til det første fluid.

4. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat den første strømnings-anordning har en strømningsmengde som avviker fra en strømningsmengde til den andre strømningsanordning.

5. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat det videre omfatter en skjerm konfigurert for å separere det første fluid fra det andre fluid.

6. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat den første strømnings-anordning sirkulerer det første fluid mellom et valgt sted på borestrengen og et overflatested, og den andre strømningsanordning sirkulerer det andre fluid mellom det valgte sted og en fjern ende av borestrengen.

7. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat det videre omfatter en elektrisk motor konfigurert for å aktivere en av: (i) den første strømningsanordning; og (ii) den andre strømningsanordning.

8. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat det videre omfatter en elektrisk motor konfigurert for å rotere borekronen.

9. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat den andre strømnings-anordning er valgt fra en gruppe bestående av: (i) en progressiv fortrengningspumpe, (ii) en aksial strømningspumpe og (iii) en radial strømningspumpe.

10. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat det videre omfatter en anordning for å redusere størrelse av faststoff til stede i det andre fluid før det andre fluid blander seg med det første fluid.

11. Fremgangsmåte for boring av en brønnboring,karakterisert vedat den omfatter: boring av brønnboringen i en formasjon med en boresammenstilling som har en borkrone ved en ende av denne, hvori et ringrom formes mellom boresammenstillingen og brønnboringen; tilføring av et fluid inn i ringrommet; strømning av et første parti av fluidet fra ringrommet inn i borestrengen ved et valgt sted opphulls til borekronen; og strømning av et andre parti av fluidet fra ringrommet til borekronen.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11,karakterisert vedat den videre omfatter strømning av det andre fluid og borekakset produsert av borkronen fra ringrommet inn i borestrengen.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12,karakterisert vedat det videre omfatter å redusere størrelse av borekakset produsert av borkronen.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat det videre omfatter rotering av borkronen ved en av: en elektrisk motor i borestrengen, og rotering av borestrengen.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 11,karakterisert vedat strømning av det første parti omfatter strømning av det første parti ved en strømningsanordning i en boresammenstilling, strømningsanordningen innbefatter en pumpe drevet av en elektrisk motor.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 11,karakterisert vedat det videre omfatter separering av ringrommet inn i en første seksjon opphulls til det valgte sted og en andre seksjon nedhulls til det valgte sted.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 11,karakterisert vedat strømnings-mengden til det første parti av fluidet avviker fra en strømningsmengde til det andre parti av fluidet.

18. Apparat for boring av en brønnboring inn i en formasjon,karakterisert vedat det omfatter: en borestreng konfigurert for å transporteres inn i en brønnboring, borestrengen innbefatter en bunnhullssammenstilling, hvori et ringrom er formet mellom borestrengen og brønnboringen; en overkrysningsstrømningsanordning konfigurert for å transportere et fluid fra ringormmet inn i borestrengen; og en første strømningsanordning konfigurert for å motta fluidet fra overkrysnings-fluidanordningen og strømning av det mottatte fluid til overflaten via en boring i borestrengen.

19. Apparat for boring av en brønnboring,karakterisert vedat det omfatter: en borestreng konfigurert for å innbefatte en borkrone ved en ende av denne for boring av brønnboringen, hvori et ringrom er formet mellom borestrengen og brønnboringen under boring av brønnboringen; en elektrisk motor konfigurert for å operere borkronen; og en strømningsanordning opphulls til den elektriske motor konfigurert for å flytte et fluid som strømmer fra ringrommet inn i borkronen til et overflatested.

20. Apparat ifølge krav 19,karakterisert vedat det videre omfatter en knuser konfigurert for å knuse borekaks produsert av borkronen, hvori knuseren er plassert ved en av: nedhulls til den elektriske motor; mellom motoren og strøm-ningsanordningen, og opphulls til fluidsirkulasjonsanordningen.