NO300986B1 - Fremgangsmåte til oppbygging av en brönn - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til oppbygging av en brønn, som angitt i krav l's innledning.

Særlig virkningsfullt kan oppfinnelsen benyttes i forbindelse med skjerming av inkompatible lag (hva angår borebeting-elsene), dvs. lag eller formasjoner med "unormale formasjonstrykk, hvor det vanligvis vil kunne forekomme store sirkula-sjonstap av boreslam og inntrenging av væske eller gass fra frilagte formasjoner. Oppfinnelsen er også særlig godt anvendbar for skjerming av vanskelige soner hvor det foreligger fare for sammenbrudd eller innrasinger i brønnen.

En kjent fremgangsmåte ved boring av en brønn innbefatter bergboring med samtidig spyling av hullet for fjerning av kaks. Formasjonstrykkene motvirkes av trykket til den søyle som spylevæsken danner, idet man styrer egenvekten til denne søyle. I mange tilfeller vil de enkelte formasjonstrykk være så forskjellige at man ikke vil kunne oppnå den nevnte utbalansering bare ved å styre spylevæskens tetthet. I slike tilfeller blir en frilagt formasjon derfor først skjermet med et foringsrør før man borer videre gjennom neste formasjon. Foringsrøret sementeres på plass for derved å sikre at formasjonen ikke vil forstyrre brønnhullet. Spylevæskens egenvekt innstilles til samsvar med trykket i den neste formasjon og man fortsetter boringen med en borkrone som har en mindre diameter. Slik fortsetter man, og den brønn som derved fremkommer vil regnet i fra brønnhodet og ned til den produserende formasjon ha en avtrappet diameter, dvs. trinn-vis reduksjon av diameteren i retning nedover, og brønnhull-veggen vil være utforet med flere konsentrisk anordnede foringsrør. Disse foringsrør omtales vanligvis, i samsvar med deres funksjon, som henholdsvis lederør, overflateforingsrør, mellomforingsrør og strømningsrør. Denne kjente teknikk krever lang tid, mye sement og store mengder foringsrør.

Ønsket om å kunne redusere antall mellomforingsrør, idet man borer lengre strekninger med borkrone med en og samme

diameter, fører ofte til ekstra vanskeligheter og til og med til nødstilstander eller uhell, såsom innrasinger eller fast-settinger av boreverktøyet.

Fra Su A 907 220 er det kjent en fremgangsmåte ved boring av brønner, hvor boringen foretas under utnyttelse av foringsrør som vil danne et lederør, et overflateforingsrør, mellom-foringsrør og et strømningsrør. Det som er typisk for denne kjente fremgangsmåte er at soner med tapt boreslamsirkula-sjon, som ikke oppdages på prosjekteringsstadiet, stenges eller skjermes derved at det foretas en utforing med profil-rør som ekspanderes ved settingen, idet det bygges opp en trykkforskjell, med etterfølgende ekspansjon av rørene. Dette gjør det mulig å stenge tapssoner for spylevæsken og å fort-sette boringen, som foretas med etterfølgende setting av tilhørende foringsrør.

Også i dette tilfelle vil imidlertid brønnen være bygget opp med flere foringsstrenger, dvs. at man ikke unngår mellom-foringsrør for avstenging av andre vanskelige soner under boringen. Denne fremgangsmåte krever derfor også lang tid og er forbundet med et stort materialforbruk, samtidig som man får en brønn hvor diameteren avtar nedover.

Boringen av en slik brønn krever dessuten bytte av boreverk-tøy, i samsvar med den suksessive diameterreduksjon. Dette forlenger boretiden og fordyrer boringen. Ikke minst vil det være nødvendig å ha et uønsket stort lager av boreverktøy og tilhørende utstyr.

Det er således en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte ved fremstilling av en brønn hvor utforingen etter plasseringen av lederøret og over-flateforingsrøret kan foretas med foringsrør som har samme innerdiameter.

Dette oppnås med en fremgangsmåte til oppbygging av en brønn, innbefattende boring av et brønnhull gjennom bergarter; konsolidering av hullet ved hjelp av en streng av lederør og en innenforliggende streng av overflateforingsrør; isolering av vanskelige soner i hullet nedenfor overflateforingsrør-strengen ved hjelp av profilrør som presses tett mot brønn-hullveggen, idet det bygges opp en trykkforskjell med etter-følgende ekspandering; og setting av en strømningsrørstreng (6) etter at boringen til en bestemt dybde er ferdig; kjenne-tegnet ved at når en vanskelig sone frilegges i brønnhullet nedenfor overflateforingsrørstrengen rømmes hullet til en diameter lik den ekspanderte ytterdiameteren til profilrøret, slik at når profilrøret er ekspandert kan den videre boringen av brønnhullet til bestemt dybde gjennomføres med en borkrone med én diameter og uten setting av ytterligere foringrør.

Boringen av brønnen med en borkrone med en og samme diameter etter settingen av lederøret og overflateforingsrøret gjør det mulig å holde samme brønndiameter helt ned til brønn-bunnen, slik at man således eliminerer mellomforingsrør, med tilhørende redusering av kostnader og tilhørende redusering av fremstillingstiden for brønnen.

Den nye fremgangsmåte reduserer også faren for uhell, fordi de vanskelige soner stenges eller avskjermes like etter at de er frilagt.

Ifølge en foretrukken utførelsesform av fremgangsmåten sørges det for at i det minste et av profilrørene har en begynnende ytterdiameter som er mindre enn hulldiameteren i den vanskelige sone, idet rørets innerdiameter økes under ekspanderingen av røret, opptil en verdi svarende til innerdiameteren i de andre ekspanderte rør.

En slik øking av diameteren i et profilrør øker dets styrke under ekspanderingen fordi ovalforming elimineres og metall-strukturen endres. Derved økes rørets motstand mot et ytre innrasingstrykk som den omgivende bergart utøver. Dette gjør det mulig å benytte profilrør for avskjerming av formasjoner som har unormalt høye formasjonstrykk, slik at rørene og strømningsrørene sikres mot sammenkapping, med tilhørende lave totaltomkostninger.

Det anses hensiktsmessig å ekspandere et profilrør til en diameter som overskrider den opprinnelige diameter med 3- 5%. Dette vil gi en maksimalt mulig styrkeøkelse for rørmetallet, opptil mellom 130 og 260$, alt avhengig av kvalitet og tykkelse. En ytterligere diameterøking av profilrøret, over 5$, vil gi en nærmest ubetydelig øking av motstanden mot sammenklapping, samtidig som veggtykkelsen reduseres til inn i et fareområde.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom en brønn oppbygget i samsvar med den nye fremgangsmåte ,

fig. 2 viser et lengdesnitt av et brønnavsnitt med et profilrør anordnet i brønnavsnittet, idet profilrøret har et sentralt avsnitt som etter settingen har en diameter som er

mindre enn hulldiameteren,

fig. 3 viser et lengdesnitt gjennom et brønn-avsnitt med en profilrørstreng satt på

plass for avskjerming av en vanskelig sone, fig. 4 viser et snitt etter linjen IV-IV i fig. 3,

og

fig. 5 viser et snitt etter linjen VI-VI i fig. 3.

Den nye fremgangsmåte for fremstilling av en brønn gjennom-føres på følgende måte.

Det bores et hull med en borkrone som har en stor diameter, og det foretas en uforing med et lederør. Deretter fortsetter boringen med en borkrone med en mindre diameter, og en ytterligere foring, det såkalte overflateforingsrør, settes på plass. Deretter bores hullet videre ned mot det ønskede dyp ved hjelp av en eller flere borkroner som har en og samme diameter. Før frileggingen av en vanskelig sone monteres en rømmer over borkronen. Denne rømmer benyttes for å ekspandere hulldiameteren relativt den av borkronen tilveiebragte til en diameter svarende til den som de ekspanderte profilrør vil få. Deretter føres en streng av profilrør ned i den vanskelige sone med borstrengen og ekspanderes under påvirkning av trykket til et fluidum som pumpes inn i profilrørene. Innerdiameteren kalibreres ved hjelp av en ekspanderingsinnret-ning, slik at borkronen kan passere uhindret. Samtlige suksessive vanskelige soner under brønnboringen ned til ønsket dyp gjennombores og utfores på lignende måte, hvoretter strømningsrørstrengen kjøres ned i brønnen og sementeres på plass.

Dersom man under boringen støter på en formasjon med et trykk som overstiger sammenklappingsstyrken til profilrør-ene, blir andre profilrør satt mellom dem. Disse andre profilrør har en diameter som før profileringen vil være mindre enn brønndiameteren, og lengden til disse profilrør velges slik at de vil være lengre enn utstrekningen til den vanskelige sone hvor man har det unormalt høye formasjonstrykk. Rørene ekspanderes til en diameter som overstiger rørenes utgangsdiameter før profilering med 3-5$.

Nedenfor beskrives et praktisk utførelseseksempel.

I samsvar med boringsprogrammet ble det utført en boring for et lederør 1 (fig. 1) under utnyttelse av en borkrone med en diameter på 394 mm. Det ble boret ned til en dybde på 5 m. I dette hullet ble det så plassert en standard foring med en ytterdiameter på 324 mm. Boringen ble så fortsatt med en borkrone med en diameter på 295 mm, ned til et dyp på 300 m. Det ble benyttet boreslam med en egenvekt på 1,1 g/cm5 . Denne delen av brønnhullet ble foret med et overflateforingsrør 2 som hadde en diameter på 245 mm. Deretter ble det boret videre ned til det ønskede dyp på 1800 m. Under denne boring ble det benyttet en borkrone med en diameter på 215,9 m. Under boringen ble en vanninnstrømningssone 3 i 460-470 m-intervallet isolert med profilrør 4. Disse ble satt uten reduksjon av brønndiameteren, for å dekke 380-480 m-intervallet. Settingen skjedde ved at de ble satt under et innvendig fluidumtrykk på 10-12 MPa og ble ekspandert mot brønnhullveggen. Hullet var på forhånd rømmet til en diameter på 235 mm.

Sonen 3', hvor man hadde oljeinnstrømming og vanninnstrømm-ing, på et dyp mellom 600 og 640 m, ble isolert på samme måte, ved hjelp av profilrør 4' som dekket over området 534-650 m.

Sonen 3", hvor man hadde vanninnstrømning på et dyp fra 820 til 840 m, ble likeldes isolert med profilrør 4' som dekket intervallet 800-900 m.

Deretter ble boringen fortsatt med en borkrone med en diameter på 215,9 mm. Det ble benyttet et boreslam med en egenvekt i samsvar med de geologiske omgivelsene ved produk-sjonsformasjonen 5, dvs. her 1,43 g/cm5 . En strømnings-rørstreng med en diameter på 146 mm ble satt på plass i hullet. Under boringen fra 380 til 800 m ble det benyttet boreslam med en egenvekt på 1,2 g/cm5 . Fra 800 til 900 m ble det benyttet slam md en egenvekt på 1,6 g/cm5 .

Isoleringen av de vanskelige soner 3,3',3" skjedde således ved hjelp av rørstrenger 4,4' og 4" av profilrør, med en totalt lengde på 266 m.

Møter man en formasjon 7 (fig. 2 og 3) med et unormalt høyt formasjonstrykk, så kan endene til det sentrale profilrør 4 i området til formasjonen 7 forsynes med pakningselementer 8 og forbindes med henholdsvis et nedre profilrør 4, som er forsynt med en sko 9, og et øvre profilrør 4, som er forsynt med et venstregjenget gjengeparti 10 ved toppen.

Dette sett av profilrør 4 blir så ved hjelp av borerørstreng-en 11 ført ned til den vanskelige sone 7, hvor man har det unormalt høye formasjonstrykk, idet herunder det sentrale avsnitt i settet, mellom elementene 8, plasseres i sonen 7. Ytterdiameteren av mellomavsnittet er 3-5$ mindre enn hulldiameteren i det på forhånd opprømmede soneområde 7. Diameterne til settets nedre og øvre rør 4 er valgt lik diameteren til det opprømmede parti av brønnhullet i soneområdet 7.

Etter at profilrørsettet er satt på plass ved sonen 7 bygges det opp et innvendig trykk i rørsettet. Dette skjer ved å pumpe inn fluidum, enten vd hjelp av slampumpen eller ved hjelp av et sementeringsanlegg. Trykkpåvirkningen bevirker en strekking av røret med fastsetting av settets øvre og nedre rør 4 i hullet. Det sentrale rør 4 vil fremdeles mangle 3-5$ i diameter for å nå brønnhullveggen i det utrømmede avsnitt. Etter at trykket er avlastet skrus borerørstrengen 11 løs fra det øvre profilrør 4 og trekkes opp. Deretter blir en ekspan-deringsinnretning 12 (fig. 3) kjørt ned ved hjelp av borerør-strengen 11. Ved hjelp av ekspanderingsinnretningen blir profilrørsettet ekspandert, idet man begynner ut fra øvre rør 4. Ekspanderingen bevirker en kalibrering av øvre og nedre rør 4 og en ekspandering av det sentrale rør 4 slik at dette får en diameter som overstiger diameteren før profileringen med 3- 5%.

Som følge herav vil det ekspanderte sentrale rør legge seg tett an mot brønnhul1veggen. Pakningselementene 8 vil bevirke at den vanskelige sone 7 i brønnen isoleres relativt resten av brønnen, slik det er antydet i fig. 3. Ved den avslutt-ende kalibrering av deet nedre rør 4 i settet blir skoen 9 fjernet.

Ved ekspanderingen av det sentrale profilrør 4 innenfra vil den radielle deformering styrke metallet i dette rør, og derved gi det større hårdhet. Denne større hårdhet kan gå opp til 130-160 %, alt avhengig av stålkvaliteten og veggtykkelsen.

Oppfinnelsen kan benyttes for avstenging eller skjerming av formasjoner med unormalt høye formasjonstrykk, såvel som for skjerming av soner mot innrasing eller sammenfalling under fremstillingen av en brønn. Oppfinnelsen egner seg godt for vanskelige soner hvor det kan oppstå høye boreslam-sirkula-sjonstap og innstrømming av enten en væske eller gass fra de frilagte formasjoner, dvs. tilfelle hvor kjente metoder har vist seg lite effektive.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til oppbygging av en brønn, innbefattende boring av et brønnhull gjennom bergarter; konsolidering av hullet ved hjelp av en streng av lederør (1) og en innenforliggende streng av overflateforingsrør (2); isolering av vanskelige soner (3) i hullet nedenfor overflateforingsrør-strengen ved hjelp av profilrør (4) som presses tett mot brønnhul1veggen, idet det bygges opp en trykkforskjell med etterfølgende ekspandering; og setting av en strømningsrør-streng (6) etter at boringen til en bestemt dybde er ferdig; karakterisert ved at når en vanskelig sone (3) frilegges i brønnhullet nedenfor overflateforingsrør-strengen (2) rømmes hullet til en diameter lik den ekspanderte ytterdiameteren til profilrøret (4), slik at når profilrøret er ekspandert kan den videre boringen av brønnhullet til bestemt dybde gjennomføres med en borkrone med én diameter og uten setting av ytterligere foringrør.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at i det minste et av profilrørene (4) før profileringen har en ytterdiameter som er mindre enn brønnhulls-diameteren i den vanskelige sone (3), idet innerdiameteren i dette rør under dets ekspandering økes tilsvarende innerdiameteren i de ekspanderte rør (4).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at ekspansjonen av profilrøret (4) gjennomføres til oppnåelsen av en diameter som overskrider diameteren før profileringen med 3-5 %.