NO903140L - Borekrone. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt boring etter olje og gass og nærmere bestemt angår det en borekrone for å bryte stein og gjøre bunnhullet dypere ledsaget av utøvelse av en hydraulisk virkning på hullveggene.

Ved kjente konstruksjoner av borekroner tjener spylesystemet til å rense bunnen av hullet fra utbrutt stein og utøvelse av en hydraulisk virkning på hullets bunn, rengjøring og avkjøling av arbeidsflaten til borekronen.

Boring av permeable lag er ofte ledsaget av vanskelige soner i form av for mye tap av bores lam på grunn av hydraulisk kommunikasjon mellom hullet og den permeable formasjonen. En rekke med forskjellige styrbare metoder for fylling med sementvelling anvendes for å forebygge og eliminere slike vanskeligheter. Effektiviteten ved styrbar fylling med sementvelling avhenger av hvor hurtig treff av en slik permeabel sone er blitt kjent. Jo hurtigere Jo lettere kontrollerbar er fyllingen med sementvellingen. I tilfelle av boring inne i et produktivt lag er det ofte foretrukket å fylle med sementvelling samtidig med at dette laget treffes hvorved det er mulig å fastholde de naturlige reservoaregen-skapene til de oljebærende formasjonene.

Borepraksis gjør bruk av en metode for kontrollerbar hydromekanisk fylling med sementblanding av permeable formasjoner hvorved høytrykksfluidstråler tilføres hullveggene for å danne en beskyttende barriere.

Under kontrollerbar fylling med sementvelling forstås regulering av energien til den hydromekaniske virkninger utøvet på hullveggen, sammensetting av massestoffasen i boreslammet, strukturelle og mekaniske parametre til slammet som avhenger av de geologiske forholdene for boringen, steinkarakteristlkker, og krav til resultatet av fyllingen med sementvellingen (slik som dybde, styrke og varighet av sementvellingsbarrieren).

Det er kjent en anordning for å utføre en slik metode som innbefatter en rørstuss og dyser fastgjort ved dens sidevegg.

En barriere frembrakt ved ovennevnte metode og anordning reduserer eller til og med forhindrer hydraulisk kommunikasjon mellom permeable formasjoner og borehull såvel som øker motstanden til borehullet mot en hydromekanisk feil når den utfører forskjellige operasjoner inne i hullet.

Hydromekanisk fylling med sementvelling reduseres og for det andre blir permeable produktive lag tilsølt og taper sin naturlige reservoarkarakteristikk.

En fordelaktig løsning på dette problemet er å bruke en tannet ikke understøttet borekrone som en innretning for å bringe fluiddysene tettere opp mot hullets bunn (jfr. en artikkel av Bulatov A. I. og Avestisov A.G. med tittelen "Spravochnik inzhenera po bureniju" i Nedra Publishers, 1985, s. 305 og 308, fig. 238 og 239b). Denne anordningen innbefatter et borekronelegeme med kuttestrukturer for å forme og gjøre borehullet dypere og spyledyser rettet mot hullets bunn.

En ulempe med ovenfornevnte borekrone ligger i at den ikke kan anvendes for å føre ut styrbar fylling med sementvelling da den er konstruert utelukkende for å bryte fjellformasjoner. Når boredrillingen er betraktet som en enkel-enhetsprosess blir det imidlertid klart at ved å bruke fjellkutteverktøyet kun for å bryte fjellformasjoner og tilføre tilgjengelig boreteknologi, borefluid, etc. vil produksjonslaget bli forskjellig tilsølt henholdsvis forurenset. Andre permeable formasjoner vil hydraulisk kommunisere med borehullet som gir en høyere kostnad ved brønnboringen og følgelig en høyere nettokostnad ved fluidgjenvinningen.

Foreliggende oppfinnelse har til hensikt å tilveiebringe en borekrone som har i det minste en av spyledysene anbrakt slik at en stråle med borefluid derfor kunne behandle hullveggen ledsaget av forming av hullveggen og gjere borehullet dypere.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse blir tilveiebrakt ved at en borekrone som innbefatter et legeme med skjærestrukturelementer for å gjøre hullets bunn dypere og for å forme hullveggene og som har spyledyser rettet mot borehullsveggene er kjennetegnet ved at minst en av dysene er rettet mot hullveggen og en anbrakt slik at skjæringspunktet av dens akser med en skjæreflate til borekronen er over en lavere rekke med skjærestrukturelementer som former hullveggene.

Avstanden fra skjæringspunktet til dyseaksen med kutteover-flaten til borekronen langs en linje normalt på den nedre raden med kutte(skjære)strukturelementer bestemmes fortrinnsvis av uttrykket:

hvor R er utløpsradiusen til dysen, og Sin A er vinkelen mellom aksen til dysen og borekronen.

Hovedtrekket ved foreliggende oppfinnelse ligger i det følgende.

Når strukturkutteelementene til bunndelen av borekronen kutter inn i fjellet bryter de det hvorpå kronekutteflåtene former borehullet. En eller flere stråler med borefluid unnslipper fra dysene mot de således formede borehullsveggene hvorved hydraulisk kommunikasjon med det permeable laget inne i borehullet reduseres eller forhindres.

Når det brukes kjente konstruksjoner av borekroner blir boreprosessen ledsaget av dyp (flere meter dyp) inntrengning av massiv fase og filtrater av borefluidet inn i det permeable laget. Dette igjen påvirker reservoarkarakteristik- ken til de produktive formasjonene, spesielt porøsitet og permeabilitet og spesielt effektive bergpermeabiliteter mot hydrokarboner. Selv etter fullføring av veggen blir produktiviteten til brønnen ikke gjenvunnet. Hydraulisk kommunikasjon til de andre permeable lagene med borehullet kan bevirke vanskelige soner i form av tapt sirkulasjon av boreslam og pluggfluid, fluidforekomst, klebing av bore- og foringsstren-gene.

I løpet av anvendelsene av en stråle med boreslam som går ut fra dysen til borekronen på borehullsveggene umiddelbart etter formingen av veggene er inntrengningshastigheten av ingrediensene i boreslammet svært lav og ved perforering eller avfylling av slamvellingen blir laget fullstendig ved den maksimale potensiale produktiviteten. Det er derfor tilrådelig at de nedre kantene til strålen skal være ved et nivå hvor strukturkutteelementene danner borehullsveggen. Senteret til strålen skulle fortrinnsvis være høyere enn disse elementene med en størrelse

hvor R er utløpsradiusen til dysen og Sin A er vinkelen mellom aksen til dysen og borekronen.

Dersom strålen er lavere vil strukturkutteelementene bryte sementvellingsbarrieren. Dersom strålen er høyere vil filtratet og massive faser av boreslammet trenge inn til en vesentlig dybde i en tidsperiode mellom forming av borehullsveggene og styrbar fylling av sementvellingen.

Den foreslåtte anordningen gjør det mulig å unngå vanskelige soner i veggbrønnen. Boringene gjøres ved kontrollering av hydrostatisktrykk i hullets bunn i samsvar med karakteris-tikken av sementvellingsbarrieren. Det er altså mulig å utføre utjevning og trykkdifferensialboring som forbedrer vesentlig borekroneytelsen.

Den foreslåtte borekronen gjør bruk av asymmetrisk spyling da i det minste en dyse er rettet mot borehullsveggen. Det er kjent undersøkelser som angår effektiviteten til asymmetrisk kronespyling som fremmer evakueringen av slam fra kuttesonene og sikrer en 20 til 3056 forbedring ved borekroneoperasjonen. I betraktning av ovenfornevnte vil kombinasjonen av stein-brytefunksjonen og styrbar påfylling av sementvelling i en enkel struktur forbedre ytelsen til borekronen rent generelt.

Foreliggende oppfinnelse muliggjør reduksjon av metallfor-bruket med 20 til 3056 takket være forenklingen ved prosessen for å lage hullet, idet den reduserer kjøredybden og utsettingen av foringsstrenger. En annen fordel er reduserte utgifter for preparering og kjemisk behandling av boreslammet med 30-4056 når boringen foregår under likevekt eller undertrykk, øket olje- og gassgjenvinning av de produktive lagene med 10-2056, redusert vanninntrengning av produktene gjenvunnet ved 20-3056 i løpet av boreutførelsen, boring uten vanskeligheter i dybder til produktive formasjoner til over 1000-1500 m uten at hullbunnen dekkes med foringsrør.

I det påfølgende skal oppfinnelsen beskrives nærmere med henvisning til medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser en borekrone med rullekuttere i samsvar med

oppfinnelsen.

Fig. 2 viser en ikke-understøttet borekrone i samsvar med

oppfinnelsen.

Den foreslåtte borekronen kan ha forskjellige borekrone-kuttestrukturer foranderlig til foretrukket utboring av hullet.

Med henvisning til fig. 1 innbefatter den foreslåtte borekronen et legeme 1, kuttere 2 med kuttestrukturer 3 for å gjøre hullets bunn dypere og kuttestrukturer for å forme veggene til hullet. Legemet 1 opptar spyledyser med i det minste en slik dyse 5 rettet mot hullets vegg.

Dysen 5 er fastgjort slik at punktet for skjæringen med sin akse med en sikkerhetsflate 6 ligger over en nedre rekke 7 med strukturkutteelementer for å forme hullveggen. Avstanden fra skjæringspunktet til dysens 5 akse med sikkerhetsflaten 6 over en linje normalt på den nedre rekken 7 med strukturkutteelementer bestemmes ved uttrykket

hvor R er utløpsradiusen til dysen, og Sin A er vinkelen mellom aksen til dysen og borekronen.

Med henvisning til fig. 2 er det vist en modifikasjon av den foreslåtte borekronen ved hvilket strukturkutterne 3 og 4 er fastgjort umiddelbart ved legemet 1 og er kontinuerlig i samvirke med hullets bunn i løpet av boringen. Denne borekronekonstruksjonen er derfor ikke understøttet.

Den foreslåtte borekronen opererer som følgende.

Strukturkutterne 3 virker for å bore ut fjell, mens derimot strukturkutterne 4 former hullets vegger. Samtidig med at det startes forming av hullveggene (ved utøvelse av en virkning av den nedre raden 7 med strukturkutteelementer til sikkerhetsf laten 6) blir denne delen av hullet påvirket av en væskestråle som unnslipper fra dysen 5 og som er rettet mot hullets vegg.

Ved en radius for toppseksjonen av dysen lik 6 mm og en vinkel mellom dysens akse og borekronen lik 45° vil posi-sjonen for skjæringspunktet mellom dysens akse og den nedre rekken 7 med strukturkutteelementer være tilsvarende: Bredden på en ring av hulldelen dekket av dysene er følgelig 2 x 8,5 - 17 mm. Er man klar over denne størrelsen er det mulig å styre borepraksisen for å tilveiebringe de ønskede betingelsene for fylling av sementvelling på borehullets vegger.

I betraktning av ovenfornevnte tillater den foreslåtte konstruksjonen av borekronen å kombinere prosesser med å bryte fjellformasjoner og gjøre hullets bunn dypere med en styrbar hydromekanisk fylling med sementvelling på borehullets vegger.

Foreliggende oppfinnelse kan bli anvendt med fordel under boring for olje og gass såvel som borehull for underjordiske gasslager ved forskjellige geologiske forhold.

Mest effektiv er dens bruk for å undersøke et lag med olje og gassbærende formasjoner (over 1500 m) i tilstedeværelsen av ekstra høy eller lave reservoartrykk, når boreformasjonene inneholder aggresive fluider (hydrogensulfid, karbondioksid, etc), ved høye trykkvarianter mellom fluidbærende formasjoner (0,3 ... 0,6 MPa/m), når vann og oljebærende lag med liten tykkelse (omkring lm) er tett i hullseksjonen, eller under fravær av forseglingssøm, når formasjonen inneholder utilstrekkelig fjell som kan inneholde hulrom, når man kommer over borehullsseksjoner som gir opphav til borestrengfast-setting, og når det bores fjell med lav hydraulisk frak-tureringsgradient (0,0160 ... 0,0165 MPa/m).

Foreliggende borekrone gjør det mulig å bore hull ledsaget ved å tilveiebringe en sementvellingsbarriere og forsegle permeable formasjoner fra borehullet.

Claims (2)

1. Borekrone innbefattende et legeme (1) med strukturkutteelementer (3, 4) for å gjøre borehullet dypere og forme hullveggene, og spyledyser rettet mot hullets bunn, karakterisert ved at i det minste en dyse (5) er rettet mot hullveggen og anbrakt slik at skjæringspunktet med sin akse med en sikkerhetsf late (6) til borekronen er over en lavere rad (7) med kuttestrukturelementer som former hullveggen.

2. Borekrone ifølge krav 1, karakterisert ved at i avstand fra skjæringspunktet med dysens (5) akse med sikkerhetsflaten (6) til borekronen langs en linje normalt på den nedre raden med strukturkutteelementer bestemmes av uttrykket

hvor R er utløpsradiusen til dysen, og Sin A er vinkelen mellom aksen til dysen og borekronen.