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Diese
Erfindung betrifft Werkzeuge für
Untertageölquellen
und insbesondere ein multilaterales Werkzeug, das zum Reduzieren
der zum Bohren und Komplettieren von mehreren sich seitlich von
einem Hauptbohrloch erstreckenden Bohrschächten erforderlichen Zeit verwendet
wird. Es ist auch ein Verfahren zum Zusammenbauen von Bohrlochteilen
beschrieben, zum Vereinfachen des Komplettierens von mehreren Bohrlöchern, die
von einem gemeinsamen Bohrloch sich mit vollständiger Drucksicherheit zwischen
den Bohrlöchern
seitlich oder senkrecht in die gleiche oder unterschiedliche Förderformationen erstrecken.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Das
Bohren von und die Förderung
aus multilateralen Bohrschächten,
wobei sich getrennt von einander beabstandete Bohrlöcher seitlich
von einem gemeinsamen Bohrloch erstrecken, wurden in der Ölindustrie
in den letzten Jahren sowohl vom Standpunkt neuer Bohrvorgänge als
auch vom Standpunkt der Nacharbeit bestehender Bohrlöcher zunehmend wichtig.
Die Komplettierung eines multilateralen Bohrlochs verbessert häufig die
Förderung
zu einem Punkt, an welchem die erhöhten Bohr- und Komplettierungskosten
ausgeglichen werden. Diese erhöhte Förderung
aus multilateralen Bohrschächten,
in welchen die seitlichen Bohrschächte geneigt oder sogar wagrecht
sein können,
minimiert die Anzahl an Fördertürmen an
Land und gleichermaßen
die Anzahl an Offshore-Plattformen, die zum Beibehalten einer gewünschten
Fördermenge
erforderlich sind. Des Weiteren werden andere Anlagenkosten wie
für Casing, Rohrleitungen,
Bohrköpfe,
Bohrkronen, Muds und andere Bohrgegenstände reduziert. Durch multilaterales
Boh ren werden die Erdölvorkommen
in Stadtgebieten, Dauerfrostgebieten, Tiefseegewässern und verworfene Vorkommen
für die
wirtschaftliche Gewinnung zugänglicher.
Demgemäß handelt
es sich bei der bevorzugten Bohrtechnik der Zukunft, insbesondere
in der Ölindustrie,
um das multilaterale Bohren.
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Wächst jedoch
die Ölindustrie
weiter, sind insbesondere beim Bohren und Komplettieren von multilateralen
Bohrschächten
Kostenreduzierungen nötig.
Zum Beispiel ist die Notwendigkeit, die Größe und Anzahl an Offshore-Plattformen
zu reduzieren, während
gleichzeitig kleinere und häufig
diskontinuierliche Vorkommen erschlossen werden, die leicht mit
multilateraler Komplettierung durchgeführt werden können, ein
wichtiges Anliegen für
die Ölindustrie.
Demgemäß besteht
ein dringender Bedarf an neuen und verbesserten Verfahren und Werkzeugen, die
die für
multilaterale Bohrschächte
erforderliche Bohr- und Komplettierungszeit reduzieren.
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Demgemäß ist es
eine Aufgabe der Erfindung, die erforderliche Anzahl und die Kosten
von Bohrschächten
zum wirtschaftlichen Erschließen
von Öl-
und/oder Gasfeldern zu reduzieren.
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Es
ist eine speziellere Aufgabe dieser Erfindung, Techniken und Werkzeuge
zum Bohren und Komplettieren von multilateralen Bohrschächten zu verbessern,
welche Öl
aus getrennten Formationen durch ein einziges senkrechtes Bohrloch
fördern
können.
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Eine
andere Aufgabe ist es, multilaterale Bohrschächte mit vollständiger Drucksicherheit
an seitlichen Zusammenführungen
zu bohren und zu komplettieren.
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Noch
eine andere Aufgabe ist es, mehrere getrennte Vorkommen mit unterschiedlichen
Formationsdrücken
aus demselben Bohrloch sicher zu komplettieren.
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Eine
weitere spezifische Aufgabe ist es, mehrere Hochdruckvorkommen mit
einem multilateralen Bohrschacht sicher zu komplettieren.
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Noch
eine andere Aufgabe dieser Erfindung ist es, die Förderung
und den Geldfluss durch Reduktion der Bohr- und Komplettierungszeit
zu beschleunigen.
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Noch
eine andere Aufgabe ist es, eine gleichzeitige Förderung und Einspritzung in
das gleiche Vorkommen in einem einzigen Bohrschacht zu erzielen.
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US-A-5
477 925 und GB-A-2 295 840 betrifft Verfahren zur multilateralen
Komplettierung und Zementierung der Zusammenführung zwischen Haupt- und Seitenbohrlöchern.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß werden
die vorstehenden und andere Ziele und Vorteile durch ein wie in
Anspruch 1 definiertes multilaterales Werkzeug erreicht. Bevorzugte
Ausführungsformen
des multilateralen Werkzeugs sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6
beschrieben. Durch Verlegen eines oder mehrerer multilateraler Werkzeuge
in einem Casingstrang, dienen die multilateralen Werkzeuge zur Beschleunigung
von Bohr- und Komplettierungsverfahren für multilaterale Bohrlöcher. Dieses
multilaterale Werkzeug ist eine vorher zusammengebaute Kombination aus
Bohrschachtcasings und Zubehörteilen,
die bei jeder beliebigen geeigne ten Tiefe an einem einzelnen Primärcasingstrang
in ein Bohrloch verlegt werden können,
und den Bohrschachtcasings des Werkzeugs, das zum Aufweiten des
Primärcasings
zum Bereitstellen von sich von dem einzelnen Casingstrang erstreckenden
Casingdoppelsträngen verwendet
wird. Das drei Casingabschnitte einschließende multilaterale Werkzeug
kann am Primärcasing angebracht
werden und errichtet Casingabschnitte, die in der folgenden strukturellen
Reihenfolge angeordnet sind: einen Hauptcasingabschnitt am unteren Ende
und einen Trägercasingabschnitt,
der koaxial am oberen Ende des multilateralen Werkzeugs einen Seitencasingabschnitt
enthält.
Der Trägercasingabschnitt
weist ein Fenster und eine bergbare Ablenkvorrichtung, die in ihrem
unteren Ende mit dem Trägerfenster
ausgerichtet ist, auf und ist zur koaxialen Aufnahme des Seitencasingabschnitts
in seinem oberen Ende angepasst.
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Der
Seitenabschnitt kann in Längsrichtung befördert werden,
um im unteren Ende des Trägerabschnitts
mit der Ablenkvorrichtung in Kontakt zu kommen, und durch das Trägerfenster
aus dem Trägerabschnitt
abgelenkt werden. Ist er vollständig
durch den Trägerabschnitt
befördert,
erstreckt sich eine Hauptlänge
des Seitencasingabschnitts aus dem Trägerfenster und läuft im Allgemeinen
parallel zum Hauptcasingabschnitt. Demgemäß ist eine mit dem Primärcasing
verbundene Casingdoppelkonfiguration mit einer nicht abgedichteten
seitlichen Zusammenführung
am Trägercasingfenster
eingerichtet.
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Der
Seitencasingabschnitt weist an seinem oberen Ende ein mit der Ablenkvorrichtung
vorausgerichtetes vorgeformtes Fenster auf, und der Seitenabschnitt
wird ohne Drehung durch den Trägerabschnitt
befördert,
um das Seitencasingfenster zum Bergen der Ablenkvorrichtung korrekt
zu positionieren. Die Ablenkvorrichtung kann dann durch das Seitencasingabschnittsfenster
geborgen werden. Eine Kupplung zum lösbaren Befestigen des Seitenabschnitts
an dem Trägerabschnitt
ist ebenso bereitgestellt. Bei Verwendung zum Einrichten eines multilateralen
Bohrschachts ist während
des Bohrens und der Förderung
zur Drucksicherheit in jedem der Doppelcasings eine Spreizeinrichtung
quer durch die seitliche Zusammenführung bereitgestellt.
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Es
ist auch ein Verfahren zum Bohren und Komplettieren multilateraler
Bohrschächte
beschrieben, das das Verlegen des multilateralen Werkzeugs an einem
Primärcasing
in einen vergrößerten Abschnitt
eines Bohrlochs umfasst. Der Seitencasingabschnitt erstreckt sich
dann durch das vorgeformte Trägercasingfenster
in einem kleinen Winkel von der Achse des Trägerabschnitts in den vergrößerten Abschnitt
des Bohrlochs, wobei folglich eine seitliche Zusammenführung am
Fenster mit Casingdoppelabschnitten gebildet wird, die im vergrößerten Abschnitt des
Bohrlochs im Allgemeinen parallel zueinander laufen. Das zu diesem
Zweck beschriebene Verfahren und die beschriebene Apparatur stellen
Casingdoppelstränge,
hier nachstehend als Hauptstrang und Seitenstrang bezeichnet, bereit,
die mit dem Primärbohrloch
verbunden sind und die den Durchmesser des Primärcasings aufrechterhalten.
Des Weiteren können
die Casingdoppelabschnitte schnell in ein Bohrloch eingebaut werden,
da das multilaterale Werkzeug vor dem Verlegen in das Bohrloch an
der Oberfläche
zusammengebaut wird.
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Der
Seitenstrang kann des Weiteren auf die Tiefe des nächsten Lochabschnitts
gebohrt, und ein Liner mit einem Zwischendurchmesser kann verlegt und
zementiert werden. Zum Bereitstellen von Drucksicherheit im Seitenstrang
wird, während
ein Loch für einen
Förderliner
gebohrt wird, die seitliche Zusammenführung mit einem Scab-Tieback-Liner
gespreizt, der am oberen Ende mit einem bergbaren Tieback-Packer
abgedichtet ist. Ein nicht perforierter Förderliner für den Seitenstrang wird dann
verlegt und zementiert, und der Tieback-Liner im Seitenstrang wird
geborgen. Als nächstes
wird die Ablenkvorrichtung geborgen, und das Bohren und Lining des
Hauptcasingstrangs zu einer Förderzone
wird in derselben Weise wie für
den Seitenstrang beschrieben durchgeführt. Der Bohrschacht kann dann
entweder in gemischter Weise oder mit Doppelrohrleitungs-strängen durch
Verlegen von Rohleitungen mit kleinerem Durchmesser in den Casings
zum Spreizen der seitlichen Zusammenführung für Drucksicherheit zwischen
den Casingdoppelsträngen,
Abdichten der Rohrleitungen mit dauerhaften Scab-Tieback-Packern und Perforieren
der Förderliner
komplettiert werden.
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Das
multilaterale Werkzeug, das z.B. Casingabschnittsdurchmesser von
24,45 cm (9 5/8'') sowohl für die Haupt-
als auch Seitencasingabschnitte und einen größeren Durchmesser für den Trägerabschnitt
einschließen
kann, kann an der Oberfläche zusammengebaut
und dann in das Bohrloch am Boden eines Casingstrangs verlegt werden.
Die Ablenkvorrichtung, wie ein Ablenkkeil, der im Trägercasingabschnitt
unter Verwendung eines integralen Orientierungsteils während der
Herstellung vorpositioniert wurde, befindet sich während der
Herstellung ebenfalls in Ausrichtung mit dem Fenster am Seitencasingabschnitt.
Nach der Installation des multilateralen Werkzeugs werden die Casingdoppelstränge unter Verwendung
einer Casingkonfiguration eines Zwischenliners mit 17,78 cm (7 Zoll)
und eines Förderliners
mit 11,43 cm (4 1/2 Zoll) aufgeweitet. Andere Casingkonfigurationen
wie eine Konfiguration von 27,31 cm × 19,37 cm × 12,70 cm (10 ¾'' × 7
5/8'' × 5'') und
eine 29,85 cm × 21,91
cm × 13,97
cm (11 3/4'' × 8 5/8'' × 5 ½'') werden zur Verwendung in dieser Erfindung
ebenfalls erwogen.
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Zwei
weitere multilaterale Werkzeuge, die wie vorstehend vorgetragen
mit Haupt- und Seitencasingabschnitte
konfiguriert sind, können
in beabstandeten Ebenen in einem primären Casingstrang verlegt werden.
Daraufhin stellt das Erstrecken des Seitencasings von jedem multilateralen
Werkzeug mehrere Seitenzweige bereit, die der Anzahl an eingesetzten
multilateralen Werkzeugen entspricht.
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Andere
Aufgaben, Vorteile und neue Merkmale der vorliegenden Erfindung
sind dem Fachmann aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
und der beigefügten
Ansprüche und
der Zeichnungen klar, in welchen:
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 eine
Aufrissansicht im Teilschnitt eines erfindungsgemäßen multilateralen
Werkzeugs ist.
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2(a)–2(s) der Reihe nach Aufrissansichten im Teilschnitt
sind, die ein Verfahren zum Komplettieren von Doppelbohrschachtcasingsträngen unter
Verwendung des erfindungsgemäßen multilateralen
Werkzeugs von 1 veranschaulichen.
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3 eine
Teilschnittaufrisszeichnung ist, die die Ausrichtung des Ablenkkeils
mit dem vorgeformten Trägerabschnittsfenster
detaillierter zeigt.
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4(a) eine senkrechte Schnittsansicht ist, die
die die seitliche Zusammenführung
spreizende Doppelrohrleitung detaillierter zeigt.
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4(b)–4(c) ähnliche
Ansichten wie 4(a) sind, die ein Tieback-Liner-Top-Packer
und eine Tieback-Dichtungsanordnung, die mit einer Spreizrohrleitung
durch die seitliche Zusammenführung
von 4(a) verwendet wird, zeigt.
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5 eine
schematische Ansicht ist, die mehrere multilaterale Werkzeuge veranschaulicht, die
auf einem einzigen Hauptcasingstrang verlegt sind.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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In
der folgenden Beschreibung sind in der Patentschrift und den verschiedenen
Zeichnungsfiguren gleiche Teile durchgehend mit gleichen Bezugsnummern
ge kennzeichnet. Viele der Zeichnungen stellen tiefe Bohrschächte und/oder
verlängerte röhrenförmige Untertagewerkzeuge
dar, und demgemäß sind die
Zeichnungen senkrecht gekürzt.
Auch können
einige Details von herkömmlichen
Elementen im Interesse der Klarheit und Prägnanz nicht dargestellt sein.
Erfindungsgemäß werden
hier verschiedene Begriffe, die Abschnitte von Bohrlochcasings kennzeichnen,
verwendet. Es wird angenommen, dass obwohl Begriffe wie Primär, Träger, Seiten, Haupt,
Leitung und strukturell zur Kennzeichnung bestimmter Abschnitte
von Bohrlochcasings verwendet werden, wobei all diese Begriffe einen
röhrenförmigen Stahlkanal
mit einer Längsachse
betreffen, wobei die Kanäle
von ausreichender Länge
und Dicke sind, um einen ausreichenden Flexibilitätsgrad aufzusweisen,
und wobei derartige Kanäle
zum Schutz eines Bohrlochs vor Einsturz und vor Fluidkontamination
verwendet werden.
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In
Bezug nun auf 1 ist eine Schnittsaufrissansicht
eines im Allgemeinen röhrenförmig gestalteten
erfindungsgemäßen multilateralen
Werkzeugs veranschaulicht. Dieses allgemein mit 7 veranschaulichte
multilaterale Werkzeug schließt
einen Trägercasing 2 mit
einem an einem gewünschten
Anstoßwinkel
für den
Seitencasingabschnitt 8 vorgeformten Fenster ein. Das während des
Verlegers des Werkzeugs mit einem Kunststoffmaterial abgedeckte Fenster
ist im Allgemeinen mit 4 veranschaulicht. Ein Hauptcasingabschnitt 5 ist
mit dem unteren Ende 6 des Trägercasingabschnitts 2 dauerhaft
verbunden. Wie veranschaulicht, ist ein Seitencasingabschnitt 8 eng
im Inneren positioniert und ist innerhalb des oberen Teils des Trägercasings 2 zum
hydraulischen oder mechanischen Befördern des Seitenabschnitts 8 hindurch,
koaxial ausgerichtet. Ist der Seitenabschnitt 8 entlang
der inneren Oberfläche
des Trägercasings 2 vollständig befördert, erstreckt
sich eine Hauptlänge
des Casingabschnitts 8 aus dem Fenster 4. Demgemäß ist der
Seitenabschnitt 8 durch ein beliebiges Mittel wie Abscherstifte
(nicht veranschaulicht) am Trägercasing 2 lösbar angebracht,
wenn das Werkzeug in ein Bohrloch verlegt wird. Ein Ablenkkeil 10 ist
am unteren Ende 6 des Trägercasings 2 in Zusammenarbeit
mit einem mit 12 veranschaulichten integralen Orientierungsteil
voreinge baut. Das Orientierungsteil wird verwendet, um den Ablenkkeil 10 mit
dem vorgeformten Trägercasingfenster 4 in auszurichten.
Ein zweites vorgeformtes Fenster, das in die entgegengesetzte Richtung
des Trägercasingfensters 4 orientiert
ist, ist im Allgemeinen mit 16 veranschaulicht. Das sich
im oberen Teil des Seitencasingabschnitts 8 befindende
Fenster 16 ist zum Bereitstellen einer Öffnung im Trägercasing 2 zum Bergen
des Ablenkkeils 10 positioniert, wenn sich der Seitenabschnitt 8 vollständig aus
dem Fenster 4 erstreckt. Ein Führungsmittel (nicht veranschaulicht) wie
Führungsstifte
oder andere integrale Strukturen zum Führen des Abschnitts 8 in
Längsbewegung ohne
Drehung kann bereitgestellt sein, um zu gewährleisten, dass das Fenster 16 korrekt
positioniert ist, um die Bergung des Ablenkkeils 10 durch
den Trägercasing 2 zu
ermöglichen.
Auch ist in 1 eine Anlegemanschette 18 veranschaulicht,
die in Verbindung mit einem Öffnungsstopfen
verwendet wird, um den Seitencasingabschnitt 8 aus seiner
Befestigung mit dem Trägercasing 2 freizugeben,
wie hier nachstehend vollständiger
erklärt
wird. Ringförmige
Dichtungsvorrichtungen, die am Seitencasingabschnitt 8 befestigt
sind, sind mit den Bezugsnummern 20 und 22 veranschaulicht.
Diese Dichtungen 20 und 22, die je nach Betriebsumgebung
elastomer oder Metall auf Metall sein können, sind entlang der inneren
Oberfläche
des Trägercasingabschnitts 2 gleitbar.
Des Weiteren sind in 1 Führungsschuhe 24 und 26 veranschaulicht,
die jeweils am Hauptcasingabschnitt 5 und am Seitencasingabschnitt 8 befestigt
sind. Eine Messerkante 28 ist in der Nähe des Führungsschuhs 26 am
unteren Ende des Seitencasingabschnitts 8 positioniert.
Die Messerkante 28 wird dazu verwendet, um eine Kunststoffabdeckung
(nicht veranschaulicht), die über
dem Fenster 4 angeordnet werden würde, wenn das multilaterale Werkzeug 7 in
einem Bohrloch verlegt wird, aufzuschneiden.
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Bei
allen spezifischen Bestandteilen, die beim Zusammenbau des wie in 1 dargestellten multilateralen
Werkzeugs verwendet werden können, und
allen den verschiedenen zum Bohren und Komplettieren eines Bohrschachts
erforderlichen Servicewerkzeugzubehörteilen, auf die hier nachstehend Bezug
genommen wird, handelt es sich um bekannte im Handel erhältliche
Bestandteile, wobei viele davon in „Petroleum Engineers Handbook", Howard B. Bradley,
Suciety of Petroleum Engineers, Richardson, TX, beschrieben sind.
Des Weiteren sind die in dieser Erfindung verwendeten Bestandteile
in Katalogen wie „Baker
Production and Service Tool Catalogs", Baker Hughes Company, Houston, TX,
oder „TIW
Catalog", Texas
Ironworks Company, Houston, TX, aufgelistet.
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Die
verschiedenen Schritte eines Verfahrens zum Errichten eines multilateralen
Bohrschachts mit Druckisolierung zwischen bereitgestellten Bohrschächten, sowohl
während
des Bohrens als auch im komplettierten Bohrschacht, werden nun detaillierter mit
Bezug auf den Satz an in 2(a) bis 2(s) vorgegebenen sequenziellen Zeichnungen beschrieben.
Mit besonderem Bezug nun auf 2(a) ist
der anfängliche
Abschnitt eines einzelnen Bohrlochs 30 zur Verwendung für einen
Seitenlochabschnitt veranschaulicht. Der Bohrlochabschnitt 30,
der ausreichend lang ist, um das in 1 gezeigte
multilaterale Werkzeug aufzunehmen, liegt in einer gewünschten Tiefe
zum Erreichen von Zielorten mit seitlichem Bohren und erstreckt
sich im Allgemeinen senkrecht nach unten. Im nächsten Schritt wird der Bohrlochabschnitt 30 durch
Unterreiben zum Aufnehmen eines multilateralen Werkzeugs vergrößert, wobei
es sich hierbei um ein herkömmliches
und anerkanntes Verfahren zum Vergrößern eines Bohrlochs handelt.
Das vergrößerte Bohrloch
ist in 2(b) dargestellt. Das multilaterale
Werkzeug 7 ist, wie in 2(c) veranschaulicht,
durch ein beliebiges geeignetes Mittel unten am Primärcasing 32 eingebaut,
und der Primärcasing
wird in einer herkömmlichen
Weise verlegt und angelegt. Es ist dem Fachmann klar, dass das Werkzeug 7 in
jeder gewünschten
Tiefe im Bohrloch verlegt und mehr als ein multilaterales Werkzeug
in einem einzigen Bohrloch eingesetzt werden könnte. Die Orientierung des
multilateralen Werkzeugs 7 wird vorzugsweise unter Verwendung
einer herkömmlichen
Bohrlochvermessungsanlage bestimmt, wobei das Werkzeug 7 durch
Drehung des Primärcasingstrangs 32 orientiert
wird. Alternativ dazu könnte
ein Casingdrehring (nicht veranschaulicht) über dem Werkzeug 7 eingebaut
und das Werkzeug 7 un ter Verwendung eines Drehmomentwerkzeugs an
einem Bohr- oder Arbeitsstrang positioniert werden. Falls gewünscht, könnte ein
mechanisch oder hydraulisch betätigter
Verschlussmechanismus eingebaut werden, um eine Drehung des Werkzeugs 7 nach
dessen Orientierung in der gewünschten
Position oder Richtung zu verhindern.
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Im
nächsten
Schritt wird ein mit 34 in 2(d) veranschaulichter Öffnungsstopfen
von der Oberfläche
des Bohrschachts eingeführt
und zur Anlegemanschette 18 verschoben. Der Öffnungsstopfen 34 ist
ein Werkzeug, das zum Erleichtern des Ausrückens des Seitencasingabschnitts 8 durch
Anlegen an die Anlegemanschette 18 gestaltet ist, und folglich
eine Abdichtung am oberen Ende des Seitencasingabschnitt 8 bildet.
Demgemäß drängt der
auf den Öffnungsstopfen 34 von
der Oberfläche
aufgebrachte Druck den Seitencasingabschnitt 8 dazu, sich
nach unten zu bewegen. Obwohl in der Zeichnung nicht veranschaulicht,
jedoch gemäß im Allgemeinen
bevorzugter und anerkannter Praxis, wäre ein umlaufender Weg durch
den Führungsschuh 26 des
Seitencasingabschnitts bereitgestellt, der einen Fließweg für die Verdrängung von
Fluid aus dem Führungsschuh 24 des
Hauptcasingabschnitts 5 zu einem Loch in der Fläche des
Ablenkkeils 10 einschließt, wobei folglich der Fluss
durch den Ablenkkeil 10 und dem Führungsschuh 24 des
Hauptcasingabschnitts geleitet wird. Nach dem Anlegen des Öffnungsstopfens 34 an
die Anlegemanschette 18 wird von der Oberfläche aufgebrachter
Druck zum Abscheren eines Satzes an Abscherstiften (nicht veranschaulicht)
verwendet, wobei folglich Werkzeugaktivierung verliehen wird und
den Seitencasingabschnitt 8 zwingt, sich im Trägercasingabschnitt 2 nach
unten zu bewegen. In diesem Schritt, wie in 2(e) veranschaulicht,
lenkt die Kraft nach unten auf dem Seitencasingabschnitt 8 den
Seitenabschnitt 8 ab oder stößt ihn aus dem vorgeformten
Fenster 4, wenn das Führungsende
des Seitenabschnitts 8 mit dem Ablenkkeil 10 in
Kontakt kommt. Eine Messerkante 28 am Seitencasingabschnitt
spaltet die Kunststoffabdeckung über
dem vorgeformten Fenster 4, und ein Hauptteil des Seitencasingabschnitts 8 läuft aus
dem Fenster 4 und im Allgemeinen parallel zum Hauptcasingabschnitt 5 im
unterriebenen Loch 30, wobei folglich eine seitliche Zusammenführung am Fenster 4 gebildet
wird. Im Zustand der in 2(e) dargestellten
Bohrlochkonstruktion ist der Abschnitt 8 vollständig ausgefahren
und das Fenster 16 derart positioniert, dass die Bergung
des Ablenkkeils 10 durch den Trägercasingabschnitt 2 ermöglicht wird.
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Als
nächstes
wird wie in 2(f) dargestellt, der Primärcasing 32 über der
Stufenmanschette 36 zementiert. In diesem Schritt wird
die hydraulische Stufenmanschette 36 durch Erhöhen des
hydraulischen oder mechanischen Drucks auf die Manschette geöffnet und
der Zement in herkömmlicher
Weise gepumpt und verschoben. Mit Bezug als nächstes auf 2(g) werden der Öffnungsstopfen 34 und
der Schuh 26 des Seitencasingabschnitts 8 herausgebohrt,
und ein Loch 38 mit einem verglichen mit dem Durchmesser
des Seitencasingabschnitts 8 reduziertem Durchmesser ist
derart veranschaulicht, dass es im Allgemeinen senkrecht in die
Erde zur nächsten Casingtiefe
gebohrt ist. Wie veranschaulicht, erstreckt sich das Loch 38 im
Allgemeinen senkrecht nach unten aus dem unterriebenen Abschnittsloch 30,
jedoch könnte
sich das Loch 38 seitlich in einem beliebigen Winkel in
die Erde erstrecken. Mit Bezug nun auf 2(h) wird
ein Liner 40 aus einem Hänger 42 in das Loch 38 verlegt
und der Liner in herkömmlicher
Weise zementiert. Ein Anlegeprofil oder Linerhänger vom Gleittyp oder andere
Mittel zum Gewährleisten
einer genauen Positionierung der Oberseite des Liners 40 im
Bezug auf das untere Ende des Seitencasingabschnitts 8 kann
verwendet werden. Im nächsten
in 2(i) dargestellten Schritt wird
die polierte Bohrungsaufnahme des Hängers 42 weg abgerichtet,
und die Verwendung einer in 4(c) gezeigten
Tieback-Dichtungsanordnung 46 und ein Scab-Tieback-Liner 44 wird
von der Oberseite des Liners 40 zum unteren Ende des Primärcasings 32 verlegt,
um die seitliche Zusammenführung
am Fenster 4 zu spreizen. Die Oberseite des Scab-Tieback-Liners 44 ist
mit bergbaren Tieback-Liner-Top-Packern 47 abgedichtet,
was in 4(b) klarer dargestellt ist. Mit
dem eingebauten bergbaren Liner-Top-Packer 47 wird die ringförmige Zusammenführung des Scab-Tieback-Liners 44 und
der Casingabschnitt 32 abgedichtet, wobei es ermöglicht wird,
dass die Fluiddichte wie erforderlich eingestellt wird, um den nächsten Lochabschnitt
ohne Gefahr von Zirkulationsverlust oder Bohrlochzufluss an der
am Fenster 4 gebildeten seitlichen Zusammenführung, zu
bohren. Die Schuhspur des Rohrs 40 wird dann ausgebohrt und
der nächste
Lochabschnitt 48 wie in 2(j) dargestellt
in eine Förderzone 47 gebohrt.
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2(k) zeigt die Bohrschachtkonstruktion nach dem
Verlegen und Zementieren eines Förderliners 50 im
Loch 48. Des Weiteren könnten
die Liner 40 und 50 an diesem Stadium der Bohrschachtkonstruktion
ausgereinigt und das Bohrfluid durch ein Komplettierungsfluid ersetzt
werden. Falls gewünscht
könnte
ein Förderpacker
(nicht veranschaulicht) ebenfalls an diesen Stadium eingesetzt werden. Auch
würde ein
hochviskoser Gelstopfen, ein Zementstopfen oder ein bergbarer Brückenstopfen
(keiner davon ist veranschaulicht) oben auf das Rohr 40 und
unter den Scab-Tieback-Liner 44 eingesetzt werden, um zu
verhindern, dass jegliches Geröll
in den Liner 40 fällt,
während
der nächste
Lochabschnitt im Hauptcasingstrang gebohrt wird. In nächsten Schritt werden
der Scab-Tieback-Liner 44 und der bergbare Packer 47 unter
Verwendung eines Spießes
oder eines anderen herkömmlichen
Werkzeugs geborgen. Auch wird der Ablenkkeil 10 geborgen.
In diesem Schritt läuft
der Ablenkkeil 10 durch das Fenster 16, was in
den folgenden 2(e) bis 2(s) veranschaulicht
ist, wobei er mit der Längsachse
des Primärcasings 32 ausgerichtet
ist, um die Entnahme des Ablenkkeils 10 unter Verwendung
von herkömmlichen
Werkzeugen wie einer Matrizenmanschette oder alternativ dazu eines
Hakens, eines Waschrohrs oder eines Überschusses zu ermöglichen.
Dieses Stadium der Bohrschachtkonstruktion ist in 2(i) veranschaulicht. Als nächstes wird der Casingschuh 24 des
Hauptcasingabschnitts 5 ausgebohrt, und der Lochabschnitt 52 ist
so dargestellt, dass er im Allgemeinen senkrecht abwärts vom
Seitenlochabschnitt 30, wie in 2(m) dargestellt,
ausgebohrt ist. Es ist jedoch klar, dass dieses Loch, falls gewünscht, gerichtet
gebohrt werden kann (z.B. wagrecht oder in jedem beliebigen Seitenwinkel).
Als nächstes
wird ein Li ner 54 im Loch 52, wie in 2(n) dargestellt, verlegt, abgehängt und
herkömmlich
zementiert. Ein Linerhänger 42 vom
Profil- oder Gleittyp wird zum Positionieren des Oberteils des Rohrs 54 bevorzugt.
Jedoch sind andere Mittel zum Gewähren der genauen Position des
Oberteils des Liners 54 erhältlich und bekannt und können verwendet
werden.
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Der
nächste
Schritt der Bohrschachtkonstruktion ist in 2(o) dargestellt,
in welcher der polierte Bohrungsbuchsenteil des Hängers 42 abgedreht
und ein Scab-Tieback-Liner 58 vom
Oberteil des Liners 54 zur Innenseite des primären Casingabschnitts 32 verlegt
ist. Dieser Scab-Tieback-Liner 58, der die seitliche Zusammenführung am
Fenster 4 spreizt, wird auf die gleiche Weise befestigt
wie der Liner 44, wobei das Oberteil des Liners 58 mit
einem bergbaren Tieback-Liner-Top-Packer 47 abgedichtet ist.
Mit dieser eingebauten Anlage wird die Zusammenführung des Scab-Tieback-Liners 58 und
des Casingabschnitts 32 abgedichtet, wodurch ermöglicht wird,
dass die Dichte des Bohrfluids zum Bohren des nächsten Lochabschnitts nach
Bedarf ohne die Gefahr von Zirkulationsverlust oder Bohrlochfluidzufluss
am Fenster oder an der seitlichen Zusammenführung am Fenster 4 eingestellt
werden kann. Im nächsten
in 2(p) dargestellten Schritt wird
die Schuhführung
des Liners 54 ausgebohrt und der ganze Abschnitt 62 in
eine mit 64 dargestellte Förderzone gebohrt. Gemäß der 2(q) wird der Liner 66 in das Loch 62 verlegt,
abgehängt
und herkömmlich
zementiert. Auch würden
in diesem Schritt die Liner 66 und 54 gereinigt
und das Bohrfluid durch Komplettierungsfluid verschoben werden.
Mit Bezug nun auf 2(r) werden der Tieback-Liner 58 und
damit verbundene Packer und Tieback-Dichtungsanordnungen, einschließlich der
Casingabschnitte 32, 2 und 5, in der
gleichen Weise wie mit Bezug auf 2(l) beschrieben
aus dem Casingstrang herausgezogen.
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Der
komplettierte Bohrschacht ist in 2(s) dargestellt,
in welcher die Komplettierung durch Verlegen von Rohrleitungen 70 in
Casings mit größerem Durch messer
durchgeführt
wird. Wie dargestellt, werden ein Ablenkungsblock 74 mit
doppelseitigen Dichtungsanordnungen und ein Y-Block 76 unter
einen Förderpacker 78 verlegt.
Der Ablenkungsblock 74 lokalisiert und orientiert sich
in ein Profil, um eine Dichtungsanordnung mit dem Fenster 4 derart
auszurichten; dass das Absetzen des Stranggewichts über diese
Anordnung in den Zweig stößt. Die
Dichtungsanordnungen 80 und 82, die Rohrleitung 70 und andere
Komplettierungseinrichtungen werden herkömmlich in die Liner 54 und 40 verlegt.
Für den
Zugang in einen Zweig unter dem Y-Block 76 wird ein Ablenker
(nicht dargestellt) auf einer Sieblinie, einer gewendelten Rohrleitung
oder einer Gelenkrohrleitung verlegt. Dann können Werkzeuge durch diesen Ablenker
verlegt werden, um Arbeitsschritte wie Perforierung, Bohrlochmessung
usw. durchzuführen, und
der Ablenker kann nach der Komplettierung des Arbeitsschritts geborgen
werden. Wie in 2(s) dargestellt, kann die Förderung
vermischt werden, um die Verwendung der Rohrleitung 70 mit
größerem Durchmesser
zur Oberfläche
für hohe
Fördermengen zu
ermöglichen.
Falls gewünscht,
können
volle Rohrleitungsdoppelstränge
mit einem Doppelförderpacker (nicht
dargestellt) verlegt werden. Mit der Doppelkomplettierung ist die
Förderung
in einem Zweig und die gleichzeitige Einspritzung in den anderen
Zweig machbar. Herkömmliches
Gravel Packing und Frac Packing und Vorkommenstimulation kann im
komplettierten Bohrschacht von 2(s) ohne
Modifikation bestehender Stimulation und Sandsteuertechniken oder
-anlagen eingsetzt werden.
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Mit
Bezug nun auf 3, zeigt eine Aufrisszeichnung
im Teilsschnitt, die eine Vergrößerung eines
Teils von 1 ist, detaillierter die Positionierung des
Ablenkkeils 10 vor dem Verlegen des Werkzeugs in das Bohrloch.
Der Hauptcasingabschnitt 5 ist dauerhaft an das untere
Ende 6 des Trägercasings 2 befestigt
dargestellt. Ein Orientierungsteil 12, bei dem es sich
um einen kurzen Rohrabschnitt mit einer Keilnut handelt, die mit
einem Lokalisierungskeil 15 am Ablenkkeil 10 ausgerichtet
ist, wird verwendet, um den Ablenkkeil zu positionieren und richtig
zu orientieren, um den Seitenträgerabschnitt 8 aus
dem Fenster 4 abzulenken.
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Mit
Bezug nun auf 4(a)–(c) ist die allgemeine Verwendung
einer Spreizanlage zur Drucksicherheit während Bohr- und Fördervorgängen mit dem
multilateralen Werkzeug 7 dargestellt. 4(a), die ein vertikaler Abschnitt ist, stellt
die seitliche Zusammenführung
in größerem Detail
dar, in welchem die seitliche Zusammenführung 8 vollständig aus dem
vorgeformten Fenster 4 des Trägerabschnitts 2 in
einem sehr kleinen Winkel ausgefahren ist. Vorzugsweise beträgt der durch
die Achsen der seitlichen Zusammenführung und des Trägeabschnitts gebildete
Ablenkungswinkel weniger als 2 1/2 Grad, und stärker bevorzugt liegt der Winkel
in einem Bereich von 1/2 bis etwa 2 1/2 Grad. Wie dargestellt, ist das
Fenster 16 mit der Längsachse
des Trägercasingabschnitts 2 ausgerichtet
positioniert, um die Bergung des Ablenkkeils 10 (in 4(a) nicht dargestellt) durch das Fenster 16 mit
herkömmlichen
Werkzeugen zu ermöglichen.
Eine Bohrschachtförderrohrleitungskonfiguration
ist in 4(a) dargestellt, in welcher
Doppelrohrleitungsstränge 70,
die die seitliche Zusammenführung
an den Fenstern 4 und 16 spreizen und sich zur
Oberfläche
erstrecken. Jedoch können
wie vorher mit Bezug auf 2 dargestellt, einzelne
Tieback-Liner im Haupt- oder Seitenstrang auch vorteilhaft während Bohrvorgängen eingesetzt werden.
Details von Scab-Tieback-Linern sind in 4(b) und 4(c) dargestellt, die schematisch die Verwendung
von Tieback-Liner-Top-Packern 47 und Tieback-Dichtungensanordnungen 46 für die Rohrleitung 44,
verglichen mit 2, detaillierter darstellen.
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Mit
Bezug nun speziell auf 5, ist eine schematische Ansicht
eines Bohrschachts dargestellt, in welchem zwei (oder mehrere) multilaterale Werkzeuge
in einem einzigen Primärbohrloch
eingesetzt werden, wobei sich das Bohren und die Komplettierung
von mehrfach abgelenkten oder im Allgemeinen wagrechten Bohrlöchern von
dem einzigen Bohrloch erstrecken.
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Die
multilateralen Bohrschächte
zur Ölförderung
und in dieser Patentschrift beschriebene spezifische Gestaltungsinformationen
sind nur eine Veranschaulichung. Eindeutig können viele der hier offenbarten
Prinzipien auf andere Typen an Erdbohrungsvorgängen angewendet werden wie:
Förderung
von Erdgas oder anderen Gasen; Förderung
von in-situ erzeugten Kohlenbettgasen; Untertagelaugung von Salz
oder anderen Mineralien; Dampfförderung
aus geothermalen Vorkommen; Einspritzung von Erdgas oder anderen
Fluida zur Aufrechterhaltung von Druck in Vorkommen; Untergrundentsorgung
oder -lagerung von Flüssigkeiten
oder Gasen; in welchen ein beliebiger der vorstehenden Vorgänge gleichzeitig
in einem oder mehreren eingesetzten Zweigen durchgeführt werden
kann.
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Hier
ist ein wirksames Verfahren und eine Apparatur zum schnellen Einsetzen
eines multilateralen Bohrschachts beschrieben und veranschaulicht,
in welchem die vollständigen
Casingdurchmesser und Drucksicherheit durch eine Zweigzusammenführung aufrechterhalten
werden. Jedoch erkennt der Fachmann des Bohrschachtbohrens, dass viele
Modifikationen und Variationen des multilateralen Werkzeugs der
vorliegenden Erfindung angesichts der vorstehenden Lehren möglich sind,
ohne von der Erfindung abzuweichen. Demgemäß sollte klar sein, dass die
vorliegende Erfindung nicht durch die in den Zeichnungen veranschaulichten
besonderen Merkmale beschränkt
sein soll, jedoch soll das Konzept der vorliegenden Erfindung durch
den Umfang der beigefügten
Ansprüche
ermessen werden.