JP3366636B2 - せん孔に無ケーシング部分を設ける方法 - Google Patents

せん孔に無ケーシング部分を設ける方法

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JP3366636B2 JP50111794A JP50111794A JP3366636B2 JP 3366636 B2 JP3366636 B2 JP 3366636B2 JP 50111794 A JP50111794 A JP 50111794A JP 50111794 A JP50111794 A JP 50111794A JP 3366636 B2 JP3366636 B2 JP 3366636B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、地下の地層に掘削されたせん孔のケーシン
グを施さない部分を設けることに関する。このようなせ
ん孔の一例としては、地層から炭化水素を産出するため
に炭化水素含有地層の中にドリル掘削されるせん孔があ
る。
せん孔の孔壁崩壊を防止するために、せん孔の中にケ
ーシング・パイプを配置してせん孔のケーシングを行
い、ケーシング・パイプの外壁とせん孔の内壁との間に
セメント層を設けてケーシング・パイプをせん孔の内部
に固定する。
炭化水素含有地層からせん孔の中に流体が実質的に自
由に流入できるように、せん孔が炭化水素含有地層を通
過する所ではせん孔にケーシングを行わない。炭化水素
含有地層が崩壊するほど脆弱なときには、ケーシングさ
れていないせん孔部分に、流体がせん孔中に流入できる
ようにスロットを備えたライナを設ける。
地下の地層におけるせん孔の無ケーシング部分を設け
る周知の方法は、炭化水素含有地層の位置でせん孔内に
スロット付きライナを設置するステップと、ライナを固
定するステップから成る。ライナの固定は通常、ライナ
の上端をせん孔内に配置されたケーシングの下端に固着
することによって行われる。
ケーシングされた部分の内径はせん孔の直径より小さ
く、またスロット付きライナはせん孔のケーシングされ
た部分を通して降下させなければならないので、スロッ
ト付きライナの直径はせん孔の直径より小さく、したが
って、ライナとせん孔壁との間には環状のスペースが存
在する。時間と共に地層は崩壊し、ライナの外壁に対し
て安定するので、この環状スペースは粒子で充填され
る。炭化水素を産出する際には、流体は地層を通り、充
填された環状スペースを通り、そしてライナのスロット
を通ってケーシングを施されたせん孔に流入する。こう
して、流体がケーシングされたせん孔に流入するときに
通る円周は、せん孔の円周からライナア外壁の円周にか
けて減少する。
米国特許第3191680号明細書は、（ａ）せん孔の所定
の位置に波形ライナを設置するステップと、（ｂ）波形
ライナを固定するステップと、（ｃ）ライナ内を移動す
る方向に先細である拡張マンドレルを波形ライナ内を移
動させるステップを含む、地下の地層においてせん孔に
無ケーシング部分を設けるための方法を開示している。
この既知の拡張マンドレル外径は拡張したライナの直
径と同じである。したがってこの既知の方法では、得ら
れる拡張したスロット付きライナの最大直径は、その最
初の直径に等しい。
本発明の目的は、できるだけ流体貫流の抵抗を小さく
するためにせん孔の周囲が最適使用され、スロット付き
ライナがその最初の直径より大きな直径にまで拡張す
る、せん孔に無ケーシング部分を設ける方法を提供する
ことである。
この目的のために、地下の地層のせん孔に無ケーシン
グ部分を設けるための本発明による方法は、 （ａ）せん孔の所定の位置に、ライナを設置するステッ
プと、 （ｂ）ライナを固定するステップと、 （ｃ）ライナ内を移動する方向に先細である拡張マンド
レルを、ライナ内を移動させるステップと を含み、 ライナが重複する縦スロットを有するスロット付きラ
イナであり、マンドレルがスロット付きライナの内径よ
り大きな最大直径を有し、スロットが拡張することを特
徴とする。
ステップ（ｃ）においてスロット付きライナの直径が
拡張されることを認識されたい。直径の拡張は、スロッ
ト付きライナを通して拡張マンドレルを下向きに押圧す
ることによって行うことができ、この場合、拡張マンド
レルは下向きに先細であり、あるいは、スロット付きラ
イナの直径を、上向きに先細りの拡張マンドレルをスロ
ット付きライナ内を上向きに引っ張ることによって拡張
することがより適当である。
拡張マンドレルによって拡張したスロット付きライナ
が、拡張マンドレルの最大直径より大きな永久最終直径
を持つことは、意外であった。永久最終直径と拡張マン
ドレルの最大直径との差を永久余剰拡張と称する。この
永久余剰拡張は約13゜以上のテーパ角度の場合に見られ
た。テーパ角度は30゜から90゜の範囲にあるのが適当で
ある。
重複するスロットを有するスロット付きライナにより
せん孔に無ケーシング部分を設けることを開示している
米国特許第1135809号明細書を参照する。しかしこの刊
行物は、スロット付きライナを拡張させることは開示し
ていない。
スロット付きライナはフィルタとして作用するので、
スロット付きライナはストレーナと呼ばれる場合もあ
る。
以下に、添付の図面を参照し、実施例によって本発明
をより詳細に説明する。
第１図は、仕上げが行われるべき無ケーシング部分を
有するケーシングされたせん孔の縦概略図である。
第２図は、スロット付きライナの部分が拡張した、第
１図の部分を示す図である。
第３図は、第１図の縮尺より大きな縮尺で描いた、第
１図の細部IIIを示す図である。
第４図は、第２図の縮尺より大きな縮尺で描いた、第
２図の細部IVを示す図である。
第５図は、関連する寸法を示すためのスロット付きラ
イナの概略断面図である。
第６図は、拡張マンドレルの他の実施例の概略図であ
る。
第１図では、地下の地層２にドリル掘削されたせん孔
１の下部が示されている。せん孔１はケーシング部分５
と無ケーシング部分10を有し、ケーシング部分ではせん
孔１はセメント層７によってせん孔１の孔壁に固着され
たケーシング６によってライニングされている。
せん孔１の無ケーシング部分10では、重複する縦スロ
ット12を有するスロット付きライナ11が所定の位置、こ
の場合はケーシング６の端部に降下される。わかり易く
するため、すべてのスロットには参照番号を付けなかっ
たことに留意していただきたい。
スロット付きライナ11の上端を、適当なシールを備え
た接続手段（図示せず）によりケーシング６の下端に固
定した。
スロット付きライナ11の上端を固定した後、拡張マン
ドレル15を使用してスロット付きライナ11を拡張させ
る。スロット付きライナ11を、拡張マンドレル15上に静
止しているストリング16の下端に降下させた。スロット
付きライナ11を拡張させるために、拡張マンドレル15
を、ストリング16を引っ張ることによってスロット付き
ライナ11内を上向きに移動させる。拡張マンドレル15
は、これがスロット付きライナ11内を移動する方向に先
細であり、この場合は拡張マンドレル15は上向きに先細
の拡張マンドレルである。拡張マンドレル15は、スロッ
ト付きライナ11の内径より大きな最大直径を有する。
第２図にスロット付きライナ11を部分的に拡大して示
すが、スロット付きライナの下部が拡張している。第１
図に示す特徴と同じものには同じ参照番号を付けた。変
形したスロットには参照番号12′を付けた。
第３図はスロット付きライナの変形していないスロッ
ト12の配置を示し、「１」はスロットの長さ、「ａ」は
重複部分の長さ、「ｂ」はスロットの幅である。第４図
は変形したスロット12′を示す。
第３図と第４図を比較すると、スロット付きライナの
スロットが重複していな部分の壁片30は円周方向に変形
している。そして、スロットが重複する隣接部分では、
隣接スロット間の壁片33は回転しており、さらに壁片33
は変形していないライナの円筒状表面から外れて曲がっ
ている（表面から外れた曲りは第４図には示さず）。回
転と曲げの組合せが拡張を制御し、円周の変形がスロッ
ト付きライナの拡張を保存する。
13゜以上のテーパ角度では、スロット付きライナの永
久最終直径が拡張マンドレルの直径より大きくなるとい
うことがわかったのは意外であった。
第５図では、「d1」はスロット付きライナの最初の外
径（拡張前）、「dc」は拡張マンドレルの最大直径、γ
はテーパ角度、dfは拡張したスロット付きライナの永久
最終外径である。
この構成で、いくつかのテストを実施して結果を表に
まとまた。ただし「ｔ」はスロット付きライナの厚さ、
「ｎ」は円周方向のスロット数である。
結果は、13゜以上のテーパ角度での永久余剰拡張を明
示しており、30゜以上のテーパ角度では永久余剰拡張は
非常にはっきりしている。
１ 管は、最小降伏強度380MPa（55,000psi）、最小引
張強度520MPa（75,000psi）のJ55鋼で製造された。
２ 管は、最小降伏強度480MPa（70,000psi）、最小引
張強度550MPa（80,000psi）のコイル・チュービング鋼
で製造された。
３ 管は、最小降伏強度190MPa（28,000psi）、最小引
張強度490MPa（71,000psi）のAISI316L鋼で製造され
た。
第６図には、外側に湾曲できる軸方向フィンガ42を有
する円筒状ハウジング41と、フィンガ42を外側に湾曲さ
せるために円筒状ハウジング41の中に軸方向の遊びをも
って配置された円錐体44からなる、代替拡張マンドレル
40が示されている。円錐体44には、拡張マンドレル40を
スロット付きライナ（図示せず）を通して動かすための
ストリング46が連結されている。
先ずスロット付きライナをせん孔内に降下させ、それ
からスロット付きライナの上端を固定する。次いで、拡
張マンドレル40をスロット付きライナを通してスロット
付きライナの下端の下まで降下させる。それから拡張マ
ンドレル40を、軸方向フィンガ42がスロット付きライナ
の内径より僅かに大きな直径にまで外側に拡張するよう
に押圧縮し、次いで、拡張マンドレル40を上方に引き上
げ、軸方向フィンガ42を、円筒状ハウジング41が円錐体
44の上表面に接触するまで、さらに拡張させる。拡張し
た拡張マンドレルは、それがスロット付きライナを通し
て上方に引き上げられるとき、スロット付きライナを拡
張させる。
別法として、スロット付きライナを、せん孔内のスト
リング46の端に降下させることができ、このとき、スロ
ット付きライナの下端は僅かに拡張した拡張マンドレル
40上に静止する。スロット付きライナを設置した後、拡
張マンドレルを上方に引き上げる。
本発明による他の実施例では、入れる式に配置された
２つ以上のスロット付きライナから成るシステムがせん
孔中の所定の位置に配置されている。１対のスロット付
きライナを採用するのが適当である。各スロット付きラ
イナは重複するスロットを備え、スロット付きライナは
入れる式に配置され、この場合、ライナの相対的位置
は、拡張の後に各スロットが半径方向に直線上に、また
は非直線上にのらないように選択することができる。拡
張の後に各スロットが放射方向に直線上にのっていない
ときには、システムを通過する流体はジグザグな経路を
横切り、したがって、この実施例はせん孔内への砂の流
入を防ぐのに適している。
せん孔内への砂の流入を防ぐ他の方法は、スロット付
きライナの外表面に覆いを備えることである。覆いは薄
膜、または細かい網目を有する網、または焼結した材料
または焼結金属からなる網であれば適当である。覆い
を、スロット付きライナ・システムの最も外側のスロッ
ト付きライナの外表面に貼り付けることもできる。
これまでスロット付きライナを拡張マンドレル上にの
せて降下させる方法を説明したが、別法として、ライナ
を先ず降下させて固定し、収縮した状態の拡張マンドレ
ルをスロット付きライナ内を降下させる。その後マンド
レルを拡張させ、上方に引っ張ってスロット付きライナ
を拡張させる。
本発明による方法は垂直せん孔、または偏向せん孔、
または水平末端部分を有するせん孔に適用することがで
きる。
せん孔をドリル掘削し、このせん孔を通して地下の地
層からの流体の産出を可能にすることができ、またはせ
ん孔を用いて地下の地層に流体を注入することができ
る。本発明の方法はまた、後者のようなせん孔に一区画
を設けるために使用することもできる。
スロット付きライナと拡張マンドレルの形状寸法は、
第５図の閉じ込められていない（自由に）拡張したスロ
ット付きライナの最終直径dfがせん孔の直径より大きく
なるように、選択することができる。この場合、拡張し
たスロット付きライナはせん孔の壁に対して圧縮され、
これによってせん孔の安定性がさらに増す。
各図面を参照して説明した拡張マンドレルは円錐形で
あり、拡張マンドレルの外表面と縦軸を通る平面とが交
わる線が湾曲すると、スロット付きライナの内壁と湾曲
した交線の接線によって半テーパー角が画定される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 米国特許3191680（ＵＳ，Ａ) 米国特許4977958（ＵＳ，Ａ) 米国特許3353599（ＵＳ，Ａ) 米国特許3498376（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E21B 43/10 E21B 43/08

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】地下の地層のせん孔に無ケーシング部分を
    設けるための方法であって、 （ａ）せん孔の所定の位置に、ライナを置くステップ
    と、 （ｂ）ライナを固定するステップと、 （ｃ）ライナ内を移動する方向に先細である拡張マンド
    レルを、ライナ内を移動させるステップと を含む、地下の地層においてせん孔に無ケーシング部分
    を設けるための方法であって、 ライナが重複する縦スロットを有するスロット付きライ
    ナであり、マンドレルがスロット付きライナの内径より
    大きな最大直径を有し、スロットが拡張することを特徴
    とする方法。
  2. 【請求項２】前記のステップ（ａ）が、それぞれ重複す
    る縦スロットを備える、入れ子式に配置された２つ以上
    のスロット付きライナから成るシステムをせん孔中の所
    定の位置に設置するステップを含む請求の範囲第１項に
    記載の方法。
  3. 【請求項３】スロット付きライナの外表面が覆いを備え
    ている請求の範囲第１項に記載の方法。
  4. 【請求項４】最も外側のスロット付きライナの外表面が
    覆いを備えている請求の範囲第２項に記載の方法。
  5. 【請求項５】前記のステップ（ｃ）が、外側に湾曲する
    フィンガを有する円筒状ハウジングと、フィンガを外側
    に湾曲させるために円筒状ハウジングの中に軸方向の遊
    びをもって配置された円錐体からなる、拡張マンドレル
    を、スロット付きライナ内を移動させるステップを含む
    請求の範囲第１項から第４項のいずれか一項に記載の方
    法。
JP50111794A 1992-06-09 1993-06-08 せん孔に無ケーシング部分を設ける方法 Expired - Lifetime JP3366636B2 (ja)

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EP92201669.6 1992-06-09
EP92201669 1992-06-09
PCT/EP1993/001460 WO1993025800A1 (en) 1992-06-09 1993-06-08 Method of completing an uncased section of a borehole

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JPH07507611A JPH07507611A (ja) 1995-08-24
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EP (1) EP0643795B1 (ja)
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CA (1) CA2137565C (ja)
DE (1) DE69305852T2 (ja)
DK (1) DK0643795T3 (ja)
MD (1) MD1280C2 (ja)
MY (1) MY108830A (ja)
NO (1) NO306637B1 (ja)
NZ (1) NZ253125A (ja)
OA (1) OA10118A (ja)
RU (1) RU2108448C1 (ja)
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