JPH0533574A - オーガー・スクリーン井戸工具集成装置とそれによる井戸仕上げ法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 施工中に流体の循環を必要としない、砂利充
填仕上げを実施する方法と装置を提供する。 【構成】 まず砂利１４を仕上げ帯域１１内に事前装入
し、次に、オーガー刃２２を有する井戸工具１７（たと
えば、流体透過ライナー）を降下させて、前記工具を通
しての流体循環なしで事前装入砂利１４内に回転侵入さ
せる。 【効果】 オーガー刃２２は、事前装入砂利１４内に移
動するとき、砂利を機械的に上方に移動させるので、こ
のタイプの従来の仕上げで必要であった、砂利を「流動
化」させるための加圧流体の流れが必要でない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、砂利充填井戸仕上げに
関するものであり、またその好ましい側面の一つにおい
て、生産井または圧入井を仕上げる方法と装置に関す
る。この方法と装置においては、最初に粒状材料（「砂
利」と総称する）が生産帯域または圧入帯域に隣接する
井戸内に配置または事前装入され、次にオーガー刃を有
する流体透過ライナーが前記事前装入砂利内の所定の位
置にきりもみ侵入させられて、前記ライナーを通る流体
循環なしで砂利充填層（ｇｒａｖｅｌｐａｃｋ）が形成
される。

【０００２】

【従来の技術】インコンピーテントな地下層（すなわ
ち、非団結基質たとえばもろい砂岩その他から成る層）
に隣接するか、または液圧で破砕され支持された層に隣
接する生産帯域または圧入帯域を有する井戸の仕上げに
おいては、井戸の操業寿命中にほぼ確実に生じる砂制御
の問題に対して真剣な配慮がなされなければならない。
これらの問題は、大量の砂および／またはその他の粒状
物質（たとえば、液圧破砕層からの支持材（ｐｒｏｐｐ
ａｎｔ）の逆流）が層から移動して、層流体内に混入す
るようになり、層流体とともに井戸穴に出て来る場合に
発生する。そのような生成物質は井戸の操業にきわめて
有害であり、しばしば井戸装置の侵食、詰まりなどを引
起し、したがって大きな保守費用とかなり長い井戸の停
止時間という結果がもたらされることになる。

【０００３】井戸内での砂発生を制御するために多くの
方法が提案されているが、もっとも広く使用されている
のは包括的に「砂利充填」として知られている方法だと
思われる。砂利充填仕上げというのは基本的には、流体
透過ライナー（たとえば、スクリーン、多孔ライナー、
スロットをつけたライナー、プレパックドスクリーン、
これらの組合せ、その他）を井戸穴（開放またはケーシ
ング付き）のインコンピーテントまたは破砕帯域に隣接
する部分に配置し、骨材または粒状材料（「砂利」と総
称する）で包囲する方法である。当業者には周知のよう
に、砂利粒の大きさは、産出流体に混入することのある
層粒子の通過を防ぎあるいはこれをろ過するようになっ
ており、一方ライナーの開口部は砂利がライナーに流入
しないような大きさになっている。この二段ろ過システ
ムは普通「砂利充填層」として知られている。

【０００４】井戸穴内に通常の砂利充填仕上げを施す方
法としては二つの周知の基本的方法がある。これらの方
法のうち第１のものは、井戸穴内に流体透過ライナーを
配置してからライナーのまわりに砂利を置いて砂利充填
層を形成することを含む。もう一つの方法は、まず砂利
を井戸穴内に配置してからライナーを砂利内に押込む
か、回転侵入させるか、または洗い流し侵入させて砂利
充填層を形成させることを含む。これらの方法に関する
すぐれた解説が「ＰＥＴＲＯＬＥＵＭＰＲＯＤＵＣＴＩ
ＯＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ，Ｏｉｌ Ｆｉｅｌｄ
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｌ．Ｃ．Ｕｒｅｎ，Ｔｈｉｒ
ｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ，ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ Ｂｏｏ
ｋ Ｃｏ．，Ｎ．Ｙ．，１９４６，ｐｐ５７５−５８
８」にあるので参照されたい。

【０００５】これらの方法はどちらも広く使用されてい
るが、どちらの方法でも実施中流体の循環が必要であ
る。たとえば、まずライナーが井戸穴内に配置される場
合、砂利と輸送流体とのスラリーを、ライナーとケーシ
ング壁（ケーシング付き井戸穴）または井戸穴壁（開放
井戸穴）との間に形成される環状部分に「クロスオーバ
ー」副集成装置を通してポンプで送下、送出することに
なる。ライナーの開口部は輸送流体のみが環状部分から
ライナー内へ流れるのを許容し、一方砂利は流体からこ
しとられて環状部分内に堆積し、砂利充填層を形成す
る。砂利は、地面からまたは井戸穴内に延びる開放端の
管によってライナーのまわりの環状部分内に直接に砂利
を流し込むことによっても配置することができる。

【０００６】最初に砂利が井戸穴内に配置される場合に
は、ライナーが作業用縦材（ｗｏｒｋｓｔｒｉｎｇ）に
よって下げられ、流体が作業用縦材をポンプ送下されて
ライナー底からポンプ送出されている間にライナーが洗
い流し侵入または押込みによって所定の位置に配置され
る。この循環流体（すなわち、噴射作用）は、ライナー
を砂利内を通して降下させて砂利充填層を形成させるこ
とができるように事前配置または事前装入砂利を「流動
化」させるために必要である。しかし不都合な点は、流
体が作業用縦材を通過して流れるため、ライナーをさら
に深く砂利内に降下させるためにさらに一揃いの作業用
パイプを追加する必要が起こるたびにポンプ動作を停止
しなければならない、ということである。ポンプ動作が
停止している間、砂利は静止し、また多くの場合、この
砂利をポンプ動作の再開の際に適切に「再流動化」させ
てライナーを砂利内のさらに深い位置に置くことができ
るようにすることはできない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】どちらの方法も、実施
中、加圧流体のポンプ送出および／または循環を必要と
するため、どちらの方法においても流体損失が重大な問
題となりうる。特に、標準圧力、または標準圧力よりも
低い圧力、または井戸穴内の仕上げ流体の静水圧よりも
低い圧力を有する層に隣接する帯域を仕上げるのに使用
する場合にはそうである。たとえば、事前設置ライナー
のまわりに砂利を配置する場合、高価な仕上げ流体のア
ンダープレッシャーの層（すなわち、井戸穴内の流体圧
力よりも低い圧力を有する層）への損失は法外なものと
なりうる。砂利スラリーにおける公知の循環材料の浪費
は制限される。そのような材料はライナーのまわりの砂
利の配置をひどく妨害するからである。砂利が先に配置
される場合には、事前装入砂利の「流動化」に必要な高
圧噴射中の流体損失が過度のものとなりうる。どちらの
場合にも、これらの流体損失は、それ自体、高価な仕上
げ流体の損失ということでコスト増大をまねくばかりで
なく、多くの場合、重大な層損傷原因となって完成井戸
の生産性および／または操業寿命を低下させることにつ
ながる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ライナー設置
中に流体の循環を必要としない、井戸穴の一つの帯域の
砂利充填仕上げを実施する方法と装置を提供するもので
ある。本発明は、標準圧力または標準圧力よりも低い圧
力を受ける層に隣接する帯域の仕上げにおいて特に有効
である。基本的には、まず砂利が帯域内に配置され、次
にオーガー刃を有する井戸仕上げ工具が降下させられ、
該工具を通る流体の循環なしで事前装入砂利内に回転侵
入させられる。オーガー刃は工具が砂利内に移動すると
きに砂利を上方と外側とに機械的に移動させるので、こ
のタイプの先行技術による仕上げにおいて必要とされる
ような、砂利を「流動化」させるために加圧流体を流す
という必要がない。

【０００９】もっと詳しく言うと、砂利はこの砂利を仕
上げ帯域内に事前装入するために井戸穴内に降下供給さ
れる。この砂利は任意の適当な方法で配置することがで
きる。たとえば、井戸穴内に配置された作業用縦材内を
流下させるか、地表から井戸穴内に投入して重力によっ
て所定の位置まで落下させるか、または層の液圧破砕と
支持の結果として井戸穴内に配置する、などというもの
である。次に、作業用縦材とオーガー・スクリーンから
成る砂利充填井戸仕上げ工具集成装置が、事前装入砂利
の頂部に接触するまで、井戸穴内を降下させられる。そ
のあと、作業用縦材を回転させて事前装入砂利内にオー
ガー・スクリーンを「きりもみ侵入」させ、オーガー・
スクリーンを通る流体循環なしで砂利充填層を形成させ
る、場合によっては、作業用縦材を生産用のチュービン
グとして機能させることができるが、別の場合には、作
業用縦材をとりはずして生産用チュービングの別の縦材
で置換えることもできる。

【００１０】オーガー・スクリーンは一つの本体から成
り、この本体は外周にとりつけられ外周に沿って延びる
オーガー刃を有する流体透過ライナーを備えている。本
発明の一つの実施例は、オーガー・スクリーンが設置中
に動かせなくなった場合の安全装置を含んでいる。この
装置は、弁副集成装置を含み、該副集成装置は本体の下
端に連結され、また逆止め弁を有し、本体内への上方向
流を防ぐようになっている。この弁副集成装置の下端に
テーパ付きのプラグが連結され、このプラグは少くとも
一つの流体出口通路を有している。洗浄パイプが作業用
縦材に連結され、本体を通って延び、テーパ付きプラグ
内の出口通路と流体連絡している。したがって、設置中
にオーガー・スクリーンが砂利中で動かなくなった場
合、流体を、作業用縦材、洗浄パイプ内をポンプ送下
し、出口通路からポンプ送出して砂利を「流動化」さ
せ、工具を引出すことができる。オーガー・スクリーン
が砂利内に正しく配置されて砂利充填層が形成された
ら、作業用縦材は切離されて引上げられ、生産用のチュ
ービングその他で置換えられる。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、流体透過ライナーを、
流体をポンプ送出して該ライナーを所定位置に「押し流
す」ことなく、事前装入砂利内にきりもみ侵入させ、パ
ーフォレーションを横断するように（ケーシング付き井
戸穴の場合）配置することができる。したがって本発明
によれば、ハードウェアコスト、リグアップ時間、およ
び先行技術の砂利充填仕上げに通常伴うポンプ動作コス
トの低減により、砂利充填仕上げのコストを著しく低下
させることができる。短帯域の場合には特にそうであ
る。また、本発明によれば、それ以外の付加的節約とア
ンダープレシャー貯留層の損傷低下とがもたらされる。

【００１２】

【実施例】本発明の実際の構成、動作、および明白な利
点は、添付の図面を用いた以下の説明によってさらによ
く理解されるであろう。

【００１３】図１は、本発明の砂利充填仕上げが井戸１
０（たとえば、（生産井または圧入井）で実施されつつ
ある様を示す。井戸１０は仕上げ帯域１１を有し、該帯
域は、その操業寿命期間中のあるときに層流体たとえば
炭化水素とともに砂および／または他の粒状物質を生成
する可能性の高いタイプの割合にインコンピーテントの
層１２に隣接している。図示するように、井戸１０には
その長さ方向に沿ってケーシング１３が備えられ、該ケ
ーシングには帯域１１に隣接するパーフォレーション１
３ａが開口している。本発明をケーシング付きの垂直井
戸穴内の帯域の仕上げに関して図示し説明するが、本発
明は、開放穴、および水平井戸または傾斜井戸（ｄｅｖ
ｉａｔｅｄ ｗｅｌｌ）の仕上げの実施にも用いること
ができ、または液圧破砕および支持された井戸における
支持材逆流を防ぐためにも用いることができる、と理解
すべきである。

【００１４】井戸穴が仕上げ帯域１１の底よりも下に延
びている井戸において本発明の砂利充填仕上げを実施す
る場合、セメントプラグ、ブリッジプラグ、または同等
のタイプの詰め物１５を井戸穴内の帯域１１の下端に設
置する。次に、十分な量の砂利を井戸穴内のプラグ１５
の頂部に供給して、事前装入砂利１４によって仕上げる
べき帯域１１の長さ全体にわたる井戸穴の領域に充填す
る。ここで使用する「砂利」という言葉は、砂利充填仕
上げまたは破砕仕上げに使用されるかまたは使用できる
すべての粒状材料および／または骨材（たとえば、砂
利、砂、配合材料など）を含むものとする。当業者には
周知のように、それぞれの状況において使用する「砂
利」粒子の寸法は、井戸流体とともに生成されうる粒状
物質または層に含まれる液圧誘起開放割れ目を支持する
のに使用される粒状物質をしゃ断またはろ過するような
大きさになっている。

【００１５】事前装入砂利１４は、それぞれの仕上げ帯
域１１に関係する実際の環境に応じて、任意の適当な方
法で井戸穴内に装入することができる。たとえば、層１
２が割合に小さな圧力を受ける層である場合には、砂利
は、井戸内に下げられている作業用縦材１６（図２）内
を流下させて下端から流出させ、プラグ１５の上部に配
置することができるが、または地表から井戸内に投入し
て重力によって落下させることもできる。砂利は実質的
に乾燥した混合物またはスラリー（輸送流体たとえばポ
リマータイプ、水性流体、原油などと混合した）として
井戸穴内に流入させることができる、このタイプの砂利
装入は大きな圧力を必要としないので、流体損失および
／または層に対する潜在的な損失の発生が少くなる。さ
らに、状況と層圧力とが許すならば、砂利は標準的なス
クイズ操作によって装入することができる。この操作に
よれば、事前装入砂利１４の装入中、パーフォレーショ
ン１３ａの砂利による十分な充填が保証される。

【００１６】事前装入砂利１４が帯域１１に隣接して所
定の位置に配置されたら、砂利充填井戸工具１７を井戸
穴内に降下させる。図に示すように、砂利充填井戸工具
１７はオーガー・スクリーン２０を有し、オーガー・ス
クリーン２０は解除副部品１９によって作業用縦材１８
の低部に連結されている。作業用縦材１８を生産用チュ
ービングとして使用すべき場合には、解除副部品１９を
標準的継手で置換えることができる。

【００１７】本発明によれば、オーガー・スクリーン２
０は本体２１を有し、該本体は外周に溶接または他の方
法でとりつけられ外周に沿って延びるオーガー刃２２を
有している。本体２１は「流体透過ライナー」から成
る。ここで「流体透過ライナー」というのは包括的な意
味であり、この一般的なタイプの井戸仕上げに使用され
るかまたは使用できる任意かつすべてのタイプのライナ
ー（たとえば、スクリーン、スロットをつけたパイプ、
網つきのパイプ（ｓｃｒｅｅｎｅｄ ｐｉｐｅ）、多孔
ライナー（ｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ ｌｉｎｅｒ）、プレ
パックドスクリーンおよび／またはライナー、これらの
ものの組合せなど）を含むものとする。当業者には周知
のように、そのような「ライナー」を販売している公知
の供給者は現在数社あり、これから容易に入手すること
ができる。ライナーは図のように連続したものとするこ
とができるが、または副部品もしくは「ブランク」で連
結された複数のセグメントから成るものとすることもで
きる。

【００１８】図に示すように、本体２１は「多孔、プレ
パックドスクリーン」として知られているタイプの普通
の流体透過ライナーであり、内側スクリーン部分２３
（図４）を有する。この内側スクリーン部分２３は該部
分にとりつけられて該部分との間に環状部分２５を形成
する外側多孔パイプ部分２４を有する。環状部分２５に
は事前充填粒状材料たとえば再ふるい分けオタワサンド
が充填してある。弁副集成装置２６が本体２１の下端に
連結してあり、０リング受座２７を有している。この受
座２７は洗浄パイプ２８の下端を受けるのに適したもの
である。洗浄パイプ２８はオーガー・スクリーン２０内
を通って延び、作業用縦材１８と流体連絡している（図
１）。弁副集成装置２６は通路２９をも有し、該通路は
逆止め弁（フラップ弁３０）によって上方向流に対して
閉じている。他のタイプの逆止め弁（たとえば、玉弁、
ラプチュアーディスクなど）をフラップ弁３０のかわり
に使用して、通路２９を通る下方向流を許容する一方上
方向流を防ぐようにすることもできる。流体出口通路３
２を有するテーパ付きノーズプラグ３１が副集成装置２
６の下端に連結してある。

【００１９】オーガー刃２２は、本体２１の外周のまわ
りにらせん状に延びて外周に任意の適当な手段たとえば
溶接によってとりつけられた連続羽根であるという点
で、アースオーガーと呼ばれているものと基本的には同
じ構造を有している。オーガー刃はオーガー・スクリー
ン２０の長さ方向に沿って十分に延び、オーガー．スク
リーン２０が事前装入砂利１４内に正しく配置されて所
望の砂利充填仕上げ層が形成されることを保証するよう
になっている。オーガー・スクリーン２０がセグメント
とブランクから成る場合、またはオーガー・スクリーン
２０上方のブランク管状部分も砂利１４内に配置しなけ
ればならない場合、オーガー刃２２もそのようなブラン
クの外周のまわりに延長することができる。

【００２０】図１に示すように、事前装入砂利１４は前
述のごとく仕上げ帯域１１に隣接して配置される。井戸
工具１７は、事前装入砂利１４の頂部に接触するまで、
作業用縦材１８によって下げられる。次に、作業用縦材
１８は、地表からロータリーテーブル、動力副集成装置
その他（図示せず）によって回転させられて、オーガー
・スクリーン２０を回し、該スクリーンを下方に向かっ
て事前装入砂利１４内に「きりもみ侵入」させる。オー
ガー・スクリーン２０が下方に動くとき該スクリーンに
よって動かされる砂利は回転しているオーガー刃２２に
沿って上方向および外方向に動かされるので、このタイ
プの従来の砂利充填仕上げで必要となるような循環流体
による事前装入砂利１４の「流動化」は必要でない。こ
れは、砂利充填の実施中に大量の流体損失および／また
は重大な層損傷を防ぐために非常に重要なことであり、
仕上げ帯域が標準圧力層またはアンダープレッシャー層
に隣接する場合には特にそうである。さらに、砂利がオ
ーガー刃２２によって上方に動かされるとき、この砂利
の一部がケーシング１１のパーフォレーション１３ａ内
に押し込まれると考えられるので、砂利充填層１４の全
体的効率が高められると考えられる。

【００２１】オーガー・スクリーン２０が事前装入砂利
１４内で動かなくなって所望の位置に到達しない場合に
は、流体を作業用縦材１８、洗浄パイプ２８内を流下さ
せ、ノーズプラグ３１の通路３２から流出させて砂利を
「流動化」させ、それによってオーガー・スクリーンを
砂利１４内で残りの距離だけ降下させることができ、ま
たは地表に戻すことができる。オーガー・スクリーン２
０が事前装入砂利１４内に正しく配置されて砂利充填層
が形成されたら、当業者には容易にわかるように、副部
品１９をゆるめて作業用縦材と洗浄パイプ２８を井戸穴
から引上げ、これらを生産用チュービングまたは同様の
ものおよび詰め物３４（図３）で置換えて、井戸仕上げ
が完了する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にしたがって砂利充填仕上げを実施中の
井戸の部分断面立面図である。

【図２】事前装入砂利のみが井戸穴内の所定位置に配置
された、仕上げ帯域に隣接する図１の井戸の一部の断面
図である。

【図３】本発明の砂利充填仕上げが完全に実施されたあ
との、図２と同様の断面図である。

【図４】図３のオーガー・ライナーの下端の断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 井戸 １１ 仕上げ帯域 １２ インコンピーテントの層 １３ ケーシング １３ａ パーフォレーション １４ 事前装入砂利 １５ 詰め物 １６ 作業用縦材 １７ 砂利充填井戸工具 １８ 作業用縦材 １９ 解除副部品 ２０ オーガー・スクリーン ２１ オーガー・スクリーンの本体 ２２ オーガー刃 ２３ 内側スクリーン部分 ２４ 外側多孔パイプ部分 ２５ 環状部分 ２６ 分副集成装置 ２７ ０リング受座 ２８ 洗浄パイプ ２９ 通路 ３０ 逆止め弁 ３１ テーパ付きノーズプラグ ３２ 流体出口通路 ３４ 詰め物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミツチエル エイチ ジヨンソン アメリカ合衆国テキサス州77389 スプリ ング インウエイ ドライブ 6203 (72)発明者 ベネツト エム リチヤード アメリカ合衆国ルイジアナ州70503 ラフ アイエツト トリウツド サークル 111

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体透過ライナーから成る本体、 該本体にとりつけられ、該本体に沿って延びるオーガー
   刃、 前記本体の一端に連結された一端を有し、かつ内部を通
   る流体通路を有する弁副集成装置、 前記本体から前記副集成装置まで前記通路を通る一方向
   のみの流れを許容する装置、 から成ることを特徴とする、砂利重点井戸仕上げ用のオ
   ーガー・スクリーン井戸工具集成装置。
2. 【請求項２】 前記一方向のみの流れを許容する装置が
   逆止め弁から成る請求項１記載のオーガー・スクリーン
   井戸工具集成装置。
3. 【請求項３】 前記弁副集成装置が、洗浄パイプの下端
   を受けるのに適した受座を含む、請求項１記載のオーガ
   ー・スクリーン井戸工具集成装置。
4. 【請求項４】 前記弁副集成装置の他端に連結されたテ
   ーパ付きプラグを含み、該プラグがその内部を通る少な
   くとも一つの流体出口通路を有し、該通路が前記弁副集
   成装置内の前記通路と連絡している、請求項１記載のオ
   ーガー・スクリーン井戸工具集成装置。
5. 【請求項５】 作業用縦材 該作業用縦材の一端に連結されたオーガー・スクリーン
   から成り、 前記オーガー・スクリーンが、 流体透過ライナーから成る本体、 該本体にとりつけられ、該本体の外周に沿って延びてい
   るオーガー刃、 前記本体の他端に連結され、内部に流体通路を有する弁
   副集成装置。前記作業用縦材から前記副集成装置まで前
   記通路を通る一方向のみの流れを許容する逆止め弁、か
   ら成ることを特徴とする、砂利充填井戸工具集成装置。
6. 【請求項６】 前記弁副集成装置内で前記通路の上にあ
   る受座、 前記作業用縦材に連結され、該作業用縦材と流体連結し
   ている洗浄パイプ、を含み、 前記洗浄パイプが前記本体を通って延び、前記洗浄パイ
   プの下端が前記弁副集成装置の前記受座によって受けら
   れて、前記作業用縦材と前記通路との間の流体連絡が確
   立される、請求項５記載の井戸工具集成装置。
7. 【請求項７】 前記弁副集成装置の他端に連結されたテ
   ーパ付きプラグを含み、該プラグがその内部を通る少な
   くとも一つの流体出口通路を有し、該通路が前記弁副集
   成装置内の前記通路と連絡している、請求項６記載の井
   戸工具集成装置。
8. 【請求項８】 下端に少なくとも一つのブランク管状部
   分を有する作業用縦材、 前記作業用縦材の前記ブランク管状部分に一端で連結さ
   れたオーガー・スクリーン、から成り、 前記オーガー・スクリーンが、 流体透過ライナーから成る本体、 前記本体と前記作業用縦材の前記少なくとも一つのブラ
   ンク管状部分との両方の外周にとりつけられ、この外周
   に沿って延びるオーガー刃、から成ることを特徴とす
   る、砂利充填井戸工具集成装置。
9. 【請求項９】 請求項１，５，または８の井戸工具集成
   装置によって井戸穴内の一つの帯域を仕上げる方法であ
   って、 前記井戸穴内の前記帯域を充填するために粒状材料を事
   前装入し、 前記井戸工具集成装置を前記井戸穴内に降下させ、 前記井戸工具集成装置を回転させて、前記井戸工具集成
   装置を前記事前装入粒状材料内にきりもみ侵入させるこ
   とを特徴とする、井戸穴内の一つの帯域を仕上げる方
   法。
10. 【請求項１０】 前記工具集成装置が、該装置を通って
    の流体循環なしで前記粒状材料内にきりもみ侵入させら
    れる、請求項９記載の方法。