JPH07507611A - せん孔に無ケーシング部分を設ける方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 せん孔に無ケーシング部分を設ける方法本発明は、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、シたがって、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 イナ外壁の円周にかけて減少する。

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 最適使用されるように、せん孔の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、重複する複数の縦スロットを備えたスロット付き ライナを設置するステップと、（ｂ）スロット付きライナを固定するステップと 、（ｃ）スロット付きライナ内を移動する方向に先細であり、かつスロット付き ライナの内径より大きな最大直径を有す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とを含む。

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Ｌ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１ ３°以−Ｌのテーバ角度の場合に見られた。テーバ角度は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■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■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１】、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Ｏ−ｙ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」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、ｒｂＪ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い 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り でいる（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−Ｆ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、「ｄｌ」はスロット付きライナの最初の外径（拡張前）、「ｄ２」 は拡張マンドレルの最大直径、γはテーパ角度、ｄ＋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ｒｔＪは スロット付きライナの厚さ、ｒｎＪ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」 二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。

表　１ １ＣＩＬ、６０　６　２５　５０　１．０　０．２５　４０　１６１．０４　１ ６６．６２１８Ｂ、９０　７　２４　５０　０．７　０．２５　４０　１３３． ３５　１３６．９１１４４４５　２．８　１６　４０　１．０　０．１０　６５ 　７：１．７９　１１０．０１２３８．１０　２．８　１６　３０　１．０　０ ．３３　１３　５６．３９　５５．６３２３８．１０　２．８　１６　３０　１ ．０　０．３３　３０　５６．３９　５９．０６２３８．１０　２．８　１６　 ３０　１．０　０．３３　３０　５６．３９　５７．５３２３８．１０　２．８ 　１６　３０　１．０　０．３３　４０　５６．３９　６０．２０２３１．７５ 　２　１６　２５　１．０　０．１７　４０　５５．５６　６１．６０２３１、 乃　２　Ｂ　３０１．０　０．３３　４５　５５．５６　５６．５２２２５ｊＯ １，＋１　１２　３０　１．０　０．２５　６５　３９．１２　４１．１５２２ ５．４０　１．８　１２　３０　１．０　０．２５　８０　５０．６７　５５． ８８３２５．１ｔＯ１，１１１２３０１，００，２５、！、０　４９．２８　５ ０．２９３２５４０　１．８　１２　３０　１．０　０．２５　６５　：１９． １２　４０．６４３１　管は、最小降伏強度３８０ＭＰａ　（５５，０００ｐｓ 　ｉ）、最小引張強度５２０ＭＰａ　（７５，０ＯＯｐｓ　ｉ）の＋５５鋼で製 造された。

２　管は、最小降伏強度４８０ＭＰａ　（７０，０００ｐｓ　ｉ）、最小引張強 度５５０ＭＰａ　（８０，０００ｐｓ　ｉ）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　（２８，０００ｐｓ　ｉ）、最小引張強 度４９０ＭＰａ　（７１，０ＯＯｐｓ　ｉ）のＡＩＳ＋３１６１、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４ １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。

本発明による他の実施例では、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子式に配置され、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」二に、または直線上にの 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半径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＋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ｙ１・付きライナの最終直径ｄ、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、拡張マント１ノルの 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。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成６年１２月７日ノ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 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、重複する縦スロットを備えたスロット付きライナ を設置するステップと、（ｂ）スロット付きライナを固定するステップと、（ｃ ）スロット付きライナ内を移動する方向に先細であり、かつスロット付きライナ の内径より大きな最大直径を有す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とを含む方法。
2. 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. 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. 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. 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。