NO133634B - - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for retningsbestemt boring av et brønnhull i havbunnen hvor underlaget har et øvre lag av løs beskaffenhet og et fastere eller bæredyktig lag under nevnte løse lag, omfattende senking av et sylindrisk brønnrør vertikalt ned i havbunnen,

ved fra en plattform eller lignende suksessivt å tilføye atskilte brønnrørlengder til den øvre ende av brønnrøret, inntil den nedre ende av brønnrøret befinner seg i nevnte bæredyktige lag.

Av en rekke grunner gripes det ofte til teknikken med

å bore et hull på skrå eller i en bestemt retning. Når det dreier seg om gass eller oljeforekomster som befinner seg under havbunnen, og boringen utføres fra en stasjonær plattform for bruk til havs, er dette et tilfelle hvor det er nødvendig å

lage en rekke hull som strekker seg radielt ut fra plattformen for å oppnå den mest effektive dekning av området. -Denne formen for prøvebor-ing lettes ved at borestangen til å begynne med føres nedover mot de dypere lagene i en vinkel slik at borestangen entrer underlaget på havbunnen og straks beveges i den ønskede retning fra plattformen. Når det dreier seg om en kjent underjordisk lomme av gass og/eller råolje, er det også ønskelig å tappe lommen med så mange hull som mulig. Følgelig blir det laget en rekke hull i nedoverrettet vinkel

fra plattformen og ned i området som omfatter lommen.

En ytterligere anvendelse av skrå og/eller retningsbestemt boring foreligger når det dreier seg om et hull som man har mistet kontrollen over på grunn av usedvanlig høyt trykk inne i lommen som blir tappet. I et slikt tilfelle griper man til boring på skrå istedenfor å forsøke og kontrollere hullet gjennom hullets egen overflateåpning, for på den måte å etablere en sikkerhetsventil for trykkoppbygningen ved å gå inn i feltet eller gasslommen i en vinkel med det opprinnelige hull.

Forskjellige fremgangsmåter for boring på skrå eller i en bestemt retning er utviklet i industrien. En akseptert fremgangsmåte for å lage et hull i en på forhånd bestemt eller ønsket retning, er å benytte spesielle skjær på boreutstyret sammen med ekstra utstyr som benyttes i forbindelse med nevnte spesialskjær. Retningen som boreutstyret tar, kan også bli og blir ofte endret ved å kontrollere det nedadrettede trykk som tilveiebringes på borestålet via borestangen. Dette blir oppnådd ved å manipulere understøttelsesinnretningen i boretårnet. For å lette boringen av et hull som skal gå på skrå eller danne en vinkel, kan boringen av hullet også startes gjennom et styrerør eller lignende innretning som strekker seg fra det øvre dekket eller plattformen i en vinkel med havbunnen. Deretter føres borestangen og borestålet gjennom styrerøret og kan begynne sin passasje ned i underlaget i samme vinkel som styrerøret.

Der hvor imidlertid det underliggende laget på bore-åtedet er av en slik ettergivende beskaffenhet at det hindrer umiddelbar boring av et hull ned i havbunnen i overensstemmelse med det som er nevnt ovenfor, blir naturligvis systemet med styrerør foregrepet. Når det f.eks. dreier seg om en bunn hvor massen ikke har antatt fast form som f.eks. i et avleiret underlag, gjør beskaffenheten av havbunnen det umulig å sette i gang med å bore et hull gjennom nevnte lag. Der hvor man gjør et slikt forsøk, faller veggene sammen i det hull som lages. Videre vil boreutstyr som entrer i en på forhånd bestemt vinkel, på et sted hvor underlaget er forholdsvis løst, ha en tendens til å synke mot en vertikal stilling på grunn av vekten av borestangen og borekragen og på grunn av underlagets manglende evne til å understøtte borestangen i en ønsket ikke-vertikal posisjon.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er således å tilveiebringe en fremgangsmåte for retningsbestemt boring av et brønnhull i havbunnen som innledningsvis nevnt og som er tilveiebragt ved hjelp av de karakteristiske trekk som gjenfinnes i de etterfølgende patentkrav.

Det oppnås herved at boring av et skrått eller retningsbestemt hull i et løst underlag på sjøbunnen kan utføres ved hjelp av standard vertikalt orientert boreutstyr som forefinnes som normalt utstyr på boreprammer og boretårn. Videre oppnås en meget stor fordel, nemlig at det kun

opereres med .rette brønnrør som formes eller bøyes i avhengig-het av den stadig gjentatte avbøyning av styrepassasjepartiet i brønnrørets nedre ende før hver ny fremføring av brønnrøret inntil brønnrørets nedre del har inntatt den ønskede retning. Videre slipper en her å operere med brønnrør med forskjellige diametere slik som f.eks. i US-patent nr. 2.565.79^- I nevnte TJS-patent opereres det med på forhånd krummede brønnrørseksjoner som føres ned gjennom det løse lag hvoretter rette brønnrør-seks joner som nødvendigvis må ha en ytre diameter mindre enn den indre diameter til de først nevnte krummede brønnrørsek-sjoner, føres gjennom -disse under samtidig krumning for videre-føring ut i et rett borehull hvor de atter rettes. På grunn av rørenes forskjellige dimensjoner, kompliseres også frem-drivningsutstyret idet dette må tilpasses rørenes forskjel-

lige dimensjoner ved overgang fra et brønnrør med større diameter til et brønnrør med mindre diameter.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i det følgende med henvisning til tegningen hvor

fig. 1 ved hjelp av en skjematisk tegning i delvis snitt, viser den foreliggende fremgangsmåte hvorved oppnås et hull som er boret på skrå fra en stasjonær plattform som stikker ned i havbunnen,

fig. 2 er et forstørret utsnitt som viser den nedre ende av et delvis nedsatt brønnrør sammen med borestangen som danner et styrehull foran brønnrøret, og

fig. 3 viser et tverrsnitt etter linjen 3_3 i fig. 2.

Kort sagt tilveiebringes det med oppfinnelsen en fremgangsmåte for å lette skrårettet eller retningsbestemt boring av et hull i havbunnen når den øvre del av dennes underliggende lag er karakterisert ved en hovedsakelig løs konsistens. Fremgangsmåten innbefatter at det først senkes og under- ■ støttes et langstrakt brønnrør i en hovedsakelig vertikal stilling ned i. underlaget inntil den fremre enden kommer gjennom

den løse eller ikke bæredyktige del og entrer et fastere lag.

I en slik posisjon vil det opphengte brønnrør i det vesentlige •være understøttet av boretårnet i sin øvre ende og med den nedre ende omgitt av et bæredyktig, det vil si et fastere lag. Deretter blir det tilveiebragt et styrepassasjeparti i det

faste lag foran den nedre ende av brønnrøret som så blir presset inn i nevnte styrepassasjeparti. Som et resultat av dette blir veggene i brønnrøret deformert for å tilpasse seg krumningen av veggene i passasjen. "Ved å utforme veggene i styrepassasjepartiet med en ønsket krumningsradius for å oppnå en endelig bestemt retning på hullet, vil brønnrøret til sist bli orientert i en vinkel som avviker fra vertikalretningen slik at borestangen styres i en ønsket retning.

På grunn av den store likheten på deler i figurene

1 og 2, er det benyttet identiske nummere i hver figur for å ' identifisere korresponderende deler. I tegningen illustrerer fig. 1 og 2 et hull 10 i sjøbunnen, nevnte hull er laget i et delvis avleiret underlag. Nevnte underlag er karakterisert ved et generelt løst eller ikke bæredyktig lag U som befinner seg umiddelbart under havbunnens overflate. Når det dreier seg om et område som f.eks. Mexico-golfen, kan dette øvre lag ha en tykkelse opptil 100 meter eller mer.

Det er således klart at de forskjellige havområder,

selv om de har fellestrekkene ved å være løse, ikke desto mindre har nokså like dypere lagprofiler. En profil som kan tjene som eksempel, vil bestå av en rekke horisontale lag dannet av diverse jordsammenset.ninger. Disse lagene kan bestå av forskjellige graderinger og forhold av sand, leire og andre materialer. I formasjonen i inntil 100 meters dybde eller mer, vil imidlertid lagene være for løse til å understøtte en ønsket lengde brønnrør- med stålvegger.

Under dette løse lag vil man imidlertid komme ned til

et lag C som innbefatter fast leire eller lignende, og dette lag er i stand til å understøtte et brønnrør bare med kontakt

■med de ytre veggene av brønnrøret .

I den foreliggende oppstillingen er hullet' 10 boret fra en fast plasert sjøplattform 11 som innbefatter en rekke opp-reiste -béh 12 og 13. De $Trre endene av de respektive benene ender over vannets overflate og understøtter et arbeidsdekk 14. Det er normal praksis at -dekket 14 har en bevegelig eller fast avstand til vannets overflate, hvor nevnte avstand er tilstrekkelig til å beskytte utstyret for at det unødvendig ut-settes for vind og vann.

Det illustrerte dekket 14 er utstyrt med det vanlige hjelpeutstyret for boring av hull. Dette inkluderer et boretårn 16 som innbefatter en åpen stålkonstruksjon som har en senterblokk 17 sammen med nødvendig riggutstyr som borestangen 18 henger ned fra under nedsenkingen i hullet 10. Dekket 14 understøtter videre en trekkinnretning 19 som er forbundet med rotasjonsbordet 21 som er operativt understøttet ved dekknivået hvorved borestangen 18 kan bli rotert.

Plattformen 11 er forankret ved et på forhånd bestemt undersjøisk oljeområde ved hjelp av påler 22 som er drevet gjennom de respektive benene 12 og 13 og ned i underlaget. Normalt er disse pålene plassert tilstrekkelig dypt til å gi plattformen den nødvendige grad av stabilitet for å kunne mot-stå dårlige værforhold mens plattformen holdes på plass ved borestedet. I overensstemmelse med nåværende praksis vil an-tallet påler 22 som kreves for tilfredsstillende ..og under-støttende forankring av plattformen , øke når beskaffenheten av laget blir løsere eller mindre bæredyktig.

I foreliggende illustrasjon kan dybden av vannet ved boreplassen ligge innenfor grensene fra minimum 8 meter til opptil 100 meter eller mer. Underlaget U som befinner seg umiddelbart under vannet, består som nevnt ovenfor, av et forholdsvis løst materiale dannet av slam og lignende sammenset-ninger. Slike lag har minimal evne til å holde på -et tungt brønnrør eller andre glattveggede konstruksjoner bare ved hjelp av friksjon med overflaten av konstruksjonen. Erfaring har f.eks. vist _at forholdsvis lange kjeder av brønnrør har blitt tapt i Mexico-golfen bare fordi de har sunket ned i underlaget på grunn av sin vekt og på grunn av underlagets manglende evne til å stabilisere brønnrøret.

Brønnrøret 23 som normalt utgjør den ytre veggen av hullets øvre ende, er dannet av sveisede lengder av sylindriske tykkveggede stålrør. Etterhvert som brønnrøret litt etter litt seBkes ned i underlaget, blir atskilte kortere lengder av brønn-røret sveiset til den øvre, enden for å sørge for en kontinuerlig åpen passasje som har en diameter fra 50 til 90 centimeter.

Under normale forhold blir en rekke brønnrør med avtagende diameter senket konsentrisk gjennom det ytre brønnrør 23 etter at nevnte ytre brønnrør 23 er satt ned i underlaget. Hver seksjon av brønnrør som følger etter hverandre blir festet og sementert på plass slik at det dannes en langstrakt passasje med gradvis avtagende diameter. Passasjen tjener så til å

styre den roterende nedadgående borestangen 18 ned i underlaget og til å lede boreslam oppover.

Som vist i fig. 1 og 2 er brønnrøret 23 i sin øvre ende plassert i en hovedsakelig vertikal posisjon med hensyn til vannoverflaten. Dette er et resultat som skyldes at brønn-røret av stål har slike dimensjoner at det på grunn av vekten av seg selv synker gjennom vannet og det øvre løse underlaget U.

Brønnrøret 23 blir litt etter litt senket ned gjennom vannet. Når brønnrørets øvre ende er fastspent, blir atskilte brønnrørlengder sveiset til den øvre enden ved dekket. Dersom det imidlertid er nødvendig, blir brønnrøret drevet fra vannoverflaten ved hjelp av en rambukk eller lignende innretning som finnes på plattformen eller på en nærliggende plassert pram.

Der hvor underlaget er forholdsvis bløtt, kan dessuten prosessen med nedspyling bli benyttet hvorved en nedoverrettet passasje blir spylt ut vertikalt gjennom underlaget slik at nedsettingen lettes .

Det vises igjen til fig. 1 og 2 idet brønnrøret 23 blir presset nedover for å anta en gradvis krumning fra en dybde under grenselaget like etter at det har entret det faste underlaget C. Krumningen blir opprettholdt ved brønnrørets nedre ende inntil enden når en ønsket dybde. Brønnrøret er. ved dette punkt orientert for å lette boringen i en spesiell retning.

Som vist i fig. 3 består nedre ende av brønnrøret 23 av en sylindrisk del som har en forkant 2k med tilstrekkelig veggtykkelse til å lede brønnrøret gjennom en styrepassasje 27 som er dannet på forhånd. En del av omkretsen av det nedre partiet av brønnrøret 23 kan utstyres med en utoverrettet frem-stående sko 26 plassert på motsatt side av den siden som vender i den retningen som brannrøret skal bøyes mot. Skoen 26 som er vist i fig. 3j innbefatter egentlig en skrådd del som stikker ut fra en perifer del av brønnrørets overflate for å gi en bakover-rettet motstand på den siden slik at kursen på brønnrøret vil bli avbøyd av skoen 26.

Med henvisning igjen til fig. 2 blir brønnrøret 23 ført fremover inn i det faste underlaget ved å spyle ut en styrepassasje 27 foran brønnrøret og deretter ved å ramme ned eller på annen måte presse brønnrøret gjennom den etterfølgende dannede styrepassasje. Når det dreier seg om et fast underlag C, inkluderer innretningen for å forme passasjen 27, et dysestrålehode 28 som sitter på den nedre enden av borestangen 18. Et fluidum under trykk, slik som vann eller boreslam, blir pumpet nedover mot og ut av dysestrålehodet hvorved det vaskes ut en sirkulær passasje som strekker seg koaksialt med den nedre enden av brønnrøret. Dysestrålehodet 28 er utstyrt med en dyse som er rettet til siden for å presse strålen i en ønsket retning. Arbeidstrykket av det fluidum som sendes ut fra boreskjæret, kan naturligvis varieres i overensstemmelse med underlaget slik at man mest effektivt oppnår en ønsket krumning på styrepassasjen.

Ved normal operasjon av et dysestrålehode blir borestangen og dysestrålehodet senket til bunnen av et hull som skal bores. Hodet er forbundet på en slik måte at det bare er igjen en eller flere d3^ser som ikke er tettet igjen, for å presse strålen i en retning til siden. Uten å rotere borestangen, blir fluidumet pumpet til dysestrålehodet og sluppet ut gjennom en eller flere av nevnte åpne dyser og inn i det omgivende underlaget. Jetstrømmen som er dannet av væske under trykk, løsner og huler ut jorden slik at det formes et åpent hulrom til siden. Skjæret blir deretter ført fremover, pumpingen av væsken blir avbrutt og borestangens nedre ende følger skjæret som nærmer seg en avbøyd kurs i retning av hulrommet som er dannet på siden. Rekkefølgen av trinnene med utspyling og boring blir deretter fortsatt til den ønskede dybden. ' • •

Ved foreliggende fremgangsmåte og som vist i figurene, blir brønnrøret 23 først senket vertikalt ned i underlaget i en på forhånd bestemt lengde. Denne lengden er slik at brønnrørets nedre ende vil befinne seg innenfor det nedre fastere laget angitt med CL Brønnrøret kan ytterligere føres inn i det faste underlaget som vist i fig. 1 eller det kan begynne prosessen

med å endre sin retning som vist i fig. 2, umiddelbart etter at det har kommet inn i det faste laget.

Når dysestrålehodet 28 under nedsenkingen har passert den nedre enden .av brønnrøret 23 for å forme styrepassasjen 27, blir utgravd materiale slik som leire, sand etc. fra passasjen, spylt oppover gjennom brønnrøret og fjernet. Etterat styre-passas jen 27 har blitt ført fremover en ønsket distanse, blir dysestrålehodet 28 trukket tilbake. Brønnrøret 23 blir deretter presset inn i styrepassasjen ved banking eller pressing ovenfra eller ved at det på annen måte anvendes en nedoverrettet kraft på brønnrøret. Etterhvert som den nedre enden av brønnrøret føres inn i passasjen, vil veggene i brønnrøret bli deformert for å anta en krumning i overensstemmelse med krumningen av nevnte styrepassasje.

Arbeidsrekkefølgen med å plassere brønnrøret 23 i passasjen 27 såvel som forhåndsboringen av passasjen, blir gjentatt med korte atskilte lengder inntil brønnrørets nedre ende er orientert i en på forhånd bestemt dybde og retning. Deretter blir det boret et hull og brønnrøret med mindre diameter blir ført inn og ^sementert fast. Det siste brønnrøret kan være

■ tilstrekkelig lite til å entre borehullet uten at det er nød-vendig å tvinge det.

Med brannrøret 23 plassert med sin ønskede avbøyning og det mindre brønnrøret anbrakt på plass, kan borestangen 18 som har et boreskjær eller et dysestrålehode 28 i sin nedre ende, bli ført inn. Hullet kan nå fortsettes-' videre på vanlig måte ved å bore eller spyle ut som nevnt i det foregående. Som nevnt tidligere, er retningen som skjæret på dette stadiet av operasjonen vil bevege seg fremover i til underlaget, ihvertfall delvis avhsngig av typen av skjær som benyttes såvel som av trykket som anvendes på borehodet. Således kan et hvilket som helst vinkelawik eller retningsawik raskt bli kontrollert fra havflaten mens boreskjæret går fremover.

Claims (2)

1.. Fremgangsmåte for retningsbestemt boring av et brønnhull i havbunnen hvor underlaget har et øvre lag av løs beskaffenhet og et fastere eller bæredyktig lag under nevnte løse lag, omfattende senking av et sylindrisk brønnrør vertikalt ned i havbunnen, ved fra en plattform eller lignende suksessivt å tilføye atskilte brønnrørlengder til den øvre ende av brønnrøret, inntil den nedre ende av brønnrøret befinner seg i nevnte bæredyktige lag, karakterisert ved følgende trinn: a) dannelse av et styrepassasjeparti (27)foran den nedre ende (24) av brønnrøret (23), idet styrepassasjen avbøyes i forhold til retningen av brønnrørets (23) akse, ved anvendelse av en hvilken som helst egnet bore- eller utspylingsteknikk, b) videre nedsenking av brønnrøret (23) fra plattformen (11) et stykke som i hovedsaken tilsvarer lengden av styrepassaBje-partiet (27), hvorved brønnrørets (23) nedre ende avbøyes idet den føres inn i styrepassasjen, og c) fortløpende gjentakelse av nevnte trinn med dannelse av styrepassasjeparti (27) og videre nedsenking av brønnrøret (23) inntil dette har gjennomløpt en krumning som.er bestemt av de etter hverandre følgende styrepassasjepartier (27) slik at den nedre ende (24) av brønnrøret (23) er rettet inn i ønsket retning.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte styrepassasjeparti (27) blir dannet med tverrsnitt som i det vesentlige ér det samme som tverr-snittet til brønnrøret (23).