NO150251B - Fremgangsmaater ved boring av huller i en undervanns jordformasjon og marin konstruksjon til utfoerelse av fremgangsmaaten - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår to fremgangsmåter ved boring av et antall huller i en undervanns jordformasjon ved hjelp av en marin konstruksjon som inkluderer et tilsvarende antall lederør innrettet for å danne forbindelse mellom vannoverflaten og de huller som bores, hvorved det tas skritt for å styre det hydrostatiske trykk i borehullene under boringen.

En første fremgangsmåte er tilpasset til å utføres spesielt under i det minste en del av boreperioden som går forut for innsetning av den første foring i et hull.

En annen fremgangsmåte er tilpasset til å utføres spesielt under i det minste en del av den boreperiode som går forut for innsetning av den første foring i det siste av nevnte antall hull som bores.

Oppfinnelsen angår også en marin konstruksjon for anvendelse ved utførelse av nevnte første eller annen fremgangsmåte, hvilken konstruksjon inkluderer en boreplattform, en bunndel og et antall lederør som strekker seg i det minste mellom plattformen og en bunndel.

Lederør i marin konstruksjonen anvendes til å danne

en forbindelse mellom brønnhodet og plattformen og det hull som er boret i havbunnen. Disse lederør har stor diameter (f.eks. 76 cm) og anvendes under påhugging av brønnen som et hjelpemiddel for føring av borkronen og borstrengen ned til havbunnen, og som et middel, gjennom hvilket borefluidum føres tilbake til plattformen. I de senere trinn av boreoperasjonene blir borehullforingen opphengt i lederøret.

Ved boreoperasjoner som finner sted på dypt vann har det vist seg at det må foretas en nøyaktig styring av tettheten av det slam som anvendes, særlig under den innledende boreperiode av hullet, dvs. den periode som går forut for innsettingen av den første foring. Tettheten av slammet må holdes tilstrekkelig lavt til å hindre at det trykk som ut-

øves i det åpne hull ved vekten av den tilbakeførte slamsøyle blir større enn bruddtrykket for formasjonen omkring det åpne hull. Reduksjon av tettheten av boreslammet kan oppnås ved å redusere dettes innhold av faststoffer. Dette kan imidler-

tid ha innvirkning på boreslammets tettende egenskaper i skadelig retning og bør unngås når det bores i formasjoner med høy permeabilitet.

En annen fremgangsmåte som i den senere tid har vært anvendt for ved boring under vann å styre det hydrostatiske trykk av boreslammet i hullet som bores, er vist i US patenter 3 603 409 og 3 815 673. I den fra disse patenter kjente fremgangsmåte injiseres gass i stigerøret over brønnen for å redusere det hydrostatiske slamtrykk uten å variere slammets sammensetning. Ulempen ved denne kjente fremgangsmåte er at det er påkrevet med kompliserte måle-og styresystemer for å justere den gassmengde som injiseres i slammet.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å skaffe tilveie fremgangsmåter for styring av slamtrykket i et undervannsborehull som bores fra en marin konstruksjon, hvor det unngås å anvende et komplisert måle- og styresystem.

Med nevnte første fremgangsmåte oppnås dette formål ved at den inkluderer trinnene med føring av returslam gjennom åpninger i veggen av det angjeldende lederør, oppsamling av slammet i et undervannskammer og løfting av i det minste en del av slammet fra undervannskammeret ved hjelp av pumpeorganer for å bibeholde skillet mellom slam og sjøvann i undervannskammeret på et ønsket nivå.

Med nevnte annen fremgangsmåte oppnås formålet ved at den inkluderer trinnene med føring av returslam gjennom åpninger i veggen av lederøret som samvirker med dette siste hull, og oppsamling av slammet i undervannskammeret for lagring under et nivå ved hvilket sprekkdannelser i formasjonen rundt nevnte hull vil opptre.

Et annet formål med foreliggende oppfinnelse er å skaffe tilveie en marin konstruksjon som omfatter organer som tillater anvendelsen av et forholdsvis lavt slamtrykk i hullet som bores.

Dette oppnås med en marin konstruksjon av den foran nevnte art ved at lederørene er forsynt med åpninger i veggen, hvilke åpninger er innrettet for å kommunisere med et undervannskammer som er tildannet i eller ved konstruksjonens bunndel, og pumpeorganer med en sugeside av samme i forbindelse med nevnte kammer, idet utløpet fra pumpeorganene befinner seg på utsiden av undervannskammeret.

Ytterligere trekk ved konstruksjonen vil fremgå av de etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen skal beskrives i form au et eksempel mer detaljert med henvisning til tegningen som viser et lengde-snitt av en utførelse av oppfinnelsen.

Den som et rent eksempel på tegningen viste marin konstruksjon 1 er en konstruksjon av den såkalte tyngdekraft-type som inkluderer en bunndel 2 av armert betong som hviler på havbunnen 3. Toppen av bunndelen 2 bærer et antall søyler eller tårn 4 av armert betong. En plattform på dekket 5 befinner seg på toppen av disse tårn, idet dekket bærer alt utstyr som er nødvendig for utførelse av de ønskede boreoperasjoner. Bare en komponent av dette utstyr er vist på tegningen.

Et antall lederør strekker seg mellom bunndelen 2

og dekket 5 av konstruksjonen 1. To av disse lederør er vist. Det første lederør 6 er båret av dekket 5 ved hjelp av opp-hengningsorganer 7 og den åpne nedre ende av dette lederør 6 befinner seg over bunnen av bunndelen 2 for konstruksjonen 1. Det annet lederør 8 er anordnet med sin nedre ende gjennom en åpning 9 i bunnveggen av bunndelen 2 og strekker eeg gjennom en avstand på flere titall meter ned i havbunnen 3. Den nedre ende av lederøret 8 kan være støpt ned i havbunnen 3 på en i og for seg kjent måte. Et borehull 10 er boret i havbunnen 3 under det annet lederør 8 ved hjelp av en borkrone 11 båret av_ den nedre ende av en borstreng 12 som betjenes eller drives fra dekket 5 på en i og for seg kjent måte. Under slike boreoperasjoner pumpes boreslam ned gjennom det indre av borestrengen 12 i retning av pilen 13.

Åpningen 9. anordnet i bunnveggen av bunndelen 2 kan være foret med en kort lengde av et metallrør 14 som strekker seg ned i havbunnen 3. Et antall slike rør 14 er anordnet i bunnveggen av bunndelen 2. Gjennomgangen gjennom hvert av disse rør er opprinnelig plugget igjen med en sementplugg 15 for å bevare oppdriften av bunndelen 2 under transport på sjøen av konstruksjonen 1. Etter at konstruksjonen er senket ned på havbunnen 3 fjernes pluggene 15 (f.eks. ved boring) for å tillate et lederør (såsom 6 eller 8) å strekke seg gjennom hver åpning 9. Det ringformede rom mellom rørene 14 og lede-røret kan plugges igjen før hullet 10 bores.

Lederørene passerer gjennom den øvre vegg av bunndelen 2 gjennom åpninger 16 anordnet i veggen. Hvis ønsket kan rommet mellom ytterveggen av hvert lederør og innerveggen av den tilsvarende åpning 16 være tettet ved hjelp av egnede organer (ikke vist). I dette tilfelle vil imidlertid måtte tas forholdsregler for å bringe det indre av bunndelen 2 i forbindelse med sjøen på et.annet sted enn de tettede åpninger 16.

Lederøret 8 har et antall åpninger 17 anordnet i sin vegg i et område som ligger inne i bunndelen 2. Slam som pumpes gjennom hullet 10 under boreoperasjonen, tillates å unnslippe gjennom disse åpninger 17 når det føres tilbake (se pilen 18.) gjennom det ringformede rom 19 omkring borestrengen 12. Slammet strømmer ut gjennom åpningene 17 (se pilene 20) og samles opp i den nedre del av det innvendige av bunndelen 2. Slamvolumet 21 i bunndelen 2 holdes adskilt fra havvannet 22 som foreligger i det indre av bunndelen 2 ved hjelp av for-skjellen i tetthet eller spesifikk vekt som foreligger mellom de to fluidumer. Det indre av bunndelen 2 danner således et undervannskammer som inneholder sjøvann og slam. Trykket ved skilleflaten mellom slam og vann bestemmes av avstanden mellom denne skilleflate og havflaten.

Som bemerket i det foregående, befinner den nedre åpne ende av lederøret 6 seg over bunnveggen av bunndelen 2. Som vist på tegningen er denne åpne ende under skilleflaten 23 mellom slam og sjøvann. En pumpe 24 er anordnet i lederøret 6, hvilken pumpe har sin sugeende i fri forbindelse med slamvolumet 21 og er med sin utløpsende tilkoblet røret 25 som strekker seg oppover gjennom lederøret 6 til nivået for dekket 5. Enden av røret 2b kommuniserer med et kar 26 som utgjør en del av et system (ikke vist), hvori boreslammet kan bli behandlet for ny anvendelse.

Far innledning av boreoperasionene fjernes sement-pluggen som foreligger i røret 14 og lederøret 8 senkes gjennom åpningen 9 på en kjent måte inntil den nedre ende av lederøret 8 har trengt igjennom en tiLstrekkelig dybde ned i havbunnen 3. Hvis nødvenaig kan den nedre ende av lederøret sementeres og det ringformede rom i røret 14 kan tettes f.eks.

med sement.

Deretter senkes borkronen 11 og borstrengen 12 gjennom lederøret 8 og boring au hullet 10 inntdes ved aksial belastning av borkronen og rotasjon av borstrengen 12. Boreslam tilføres samtidig (se pilen 13) gjennom borestrengen 12 og returslam (se pilen 18) som går gjennom det ringformede rom 19 mellom veggen av det åpne hull 10 og borstrengen 12, unnslipper gjennom åpningene 17 til det indre, av bunndelen 2,hvor det samles i den nedre del av samme for å danne slamvolumet 21.

Det vil forståes at trykket i det åpne hull 10 bestemmes av høyden av væskesøylen som strekker seg oppover derfra. Med anvendelsen av oppfinnelsens teknikk blir den væskesøyle som strekker seg mellom dekket 5 og den øvre ende av hullet 10 for den største del dannet av en søyle av sjø-vann. Da sjøvanns spesifikke vekt er betydelig mindre enn rien for boreslammet, vil det være klart at sammenlignet med den situasjon, hvori returslam ville strømme opp til i høyde med dekket 5 gjennom det ringformede rom som foreligger mellom lederøret 8 og borestrengen 12, oppnås en betydelig reduksjon av det trykk som hersker i hullet 10. Derved blir trykket i det åpne hull 10 redusert til en verdi som er lavere enn verdien av knusetrykket for formasjonen og boringen av hullet 10 kan fortsette uten fare for knusing av formasjons-lagene under havbunnen 3.

Det slam som er samlet opp i det indre av bunndelen 2, transporteres til dekket 5 ved hjelp av pumpen 24 som befinner seg i lederøret 6. Pumpen 24, som kan være av en hvilken som helst type egnet for formålet, forskyver slammet gjennom røret 25 til tanken 26. Deretter blir det tilbake-førte slam behandlet for ny anvendelse.

Det vil bemerkes at pumpen 24 ikke nødvendigvis er opphengt i lederøret 6. Hvis ønsket kan pumpen være opphengt fra røret 25. Røret 25 som har pumpen 24 opphengt i seg, senkes deretter inntil pumpen'Crer inn i det indre av bunndelen 2 gjennom en passende åpning (ikke vist) i bunndelens øvre vegg. Lederøret 6 som strekker seg over en høyde på 100 til 200 meter, er imidlertid en attraktiv føringsinnretning for Føring au pumpen og derfor fortrinnsvis anvendt for det beskrevne formål.

Lederøret 6 kan være opphengt fra dekket 5 på en hvilken som helst egnet måte. Etter at boreoperasjonene gjennom lederørene utenom lederøret 8 er avsluttet, blir pluggen 15 under lederøret 6 fjernet. Lederøret 6 blir deretter senket delvis ned i havbunnen 3 til en ønsket dybde under havbunnen. Den nedre ende av lederøret blir senket ned i havbunnen ved hjelp av hvilke som helst egnede organer for formålet (såsom ved hjelp av hydrauliske dyser). Hvis det aller-ede foreligger åpninger tilsvarende åpningene 17 i lederøret 8, i veggen av lederøret 6, senkes dette lederør 6 til en dybde, hvor de nevnte tilsvarende åpninger (ikke vist) er i høyde akkurat over bunnveggen av bunndelen 2. Hvis slike åpninger ennå.ikke foreligger i røret 6, blir de laget i dette (på en hvilken som helst egnet måte), f.eks. når lede-røret 6 er i sin sluttstilling. Deretter innledes boringen på den beskrevne måte med hensyn til hullet 10. Returslam føres gjennom de ikke viste åpninger i veggen av lederøret 6 og samles i undervannskammeret dannet av det indre av bunndelen 2 og blir enten fjernet derfra ved hjelp av en pumpe-innretning (ikke vist) eller får bli der. Det vil bemerkes at dimensjonene av bunndelen 2 ofte er ekstremt store og at volumet av undervannskammeret (som er dannet av bunndelen 2 eller utgjør en del av samme) er tilstrekkelig stort.til lagring av boreslam anvendt i den innledende boreperiode for det siste hull (det vil si den boreperiode som går forut for innsetning av den første foring i nevnte hull) under et nivå hvor sprekkdannelse i formasjonen rundt det siste hull ville opptre.

Det kan anvendes en.hvilken som helst type av pumpen 24 egnet for formålet.

Lederøret 6 kan hvis ønsket være anordnet med sin øvre åpne ende i forbindelse med tanken '26. Pumpen 24 og røret 25 kan da utelates oq slammet kan løftes fra slamvolumet 21 ved å føre trykkluft inn i den nedre del av lederøret 6, hvorved . returslammet løftes med luft til i høyde med dekket 5.

Alle eller en del au lederørene kan v/ære anordnet

i tårnene eller søylene 4 i stedet for utenfor disse tårn som vist på tegningen. Tårnene kan være laget av stål i stedet for betong som beskrevet med henvisning til eksemplet vist på tegningen. Sistnevnte gjelder også for bunndelen 2 som kan ha en hvilken som helst ønsket form.

I en annen utførelse av oppfinnelsen er det lederør som opptar pumpen for løfting av returslam, arrangert i samme posisjon som lederøret 8 (se posisjonen av dette på tegningen). Returslammet oppsamlet i den nedre del av det indre av bunndelen strømmer da gjennom åpninger som foreligger i veggen av nevnte lederør mot pumpen som er opphengt i dette og blir deretter løftet opp til dekket av konstruksjonen.

Det vil forståes at den ønskede reduksjon av det trykk som hersker i borehullet 10, bare kan oppnås ved anvendelse av foreliggende oppfinnelse under den innledende boreperiode av hullet, d.v.s. den periode som går forut for innsetningen av den første foring i hullet. Ved innsetningen av den første foring som er opphengt på kjent måte fra den øvre ende av lederøret, er forbindelsen mellom det åpne hull 10 og åpningene 17 avbrutt. Følgelig ved gjenopptagelse av boreoperasjonen kan ikke returslam strømme til undervannskammeret i bunndelen 2, men strømmer til dekket 5 gjennom det ringformede rom mellom borstrengen og nevnte foring. Derfor skulle den første foring være innstilt på en dybde, hvor sjansene for sprekkdannelser i formasjonen ved trykket av søylen av returslam er små.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved boring av et antall huller i en undervanns jordf ormas jon ved hjelp av en marin konstruksjon som inkluderer et tilsvarende antall lederør innrettet for å danne forbindelse mellom vannoverflaten og de huller som bores, hvorved det tas skritt for å styre det hydrostatiske trykk i borehullene under boringen, spesielt under i det minste en del av boreperioden som går forut for innsetning av den første foring i et hull (10),karakterisert vedat den inkluderer trinnene med føring av returslam gjennom åpninger (17) i veggen av det angjeldende lederør (8), oppsamling av slammet i et undervannskammer (2) og løfting av i det minste en del av slammet fra undervannskammeret (2) ved hjelp av pumpeorganer (24) for å bibeholde skillet (23) mellom slam og sjø-vann i undervannskammeret (2) på et ønsket nivå.

2. Fremgangsmåte ved boring av et antall huller i en undervanns jordformasjon ved hjelp av en marin konstruksjon som inkluderer et tilsvarende antall lederør innrettet for å danne forbindelse mellom vannoverflaten og de huller som bores, hvorved det tas skritt for å styre det hydrostatiske trykk i borehullene under boringen, spesielt under i det minste en del av den boreperiode som går forut for innsetning av den første foring i det siste av nevnte antall hull som bores,karakterisert vedat den inkluderer trinnene med føring av returslam gjennom åpninger i veggen av lederøret (6) som samvirker med dette siste hull, og oppsamling av slammet i undervannskammeret (2) for lagring under et nivå ved hvilket sprekkdannelser i formasjonen rundt nevnte siste hull vil opptre.

3. Marin konstruksjon for anvendelse ved utøvelse av fremgangsmåten i samsvar med krav 1 eller 2, hvilken konstruksjon inkluderer en boreplattform, en bunndel og et antall lede-rør som strekker seg i det minste mellom plattformen og konstruksjonens bunndel,karakterisert vedat lede-rørene (8) er forsynt med åpninger (17) i veggen, hvilke åpninger (17) er innrettet for å kommunisere med et undervannskammer (2) som er tildannet i eller ved konstruksjonens (1) bunndel, og pumpeorganer (24) med en sugeside av samme i forbindelse med nevnte kammer (2), idet utløpet fra pumpeorganene (24) befinner seg på utsiden av undervannskammeret (2).

4. Konstruksjon ifølge krav 3,karakterisertved at utløpet fra pumpeorganene (24) befinner seg nær nivået for boreplattformen (5).

5. Konstruksjon ifølge krav 3 eller 4,karakterisert vedat pumpeorganene (2 4) er anordnet i en rørledning (6, 25) som står i forbindelse med undervannskammeret (2).

6. Konstruksjon ifølge krav 5,karakterisertved at rørledningen (6) er dannet av et av lederørene (6, 8).

7. Konstruksjon ifølge krav 5 eller 6,karakterisert vedat rørledningen (6) som opptar pumpeorganene (2 4), bæres ved sin øvre ende slik at dens nedre ende er fri fra bunnen av undervannskammeret (2).