NO166969B - Fremgangsmaate for opprettelse av en broenn i en maalsone i en formasjon. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for opprettelse av en brønn i en målsone i en formasjon. I særlig grad har oppfinnelsen tilknytning til boring av flere, retnings-awikende grenhull fra et enkelt sted, enten fra en offshore-plattform eller fra en enkelt, landbasert rigg, til et antall horisontale felter i en drivverdig sone.

Vanlig praksis for drift av undersjøiske olje- og gassfelter forutsetter boring av flere brønner fra en enkelt plattform.

De ulike brønner er ført i avvikende retninger inn i den drivverdige sone, med henblikk på økonomisk utvinning av feltet. Vanlig praksis på land er å bore flere brønner i reservoaret, og det vil bare i uvanlige situasjoner være økonomisk fordelaktig å bore flere hull i avvikende retninger i formasjonen fra et enkelt sted. Det er i et hvert tilfelle ønskelig å oppnå den størst mulige effektivitet for hver plattform eller rigg. I de tilfeller hvor det er ønskelig å bore flere hull fra et enkelt sted, foregår utvinningen av feltet ved retningsbestemt boring hvorved borkronen fremføres opp til maksimal grad i avvikende retninger, for oppnåelse av størst mulig spredning i den drivverdige sone.

Grunnet denne avvikelse kan brønnhullene forløpe vifteformet ut fra et midtre punkt og derved dekke et stort område av feltet, for oppnåelse av maksimal produksjon fra et enkelt sted. Hvis den drivverdige sone har liten dybde, vil imidlertid de retningsinnstilte borehull treffe denne sone i utilstrekkelig horisontal avstand fra plattformen eller riggen. Som følge av borehullets utilstrekkelige, horisontale avvikelse grunnet den drivverdige sones lille dybde, reduseres flatedekningen fra et enkelt punkt, og mange grunne olje- og gassfelter vil derfor ikke være økonomisk drivverdige, særlig i kystfarvann hvor boringsomkostningene er vesentlig større enn ved drift på land.

En annen faktor er tette formasjoner eller formasjoner som inneholder høyviskøse råoljer og som krever meget tettere brønnfordeling for drift av feltet. Hvis det i slike tilfeller kan bores avvikende grenhull fra et enkelt, vertikalt hull, vil produktiviteten ved hvert borefelt kunne økes grunnet bedre gjennomtrengning av utvinningssonen. Dermed reduseres det nødvendige antall vertikale hull samtidig som formasjonens produktivitet i et enkelt brønnhull økes.

Det er tidligere foreslått mange fremgangsmåter for boring av flere grenbrønner fra en felles, vertikal brønn. US patentskrift 4 396 075 beskriver således boring av et antall brønner fra en vertikal sjakt hvorved hvert av grenhullene bringes til å avvike i forhold til vertikalsjakten ved hjelp av en fleksibel borstyrer. US patentskrift 4 415 205 omhandler et annet eksempel på opprettelse av avvikende borehull fra en midtre sjakt, og beskriver anvendelsen av et féringsrør med en innvendig innstillings-dogg i spesielle soner, som danner "vinduer" hvorfra noen av brønnhullene skal bores. US patentskrift 4 402 551 beskriver anvendelsen av en vertikal sjakt hvorfra det bores et horisontalt avledningshull nedenfor det f6rede, vertikale hull. Fra US patentskrift 4 432 423 er det videre kjent en fremgangsmåte og anordning for boring av et horisontalt hull i en produserende formasjon fra en vertikal sjakt.

US patentskrift 4 431 069 omtaler en fremgangsmåte og anordning for opprettelse og anvendelse av et borehull, hvorved det først frembringes en vertikal sjakt. Fra den vertikale sjakt utgår en horisontal sjakt hvorfra borehullet dreier oppad. Borevæske bestående av varm syre eller basisk, vanndig eller oljebasert løsning, tilføres under boringen ved hjelp av et utkrengbart rør. US patentskrift 2 404 341 beskriver en fremgangsmåte for utvinning av olje og gass gjennom et avvikende brønnhull, hvorved det benyttes flere borehull som strekker seg utad fra en vertikal utgangssjakt. Den viste gruppe av borehull strekker seg generelt utad, nedad og deretter oppad i en drivverdig sone eller hydrokarbonførende formasjon.

Ved hver av de boremetoder og anordninger som er beskrevet i de ovennevnte, US patentskrifter er det vanskelig å oppnå tilstrekkelig, horisontal avstand fra vertikalsjakten, særlig ved grunne formasjoner. Ved boring av en horisontal brønn fra en vertikal sjakt i en drivverdig sone vil det eksempelvis være åpenbart vanskelig å overføre til en borkrone en aksialkraft som er tilstrekkelig for boring av hullets horisontale lengde. Det er innlysende at en slik vanskelighet vil oppstå ved anvendelse av konvensjonelt boreutstyr hvor borkronen dreies ved å innkoples i en roterende borstreng og er avhengig av strengens begrensede avbøyningsevne.

Fra tidligere er det videre kjent flere metoder for boring nedad og utad fra et vertikalt hull, for oppnåelse av øket produksjon, f.eks. ved boring av dreneringshull. Det benyttes "dreneringshull" (hull som dreier til rett vinkel med utgangs-hullet og har en kurveradius under 330 meter) eller konvensjo-nelle, nedadrettede skråhull (med kurveradius under 33 meter). Dette har vist seg mindre vellykket, fordi det krever pumpesys-temer som må kunne nedføres langs hver av de nedadskrånende grenhull, for ekstrahering av væsken. Denne mer kompliserte fremgangsmåte vil ikke alltid være en økonomisk fordelaktig eller effektiv metode for drift av brønnen.

US patentskrift 4 066 137 omhandler en anordning for opprettelse av et generelt tversgående dreneringshull som vil muliggjøre avledning av olje fra et produserende lag til midtsjakten. Flammestråleapparatet må fjernes og gjeninnføres når oljekildene uttappes, og det benyttes derved konvensjonell flamme- eller "rakett"-sprøyting for opprettelse av drenerings-hullet. Som ytterligere eksempler på kjent teknikk kan nevnes US patentskrifter nr. 4 007 797 og 4 227 584.

Oppfinnelsen som er beskrevet i det nedenstående, har derfor som hovedformål å avhjelpe manglene ved de hittil kjente metoder og anordninger for opprettelse av flerproduksjonsbrønner som utgår fra en midtsjakt, for en drivverdig sone av liten dybde.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved en fremgangsmåte av den innledningsvis angitt art, ved de nye og særegne trekk som er angitt i karakteristikken til det etterfølgende krav 1. Fordelaktige utføringsformer av oppfinnelsen fremgår av de øvrige, etterfølgende krav.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger hvor like deler er betegnet med samme henvisningstall, og hvori: Figur 1 viser en kjent metode for boring av avvikende hull nedad og i sideretning i målsoner i en målformasjon, eksempelvis en hydrokarbonførende eller "drivverdig" sone som er beliggende i relativt kort avstand under havbunnen. Figur 2 viser en fremgangsmåte for boring ifølge oppfinnelsen hvorved det gjennom en relativt grunn, drivverdig sone bores et vertikalt hull til forutvalgt dybde under den drivverdige sone, hvoretter det fra undersiden av den drivverdige sone bores avvikende hull i generelt oppad- og utadgående retning til én eller flere målsoner. Figur 2A viser en fremgangsmåte for drenering av en relativt tykk og hydrokarbonførende formasjon av lav permeabili-tet, hvorved det fra en midtre vertikalsjakt bores et antall stort sett oppadrettede skråhull. Figur 3A, 3B og 3C viser et apparat for en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen, hvor et første og et andre og/eller et tredje foringsrør er anordnet i en vertikal sjakt eller et hull gjennom og nedenfor en drivverdig sone, og hvor en sledemontasje er plassert i det første f6ringsrør under et retningsvindu i røret, og hvor en boranordning og en borkronebelastningsanordning med en dermed forbundet, nedadgående retningsborstreng er plassert i en kanal i sledemontasjen forut for boring i oppad-og utadgående retning fra retningsvinduet. Figur 4A og 4B viser boranordningen under boring av et oppad- og utadawikende hull fra et utgangspunkt nednefor den drivverdige sone og etterat boranordningen og borkronebelastningsanordningen er ført oppad gjennom retningsvinduet i det øvre f6ringsrør. Figur 5A, 5B og 5C viser borkronebelastningsanordningen ifølge oppfinnelsen, samt en rotasjonsmotvirkende innretning, et slamdrevet motoraggregat for aksial drift og en retningsrever-serbar aksialdriv-anordning, hvor det til borkronen overføres en aksialkraft som tvinger denne mot bunnen av borehullet som bores, og samtidig forhindrer rotasjon av boremotoraggregatet. Figur 6 viser en slamtrykkbegrensningsinnretning som er anbragt i den øvre del av aksialdrivanordningen og som begrenser størrelsen av den aksialkraft som overføres til forsiden av borkronen i borehullet som bores. Figur 7 viser slamtrykkbegrensings-innretningens stilling når et trykk av høy størrelse er overført til borkronen, hvorved utløpsstrømmen fra aksialdriftslammotor-anordningen er avstengt ved hjelp av en hydraulisk styrekrets, slik at kraften til aksialdrivanordningen begrenses. Figur 8 viser en hydraulisk styrekrets ifølge oppfinnelsen, hvor retningen for trykkslamstrømmen gjennom aksialdrift-slammotoren kan reverseres etterat slamtrykket til systemet er avstengt, og deretter igangsettes på ny. Figur 9 og 10 viser detaljer ved en plasserings- og innstillingsinnretning som er anbragt ved underenden av sledemontasjen, for plassering av sledemontasjen i det første fårings-rør og for vinkelretningsinnstilling og montering av siedemon-tasjen på en utvalgt av flere forskjellige monteringskiler.som er anbragt i det første foringsrør. Figur 11 viser et tverrsnitt av det første foringsrør i et plan ovenfor den andre, gjennomgående kanal i sledemontasjen.

Det er i figur 1 illustrert en kjent metode for opprettelse av borehull i en drivverdig sone 5 som befinner seg i relativt liten avstand nedenfor bunnen 4 under en vannmasse 3. Det anvendes konvensjonelt en boreplattform 1 som hviler mot bunnen, hvorfra et avvikende hull 7 strekker seg mot en målsone i den drivverdige formasjon 5. Det er opprettet avvikende hull som strekker seg vifteformet ut fra et vertikalt nedadforløpende utgangshull, og deretter avbøyes utad til de ulike maisoner.

Ved boring av et antall avvikende hull i den drivverdige sone kan en enkelt, kostbar boreplattform utnyttes økonomisk fordelaktig for opprettelse av et antall brønner, slik at produksjonen i sonen kan drives effektivt. I en relativt grunn sone som eksempelvis begynner 600 meter under havbunnen, vil hullet 7 ikke kunne avbøyes i sideretning tilstrekkelig langt til å mulig-gjøre økonomisk utvinning av reservoaret. Hullene kan helt enkelt ikke strekke seg langt nok utad i sideretning ved en slik rekke av brønner som forløper vifteformet utad fra ett eller flere vertikale midthull. Konvensjonelt utstyr for boring av skråhull er begrenset til ca. 3° avvikelse pr. 30 meters borelengde.

Det er i figur 2 vist en fremgangsmåte ifølge forel-iggende oppfinnelse, for boring i en slik grunn, drivverdig sone fra en offshore-rigg eller annen borerigg som muliggjør en siderettet utstrekning av borehullet som er tilstrekkelig for økonomisk utnyttelse av den drivverdige sone. Fra plattformen eller riggen 1 bores først et vertikalt hull 9 gjennom den drivverdige sone

5 til forutvalgt dybde under sonen. Med hensyn til den målsone som eksempelvis er vist ved 11B, bores det vertikale hull 9 til en forutvalgt minimumsdybde 12 under formasjonen ved anvendelse av konvensjonelt boreutstyr. Hullets dybde står i direkte forhold til retningsstrengens avbøyningsgrad og beliggenheten av

den drivverdige målsone. Brønnen bores deretter generelt oppad og utad, f.eks. slik som vist ved hullet 10B som utgår fra nivå-et P under den drivverdige sone 5.

På en måte som vist i figur 2, bores brønnen oppad og utad inn i målsonen 11B. Den siderettede avstand 14 mellom vertikalhullet 9 og målsonen 11B er en funksjon av den forutvalgte minimumsdybde 12 og boranordningens avbøyningsevne. Hvis anordningen kan oppnå en avvikelse av et visst antall grader pr. 3 0 meters borelengde, kan den forutbestemte dybde 12 av punktet P beregnes, når avstanden 14 i sideretning til målsonen 11B er kjent.

Ved anvendelse av fremgangsmåten og anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse kan det fra punkter i vertikalhullet 9

nedenfor den drivverdige sone 5 opprettes et antall brønner til ulike målsoner. Borehullene 10A og 10C strekker seg f.eks. til maisoner henholdsvis 11A og 11C, i likhet med 11B. Slike oppad-og utadskrånende borehull kan, foruten å forløpe i et felles plan som vist i figur 2, også være orientert i hvilke som helst vinkel om vertikalhullet 9. Det kan følgelig bores et antall brønner i vilkårlige vinkelavstander og/eller siderettede av-stander fra eller om vertikalhullet 9.

Fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen kan også komme til anvendelse ved boring av oppad- og utadgående hull i en drivverdig sone. En sone kan nødvendiggjøre boring av flere hull fra et vertikalhull, med henblikk på økonomisk produksjon enten sonen befinner seg under land eller sjø. Figur 2A viser f.eks. en landbasert borerigg 1' hvor det først er opprettet et vertikalt hull 9'. Hvis sonen 5' er tykk, behøver ikke vertikalhullet 9' å forløpe fullstendig gjennom bunnen av sonen, men bare nedad i tilstrekkelig grad til at gruppen av oppadrettede, avvikende hull 10D som utgår fra vertikalhullet 9",

kan dekke et dreneringsområde som er tilstrekkelig for mer økonomisk utnyttelse av formasjonen.

Figur 3A, 3B og 3C viser fremgangsmåten og anordningen som benyttes for boring av oppad- og utadrettede hull fra undersiden av en drivverdig sone. Figur 3A og 3B samt 3C viser vertikalhullet 9 i en posisjon under den drivverdige sone 5 ifølge figur 2. Figur 3A, 3B og 3C viser således sonen om et punkt P ifølge figur 2, innen et oppad- og utad-avvikende hull, eksempelvis 10B, er påbegynt. Et første foringsrør 16 med relativt stor diameter er innført i vertikalhullet og faststøpt med sement 17 i stilling i formasjonen. Et andre foringsrør 18 med mindre diameter enn foringsrøret 16 nedfares og plasseres mot en oppadvendt monteringsflens 22 som er fastgjort ved underenden av det første foringsrør 16. En nedadvendt monterings-fiens som er fastgjort til oversiden av det andre foringsrør 18 understøtter røret i det første fåringsrør 16 innen det fast-støpes med sement 19 i borehullet. Et tredje fåringsrør 20 kan være anordnet på lignende måte. En oppadvendt anslagsflate 26

nær underenden av det andre foringsrør 18 understøtter en nedadvendt anslagsflate 28 ved overenden av det tredje foringsrør 20. Det kan anvendes sement 21 for fastholding av det tredje forings-rør 20 i stilling i vertikalhullet.

Det er i sideveggen av det første foringsrør 16 anordnet

et retningsvindu 32 ovenfor en tilknyttet monteringskile 30A som er anbragt i det første foringsrør (se figur 3B, nedre del). Monteringskilen 30A samvirker med en monteringssliss 48 (se figur 9) i en sledemontasje som er plassert i det første forings-rør. En teleskopisk skjøtpakning 88 er anbragt i underenden av det første foringsrør 16 og vist i den øvre del av figur 3C. Monteringskilen 30A (samt øvrige monteringskiler såsom 30B) og den teleskopiske skjøtpakning 88 er nærmere beskrevet i det etterfølgende, for å forklare deres samvirkning med sledemon-tas jen 34 som er montert i det første foringsrør 16.

Figur 3A og 3B viser sledemontasjen 34, plassert i det første foringsrør etter å være nedført til den viste posisjon ved hjelp av en arbeidsstreng 42 som strekker seg til overflaten av vertikalhullet 9. Sledemontasjen innbefatter en koplingsdel 40 som forbinder sledehuset 35 med arbeidsstrengen 42.

Koplingsdeien 40 er utstyrt med en innvendig forbindelses-bane for opprettelse av væskeforbindelse mellom det indre av arbeidsstrengen 42 og den første kanal 44 som strekker seg generelt i langsgående retning gjennom sledemontasjen 34.

Sledemontasjen 34 innbefatter en andre, gjennomgående og generelt langsgående kanal 54 (se figur 3B). Den andre kanal 54 har en åpen overende 56 og en underende 60 som står i væskeforbindelse med underenden 53 av den farste kanal. En avstryker-pakning 62 er anbragt i ringkammeret i den andre kanal 54 nær underenden 38 av sledemontasjen.

En rarformet del 86 kan væra fastgjort til underenden 38 av sledehuset 35. Når sledemontasjen 34 er plassert i det første foringsrør 16, vil den rarformede del 86 rage nedad i det indre av det andre fåringsrør 18. Den teleskopiske skjatpakning 88 som er anbragt ved underenden av det første fåringsrør 16, samvirker med den rarformede del 86, for å hindre at væske passerer oppad langs det ringformede rom mellom den rarformede del 86 og det andre foringsrør 18. Den rarformede del 86 vil i denne hen-seende fungere som innersylinderen i en teleskopisk skjøt hvor det andre foringsrør 18 tjener som yttersylinderen i skjøten. Den teleskopiske skjøt 86 har som formål å forhindre at borevæske under trykk nedenfra eller i det ringformede rom mellom det andre foringsrør 18 og den rørformede del 86 strømmer rundt yttersiden av sledehuset 35, og samtidig tillate at sledehuset plasseres på én eller flere aksialt adskilte monteringskiler, eksempelvis kilene 30A og 30B som befinner seg i ulike aksial-eller vertikalposisjoner i det første foringsrør 17.

Figur 11 viser tverrsnittsformen av sledemontasjen 34, sett langs linjen 11-11 i figur 3A. Selve sledehuset 35 er vist med en første, gjennomgående kanal 44. En utsparing 54A er anordnet i en vinkel med lengdeaksen for sledemontasjen 35, og fortsetter nedad til den åpne overende 56 av den andre kanal 54, slik det fremgår av figur 3B.

En boranordning 64 er innført i den andre kanal 54 i slede-montas jen 34. Sledemontasjen 34 nedføres i det første forings-rør 16 og plasseres i stilling ved hjelp av en monterings- og innstillingsinnretning 46 som befinner seg ved underenden 38 av sledemontasjen 34 på monteringskilen 30A. Boranordningen 64 omfatter et boremotoraggregat 66 og en borkrone 68 som er forbundet med boranordningen 66 ved hjelp av en bøyd overgangsdel 53. Den bøyde overgangsdel 53 tillater avbøying av borehullet på kjent måte. Videre innbefatter boranordningen 64 en borkrone-belastningsinnretning 70 som er innkoplet nedenfor boremotoraggregatet 66.

En seksjon av retningsborstrengen 72 er fastgjort til underenden av borkronebelastningsinnretningen 70 og strekker seg nedad gjennom avstrykerpakningen 62 i den andre kanal 54 i sledemontasjen 34 og videre gjennom den rørformede del 86 og nedad inn i det vertikale hull gjennom det andre foringsrør 18. Sledemontasjen 34 med den belastede anordning 64 og den fastgjorte retningsborstreng 72 nedføres under ett og plasseres samtidig i det første foringsrør 16 med retningsborstrengen forløpende nedad gjennom den rørformede del 86 og videre ned i vertikalhullet.

Snittlinjene 9-9 og 10-10 i figur 3B motsvarer figur 9 og 10 og viser monterings- og innstillingsinnretningen 46 fastgjort til underenden 38 av sledemontasjen 34. En muffeseksjon 52 er forsynt med en monteringssliss 48 på den ene side og en vertikal gjennomgangssliss 50 som er anordnet 180° fra monteringsslissen 48.

Under nedføringen av sledemontasjen i brønnen vil gjennomgangsslissen 50 tillate at sledemontasjen passerer en øyre monteringskile, eksempelvis monteringskilen 30B som vist i den øvre del av figur 3B, men plasseres på monteringskilen 30A i muffeseksjonens 52 monteringssliss 48. Monterings- og innstillingsinnretningen 46 med sin monteringssliss 48 på den ene side og den vertikale gjennomgangssliss 50 på den annen vil således gjøra det mulig for sledemontasjen 34 å plasseres på ulike monteringskiler som er anordnet i forskjellige vinkel- og vertikalposisjoner i det første foringsrør 16. Den vertikale gjennomgangssliss 50 befinner seg i vinkelflukt med monteringskilen 30B under nedføringen av sledemontasjen 34 i det første fåringsrør 16. Retningsvinduet 32 er anordnet i slik forutbestemt avstand ovenfor monteringskilen 30A, at når sledemontasjen plasseres på monteringskilen 30A, vil den åpne overende av den andre kanal 56 befinne seg i kort avstand under retningsvinduet i det farste foringsrør 16- Et annet retningsvindu kan på lignende måte være anordnet i det farste foringsrar 16 i samme, forutbestemte avstand over monteringskilen 30B og kan selvsagt befinne seg i en annen vinkelposisjon om aksen av det farste foringsrar 16, for å lede boranordningen 64 mot en annen, hensiktsmessig eller ansket målsone i den drivverdige formasjon ovenfor utgangsposisjonen for den. oppad- og utad-rettede boring.

Figur 4A og 4B viser boring i oppad- og utadgående retning fra undersiden av den drivverdige sone. Som det fremgår av figur 4A, driver boremotoraggregatet 66 borkronen 68 for boring av et oppad- og utadskrånende hull i samvirkning med den bayde overgangsdel 53. Figur 4A viser boranordningens stilling idet borkronebelastningen 70 innleder sin bevegelse gjennom retningsvinduet 32 i- det farste foringsrar 16.

I tilknytning til fi-gur 3A, 3B og 3C viser figur 4A og 4B retningen og banen for slamstrammen som ledes gjennom arbeidsstrengen 42, for drift av boremotoraggregatet 66. Det trykk-påvirkede borefluidum eller "slam" ledes fra boreriggen 1 gjennom arbeidsstrengen 42 på konvensjonell måte. Slammet strammer gjennom koplingsdelen 40 og gjennom den farste kanal 44 i slede-montas jen 34. Slammet gjennomfares gjennom den farste kanal 44 til underenden 38 hvorfra det strømmer nedad rundt yttersiden av den retningsborstreng 72 som er forbundet med den nedre ende av borkronebelastningen 70. Avstrykerpakningen 62 hindrer trykkslammet i å strømme oppad rundt den ytre ringkanal i retningsborstrengen 72 og inn i den andre kanal 54 ovenfor avstrykerpakningen 62.

Slammet ledes nedad gjennom ringkanalen mellom teleskop-skjatens innersylinder 86 og yttersiden av retningsborstrengen 72, og utstrammer ved den åpne underende av den teleskopiske sylinder 86, som vist ved piler 80 i figur 3C, og fortsetter nedad frem til et punkt som vist med piler 82 nær underkanten av retningsborstrengens 72 åpne ende. Trykkslammet strømmer deretter gjennom det indre av retningsborstrengen 72, som vist med pilen 83, og fortsetter oppad til et punkt som vist med pilen 84 nær underenden av borkronebelastningen 70. Den teleskopiske skjøtpakning 88 forhindrer at borsvæske mellom yttersiden av den teleskopiske skjøtpakning 86 og det indre av det andre foringsrør 18 videreføres oppad rundt yttersiden av underenden 38 av sledemontasjen 34. Trykkslammet fortsetter gjennom det indre av borkronebelastningen 70 og overfører derved en oppadrettet aksialkraft til borkronen 68 og mot formasjonsflaten, for boring av brønnen og dessuten for samtidig drift av boremotoraggregatet 66 slik at borkronen holdes i rotasjon for boring .

Trykkslammet utløper fra borkronebelastningen 70 og boremotoraggregatet 66 til borehullet som bores, og videre til sled-ens slamreturåpning 39 for deretter å tvinges oppad langs ringkanalen mellom arbeidsstrengen 42 og det første fåringsrør 16

og til boreriggens slamtilbakeføringsledning.

Figur 5A, 5B og 5C viser borkronebelastningen 70 ifølge figur 3B og 4A. Figur 5C viser borkronebelastningens øvre element som er innkoplet ovenfor anordningen som er vist i figur 5B. Anordningene ifølge figur 5B og 5C er innkoplet ovenfor anordningen ifølge figur 5A. Boremotoraggregatet 66, den bøyde overgangsdel 53 og borkronen 68 er skjematisk vist i figur 5C, hvorav det fremgår at borkronen er i funksjon for boring av et oppad- og utadrettet hull mot formasjonsflaten. Boremotoren i boremotoraggregatet 66 er av en konvensjonell type som er kommersielt tilgjengelig. Borkronen 68 og den bøyde overgangsdel 53 er likeledes kommersielt tilgjengelige og er derfor ikke detaljert beskrevet.

Ifølge oppfinnelsen omfatter borkronebelastningen 70 en rotasjonsmotvirkende innretning 90 og et aksialdrifts-slammotoraggregat hvis nedre parti er betegnet med 94B i figur 5, mens det øvre parti er betegnet med 94A i den nedre del av figur 5C. En giranordning 96 drives av drivakselen 99

i aksialdrifts-slammotoren 95. Giranordningen 96 driver i sin tur en aksialdriftsinnretning 98 som er vist i figur 5A og som utøver en oppad- eller nedadrettet aksialkraft mot boremotoraggregatet og den tilhørende borkrone 68.

Aksialdrifts-slammotoren 94B som er vist i figur 5B, drives av trykkslam som avledes fra en trykkslamledning 106. Slammet tilføres gjennomløpsledningen 106 fra en midtkanal 13 3 som strekker seg gjennom det indre av aksialdriftsinnretningen 98 ifølge figur 5A. Kanalen 13 3 står i forbindelse med borstrengen som gjennom gjenge. 141 er forbundet med underenden av aksialdrifts-innretningen 98. Aksialdriftsinnretningen er forbundet med giranordningen 96 ved hjelp av samvirkende gjenger 140 i aksial-drif tsinnretningens ovre ende og gjenger 142 ved den nedre ende av giranorndingen 96. Innerkanalen 143 i.giranordningen 96 står i forbindelse med kanalen 133. Trykkslammet strammer oppad gjennom kanalen 143, rundt den koniske kanal 146 og inn i trykk-slamledningen 106 som strekker seg langs aksialslammotorhuset 95.

Kanalen 106 er vist oppadforlapende til den nedre del av figur 5C, hvor den står i forbindelse med kanalen 144 som strekker -seg oppad gjennom den rotasjonsmotvirkende innretning 90. Slamtrykket driver boremotoraggregatet 66 som gjennom den bayde overgangsdel 53 dreier borkronen 68.

Trykkslammet fra kanalen 106 som er vist i den nedre del av figur 5C, fremfares gjennom kanalen 107 til en hydraulisk krets 100 og overfares deretter, ved hjelp av den hydrauliske krets 100, til en av kanalene 116 eller 114 som er vist averst i figur 5B. Som nærmere forklart i det etterfalgende, vil den hydrauliske krets som er vist i figur 5C, muliggjare en kontrol-lert trykkslamstram i begge retninger, enten til kanalen 114

og videre ut av kanalen 116 eller omvendt.

Slammotoren ifalge figur 5B viser, at hvis trykkslammet gjennomstrammer kanalen 114, vil drivakselen 99 rotere i en retning og returslammet utstrammer gjennom kanalen 116. Hvis slammet derimot innstrammer gjennom kanalen 116 og utstrammer gjennom kanalen 114, vil drivakselen rotere i motsatt retning. Grunnet den hydrauliske reguleringskrets som kan styre trykk-slammets stramningsretning mot kanalen 116 eller mot kanalen 114, vil akselen 99 kunne rotere enten i fremadgående eller bakutgående retning. På grunn av giranordningen 96 vil girakselen 99' fortrinnsvis rotere i samme retning men ved lavere hastig-het og høyere vridningsmoment, for drift av aksialdrivinnret-ningen 98 i fremadgående eller bakutgående retning med derav falgende aksialkraftoverfaring til borkronen. Aksialdriftsinnretningens 98 virkemåte fremgår av den nedenstående beskrivelse.

I det etterfsigende .er den hydrauliske styrekrets 100 beskrevet i tilknytning til figur 8. De hydrauliske gjennomlaps-ledninger samt boreslammotoren 66 og aksialdrifts-slammotoren 95 er vist skjematisk. Trykkslam innstrammer gjennom kanalen eller ledningen 106 og fortsetter til boreslammotoren 66, som vist med en stramningspil 106', for dreiing av borkroneakselen. Etter å ha gjennomlapt boreslammotoren 66 tilbakefares slamstrammen gjennom ringkanalen 138 mellom brannverktayene og borehullene .

Trykkslam tilfares den hdyrauliske styrekrets 100 gjennom kanalen eller ledningen 107. Ved hjelp av den hydrauliske styrekrets kan trykkslammet overfares til aksialdriftsmotoren 95 på to måter. I det farste tilfelle er ledningen 107 forbundet med ledningen 114, for drift av aksialdriftsmotoren 95, idet trykkslammet utstrammer gjennom ledningen 116 og tilbake-feres til ledningen 108 og videre til ringkanalen 138 via slam-trykkreduseringsinnretningen 110. Alternativt vil den hydrauliske styrekrets 100 i det andre tilfelle overfare trykkslammet fra ledningen 107 gjennom ledningen 116, for drift av aksial-drif tsslammotoren 95 i den motsatte retning, idet utlaps-slammet fra aksialdriftsslam-motoren 95 overfares gjennom ledningen eller kanalen 114 og ledningen 108 til slamtrykkbegrensings-innretningen 110, for tilbakefåring gjennom ringkanalen 138.

Den foretrukne, hydrauliske styrekrets 100 omfatter en hydraulisk treposisjons-ventil 130 og en minneventil 132. Når intet trykk overfares gjennom ledningen 107, vil den hydrauliske ventil befinne seg i sin midtstilling 130C hvorved forbindelsen er brutt mellom ledningen 107 og ledningen 114 samt ledningen 108 og ledningen 116.

Det er anordnet en minneventil 132 med to posisjoner 132A og 132B. Minneventilen 132 skifter mellom posisjonene 132A og 132B hvorved elementet 130A plasseres mellom ledningene 107 og 108 samt ledningene 114 og 116. Når slamtrykket nærmer seg null, plasseres ventil-elementet 130C i stilling for sammenkopling av ledningene 107 og 108 med ledningene 114 og 116.

Etter farst å være overfart til ledningen 107, vil trykket fra ledningen 107 viderefares gjennom ledningen 107' til ledningen 109', og derved bringe elementet 130A i stilling mellom ledningene 107 og 108' samt ledningene 114 og 116. I dette tilfelle vil strømmen gjennom aksialdrifts-slammotoren 95 foregå

i en første retning, nemlig fra ledningen 114, gjennom aksial-drif ts-slammotoren 95, videre til ledningen 116 og tilbake til returledningen 108. Videre overføres trykket fra ledningen 114' til en relativt stor styreflate i ventilen 130, for opprett-holdelse av posisjonen 130A. Trykket fra ledningen 114'' om-stiller deretter minneventilen 132 til posisjon 132B som inn-ledning til den etterfølgende reverseringssyklus. I denne posi» sjon overføres styretrykket fra ledningen 107' gjennom ledningen 109'' til en relativt liten styreflate, med derav følgende tendens til å omstille ventilen 130 til posisjon 130B. Men da den styreflate som påvirkes gjennom ledningen 109'', er mindre enn den styreflate som påvirkes gjennom ledningen 114', vil imidlertid ventilen 130 fastholdes i posisjon 130A. Nar slamtrykket opphører, er minneventilen 132 fortsatt omstilt, slik at når trykket gjenopprettes i ledningen 107', vil slamstyrestrøm-men overføres til ledningen 109'', hvorved ventil-elementet 130B føres i stilling mellom ledningene 107, 108 og ledningene 114,

116 og derved reverserer strømmen gjennom aksialdrifts-slammotoren 95. Når elementet 130B befinner seg i stilling mellom ledningene 107, 108 og ledningene 114, 116, vil slamstrøm-retningen reverseres hvorved trykkslam fra ledningen 107 over-føres til ledningen 116, og aksialdrifts-slammotoren 95 tømmes gjennom ledningen 114 og ventilelementet 130B til utløpsledning-en 108. Ventilen 130 er forsynt med fjærer 13IA og 131B som bevirker at det hydrauliske ventilelement tilbakeføres til en nøytral posisjon 130C når slamtrykket opphører.

Den hydrauliske styrekrets 100 reagerer således på inn- og utkopling av slamtrykket, og styrer derved rotasjonsretningen for aksialdrifts-slammotoren 95. For boring mot formasjonsflaten opprettholdes slamtrykket i en retning, hvorved boreslammotoren 66 overfører aksialkraft gjennom borkronen mot formasjonsflaten. For tilbakeføring av anordningen fra borehullet vil den hydrauliske styrekrets bevirke at slamstrømmen gjennom aksial-drif ts-slammotoren 95 ledes i motsatt retning hvilket, som følge av den omvendte rotasjonsbevegelse av drivakselen 99 i aksial-15

drifts-slammotoren 95 (figur5B) bringer aksialdriftsinnretningen 98 til å dreie i motsatt retning.

Aksialdriftsinnretningen 98 som er vist i figur 5A, omfatter en bæredel 13 5 med en rekke påmonterte rulle-elementer 13 2, 13 4, 136 og 137. Rulle-elementene er opplagret med sine akser for-løpende i bæredelens hovedretning. Hver rulle-elementakse er imidlertid radialt forskjøvet i forhold til bæredelens akse. Som vist ved rullen 132, er således dennes akse forskjøvet fra aksen for bæredelen 13 5, hvorved det opprettes kontakt med borehullet 122 bare i ett enkelt punkt langs borehullets omkrets. De øvrige tre ruller er anordnet i aksialdriftsinnretningen 98 i samme, innbyrdes vinkelavstander rundt bæredelens omkretsflate. Aksen for rullen 134 er forskjøvet 180° i forhold til rullen 132. Rullene 136 og 137 er forskjøvet pluss eller minus 90° fra

aksen for rullen 132. Følgelig vil hver av rullene 132, 134,

136 og 137 ligge an mot veggen i borehullet 122 i kontaktpunkter med 90° mellomliggende vinkelavstand rundt borehullet. Hver av rullene vil selvsagt berøre sideveggen av borehullet 122 i ulike aksialposisjoner langs borehullet 122.

Hver av rulle-aksene danner en liten vinkel med borehullaksen. Når aksialdriftsinnretningen dreies ved hjelp av girakselen 99' i giranordningen 96, vil rullene 132, 134, 136 og 137 rulle i en spiralbane rundt det indre av brønnhullet 122

og derved bevirke at aksialdriftsinnretningen 98 forflyttes i aksialretning langs brønnhullet. Grunnet den lille forsprangs-vinkel for hver rulleakse vil det oppnås en stor, mekanisk for-del som gir stor aksialkraft ved relativt lite, drivende vridningsmoment.

Drivkraften overføres gjennom aksialdrifts-slammotoraggregatet 94B, 94A og den rotasjonsmotvirkende innretning 90 samt til boremotoraggregatet 66 og borkronen 68. Når den hydrauliske styrekrets 100 reverserer retningen for slamstrømmen til aksialdriftsslammotoren 95, vil aksialkraften virke i den motsatte retning med tendens til å føre borkronebelastningen 70

og boremotoraggregatet 66 i motsatt retning slik at boranordningen 64 kan tilbakeføres til den andre kanal 54 i sledemontasjen 34, for å fjernes fra det første foringsrør 16 eller for boring av et annet, oppad- og utadrettet borehull.

For-å kunne tilpasses ujevne borehull er rullene 132, 134, 136 og 137 fortrinnsvis belagt med et elastomer-materiale. Andre midler kan anvendes for å oppnå elastisitet og overfare en forbelastning mot borehullet, for trekking. Aksialdrifts-innretningen 9 8 som roterer langsomt vil, foruten å overfare reverserbar aksialkraft til borkronen, bevirke fordelaktig, langsom dreining av borstrengen 72 som gjennom gjenger 141 er fastgjort til den nedre ende av boranorndingen' 64. Langsom dreining av borstrengen 72 vil effektivt forhindre fastkiling av strengen i borehullet under boringen.

Den aksiale plassering av aksialdrifts-innretningen 98 under aksialdrifts-slammotoren 95 og giranordningen 96 under den ro-tas jonsmotvirkende innretning 90 og boremotoraggregatet 66 gir en fordelaktig dreiebevegelse av borstrengen, og gjar det unad-vendig å benytte en ytterligere rardreieranordning for å unngå fastkiling av raret ved en nominell inndriftshastighet av 6 meter pr. time. Aksialdriftsinnretningen 98 og den etterfølg-ende retningsborstreng 72 kan være konstruert for å rotere med ca. 5 omdreininger pr. minutt. Et slikt turtall er tilstrekkelig til å forebygge fastkiling av raret i det bakenforliggende borehull, uten at det kreves ytterligere utstyr for dreiing av raret.

Figur 5C samt figur 6 og 7 viser plassering, konstruksjon og virkemåte av den slamtrykkbegrensende innretning 110. Som tidligere omtalt overfares trykkslam fra kanalen 106 til kanalen 144 gjennom den avre del av aksialdrifts-slammotoraggregatet 94A og gjennom en kanal i den rotasjonsmotvirkende innretning 90 til boranordningen 66. Fra den hydrauliske styrekrets 100

utgår det videre en kanal 108 som tammes fra aksialdrifts-slammotoren 95, som vist i figur 5C og 6, når det ikke overfares aksialkraft til borkronen 68. En hylse 124 er slik plassert i forhold til en kjernedel 125 at hylsekanalen 126 står i forbindelse med kjernedelskanalen 118 som kan bringes i forbindelse med utgangsenden av utlapskanalen 108. I den stilling som er vist i figur 6, vil utlapsstrammen fra kanalen 108 ledes inn i kjernedelkanalen 118 og ut av hylsekanalen 126, hvorved det opprettes en utlapsstram til den ringformede tilbakefaringskanal 13 8 i borehullet.

Under påvirkning av fjæren 122 skyves kjernedelen 125 oppad slik at kjernedelkanalen 118 bringes i forbindelse både med utlapskanalen 108 og hylsekanalen 126. Når aksialkraften aker i anordningen, slik at borkronen 68 kan utave en kraft mot formasjonsflaten under boring, vil aksialkraften bevirke at kjernedelen 125 overvinner den motvirkende kraft fra fjæren 122 og beveges nedad i forhold til hylsen 124, til kjernedelkanalen 118 er bragt'ut av flukt med hylsekanalen 126. Samtidig avstenges utlapsstrammen gjennom kanalen 108, og slamstrammen gjennom aksialdrifts-slammotoren 95 avsperres. Slamtilstramning til aksialdrifts-slammotoren 95 forhindres, hvorved kraften som overfares til borkronen reduseres eller elimineres. Grunnet denne redusering eller eliminering av kraften til borkronen vil kjernedelen 125 beveges oppad under påvirkning av fjæren 122, hvorved kjernedelkanalen 118 atter bringes i flukt med hylsekanalen 126 slik at strammen gjenopprettes og bevirker at aksialdrifts-slammotoren 95 atter utaver oppadrettet aksialkraft mot borehullet. I den motsatte retning vil fjæren 122 selvsagt fast-holde kjernedelen 125 i den ovre stilling som vist i figur 6, hvorved det opprettes en utlapsstram fra kanalen 108 til kjernedelkanalen 118 og til hylsekanalen 126, som gir sikkerhet for at anordningen kan dreies ut av borehullet.

Som det videre fremgår av figur 5C, omfatter den rotasjonsmotvirkende innretning 90 et ytterhus 102 og ruller 104 som er opplagret langs husets akse og rundt husets periferi. Rulle-aksene danner en vinkel av 90° med ytterhusaksen, slik at rullene fritt kan rulle parallelt med borehullaksen og likevel forebygge rotasjon av ytterhuset 102 om dets akse. Den rotasjonsmotvirkende innretning 90 danner en stabil plattform hvorfra boremotoraggregatet 66 kan bringe borkronen 68 i rotasjon mot bunnen av borehullet. For å kunne tilpasses ujevne borehull er rullene 104 fortrinnsvis belagt med et elastomer-materiale. Det kan alternativt benyttes ruller av stål som er elastisk opplagret i ytterhuset. Den rotasjonsmotvirkende innretning vil også reagere overfor vridningsmoment som overfares til enheten fra aksialdriftsanordningen.

I tilslutning til den ovenstående, detaljerte beskrivelse av anordningen er det i det etterfalgende beskrevet hvordan en brønn kan bores til en målsone i en hydrokarbonførende formasjon fra en vertikalsjakt som strekker seg gjennom samme formasjon.

I figur 3A, 3B og 3C er det vist et vertikalt hull under hydro-karbonformasjonen. Brønnen som først har en relativt stor diameter, er foret og stabilisert ved hjelp at et første fårings-rør 16. Et eller flere foringsrør kan være anordnet under det første foringsrør. Et andre fåringsrør 18 kan f.eks. fastholdes i den oppadrettede monteringsflens på det første foringsrør 16 ved hjelp av en nedadrettet monteringsflens på det andre fårings-rør 18. Et tredje foringsrør 20 kan på lignende måte være anordnet under det andre foringsrør 18.

En sledemontasje som opptar en boranordning 64 og en underliggende retningsborstreng 72 nedfores deretter i det første fåringsrør 16 ved anvendelse av en arbeidsstreng 42. Sledemontasjen er vinkelrettet og aksialt orientert ved hjelp

av en monterings- og innstillingsinnretning 46 som er anbragt ved underenden 3 8 av sledemontasjen 34. Monterings- og innstillingsinnretningen 46 samvirker med en monteringskile 3OA som er anordnet i det indre av det første fåringsrør 16

i forutbestemt avstand under et retningsvinud 32 i det første fåringsrør 16.

Etter at sledemontasjen med den innførte boranordning 64

og retningsborstreng 72 således er plassert i stilling, kan boringen i oppad- og utadgående retning påbegynnes ved til-føring av trykkslam gjennom arbeidsstrengen 42 og opp gjennom retningsborstrengen 72. Som tidligere beskrevet vil trykkslammet strømme nédad gjennom en første kanal 44 i slede-montas jen og langs ringkanalen mellom innersylinderen 86 i en virksom, teleskopisk skjøt og borstrengen 22 og nedad, til trykkslammet trenger inn i underenden av retningsborstrengen 72 og ledes oppad i det indre av den boranordning 64 som er anbragt i en andre kanal 54 i sledemontasjen 35. Slampumper . startes ved overflaten og bringer boranordningen 64 til å beveges oppad under innvirkning av en aksialdriftsinnretning 98 som vist i figur 5A. Boranordningens bevegelsesretning kontrol-leres ved hjelp av en hydraulisk styrekrets 100 som overfører trykkslam i én av to retninger gjennom den aksialdrifts-slammotor 95 som er vist i figur 5B.

Boranordningen 64 som beveges i oppadgående retning ut fra retningsvinduet 32 og som under påvirkning av den aksialkraft som utøves av aksialdriftsinnretningen 98, borer et oppad- og utadskrånende hull i formasjonen ved hjelp av en slammotor 66, driver en borkrone 68 gjennom en bøyd overgangsdel 53.

Etter at brønnen er ferdig boret til målsonen, eller ved forekommende driftsforstyrrelser, kan boremotoraggregatet 66 reverseres ved at slampumpen stoppes og atter startes hvorved aksialdriftsinnretningens 98 rotasjonsretning endres og boranordningens bevegelsesretning reverseres. Når boranordningen er tilbakeført til sin utgangsstilling i det første foringsrør 16, kan sledemontasjen beveges oppad slik at gjennomgangsslissen 50 på monterings- og innstillingsinnretningen 46 som er fastgjort til underenden 38 av sledemontasjen 34, passerer monteringskilen 30B. Ved å dreie sledemontasjen 180" , kan monteringsslissen 48 bringes i vinkelflukt med monteringskilen 30B, og deretter plasseres på monteringskilen 30B ved senking av sledemontasjen 34. Det kan i så fall opprettes en ny brønn fra et øvre retningsvindu (ikke vist) idet boringen påbegynnes som tidligere beskrevet.

Den beskrevne konstruksjon kan modifiseres og endres innenfor rammen av de etterfølgende patentkrav.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for opprettelse av en brønn i en målsone i en formasjon, karakterisert ved boring av et nedadgående, stort sett vertikalt hull til en på forhånd bestemt dybde nedenfor målsonen i formasjonen, nedsenking via det vertikale hull, av boreutstyr innbefattende en slamdrevet bormotor og borekrone, tilføring av trykksatt boreslam fra det vertikale hull til motoren, og boring av et avvikende hull fra det vertikale hull i en stort sett oppad-forløpende retning og utover fra det vertikale hull inn i målsonen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det i sonen anordnes et antall oppadrettede, avvikende hull som utgår fra vertikalhullet, hvor hvert hull starter i stort sett oppadgående retning fra vertikalhullet og avviker utad.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det stort sett vertikale hull utformes ved at det bores i det minste til en forutbestemt dybde under målsonen i formasjonen, idet det vertikale hull er forskjøvet i sideret-ningen i forhold til målsonen, at boreutstyret nedsenkes til den forutbestemte dybde, og at det avvikende hull utformes ved boring.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved prosesstrinn som omfatter boring i oppadgående retning, fra undersiden av formasjonen, av et andre skråhull til en andre målsone i formasjonen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at det andre skråhull forløper i samme plan i undergrunnen, som avgrenses av vertikalhullet og det første skråhull.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at den andre målsone i formasjonen er beliggende i vinkelavstand om vertikalhullet fra den første målsone, slik at det første skråhull og vertikalhullet samt det andre skråhull og vertikalhullet avgrenser henholdsvis et første og et andre plan gjennom undergrunnen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det stort sett vertikale hull utformes ved boring til i det minste en forutbestemt dybde under bunnen av formasjonen, idet det vertikale hull er sideveis forskjøvet i forhold til målsonen, at boreutstyret nedsenkes til den forutbestemte dybde, at det avvikende hull utformes ved innledningsvis å rette slammotoren og borkronen i retning oppad med utgangspunkt fra den forutbestemte dybde, og avvikende fra det innledningsvis oppadrettede hull som er boret ved hjelp av slammotoren og borkrbnen sideveis inn i formasjonens målsone.