NO169671B - Foringsroer for installasjon i en broenn - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et foringsrør ifølge kravinnledningen.

Under operasjoner med klargjøring av brønner er det vanlig praksis å installere et foringsrør i brønnen ved at man først senker "foringsrøret ned i brønnen og deretter pumper en sementvelling inn i ringrommet mellom foringsrørets ytre og brønnhullets vegger. Etter at sementen har størknet til en hard masse kan det skytes perforeringer gjennom foringsrøret og sementmassen og inn i produksjonssonene av jordf ormasj onen rundt brønnen for å muliggjøre innstrømming i brønnen, av verdifulle f ormasjonsfluider, såsom olje eller gass.

Hensikten med sementmassen rundt foringsrøret er å feste foringsrøret i brønnen og å tette borehullet rundt foringsrøret for å hindre formasjonsfluider i å unnslippe oppover langs foringsrøret mot andre formasjonslag eller sågar til jordoverflaten. Det er således viktig at det dannes en god binding mellom sementmassen og både foringsrøret og borehullets vegger.

Et problem man ofte støter på ved sementering av foringsrøret i en brønn er at det som følge av forskjellige faktorer, såsom varierende trykk- og temperaturgradienter i foringsrørets lengderetning og krymping av sementmassen under herdingen av denne, finner sted relative forskyvninger mellom foringsrøret og den herdende sementmasse, noe som kan resultere i dårlig binding mellom sementmassen og foringsrøret. En slik dårlig binding kan resultere i at det mellom foringsrøret og sementmassen dannes et såkalt mikroringrom, som av og til kan strekke seg over en vesentlig del av foringsrørets lengde. Forekomsten av et mikroringrom er spesielt farlig i gassbrønner, da betydelige mengder gass vil kunne unnslippe gjennom dette og opp til overflaten.

Det er blitt foretatt en rekke forsøk på å forbedre bindingen mellom brønnforingsrør og omgivende sementmasser. Det er vanlig praksis å benytte sementmaterialer med additiver som forbedrer adhesjonen av sementmassen til formasjonen og til foringsrøret, og å benytte skumsement med liten krymping under herdingen. Det er likeledes kjent f.eks. fra US 3 918 522 og US 4 440 226, å utstyre foringsrøret med en oppblåsbar pakning som fylles med sement. En vanskelighet som oppstår ved bruk av slike pakninger er at de er skjøre og krever en komplisert semente-ringsprosedyre.

Det er et mål med oppfinnelsen å frembringe et forings-rør for brønnklargjøring, hvor det dannes en fluidtett tetning mellom brønnens "foringsrør og den omgivende sementmasse og hvor tetningen lett lar seg installere.

Ifølge foreliggende oppfinnelse oppnås dette med foringsrøret som beskrevet med de i kravene anførte trekk.

Oppfinnelsen beskrives mer detaljert under henvisning til tegningen som viser en brønn med et installert foringsrør 1. Foringsrøret 1 er sementert til borehullets vegger 2 ved hjelp av en masse 3 av sement som inneholder overflateaktivt middel. Sementen kan være oppskummet. Den på tegningen viste brønnseksjon befinner seg like over det innstrømningsparti av brønnen hvor perforeringer kan skytes gjennom foringsrøret 1 og sementmassen 3 og inn i en jordformasjon 4 som inneholder verdifullt fluid, såsom olje og gass.

Foringsrøret 1 er på valgte steder langs røret forsynt med et kledning 5 av et elastomert skum. Hver kledning 5 er festet til den utvendige overflate av foringsrøret og består av alternerende lag av polyuretanskum og polyetylenskum, hvilke lag har ved atmosfærisk trykk en densitet på mellom 300 og 1100 kg/m<3>.

Før strengen av foringsrør 1 føres ned i brønnen, blir kledningene 5 festet til strengens ytre. Når rørstrengen deretter senkes ned i brønnen, vil det hydrostatiske trykk fra borfluidet presse sammen kledningene 5, noe som medfører en elastisk sammentrykking av disse. Når foringsrøret 1 befinner seg på det ønskede sted i brønnen, blir en sementvelling pumpet via foringsrørets 1 indre og den nedre ende av foringsrøret og deretter opp gjennom ringrommet, hvorved sementpakningen vil drive borfluidet ut av ringrommet. For å sikre at alt borfluid fortrenges fra ringrommet, foretrekkes det å sprøyte sementvellingen inn i brønnen med en slik hastighet at den midlere hastighet av sementvellingen opp gjennom ringrommet blir større enn 1 m/s.

Så snart ringrommet rundt foringsrøret 1 således er blitt tilstrekkelig fylt med sementvellingen, stanses innsprøyt-ningen av sement i brønnen, og sementvellingen tillates å størkne og herde. Som det vil være velkjent i faget, medfører størkning og herding av sement vanligvis en mindre reduksjon av sementens volum. Selv om krympingen av sementen kan reduseres til et minimum ved bruk av egnede additiver i kombinasjon med en oppskummet sement eller en skumdannende sement, vil krympingen ha tendens til å medføre at den størknende sement løsner fra den utvendige overflate av foringsrøret, slik at det på visse steder kan oppstå en spalte eller et mikroringrom 6 mellom foringsrøret 1 og den omgivende sementmasse 3.

Selv om lengden av et mikroringrom 6 som på den måte kan dannes under herdingen av sementen, eventuelt bare kan utgjøre en liten del av lengden av foringsrøret 1, kan lengden av mikroringrommet øke gradvis eller plutselig etter at sementmassen har størknet, f.eks. som følge av varierende temperatur og trykkgradienter inne i brønnen eller som følge av korrosjon på foringsrøret eller vibrasjoner i dette.

Hensikten med kledningene 5 er å stanse forplantningen av slike mikroringrom 6 i aksial retning. Dersom det på det sted hvor det er anbragt en kledning 5, finner sted en relativ forskyvning mellom foringsrøret 1 og sementmassen 3, i enten aksial, radial eller tangential retning, vil dette forårsake en deformasjon av kledningene, men ekspansjon av det elastomere skumlag i kledningen 5 vil sikre god adhesjon både mellom kledningen og foringsrøret 1 og mellom kledningen og den omgivende sementmasse. På denne måte vil den fluidpassasje som mikroringrommet 6 representerer, avtettes i aksialretningen ved hjelp av kledningen 5.

Som vist foretrekkes det å montere kledningene 5 med regelmessige aksiale mellomrom langs foringsrøret 1.

Videre foretrekkes det at man på de steder hvor det er størst behov for tetning, dvs. i området ved brønnens innstrøm-ningsparti, monterer relativt lange kledninger 5 med relativt korte mellomrom, og at man utstyrer de høyere liggende forings-rørseksjoner med relativt korte kledninger 5, med relativt store mellomrom mellom hver. Den midlere lengde av disse korte kledninger er vanligvis mellom 1 og 50 cm, mens avstanden mellom to nabokledninger vanligvis er 1 til 20 m.

I det viste eksempel utgjøres skumklednihgene av en lagdelt konstruksjon av alternerende lag av polyuretanskum og polyetylenskum. Disse skumlag bindes sammen til en total kledningstykkelse som ved atmosfæretrykk er mellom 1 og 30 mm. I de fleste gassbrønner vil kledningstykkelsen velges mellom 2 og 15 mm. Formålet med denne lagdelte konstruksjon av skumlag er å tilveiebringe en sterk, men bøyelig kledning som er i stand til å ekspandere elastisk ved sammenpressing, samtidig som det bare kreves en liten kledningstykkelse. Tykkelsen av kledningene bør være så liten som mulig, for å unngå å hemme strømmen av sementvelling gjennom ringrommet under sementeringen og for å frembringe en ringformet sementmasse med en nesten ensartet tykkelse i høyderetningen.

Claims (4)

1. Foringsrør for installasjon i en brønn, med en på i det minste en del av sin ytre overflate anordnet kledning for å hindre vandring av formasjonsfluider langs overflaten etter at foringsrøret er sementert på plass, KARAKTERISERT VED at kledningen (5) omfatter et elastomert skum, og at kledningen har en tykkelse på mellom 1 og 30 mm.

2. Foringsrør ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at kledningen (5) består av alternerende lag av et polyuretanskum med lukkede celler og et polyetylenskum med lukkede celler, med en densitet ved atmosfæretrykk på mellom 300 og 1100 kg/m<3>.

3. Foringsrør ifølge krav 1-2, KARAKTERISERT VED at det har flere kledninger (5) anordnet med valgte aksiale mellomrom langs i det minste en del av foringsrøret.

4. Foringsrør ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at hver klednings (5) lengde i aksial retning er mellom 1 og 50 cm og at avstanden mellom hvert par av nabokledninger er mellom 1 og 20 m.