NO174521B - Fremgangsmaate ved boring av et borehull - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved boring av et borehull ved benyttelse av en borkrone som er koplet til et borerør som er konsentrisk omgitt av et ytre rør som danner et ringrom derimellom.

Ved konvensjonelle boreoperasjoner er borkronen vanligvis koplet til den nedre ende av en enkelthull-borestreng. Under boring sirkuleres et boreslam ned gjennom borestrengen og °PP gjennom rør-formasjons-ringrommet mellom borestrengen og borehullveggen. Det sirkulerte boreslam har tre grunnleggende funksjoner, nemlig å avkjøle borkronen, å medbringe borkaks opp til overflaten og å holde brønnboringen under kontroll.

Et boreslam med tilstrekkelig viskositet, fluidum-tapskontroll og tetthet til å fullføre disse funksjoner, er ifølge sakens natur et dårlig fluidum for oppnåelse av en høy inntrengningshastighet for borkronen. I praksis blir kompromiss-fluidumsammensetninger benyttet, og inntrengningshastigheten er vanligvis den parameter som mest utsettes for kompromissavgjørel-ser.

US-patentskrift 2 716 018 viser en fremgangsmåte for boring av et borehull ved benyttelse av en borkrone som er koplet til et borerør som er konsentrisk omgitt av et ytre rør som danner et ringrom derimellom, ved hvilken fremgangsmåte et borefluidum med lav viskositet sirkuleres gjennom borerøret og ringrommet, og et andre fluidum holdes stasjonært mellom det ytre rør og formasjonen. Det ytre rør styres og nedsenkes uavhengig av borerøret, hvilket krever et komplisert styresystem. Dessuten er lagre nødvendige mellom borerøret og det ytre rør.

Oppfinnelsen har som formål å tilveiebringe en fremgangsmåte ved boring av et borehull som muliggjør at en høy boreinntrengningshastighet kan oppnås uten å gjøre innrømmelser overfor graden av kontroll av brønnboringen.

For oppnåelse av ovennevnte formål er det tilveiebrakt en fremgangsmåte av den innledningsvis angitte type ved hvilken det bores et borehullavsnitt mens et første borefluidum med lav viskositet sirkuleres gjennom det indre av borerøret, borkronen og ringrommet, og et volum av et andre fluidum holdes i hovedsaken stasjonært i et rør-formasjons-ringrom mellom det ytre rør og borehullveggen, og fremgangsmåten er ifølge oppfinnelsen kjennetegnet ved at borehullavsnittet bores ved benyttelse av en borestreng omfattende to konsentriske borerør som er dannet av borerøret og det ytre rør, og at det første fluidum ved avslutning av boring av et borehullavsnitt fortrenges fra det indre av det indre rør og fra ringrommet mellom rørene ved å sirkulere det andre fluidum derigjennom inntil det nevnte indre og ringrommet er fullstendig fylt av det andre fluidum, hvorved det andre fluidum, etter fylling av det nevnte indre og ringrommet med det andre fluidum, sirkuleres ned gjennom borestrengen og opp igj ennom rør-formasj ons-ringrommet.

Oppfinnelsen kan praktiseres på forskjellige måter, men én foretrukket utførelse skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningen der fig. 1-3 skjematisk illust-rerer et borehull som er i ferd med å bores ved benyttelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

På fig. 1-3 er det vist et borehull som trenger inn i en jordformasjon 1 under jordoverflaten. Borehullet inneholder en boremontasje omfattende en roterende borkrone 2 som er koplet til den nedre ende av en borestreng. Borestrengen består av to konsentriske strenger av indre og ytre borerør 4 hhv. 5.

Slik som vist, har de nederste avsnitt 6 av det ytre borerør 5 en øket veggtykkelse, og således en øket vekt, for å stabilisere borkronen 2 under boring. Disse avsnitt eller seksjoner er videre forsynt med stabilisatorer (ikke vist) som sentrerer borkronen i borehullet.

Stabilisatorene begrenser videre strømmen av fluida fra borkronen 2 inn i rør-formasjons-ringrommet 7 mellom det ytre borerør 5 og borehullveggen 8.

Slik som vist på fig. 2, sirkuleres et første fluidum med lav viskositet, såsom vann, under boring nedover (se pilen I) gjennom det indre 10 av det indre borerør 4 og oppover (se pilene II) gjennom ringrommet 21 mellom det indre og det ytre rør. Det første fluidum med lav viskositet er på tegningen representert ved hjelp av kryssede skraveringslinjer. Under boring holdes et volum av et andre fluidum, såsom et boreslam med høy tetthet og høy viskositet, stasjonært i rør-formasjons-ringrommet 7. På tegningen er det andre fluidum representert ved diagonale skraveringslinjer. Slik det fremgår av fig. 2, danner de tykke seksjoner av det ytre borerør 5 og de på dette monterte stabilisatorer en barriere som atskiller det første fluidum som omgir borkronefronten, fra det andre fluidum som fyller ringrommet 7.

Under boring kan rør-formasjons-ringrommet 7 være lukket ved sin øvre ende, slik at det andre fluidum holdes i hovedsaken stasjonært. Under boring kan imidlertid et lite volum av det andre fluidum innsprøytes ved ringrommets 7 øvre ende for å kompensere for det økede volum av ringrommet 7 som følge av at borehullet blir dypere, og for å kompensere for medføringen av det andre fluidum med det første fluidum i området for de nedre seksj oner 6.

Dersom tettheten av det andre, stasjonære fluidum er høyere enn tettheten av det første, sirkulerende fluidum, må sirkulasjonstrykket av det første fluidum ved bunnen av hullet være tilstrekkelig til å understøtte vekten av det tyngre, andre fluidum i rør-formasjons-ringrommet 7. Beregninger på bunnhulls-trykk av sirkulerende borefluida har vist at bunnhulls-sirkulasjonstrykket for kommersielt tilgjengelige, konsentriske bore-strengmontasjer vanligvis er tilstrekkelig til å understøtte vekten av det stasjonære, andre fluidum dersom en forutbestemt fluidummengde sirkuleres. I et borehull med en dybde på 300 m er f.eks. en vannsirkulasjonshastighet på 0,16 m<3> pr. minutt vanligvis tilstrekkelig til å understøtte en slamsøyle med den samme tetthet. I et borehull med en dybde på 3000 m er en vannsirkulasjonshastighet på 0,24 m<3> pr. minutt vanligvis tilstrekkelig til å understøtte en slamsøyle med den samme tetthet. Disse sirkulasjonshastigheter er en størrelsesorden lavere enn slamborefluidum-sirkulasjonshastigheter i borehull, og understøttelse av en slamsøyle med høy tetthet i rør-formasjons-ringrommet 7 er derfor vanligvis ikke problematisk.

Som vist på fig. 3, når boring er fullført eller en rørforbindelse skal dannes, fortrenges det første fluidum inne i borerørene ved innsprøyting av et andre, tungt og viskosifisert fluidum inn i det indre borerør 4 (se pilen III) inntil hele borehullet er fylt av det andre fluidum, som vist på fig. 1. Dette sikrer at borehullet holdes under kontroll og at alt borkaks fjernes fra dette. Fortrengning av det første fluidum i det indre av borestrengen vil vanligvis ta bare noen få minutter da det andre fluidum i ringrommet 7 ikke er involvert i denne prosess. Det kan fra tid til tid være nødvendig å fornye det andre fluidum i rør-formasjons-ringrommet 7, for eksempel for å holde den såkalte "slamkake" ved borehullveggen i god tilstand. Dersom utskiftning ønskes, erstattes først det første fluidum i borerørene 4 og 5 med det andre fluidum på den måte som er beskrevet under henvisning til fig. 3. Deretter åpnes ringrommet 7 ved sin øvre ende, og som vist på fig. 1 sirkuleres det andre fluidum ned gjennom både det indre rør 4 og ringrommet 21 mellom de indre og ytre borerør 4 og 5 (se pilene IV) og fortrenger det fluidum som er til stede i rørformasjonsringrommet 7 (se pilene V) ved hjelp av nytt fluidum.

Da det andre fluidum ikke sirkuleres under boring, vil dette fluidum knapt bli forurenset, og det er derfor sannsynlig at det kan anvendes på nytt ved slutten av operasjoner. I de senere år er det blitt vanlig praksis å tilsette kostbare additiver til borefluida som benyttes i et borehull, for å gjøre fluidumet kjemisk forenlig med den formasjon som omgir hullet, og for å tilveiebringe en ensartet rapping av borehullet. Gjentatt anvendelighet av sådanne fluida tilveiebringer en vesentlig reduksjon av boreomkostningene.

Det første fluidum som sirkuleres gjennom borestrengen under boring, er vanligvis et forholdsvis billig fluidum med lav tetthet og lav viskositet, såsom vann, olje eller saltvann, som kan sirkuleres med høy hastighet gjennom borestrengen slik at optimal avkjøling av borkronen kan oppnås og borkaks raskt fjernes fra borehullet. I de fleste formasjoner vil et boreslam med høy viskositet og høy tetthet bli benyttet som det andre fluidum.

I noen formasjoner, for eksempel i formasjoner med høy permeabilitet hvor problemer med tapt sirkulasjon sannsynligvis vil opptre, kan tettheten av det andre fluidum velges lik eller også lavere enn tettheten av det første, sirkulerende fluidum.

Det vil innses at i overensstemmelse med oppfinnelsen kan forskjellige typer av fluida sirkuleres gjennom borestrengen som det første fluidum, og at forskjellige typer av fluida kan innsprøytes i rør-formasjons-ringrommet som det andre fluidum, men at det er vesentlig at et dobbeltfluidumsystem er til stede i borehullet under boring, og at det andre fluidum holdes stasjonært i rør-formasjons-ringrommet og ikke sirkuleres via borestrengen og borkronen slik det gjøres med det første fluidum.

Man vil videre forstå at i tillegg til eller i stedet for den strømbegrensning som tilveiebringes av stabilisatorer og/eller borestrengseksjoner med øket veggtykkelse, kan andre strømbegrensere være montert ved ringrommets nedre ende, såsom et tettende skjørt som åpner seg dersom sirkulasjonstrykket overskrider en forinnstilt verdi. Endelig vil det innses at boremontasjen kan være forsynt med ytterligere borehullutstyr, såsom en nedsenkbar boremotor og overvåkningsinstrumenter som kan kombineres med slampulstelemeteringsanordninger.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte ved boring av et borehull ved benyttelse av en borkrone (2) som er koplet til et borerør (4) som er konsentrisk omgitt av et ytre rør (5) som danner et ringrom (21) derimellom, ved hvilken fremgangsmåte det bores et borehullavsnitt mens et første borefluidum med lav viskositet sirkuleres gjennom det indre (10) av borerøret (4), borkronen (2) og ringrommet (21), og et volum av et andre fluidum holdes i hovedsaken stasjonært i et rør-formasjons-ringrom (7) mellom det ytre rør (5) og borehullveggen (8), KARAKTERISERT VED at borehullavsnittet bores ved benyttelse av en borestreng omfattende to konsentriske borerør (4, 5) som er dannet av borerøret (4) og det ytre rør (5), og at det første fluidum ved avslutning av boring av et borehullavsnitt fortrenges fra det indre (10) av det indre rør (4) og fra ringrommet (21) mellom rørene (4, 5) ved å sirkulere det andre fluidum derigjennom inntil det nevnte indre (10) og ringrommet (21) er fullstendig fylt av det andre fluidum, hvorved det andre fluidum, etter fylling av det nevnte indre (10) og ringrommet (21) med det andre fluidum, sirkuleres ned gjennom borestrengen (4, 5) og opp gjennom rør-formasjons-ringrommet (7).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at en valgt mengde av det andre fluidum under boring tilsettes på toppen av det i hovedsaken stasjonære volum av det andre fluidum i rør-formasjons-ringrommet (7).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at det første borefluidum med lav viskositet er vann.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at det andre fluidum er et vektbelastet slam.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at det første borefluidum med lav viskositet under boring sirkuleres ned gjennom det indre (10) av det indre borerør (4) og opp gjennom ringrommet (21).

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at strømbegrenseranordninger (6) monteres på det ytre borerør (5) for å begrense strøm av fluidum fra bunnen av borehullet inn i rør-formasjons-ringrommet (7) og omvendt.