NO20110846L - Fremgangsmate for boring - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte for boring, hvor fremgangsmåten omfatter: - å tilveiebringe en borestreng (10) som omfatter: - et ekspanderbart rør (18); - en rørutvider (20); og - en boresammenstilling med en borekrone (22); - å føre borestrengen (10) fremover gjennom en fôret seksjon (14) av et borehull (12); - å føre det ekspanderbare rør (18) fremover gjennom borehullet (12) nedenfor den forede seksjon (14); og - å ekspandere i det minste et parti av det ekspanderbare rør (18) i borehullet ved å bruke rørutvideren (20). Det særegne ved fremgangsmåten er at det ekspanderbare rør (18) ikke overlapper den forede seksjon (14) av borehullet (12).

Description

FREMGANGSMÅTE FOR BORING

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for boring. Aspekter ved oppfinnelsen vedrører særlig fremgangsmåter og apparater for kombinert boring og isolering av borehull.

Ved operasjoner for leting og produksjon av olje og gass skaffes tilgang til underjor-diske, hyd roka rbonførende formasjoner ved at det bores borehull fra overflaten for å gjennomskjære formasjonene. Boring gjennomføres ved bruk av en borekrone montert i enden av et bæreelement for boring, vanligvis kjent som en borestreng. Borestrengen kan roteres via et toppdrevet rotasjonssystem eller et rotasjonsbord på en plattform eller rigg på overflaten, eller det kan monteres en borekronemotor mot den nedre ende av strengen. De borede borehull fores med stålrør, kjent som "fåringsrør", hvilket fåringsrør sementeres i borehullet ved at ringrommet mellom foringsrøret og den omliggende borehullsvegg fylles med sementvelling. Foringsrøret støtter blant annet borehullsveggen og hindrer fluid fra å strømme inn i eller ut fra borehullet gjennom borehullsveggen.

Under en boreoperasjon er det vanligvis slik at borestrengen passerer gjennom en øvre seksjon av borehullet, hvilken øvre seksjon er foret, og en nedre og nyligere boret borehullsseksjon som er ufåret. Mens det bores er det ikke uvanlig at borehullet gjennomskjærer formasjoner som skaper vanskeligheter for boreoperatøren, herun-der: ustabile formasjoner som raser inn i borehullet; svellende formasjoner som inn-snevrer borehullet, og som kan fange borestrengen i borehullet; porøse formasjoner som fører til tap av returnerende borefluid; og fluidinneholdende formasjoner som fører til ukontrollert innstrømning av gass eller væske i borehullet.

I noen tilfeller kan disse vanskeligheter overvinnes ved for eksempel pumping av spesialfluider ned i hullet for å behandle problemformasjonen. I andre tilfeller kan det imidlertid være nødvendig å hente ut borestrengen og deretter kjøre inn fåringsrør eller annen borehullsfåring for å isolere problemformasjonen før boring kan gjenopptas. Det er klart at disse operasjoner vil være tidkrevende og medføre betydelige ekstrautgifter. Videre kan det i tilfelle betydelige overhengende problemer til og med bli nødvendig å oppgi brønnen.

Ved normale boreoperasjoner er hendelsesforløpet likt ved boring og deretter foring av et borehull, dvs. at etter boring til en ønsket dybde blir borestrengen hentet ut, og en foringsrørstreng blir deretter satt sammen og kjørt ned i borehullet.

US 1.981.525 A beskriver et system for å feste en borekrone nedenfor en seksjon med ekspanderbare, korrugerte rør som er innrettet for bruk som fåringsrør.

Det er blant formålene med utførelser av den herværende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte og apparat som tillater at operasjoner for boring og isolering av borehull blir utført i en enkelt "tur", det vil si at en borestreng ikke behøver å hentes ut, hvorpå separate fåringsrør kjøres ned før en operasjon for borehullsfåring og bore-hullsisolering gjennomføres.

Ifølge den herværende oppfinnelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for boring, hvor fremgangsmåten omfatter:

- å tilveiebringe en borestreng som omfatter:

- et ekspanderbart rør;

- en rørutvider; og

- en boresammenstilling med en borekrone; - å føre borestrengen fremover gjennom en fåret seksjon av et borehull; - å føre det ekspanderbare rør fremover gjennom borehullet nedenfor den fårede seksjon; og - å ekspandere i det minste et parti av det ekspanderbare rør i borehullet ved å bruke rørutvideren. Det særegne ved fremgangsmåten er at det ekspanderbare rør ikke overlapper den fårede seksjon av borehullet.

Ifølge fremgangsmåten kan rørutvideren ha en første, uekspandert konfigurasjon og en andre, ekspandert konfigurasjon, hvor ekspansjonen av i det minste et parti av det ekspanderbare rør foretas ved hjelp av rørutvideren når denne befinner seg i den andre konfigurasjon.

Fremgangsmåten kan også omfatte å hente ut rørutvideren gjennom det ekspanderte rør. I denne sammenheng kan borekronen hentes ut med rørutvideren.

Videre kan fremgangsmåten omfatte å rotere borekronen og å føre borekronen fremover gjennom borehullet nedenfor det ekspanderbare rør.

Enn videre kan det å føre det ekspanderbare rør fremover gjennom borehullet nedenfor den forede seksjon, omfatte et trinn med å anbringe en øvre ende av det ekspanderbare rør nedenfor en nedre ende av den forede seksjon av borehullet.

Det å føre borestrengen fremover gjennom borehullet nedenfor den forede seksjon, kan også omfatte et trinn med å rotere borekronen og å føre det ekspanderbare rør fremover for å bore gjennom borehullet nedenfor den forede seksjon.

I tillegg kan borekronen forbindes med det ekspanderbare rør.

I én utførelse kan rørutvideren utgjøres av en spindel eller rørstamme ("mandrel")-Denne spindel/rørstamme kan være konisk i utforming.

Videre kan fremgangsmåten for boring med fordel foretas i løpet av én tur inn i borehullet.

Enn videre kan diameteren på det ekspanderbare rør økes jevnt i borehullet.

Fremgangsmåten kan også omfatte å sementere det ekspanderbare rør i borehullet.

I en annen utførelse kan borestrengen tilveiebringes på en streng som er spolbar fra en overflate av borehullet, slik som kveilrør.

I tillegg kan det ekspanderbare rør ekspanderes i en fullstendig ufåret seksjon av borehullet. I denne sammenheng kan den ufårede seksjon av borehullet befinne seg nedenfor en foret seksjon av borehullet.

Nevnte parti av det ekspanderbare rør kan også innbefatte én eller flere seksjoner av ekspanderbart sandfilter.

En fullstendig lengde av det ekspanderbare rør kan også ekspanderes i borehullet.

Ifølge fremgangsmåten kan boresammenstillingen også omfatte en borekronemotor. I denne sammenheng kan det å føre boresammenstillingen fremover gjennom borehullet, foretas ved å bruke borekronemotoren. I denne sammenheng kan borekronen forbindes med en nedre ende av det ekspanderbare rør.

For øvrig kan boresammenstillingen også omfatte én eller flere verktøyer for måling under boring og/eller én eller flere verktøyer for retningsboring.

Videre kan borehullet bores nedenfor en foret seksjon av borehullet, hvor det å føre boresammenstillingen fremover gjennom borehullet, danner en relativt stort borehull nedenfor den forede seksjon.

Det å føre boresammenstillingen fremover gjennom borehullet (12), kan også omfatte et trinn med å bore gjennom borehullet ved å bruke det ekspanderbare rør. I denne sammenheng kan en borekronemotor som benyttes for å drive borekronen, forbindes med det ekspanderbare rør.

Enn videre kan det å ekspandere det ekspanderbare rør i det minste delvis i borehullet, omfatte et trinn med å påføre det ekspanderbare rør en radial belastning. I denne sammenheng kan fremgangsmåten også omfatte et trinn med å fjerne den radiale belastning fra det ekspanderbare rør.

Disse og andre aspekter ved den herværende oppfinnelse vil nå bli beskrevet som eksempel under henvisning til de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 til og med 7 er skjematiske og delvise snittriss som viser sekvensen i en fremgangsmåte for boring og isolering av et borehull i overensstemmelse med den fore-trukne utførelse av den herværende oppfinnelse.

Tegningene illustrerer sekvensen i en boreoperasjon. Det vises først særlig til fig. 1 av tegningene, hvilken figur illustrerer den nedre seksjon av en borestreng 10 som bru-kes til å bore og forlenge et borehull 12 nedenfor en eksisterende borehullsseksjon som tidligere er blitt foret med fåringsrør 14. Strengen 10 omfatter tradisjonelle bore-rør 16 som strekker seg til overflaten, og en seksjon av ekspanderbare rør 18 som er koplet til den nedre ende av borerørseksjonen 16 via en rørutvider 20. Det ekspanderbare rør 18 strekker seg gjennom den ufårede seksjon av borehullet 12 og tilveiebringer et feste for en boresammenstilling som omfatter en sammenleggbar borekrone 22. Under boring roteres strengen 10 fra overflaten, og det påføres også vekt på strengen 10, slik at borekronen 22 føres fremover i borehullet 12. Når borehullet 12 er blitt boret til ønsket dybde, aktiveres rørutvideren 20 for å danne en rørhenger 24 for å plassere røret i forhold til fåringsrøret 14 (se fig. 2 og 3). Rørutvideren 20 føres deretter fremover gjennom røret 18 og ekspanderer røret 18 til en diameter som ligger nær borehullsdiameteren (fig. 4). Rørutvideren 20 går deretter i inngrep med borekronen 22 (fig. 5), og boring kan deretter gjenopptas nedenfor enden av røret 18 samtidig med ekspansjon av den nedre ende av røret 18 (fig. 6). Borekronen 22 klap-pes deretter sammen, og strengen 10, innbefattende rørutvideren 20 og borekronen

22, kan hentes ut, idet det ekspanderte rør 18 etterlates i borehullet med en lomme 26 nedenfor dette.

Apparatet og fremgangsmåten vil nå bli beskrevet mer inngående. Rørutvideren 20 omfatter første og andre ekspansjonsseksjoner 30, 32 med en løsbar svivel 34 der-imellom. Den første ekspansjonsseksjon 30 oppviser et konisk legeme 36 som tilveiebringer et feste for et antall ruller 38 som har skråstilte akser, idet rulleaksene og rul-leprofilene er arrangert slik at det foreligger minimal glidning mellom rullene 38 og en tilstøtende konisk kontaktflate. Den andre ekspansjonsseksjon 32 omfatter et generelt sylindrisk legeme 40 som bærer flere ruller 42 med parallelle akser. Rullene 42 er montert på stempler og kan strekkes ut radialt ved påføring av økt fluidtrykk innvendig i ekspansjonsseksjonens legeme 40. Den andre ekspansjonsseksjons legeme 40 bærer også koplingspinner som, i det minste innledningsvis, er i inngrep med den øvre ende av røret 18 og tillater overføring av dreiemoment fra borerøret 16, gjennom rør-utvideren 20 og frem til røret 18.

Svivelen 34 er i inngrep med røret 18 og tilveiebringer, i det minste innledningsvis, aksial støtte for røret 18.

Lengden på røret 18 velges tilsvarende lengden på den uforede seksjon av borehullet som vil strekke seg forbi enden av foringsrøret 14 etter fullføring av et innledende boretrinn, og med rom for en egnet overlapping 46 mellom den nedre ende av forings-røret 14 og den øvre ende av det ekspanderbare rør 18. Figur 1 illustrerer det punkt i boreoperasjonen hvor det innledningsvise boretrinn er fullført. Det skal bemerkes at rørutvideren 20 er plassert i det øvre endeparti av det ekspanderbare rør 18 som tilveiebringer overlappingen 46.

Under boreoperasjonen vil boreslam ha blitt sirkulert gjennom borestrengen 10 til borekronen 22 og returnerer gjennom ringrommet 48 mellom røret og borehullsveggen. Idet den ønskede dybde oppnås, som illustrert på fig. 1, økes gjennomstrømningen av borefluid, hvilket fører til en økning i det innvendige fluidtrykk i rørutvideren 20. Dette aktiverer den andre ekspansjonsseksjon, slik at rullene 42 strekkes radialt utover og deformerer den øvre ende av røret 18 for å skape kontaktområder 50 mellom røret 18 og foringsrøret 14 utenfor rullene 42. Denne deformasjon frigjør også røret 18 fra ovennevnte pinner. Således kan rørutvideren 20 deretter roteres i forhold til røret 18, som nå er fiksert mot rotasjon i forhold til foringsrøret 14. Roteringen av rørutvideren 20, med rullene 42 på den andre ekspansjonsseksjon 32 strekt ut radialt, resulterer i deformasjon av den øvre ende av det ekspanderbare rør 18 for å skape en ringformet seksjon med økt diameter som danner en presspasning sammen med foringsrøret 14, og som således oppretter en rørhenger 24. Rulleekspansjonen av røret 18 fører til at veggen i røret 18 gjennomgår trykkflyt, og at reduksjonen i rør-veggtykkelse fører til en tilsvarende økning i rørdiameter.

Røret 18 er nå sikkert opphengt i foringsrøret 14, og svivelen 34 kan derfor frigjøres, for eksempel i kraft av en mekanisme som kan betjenes via en kombinasjon av på-føring av økt innvendig fluidtrykk og aksialkraft.

Mens det økte fluidtrykk fremdeles påføres rørutvideren innvendig, og mens rørutvide-ren 20 roteres, påføres strengen en vekt som resulterer i at rørutvideren 20 beveger seg fremover gjennom røret 18.

Den første ekspansjonsseksjon 30 er innledningsvis plassert i et overgangsparti 52 i røret hvor røret 18 sin diameter endres fra en relativt liten diameter til den øvre endes større diameter som rommer rørutvideren 20. Under ekspansjonsoperasjonen beveger den første ekspansjonsseksjons ruller 38 seg i rullende kontakt omkring røret 18 sin innervegg og ekspanderer røret til en mellomdiameter 54 ved en kombinasjon av om-kretsflyt og trykkflyt. Den andre ekspansjonsseksjon 32 frembringer en ytterligere ekspansjon av røret 18, hovedsakelig i kraft av trykkflyt.

Det første trinn i ekspansjonsoperasjonen fortsetter inntil et profilert element 58 som strekker seg ut fra rørutvideren 20, går i inngrep med en motsvarende hunnprofil 60 i den øvre ende av borekronen 22. Idet profilene 58, 60 går i inngrep, roterer borekronen 22 med rørutvideren 20 og forlenger borehullet forbi den nedre ende av røret 18. Dette gjør det mulig for endepartiet av røret 18 å bli ekspandert og tilveiebringer også en uforet lomme 26 i enden av borehullet 12. Strengen 10 kan deretter hentes ut fra borehullet sammen med rørutvideren 20 og borekronen 22.

Det vil være innlysende for fagfolk på området at den ovenfor beskrevne utførelse gir betydelige tidsbesparelser fremfor tradisjonelle borings- og foringsoperasjoner, idet den gir rom for boring av en borehullsseksjon og plassering av fåringsrør i et borehull i én enkelt tur. Dette kan være nyttig ved tradisjonelle bore- og fåringsoperasjoner og kan også være nyttig for å isolere problemformasjoner som påtreffes under en boreoperasjon.

I den ovenfor beskrevne utførelse deformeres det ekspanderbare rør innledningsvis for å lage en rørhenger. I andre utførelser kan det tilveiebringes en liten spalte eller et lite ringrom mellom det ekspanderte rør og fåringsrøret for å lette sementering av det ekspanderte rør og tillate bruk av andre opphengnings- og tetningsarrangementer. I den ovenfor beskrevne utførelse blir det også boret en lomme nedenfor enden av det ekspanderbare rør. I andre utførelser kan rørutvideren være forsynt med en hunn-borekroneuthentingsinnretning med en teleskopisk virkning, hvilken tillater fullstendig ekspansjon av røret uten behov for ytterligere boring. Dette kan være ønskelig i situa-sjoner hvor borekronen er blitt butt, hvor dyser er blitt tilstoppet, hvor kronen har satt seg fast, eller hvor andre hendelser har forekommet som gjør boring vanskelig eller umulig.

I utførelsen ovenfor oppnås aktivering av rørutvideren ved at pumpehastighetene økes. I andre utførelser, særlig hvor det ikke er noe behov for å bore en lomme, kan rørutvideren aktiveres ved at en ball slippes gjennom strengen for å gå i inngrep med en hylse eller lignende for å muliggjøre åpning av fluidpassasjer for å tillate fluidtrykk-aktivering av rørutvideren.

Claims (28)

1. Fremgangsmåte for boring, hvor fremgangsmåten omfatter: - å tilveiebringe en borestreng (10) som omfatter: - et ekspanderbart rør (18); - en rørutvider (20); og - en boresammenstilling med en borekrone (22); - å føre borestrengen (10) fremover gjennom en foret seksjon (14) av et borehull (12); - å føre det ekspanderbare rør (18) fremover gjennom borehullet (12) nedenfor den forede seksjon (14); og - å ekspandere i det minste et parti av det ekspanderbare rør (18) i borehullet ved å bruke rørutvideren (20), karakterisert ved at det ekspanderbare rør (18) ikke overlapper den forede seksjon (14) av borehullet (12).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at rørutvi-deren (20) haren første, uekspandert konfigurasjon og en andre, ekspandert konfigurasjon, hvor ekspansjonen av i det minste et parti av det ekspanderbare rør (18) foretas ved hjelp av rørutvideren (20) når denne befinner seg i den andre konfigurasjon.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at fremgangsmåten også omfatter å hente ut rørutvideren (20) gjennom det ekspanderte rør (18).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at fremgangsmåten også omfatter å hente ut borekronen (22) med rørutvideren (20).

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at fremgangsmåten også omfatter å rotere borekronen (22) og å føre borekronen (22) fremover gjennom borehullet (12) nedenfor det ekspanderbare rør (18).

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det å føre det ekspanderbare rør (18) fremover gjennom borehullet (12) nedenfor den forede seksjon (14), omfatter et trinn med å anbringe en øvre ende av det ekspanderbare rør (18) nedenfor en nedre ende av den forede seksjon (14) av borehullet (12).

7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det å føre borestrengen (10) fremover gjennom borehullet (12) nedenfor den forede seksjon (14), omfatter et trinn med å rotere borekronen (22) og å føre det ekspanderbare rør (18) fremover for å bore gjennom borehullet (12) nedenfor den forede seksjon (14).

8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at borekronen (22) forbindes med det ekspanderbare rør (18).

9. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at rørutvideren (20) er en spindel.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at spinde-len er konisk.

11. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at fremgangsmåten for boring foretas i løpet av én tur inn i borehullet (12).

12. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at diameteren på det ekspanderbare rør (18) økes jevnt i borehullet (12).

13. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at fremgangsmåten også omfatter å sementere det ekspanderbare rør (18) i borehullet (12).

14. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at borestrengen (10) tilveiebringes på en streng som er spolbar fra en overflate av borehullet (12).

15. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det ekspanderbare rør (18) ekspanderes i en fullstendig uforet seksjon av borehullet (12).

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at den uforede seksjon av borehullet (12) befinner seg nedenfor en foret seksjon (14) av borehullet (12).

17. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at partiet av det ekspanderbare rør (18) innbe-fatter én eller flere seksjoner av ekspanderbart sandfilter.

18. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at en fullstendig lengde av det ekspanderbare rør (18) ekspanderes i borehullet (12).

19. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at boresammenstillingen også omfatter en borekronemotor.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 19, karakterisert ved at det å føre boresammenstillingen fremover gjennom borehullet (12), foretas ved å bruke borekronemotoren.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 20, karakterisert ved at borekronen (22) forbindes med en nedre ende av det ekspanderbare rør (18).

22. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at boresammenstillingen også omfatter én eller flere verktøyer for måling under boring.

23. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at boresammenstillingen også omfatter én eller flere verktøyer for retningsboring.

24. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at borehullet (12) bores nedenfor en foret seksjon (14) av borehullet (12), og at det å føre boresammenstillingen fremover gjennom borehullet (12), danner en relativt stort borehull nedenfor den forede seksjon (14).

25. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det å føre boresammenstillingen fremover gjennom borehullet (12), omfatter et trinn med å bore gjennom borehullet (12) ved å bruke det ekspanderbare rør (18).

26. Fremgangsmåte ifølge krav 25, karakterisert ved at en borekronemotor som benyttes for å drive borekronen (22), forbindes med det ekspanderbare rør (18).

27. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det å ekspandere det ekspanderbare rør (18) i det minste delvis i borehullet (12), omfatter et trinn med å påføre det ekspanderbare rør (18) en radial belastning.

28. Fremgangsmåte ifølge krav 27, karakterisert ved at fremgangsmåten også omfatter et trinn med å fjerne den radiale belastning fra det ekspanderbare rør (18).