NO20110860A1

NO20110860A1 - Hoyintegritetsoppheng og tetning for foringsror

Info

Publication number: NO20110860A1
Application number: NO20110860A
Authority: NO
Inventors: Stephen Paul Fenton
Original assignee: Vetco Gray Inc
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2011-12-19
Also published as: GB2481293A; AU2011202688A1; GB201109753D0; SG177082A1; BRPI1102888A2; US20110308793A1

Description

Området for oppfinnelsen:

[0001]Denne oppfinnelse angår generelt brønnboringsforingsrør eller foringer og spesielt en høyintegritetshenger og tetning benyttet i foringsrør under borings-operasjoner.

Bakgrunn for oppfinnelsen:

[0002]In konvensjonell brønnboring er flere foringsrør 12, 14 installert i brønnbore-hullet 10 for å opprettholde integriteten av borehullsveggen, som vist i fig. 1. Det installerte foringsrør 12, 14 forhindrer videre uønsket strømning av borefluid inn i formasjonen eller strømning av fluid fra formasjonen inn i borehullet 10. En initiell dybde av borehullet 10 er boret og et foringsrørsegment 12 er sementert på plass. Et påfølgende foringsrør 14, som skal installeres i et lavere segment av borehullet 10, er senket gjennom det tidligere installerte foringsrør 12 til et øvre borehulls-segment.

[0003]Foringsrøret 14 som skal installeres i et nedre segment kan opphenges ved brønnhode 16, som vist i fig. 1. Foringsrør 14 til det nedre segment er av mindre diameter enn foringsrøret 12 til øvre segment for å tillate passasje av det påfølgende installerte foringsrør 14 gjennom foringsrøret 12 til øvre segment. Foringsrørene 12, 14 er således i et innkapslet arrangement med foringsrør-diametre som avtar i nedover-retning. Ringrom er formet mellom de ytre overflater av foringsrørene 12,14 og borehullsveggen for å forsegle foringsrørene 12, 14 fra borehullsveggen. Sement er innført inn i ringrommet for å sementere foringsrørene på plass. På grunn av dette innkapslede arrangement, er en relativt stor borehullsdiameter påkrevet ved en øvre del av brønnboringen. En stor borehullsdiameter innbefatter typisk økende kostnader på grunn av et tungt foringsrørhåndterings-utstyr, store borkroner og økte volumer av borefluid og borekaks. Boreriggtid er også involvert på grunn av nødvendig sementpumping, sementherding, utstyrs-forandringer på grunn av store variasjoner i hulldiametre som skal bores, og det store volum av borekaks som bores og fjernes.

[0004] For å prøve å avhjelpe problemene med innkapslede foringsrørarrange-ment, har ekspanderbare rør blitt anvendt for seksjoner av foringsrør, eller foring, under den øvre seksjon av foringsrør. Den påfølgende ekspanderbare rørlengde er senket inn i et parti av brønnen boret ut under det øvre foringsrør. Når den er på plass er rørlengden ekspandert radialt slik at borediameteren er omtrent litt mindre enn den til det øvre foringsrør. En overlapping er tilstede mellom de øvre og nedre foringsrørsegmenter som kan danne en tetning mellom segmentene når røret er ekspandert. Imidlertid, på grunn av brønntrykk og termisk økning, kan tetningen tape integritet.

[0005]Et behov eksisterer for en teknikk som adresser én eller flere av begrens-ningene i de eksisterende prosedyrer for å forme nye seksjoner av foringsrør i en brønnboring. Den følgende teknikk kan løse disse problemer.

Sammenfatning av oppfinnelsen:

[0006]I en utførelse av den foreliggende teknikk kan et foringsrør bestå av et flertall av foringsrørsegmenter forbundet sammen omtrent ende til ende, med hvert foringsrørsegment som omfatter et flettverksprofil formet på den indre overflate ved én ende av foringsrørsegmentet. Når foringsrørsegmentet er sementert på plass innen brønnborehullet, kan et påfølgende foringsrørsegment med en mindre diameter enn det til det sementerte foringsrør, senkes på en borestreng gjennom det initielle, sementerte foringsrøret. Borestrengen kan strekke seg forbi den nedre ende av det påfølgende, nedre foringsrør hvor en bunnhullssammenstilling ("BHA") er festet til borestrengen. BHA'en kan omfatte et borehode og en under-rømmer. Borehodet og underrømmeren roterer under boreoperasjoner for å bore en ønsket lengde under enden av det initielle foringsrørsegment. Når boreopera-sjonen er ferdig, kan BHA'en gjenvinnes og det påfølgende foringsrør er sementert på plass på en konvensjonell måte slik at et parti av det påfølgende foringsrør-segment overlapper med flettverksprofilet til det initielle, øvre foringsrørsegment.

[0007]I én illustrert utførelse, kan en pigg eller ekspanderbar konus så kjøres inn i boringen til det nedre, påfølgende foringsrør på en streng for radialt å ekspandere det nedre foringsrør langs en lengde. Ettersom det nedre foringsrørsegment er radialt ekspandert av piggen, er partiet til det nedre foringsrørsegment som overlapper med flettverksprofilet til det øvre foringsrør, deformert på flettverksprofilet for å danne en metall-til-metall tetning. Flettverksprofilet biter seg inn i den indre overflate av det påfølgende foringsrørsegment. I tillegg til å danne en høyintegritets metall-til-metall tetning, kan flettverksmekanismen fungere som en foringsrørhenger idet sementen herder. Prosedyren beskrevet ovenfor kan repeteres inntil den ønskede lengde av foringsrør er installert.

[0008]Kombinasjonen av flettverksprofilet, og den radiale ekspansjon av hvert påfølgende foringsrørsegment for forme en metall-til-metall tetning mot flettverksprofilet, forbedrer tetning mellom foringsrørsegmenter idet den teleskopiske og borehullsreduksjonseffekt reduseres.

Kort beskrivelse av tegningene:

[0009]Figur 1 er et snittriss av et foringsrørarrangement ifølge den tidligere kjente teknikk.

[0010]Figur 2 er et snittriss av skjøtede foringsrørsegmenter, i henhold til en utførelse av oppfinnelsen.

[0011]Figur 3 er et snittriss av overlapping eller tetningsområdet, i henhold til en utførelse av oppfinnelsen.

[0012]Figur 4 er et snittriss av et foringsrør under boreoperasjon, i henhold til en utførelse av oppfinnelsen.

[0013]Figur 5 er et snittriss av et foringsrør under boreoperasjon, i henhold til en utførelse av oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen:

[0014]Med referanse til fig. 2, viser en utførelse av oppfinnelsen et parti av et foringsrør 20 som er innen et brønnborehull 24. Sement 22 er innført inn i et ringrom dannet av borehull 24 og foringsrøret 20 for å holde foringsrøret 20 på plass. I denne utførelse kan foringsrøret 20 bestå av et flertall av segmenter, for eksempel, et øvre eller initielt foringsrør eller foringssegment 28 er forbundet ved én ende med en nedre eller påfølgende foring eller foringsrørsegment 26. Betegnelsen "foring" viser til foringsrør som har sin øvre ende en kort avstand over en tidligere installert streng. En foringsrørstreng strekker seg normalt til et brønn-hode ved overflaten. Betegnelsene "foring" og "foringsrør" er benyttet vekslende heri.

[0015]Et overlappområde, rørtetningsseksjon, eller tetning 32, vist i mer detalj i fig. 3, er tilstede omtrent det hvor segmentene 28, 26 er forbundet til hverandre etter at det nedre foringsrørsegment 26 har blitt radialt ekspandert. Det øvre foringsrørsegment 28 har en ytre overflate 34 som er i kontakt med sementen 20 og har også en indre boring 30. Likeledes har det nedre foringsrørsegment 26 en ytre overflate 38 som er i kontakt med sementen 20 og har en indre boring 36. Den indre boring 36 til det nedre foringsrørsegment 26 har en diameter som er noe mindre enn diameteren til den indre boring 30 til det øvre foringsrør-segment 28.

[0016]Med referanse til fig. 3, viser en utførelse av oppfinnelsen en forstørret illustrasjon av overlappingsområdet 32 i en satt posisjon, med det nedre forings-rørsegment 26 radialt ekspandert. I den satte posisjon er den utvendige overflate 38 til det nedre foringsrørsegment 26 tettende opptatt med et flettverksprofil 40 formet på en indre ende av det øvre foringsrørsegment 28. Flettverk 40 er ikke gjenget, men en rekke av små trekantformede, parallelle spor og forhøyninger på tetningsoverflaten. Flettverket kan ha en dybde som strekker fra 1/16" til 1/8". Flettverkene 40 er formet av metall og biter inn i den ytre overflate 38 til det nedre foringsrørsegment 26 for å danne en metall-til-metall tetning for å skape en bedre tetning enn en glatt overflate. Initielt kan flettverksprofilen 40 også fungere som en henger for å opplagre vekten av det nedre foringsrør 26 før sementen 20 herder rundt nedre foringsrør 26. Videre kan det indre av overlappingsområdet 32 omfatte et sett av spor 42 over og under flettverksprofilen 40. Sporene 42 kan initielt tillate at et borehode lokaliseres under foringsrøret under boreoperasjoner. Når en boreoperasjon er ferdig, kan sporene 42 videre fungere som lommer inn i hvilke det nedre foringsrørsegment 26 kan støte for derved å tilveiebringe en sekundær tetningsfunksjon. Selv om en nedover-vendende skulder er vist, er en skulder ikke nødvendig.

[0017]Under foringsrøroperasjoner som vist i fig. 4 og 5, kan det øvre foringsrør-segment 28 senkes inn i brønnborehullet 24 og fores med sement 22 som er pumpet gjennom boringen til det øvre foringsrør 28 og tilbake opp ringrommet på en konvensjonell måte som omtalt i US 2007/0175665, heretter referert til i sin helhet. Hvis det øvre foringsrørsegment 28 er det første segment så må det henges opp fra en henger ved brønnhodet (ikke vist). Som beskrevet i fig. 2 og 3, er overlappingen eller tetningsområdet 32 formet på den nedre, indre ende av det øvre foringsrørsegment 28.

[0018]Brønnboringen vil bores dypere, enten med en borerørstreng eller ved en foringsboring. Med fortsatt referanse til fig. 4, kan det nedre eller påfølgende foringsrørsegment 26 senkes inn i brønnborehull 14 gjennom det indre av det øvre foringsrør 28.1 denne utførelse er det nedre foringsrørsegment 26 opphengt fra en borestreng 50 via en overgang 52 festet til borestrengen for foringsboring. Det vil si, brønnen er boret idet foringsrør 26 er ført inn i brønnen. Overgangen 52 kan ha porter for å tillate strømningen av boreslam og annet fluid under boreoperasjoner. Borestrengen 50 kan strekke seg gjennom overgangen 52 og forbi den nedre ende av det nedre foringsrør 26 hvor en bunnhullssammenstilling ("BHA") 60 er festet til borestrengen 50. BHA'en kan omfatte et borehode 62 og en sammenlegg-bar underrømmer 64 som radialt kan strekke seg utover den utvendige overflate 38 til det nedre foringsrørsegment 26. Borehodet 62 sammen underrømmeren 64 roterer under boreoperasjoner for å bore en ønsket lengde under enden av det øvre foringsrørsegment 28. Når den ønskede borede lengde er oppnådd, er underrømmeren 64 trukket sammen og BHA'en 60 kan gjenvinnes.

[0019]Som vist i fig. 5, kan det nedre foringsrørsegment 26 være konvensjonelt sementert, slik som ved referanse til US 2007/0175665, og en pigg eller ekspanderbar konus 70 kan så kjøres inn i boringen til det nedre foringsrør 26 på en streng 72. Den ytre diameter til piggen 70 er ekspanderbar for å være noe større enn boringen til det nedre foringsrørsegment 26 for å tillate piggen 70 å utøve en kraft F0(fig. 3) for radialt å ekspandere det nedre segment 26 eller i det minste et overlappende parti til det nedre segment 26. Pigg 70 er normalt senket inn i nedre foringsrør 26, så radialt ekspandert og trukket oppover. Flere teknikker for ekspandering av pigg 70 er kjent innen fagområdet, slik som for eksempel i US 7195061. Ettersom det nedre foringsrørsegment 26 er radialt ekspandert av piggen 70, er et parti av det nedre foringsrørsegment 26 som overlapper med det overlappende området 32 til det øvre foringsrør 28, deformert på flettverksprofilen 40 (fig. 3) for å danne et metall-til-metall tetning. Flettverksprofilet 40 biter inn i den ytre overflate 38 av det nedre foringsrørsegment 26 som er innen det overlappende området 32 som tidligere vist i fig. 3. Den indre diameter til det overlappende partiet til nedre foringsrør vil være det samme eller omtrent det samme som den indre diameter til det ikke-overlappende parti av det øvre foringsrør 28. Valgfritt kan hele lengden av nedre foringsrør 26 ekspanderes, istedenfor kun det ene overlappende parti. Hvis hele lengden er ekspandert, vil den resulterende indre diameter være lik eller nærmest lik den indre diameter til det øvre foringsrør 28.

[0020]Den ytre overflate 38 til det nedre foringsrør kan formes av et bløtere metall enn det til flettverkene 40 eller flettverk 40 kan inneholde et innlegg av bløtt materiale. Videre kan flettverkene 40 være formet av en annen type av metall som er hardere enn det til resten av det øvre foringsrør 28, slik som Inconel® 725. Strekkstyrken til karbonstålforingsrør er omtrent 55 til 110 ksi, avhengig av anvendelsen. Flettverkene kan ha 120 ksi minimum strekkstyrke og en hardhet kan variere mellom grovt sett mindre enn 20 Rockwell C ("HRC") til større enn omtrent 37 HRC. Den høyere hardhet av flettverkene 40 sikrer at det biter inn i det nedre foringsrørs 28 overlappende område. I tillegg kan ethvert parti av det nedre foringsrørsegment 28 som forblir over det overlappende området 32 være kuttet av og fjernet, hvis ønsket. Ingen ytterligere tetting eller tetninger er påkrevet. Prosedyren beskrevet ovenfor kan repeteres for å installere ytterligere foringsrørstrenger. Videre kan hver metall-til-metall tetning som er formet testes ved trykksetting av det indre av foringsrøret og observere ethvert fall i trykk.

[0021]Idet oppfinnelsen har blitt vist i kun én av sine former, vil det forstås av de som er faglært på området at den ikke er således begrenset, men er mottagelig for forskjellige forandringer uten å avvike fra området for oppfinnelsen.

Claims

1. Apparat for å danne et brønnboringsforingsrør i en brønn, omfattende: et øvre foringsrørsegment 28 sementert innen brønnen (24); et fletteverksprofil (40) formet ved en indre ende av det øvre forings-rørsegment (28); et nedre foringsrørsegment (26) installert innen brønnen (24); og en øvre ende på det nedre foringsrørsegment som overlapper med og er radialt deformert inn i fletteverksprofilet (40) på det øvre foringsrørsegment (28), for å danne en metall-til-metall tetning.

2. Apparat ifølge krav 1, videre omfattende en periferisk fordypning (42) formet tilstøtende fletteverksprofil (40) på det indre av det initielle foringsrørsegment, og et parti av den øvre ende av det nedre foringsrørsegment (26) er radialt deformert inn i fordypningen (42).

3. Apparat ifølge krav 2, hvori fletteverksprofilet (40) omfatter et flertall av parallelle, periferiske spor, hver av sporene er triangulære i utforming.

4. Apparat ifølge krav 1, hvori etter at det er radialt deformert, har den øvre ende av det nedre foringsrørsegment (26) en indre diameter vesentlig lik med en nominell indre diameter (30) til det øvre foringsrørsegment (28).

5. Apparat ifølge krav 1, videre omfattende en øvre og en nedre periferisk fordypning (42) formet over og under fletteverksprofil (40) på det indre av det initielle foringsrørsegment (28), og et parti av den øvre ende av det nedre foringsrørsegment (26) er radialt deformert inn i fordypningene (42).

6. Apparat ifølge krav 1, karakterisert vedaten full lengde av det nedre foringsrørsegment (26) er radialt ekspandert til en nominell indre diameter lik med en nominell indre diameter (30) til det øvre foringsrørsegment (28).

7. Apparat ifølge krav 1, hvori en ytre overflate på enden av det nedre foringsrørs (28) segment er fabrikert fra et metall som er bløtere enn fletteverksprofilet (40).

8. Apparat ifølge krav 1, hvori fletteverksprofilet (40) omfatter et flertall av parallelle, trekantformede spor, sporene er fabrikert av et hardere metall enn det til det øvre foringsrørsegment (28), og fletteverksprofil (40) er forbundet til det øvre foringsrørsegment (28).

9. Apparat ifølge krav 1, hvori det øvre foringsrørsegment (40) er sementert (22) innen brønnen (24) ved det omtrentlige sted hvor enden på det påfølgende foringsrørsegment (26) overlapper med fletteverksprofilet (40).

10. Fremgangsmåte for å danne et brønnboringsforingsrør i en brønn, omfattende: forming av et fletteverksprofil (40) ved en indre ende av et øvre foringsrør-segment (28); installering og sementering av det øvre foringsrørsegment (28) i brønn-boringen (24); installering av et nedre foringsrørsegment (26) ved en lavere dybde enn det øvre foringsrørsegment (28) slik at en ende av det nedre foringsrørsegment (26) overlapper med fletteverksprofilet (40) på det øvre foringsrørsegment (28); og radial ekspandering av i det minste et parti av det påfølgende foringsrør-segment (26) for å danne en metall-til-metall tetning mellom de øvre og nedre foringsrørsegmenter (28, 26) ved punktet hvor de øvre og nedre foringsrør-segmenter (28, 26) overlapper (32).

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, videre omfattende trinnene av: boring av en forhåndsbestemt dybde under enden av det øvre foringsrør (26) for å danne et åpent hull (24) som legger til rette for det nedre foringsrør-segment (28); sementering av det nedre foringsrørsegment (26) før radial ekspandering av det nedre foringsrørsegment (26); og trykksetting av boringen til foringsrør (20) for å teste for lekkasje ved metall-til-metall tetningen.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 10, hvori radial ekspandering av i det minste et parti av det nedre foringsrørsegment (26) er ved et ekspansjonsverktøy (70).

13, Fremgangsmåte ifølge krav 10, hvori forming av et fletteverksprofil (40) omfatter forming av fletteverksprofilet (40) av et hardere metall enn et metall til den øvre ende av det nedre foringsrørsegment (26).