NO20140576L

NO20140576L - Fremgangsmåte og apparat for stort ECP-elementoppblåsning ved bruk av faststoffholdig fluidblanding

Info

Publication number: NO20140576L
Application number: NO20140576A
Authority: NO
Inventors: Edward T Wood; Sr Michael J Naquin; Robert J Coon
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2014-05-06
Publication date: 2005-10-26
Also published as: US20080053664A1; GB0601621D0; NO335165B1; AU2004207265B2; WO2004067905A3; GB0515012D0; GB2413140A; CA2513629C; NO336415B1; US20040188954A1; WO2004067905A2; US7325621B2; US20060289161A1; NO20053629L; US7481277B2; CA2513629A1; US7178603B2; GB2419912B; GB2413140B; AU2004207265A1

Abstract

Det er her angitt et oppblåsbart element som inkluderer et basisrør, en sikt anordnet i basisrøret og et utvidbart materiale plassert radialt på utsiden av basisrøret og sikten. Videre er det her omtalt et ringformet avtetningsutstyr hvor dette system utnytter et partikkelholdig fluid og en pumpe for dette fluid. Systemet pumper da fluidet inn i et utvidbart element. Videre er det her angitt en fremgangsmåte for å opprette en borebrønnsavtetning og som går ut på pumping av et faststoffholdig fluid til et utvidbart element for å trykksette og utvinne dette element. Dehydrering av det faststoffholdige fluid for å etterlate en hovedsakelig faststoffbestanddel av det faststoffholdige fluid i det utvidbare element. Ytterligere omtalt her er et utvidbart element som inkluderer et utvidbart materiale som er gjennomtrengelig for en fluidbestanddel av et faststoffholdig fluid avgitt til dette materiale som da er ugjennomtrengelig for en faststoffkomponent i det faststoffholdige fluid.

Description

BAKGRUNN

Under hydrokarbonleting- og produksjon anvendes tallrike forskjellige typer i nedhullsomgivelsene. Ofte krever den foreliggende spesielle formasjon eller arbeidsfunksjon og parametere for borebrønnen isolasjon av én eller flere seksjo-ner av en borebrønn. Dette utføres vanligvis ved hjelp av utvidbare rørformede innretninger som omfatter pakninger som enten kan mekanisk ekspanderes eller ekspanderes fluidisk. Fluidisk ekspanderbare tetningsenheter slik som pakninger er kjent som oppblåsbare enheter. Tradisjonelt blir slike opplåsbare enheter fylt med fluider som forblir i fluidform eller eventuelt fluider som blir kjemisk omformet til faststoff, slik som sement eller epoksy. Fluidfilteroppblåsbare enheter kan skjønt de er populære og effektive faktisk lide av den ulempe at de blir lite effektive når de blir utsatt for en liten punktlekkasje eller opprivning. Oppblåsbare enheter som utnytter fluider som kjemisk kan omformes til faststoff er også effektive og populære, men lider av den ulempe at i tilfelle et spill kan betraktelig skade utføres på brønnen, da i dette tilfelle faktisk kjemisk reaksjon vil finne sted og fluidsubstansen vil da omgjøres til faststoff uavhengig av hvor den lander. I tillegg og under visse omstendigheter under den kjemiske reaksjon mellom et fluid og et faststoff vil det omformede materiale faktisk tape masse volum. Dette må tas med i betraktningen og korrigeres eller det oppblåsbare element vil eventuelt ikke ha tilstrekkelig trykk mot brønnforingen eller den åpne hullformasjon til effektivt å kunne opprette en ringformet avtetning. Hvis en slik ringformet avtetning ikke opprettes, vil det oppblåsbare element ikke være virksomt.

SAMMENFATNING

Omtalt her er et utvidbart element som omfatter et basisrør, en skjerm anordnet på dette basisrør og ved et utvidbart materiale anordnet radialt utenfor basisrøret og skjermen.

Videre er det angitt her et ringformet avtettingssystem hvor dette system utnytter et partikkelholdig fluid og en pumpe for dette fluid. Utstyret sørger for pumping av fluidet inn i et utvidbart element.

Videre er det omtalt her en fremgangsmåte for å opprette en borebrønns-tetning og som da går ut på pumping av et faststoffholdig fluid inn i et utvidbart element for å trykksette dette og utvide dette element. Dehydrering av det fast stoffholdige fluid etterlater i betraktelig grad en faststoffbestanddel av det faststoffholdige fluid i det utvidbare element.

Videre er det omtalt her et ekspanderbart element som omfatter et utvidbart materiale som er gjennomtrengelig for en fluidbestanddel av et faststoffinnehold-ende fluid, som avgis til dette, mens det er ugjennomtrengelig for en faststoffbestanddel av det faststoffholdige fluid.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Det skal nå henvises til vedføyde tegninger hvor like elementer har fått ett og samme henvisningstall i de flere figurer: Fig. 1 viser skjematisk en kvartseksjon av et oppblåsbart element; Fig. 2 viser skjematisk en innretning som angitt i fig. 1 og som er delvis opp-blåst; Fig. 3 viser skjematisk innretningen i fig. 1 fullstendig oppblås; Fig. 4 er en skjematisk anskueliggjørelse av en annen utførelse hvor fluid blir ført inn i borebrønnens ringrom; Fig. 5 viser en lignende innretning for fluid, hvor fluid fra en oppstrømning blir returnert til overflaten i stedet for utnyttet nedhulls; og Fig. 6 er en skjematisk fremstilling av en utførelse hvor de oppblåsbare element er gjennomtrengelig for det fluid som utgjør oppslemningen.

DETALJERT BESKRIVELSE

For å unngå de ulemper som er forbundet med den tidligere kjente teknikk, er det angitt her at et oppblåsbart og utvidbart element kan utvides og opprett-holdes i utvidet tilstand og derved danne en positiv avtetning ved utnyttelse av en oppslemning av fluidisk materiale, som trekker med seg partikkelstoff og utnytter oppslemningen for å blåse opp/ekspandere et element. Den fluidiske material-komponent av oppslemningen vil da bli blåst ut fra oppslemningen og da etterlate bare partikkelbestanddelen inne i elementet. Dette kan finne sted på en slik måte at elementet bibeholdes i en tetningskonfigurasjon ved hjelp av berøringskontakt mellom partiklene, samt områder avgrenset av materiale som ikke er gjennomtrengelig for partikkelmaterialet. En høy grad av trykk kan da utøves mot borehullsveggen enten denne er foret eller det foreligger i åpent hull. Etter ønske kan det trykk som utøves være slik at det elastisk eller også plastisk kan utvide det bore hull som innretningen er installert i. Flere utførelser er skjematisk anskueliggjort ved hjelp av de ovenfor angitte tegninger som det vil bli henvist til nedenfor.

Det skal henvises til fig. 1, hvor den utvidbare innretning 10 er skjematisk vist inne i en borebrønn 12. Det er viktig å legge merke til at tegningen er av skjematisk art og som vist er denne innretning ikke forbundet med noen som helst annen innretning ved rørledning eller på annen måte, skjønt den i praksis vil kunne være koplet til en annen rørledning eller i det minste en ytterende av denne. Innretningen omfatter et basisrør 14 hvorpå det er montert en skjerm 16 i avstand fra basisrørveggen i tilstrekkelig grad til å lette uttrekk av en fluidkomponentfra oppslemningen. En ring 20 er montert på basisrøret 14 for å holde avstandsskjermen 16 i avstand fra basisrøret 14 og hindre inntregning eller avgivelse av fluid til rom-området22, uten da gjennom siktskjermen 16. For forklaringens skyld er dette anskueliggjort ved opphullsenden av den opptegnede konfigurasjon, men den ville kunne også befinne seg ved nedhullsenden, eller den kunne også ligge mellom opphulls- og nedhullsenden hvis bestemte forhold gjøre dette nødvendig, dette ville da kreve trekk i to retninger og ville da være mer komplisert. I en utløpspass-asje 24 er også anordnet gjennom basisrøret 14 for utløp av fluidisk materiale som er trukket gjennom sikten 16 mot basisrøret 14. I denne utførelse befinner fluidut-løpspassasjen seg ved nedhullsenden av verktøyet. Denne fluidutløpspassasje 24 kunne vært plassert et hvilket som helst sted langs basisrøret 14, men det vil med-føre bedre pakning ved nedhullsenden av innretningen, hvis denne er posisjons-innstilt som vist i denne utførelse. Ved nedhullsenden av siktskjermen 16 er sikten forbundet med endemidler 26. Disse nedhullsendemidler 26 og opphulls-endemidlene 28 er understøttet på det utvidbare element 30, slik som vist. Som det kan fastlegges ut i fra tegningen i fig. 1, er det opprettet et fastlagt område 32 mellom sikten 16 og elementet 30. Det definerte område 32 er opprettet med en innløpspassasje 34 og en reguleringsventil 36, hvorigjennom oppslemning kan trenge inn i det fastlagte området 32.

Fig. 4 viser en alternativ utførelse hvor fluidsubstansen 38 av oppslemningen 18 ikke dryppes inn på innerdiameteren av basisrøret 14, men tilføres i stedet til ringrommet 42 for borehullet 12. Utslippspassasjen 44 er vist ved opphullsenden av innretningen, men den kunne imidlertid også befinne seg ved nedhullsenden av innretningen. Andre komponenter er slik som de er blitt beskrevet under henvis-ning til fig. 1.

Oppslemningen omfatter en fluidkomponent som omfatter én eller flere fluidtyper og en partikkelkomponent som omfatter én eller flere partikkeltyper. Partiklene kan da omfatte grus, sand, vulster, kornformede enheter, etc. og fluid-komponentene kan omfatte vann, boreslam eller andre fluidsubstanser eller eventuelt andre faststoffenheter som vil kunne trekkes med et fluid, for å transporteres nedhulls. Det vil forstås av fagkyndige på området at densiteten av partikkelmaterialet i forhold til fluidet som fremfører partiklene vil kunne justeres for forskjellige foreliggende tilstander, slik som om borebrønnen forløper horisontalt eller vertikalt. Hvis en horisontal utboring skal avtettes, vil det være gunstig at partikkelmaterial-ets densitet er mindre enn fluidets densitet, mens i en vertikal brønn bør partikkel-materialets densitet bør være høyere enn fluidets. De spesifikke densiteter for disse materialer vil også kunne justeres hvor som helst mellom de eksempler som er gitt.

I en vist utførelse er partikkelmaterialet belagt med et belegg som forår-saker binding mellom partiklene. Denne binding kan finne sted overtid, og i av-hengighet av temperatur, trykk, utsettelse for andre kjemiske elementer eller kombinasjoner av parametere som omfatter minst ett av de ovenfor angitte forhold. I et visst utførelseseksempel er materialet et harpiks eller epoksybelagt sand som er kommersielt tilgjengelig under varemerket SUPERSAND.

Oppslemningen 18 blir tilført tetningsinnretningen gjennom innløpspassa-sjen 34 forbi reguleringsventilen 36 og inn i det fastlagte område 32, hvor oppslemningen da vil begynne å dehydreres i gjennom sikten 16. Nærmere bestemt, er sikten 16 konfigurert til å hindre gjennomgang av partikkelkomponenten i oppslemningen 18, men likevel tillate gjennomgående passasje avfluidkomponentene i oppslemningen 18. Etter hvert som oppslemningen 18 blir pumpet inn i det definerte område 32, blir da partikkelkomponenten som etterlates i det definerte område 32 begynne å ekspandere det utvidbare element 30 på grunn av det trykk som forårsakes for det første av fluidet og derpå av kontakten korn mot korn i partikkelmaterialet og den pakning av partiklene som finner sted på grunn av oppslemningens strømning. Den nettopp beskrevne virkning er anskueliggjort i fig. 2 hvor man vil erkjenne at strømningen avfluidkomponentene gjennom sikten 16 mens partikkelkomponenten etterlates i det fastlagte området 32, og bidrar som angitt i fig. 2 til ekspandering av det utvidbare element 32 mot borehullsveggen 12. Pumpingen av oppslemningen vil fortsette inntil det, slik som vist i fig. 3, ikke fore ligger noen vesentlig belastning korn mot korn gjennom hele det definerte område av partikkelmateriale, slik at da det ekspanderbare element 30 blir tvunget mot borehullsveggen 12 for å danne en tetning mot denne. Belastningen som forårsakes av kontakten korn mot korn frembringer en pålitelig avtetningskraft mot borehullveggen, og som da ikke vil forandres med temperatur eller trykk. Da den oppslemning som anvendes her i tillegg ikke er noen herdbar oppslemning, vil det foreligge liten sjanse for skade på borebrønnen i det tilfelle oppslemningen blir spilt.

I den utførelse som nettopp er omtalt, blir den utstrømmende fluidkomponent av oppslemningen ganske enkelt dumpet inn i rørledningen nedhulls for elementet og tillatt å tas opp i borebrønnen. I den viste utførelse i fig. 5, (som det nå skal henvises til) blir den utløpende fluidkomponent returnert til et opphullssted gjennom det ringrom i borebrønnen som opprettes ved hjelp av rørlednings-strengen i forbindelse med den ringformede tetning. Dette er skjematisk anskueliggjort i fig. 5. Etter å ha blitt vist fig. 1-3, vil en vanlig fagkyndig innenfor området erkjenne det som er fremstilt i fig. 5, samt også bevegelsen av fluidmaterialet opp gjennomen mellomliggende ringformet konfigurering 40 og ut inn i brønnringrom-met 42 for retur til overflaten eller en annen fjerntliggende beliggenhet. I andre henseender er det element som er angitt i fig. 5 meget likt det som er vist i fig. 1, og de tallhenvisninger som er benyttet for å angi komponenter i fig. 1 vil da også være overført til fig. 5. Det utstrømmende fluid er angitt med henvisningstallet 38 i denne utførelse hvor rørledningsstrengen er igjenplugget på undersiden av det ringformede tetningselement, slik som skjematisk anskueliggjort ved 44. Det skal nå henvises til fig. 6, hvor det er vist en alternativ utførelse av avtetningsinnretnin-gen er vist uten noen påkrevet sikt. I denne utførelse er elementet 130 i seg selv gjennomtrengbartforfluidkomponenten i oppslemningen 18. Som sådan kan oppslemningen 18 bli pumpet nedover basisrøret 14 fra et fjerntliggende sted og drevet ut gjennom oppslemningspassasjen 132 inn i elementet 130. Ved forskyv-ning av oppslemningen inn i et område som er fastlagt av basisrøret 14 og elementet 130, blirfluidkomponentene i oppslemningen 18 tappet ut gjennom elementet 130 og etterlater da bak seg partikkelkomponentene i oppslemningen. Etter tilstrekkelig innføring av oppslemning 18, vil elementet 130 bli presset inn mot borehullsveggen 12 for en effektiv avtetning, slik det også var tilfelle med tidligere angitte utførelser.

I hver av de utførelser som er omtalt her er det angitt en fremgangsmåte for å avtette et borehull og som da inkluderer innføring av oppslemning i et element som kan utvides, dehydrering av denne oppslemning, mens oppslemningens partikkelmateriale etterlates i et fastlagt område radialt innover fra et utvidbart element, og da på en måte som vil være tilstrekkelig for å bringe elementet til å utvides til anlegg mot borehullveggen og danne en tetning mot denne. Fremgangsmåten omfatter pumping av tilstrekkelig oppslemning inn i det fastlagte område for å frembringe indre belastning korn mot korn for oppslemningens partikkelkomponent for derved å hindre bevegelse av det ekspanderbare element bort fra borehullsveggen, hvilket da ellers vil redusere åpningens effektivitet.

Det vil videre erkjennes av fagkyndige på området at de elementer som har en regulert varierende elastisitetsmodul vil kunne benyttes i hver av de angitte utførelser for å bringe elementet til å ekspandere fra en ytterende til den andre, nemlig fra midten og utover, fra ytterenden og innover eller på en hvilken som helst annen ønskelig utvidelsesmåte.

Skjønt foretrukne utførelser er blitt vist og beskrevet, vil modifikasjoner og utskiftninger kunne gjøres i disse uten derved å avvike fra oppfinnelsens idé-innhold og omfangsramme. Følgelig bør det forstås at foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet for å anskueliggjøre og ikke for å angi noen begrensninger.

Claims

1. Tetningselement, karakterisert ved at det omfatter: et hovedsakelig blindbasisrør med en fluidutløpspassasje bare ved en nedihulls ende av røret, enden er ved en ende av elementet; en sikt anbrakt radialt til basisrøret slik at en fluidkomponent til et faststoffbe- standig fluid som kan innføres i tetningselementet kan dreneres radialt i forhold til basisrøret og bevegbar derlangs inntil drenering gjennom fluidutløpspassasjen; og et utvidbart materiale anbrakt radialt utvendig av og hovedsakelig med basisrøret og sikten slik at en radius ortogonal til en felles akse til hver av det utvidbare materialet, sikten og basisrøret krysser hver av det utvidbare materialet, sikten og basisrøret.

2. Tetningselement som angitt i krav 1, karakterisert ved at det ekspanderbare materialet videre er anbrakt radialt utvendig av og vesentlig koaksialt innrettet med basisrøret og filteret.

3. Tetningselement som angitt i krav 1, karakterisert ved at det utvidbare materialet er progressivt ekspanderbart.

4. Tetningselement som angitt i krav 1, karakterisert ved at det utvidbare materialet er fluidimpermeabelt.

5. Tetningselement som angitt i krav 1, karakterisert ved at fluidet drenerer til en innsidedimensjon av basisrøret.

6. Tetningselement som angitt i krav 1, karakterisert ved at sikten er konfigurert for å tillate passasje av et fluid bestående av et slam idet det forhindrer passasje av en fasstoffbestanddel av slammet.

7. Tetningselement som angitt i krav 6, karakterisert ved at fluidet kan dreneres av til et brønnringrom.

8. Tetningselement som angitt i krav 1, karakterisert ved at sikten og det utvidbare element danner et område inn i hvilket et slam er mottatt og en partikkelbestanddel av slammet er tilbakeholdt.

9. Tetningselement som angitt i krav 1, karakterisert ved at elementet er opprettholdt i en utvidet tilstand ved korn-til-korn kontakt av en faststoffbestanddel av slammet.

10. Tetningselement som angitt i krav 1, karakterisert ved at sikten er adskilt fra basisrøret for å legge til rette for fluid drenering.

11. Tetningselement som angitt i krav 10, karakterisert ved at sikten er adskilt fra basisrøret ved en ring.

12. Tetningselement som angitt i krav 1, karakterisert ved at elementet innbefatter en slaminnløpspassasje.

13. Tetningselement som angitt i krav 12, karakterisert ved at innløpspassasjen innbefatter en reguleringsventil.

14. Tetningssystem, karakterisert ved at det omfatter: et partikkelholdig fluid; en pumpe som er i stand til å pumpe det partikkelholdige fluid; og et utvidbart element innbefattende: et hovedsakelig blindbasisrør med en fluidutløpspassasje bare ved en nedhulls- ende av røret og enden er ved en ende av elementet; en sikt anbrakt ved basisrøret posisjonert slik at en fluidkomponent av et faststoff holdig fluid som kan innføres i tetningselementet er drenerbart radialt i forhold til basisrøret; og et utvidbart materiale anbrakt radialt utvendig av og med basisrøret og sikten slik at en radius ortogonal til en felles akse av hver av det utvidbare materialet, sikten og basisrøret krysser hver av det utvidbare materialet, sikten og basisrøret.

15. Tetningssystem som angitt i krav 14, karakterisert ved at det utvidbare materialet er anbrakt radialt utvendig av og vesentlig aksialt innrettet med basisrøret og sikten.

16. Tetningssystem som angitt i krav 14, karakterisert ved at det utvidbare materialet er progressivt utvidbart.

17. Tetningssystem som angitt i krav 14, karakterisert ved at systemet videre innbefatter en dehydrerende passasje.

18. Fremgangsmåte for å frembringe en borebrønnstetning, karakterisert ved at den omfatter: pumping av et faststoffholdig fluid til et utvidbart element som innbefatter et basis- rør med en fluidutløpspassasje bare ved en nedihullsende av røret, og enden er ved en ende av elementet, en sikt og et utvidbart materiale; trykksetting av elementet for å utvide dette; og dehydrering av det faststoffholdige fluid i det utvidbare element som etterlater hovedsakelig kun en faststoffbestanddel av det faststoffholdige fluid, og fluidet beveger seg radialt gjennom sikten, langsgående langs en overflate av basisrøret og så gjennom fluidutløpspassasjen.

19. Fremgangsmåte for å frembringe en borebrønnstetning som angitt i krav 18, karakterisert ved at dehydreringen omfatter drenering av en fluidbestanddel av det faststoffholdige fluid til et ringrom.

20. Fremgangsmåte for å frembringe en borebrønnstetning som angitt i krav 18, karakterisert ved at fremgangsmåten innbefatter elastisk ekspandering av brønnboringen.

21. Fremgangsmåte for å frembringe en borebrønnstetning som angitt i krav 18, karakterisert ved at fremgangsmåten innbefatter plastisk ekspandering av brønnboringen.

22. Fremgangsmåte for å frembringe en borebrønnstetning som angitt i krav 18, karakterisert ved at det faststoffholdige fluid innbefatter partikkelmateriale og et fluid og partikkelmaterialet er tettere enn fluidet.