NO309585B1 - Fremgangsmåte for bedring av effektiviteten ved opprensking av horisontale borehull - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår formasjons-opprensking og nærmere bestemt en teknikk for vesentlig forbedring av effektiviteten ved matriks-syrebehandling og formasjonskompletter-ing-opprensking i horisontale borehull.

Med fortsatt vektlegging på boring og komplettering av horisontale borehull i forskjellige olje- og gassholdige formasjoner, er opprensking av borehullet og det omgivende område av stadig større betydning. Et horisontalt borehull kan bli sterkt skadet ved innstramming av boreslam, tap av kompletteringsfluider, som typisk utgjøres av tung gel-salt-oppløsning, eller drepepille-rester. Dersom dette skjer går mange av de opprinnelige hensikter med horisontale borehull, såsom forbedret produktivitet, bedre reservoar-avløp, minimer-ing av vann-koning, etc., tapt.

Det finnes flere metoder i industrien som kan bidra til å renske opp skade ved horisontale borehull, såsom syrebehandling med skumavledning, plassering av stimuleringsfluider med kveilrør, etc. Det som trengs er imidlertid en fremgangsmåte for forbedring av effektiviteten ved opprensking av horisontale borehull, for å dra full fordel av den forbedrete produktivitet som en horisontal brønn gir mulighet for.

Det finnes metoder for å få tilgang til olje i vanskelige formasjoner, særlig karbonat-formasjoner, og for utbedring av skade som er påført horisontale hydrokarbon-produserende brønner som kan forekomme under dens hydrokarbon-produserende levetid. Nedenfor er det angitt flere patenter og artikler som er representative for teknikkens stilling ved produksjons-forbedring i karbonat-formasjoner i horisontale brønner.

US-patent nr. 4.883.124 med titel "Method of Enhancing Hydrocarbon Production in a Horizontal Wellbore in a Carbonate Formation", angår en totrinns-prosess for stimulering av et horisontalt borehull som er boret inn i en karbonat-formasjon. Innledningsvis fylles borehullet med syre. Ettersom det fore-kommer vertikal kommunikasjon i nærheten av borehullet, trenger syren inn i sprekkene og revnene fra borehullet. Deretter injiseres et ikke-reaktivt fortrengningsfluid med større densitet enn syrens, inn i borehullet. Dette tyngre fortrengningsfluid vil selektivt skyve syren til større dybder i formasjonen, slik at det kan finne sted karbonat-oppløsning som i betydelig grad øker formasjonens permeabilitet. Øket permeabilitet virker til å høyne produksjonen av hydrokarbon-holdige fluider.

US-patent nr. 4.951.751 med titel "Diverting Technique to Stage Fracturing Treatments in Horizontal Wellbores" angår en fremgangsmåte for utførelse av en fraktureringsbehandling i et horisontalt brønnhull, hvor stivnet gel anvendes som et av-ledningsmedium. En ønsket seksjon av det horisontale borehull, fjernes fra awiksvinkelen fra borehullets vertikale retning, perforeres. Gjennom perforeringer i den horisontale seksjon, blir det ønskete intervall hydraulisk frakturert. Gelet forskyves med en "avskraperplugg", og gelet avgrenses til det frakturerte intervall og borehull-området nær det frakturerte intervall. Her danner gelet en fast gel i inter-vallet og en gelplugg i borehullet. Senere blir en annen seksjon av den horisontale brønn perforert. Deretter fraktureres et andre ønsket intervall. Etter komplettering av frakturer-ingsprosessen, brister gelpluggen og "avskraperpluggen" pumpes til enden lengst fra det horisontale borehull.

"Effeet of Foams Used During Carbonate Acidizing" av M.G. Bernadiner, SPE, K.E. Thompson, SPE, og H.S. Fogler, SPE, U. fra Michigan, publisert i SPE Pro duction En<g>ineering, november 1992, angir at selv om syrebehandling i mange år har vist seg gunstig for øking av produktiviteten ved petroleumsbrønner i karbonat-formasjon, er kravene til ytelse og anvendelse ved syrebehandlingsprosessen økende. Denne avhandling undersøkte en fremgangsmåte for in-situ skum-generering som tillater dypere markhull-penetrering, men likevel mindre syre enn kon-vensjonelle metoder. Oppløsningsmønstrene ble avbildet med nøytron-radiografi, som ga en dypere forståelse av virkningene av skum og andre avgjørende parametre. Resultater viser at skummet er effektivt til å begunstige effektiv stimulering, selv ved lave syre-injeksjonsmengder.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for bedring av effektiviteten ved opprensking av et horisontalt borehull som er boret i en produserende formasjon, og som kan ha en perforert produksjonsforing sementert over det horisontale parti av borehullet eller kan ha en forboret foring som ikke er sementert eller kan ganske enkelt være en uforet hull-komplettering. Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse innbefatter nedføring av et kveilrør i det horisontale borehull. Et første opprenskingsfluid injiseres ned gjennom kveilrøret. Ned gjennom et ringrom som dannes av kveilrøret og produksjonsforingen injiseres et andre opp-renskingsf luid. Injeksjonshastighetene for opprenskingsfluidene i kveilrøret og ringrommet kan utlignes eller varieres avhengig av det ønskete resultat. Kveilrøret kan så beveges frem og tilbake over det horisontale borehull for å sikre opprensking av hele den horisontale seksjon.

Den medfølgende figur er en illustrasjon av et tverrsnitt av et horisontalt borehull i en typisk oljeproduserende formasjon .

Som tidligere angitt, med fortsatt vektlegging på boring og komplettering av horisontale borehull i ulike olje- og gassholdige formasjoner, har opprensking av hullet og det omgivende område fått økende betydning. På grunn av sin orien-tering i forhold til tyngdekrefter, kan et horisontalt borehull bli alvorlig skadet ved boreslam-innstrømning, tap av kompletteringsfluider, etc. I et vertikalt borehull, vil tyngre hindringer til slutt falle til bunnen av brønnen og problemer såsom boreslam-innstrømning avhenger av sideveis migrering. I en horisontal brønn, vil disse hindringer falle til bunnen eller det som ville ha vært siden av et vertikalt borehull, og boreslam-innstrømning befordres av tyngdekrefter.

Når dette skjer vil enkelte av de fordeler som opprinnelig talte for et horisontalt borehull gå tapt.

Selv om det finnes metoder for opprensking av horisontale borehull, f.eks. syrebehandling med skum-avledning, anbringel-se av stimuleringsfluider ved hjelp av kveilrør, etc, tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for forbedret effektivitet ved opprensking av horisontale borehull, slik at man kan dra full fordel av dets forbedrede produkti-

vitet.

Som ovenfor angitt blir det enkelte ganger boret et horisontalt borehull med sikte på å øke produksjonen ved en brønn i en oljeformasjon. Når et betydelig oljereservoar er lokalisert, bores et vertikalt borehull som bøyer over mot horisontalretningen etterhvert som man nærmer seg reservoar-formasjonen.

På den medfølgende figur er det vist et typisk horisontalt borehull i form av et snitt. Ifølge figuren er det i en produserende formasjon 14 boret et vertikalt borehull 12. Ved en forutbestemt dybde blir borkronen gradvis rettet mot horisontalretningen og det horisontale borehull 16 bores. På figuren er det vist en vinkel på 9 0°, i praksis vil imidlertid endringen fra vertikal- til horisontalretningen kunne foregå over 100 m eller mer.

Ved avslutning av borehullet blir en foring 18 sementert over det horisontale borehull 16. Produksjons-foringen 18 kan ha form av et slisset foringsrør eller en forpakket sikt. I enkelte tilfeller kan brønnen bare være en uforet borehull-komplettering. Bare i det tilfelle hvor en massiv foring er sementert på plass, må foringen perforeres. Mengden av perforeringer og deres tetthet kan varieres for øket produksjon, avhengig av formasjonen og dens fasthet, porøsitet, permeabilitet etc.

Ved opprenskingsbehandlingen blir et kveilrør 22 nedført i det vertikale borehull 12 til enden 24 av det horisontale

borehull 16. Kveilrøret kan være et karbonstål-rør av hvilken som helst diameter mellom 25 mm og 50 mm, en hvilken som helst type kveilrør som for tiden anvendes innen faget kan benyttes.

Kveilrøret 22 er forbundet med en tilhørende positiv fortrengningspumpe 25, lik de som vanligvis brukes i faget. Det eneste kravet til fortrengingspumpen 25, er at den skal kunne opprettholde tilstrekkelig trykk i et opprenskingsfluid 26. Opprenskingsfluidet 26 pumpes ned gjennom kveilrøret 22 til det skadete område av det horisontale borehull 16. Borehull-opprenskingsfluidet 26 kan være av hvilken som helst type, f.eks. mineralsyre, organisk syre, eller hydrokarbon-oppløs-ning. Mens opprenskingsfluid 26 injiseres ned gjennom kveil-røret 22, påbegynnes injisering av et liknende opprenskingsfluid 2 6A ned gjennom ringrommet 28 som dannes av kveilrøret 22 og produksjonsforingen 18. Ringrommet 28 er forbundet med en separat, tilhørende, positiv fortrengningspumpe 3 0 som, i likhet med fortrengingspumpen som er forbundet med kveilrøret 22, kan være av hvilken som helst type som i dag benyttes i faget.

Hensikten med opprenskingsfluidet 26A er å opprettholde trykk på fluidet nede i borehullet, for å sikre at opprensk-ingsf luidet tvinges inn i formasjonen nær enden av kveilrøret. Dersom det ikke ble opprettholdt noe trykk, ville syre-opprenskingsfluidet 2 6 sannsynligvis trenge inn i formasjonen bare ved et punkt. I tilfelle av karbonat-formasjoner, ville syren fortsette å trenge inn i formasjonen ved dens innledende punkt på grunn av dens reaksjon med karbonatene.

Injeksjonshastighetene i kveilrøret 22 og ringrommet 28 blir da utlignet mellom de to injiseringspunkter. Kveilrøret 22 føres frem og tilbake over seksjonen 32 av det horisontale borehull 16, samtidig som opprenskingsfluidmengder injiseres.

En kveilrør-enhet, f.eks. en lastebil 35 som kveilrøret 22 er plassert på, brukes til å lette bevegelsen av kveilrøret 22 frem og tilbake langs det horisontale borehull 16, mens opp-renskingsf luid 2 6 pumpes ned gjennom kveilrøret 22. Dette kan utføres ganske enkelt ved å dreie en trommel 34 på lastebilen 35 i retning med og mot urviseren samtidig med nedpumpingen av opprenskingsfluid 26 i kveilrøret 22.

Variasjoner av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse innbefatter modifikasjoner såsom nedpumping av fluider i kveilrøret 22 og kveilrør/produksjonsforing-ringrom 2 8 som har ulike egenskaper, såsom viskositet, fluiddensitet, syrereak-sjonshastighet, etc, for å bedre effektiviteten ved fluid-anbringelse. Videre kan forskjellige avledningsmidler, enten faste stoffer, viskøse geler, eller skum, pumpes ned gjennom kveilrøret 22 for å avlede behandlingsfluid og endre fluid-injeksjonsprofilen langs det horisontale borehull 16. Dessu-ten kan størrelsen av kveilrøret 22 og kveilrør-produksjons-rør-ringrommet 2 8 varieres for å bedre teknikken ved visse anvendelser. Og videre kan injeksjonshastigheter ned gjennom kveilrøret 22 sammenlignet med kveilrør-produksjonsforing-ringrommet 2 8 varieres for å påvirke fordelingen av fluid basert på formasjonsegenskaper (dvs. permeabilitet) langs den horisontale borehull-seksjon. Videre kan kveilrørets 22 bevegelseshastighet over det horisontale borehull 16 varieres under behandlingen. Anbringelsen og tettheten av perforeringer 20 langs det horisontale borehull 16 kan også varieres. Arten av komplettering langs det horisontale borehull 16 kan være av forskjellige typer, sementert og foret hull med perforeringer, slisset foring, forpakket sikt, og uforet komplettering, uten å påvirke effektiviteten av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for bedring av effektiviteten ved opprensking av et horisontalt borehull (l6)som er boret fra et vertikalt borehull (12), karakterisert ved at den omfatter følgende trinn: nedføring av et kveilrør i det horisontale borehull (l6j injisering av et første opprenskingsfluid (26) ned gjennom kveilrøret (22), injisering av et andre opprenskingsfluid (2 6A) ned gjennom et ringrom (28) som dannes av kveilrøret (22) og borehullet (16), utligning av injeksjonsratene i kveilrøret (22) og ringrommet (28), og ved å variere injeksjonsratene for å påvirke fordelingen av fluid tvers over det horisontale borehullet (12 og 16) og frem og tilbakebevegelse av kveilrøret (22) over det horisontale borehull (16).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det også innbefatter følgende trinn: variering av egenskapene hos det første opprenskingsfluid (26) og det andre opprenskingsfluid (26A).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den også omfatter følgende trinn: variering av kveilrørets (22) størrelse.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at utligningen av injeksjonsratene innbefatter følgende trinn: variering av injeksjonsratene.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at frem og tilbakebevegel-sen av kveilrøret (22) innbefatter følgende trinn: variering av raten av kveilrørets (22) frem og tilbakebevegelse.