NO311905B1 - Fôringsrörsegment, samt fremgangsmåte for å danne et vindu i et fôringsrörsegment - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår generelt komplettering av møtepunkter mellom primær- og side-borehull. Nærmere bestemt angår denne oppfinnelse nye og forbedrete fremgangsmåter og anordninger for avtetting av møtepunktet ved et gren-borehull som strekker seg sideveis fra en primærbrønn som kan være vertikal, hovedsakelig vertikal, skråttløpende eller også horisontal. Denne oppfinnelse er særlig anvendbar ved avtetting av møtepunkter mellom flere side-brønner, dvs. nedihull-brønnmiljøer hvor et antall diskrete, innbyrdes atskilte sidebrønner strekker seg fra et felles primær-borehull.

Sidebrønn-boring og -produksjon er blitt stadig viktigere for oljeindustrien i de senere år. Selv om sidebrønner har vært kjent i mange år, er det først forholdsvis nylig at slike brønner er blitt funnet å utgjøre et kostnadseffektivt alternativ (eller i det minste tilbehør) til konvensjonell brønnboring. Selv om boring av en sidebrønn koster meget mer enn dens vertikale alternativ, gir en sidebrønn ofte en flerdoblet brønn-produktivitet. Sideboring er middelet som gir øket felt-økonomi ved å gi adgang til og utvikle reservoarer som ellers ville vært uøkonomiske å utvinne ved hjelp av konvensjonell bore- og kompletteringspraksis. Hydrokarbon-reservoarer som er ideelle kandidater for side-teknologi, er de som er tynne og av begrenset størrelse, har mange feil, eller er naturlig frakturert. Andre grunner for å anvende sidebrønner er å sørge for vertikal reservoar-overensstemmelse, olje- og gasskodingspotensial og sveipe-effektivitet. Miljøhensyn, så som antall boresteder i følsomme områder, kan også tas hensyn til med sidebrønn-teknologi. Dessuten kan forbedret feltutviklings-økonomi oppnås i store reservoarer ved bruk av flere sidebrønner, ved å forbedre produktiviteten til de enkelte brønner og derved minske investerings- og driftstkostnader.

Enkelte brønner inneholder ytterligere borehull som strekker seg sideveis fra sidebrønnen. Disse ytterligere sidebrønner kalles stundom for dreneringshull og primærbrønner som inneholder flere enn én sidebrønn kalles for flerside-brønner. Flersidebrønner er blitt stadig viktigere, både i betraktning av nye boreoperasjoner og i betraktning av den stadig økende betydning av omarbeiding av eksisterende borehull innbefattende reparasjons- og stimuleringsarbeid.

Som følge av ovennevnte økende avhengighet og viktighet av sidebrønner, har sidebrønn-komplettering, og særlig flersidebrønn-komplettering, vært tillagt stor vekt og har forårsaket (og forårsaker fremdeles) mange vanskelig problemer som må overvinnes. Sidebrønn-komplettering, særlig ved møtepunktet mellom hoved- og side-borehullene er meget viktig for å unngå at brønnen skal falle sammen i ukonsoliderte eller dårlig konsoliderte formasjoner. Kompletteringer av åpent hull er således begrenset til kompetente bergartformasjoner, og selv da er kompletteringer av åpent hull utilstrekkelig i mange tilfeller, ettersom det der er begrenset kontroll og mulighet for tilbakevending til sidebrønnen eller å isolere produksjonssoner i brønnen. I tilknytning til dette behov for å komplettere side-brønner, er det et voksende ønske å opprettholde størrelsen av borehullet i sidebrønnen så nær som mulig til størrelsen av primær-borehullet for å forenkle boring og komplettering.

Konvensjonelt er sidebrønner blitt komplettert ved bruk av enten slisset forlengingsrør-komplettering, utvendige foringsrørpakninger (ECP'er) eller sementeringsteknikker. Hovedhensikten med å innføre et slisset forlengingsrør i en sidebrønn, er å beskytte mot hull-sammenrasing. Dessuten gir et forlengingsrør en hensiktsmessig bane for innføring av forskjellige verktøy så som kveilrør i en sidebrønn. Tre typer av forlengingsrør er blitt brukt: (1) perforerte forlengingsrør, der huller bores i forlengingsrøret, (2) slissete forlengingsrør der slisser av varierende bredde og dybde freses eller trådvikles langs forlengingsrørets lengde, og (3) forpakkete forlengingsrør.

Slissete forlengingsrør gir begrenset sandkontroll gjennom valg av hull-størrelser og slissebredde-størrelser. Disse forlengingsrør er imidlertid utsatt for gjenplugging. I ukonsoliderte formasjoner er trådviklete slissete forlengingsrør blitt brukt til å styre sandproduksjon. Gruspakking kan også brukes for sandkontroll eller -styring i en sidebrønn. Hoved-ulempen ved et slisset forlengingsrør, er at effektiv brønnstimulering kan være vanskelig på grunn av det åpne ringformete rom mellom forlengingsrøret og brønnen. Likeledes er selektiv produksjon (f.eks. soneisolering) vanskelig.

Et annet alternativ er et forlengingsrør med delvise isoleringer. Utvendige foringsrørpakninger (ECP'er) er blitt installert utenfor det slissete forlengingsrør for å dele et langt side-borehull i flere små seksjoner. Denne metode gir begrenset soneisolasjon, som kan benyttes for stimulering eller produksjonsstyring langs brønnens lengde. Imidlertid er ECP'er også forbundet med visse ulemper og mangler, f.eks. har normale sidebrønner mange avbøyninger og kurver. I et hull med flere avbøyninger, kan det være vanskelig å innføre et forlengingsrør med flere utvendige foringsrørpakninger.

Endelig er det mulig å sementere og perforere brønner med middels og lang radius, som f.eks. vist i US-patent 4,436,165.

Problemet med sidebrønn- (og særlig flersidebrønn-) komplettering har vært erkjent i mange år som reflektert i patentlitteraturen. For eksempel viser US-patent 4,807,704 et system for komplettering av flersidebrønner ved bruk av dobbeltpakninger og et bøyelig føringselement. US-patent 2,797,893 viser en metode for komplettering av sidebrønner ved bruk av bøyelige forlengingsrør og avbøyningsverktøy. Patent 2,397,070 beskriver likeledes sidebrønn-komplettering ved bruk av fleksibelt foringsrør sammen med et lukkedeksel for lukking av side-brønnen. I patent 2,858,107 gir en fjernbar ledekileenhet et middel for lokalisering (f.eks. tilbakevending) til en sidebrønn etter komplettering av denne. Patent 3,330,349 viser en dor for føring og komplettering av flersidebrønner. US-patent nr. 5,318,122, tilhørende søkeren, og som det herved henvises til, viser deformer-bare anordninger som selektivt tetter møtestedet mellom hoved- og sidebrønner ved bruk av en oppblåsbar form som anvender en herdbar væske til å danne en tetning, ekspanderbare minne-metallanordninger eller andre anordninger for plastisk deformering av et tetningsmateriale. US-patent nr. 4,396,075, 4,415,205, 4,444,276 og 4,573,541 angår alle generelt metoder og anordninger for flerside-komplettering ved bruk av en mal eller rørstyringshode. Andre patenter og patentsøknader av generell interesse i området sidebrønnkomplettering omfatter US-patent nr. 2,452,920, 4,402,551, 5,289,876, 5,301,760, 5,337,808, australsk patentsøknad 40168/93, US-søknad serienr. 08/306,497 tilhørende søkeren, som det herved henvises til, og USSN 08/188,998 innlevert 26.januar 1994, nå US-patent nr. 5,474,131, som også tilhører søkeren og som det herved henvises til.

På tross av de ovenfor omtalte forsøk på å oppnå kostnadseffektive og funksjonsdyktige sidebrønn-kompletteringer, er det fortsatt behov for nye og bedre metoder og anordninger for å utføre slike kompletteringer, særlig tetning i skjæringspunktet mellom hoved- og sidebrønner, mulighet for tilbakevending til sidebrønner (særlig i flersidebrønn-systemer) og oppnåelse av soneisolasjon mellom respektive sidebrønner i et flersidebrønn-s^ystem.

Noen av de senere nyvinninger omfatter følgende: en metode for sementering av skjæringspunktet mellom hoved-borehullet og side-borehullet går ut på å danne et vindu i hoved- (eller primær-) hullet, boring av et side-borehull og deretter tetting av skjæringspunktet mellom side- og primær-borehullene for å få mulighet til å vende tilbake til hvert side-borehull samt å bibeholde muligheten til å ut-føre enhver funksjon som kunne vært utført i et enkelt borehull. Av denne grunn er det ønskelig å ha sementerte side-borehull, slik at normal isolasjon, stimulering og enhver annen operasjon kan oppnås.

I samsvar med denne kjente metode blir det, forut for innkjøring av et nytt "krok"-foriengingsrør-system som skal beskrives i det følgende, benyttet en standard ledekile til å frese ut et vindu i siden til primær-borehullets foringsrør på et sted der det er ønskelig å bore et side-borehull.

I samsvar med denne kjente metode, forut for innkjøring av et krokhenger-system (utførlig beskrevet i US-patent 5,477,925, og kort omtalt i det følgende) benyttes en standard ledekile til å frese ut et vindu i siden av primær-borehullets foringsrør ved det sted der det er ønskelig å bore et side-borehull.

Krok-forlengingsrørhengeren innkjøres på toppen av side-forlengingsrøret. Forlengingsrørets innkjøres i hoved-foringsrøret og deretter ut gjennom ovennevnte utfreste vindu. Krok-forlengingsrørhengeren har et premaskinert vindu, et kroksystem, og et tilbakevendingssystem. Når kroken på hengeren befinner seg på hoved-foringsrørets utfreste vindu, orienterer den hengeren slik at det premaskinerte vindu innrettes på linje med den nedre del av hoved-foringsrøret under det utfreste vindu. Innkjøringssystemet for krok-forlengingsrørhengeren omfatter en metode for isolering av det premaskinerte vindu fra boringen i krok-forlengings-rørhengeren. Om ønskelig kan forlengingsrøret sementeres på plass under bruk av standard sementeringsteknikker som vanligvis brukes ved ordinære forlen-gingsrør-plasseringer. Krok-forlengingsrørhengeren kan innkjøres i forskjellige kombinasjoner for tilpassing til borehullets behov. Disse kombinasjoner kan omfatte utstyr så som utvendige foringsrørpakninger, sandkontrollsiler, særlig sementerte forlengingsrør, fullt sementerte forlengingsrør, og forlengingsrør-hengerpakninger.

Når krokhengeren skal sementeres på plass, blir et rør festet til den nedre ende av forlengingsrørhenger-kjøreverktøyet som strekker seg under det premaskinerte vindu. Ringrommet mellom røret og forlengingsrørhenger-legemet avtettes, slik at sementen ikke sirkulerer tilbake gjennom det premaskinerte vindu. Etter at sementen er pumpet på plass, kan røret trekkes tilbake over det premaskinerte vindu og deretter avledes tilbake ned gjennom det premaskinerte vindu for å rense ut strømningsbanen bak hoved-foringsrøret under det freste vindu.

En variant av krokforlengingsrørhengeren er en versjon der formasjonen hydraulisk kan avtettes fra side-forlengingsrøret, til det nedre hoved-foringsrør og øvre hoved-foringsrør. En kort foringsrør-seksjon strekker seg fra omkretsen av det premaskinerte vindu i krokforlengingsrørhengeren. Enden av denne seksjon skråskjæres, slik at under innkjøring er det mulig å kjøre inn i hoved-borehull-foringsrøret, men den vil likevel etter landing strekke seg fra krokforlengings-rørhengeren etter at krokforlengingsrørhengeren er helt posisjonert og sementering kan finne sted, anvendes en tilknytningsenhet som vil gå gjennom det premaskinerte vindu i krokforlengingsrørhengeren og lande i pakningen plassert under vinduet som først var plassert for ledekilen. Når ankeret lander i pakningen vil det orientere på samme måte som ledekilen gjorde. Orienteringen vil også innrette et tetningssystem som vil lande i den korte foringsrørseksjon som strekker seg fra krokforlengingsrørhengeren. Tetningssystemet kan være av hvilken som helst vanlig type så som et pakningselement, V-tetningssystem, eller et interferens-tetningssystem.

"Krok"-forlengingsrørhengersystemet omfatter en "krok" og innføres i borehullet og deretter gjennom ovennevnte freste vindu. "Krok"-forlengingsrørhenger-systemet innføres i side-borehullet inntil "krok"-hengeren befinner seg på det freste vindu i hovedprimær-borehullet. Innvendig i "krok"-forlengingsrørhenger-systemet er en enderør-enhet med justerbare, motstående sugekopper (engelsk: swab cups). Enderør-enheten fører flytende sement eller andre fluider etter behov for oppblåsing av ytre foringsrørpakninger eller andre anordninger etter behov. Enden av "krok"-hengerforlengingsrøret blir så plugget for å la hydraulikksett-hengeren sette ved hjelp av påført trykk. En utvendig foringsrørpakning beliggende nær enden av "krok"-forlengingsrørhengersystemet blir så blåst opp for å avtette side-borehull-ringrommet like under "krok"-forlengingsrørhengersystemets sementeringsventil. Motstående "sugekopper" anvendes for å lede fluid for oppblåsing av den utvendige foringsrørpakning.

Enderørenhet-strengen blir så trukket tilbake høyt nok til å la enden av enderørenhet-strengen trekkes opp fra side-borehullet og så nedsenkes i hoved-borehullet gjennom "krok"-forlengingsrørhengersystemets prefreste vindu for å medvirke til å redusere bruddstykker som faller inn i hoved-borehullet. Selv om systemet skaper et godt avtettet skjæringspunkt, er det en vanskelig prosess, og en lettere og hurtigere prosess er alltid ønskelig.

US-patent nr. 5,318,122 viser et antall utføringsformer som anvender forskjellige former og herdbare fyllematerialer. Metodene innbefatter anvendelse av 1) en oppblåsbar form som anvender en herdbar væske så som epoksy eller sement; 2) ekspanderbare minne-metallanordninger; 3) smianordninger for plastisk deformering av et tetningsmateriale; 4) forlengingsrørtetninger for tetning mellom forlengingsrøret og primær-borehullet; og 5) sidelommeanordninger for å styre et forlengingsrør inn i sidebrønnen.

Selv om alle de kjente anordninger og metoder er velegnet for sine tiltenkte oppgaver, er det fremdeles behov for forbedring. Et spesielt område for ønsket

forbedring, er i sementen ved skjæringspunktet som i denne teknikken anvendes som både skjæringspunktet og tetningen. Dette arbeider marginalt bra og utsettes for svikt på grunn av begrensninger i selve sementeringsmaterialet eller muligheten til å plassere sementen gunstig ved skjæringspunktet. Nærmere bestemt kan sementen, under forholdene i borehullet, svikte ved nedbryting i en slik grad at tetningen begynner å lekke og således forurenser produksjonen. Det er derfor ønskelig å tilveiebringe alternative skjæringspunkt-skapende og tettende arrange-menter som kan være mer pålitelige og forbedret ytelse under nedihull-forhold.

De ovenfor omtalte ulemper og mangler ved kjent teknikk overvinnes eller minskes ved et foringsrørsegment og en fremgangsmåte som angitt i de etter-følgende patentkrav.

I et første sett av utføringsformer av oppfinnelsen, vises et avtettet, flere-sidig, premaskinert vindu. Fremgangsmåten innebærer maskinering av omrisset av et vindu i et foringsrørstykke slik at alt som gjenstår i omrisset er et meget tynt stykke av den opprinnelige vegg. Det faktum at foringsrøret står igjen, bidrar til å hindre at bruddstykker trenger inn i foringsrørets innvendige område under inn-kjøring av primær-foringsrøret og maskineringsoperasjonene nede i hullet, så som boring, fresing etc. På vinduets innside er det anordnet en innretning for å lette fjerning og opptrekking av vinduet. Fremgangsmåten tilveiebringer et meget rent vindu som verktøy kan passere gjennom og som tetninger kan ligge an mot. Lignende utføringsformer omfatter maskinering av et perforert mønster i forings-røret og tetting av hullene med et oppløsbart stoff eller også maskinering av hele vinduet og tildekking av åpningen med et lett borbart eller oppløsbart stoff. Systemet gjør det mulig både å opprettholde kompletteringstrykket mens verktøyet innføres i hullet, og å frembringe en nøyaktig vindusform som muliggjør enkel avtetting mot denne. Arrangementet er også fordelaktig ved at vindusstykket som fjernes tilbaketrekkes oppover i hullet og derfor etterlater få eller ingen bruddstykker.

I et annet sett utføringsformer er det vist et flersidig, avtettet sidelomme-knutepunkt. En sidelomme er opplagret på et foringsrør i et hengselarrangement, slik at sidelommen holdes i foringsrøret nær et premaskinert vindu for innføring og blir så forskyvbart utad gjennom det premaskinerte vindu inntil en elastomertetning bringes i kontakt med foringsrøret og således avtetter knutepunktet. Formasjonen blir fortrinnsvis underrømmet forut for komplettering for å gi rom for sidelommen til å svinge i den utplasserte stilling. Når sidelommen er satt, blir en avle-der av kjent variant anvendt for å sparke en streng inn i sidebrønnen gjennom vinduet og knutepunktet. Fordeler ved metoden innbefatter en rund tetningsflate ved sidelommens utgangspunkt. Dette muliggjør pålitelig og enkel tetningsforma-sjon ved forlengingsrør-sidelomme-skjæringspunktet.

Et alternativ til sidelomme-utføringsformen binder et elastomerisk materiale til sidelommen til vinduet for å skape tetningen mens verktøyet er ved overflaten. Sidelommen blir så skjøvet rett inn i vinduet til foringsrørets innside, under strek-king av tetningen. Verktøyet innkjøres i hullet i denne tilstand og kan så utplasseres ved ganske enkelt å skyve sidelommen ut ved hjelp av et kjøreverktøy, En fordelaktig tetningskonstruksjon for dette arrangement gjør det mulig å inneslutte den strukkete tetning mellom foringsrøret og sidelommen.

Et annet alternativ er å montere sidelommen i innkjøringsstillingen og full-stendig dekke vinduet med elastomermateriale, idet materialet forbindes med

foringsrøret og med sidelommen ved hver del av overflaten der gummien berører sidelommen. For å utplassere dette verktøy, skyves sidelommen gjennom dekse-let og sidebrønnen forlenges gjennom gummien. Ettersom gummien er forbundet overalt på sidelommen, opprettholdes imidlertid en god tetning mellom sidelommen og hovedforingsrøret. Når sidebrønnen er sementert, virker elastomeren og sementen sammen til å opprettholde tetningen ved knutepunktet. Ifølge enda et annet sett av utføringsformer av knutepunkttetningen, blir en strømpe av flettet eller vevet materiale som er forbundet med gummi, festet til et premaskinert vindu i et foringsrørsegment f.eks. ved hjelp av et klebestoff, og i enkelte tilfeller også

ved vikling av det vevete materiale rundt foringsrørets utside for ekstra styrke. Fortrinnsvis, men ikke nødvendigvis, blir den andre ende av strømpen festet til en ring som er noe mindre enn vinduets minste diameter, men større en forlengings-rørets ytterdiameter. Ringen brukes til å lette en trykktett tetning på forlengings-rørets ytterdiameter. Boreoperasjoner kompletteres mens strømpen er i en om-vendt stilling og festet i primær-foringsrørets innerdiameter. Når et forlengingsrør innkjøres, avskjæres pinner og strømpen forskyves til utsiden av foringsrørseg-mentet. Forlengingsrøret trekker (eller skyver avhengig av leserens plassering) enten selv eller ved hjelp av en innretning som er egnet til formålet, ringen og strømpen gjennom vinduet. Når strømpen strekkes, og på grunn av strømpens vevete beskaffenhet, oppnås en "kinesisk fingermansjett"-virkning som skaper en god tetning for avgreningspunktet ved at strømpen strammes rundt forlengings-røret. Dessuten kan en gummitetning tilføyes på ringen om ønskelig, som et ytterligere tetningstrekk.

Ifølge en annen utføringsform av strømpen ifølge oppfinnelsen er strømpen ikke helt vrengt, men er bare skjøvet inn i hoved-foringsrøret inntil ringen er i det minste i flukt med foringsrørets ytterdiameter. I dette tilfelle kan ringen være heftet til beskyttelseshylsen istedenfor selve foringsrøret, idet hylsen er forankret i foringsrøret ved andre kjente metoder og anordninger.

De ovenfor omtalte og andre trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil bli satt pris på og forstått av fagmenn på området ut fra følgende nærmere beskrivelse og tegninger, hvor like elementer er angitt med samme henvisningstall i de forskjellige figurer.

Fig. 1 er et perspektivriss av et første alternativ av det første sett av utfør-ingsformer ifølge oppfinnelsen,

fig. 1a er et lengdesnitt av fig. 1, som viser innvendige trekk,

fig. 2 er et perspektivriss av det andre alternativ av det første sett av utføringsformer av oppfinnelsen,

fig. 3 er et perspektivriss av det tredje alternativ av det første sett av utføringsformer av oppfinnelsen,

fig. 4 er et perspektivriss av en trykktetnings-utføringsform av oppfinnelsen,

fig. 5 er et perspektivriss av en alternativ trykktetnings-utføringsform av oppfinnelsen,

fig. 6 er et oppriss av et kjent HR-forlengelsesrør-kjøreverktøy i inngrep med et forlengingsrør ifølge oppfinnelsen,

fig. 7 er et snitt av et sidelomme-verktøy ifølge oppfinnelsen i innkjørings-stilling,

fig. 8 er et riss av verktøyet ifølge fig. 10 i utplassert stilling,

fig. 9 er et snitt av en alternativ sidelomme-avgreningsskjøt ifølge oppfinnelsen i innkjørt stilling,

fig. 10 er et oppriss av fig. 12 i utplassert stilling,

fig. 11 er et snitt av en avtettet strømpe-avgreningsanordning ifølge oppfinnelsen i innkjørt stilling,

fig. 12 er et oppriss av en avtettet strømpe-avgreningsanordning ifølge oppfinnelsen i utplassert stilling,

fig. 12A er et riss i større målestoff av fig. 15 sett langs den omskrevne seksjon 15A-15A,

fig. 13 er et skjematisk diagram av en utføringsform av en freseanordning med et skjæreverktøy plassert i et borehull for kutting av en seksjon fra borehull-foringsrøret,

fig. 14 er et delvis snitt-sideriss av freseanordningen med en skjære-mal installert,

fig. 15 er et delvis snitt-grunnriss av kurvpartiet ifølge fig. 2, og viser posisjonen til noen av komponentene i freseanordningen i forhold til foringsrøret,

fig. 16 er et skjematisk riss av et ovalt spor,

fig. 16A er et riss i større målestokk av et parti av fig. 16 sett langs omsirk-lingen 16A-16A,

fig. 16B er et riss i større målestokk av et parti av fig. 16 sett langs omsirk-lingen 16B-16B,

fig. 17 viser en andre foretrukket utføringsform som anvender en bilde-anordning som del av freseanordningen.

Med henvisning til fig. 1 vil en fagmann på området verdsette foringsrøret 10. Foringsrøret ifølge oppfinnelsen omfatter et spor 12 som er utskåret i omrisset av et vindu for et påtenkt side-borehull. Dybden av sporet i forhold til foringsrør-materialets tykkelse er fortrinnsvis i området ca. 1% til ca. 15% av hele tykkelsen av foringsrørmaterialet. Spordybde-området foretrekkes for å bibeholde tilstrekkelig styrke hos vindusdekselet under innkjøring, men likevel tillate forholdsvis enkel fjerning til ønsket tid.

For å lette fjerning av vindusfeltet 14 er det anordnet en innretning 16 på innsiden av foringsrøret 10 festet til feltet 14. Henvisning til fig. 1A vil gi et eksempel på innretningen 16, men det advares om at oppfinnelsen på ingen måte er begrenset til den type innretning 16 som er vist. I stedet kan innretningen 16 ha hvilken som helst form eller plassering som kan lette lokalisering av vindusdekselet og dets fjerning. Dessuten kan innretningen 16 være et spor eller et antall spor som brukes til å lokalisere og opphente vinduet. Det skal også forstås at innretningen ikke er avgjørende for utførelse av denne utføringsform av oppfinnelsen. Innretningen 16 kan sløyfes og vindusdekselet fjernes ved hjelp av andre midler. I det foretrukne arrangement er imidlertid innretningen til stede ettersom fjerning av vindusfeltet 14 oppe i hullet og ut av brønnen blir lettere i dette tilfelle.

Etter at vinduet er fjernet er det dannet en ren, premaskinert flate mot hvilken konvensjonelle verktøy kan ligge an og i sammenheng med hvilken tetningsarbeider kan utføres.

I en alternativ utføringsform av fig. 1 vist i fig. 2, er sporet 12 erstattet av et perforert mønster. Perforeringene er fortrinnsvis fylt med en tetningsmasse for å hindre utveksling av fluider fra innsiden til utsiden av foringsrøret 10.

Ifølge en annen alternativ utføringsform (fig. 3), fullføres premaskineringen av vinduet slik at et virkelig vindu finnes i foringsrøret 10. Vindusåpningen 18 er fortrinnsvis avtettet med en lett borbar eller oppløsbar masse så som et borbart eller oppløsbart stoff så som nitril eller sink. På grunn av vindusdekselets 20 fjernbarhet, blir det premaskinerte vindu ikke skadet og overlegen tetning mot dette kan oppnås.

Ifølge en annen alternativ utføringsform av oppfinnelsen som gir et dimen-sjonsstabilt vindu, blir vinduet ikke premaskinert, men i stedet maskineri nede i borehullet ved hjelp av en mal-fresemaskin. Det skal forstås at maskinen kan anvendes der ingen premaskinering er blitt utført, eller for å fullføre vinduet der premaskinering er blitt utført.

I et andre sett utføringsformer av oppfinnelsen (fig. 4-6) utføres en trykktetning ved å anvende enten en kile eller et antall ensrettete fingre for å sammen-presse en fortrinnsvis gummitetning. Det skal forstås at kile-utføringsformen kan anvende en gummitetning og kan anvendes uten slik tetning.

Ifølge fig. 4 er kilen 22 fortrinnsvis laget av et i det minste moderat defor-merbart materiale. Kilen 22 må gi etter i én retning for at den skal kunne passere gjennom vinduet 24 i foringsrøret 26. Når kilen 22 har kommet gjennom vinduet, kan den trekkes tilbake mot f6ringsrøret 26. Dersom kilen 22 er konstruert av et egnet tetningsmateriale er en separat tetning ikke nødvendig. Dersom kilen 22 er konstruert av et materiale som ikke er egnet for tetning, bør en separat tetning (ikke vist) anordnes enten på foringsrøret 26 eller ved kanten 30 av kilen 22 i tilgrensning til foringsrøret 26. Kilen 22 er festet til forlengingsrøret 36 i den forutbestemte stilling fortrinnsvis ved sammenføyning. De ovennevnte alternativer vil gi en trykktett tetning når kilen 22 er trukket oppover i hullet mot foringsrøret 26 etter å ha passert gjennom vinduet 24. Generelt foretrekkes et HR-forlengingsrør-kjøreverktøy 32 (kommersielt tilgjengelig fra Baker Oil Tools, Houston, Texas, vist i fig. 6) både for innkjøring og tilbaketrekking på forlengingsrøret for å danne tetningen.

I en alternativ utføringsform, under henvisning til fig. 5 og 6, er kilen 22 erstattet av ensrettete, sammenfoldbare fingre 34 som rager oppover i hull-retningen og er festet i forlengingsrøret 36, idet befestigelsen er av hvilken som helst art, men fortrinnsvis ved sveising. Fingrene 34 glir gjennom vinduet ved sammenfolding, deretter springer de ut så snart de har gått klar av vinduet. Når forlengingsrøret er trukket tilbake, er fingrene trukket mot foringsrøret og danner en trykkraft, i likhet med kilen 22, på foringsrørets 26 tetningsareal rundt vinduet 24. En gummitetning 28 er fortrinnsvis forbundet med foringsrøret 26, men kan være forbundet med fingrene eller også henge løst rundt forlengingsrøret.

Det er ønskelig å lette en radial innad-ekspanderingsbevegelse av tetningen 28 til nær utelukkelse av radial utadbevegelse for å sikre en god tetning. Det er således ønskelig, men ikke nødvendig, å anordne en flens 40 rundt vinduet 24 for å eliminere radial utadbevegelse av tetningen 28. Flensen 40 er vist i fig. 5 med stiplet linje.

For begge alternative utføringsformer, holdes forlengingsrøret oppe i hullet ved hjelp av HR-verktøyet 32 inntil sementering er fullført, hvoretter kilen 22 eller fingrene 34 holdes permanent i stilling der en trykktetning er oppnådd mot forings-røret 26.

I et tredje sett av utføringsformer, med henvisning til fig. 7-10, anvendes sidelommer i forskjellige metoder for å oppnå en tett avgrening. I det første alternativ, vist i fig. 7 og 8, er sidelommen 42 hengslet til foringsrøret 44 ved hengsel 46. Hengselet 46 tillater sidelommen 42 å svinge fra innkjøringsstillingen ifølge fig. 7 til den utplasserte stilling ifølge fig. 8.

For å lette avtetting av arrangementet, omfatter sidelommen 42 en flens 48 på det som vil være den eneste del av sidelommen 42 som er igjen innvendig i foringsrøret 44 når anordningen er i den utplasserte stilling. Flensen 48 danner en lagerflate for elastomertetningen 50 som er innrettet til å samvirke med forings-røret 44. Det skal forstås at tetningen 50 bør være oval og konkav for å gi en god tetning mot foringsrørets 44 innside.

For innkjøring holdes sidelommen 42 fortrinnsvis innvendig i foringsrøret 44 ved hjelp av hvilket som helst konvensjonelt feste- eller låsearrangement for å redusere den totale størrelse av verktøyet under innkjøring. Verktøyet vil bli utplassert i en på forhånd underrømmet seksjon av borehullet. Underrømming er viktig for systemet, ettersom verktøyet i den utplasserte stilling er vesentlig større i radial dimensjon enn det borete hull i typiske brønner. Utplassering av verktøyet vil fortrinnsvis skje ved hjelp av et kjent setteverktøy hvorav mange er kommersielt tilgjengelige fra Baker Oil Tools, Houston, Texas. Skjær-arrangementet vil bli avskåret på grunn av støtkraften fra setteverktøyet og sidelomme 42 vil svinge til den utplasserte stilling. Det foretrekkes å avstøtte lommen 42 med et arrangement av låsehylsetype innvendig i foringsrøret, for å opprettholde tetningshelheten ved å tvinge sidelommen mot foringsrørveggen. Oppfinnelsen tilveiebringer en pålitelig, enkel og effektiv skjøt- eller avgreningstetning.

En alternativ avtettet sidelomme-skjøt, som fremdeles krever underrøm-ming av målområdet, skyver sidelommen rett ut gjennom vinduet og anvender ikke et hengselarrangement. Med henvisning til fig. 9 og 10 dannes anordningen fortrinnsvis ved premaskinering av et vindu 50 i foringsrøret 52 og befestigelse av en elastomertetning 54 til både foringsrøret 52 og sidelommen 56. Sidelommen vil være i en utplassert stilling under konstruksjon av anordningen. Deretter skyves sidelommen 56 inn i hulrommet i foringsrøret 52, idet elastometretningen strekkes i den utstrekning som er vist i fig. 9 ved 54a, for å tillate sidelommen å komme full-stendig inn i foringsrørets indre. Sidelommen 56 er fortrinnsvis heftet eller låst på plass og er således beskyttet under innkjøring av verktøyet.

Et sette- eller kjøreverktøy anvendes for å frigjøre sidelommen (ikke vist) og skyve lommen 56 ut av foringsrøret 52 til den utplasserte stilling. I et foretrukket arrangement er tetningen 54 forbundet utenfor foringsrøret 52 rundt vinduet 50 og til sidelommen 56. Etter at tetningen 54 er strukket, vil det strukkete parti 54a i denne utføringsform forbli innvendig i foringsrøret 52, dobbeltfoldet for derved å danne en trykktetning mellom sidelommef lensen 58 og foringsrøret 52.

Et alternativt arrangement forbinder elastomeren innvendig i foringsrøret og nær vinduet 50 og til sidelommens 56 flens 58. Resultatet er en mindre strukket elastomertetning, hvilket kan være ønskelig for enkelte anvendelser og forhold.

I et fjerde sett utføringsformer (se fig. 11 og 12) er det vist en avtettet strømpeskjøt.

En avtettet strømpeskjøt innebærer vevete eller flettete kabler som er bun-det i et tetningsmateriale, fortrinnsvis av elastomer-konstruksjon. Den foretrukne bindingselastomer er nitril og den foretrukne sammensetning av kablene er stål, karbonfiber, kevlar, etc. Generelt velges kabelmaterialet for dets strekkfasthet, varmebestandighet, abrasjonsbestandighet og bestandighet mot kjemisk nedbryting. Spesielle bestandigheter som foretrekkes innbefatter syreoppløsninger og oljer. Spesielle egenskaper ved de foretrukne materialer er elastisitet og bind-styrke. Kablene 60 er viklet rundt hverandre i et mønster lik en kinesisk fingerlås. Ved strømpens 62 proksimale ende kan kablene 60 være forbundet med forings-røret 64. Forbindelsen kan utføres på mange måter, men fortrinnsvis ved sveising til foringsrøret 64. Tetningsmaterialet må være forbundet med foringsrøret 64 for å danne den nødvendige tetning.

Kablene 60 er forbundet i elastomer 66 som danner den ønskete tetning.

I den mest foretrukne utføringsform, omfatter strømpen 68 en ring 70 av metall (eller annet egnet materiale) for å danne en tetning mot det gjennomløpende forlengingsrør (ikke vist). En tetning kan være festet til ringen eller en tetnings-boring kan være anordnet i ringen for å oppta en tetning fra forlengingsrøret. Tetningsboringen kan være en polert boring for å bruke konvensjonelle tetnings-teknikker, slike som de som er vist som 71 i fig. 12A.

Konstruksjonen av den tette strømpeskjøten er utført i den utplasserte stilling. Så snart strømpen er festet og avtettet mot foringsrøret 64, blir hele strømpen vrengt (fig. 11) inn i foringsrørets 64 innside. Ringen 70 anvendes, i tillegg til sin tetningsfunksjon, som et forankringspunkt for midlertidig befestigelse av strømpen i foringsrøret. I fig. 11 er det vist pinner 72. Når strømpen 68 er blitt vrengt og festet med pinner, innføres en beskyttelseshylse 74 fra anordningens oppihull-ende gjennom strømpen og gjennom vinduet 76. Hylsen 74 beskytter strømpen og ringen mot skade på grunn av borestrengen når den passerer gjennom vinduet 76. Beskyttelseshylsen 74 kan også anvende en fleksibel gummi-ytterdiameter som bringes i kontakt med foringsrørets innside og hindrer at bore-bruddstykker skader strømpen. En avleder/ledekile plasseres under (nedihull i forhold til) vinduet 76 for å medvirke til å lede borestrengen gjennom vinduet for boring av sidebrønnen.

Sideseksjonen i nærheten av vinduet underrømmes for å gi rom for strøm-pen som skal utplasseres. Strømpeanordningen innkjøres i hullet i den vrengte tilstand og holdes der ved hjelp av en festeinnretning inntil side-borehullet er fullt utboret. Festeinnretningen kan være hva som helst som er i stand til å støtte strømpen i den vrengte tilstand og deretter beveges for å frigjøre strømpen for utplassering. Deretter trekkes beskyttelseshylsen 74 ut av hullet og et forlengings-rør (ikke vist) innkjøres på et konvensjonelt forlengingsrør-kjøreverktøy. Når for-lengingsrøret skyves gjennom ringen, bringer det strømpen i stilling med rettsiden ut. Når forlengingsrøret fortsatt beveges nedover i borehullet, blir strømpen 68 dessuten forlenget, og på grunn av dens vevete konstruksjon vil den stramme rundt forlengingsrøret og derved danne en god tetning for skjøten.

Området mellom strømpe-innerdiameter og forlengingsrør-yttediameteren kan også fylles med sement, epoksy eller et annet materiale, for å bedre skjøtens tetnings-/sammenføyningsegenskaper.

Fig. 13 er et skjematisk diagram av et system 110 for utskjæring eller fresing av materialer i et borehull 112. Systemet 110 innbefatter en nedihull-freseanordning 114 som inneholder et skjæreverktøy 116 (fig. 14) som er plassert i borehullet 112 i en forutbestemt avstand fra materialet som skal skjæres. For lettere forståelse, angir den følgende beskrivelse av denne utføringsformen av oppfinnelsen dette materiale som skal skjæres som et foringsrør 118, men slik fagmenn på området vil forstå etter å ha lest denne beskrivelse, kan andre materialer skjæres med denne oppfinnelse. Betegnelsen foringsrør 118 benyttes som eksempel, og er ikke ment å begrense oppfinnelsesomfanget.

Systemet 110 vist i fig. 13 omfatter nedihull-freseanordningen (i det følgen-de betegnet "freseanordningen" )114 ført fra en plattform 120 på en rigg 122 inn i borehullet 112 ved hjelp av en passende transportør 130, så som en rørstreng eller kabel, og plassert nær den del av foringsrøret 118 som skal skjæres. Systemet er innrettet til å anvende hvilken som helst kjent innretning for å skaffe riktig orientering og plassering forut for fresing av vinduet.

Som vist i fig. 14 har freseanordningen 114 et rørformet hus 132 som er forbundet med transportøren 130 via en passende kopling 134. Huset 132 inneholder forskjellige støtteelementer for freseanordningen 114, så som en kraft-seksjon 132 for tilførsel av energi til skjæreverktøyet 116 og andre komponenter som nedenfor beskrevet. Den spesielle energi som foretrekkes er elektrisitet som kan leveres av TEC-tråd, batterier, kondensatorer eller generatorer, men det skal forstås at hydrauliske eller pneumatiske kraftkilder også kan anvendes.

Som vist i fig. 14-15, inneholder en kurv 150 som er festet til den nedre del av huset 132, en styreenhet 152 for styring av kurvens 150 vertikale og radiale posisjon, en mal 154 og skjæreverktøyet 116. Skjæreverktøyet 116 kan være kontinuerlig posisjonert og orientert ved det ønskete sted nær foringsrøret 118 ved hjelp av en styrekrets 122 i nedihull-freseanordningen 114 og/eller ved overflaten 124 (fig. 13).

Styreenheten 152 anvender en mal-arm 156 for å tvinge malen 154 og skjæreverktøyet 116 mot foringsrøret 118 en mal-styrepinne 160, beliggende ved en ende av skjæreverktøyet 116 og plassert i sporet 158, er festet til et skjære-verktøy 162 som holder et skjæreelement 164. Skjæreverktøy-hoveddelen 162 er forbundet med styreenheten 152 via en styreledning 166 og inneholder en motor 168, tannhjul 170 og en verktøyholder 172.

Det er mange forskjellige anordninger, som er velkjent i industrien, som kan brukes som skjæreelementet 164, så som en fres eller et bor (for mekanisk skjæring fig. 14-15) for mekanisk skjæring eller en dyse (ikke vist) for konsentrert ut-strømning av et høytrykksfluid i form av en stråle med forholdsvis lite tverrsnitts-areal. Boret og dysen er eksempler og er ikke ment å begrense oppfinnelsens ramme. Ethvert skjæreapparat som er innrettet for bruk i industrien kan brukes med denne oppfinnelse.

Ved de fleste nedihull-skjærings- eller frese-anvendelser, kan vann som strømmer ut ved et trykk større enn 110,000 psi (758450 kPa) være passende for å fjerne materialer fra borehullet 112. Ved skjæring av foringsrør 118 (foringsrør kan være mer enn 12 mm tykke), kan det være nødvendig med høyere trykk. Dysen kan gjøres sterk nok til å tåle utløpstrykk på mer enn 200,000 psi (1379000 kPa).

En orienteringsseksjon 144 kan plasseres over kraftseksjonen 120 for orientering av kurven 150 og skjæreverktøyet 118 ved den ønskete stilling, slik at malen 154 er riktig innrettet i forhold til foringsrøret 118. Kurven 150 inneholdende skjæreverktøyet 116 og malen 154, roteres om borehullets 12 akse for radiell plassering av skjæreverktøyet 116 og malen 154. Kurven 150 blir så ført aksialt for å anbringe skjæreverktøyet 116 og malen 154 langs borehullets 112 akse. Hydraulisk drevne anordninger eller elektriske motorer (ikke vist) nede i borehullet er blitt anvendt for utførelse av slike funksjoner og er velkjent i industrien. Enhver slik egnet anordning kan benyttes for formålet ifølge denne oppfinnelse.

Ved utførelsen vist i fig. 13 kan skjæreverktøyet 116 skjære materialer langs det indre av borehullet 112, som kan omfatte foringsrøret 118 eller et område rundt en skjøt mellom borehullet 112 og et gren-borehull (ikke vist)

En overflate-sty reen het 146, som vist i fig. 13, som er plassert ved et egnet sted på plattformen 126, styrer fortrinnsvis systemets 110 drift. Overflate-styreenheten 146 kan omfatte en datamaskin, med tilknyttet minne, en skriver for registrering av data og en skjerm eller monitor 147. Passende alarmer 148 er koplet til overflate-styreenheten 146 og er selektivt påvirkbare ved hjelp av over-flatestyreenheten 146 når visse forutbestemte driftstilstander opptrer. Driften av styreenhetene, så som overflate-styreenheten 46 er velkjent, og er følgelig ikke nærmere beskrevet her.

Driften av skjæresystemet 110 skal nå beskrives i forbindelse med utskjæring av en seksjon eller et vindu i foringsrøret 118, i tilknytning til fig. 13-15. En skjæreprofil som avgrenser den ønskete skjæreform er utformet som et spor 158 i malen 154 og monteres med styreenheten 152 i freseanordningens 114 kurv 150. Freseanordningen 114 blir så ført ned i borehullet via en transportinnretning 130 og anbrakt slik at sporet 158 i malen 154 er innrettet på linje med det ønsket; område som skal utskjæres i foringsrøret 118. Stabilisatorer 138 blir så satt for å sikre minimal radial bevegelse av freseanordningen 114 i borehullet 112 under skjæreoperasjonene. Det skal bemerkes at stabilisatorene 138 fortrinnsvis er hydraulisk påvirkbare pakningselementer, men de kan også være elektrisk akti-verte solenoider eller skrueanordninger eller de kan også være pneumatisk aktivert. Hvilke som helst midler for å trykke systemet 110 mot skjæresiden er tilstrekkelig.

Styreenheten 152 aktiveres for anbringelse av malen 154 og skjæreverk-tøyet 116 slik at skjæreelementet 164 tvinges mot foringsrøret 118. Skjæreelementet 164 blir så aktivert for å frembringe den ønskete skjærevirkning idet skjæreverktøyet 116 beveges langs sporet 158 i malen 160.1 den foretrukne utføringsform beveges skjæreverktøyet 116 langs sporet 158 under påvirkning av tannhjulene 170. Styresignaler kan sendes til tannhjulene 170 og motoren 168 i skjæreverktøyet 116 via styreledningen 166.

Et tverrsnitt gjennom kurvpartiet 136 av freseanordningen 114 er vist i fig.

15. I denne figur skal det utføres et sirkulært snitt i foringsrøret 118. Sporet 158 skråner derfor nedover fra ytterpunkter 158a til et punkt 158b som er det nederste punkt på sporet 158. Bøyeligheten til kombinasjonen av malen 160 og sporet 158 gir mulighet til å etterligne hvilket som helst 3-dimensjonal profil. Snittene kan derfor utføres i materialer med uregelmessige overflater, og snittene kan ha hvilken som helst kontur. Skjæringen er derfor ikke lenger begrenset til sirkulære utskjæringer, slik som ved enkelte kjente teknikker. Det fremgår av fig. 16, 16A og 16B at der hvor freseverktøyet beveges via bevegelse av strengen fra overflaten, er det nødvendig med ytterligere profiler i sporet 158. Eksempler på denne type

arrangement er vist som 157 og 159. En kort sammenfatning av de viste trekk vil gi en fagmann på området forståelse. Når tilbringerpinnen når frem til en ende av ovalen, glir den inn i trauet til trekket. Når den er spent kan den således ikke gli tilbake inn i den halvdel av ovalen som den kom fra, men må fortsette til den mot-satte side av ovalen. Det skal også bemerkes at disse trekk er retningsbestemt, og dersom det er nødvendig med en spesiell bevegelsesretning av kutteren, må trekkene modifiseres tilsvarende.

Dersom seksjonen som skal skjæres er slik at den vil forbli i posisjonen etter at den er blitt skåret (på grunn av nærværet av en sementforbindelse eller hindring), eller dersom den utskårete seksjon kan falle til borehull-bunnen som bruddstykke, så kan systemet 110 innrettes slik at skjæreverktøyet 116 foretar ytterligere snitt innenfor omkretsen av den avgrensete profil, slik at seksjonen av foringsrør 118 skjæres i stykker som er tilstrekkelig små til å kunne transporteres til overflaten ved å sirkulere et fluid (ikke vist) gjennom borehullet 112, hvilket vanligvis gjøres i denne hensikt.

Under operasjoner kan nedihull-styreenheten 152 kommunisere med over-flatestyreenheten 146 via toveis-telemetri 174 eller annen kommunikasjonstek-

nikk. Nedihull-styringene for telemetrien 174 er fortrinnsvis anordnet i en nedihull-telemetriseksjon 140.

Fig. 17 viser brønnverktøyet ifølge fig. 13 med en avbildningsanordning 180 festet over kurven 150. Verktøy for avbildning av partier av det indre av et borehull finnes på området, og vil derfor ikke bli nærmere beskrevet. Avbildningsanordningen kan benyttes til å bekrefte formen på foringsrør- eller avgrenings-seksjonen etter at skjæreoperasjonen er blitt utført. Avbildningsanordningen kan også benyt-

tes til først å avbilde området som skal skjæres for å gi den ønskete skjæreprofil,

og deretter til å bekrefte snittprofilen etter skjæreoperasjonen.

Claims (9)

1. Foringsrørsegment som omfatter et delvis premaskinert vindu innrettet til lettvint løsgjø ring fra segmentet, karakterisert ved at det delvis premaskinerte vindu er avgrenset av et antall utfreste hull anordnet i en geometrisk form.

2. Foringsrørsegment ifølge krav 1, karakterisert ved at de utfreste hull strekker seg delvis gjennom foringsrøret.

3. Foringsrørsegment ifølge krav 1, karakterisert ved at de utfreste hull strekker seg helt gjennom foringsrøret og er plugget med et fluid-ugjennom-trengelig materiale.

4. Foringsrørsegment som omfatter et fluidtett vindu som lett lar seg åpne, karakterisert ved at det har et premaskinert spor som strekker seg delvis gjennom segmentet slik at vinduet lett kan løsgjøres fra foringsrøret og likevel forbli tett mot fluidgjennomgang inntil vinduet fjernes.

5. Fremgangsmåte for å danne et vindu i et foringsrørsegment, omfattende a) frembringelse av et foringsrørsegment med en delvis premaskinert geometrisk form hvis kontur avgrenser et vindu og vindusdeksel; b) innkjøring av segmentet i et borehull; c) fjerning av vindusdekselet, og karakterisert ved at den delvis premaskinerte geometriske form danner et spor.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at sporet er ca.

1 % til ca. 15 % av foringsrørets totale tykkelse.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at den delvis premaskinerte geometriske form danner et antall hull som er anordnet perimetrisk for derved å danne formens kontur.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at hullene strekker seg delvis gjennom en tykkelse av foringsrøret.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at hullene strekker seg helt gjennom foringsrørets tykkelse og fylles med et fluid-ugjennom-trengelig materiale.