NO313561B1

NO313561B1 - Device for drilling in deep water and method for drilling

Info

Publication number: NO313561B1
Application number: NO20003647A
Authority: NO
Inventors: Geir Tandberg; Sigbjoern Sangesland; Joeren Breda
Original assignee: Fmc Kongsberg Subsea As
Priority date: 2000-07-17
Filing date: 2000-07-17
Publication date: 2002-10-21
Also published as: NO20003647L; NO20003647D0

Description

Foreliggende oppfinnelse omhandler en boreanordning for boring av et hull gjennom en formasjon som befinner seg på store havdyp, omfattende en borekrone, en boremotor tilkoplet borekronen for rotasjon av denne, en tetteinnretning innrettet til å tette glidbart mot borehullsveggen, hvilken tetteinnretning avgrenser første og andre soner i borehullet, samt et rørsystem som strekker seg fra minst ett fartøy på overflaten, hvilket rørsystem omfatter et antall rør eller kanaler for tilførsel av fluid til borehullet og omfatter en første kanal for tilførsel av et første fluid til borekronen samt til rotasjon av boremotoren, en andre kanal for retur av det første fluid samt borttransport av borekaks og en tredje kanal for tilførsel av et andre fluid til den første sone. Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for boring av et hull gjennom en formasjon på dypt vann ved bruk av en glidbar tetteinnretning som avgrenser øvre og nedre soner i et borehull hvor et første fluid tilføres den nedre sone for rotasjon av boremotor og en borekrone for boring av hullet. The present invention relates to a drilling device for drilling a hole through a formation located at great ocean depths, comprising a drill bit, a drilling motor connected to the drill bit for rotation thereof, a sealing device arranged to seal slidably against the borehole wall, which sealing device defines first and second zones in the borehole, as well as a pipe system that extends from at least one vessel on the surface, which pipe system comprises a number of pipes or channels for supplying fluid to the borehole and comprises a first channel for supplying a first fluid to the drill bit and for rotation of the drilling motor, a second channel for the return of the first fluid as well as the removal of drilling cuttings and a third channel for supplying a second fluid to the first zone. The invention also relates to a method for drilling a hole through a formation in deep water using a sliding sealing device that delimits upper and lower zones in a borehole where a first fluid is supplied to the lower zone for rotation of a drilling motor and a drill bit for drilling the hole .

Ved konvensjonell boring av undersjøiske brønner blir det først anordnet et lederør som strekker seg ca. 200 meter ned i sjøbunnen og danner fundament for et brønnhode osv. En utblåsningssikring (BOP) festes på brønnhodet. Deretter blir det anordnet et stigerør som festes til BOP og strekker seg opp til et borefartøy. Den videre boring skjer gjennom stigerøret ved at en borestreng med en borekrone i sin ende senkes ned gjennom stigerøret og borehullet. Borekronen roteres, eksempelvis ved at borestrengen roteres av et rotasjonsbord på borefartøyet og gjør at borekronen graver hull i bergarten. In conventional drilling of subsea wells, a guide pipe is first arranged which extends approx. 200 meters down into the seabed and forms the foundation for a wellhead, etc. A blowout preventer (BOP) is attached to the wellhead. A riser is then arranged which attaches to the BOP and extends up to a drilling vessel. Further drilling takes place through the riser by lowering a drill string with a drill bit at its end through the riser and the borehole. The drill bit is rotated, for example by the drill string being rotated by a rotary table on the drilling vessel and causing the drill bit to dig holes in the rock.

Under boring blir det gjennom borestrengen pumpet et fluid. Dette fluid strømmer ut gjennom dyser i borekronen og returnere til overflaten gjennom ringrommet mellom borestrengen og borehullet hhv. stigerøret. Borefluidet tjener flere formål, det skal smøre og avkjøle borekronen, bringe steinbiter (borekaks) opp til overflaten, danne en slamkake på hullveggen, som tetter og beskytter hullveggen mot erosjon; samt sørge for kontroll av brønnen under boring. Det sistnevnte oppnås ved at borefluidets vekt er høyere enn formasjonstrykket (poretrykket), for å unngå at hydrokarboner trenger inn i borehullet og forårsaker utblåsning. Samtidig må vekten av borefluidet være mindre enn bergartens bruddstyrke, da dette i så fall vil medføre at fluid vil presses inn i formasjonen og bryter opp bergarten. Dette intervallet er vanligvis lite. During drilling, a fluid is pumped through the drill string. This fluid flows out through nozzles in the drill bit and returns to the surface through the annulus between the drill string and the drill hole, respectively. the riser. The drilling fluid serves several purposes, it should lubricate and cool the drill bit, bring pieces of rock (drill cuttings) to the surface, form a mud cake on the hole wall, which seals and protects the hole wall against erosion; as well as ensure control of the well during drilling. The latter is achieved by the weight of the drilling fluid being higher than the formation pressure (pore pressure), to prevent hydrocarbons from penetrating the borehole and causing blowout. At the same time, the weight of the drilling fluid must be less than the rock's breaking strength, as this will then result in fluid being forced into the formation and breaking up the rock. This interval is usually small.

Vekten av borefluidet er en funksjon av dets tetthet og volum, dvs. den til enhver tid bestående høyde på fluidsøylen, som er lengden av borehullet samt lengden av stigerøret (som tilsvarer vanndybden pluss høyden fra vannflaten og opp til boredekk). Etter som man borer seg nedover må fluidets egenvekt (tetthet) økes for å møte et stadig stigende poretrykk ved bunnen av brønnen. Fluidtrykket oppover i det åpne hullet vil da stige pga det økende hydrostatiske trykk som kommer av den økte fluidvekten. Før dette trykket overstiger bergartens styrke, et sted i det åpne hull, må boringen stoppes og borehullet fores med et rør, vanligvis et stålrør. The weight of the drilling fluid is a function of its density and volume, i.e. the existing height of the fluid column at any time, which is the length of the borehole and the length of the riser (which corresponds to the water depth plus the height from the water surface up to the drill deck). As you drill down, the specific gravity (density) of the fluid must be increased to meet an ever-increasing pore pressure at the bottom of the well. The fluid pressure upwards in the open hole will then rise due to the increasing hydrostatic pressure that comes from the increased fluid weight. Before this pressure exceeds the strength of the rock, somewhere in the open hole, the drilling must be stopped and the borehole lined with a pipe, usually a steel pipe.

Ved boring av fralandsbrønner blir dette problemet mye større enn ved boring på land, fordi vekten av fluidsøylen i borestigerøret kommer på toppen av vekten av fluidet i borehullet. En kan fort se at ved store havdyp, vil denne økte vekten medføre store problemer. Dette fordi trykkøkningen i slamsøylen ikke kan følge intervallet mellom poretrykk og formasjonstrykk etter hvert som hullets dybde øker. When drilling offshore wells, this problem becomes much greater than when drilling on land, because the weight of the fluid column in the drill riser comes on top of the weight of the fluid in the borehole. One can quickly see that at great ocean depths, this increased weight will cause major problems. This is because the increase in pressure in the mud column cannot follow the interval between pore pressure and formation pressure as the depth of the hole increases.

Et borehull fores ved at stålrør kobles sammen til en sammenhengende rørstreng (foringsrørstreng) og føres ned i borehullet og sementeres fast mot hullveggen slik at brønnen blir i stand til å motstå det økende trykket som følger av at borefluidets vekt må økes for å kontrollere bunnhullstrykket. Ettersom hullet bores dypere innsettes nye stålforinger. Hver foring må ha mindre ytterdiameter enn den forrige, fordi den må plasseres inne i den forrige foring og i tillegg ha en klaring mot denne slik at den kan støpes fast i brønnen. Klaringen må være så stor at innføringen av røret går lett og det må være mulig å pumpe sement opp i ringrommet mellom rørene. A borehole is lined by connecting steel pipes together to form a continuous pipe string (casing pipe string) and is led down into the borehole and firmly cemented against the hole wall so that the well is able to withstand the increasing pressure that results from the fact that the weight of the drilling fluid must be increased to control the bottom hole pressure. As the hole is drilled deeper, new steel liners are inserted. Each liner must have a smaller outer diameter than the previous one, because it must be placed inside the previous liner and in addition have a clearance against this so that it can be cast firmly in the well. The clearance must be large enough that the introduction of the pipe is easy and it must be possible to pump cement up into the annulus between the pipes.

For effektiv borttransport av borekaks er det ønskelig med høy hastighet i det oppstrømmende borefluid. Dette vil imidlertid medføre at trykket i borefluidet blir høyere og, for å opprettholde borefluidets evne til trykkontroll, må tettheten reduseres. I tillegg betyr øket hastighet en øket erosjon av borehullsveggen, noe som heller ikke er ønskelig. Som man vil forstå av dette, vil valget av egnet borefluid være et kompromiss mellom flere parametere, noe som normalt medfører at enkelte egenskaper ikke er optimale. For efficient removal of drilling cuttings, it is desirable to have a high velocity in the upflowing drilling fluid. This will, however, cause the pressure in the drilling fluid to become higher and, in order to maintain the drilling fluid's ability to control pressure, the density must be reduced. In addition, increased speed means increased erosion of the borehole wall, which is also not desirable. As you will understand from this, the choice of a suitable drilling fluid will be a compromise between several parameters, which normally means that certain properties are not optimal.

En løsning for å avhjelpe slike problemer ved boring på store havdyp er vist og beskrevet i US patentskrift nr. 4.813.495. Ifølge oppfinnelsen avledes returslammet ved havbunnen og pumpes tilbake til overflaten og borefartøyet ved hjelp av en pumpe plassert på havbunnen. Dermed elimineres den slamsøyle som utgjøres av stigerøret og man vil kunne bruke færre antall foringer. I tillegg kan det benyttes et tyngre boreslam som over et større dybdeintervall kan ha et hydrostatisk trykk som vil ligge mellom poretrykket og formasjonsstyrken. A solution to remedy such problems when drilling at great ocean depths is shown and described in US Patent No. 4,813,495. According to the invention, the return mud is diverted at the seabed and pumped back to the surface and the drilling vessel by means of a pump placed on the seabed. In this way, the mud column formed by the riser is eliminated and fewer linings can be used. In addition, a heavier drilling mud can be used which, over a greater depth interval, can have a hydrostatic pressure that will lie between the pore pressure and the formation strength.

Det skal spesielt vises til patentskriftets fig. 4 som skjematisk viser forholdet mellom poretrykk og oppsprekningstrykk (fraktureringstrykk) ved økende dybde for en fralandsbrønn. Figuren viser samtidig hvordan foringsrørintervallene beregnes (boreprogrammet). Ved oppfinnelsen ifølge patentskriftet kan det oppnås en reduksjon i antall foringer som det fremgår av patentskriftets fig. 5. Ved at man unngår den høye vektkomponenten som utgjøres av slamsøylen i stigerøret (tilsvarende havdybden) kan det benyttes færre foringer i brønnen. I eksempelet vist i fig. 4 ses at det må benyttes seks foringsrør (i tillegg til lederøret) for å gjennomføre boreprogrammet, mens det ved utøvelsen av oppfinnelsen (fig. 5) er tilstrekkelig med tre foringer. Particular reference should be made to the patent document's fig. 4 which schematically shows the relationship between pore pressure and fracturing pressure (fracturing pressure) with increasing depth for an offshore well. The figure also shows how the casing intervals are calculated (the drilling program). With the invention according to the patent specification, a reduction in the number of liners can be achieved, as can be seen from the patent specification's fig. 5. By avoiding the high weight component formed by the mud column in the riser (corresponding to the sea depth), fewer liners can be used in the well. In the example shown in fig. 4 it can be seen that six casings must be used (in addition to the guide pipe) to carry out the drilling program, while in the practice of the invention (fig. 5) three casings are sufficient.

Denne metoden har imidlertid bare i liten grad funnet praktisk anvendelse. Det viktigste problemet er relatert til å pumpe opp returfluidet. Dette inneholder borekaks, dvs. steinbiter fra boreprosessen og da disse ofte er svært abrasive vil de kunne ødelegge pumpene. For å avhjelpe dette er det foreslått å anordne en separasjonsenhet i forbindelse med pumpen. I denne kan separeres ut mest mulig av borekakset før restfluidet pumpes opp til overflaten. Dette medfører imidlertid installasjon av komplisert utstyr på havbunnen, noe som er dyrt og vanskelig. However, this method has only found practical application to a small extent. The most important problem is related to pumping up the return fluid. This contains drilling cuttings, i.e. pieces of rock from the drilling process and as these are often very abrasive, they can destroy the pumps. To remedy this, it is proposed to arrange a separation unit in connection with the pump. In this, as much as possible of the cuttings can be separated before the residual fluid is pumped up to the surface. However, this entails the installation of complicated equipment on the seabed, which is expensive and difficult.

I US patentskrift nr. 4.534.426 er vist og beskrevet en boreanordning for boring av hull med stor diameter. Boreanordningen omfatter en pakning i borehullet, fortrinnsvis plassert i nærheten av borehodet, og som er innrettet til å tette mot borehullsveggen og gli nedover i borehullet under boring. Innretningen isolerer dermed en nedre del av borehullet fra den resterende del og tilveiebringer en lukket krets for borefluidet. Den delen av borehullet som befinner seg over pakningen er fylt med et tungt slam. Hensikten med oppfinnelsen er å oppnå en øket vekt på borekronen for derved å gi høyere matekraft til borekronen, noe som normalt er svært vanskelig ved boring av store hull. Trykkforskjellen kan økes enten ved hjelp av et trykkfall som skapes av en venturi eller pumpe i returkanalen eller ved å tilsette luft til det sirkulerende boreslam. Denne trykkforskjellen, kombinert med tyngden av boreslammet over pakningen, kan antas å gi svært store matekrefter. US Patent No. 4,534,426 shows and describes a drilling device for drilling holes with a large diameter. The drilling device comprises a gasket in the borehole, preferably located near the drill head, and which is designed to seal against the borehole wall and slide down into the borehole during drilling. The device thus isolates a lower part of the borehole from the remaining part and provides a closed circuit for the drilling fluid. The part of the borehole that is located above the packing is filled with a heavy mud. The purpose of the invention is to achieve an increased weight on the drill bit in order to thereby provide a higher feed force to the drill bit, which is normally very difficult when drilling large holes. The pressure difference can be increased either by means of a pressure drop created by a venturi or pump in the return channel or by adding air to the circulating drilling mud. This pressure difference, combined with the weight of the drilling mud above the packing, can be assumed to give very large feeding forces.

Denne kjente anordning er imidlertid beregnet på landbasert boring og kan ikke brukes ved boring til havs. Eksempelvis kan det ikke brukes luft som innblanding i boreslam ved boring på store havdyp. Luften må i så fall tilføres under så høye trykk at det vil medføre en stor fare for omgivelsene, hvis det i det hele tatt er praktisk mulig å benytte de høye trykk som er nødvendig. Det å bore såkalt underbalansert vil uansett, selv om det kan være ønskelig fra et boreteknisk synspunkt, medføre stor fare for utblåsning og forurensning og er derfor svært lite brukt. However, this known device is intended for land-based drilling and cannot be used for offshore drilling. For example, air cannot be used as a mixture in drilling mud when drilling at great ocean depths. In that case, the air must be supplied under such high pressures that it will cause a great danger to the surroundings, if it is at all practically possible to use the high pressures that are necessary. Drilling so-called underbalanced will in any case, even though it may be desirable from a drilling technical point of view, entail a great risk of blowout and contamination and is therefore very little used.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en anordning og en fremgangsmåte for boring av brønner hvor man i større grad unngår de ovennevnte ulemper ved kjent teknikk og isolerer brønnen over en pakning for å kunne redusere den hydrostatiske vekten i hullet i tillegg til at trykkforskjellen skal være så liten som mulig for å unngå lekkasje forbi pakningen. Foruten nevnte optimalisering gjør oppfinnelsen det også mulig å styre fyllingsgraden av borehullet slik at det ikke brukes mer "balansefluid" enn det som er nødvendig for å overstige poretrykket og dermed oppnå bedre kontroll over brønnen. Dette oppnås ved at den tredje kanal munner ut like over tetteinnretningen, at det andre fluid har en tetthet som er forskjellig fra det første fluid og er innrettet til trykkbalansering av formasjonen, og at de nevnte fluider er ikke-kompressible fluider. De karakteristiske trekkene ved oppfinnelsens anordning og fremgangsmåte er angitt i de vedlagte krav. The purpose of the invention is to provide a device and a method for drilling wells in which the above-mentioned disadvantages of known techniques are avoided to a greater extent and the well is isolated over a gasket in order to be able to reduce the hydrostatic weight in the hole in addition to the pressure difference being so as small as possible to avoid leakage past the gasket. In addition to the aforementioned optimization, the invention also makes it possible to control the degree of filling of the borehole so that no more "balance fluid" is used than is necessary to exceed the pore pressure and thus achieve better control over the well. This is achieved by the fact that the third channel opens out just above the sealing device, that the second fluid has a density that is different from the first fluid and is designed for pressure balancing of the formation, and that the mentioned fluids are non-compressible fluids. The characteristic features of the device and method of the invention are stated in the attached claims.

Ved en fordelaktig utførelse av oppfinnelsen medføres en foringsrørstreng under boringen slik at brønnen kan fores uten å trekke opp borekronen. In an advantageous embodiment of the invention, a casing string is carried during the drilling so that the well can be lined without pulling up the drill bit.

Ved foreliggende oppfinnelse oppnås at de forskjellige egenskaper som er ønskelige kan optimaliseres til sin funksjon. Selve borefluidet som tilføres borekronen kan således optimaliseres for sin evne til å kjøle borekronen samt borttransport av borekaks. Da dette fluidet sirkulerer i en lukket krets kan det benyttes hvilket som helst fluid. Til boringen kan man benytte et enklest mulig fluid uten tilsetninger, eksempelvis vann eller gass. Det kan eksempelvis anordnes en pumpe på eller ved havbunnen og benyttes sjøvann til boringen. Borekaks som pumpes opp fra borehullet kan i så fall tømmes på sjøbunnen da det ikke inneholder skadelige stoffer. Alternativt kan returfluidet pumpes opp til borefartøyet for lagring og transport til land. With the present invention, it is achieved that the various properties that are desirable can be optimized for their function. The drilling fluid itself that is supplied to the drill bit can thus be optimized for its ability to cool the drill bit as well as the removal of cuttings. As this fluid circulates in a closed circuit, any fluid can be used. For drilling, you can use the simplest possible fluid without additives, for example water or gas. For example, a pump can be arranged on or near the seabed and seawater used for drilling. Drilling cuttings that are pumped up from the borehole can then be emptied on the seabed as they do not contain harmful substances. Alternatively, the return fluid can be pumped up to the drilling vessel for storage and transport to shore.

Når man ikke lenger trenger å ta hensyn til borefluidets trykkbalanserende funksjon, kan boringen foregå ubalansert. Eventuell inntrenging av hydrokarboner blir begrenset til et lite hulrom i den nedre delen av borehullet og kan kontrolleres ved hjelp av borefluidet. When you no longer need to take into account the pressure-balancing function of the drilling fluid, drilling can take place unbalanced. Any penetration of hydrocarbons is limited to a small cavity in the lower part of the borehole and can be controlled using the drilling fluid.

Det fluid som tilføres borehullet over innretningen har som sin eneste funksjon å trykkbalansere brønnen, eventuelt også å danne en beskyttende slamkake på veggen av det åpne hull. Dermed vil dette fluidet kunne optimaliseres slik at det kan ivareta den trykkbalanserende funksjon på best mulig måte. Formasjonen vil kun utsettes for balansefluidets høyde i borehullet (pluss det hydrostatiske trykk av vanndybden.) som er tilstrekkelig til å ivareta balansefunksjonen. På denne måten kan det bores dypere mellom hver foring slik at det oppnås en ytterligere reduksjon i antall foringer som er nødvendig i brønnen. Speilet mellom vann og slam holdes på ønsket høyde ved å etterfylle slam etter hvert som det bores. The fluid that is supplied to the borehole above the device has as its sole function to pressure balance the well, possibly also to form a protective mud cake on the wall of the open hole. Thus, this fluid will be able to be optimized so that it can take care of the pressure-balancing function in the best possible way. The formation will only be exposed to the height of the balancing fluid in the borehole (plus the hydrostatic pressure of the water depth.) which is sufficient to take care of the balancing function. In this way, deeper drilling can be done between each liner so that a further reduction in the number of liners required in the well is achieved. The mirror between water and mud is kept at the desired height by replenishing mud as it is drilled.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere beskrives med henvisning til de vedlagte tegninger hvor: The invention shall be described in more detail in the following with reference to the attached drawings where:

fig. 1 er en skisse over boresystemet ifølge oppfinnelse, fig. 1 is a sketch of the drilling system according to the invention,

fig. 2 er en skisse av en andre utførelsesform av oppfinnelsen, fig. 2 is a sketch of a second embodiment of the invention,

fig. 3 er et flytdiagram som viser ventilsystemet, fig. 3 is a flow diagram showing the valve system,

fig. 4 viser en alternativ utførelse av systemet for tilførsel av borefluid og fig. 5 er et diagram tilsvarende fig. 4 og 5 i US patentskrift nr. 4.813.495 og viser boreprogrammet ved bruk av oppfinnelsen. fig. 4 shows an alternative embodiment of the system for supplying drilling fluid and fig. 5 is a diagram corresponding to fig. 4 and 5 in US patent document no. 4,813,495 and shows the drilling program using the invention.

I fig. 1 er vist en brønn 7 som bores gjennom en formasjon 8 under en havbunn 9. Borehullet er i sin øvre del foret med et lederør 15. Lederøret tjener som fundament for havbunnsinstallasjoner, så som føringsbasis, brønnhode, ventiltre osv. (ikke vist) etter vanlig praksis. In fig. 1 shows a well 7 which is drilled through a formation 8 under a seabed 9. The borehole is lined in its upper part with a guide pipe 15. The guide pipe serves as a foundation for seabed installations, such as guide base, wellhead, valve tree etc. (not shown) after common practice.

I brønnen er anordnet en bunnhullssammenstilling 10, heretter kalt BHA (Bottom Hole Assembly). Denne omfatter en nedihulls boremotor 13 som fortrinnsvis er en fortrengningsmotor drevet av borefluid. Dennes utgangsaksel er tilkoblet en borekrone 12. Fordelaktig kan en underrømmer 14 også være tilkoblet motoren og anordnet over borekronen. I tillegg kan det være anordnet styresystemer (eksempelvis bøyeledd) for awiksboring, målere for trykk og temperatur samt følere for deteksjon av hydrokarboner, spesielt gass, osv. A bottom hole assembly 10, hereafter called BHA (Bottom Hole Assembly), is arranged in the well. This includes a downhole drilling motor 13 which is preferably a displacement motor driven by drilling fluid. Its output shaft is connected to a drill bit 12. Advantageously, a lower sleeve 14 can also be connected to the motor and arranged above the drill bit. In addition, control systems (for example flexures) for awiks drilling, gauges for pressure and temperature as well as sensors for detection of hydrocarbons, especially gas, etc. can be arranged.

I brønnen er anordnet en isolasjonsinnretning 30. Denne er innrettet til å tette mot borehullsveggen samtidig som den kan gli langs denne under boring sammen med BHA. På denne måten deler isolasjonsinnretningen borehullet i to soner, en nedre sone 19 som er fylt med et første fluid for boring og en andre sone 17 som er fylt med et andre fluid for trykkbalansering. An isolation device 30 is arranged in the well. This is designed to seal against the borehole wall while also being able to slide along it during drilling together with the BHA. In this way, the isolation device divides the borehole into two zones, a lower zone 19 which is filled with a first fluid for drilling and a second zone 17 which is filled with a second fluid for pressure balancing.

Tetningsinnretningen kan eksempelvis være en oppblåsbar gummipakning som ekspanderes ved hjelp av trykket fra borefluidet eller balansefluidet. Alternativt kan tetningsinnretningen være en ekspanderbar hylse (mekanisk eller hydraulisk) som kan etterlates i hullet etter bruk. Den kan også være en dorinnretning med samme eller litt større diameter som borekronen og med kun en liten klaring mot foringsrøret. The sealing device can, for example, be an inflatable rubber gasket that expands with the help of the pressure from the drilling fluid or the balance fluid. Alternatively, the sealing device can be an expandable sleeve (mechanical or hydraulic) which can be left in the hole after use. It can also be a mandrel device with the same or slightly larger diameter as the drill bit and with only a small clearance to the casing.

Tetningsinnretningen er i den foretrukne utførelsesform anordnet rundt den øvre del av BHA. Alternativt kan den være utformet som en separat modul med gjennomgående kanaler og ventiler og omfatte øvre og nedre koblingsinnretninger for tilkobling til henholdsvis en borestreng 20 og BHA 10. In the preferred embodiment, the sealing device is arranged around the upper part of the BHA. Alternatively, it can be designed as a separate module with continuous channels and valves and include upper and lower coupling devices for connection to a drill string 20 and BHA 10, respectively.

En modifisert borestreng eller rørsystem 20 strekker seg mellom et fartøy på overflaten og borehullet og er løsbart tilkoblet BHA 10. Rørsystemet inneholder et antall, fortrinnsvis tre, kanaler for fluid. Rørsystemet kan eksempelvis bestå av tre kveilrør 21, 22, 23 som er buntet sammen. Alternativt kan det bestå av et hovedrør (eksempelvis en borestreng) med to rør festet på utsiden av dette, eller et rør som innvendig er delt i tre kanaler. I tillegg kan rørsystemet omfatte elektriske og/eller signalkabler (et eller flere trykkløp) tilknyttet målere ned i hullet. A modified drill string or pipe system 20 extends between a vessel on the surface and the borehole and is releasably connected to the BHA 10. The pipe system contains a number, preferably three, channels for fluid. The pipe system can, for example, consist of three coiled pipes 21, 22, 23 which are bundled together. Alternatively, it can consist of a main pipe (for example a drill string) with two pipes attached to the outside of this, or a pipe which is internally divided into three channels. In addition, the pipe system may include electrical and/or signal cables (one or more pressure lines) connected to meters down the hole.

Gjennom rørsystemet 20 tilføres de fluider som trengs for å gjennomføre boreoperasjonen i henhold til oppfinnelsen. Røret 21 munner ut på oversiden av isolasjonsinnretningen 30 (ved 24) og benyttes til å tilføre et relativt tungt fluid eller slam, heretter kalt balansefluid, til borehullet ovenfor tetningen 30. Through the pipe system 20, the fluids needed to carry out the drilling operation according to the invention are supplied. The pipe 21 opens on the upper side of the isolation device 30 (at 24) and is used to supply a relatively heavy fluid or mud, hereafter called balance fluid, to the borehole above the seal 30.

Røret 22 står i fluidforbindelse med den indré kanalen i BHA. Denne benyttes for tilførsel av borefluid til BHA for drift av boremotoren og spyling av borekronen. Kanalen munner således ut under borekronen (ved 25). The tube 22 is in fluid connection with the internal channel in the BHA. This is used for supplying drilling fluid to the BHA for operating the drilling motor and flushing the drill bit. The channel thus opens out under the drill bit (at 25).

Røret 23 står i fluidforbindelse med en andre kanal i BHA 10. Denne kanal munner ut på undersiden av tetningen 30 (ved 26) og står således i forbindelse med ringrommet rundt BHA i brønnen. Denne kanalen er innrettet for returfluid for borefluid tilbake til overflaten. The pipe 23 is in fluid connection with a second channel in the BHA 10. This channel opens out on the underside of the seal 30 (at 26) and is thus connected to the annulus around the BHA in the well. This channel is designed for return fluid for drilling fluid back to the surface.

Borehullet ovenfor isolasjonsinnretningen 30 fylles med et balansefluid 17. Som vist fylles borehullet slik at toppen 18 av balansefluidet befinner seg inne i det sist satte foringsrør, på fig. 1 lederøret. Hensikten med dette vil bli nærmere forklart i det senere. The borehole above the isolation device 30 is filled with a balance fluid 17. As shown, the borehole is filled so that the top 18 of the balance fluid is located inside the last inserted casing, in fig. 1 guide tube. The purpose of this will be explained in more detail later.

Et nedre kjøreverktøy 16 er festet til borestrengen og omfatter midler for tilkobling til BHA. Verktøyet omfatter et antall kanaler og ventiler som er vist skjematisk på fig. 3. Hver kanal 21-23 har en respektive stengeventil, henholdsvis 27, 28 og 29. Videre er det anordnet fluidforbindelser mellom kanalene 21 og 23 som reguleres med ventil 31 og mellom kanalene 22 og 23 som reguleres med ventil 32. Disse fluidforbindelsene gjør det mulig å opprette sirkulasjonsbaner i boreanordningen, noe som vil bli nærmere forklart i det senere. A lower driving tool 16 is attached to the drill string and includes means for connection to the BHA. The tool comprises a number of channels and valves which are shown schematically in fig. 3. Each channel 21-23 has a respective shut-off valve, respectively 27, 28 and 29. Furthermore, fluid connections are arranged between channels 21 and 23 which are regulated by valve 31 and between channels 22 and 23 which are regulated by valve 32. These fluid connections make possible to create circulation paths in the drilling device, which will be explained in more detail later.

Fig. 2 viser en andre, foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen. Like deler er gitt samme henvisningstall. Forskjellen mellom denne utførelsen og den som er beskrevet ovenfor er i hovedsak at den omfatter innretninger slik at en foringsrørstreng 11 kan medføres under boringen. Dette gir en rekke fordeler, spesielt kan det spares tid ved at boreutstyret ikke behøver trekkes opp til borefartøyet ved foring av borehullet. Fig. 2 shows a second, preferred embodiment of the invention. Equal parts are given the same reference number. The difference between this embodiment and the one described above is essentially that it includes devices so that a casing string 11 can be carried along during drilling. This provides a number of advantages, in particular time can be saved by the fact that the drilling equipment does not need to be pulled up to the drilling vessel when lining the borehole.

Det nedre kjøreverktøy 116 er modifisert slik at det omfatter midler for løsbart feste til den nedre ende av et foringsrør. Kjøre verktøy et 116 omfatter, på samme som kjøreverktøyet 16, de forannevnte ventiler 27 - 29 og 31 og 32. The lower driving tool 116 is modified to include means for releasably attaching to the lower end of a casing. Driving tool 116 includes, in the same way as driving tool 16, the aforementioned valves 27 - 29 and 31 and 32.

Et øvre kjøreverktøy 117 er festet til foringsrørets øvre ende og omfatter tilsvarende midler for løsbart feste til borestrengen. An upper driving tool 117 is attached to the upper end of the casing and includes corresponding means for releasable attachment to the drill string.

Mellom de to kjøreverktøy kan fluidtilførselsrørene utformes på enklest mulig måte. Da strekket opptas i foringsrørstrengen kan rørene eksempelvis være fleksible slanger. Man kan eventuelt klare seg med kun to løp, dvs. for kanalene 22 og 23, idet kanalen 21 kan munne ut i foringsrøret ved dets øvre ende og det indre av foringsrøret benyttes som kanal for balansefluidet (eller det rene borefluidet). Det nedre kjøreverktøy vil da måtte omfatte midler som tilveiebringer fluidkommunikasjon mellom foringsrørets indre og ringrommet rundt, for den nevnte fylling av balansefluid. Between the two running tools, the fluid supply pipes can be designed in the simplest possible way. As the tension is taken up in the casing string, the pipes can for example be flexible hoses. One can possibly manage with only two runs, i.e. for channels 22 and 23, as channel 21 can open into the casing at its upper end and the interior of the casing is used as a channel for the balance fluid (or the clean drilling fluid). The lower driving tool will then have to include means that provide fluid communication between the interior of the casing and the surrounding annulus, for the aforementioned filling of balance fluid.

En alternativ utførelse av rørsystemet 20 er vist på fig. 4. Det øvre kjøreverktøy et er tilkoblet et rør 200 som kan være en standard borestreng avhengt fra et borefartøy 2. Kjøre verktøyet omfatter midler for tilkobling av ytterligere to fleksible slanger 222 og 223. Slangene forløper opp til et andre fartøy 3. Borestrengen kan benyttes som tilførselskanal 22 for balansefluid, mens tilførsel og retur av borefluid håndteres av det andre fartøy. Fordelen med dette er at det her ikke blir behov for noen spesialløsninger, dvs. spesiallagde flerkanalsrør, men en standard borestreng. De fleksible slangene 222 og 223 kan senkes opp og ned uavhengig av borestrengen og behøver ikke å tromles opp før boringen er avsluttet. An alternative embodiment of the pipe system 20 is shown in fig. 4. The upper driving tool is connected to a pipe 200 which can be a standard drill string suspended from a drilling vessel 2. The driving tool comprises means for connecting two further flexible hoses 222 and 223. The hoses run up to a second vessel 3. The drill string can be used as supply channel 22 for balance fluid, while the supply and return of drilling fluid is handled by the other vessel. The advantage of this is that there is no need for any special solutions, i.e. specially made multi-channel pipes, but a standard drill string. The flexible hoses 222 and 223 can be lowered up and down independently of the drill string and do not need to be reeled up before the drilling is finished.

Ved bruk av anordningen til boring av en undersjøisk brønn tilveiebringes først et lederør på vanlig måte, eksempelvis ved boring eller pæling. Lederøret tilveiebringer et fundament for havbunnsinstallasjonene, så som brønnhode og ventiltre. Lederøret vil normalt strekke seg 100 - 300 meter ned i sjøbunnen. When using the device for drilling an underwater well, a guide pipe is first provided in the usual way, for example when drilling or piling. The guide pipe provides a foundation for the subsea installations, such as the wellhead and valve tree. The guide pipe will normally extend 100 - 300 meters into the seabed.

Nå klargjøres en BHA 10 på fartøyet. Denne kobles til rørsystemet (borestrengen) og det hele senkes ned mot hullbunnen. Før boringen påbegynnes startes pumpen for å sirkulere fluid gjennom kanalene 22 og 23 for å renske brønnen for eventuelle løst materiale. Deretter dirigeres borefluid inn i pakningen for å ekspandere denne mot borehullsveggen. En tilbakeslagsventil vil sørge for at pakningen ikke kollapser dersom trykket i kanalen 22 synker. A BHA 10 is now being prepared on the vessel. This is connected to the pipe system (the drill string) and the whole thing is lowered towards the bottom of the hole. Before drilling begins, the pump is started to circulate fluid through channels 22 and 23 to clean the well of any loose material. Drilling fluid is then directed into the packing to expand it against the borehole wall. A non-return valve will ensure that the gasket does not collapse if the pressure in the channel 22 drops.

Nå dirigeres borefluidet til boremotoren som vil begynne å rotere borekronen slik at hullet bores stadig dypere ned i formasjonen. Under boreoperasjonen vil pakningen gli langs borehullsveggen ettersom hullet bores dypere. Borefluid som pumpes ned til borekronen og gjennom denne (ved 25) renser og avkjøler borekronen og fjerner borekakset som blir løsnet av borekronen. Fluidet med borekaks stiger opp i ringrommet 19 rundt BHA og inn i innløpet 26 til kanalen 23 og videre opp til overflaten. Dersom det er ønskelig kan en ekstra pumpe tilknyttes kanalen 23 for å skape et undertrykk i kanalen som hjelper til med å løfte borekakset til overflaten. Now the drilling fluid is directed to the drilling motor which will start to rotate the drill bit so that the hole is drilled ever deeper into the formation. During the drilling operation, the packing will slide along the borehole wall as the hole is drilled deeper. Drilling fluid that is pumped down to the drill bit and through this (at 25) cleans and cools the drill bit and removes the cuttings that are loosened by the drill bit. The fluid with drilling cuttings rises in the annulus 19 around the BHA and into the inlet 26 of the channel 23 and further up to the surface. If desired, an additional pump can be connected to the channel 23 to create a negative pressure in the channel which helps to lift the drill cuttings to the surface.

Alternativt kan kanalen 23 bare strekke seg et stykke opp over havbunnen og være tilknyttet en slange eller lignende for dumping av borekakset på havbunnen. Alternatively, the channel 23 can only extend a short distance above the seabed and be connected to a hose or the like for dumping the drill cuttings on the seabed.

Under boringen fylles et andre fluid, i det følgende benevnt balansefluid, inn i ringrommet 17. Mengden av balansefluid som pumpes ned beregnes slik at høyden på slamsøylen til enhver tid strekker seg et stykke, til eksempel 100 meter, opp i lederøret, slik det er vist ved 18 på fig. 1. Dette for å unngå problemer ved lederørskoen. Egenvekten av balansefluidet reguleres slik at vekten av slamsøylen i borehullet pluss vekten av vannet (opp til overflaten) overstiger poretrykket i bunnen av hullet. During the drilling, a second fluid, hereafter referred to as balance fluid, is filled into the annulus 17. The amount of balance fluid that is pumped down is calculated so that the height of the mud column at all times extends a distance, for example 100 metres, up the guide pipe, as it is shown at 18 in fig. 1. This is to avoid problems with the guide tube shoe. The specific weight of the balance fluid is regulated so that the weight of the mud column in the borehole plus the weight of the water (up to the surface) exceeds the pore pressure at the bottom of the hole.

Fordi balansefluidet er tilnærmet stillestående i borehullet kan det benyttes et fluid med høyere egenvekt da væskesøylen videre opp til overflaten ikke lenger er slam, men sjøvann. I tillegg behøver man ikke å ta hensyn til trykkfall som følge av strømninger i fluidet, slik som ved konvensjonell boring. Egenvekten kan også beregnes mer nøyaktig fordi det ikke har den usikkerhet som innblanding av borekaks medfører. Balansefluidet kan optimaliseres for sin funksjon fordi man ikke behøver å ta hensyn til at det skal transportere borekaks og kan eksempelvis gjøres så viskøst at det ikke lett blandes. Dermed kan det etter hvert benyttes stadig tyngre balansefluid. Man kan stable "søyler" av balansefluid med forskjellig vekt etter som hullet bores dypere. Man vil da ha en søyle av balansefluid som til en hver tid overstiger poretrykket samtidig som det lenger oppe i brønnen ikke overstiger oppsprekningstrykket. Because the balance fluid is virtually stagnant in the borehole, a fluid with a higher specific gravity can be used as the liquid column further up to the surface is no longer mud, but seawater. In addition, one does not need to take into account pressure drops as a result of flows in the fluid, such as with conventional drilling. The specific weight can also be calculated more precisely because it does not have the uncertainty that the mixing of drilling cuttings entails. The balancing fluid can be optimized for its function because you do not need to take into account that it must transport drilling cuttings and can, for example, be made so viscous that it does not mix easily. As a result, progressively heavier balance fluid can be used. You can stack "columns" of balancing fluid with different weights as the hole is drilled deeper. You will then have a column of balance fluid which at any time exceeds the pore pressure, while further up in the well it does not exceed the fracturing pressure.

Denne prosessen overvåkes nøye slik at tyngden av slammet hele tiden overstiger poretrykket (samtidig som det ikke forårsaker oppsprekking lenger oppe i det uforede hullet). Slammet vil normalt strekke seg et stykke opp i det eksisterende foringsrør/lederør slik at slamsøylen i dette røret pluss overstående vannsøyle er høyere enn formasjonstrykket ved skoen av dette røret. Denne høyden med en gitt slamvekt kan økes inntil det er fare for oppsprekking av formasjonen ved nevnte sko, forslagsvis 100 meter opp i det eksisterende lederør, da det er ønskelig å unngå sprekkdannelser ved lederørskoen. Ved å regulere tilførselen av det tunge slam, slik at speilet 18 mellom vann og slam ligger innenfor dette høyde intervallet, kan oppnås at brønnen hele tiden holdes under kontroll under boringen. This process is carefully monitored so that the weight of the mud constantly exceeds the pore pressure (while not causing fracturing further up the lined hole). The mud will normally extend some distance up into the existing casing/conductor pipe so that the mud column in this pipe plus the overlying water column is higher than the formation pressure at the shoe of this pipe. This height with a given mud weight can be increased until there is a risk of cracking of the formation at said shoe, preferably 100 meters up the existing conduit, as it is desirable to avoid cracking at the conduit shoe. By regulating the supply of the heavy mud, so that the mirror 18 between water and mud lies within this height interval, it can be achieved that the well is constantly kept under control during drilling.

Under boring er normalt trykket (dvs. vekten) av væsken over isolasjonsinnretningen høyere enn eller likt med trykket under. Det kan derfor forekomme at slam lekker forbi isolasjonsinnretningen, men dette overvåkes slik at nytt slam hele tiden kan tilføres (etterfylles). Uheldig vektøkning i borefluidet kan korrigeres med utseparering og uttynning oppe på fartøyet. During drilling, the pressure (ie the weight) of the fluid above the isolation device is normally higher than or equal to the pressure below. It may therefore occur that sludge leaks past the isolation device, but this is monitored so that new sludge can be constantly added (topped up). Unfortunate weight gain in the drilling fluid can be corrected with separation and dilution up on the vessel.

Når hullet er boret til en dybde som tilsier at det blir nødvendig å sette ned foringsrør blir pakningen kollapset og BHA trekkes ut fra borehullet idet balansefluid hele tiden tilføres for å opprettholde den ønskede slamsøyle. Nå kan foringsrør settes ned i hullet og sementeres på vanlig måte. When the hole has been drilled to a depth that indicates that it will be necessary to lay down casing, the packing is collapsed and the BHA is extracted from the borehole, while balancing fluid is constantly added to maintain the desired mud column. Casing can now be inserted into the hole and cemented in the usual way.

Dersom det er ønskelig å bore hullet dypere gjentas prosessen ovenfor. If it is desired to drill the hole deeper, the process above is repeated.

Ved bruk av alternativet ifølge fig. 2 blir foringsrør klargjort på boreriggen og der skrudd sammen til en rørstreng 11 som, etter hvert som nye rør kobles til, senkes ned mot havbunnen. Den nedre ende av foringsrøret er som tidligere nevnt utstyrt med midler, eksempelvis et rørstykke, spesielt tilpasset for tilkobling til det nedre kjøreverktøy 116. When using the alternative according to fig. 2, casing pipes are prepared on the drilling rig and there screwed together to form a pipe string 11 which, as new pipes are connected, is lowered towards the seabed. As previously mentioned, the lower end of the casing is equipped with means, for example a piece of pipe, specially adapted for connection to the lower driving tool 116.

Når den ønskede lengde av foringsrør er fremskaffet, avhenges den øvre enden av foringsrøret i holdekiler anordnet på eller ved borefartøyets dekk. Dersom foringsrørets lengde overstiger vanndybden kan nedre ende av foringsrøret innføres i borehullet. En BHA klargjøres og tilkobles det nedre kjøreverktøy 116 som omfatter midler for tilkobling til nevnte rørstykke. Den første del av borerørsystemet har en lengde som tilsvarer foringsrørstrengens lengde. Denne kobles til kjøreverktøyet og hele sammenstillingen senkes ned i gjennom foringsrøret. BHA senkes ned gjennom foringsrøret til det nedre kjøreverktøy låser seg til foringsrørets nedre ende. BHA vil nå strekke seg ut nedenfor foringsrørets ende. When the desired length of casing has been obtained, the upper end of the casing is suspended in holding wedges arranged on or near the deck of the drilling vessel. If the length of the casing exceeds the water depth, the lower end of the casing can be inserted into the borehole. A BHA is prepared and connected to the lower driving tool 116, which includes means for connection to said pipe piece. The first part of the drill pipe system has a length that corresponds to the length of the casing string. This is connected to the driving tool and the entire assembly is lowered into through the casing. The BHA is lowered through the casing until the lower travel tool locks to the lower end of the casing. The BHA will now extend below the end of the casing.

Det andre kjøreverktøy 117 er festet til denne delen av rørsystemet og, når sammenstillingen har nådd bunnen, festes verktøyet 117 til øvre ende av foringsrøret. Dette kjøreverktøy omfatter også koblingselementer slik at kanalene/rørene i den øvre del av borestrengen kan kobles til dette. Den øvre borestrengdel som kan være et flerrørs borerør kobles nå til kjøreverktøyet og det hele senkes ned i brønnen. Når hele sammenstillingen har nådd målet ned i brønnen, startes pumpene for å starte boremotoren for boring av det videre hull. Samtidig starter tilførselen av balansefluid til brønnen. The second driving tool 117 is attached to this part of the pipe system and, when the assembly has reached the bottom, the tool 117 is attached to the upper end of the casing. This driving tool also includes connecting elements so that the channels/pipes in the upper part of the drill string can be connected to this. The upper drill string part, which can be a multi-pipe drill pipe, is now connected to the driving tool and the whole is lowered into the well. When the entire assembly has reached its destination down the well, the pumps are started to start the drill motor for drilling the next hole. At the same time, the supply of balancing fluid to the well starts.

Dersom alternativet ifølge fig. 4 benyttes, trekkes de to fleksible slangene over fra hjelpefartøyet 3 og festes til det øvre kjøreverktøy 117. En standard borestreng kobles også til kjøreverktøyet 117. Denne borestreng blir avhengt i riggen til borefartøyet 2. Det hele senkes ned mot brønnen ved hjelp av utstyret i borefartøyet 2. If the alternative according to fig. 4 is used, the two flexible hoses are pulled over from the auxiliary vessel 3 and attached to the upper driving tool 117. A standard drill string is also connected to the driving tool 117. This drill string is suspended from the rigging of the drilling vessel 2. The whole is lowered towards the well using the equipment in the drilling vessel 2.

Før boringen påbegynnes ekspanderes tetningsinnretningen 30 til tettende anlegg mot borehullsveggen som beskrevet ovenfor. Before drilling begins, the sealing device 30 is expanded to a sealing contact against the borehole wall as described above.

Dersom man under boring treffer på en sone med svært høyt trykk stoppes boringen. Hvis man oppdager lekkasje forbi isolasjonsinnretningen kan ytterligere borefluid tilføres pakningen slik at denne tetter bedre. I alle tilfelle vil man først forsøke å sirkulere ut overtrykket slik at boringen kan fortsette;. I de tilfellene hvor man oppdager svært høyt trykk vil man kunne tilføre et tyngre borefluid til den nedre delen av brønnen. Dette gjøres ved å stenge ventilene 28 og 29 og åpne kryssventilen 32 slik at det lette borefluidet med borekaks kan sirkuleres ut av systemet og erstattes av et tilstrekkelig tungt fluid. Når dette er gjort kan kryssventilen 32 igjen stenges og ventilene 28 og 29 åpnes slik at det tunge slammet kan sirkuleres gjennom borekronen. Boringen kan nå fortsette under forutsetning av at balansefluidet over isolasjonsinnretningen er tilstrekkelig til å holde trykket tilbake uten at formasjonen oppover i åpent hull sprekker opp. Alternativt må foringsrør settes. Under forutsetning av at trykket over isolasjonsinnretningen er tilstrekkelig kan om ønskelig vekten på borefluidet reduseres når sonen er passert. Det siste vil medføre en større trykkdifferanse over isolasjonsinnretningen og derved stille ekstra krav til denne. If during drilling you hit a zone with very high pressure, drilling is stopped. If a leak is detected past the isolation device, additional drilling fluid can be added to the gasket so that it seals better. In all cases, one will first try to circulate the excess pressure so that the drilling can continue;. In those cases where very high pressure is detected, a heavier drilling fluid can be added to the lower part of the well. This is done by closing the valves 28 and 29 and opening the crossover valve 32 so that the light drilling fluid with cuttings can be circulated out of the system and replaced by a sufficiently heavy fluid. When this has been done, the crossover valve 32 can be closed again and the valves 28 and 29 opened so that the heavy mud can be circulated through the drill bit. Drilling can now continue on the condition that the balance fluid above the isolation device is sufficient to hold back the pressure without the formation up in the open hole cracking open. Alternatively, casing must be installed. On the condition that the pressure above the isolation device is sufficient, if desired, the weight of the drilling fluid can be reduced when the zone has been passed. The latter will result in a greater pressure difference across the insulation device and thereby place additional demands on it.

Dersom vekten av det tunge slammet overstiger poretrykket i sonen kan det tynger boreslammet utsirkuleres og boringen nedenfor sonen fortsette med vanlig borefluid, idet det tunge slammet over isolasjonsinnretningen vil sørge for at hydrokarboner ikke trenger inn i brønnen. If the weight of the heavy mud exceeds the pore pressure in the zone, the heavier drilling mud can be circulated out and drilling below the zone can continue with normal drilling fluid, as the heavy mud above the isolation device will ensure that hydrocarbons do not penetrate into the well.

Dersom hullet skal bores enda dypere, fortsetter boringen på samme måte som tidligere beskrevet. Nå kan imidlertid slamsøylen for det tunge slammet reduseres da den ovenforliggende del av hullet er beskyttet av foringsrørene. Tettheten på slammet må da økes for at samme bunnhullstrykk skal kunne oppnås med en lavere slamsøyle. Slammet (balansefluidet) skal være tungt nok til å overstige poretrykket fra isolasjonsinnretningen og opp til sist satte foringsrørsko og samtidig ikke tyngre enn at oppsprekking av formasjonen i det samme intervall unngås. Trykkmessig er det kun den delen av hullet som befinner seg under isolasjonsinnretningen hvor formasjonen eksponeres for borefluidet. Det er følgelig kun dette korte intervallet med åpent hull som vekten av borefluidet må tilpasses. Borefluidet kan her ha trykk over eller under poretrykket (over eller underbalansert boring), men det vil være fordelaktig at trykket ikke overstiger trykket over isolasjonsinnretningen. If the hole is to be drilled even deeper, drilling continues in the same way as previously described. Now, however, the mud column for the heavy mud can be reduced as the upper part of the hole is protected by the casings. The density of the mud must then be increased so that the same bottom hole pressure can be achieved with a lower mud column. The mud (balance fluid) must be heavy enough to exceed the pore pressure from the isolation device up to the last set casing shoe and at the same time not heavier than that fracturing of the formation in the same interval is avoided. In terms of pressure, it is only the part of the hole that is located below the isolation device where the formation is exposed to the drilling fluid. Consequently, it is only this short interval of open hole that the weight of the drilling fluid must be adjusted to. Here, the drilling fluid can have a pressure above or below the pore pressure (over or underbalanced drilling), but it would be advantageous that the pressure does not exceed the pressure above the isolation device.

På denne måten kan man ha kontroll med trykkgradienten i en brønn selv om man borer med et lett borefluid. Dette medfører at man kan bore mye lengre før det blir behov for å sette foringsrør. Dette er illustrert i fig. 5, som er et diagram tilsvarende diagrammene (fig. 4 og 5) i US patentskrift nr. 4.813.495. Diagrammet viser en teoretisk beregning basert på en vanndybde på 1200 meter og 300 meter lederør, dvs. ned til 1500 meter. Slamsøylens øvre ende 18 er her på 1400 meter dybde. Oppsprekningstrykket er linjen 34 og poretrykket linjen 35. Et foringsrør 37 kan ifølge oppfinnelsen settes i ett helt ned til en dybde av ca. 5000 meter (ved 36). In this way, you can have control over the pressure gradient in a well, even if you are drilling with a light drilling fluid. This means that you can drill much longer before there is a need to lay casing. This is illustrated in fig. 5, which is a diagram corresponding to the diagrams (figs. 4 and 5) in US Patent No. 4,813,495. The diagram shows a theoretical calculation based on a water depth of 1,200 meters and 300 meters of conduit, i.e. down to 1,500 meters. The upper end of the mud column 18 is here at a depth of 1,400 metres. The fracturing pressure is the line 34 and the pore pressure the line 35. According to the invention, a casing pipe 37 can be set all the way down to a depth of approx. 5000 meters (at 36).

Mange andre varianter er mulig innenfor oppfinnelsens ramme. Eksempelvis kan isolasjonsinnretningen være festet til den nedre ende av foringsrøret og etterlates i hullet etter sementering. Many other variants are possible within the scope of the invention. For example, the isolation device can be attached to the lower end of the casing and left in the hole after cementing.

Isolasjonsinnretningen kan også utformes som en forankring og kombineres med en mateinnretning, så som utstrekkbar sylindere. Ved boring ekspanderes isolasjonsinnretningen til en fast forankring mot borehullsveggen, hvoretter de utstrekkbare sylindere gir matekraft til borekronen. Når sylindrene er helt utstrukket kan isolasjonsinnretningen kollapses akkurat nok til at den kan gli i borehullet under inntrekking av sylindrene, samtidig som den opprettholder tetning mot veggen. Dette vil medføre mindre slitasje på isolasjonsinnretningen, men vil medføre en mer komplisert BHA. The isolation device can also be designed as an anchor and combined with a feeding device, such as extendable cylinders. During drilling, the isolation device is expanded to a fixed anchorage against the borehole wall, after which the extensible cylinders provide feed power to the drill bit. When the cylinders are fully extended, the isolation device can be collapsed just enough to allow it to slide into the borehole while retracting the cylinders, while maintaining a seal against the wall. This will cause less wear on the isolation device, but will result in a more complicated BHA.

Alternativt kan momentet til borekronen overføres fra borefartøyets rotasjonsmotor på vanlig kjent måte, idet momentet overføres via borestrengen til foringsrøret som overfører det videre til borekronen. Isolasjonsinnretningen må i så fall utstyres med lagre slik at BHA kan rotere fritt i forhold til denne Alternatively, the torque to the drill bit can be transferred from the drilling vessel's rotary engine in a commonly known manner, with the torque being transferred via the drill string to the casing which transfers it on to the drill bit. In that case, the isolation device must be equipped with bearings so that the BHA can rotate freely in relation to it

Balansefluidet kan tilføres borehullet fra åpningen på sjøbunnen. Ved at balansefluidet er tyngre enn (sjø)vann vil det synke til bunns i brønnen og fortrenge vannet. Ved dette alternativet kan balansefluidet tilføres gjennom en egen slange fra fartøyet. Dette medfører den fordel at rørsystemet (borestrengen) kan gjøres enklere. The balancing fluid can be supplied to the borehole from the opening on the seabed. As the balance fluid is heavier than (sea) water, it will sink to the bottom of the well and displace the water. With this option, the balancing fluid can be supplied through a separate hose from the vessel. This has the advantage that the pipe system (drill string) can be made simpler.

Det er også mulig å medføre flere enn kun en foringsrørstreng under boring. Hvis det er beregnet at hullet kan fores med to strenger, kan kjøreverktøyene modifiseres slik at begge foringsrør medtas under boring. Når man har nådd den ønskede dybde for den første foring, blir denne sementert fast i hullet. Boringen kan nå fortsette med den andre foring til ønsket dybde er nådd. Nå kan den andre foring sementeres fast i hullet. Til slutt trekkes BHA opp og brønnen kompletteres. På denne måten kan BHA forbli i hullet og man sparer tid ved å unngå å hente opp BHA og borekrone. It is also possible to carry more than just one casing string during drilling. If it is calculated that the hole can be lined with two strings, the driving tools can be modified so that both casings are included during drilling. When the desired depth for the first liner has been reached, it is firmly cemented into the hole. Drilling can now continue with the second casing until the desired depth is reached. Now the second liner can be cemented firmly into the hole. Finally, the BHA is pulled up and the well is completed. In this way, the BHA can remain in the hole and you save time by avoiding picking up the BHA and drill bit.

Claims

1. Drilling device for drilling a hole (7) through a formation (8) located at great ocean depths, comprising a drill bit (12, 14), a drill motor (13) connected to the drill bit for rotation thereof, a sealing device (30) arranged to seal slidably against the borehole wall, which sealing device delimits first (17) and second (19) zones in the borehole, as well as a pipe system (20) which extends from at least one vessel (2, 3) on the surface, which pipe system comprises a number pipes or channels for the supply of fluid to the borehole (7) and comprises a first channel (22) for the supply of a first fluid to the drill bit and for rotation of the drilling motor, a second channel (23) for the return of the first fluid and the removal of cuttings and a third channel (21) for supplying a second fluid to the first zone, characterized in that the third channel opens out just above the sealing device (30), that the second fluid has a density that is different from the first fluid and is designed for pressure balancing of the formation, and that the mentioned fluids are non-compressible fluids.

2. Drilling device as stated in claim 1, characterized in that the second fluid has a higher specific gravity than the first fluid.

3. Drilling device as stated in claim 1, characterized in that the pipe system (20) comprises a lower driving tool (16) which is attached to the sealing device.

4. Drilling device as specified in claim 3, characterized in that it comprises a casing string (11) which is attached to the driving tool (16) at its lower end, that the casing constitutes said third channel (21), that said first and second channels are pipes or hoses that run through the casing, and that the driving tool has a channel (24) which connects the third channel (21) with the first zone (17) of the borehole (7).

5. Drilling device as specified in claims 3-4, characterized in that the driving tool (16) comprises further channels (25, 26) for fluid connection between the first channel (22) and the drilling motor and the second channel (23) and the second zone (19), respectively, in which channels valves (27) are arranged , 28, 29, 31, 32) for controlling fluid communication between the aforementioned channels.

6. Drilling device as specified in claim 1, characterized in that the sealing device (30) is an expandable gasket which expands to contact the borehole wall with the help of the first fluid.

7. Drilling device as stated in claim 1, characterized in that the sealing device (30) is a tubular mandrel that expands mechanically.

8. Method for drilling a hole (7) through a formation (8) in deep water using a sliding sealing device (30) which delimits upper (17) and lower (19) zones in a borehole where a first fluid is supplied to it lower zone for rotation of a drill motor (13) and a drill bit (12, 14) for drilling the hole, characterized in that a second fluid which is different from the first fluid is supplied to the drill hole at a location just above the sealing device (30) in such quantity that the upper zone (17) of the borehole is filled with the second fluid from below up to a level (18) where the weight of said second fluid, together with the weight of the water in the remaining part of the hole, is greater than the pore pressure in the formation.

9. Procedure as stated in claim 8, characterized in that the second fluid's upper level (18) is located inside the guide tube.