NO313674B1 - Anordninger for tetting av en overgang mellom en brönnboring og en avviksboring - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en anordning for tetting av en overgang mellom en brønnboring og en awiksboring, innbefattende en for innføring i brønnboringen og awiksboringen utformet rørinnretning, og en avbøyningsanordning, med et gjennomgående løp og en skrå avbøyningsflate, utformet for plassering i brønnboringen som avbøyningsanordning mot awiksboringen.

Foreliggende oppfinnelse angår hovedsakelig operasjoner som utføres i tilknytning til en underjordisk brønn og i en utførelse som her er beskrevet går den særlig ut på å frembringe en tettet brønnboringsovergang ved bruk av de nye anordninger og fremgangsmåter.

Selv om det er vanlig praksis å bore en eller flere tversgående brønnboringer som strekker seg ut fra en hovedbrønnboring, har tetning av overgangene mellom hovedbrønnboringen og de tverrstilte brønnboringer skapt vanskelige problemer for konstruktører av bore- og klargjøringssystemer. Et av hovedproblemene har vært å skaffe fluidumforbindelse med, og tilgang til hver av brønnboringene samtidig med isolasjon av jordformasjonen som omgir overgangen mot fluider som produseres fra eller injiseres inn i brønnboringene.

Forskjellige løsninger på dette problemet har vært foreslått og mange av disse går ut på å bruke sement for å isolere overgangen mot fluidumstrøm gjennom brønnboringene. Det ville imidlertid være fordelaktig i stedet å benytte et mer smidig og nøyaktig dimensjonert materiale som f.eks. metall til konstruksjon av en trykkførende kanal for fluidumstrøm gjennom overgangen mellom brønnboringene. Uheldigvis har begrensn-inger for arbeid innen omrissene av en brønn og behovet for å kunne føre utstyr med bestemte diametere gjennom strømningspassasjene i overgangen hittil motarbeidet forsøk på en hensiktsmessig og økonomisk løsning av dette problem.

For eksempel kan det være dimensjonsmessig umulig i visse situasjoner å føre strømningspassasjer for en tverrstilt brønnboring og for en nedre del av hovedbrønn-boringen side-ved-side inn i brønnen. Dette er særlig tilfelle der diameteren på hovedbrønnboringen over overgangen er mindre enn de samlede diametere på strømningspassasjene i den nedre hovedbrønnboring og den tverrstilte brønnboring. Det kan derfor være nødvendig eller ønskelig å føre disse strømningspassasjer adskilt inn i brønnen.

Hvis imidlertid strømningspassasjene blir ledet adskilt inn i brønnen, må de føres sammen senere inne i brønnen. Dette skaper problemer med å anbringe og føre delene tettende sammen der strømningspassasjene er dannet innenfor brønnens omriss.

Av det foregående vil det sees at det blir ganske ønskelig å komme frem til en anordning for tetning av en brønnboringsovergang der det ikke bare benyttes sement for tetning av overgangen, men som på en hensiktsmessig og økonomisk måte resulterer i en tettet overgang som har strømningspassasjer med forholdsvis stor diameter for hver brønn-boring. Det er derfor en hensikt med foreliggende oppfinnelse å komme frem til en slik anordning.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det derfor en anordning for tetting av en overgang mellom en brønnboring og en awiksboring, innbefattende en for innføring i brønnboringen og awiksboringen utformet rørinnretning, og en avbøyningsanordning, med et gjennomgående løp og en skrå avbøyningsflate, utformet for plassering i brønnboringen som avbøyningsanordning mot awiksboringen, og det som kjennetegner anordningen ifølge oppfinnelsen er at rørinnretningen har en veggåpning mot det gjennomgående løp i avbøyningsanordningen, og at rørinnretningen rundt veggåpningen har en flate utformet for sampassende anlegg mot den skrå avbøyningsflaten.

Ytterligere trekk ved anordningen er angitt i de uselvstendige patentkrav.

Trekk, fordeler, løsninger og formål med foreliggende oppfinnelse vil fremgå for en fagmann på dette området etter gjennomgåelse av den detaljerte beskrivelse av representative utførelser av oppfinnelsen som følger sammen med tetningene. Figur 1 viser et skjematisk snitt av en første fremgangsmåte og anordning som innbefatter prinsippene ved foreliggende oppfinnelse etter at de første trinn ved fremgangsmåten er blitt utført; Figur 2 viser et skjematisk snitt av den første anordning der ytterligere arbeidstrinn er blitt utført; og Figur 3 er et skjematisk snitt av en andre anordning der prinsippene ved foreliggende oppfinnelse anvendes. Figur 1 viser som eksempel og skjematisk en fremgangsmåte 10 som omfatter bruk av anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse. I den følgende beskrivelse av fremgangsmåten 10 og andre fremgangsmåter og anordninger som her er beskrevet, benyttes

retrringsbestemmende uttrykk som "over", "under", "øvre", "nedre", etc. som hensiktsmessig henvisning til tegningene. Tegningene er ikke nødvendigvis i riktig målestokk. I tillegg skal det påpekes at de forskjellige utførelser av foreliggende oppfinnelse som her er beskrevet, kan benyttes med forskjellig orientering som f.eks. skråttstilt, omvendt, horisontal, vertikal, etc. uten at dette avviker fra prinsippene ved foreliggende oppfinnelse.

Som vist på figur 1, er de første trinn i fremgangsmåten 10 utført. En tverrstilt brønnboring 12 er blitt boret slik at den skjærer en hovedbrønnboring 14 gjennom et vindu 16 som er utformet i tverretningen gjennom den beskyttende foring 18 og sementering 20 som forer ut hovedbrønnboringen. Ved boring av den tverrstilte brønnboring 12 er ett eller flere skjæreverktøy (ikke vist på figur 1) som f.eks. freser, borkroner og opprømmere blitt avbøyet i tverretningen av en øvre i tverretningen skråttstilt avbøyningsflate 22 på en bunnkile eller annen avbøyningsanordning 24 som er plassert i en nedre del 26 av hovedbrønnboringen 14 nær krysningen mellom hoved-brønnboringen og den tverrstilte brønnboring. Det skal påpekes at avbøyningsanordn-ingen 24 som er vist som eksempel på figur 1, ikke nødvendigvis er den samme avbøyningsanordning som ble benyttet ved den opprinnelige fresing av vinduet 16 gjennom foringen 18 eller boringen av den tverrstilte brønnboring 12 siden avbøyningsanordningen kan være blitt byttet ut i løpet av eller etter disse operasjoner.

Avbøyningsanordningen 24 er en del av en samlet anordning 28 som er anbrakt i den nedre hovedbrønnboring 26 før den tverrstilte brønnboring 12 ble boret. Anordningen 28 innbefatter også et enderør, brønnrør, foring eller annen rørformet del 32 som er tettende sammenskrudd med og strekker seg nedad fra en pakkeanordning 30 som er innsatt mellom avbøyningsanordningen 24 og den rørformede del 32. Anordningen 28 er radialt og aksialt orientert i forhold til den tverrstilte brønnboring 12 ved bruk av vanlige fremgangsmåter f.eks. ved å benytte et gyroskopisk måleverktøy og orienter-ingsnippel, høysidedetektor, etc. og pakkeanordningen 30 blir tilsatt i hovedbrønnbor-ingen 26 for derved å forankre anordningen i denne og holde avbøyningsflaten 22 vendt mot den tverrstilte brønnboring som skal bores.

Etter at den tverrstilte brønnboring 12 er blitt boret, blir en foring eller annen rørformet del senket gjennom hovedbrønnboringen 14 fra jordens overflate og avbøyet i tverr-retningen med avbøyningsflaten 22 for så å passere gjennom vinduet 16 og inn i den tverrstilte brønnboring. Foringen 34 blir tettet i den tverrstilte brønnboring 12 f.eks. med en ekspanderbar pakningsanordning 36 og sement 38. Som vist på figur 1, er pakkeanordningen 36 lagt inn mellom foringen 34 og en polert borehylse (PBR) 40.

En annen anordning 42 blir så ført inn i hovedbrønnboringen 14 og brakt i anlegg med anordningen 28 og foringen 34 (via PBR 40 og pakkeanordningen 36 som sitter tettende mellom disse). Av hensyn til forklaringen og oversikten ved illustrasjonen er figur 1 blitt forkortet og anordningen som er vist på denne er blitt forstørret i forhold til brønnboringene 12, 14, men det skulle være klart at anordningen 42 fortrinnsvis er utformet slik at den kan passere gjennom i det minste en øvre del 44 av hovedbrønn-boringen 14.

Anordningen 42 kan føres inn i brønnen med hva som helst av forskjellig utstyr innbefattende segmentert rør, oppviklet rør, vaierline, glattline, arbeidsstreng, etc. Et vanlig føringsverktøy (ikke vist på figur 1) av den type som er velkjent for fagfolk på dette området, eventuelt modifisert om nødvendig, for å passe til dimensjonene på anordningen 42, blir fortrinnsvis festet til anordningen når den føres inn i brønnen. For dette formål er ringformede utsparinger eller låseprofiler 46,48 utformet innvendig på anordningen 42. Naturligvis, avhengig av den særlige type føringsverktøy som benyttes, kan utsparingene eller profilene 46, 48 være utformet forskjellig og plassert på annen måte eller behøver ikke benyttes i det hele tatt. I tillegg er det ikke nødvendig for et føringsverktøy å bli benyttet i en fremgangsmåte som innbefatter prinsippene ved foreliggende oppfinnelse.

Anordningen 42 innbefatter et hus 50, en hylse 52 som er bevegelig frem og tilbake aksialt i huset og en rørformet del eller foring 54 som er tettende skrudd fast til huset. Huset 50 har en gjennomgående aksial strømningspassasje 56, en PBR eller tetnings-boring 58 ved en øvre ende, en strømningspassasje 60 som er utformet i tverretningen gjennom en sidevegg av huset og som krysser den aksiale strømningspassasje og en nedre i tverretningen skråttstilt flate 62. Flaten 62 er formet komplementært til avbøyningsflaten 22 på avbøyningsanordningen 24.

Hylsen 52 har en tetningsanordning eller del 64 som bæres nær ved en øvre ende og en tetningsanordning eller del 66 som bæres nær ved den nedre ende. En vanlig orienter-ingsprofil 68 er formet innvendig i hylsen 52 for radial orientering av anordningen 42 i forhold til brønnen og særlig for å sikre at anordningen 42 blir riktig rettet inn med anordningen 28 og den tverrstilte brønnboring 12 slik det forklares mer i detalj nedenfor. Det skal imidlertid påpekes at orienteringsprofilen 68 kan være utformet på en annen del av anordningen 42 som f.eks. huset og at andre midler til orientering av anordningen kan benyttes uten at dette avviker fra prinsippene ved foreliggende oppfinnelse.

Som vist på figur 1, står hylsen 52 i en oppadrettet stilling i forhold til huset 50. Som det vil bli beskrevet mer i detalj nedenfor, blir hylsen 52 forskjøvet nedad i forhold til huset 50 av føringsverktøyet når det er ønskelig å komme i tettende anlegg med anordningen 28. For å holde hylsen 52 i dens stilling som er vist på figur 1, kan skjærtapper, spennhylser, låseknaster eller andre holdeanordninger (ikke vist) benyttes for utløsbart å sikre hylsen i forhold til huset 50. Som et alternativ kan hylsen 52 være aksialt og/eller rotasjonsmessig sikret i forhold til huset 50 av føringsverktøyet, avhengig av det særlige føringsverktøy som benyttes.

Den rørformede del 54 er skrudd tettende sammen med huset 50 i fluidumforbindelse med strømningspassasjen 60. Idet anordningen 42 nærmer seg anordningen 28 blir den rørformede del 24 avbøyet i tverretningen av avbøyningsflaten 22 og går inn i den tverrstilte boring 12. Det skulle være klart at slik avbøyning av den rørformede del 54 kan benyttes til rotasjonsmessig orientering av anordningen 42 i forhold til anordningen 28 og den tverrstilte brønnboring 12 enten det anvendes et separat orienteringsverktøy for dette formål eller ikke.

Til slutt blir en tetningsdel eller anordning 70 som sitter på den rørformede del 54 brakt i anlegg med og innført i PBR 40, og husets flate 62 kommer aksialt i anlegg mot avbøyningsflaten 22. En skulder 72 som er utformet på avbøyningsflaten 22 kommer i anlegg med en skulder 74 på huset 50 og hindrer dermed ytterligere nedadrettet forskyvning av anordningen 42 i forhold til anordningen 28. Naturligvis kan skuldrene 72, 74 være formet på annen måte sammenlignet med de som er vist på figur 1, uten at dette avviker fra prinsippene ved foreliggende oppfinnelse, f.eks. kunne skuldrene være samvirkende fremspring og utsparing, etc.

Det skal påpekes at anlegg mellom skuldrene 72,74 har flere funksjoner i fremgangsmåten 10. Den aksiale boring 56 i anordningen 42 blir rettet inn med en aksial boring 76 gjennom avbøyningsanodningen 24. Tetningsanordningen 70 blir plassert aksialt i PBR 40. I tillegg blir anordningen 42 riktig stilt inn i hovedbrønnboringen 14, med en del av huset 50 med den tverrstilte strømningspassasjen 60 stikkende inn i den tverrstilte brønnboring 12.

I tillegg vises det nå til figur 2 der fremgangsmåten 10 er skjematisk gjengitt med hylsen 52 i sin nedre stilling i forhold til huset 50. Den nedadrettede forskyvning av hylsen 52 kan foregå f.eks. med føringsverktøyet som benyttes for å lede anordningen 42 inn i brønnen, med et separat forskyvningsverktøy, etc. Hylsen 52 stikker nå inn i hver av de aksiale strømningspassasjer 56, 76 gjennom grenseflaten mellom huset 50 og avbøyningsanordningen 24 med tetningsanordningen 64 i tettende anlegg med huset under krysningen med den aksiale strømningspassasje 56 og den tverrstilte strømnings-passasje 60 og tetningsanordningen 66 er i tettende anlegg med pakningsanordningen 30. På denne måte danner hylsen 52 en trykkførende kanal mellom strømningspassasjen 56 som strekker seg opp i den øvre hovedbrønnboring 44 og strømningspassasjen 76 som strekker seg nedad i den nedre hovedbrønnboring 26.

Naturligvis kunne hylsen 52 stilles inn på annen måte og tetningsanordningene 64, 66 kunne være i tettende tillegg med andre deler av anordningene 28,42 uten at dette avviker fra prinsippene ved foreliggende oppfinnelse. I tillegg skal det påpekes at det ikke er nødvendig for hylsen 52 å være forskjøvet nedad i forhold til huset 50 til denne stilling. For eksempel kunne hylsen 52 til å begynne med være innført i avbøynings-anordningen 24 og deretter bli forskjøvet oppad i forhold til avbøyningsanordningen og innført i huset 50 etter at anordningene 28,42 er samlet.

Tetningsanordningen 64 kan være en pakning, en O-ring, en eller flere tetnings-elementer og tetningsanordningen 64 kan ha ett eller flere mellomlegg eller andre forankringsanordninger tilsluttet. I tillegg kan tetningsanordningen 64 være en pakningsanordning, et anker, en foringshenger, etc. Hvis tetningsanordningen 64 innbefatter en forankringsanordning eller en låse- eller forankringsanordning ellers er i inngrep mellom hylsen 52 og huset 50, kan forankringsanordningen benyttes for å sikre hylsen i forhold til huset.

Tetningsanordningen 66 kan svare til tetningsanordningen 64 eller den kan være utformet på annen måte. For eksempel kan tetningsanordningen 64 være en pakning, mens tetningsanordningen 66 kan være en pakningsanordning. Hvis tetningsanordningen 66 er en pakningsanordning eller annen anordning som innbefatter en låse- eller forankringsanordning som f.eks. en eller flere kiler, etc, kan forankringsanordningen benyttes til å sikre hylsen 52 i forhold til pakmngsanordningen 30 eller en annen del av anordningen 28. Det skal påpekes at ved å sikre hylsen 52 mot forskyvning i forhold til anordningen 28, er derved anordningen 28, 42 sikret mot forskyvning i forhold til hverandre. Videre kan tilsetning av en forankringsanordning f.eks. den som er knyttet til tetningsanordningen 66 benyttes til å forspenne anordningene 28,42 mot hverandre for derved å opprettholde aksial kontakt mellom flatene 22, 62 og anlegg mellom skuldrene 72, 74 og til stabilisering av brønnboringsforbindelsen. Hvis f.eks. tetningsanordningen 66 er en pakningsanordning, kan hylsen 52 være festet til en innvendig dor eller annen del av pakningsanordningen og når pakningsanordningen blir tilsatt, kan den innvendige dor utøve en nedadrettet forspenningskraft på hylsen.

På tilsvarende måte kan tetningsanordningen 70 være i tettende anlegg mot en annen del av den tverrstilte brønnboring 12 eller en annen del av utstyr i denne. For eksempel kan pakningsanordningen 70 være en ekspanderbar pakningsanordning som er i direkte tettende anlegg med veggene i brønnboringen 12 eller pakningsanordningen 70 kan være en produksjonspakningsanordning som tettende griper sammen med PBR 40 og utøver en forspenningskraft på den rørformede del 54, etc. Dermed kan tetningsanordningen 70 også bidra til å holde anordningen 42 i anlegg mot anordningen 28.

Med hylsen 52 i den nedre stilling er en øvre i tverretningen skråttstilt endeflate 78 av hylsen rettet inn med den tverrstilte strømningspassasjen 60. På denne måten kan endeflaten 78 benyttes til i tverretningen å avbøye rør, verktøy og andre deler av utstyr fra strømningspassasjen 56 til strømningspassasjen 60. For eksempel kan et logge-verktøy (ikke vist) som er senket ned i den øvre brønnboring 44 avbøyes i tverretningen av endeflaten 78 hvis loggeverktøyet eller et endeparti av dette har en diameter som er større enn den som er formet aksialt gjennom hylsen 52.

Naturligvis er det ikke nødvendig for hylsen 52 å ha en aksial boring med en diameter som er mindre enn diameteren for strømningspassasjen 60, og utstyrdeler kan avbøyes eller ledes inn i den tverrstilte brønnboring 12 på annen måte ifølge prinsippene ved foreliggende oppfinnelse. For eksempel kan profilen 68 benyttes til å stille inn og radialt rette inn en avbøyningsanordning (ikke vist) i forhold til strømningspassasjen 60 der avbøyningsanordningen lukker enden 78 slik at det ikke er nødvendig for et logge-verktøy eller annen utstyrdel å ha en diameter som er større enn den aksiale diameter gjennom hylsen 52 for at verktøyet skal bli avbøyet inn i den tverrstilte brønnboring 12.

En foring 80 eller annen rørformet del er i tettende anlegg mot tetningsboringen 58 f.eks. med en omløpende tetningsanordning 82 som sitter på foringen 80. Foringen 80 er tett og fast sikret til den øvre hovedbrønnboring 44 med en pakningsanordning 84 som er festet til og blir tilsatt i brannrøret 18. Imidlertid kunne huset 50 eller en annen del av anordningen 42 være direkte tettende og/eller festet til brannrøret 18 uten å bruke foringen 80, tetningsanordningen 82 og pakningsanordningen 84, f.eks. med en pakningsanordning som er festet direkte til huset og tilsatt i brannrøret uten at dette avviker fra prinsippene ved foreliggende oppfinnelse. En PBR 86 som er festet over paJcningsanordningen 84 muliggjør påfølgende tettende anlegg for styreanordninger, prøveverktøy, rør, etc.

Det skal påpekes at på dette punkt i fremgangsmåten 10 blir en formasjon 88 som omslutter brønnboringsovergangen isolert fra fluidumforbindelse med strømnings-passasjen 60 som strekker seg inn i den tverrstilte brønnboring 12, strømningspassasjen 76 som strekker seg inn i den nedre hovedbrønnboring 26 og strømningspassasjen 56 som strekker seg inn i den øvre hovedbrønnboring 44. Det skal påpekes at fluidum er hindret i å migrere mellom formasjonen 88 og andre formasjoner som krysses av brønn-boringene 12, 14 gjennom brønnboringsovergangen. Naturligvis kan ytterligere forsikr-ing mot slik fluidumforbindelse og migrering oppnås ved å fylle hulrom mellom anordningene 28, 42 og brønnboringene 12, 14 med sement eller annet tetningsmateriale. Ytterligere avstøtning kan oppnås for anordningene 28, 42 med slike materialer selv om bruk av dette ikke er nødvendig.

I tillegg vises det nå til figur 3 der en fremgangsmåte 90 er skjematisk vist som eksempel og der fremgangsmåten omfatter prinsippene ved foreliggende oppfinnelse. I mange henseender svarer fremgangsmåten 90 til den tidligere beskrevne fremgangsmåte 10. Komponenter som er vist på figur 3 og som svarer til tidligere beskrevne komponenter i fremgangsmåten 10 er angitt ved bruk av samme henvisningstall med en tilføy-else "a".

I fremgangsmåten 90 er, svarende til fremgangsmåten 10, en anordning 92 med en avbøyningsanordning 94 stilt sammen med en annen anordning 96 innbefattende et hus 98 med gjennomgående strømningspassasjer 56a, 60a i brønnen. Det skal imidlertid påpekes at i fremgangsmåtene 90 som er vist på figur 3, er flatene 22a, 62a i tettende anlegg og skaper dermed trykkførende fluidumforbindelse mellom strømningspass-asjene 56a, 76a uten bruk av en gjennomgående hylse 52. For dette formål sitter en tetning 100 på huset 98, men det skal påpekes at tetningen kunne sitte på avbøynings-anordningen 94 eller en annen del av anordningene 92, 96, en del av anordningen 96 kan være tettende innført i en del av anordningen 92 og omvendt, en metall-mot-metall tetning kan skapes ved anlegg mellom flatene 22a, 62a og anordningene 92, 96 kan være i tettende anlegg på annen måte uten at dette avviker fra prinsippene ved foreliggende oppfinnelse.

Huset 98 er tettende skrudd fast til den rørformede delen 80a som har en orienterings-profil 102 utformet for orientering av anordningen 96 i forhold til brønnen og særlig i forhold til den tverrstilte brønnboring 12a. I dette tilfellet er den rørformede del 80a, pakningsanordningen 84a og PRB 86a del av anordningen 96 og føres inn i brønnen sammen med denne. Det sees således at mange variasjoner kan gjøres i de fremgangsmåter som her er beskrevet uten at dette avviker fra prinsippene ved oppfinnelsen.

På samme måte som for fremgangsmåten 10, isolerer fremgangsmåten 90 formasjonen 88a som umiddelbart omgir brønnboringsovergangen fra fluidumforbindelse med strømningspassasjen 60a som strekker seg inn i den tverrstilte brønnboring 12a, strømningspassasjen 76a som strekker seg inn i den nedre hovedbrønnboring 26a og strømningspassasjen 56a som strekker seg inn i den øvre hovedbrønnboring 44a. Fluidum hindres også i å migrere mellom formasjonene 88a og andre formasjoner som krysses av brønnboringene 12a, 14a gjennom brønnboringsovergangen. Også her kan ytterligere sikring mot slik fluidumforbindelse og migrasjon oppnås ved å fylle tomrom mellom anordningene 92, 96 og brønnboringene 12a, 14a med sement eller annet tetningsmateriale.

Claims (4)

1. Anordning for tetting av en overgang mellom en brønnboring (44) og en awiksboring (12), innbefattende en for innføring i brønnboringen (44) og awiksboringen (12) utformet rørinnretning (50,60,54), og en avbøyningsanordning (28), med et gjennomgående løp (74) og en skrå avbøyningsflate (22), utformet for plassering i brønnboringen (44) som avbøyningsanordning mot awiksboringen (12), karakterisert ved at rørinnretningen (50,60,54) har en veggåpning mot det gjennomgående løp (74) i avbøyningsanordningen (28), og at rørinmetningen (50,60,54) rundt veggåpningen har en flate (62) utformet for sampassende anlegg mot den skrå avbøyningsflaten (22).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved en hylse (52) utformet for tett innpassing i rørinnretningen (50,60,54) og det gjennomgående løp (74) slik at hylsen (52) overspenner de sampassede flater (62,22).

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved en tetning (100) mellom de sampassede flater (62,22).

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at tetningen (100) er montert på den rundt veggåpningen utformede flate (62).