NO317126B1 - Fremgangsmate til injeksjon av boreavfall i en bronn under boring - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for injeksjon av borekaks fra olje- og gassbrønner produsert under boring av en brønn, inn i en jordformasjon tilstøtende til brønnen som bores, ved at minst en del av et injeksjonsrør og sementeringen perforeres, og injisering av borekaksoppslemming, som er fjernet under boring i jordformasjonen, inn i injeksjonsrøret og inn i jordformasjonen via den perforerte delen av injeksjonsrøret og sementeringen .

I utbyggingsoperasjoner av olje- og gassbrønner har håndtering og deponering av avfallsmateriale som medføres i fluid under boreprosessen, vanlig kjent som borekaks, blitt et økende problem. Miljøreguleringer og krav forhindrer eller gjør det uønsket med deponering på overflaten av såkalt boreslam eller borekaks. På den andre side kan noen kategorier av material som produseres under boreprosessen være gjenvinnbar som nyttige konstruksjonsmaterialer, så som ulike grader av sand eller grus. Slike materialer kan anvendes til å gjenoppfylle reservebeholdninger og til å konstruere og å vedlikeholde veiskuldre etc. Selv om deponering av borefluider og materialer så som leire, leirskifer eller fine jordpartikler, som bringes til overflaten i boreprosessen, kan være uønsket sett fra et miljømessig synspunkt, kan deponering av disse materialene inn i underjordiske formasjoner være akseptable og muligens nyttige.

Fra NO 302046 er det blant annet kjent en anordning for injeksjon av uønsket slam eller fluider, som kommer fra boring eller andre operasjoner, inn i et ringrom i en undervannsbrønn gjennom en boreramme plassert på sjøbunnen. Anordningen har en kanal gjennom som uønsket slam eller fluid kan føres fra et overflatefartøy eller plattform ned i ringrommet.

WO 95/14543 vedrører en metode for deponering av boreavfall nedihulls i et deponeringsområde under boring, enten sammenhengende eller periodisk. Deponeringsområdet kan avtettes mot borehullet i et kompletteringstrinn.

NO 311148 vedrører en fremgangsmåte og et anlegg for avhendelse av faste partikler i en jordformasjon, gjennom en brønnboring i jordformasjonen, hvor det fremstilles en oppslemming dannet av de faste partikler og en bærevæske. Oppslemmingen innsprøytes deretter i brønnboringen.

Til nå har foreliggende oppfinneriske prosess blitt utviklet med hensyn på å frembringe et unikt system og en fremgangsmåte for å avsette bestemte materialer som frembringes under prosessen med å bore olje- og gassbrønner og lignende. Injeksjon av borekaks inn i ringrommet til et borehull er ikke unikt. Imidlertid utføres dagens injek-sjonsprosess kun under den siste fasen av boreprosessen, vanligvis under de siste 20% av borehullet vanligvis etter at mellomrøret er blitt satt. Siden borekaks genereres gjennom boreprosessen i brønnen, er det essensielt at borekaksen kan oppbevares, lagres eller på andre måter fjernes under de første 80% av boreoperasjonen, for dermed å pådra seg overdrevent høye kostnader for innsamling og transport. Det er derfor et behov for å nytte borekaksinjeksjons-prosessen gjennom hele boreprosessen, noe som således vil redusere kostnader og forbedre miljøpåvirkningen som et resultat av transport og deponering av borekaksen ved et fjerntliggende sted.

Den foreliggende oppfinnelse retter seg mot en fremgangsmåte for deponering av bestemte avfallsmaterialer som genereres under prosessen med å bore olje- og gassbrønner, på en måte som muliggjør injeksjon av slike materialer som en oppslemming inn i en underjordisk formasjon gjennom mesteparten av boreoperasjonen i brønnen. Det foreliggende oppfinneriske konseptet omtaler en prosess som muliggjør at borekaks kan injiseres på et mye tidligere stadium av bore-operas jonen. En slik fremgangsmåte frembringer et brønnhode som omfatter et forhåndsboret borehull tilstøtende til brønnen som bores. Det forhåndsborede borehullet er retningsbestemt boret i en bane som leder vekk fra olje- og gassbrønnen som bores. Borekaks fra olje- og gassbrønnen som bores kan deretter enkelt bli injisert ned i det forhåndsborede borehullet og inn i jordformasjonen. En andre fremgangsmåte omfatter å frembringe et injeksjonsrør som strekker seg under borehodet og som løper langs og som er festet til det ytre foringsrøret og ordnet mellom driv-foringsrøret og det ytre foringsrøret. Injeksjonsrøret strekker seg med lengden av den ytre foringsrørstrengen. Så snart den ytre foringsrørstrengen er satt og sementert, muliggjør derfor perforering av injeksjonsrøret at injeksjon kan begynne. En tredje metode er å frembringe et andre foringsrør mellom det første drivforingsrøret og den ytre foringsrørstrengen ved derved å frembringe et ringrom som er tettet ved sin nedre ende hvor den ytre foringsrør-strengen er satt. Det andre foringsrøret og dens sette-sement blir deretter perforert for å muliggjøre for bore-kaksinjeksjon. Hver av disse tre fremgangsmåtene muliggjør for at borekaksinjeksjonen kan utføres i brønnen som bores i de øvre to tredjedelene av borehullet istedenfor kun i den siste tredjedelen.

I følge oppfinnelsen frembringes det følgelig en fremgangsmåte som definert i karakteristikken i det selvstend-ige krav 1, ved å omfatte de følgende trinn: å modifisere et foringsrørhode til å omfatte et injeksjonsrør med en ytre forbindelsesport, hvor fåringsrørhodet er innrettet til å romme minst et drivforingsrør og et forankringsrør, å drive drivforingsrøret inn i jordformasjonen, å installere f6ringsrørhodet på drivforingsrøret, å forlenge injeksjons-røret inn i en brønn som bores inn i jordformasjonen, mellom drivforingsrøret og forankringsrøret på en progressiv måte parallell til og i sammenheng med hver lengde til forankringsrøret, å feste injeksjonsrøret til forankringsrøret og foringsrørhodet, og å sementere formasjonen rundt minst en del av forankringsrøret og injeksjonsrøret.

Alternative utførelser av fremgangsmåten er definert i de uselvstendige kravene 2-6.

For en videre forståelse av virkemåte og formål med foreliggende oppfinnelse, henvises det til den følgende detaljerte beskrivelse utført i sammenheng med de vedlagte tegningene, hvor like deler er gitt like henvisningsnumre, og hvori: Fig. 1 viser et tverrsnitt av et typisk borehode som viser en kjent fremgangsmåte for injeksjon av borekaks. Fig. 2 viser et tverrsnitt av et typisk borehode som viser et injeksjonsrør koblet til den ytre foringsrør-strengen. Fig. 3 viser et tverrsnitt av et typisk borehode som viser et andre foringsrør som omgir den første ytre strengen. Fig. 4 viser et tverrsnitt av et borehode som ikke er typisk og som viser et andre borehull og en rørstreng.

Som fig. 1 viser, demonstrerer kjent teknikk at i de fleste tilfeller må 80-100% av boreoperasjonen være full-ført før injeksjon av borekaks kan utføres via brønnhodet 1 inn i ringrommet 3 ordnet mellom produksjons eller det mellomliggende foringsrøret 5 og den ytre foringsrør-strengen 7. Som dette tilfelle viser må produksjonsstrengen 5 og den ytre foringsrørstrengen 7 være satt ved å sementere dem fast i jordformasjonen før injeksjon av borekaksoppslemmingen. Derfor må alle avfallsmaterialer lagres eller fjernes under mesteparten av boreoperasjonen. Etter som kostnader øker for å lagre og transportere boreavfalls-materiale, er det derfor blitt svært viktig med nye og for-bedrede fremgangsmåter for injeksjon av borekaks tilbake inn i brønnen som bores. En slik oppfinnerisk fremgangsmåte vises i fig. 2 hvori et foringsrørhode 12 er modifisert til å oppta et injeksjonsrør 28 og en forbindelse 26, i tillegg til en driv- eller lederørstreng 14 og en ytre forankrings-rørstreng 16, hvor drivforingsrøret 14 passerer gjennom en vannmasse 18 og inn i jordformasjonen 20 på sjøbunnen. Et produksjons eller mellomliggende foringsrør 22 er sentralt ordnet i det ytre forankringsrøret 16. Ved å frembringe en injeksjonsrørforbindelse 26 i foringsrørhodet 12 for et rør 28 som kan festes langs lengden av det ytre forankrings-røret 16 ved hjelp av stropper 30, og som beskyttes av avstandsstykker 34, frembringer derved en bane for injeksjon av borekaksoppslemming inn i jordformasjonen så snart som den ytre forankringsrørstrengen 16 er blitt sementert 32 på plass. Dette utføres vanligvis innen de første 900 meterne (3000 ft) av borehullet. Ved å perforere den nedre ytterdelen 34 av røret 28 og dens omliggende sement 32, kan borekaksoppslemmingen presses inn i jordformasjonen 20 ved høytrykksinjeksjon.

Et annet alternativ er ganske enkelt å bore et andre mindre borehull tilstøtende det planlagte boreområde som vist i fig. 4. Ved å modifisere borehodet 50 slik at det omfatter et spesielt foringsrørhode med en hovedborestreng og et ekstra men hovedsakelig mindre foringsrør 52. I slike tilfeller kan injeksjonsborehullet 54 være retningsbestemt boret vekk fra produksjonsbrønnen og inn i mer akseptable jordformasjoner for injeksjon av borekaksen via høytrykks-injeksjon. En rørstreng 56 kan deretter innføres i injek-sjonshullet 54 og settes med sement 32. Ytterdelene av rør-strengen 56 kan deretter bli perforert, som således mulig-gjør for at injeksjonsprosessen av borekaks kan begynne. En alternativ fremgangsmåte 40 vises i fig. 3, hvor forings-rørhodet er modifisert til å omfatte et andre foringsrør 42 mellom det første drivforingsrøret 14 og den ytre foran-kringsrørstrengen 16, som således frembringer et ringrom koblet til injeksjonsforbindelsen 26 for oppslemmingen. I dette tilfelle når det ytre forankringsrøret er sementert på plass og det andre foringsrøret 42 er tettet kan derfor de nedre ytterdelene 44 perforeres på den samme måten som injeksjonsrøret 28, som omtalt ovenfor.

De samme prosessene kan selvfølgelig anvendes ved undervannsoperasjoner hvor borekaksoppslemmingen føres til brønnhodet 10 på sjøbunnen, som omtalt ovenfor, via eksterne rør koblet til stigerør som forbinder overflate-fartøyet eller plattformen til brønnhodet 10 og som er koblet til injeksjonsrøret 26.

På grunn av at mange variasjoner og ulike utførelser kan utføres innenfor rammen av det oppfinneriske konseptet som heri er omtalt, og på grunn av at mange modifikasjoner kan utføres innen utførelsene som heri detaljert er be-skrevet ifølge lovbestemmelsene, må det forstås at detaljer heri må tolkes som illustrative og ikke på en begrensende måte.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for injeksjon av borekaks fra olje- og gassbrønner produsert under boring av en brønn, inn i en jordformasjon (20) tilstøtende til brønnen som bores, ved at minst en del av et injeksjonsrør (28) og sementeringen (32) perforeres, og injisering av borekaksoppslemming, som er fjernet under boring i jordformasjonen (20), inn i injeksjonsrøret (28) og inn i jordformasjonen (20) via den perforerte delen av injeksjonsrøret (28) og sementeringen (32), karakterisert ved de følgende forutgående trinn: å modifisere et foringsrørhode (12) til å omfatte et injeksjonsrør (28) med en ytre forbindelsesport, hvor for-ingsrørhodet er innrettet til å romme minst et drivf6rings-rør (14) og et forankringsrør (16), å drive drivforingsrøret (14) inn i jordformasjonen (20), å installere foringsrørhodet (12) på drivforingsrøret å forlenge injeksjonsrøret (28) inn i en brønn som bores inn i jordformasjonen (20), mellom drivforingsrøret (14) og forankringsrøret (16) på en progressiv måte parallell til og i sammenheng med hver lengde til forankrings-røret (16), å feste injeksjonsrøret (28) til forankringsrøret (16) og foringsrørhodet (12), og å sementere formasjonen rundt minst en del av forankringsrøret (16) og injeksjonsrøret (28).

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at trinnet med å feste injeksjonsrøret (28) til forankringsrøret (16) videre omfatter tilkobling av injeksjonsrøret (28) til foran-kringsrøret (16) ved hjelp av stropper (30) langs lengden av forankringsrøret (16).

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at avstandsstykker (34) anordnes om forankringsrøret (16) for å beskyttes injeksjonsrøret (28).

4. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at trinnet med å modifisere foringsrørhodet (12) for å romme injeksjonsrøret (28) omfatter å inkludere hoved- og tilleggsfåringsrørhoder (52) i foringsrørhodet, hvor hovedforingsrørhodedelen er innrettet til å romme minst et drivforingsrør (12) og et forankringsrør (16), og tilleggsfåringsrørhodet (52) er innrettet til å romme minst et drivforingsrør.

5. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at trinnet med å modifisere foringsrørhodet for å romme injeksjonsrøret (28) omfatter å frembringe en f6ringsrørhodeadapter (26) med minst en åpning for innkobling av injeksjonsrøret (28).

6. Fremgangsmåte i samsvar med krav 5, karakterisert ved at trinnet med å forlenge injeksjonsrøret (28) inn i en brønn som bores i jordformasjonen (20) omfatter å føre gjennom nevnte foringsrørhodeadapter (26) minst et injeksjonsrør (28) som strekker seg langsgående tilstøtende forankringsrøret (16).