NO317816B1 - Fremgangsmate og apparat for sementering av foringsror i et bronnhull - Google Patents

Description

FREMGANGSMÅTE OG APPARAT FOR SEMENTERING AV FORINGSRØR I ET BRØNNHULL

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et apparat for sementering av foringsrør i et borehull.

Under utforming av olje- og gassbrønner blir det boret et borehull i jorden. En streng av foringsrør blir deretter ført ned i borehullet/ og det ringformede rom mellom foringsrøret og borehullet blir fylt med sement.

For å lette sementering tilveiebringes flottørutstyr, for eksempel en nedre flottørsko eller en øvre flottørsko, i og i nærheten av bunnen av foringsrøret.

Når foringsrøret er på plass, blir kondisjoneringsfluid pumpet ned gjennom foringsrøret gjennom flottørutstyret og strømmer oppover gjennom det ringformede rom mens det fjerner brokker og preparerer det ringformede rom for mottak av sement .

Når forbehandlingen er ferdig, blir en bunnplugg ført inn i foringsrøret og pumpet nedover med sement. Når det ønskede sementvolum er blitt sendt ned, føres en topplugg inn i foringsrøret, og bunnpluggen, sementen og toppluggen blir pumpet ned gjennom foringsrøret med en egnet væske (typisk boreslam eller saltvann). Bunnpluggen innbefatter typisk en skjør membran som, etter at bunnpluggen har landet på flot-tørventilen og økende trykk påføres toppluggen, brister for å tillate sement å passere gjennom bunnpluggen og den nedre flottørsko og opp i det ringformede rom. Sementen strømmer til toppluggen lander på bunnpluggen.

Den nedre flottørsko hindrer sement fra å strømme tilbake og inn i foringsrøret når pumpene som påfører trykk på toppluggen slås av.

Etter at sementen er herdet, trykktestes foringsrøret, og hvis det er tilfredsstillende, blir pluggen, bunnpluggen, den nedre flottørsko og eventuelle sementrester i foringsrøret boret ut.

Av og til størkner ikke sementen mot bunnen av foringsrøret ordentlig. Denne tilstand, av og til kalt "våt sko", krever meget tidkrevende og dyre utbedringstiltak.

Søkerne har påvist at én årsak til "våte sko" direkte kan være slam og avfall som samler seg på innsiden av foringsrø-ret.

Særlig er det ikke uvanlig at en betydelig skorpe bygger seg opp på innsiden av foringsrøret mens dette settes på plass, særlig hvis det blir nødvendig å sirkulere foringsrøret for å lette innføringen i borehullet.

Selv om bunnpluggen er ment å fjerne denne skorpen, er det ikke uvanlig at bunnpluggen blir forvridd litt når den beveger seg nedover i hullet, med det resultat at det kan bli igjen en tynn skorpe på deler av foringsrøret. Noe av denne skorpen vil vaskes av og inn i sementen og er tilbøyelig til å stige opp mot toppluggen som selv vil fjerne mye av den gjenværende skorpe. Det samlede resultat blir at sementen umiddelbart nedenfor toppluggen kan inneholde en høy andel av ulke faststoffer som forurenser sementen. Slik sterkt forurenset sement kan meget gjerne enten ikke størkne, eller den kan ha uønskede mekaniske egenskaper.

Søkerne tror at dette problem kan reduseres ved å sikre at den siste sement-"klumpen" snarere blir igjen i foringsrøret enn at den passerer inn i det ringformede rom. Søkerne tror at denne "klump" bør være minst én rørlengde (40 fot (12 m)) lang og opp til 5 rørlengder (200 fot (60 m)) hvor kvaliteten på sementeringsjobben er ytterst viktig.

Det er kjent, blant annet fra de amerikanske patent US 2,717.645 og US 2,254,246, å bruke både en nedre flottørsko og en øvre flottørsko i en lengde av foringsrør, idet den nedre flottørsko plasseres i bunnen av foringsrøret, og den øvre flottørsko noen rørlengder ovenfor. Bunnpluggen og toppluggen setter seg imidlertid på den øvre flottørsko med det resultat at forurensninger kan trenge inn i sementen fra foringsrørets vegg mellom den nedre flottørsko og den øvre flottørsko.

Ifølge den herværende oppfinnelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for sementering av foringsrør i et borehull, hvilken fremgangsmåte omfatter trinnene:

(a) plassering av flottørutstyr i nevnte foringsrør i eller i tilstøting til dettes nedstrøms ende; (b) innføring av en bunnplugg i nevnte foringsrør og pumping av denne med sement ned gjennom nevnte foringsrør, og (c) innføring av en topplugg i nevnte foringsrør ovenfor nevnte sement og pumping av den ned gjennom nevnte forings-rør;

karakterisert ved

(d) tilveiebringelse av et pluggsete oppstrøms nevnte flot-tørutstyr, hvor nevnte bunnplugg er fasongformet og utformet slik at den vil passere nevnte pluggsete og lande på nevnte flottørutstyr, og nevnte topplugg er fasongformet og utformet slik at den vil lande på nevnte pluggsete.

Fortrinnsvis er pluggsetet skilt fra flottørutstyret med minst 12 m, fortrinnsvis med minst 36 m, og fordelaktig med minst 60 m.

Den herværende oppfinnelse tilveiebringer også apparat for sementering av foringsrør i et borehull, hvor nevnte apparat omfatter:

a) flottørutstyr

b) en bunnplugg og

c) en topplugg

karakterisert ved

d) et pluggsete som kan monteres i nevnte foringsrør opp-strøms nevnte flottørutstyr, og som er fasongformet og utformet for å tillate nevnte bunnplugg å passere igjennom, og som forhindrer nevnte topplugg fra å passere igjennom.

For bedre forståelse av den herværende oppfinnelse vil det nå som eksempel bli vist til den medfølgende tegning som er et skjematisk sideriss av et apparat i overensstemmelse med den herværende oppfinnelse i bruk.

Det vises til tegningen, hvor det er vist et borehull som er angitt generelt med henvisningstallet 1.

Bunnen av borehullet er midlertidig avstengt med en pakning 2.

En foringsrørstreng 3 strekker seg nedover gjennom borehullet 1 og ender i en nedre flottørsko 4. Den nedre flottørsko 4 omfatter to tilbakeslagsventiler 5 og 6 som er satt i sement

7 og er skilt av et kammer 8.

Den nedre flottørsko 4 er dekket av en skjerm 9 som er ment å hindre inntrengning av store brokker i tilbakeslagsventilene 5 og 6.

Et pluggsete 10 inngår i foringsrørstrengen 3, tre rørlengder (36 m) over den nedre flottørsko 4. Pluggsetet 10 omfatter en ringformet ring som strekker seg radialt innover fra forings-rør strengens 3 innervegg.

Etter at foringsrørstrengen 3 er blitt satt korrekt på plass (som vist på figuren), blir i bruk en bunnplugg sluppet inn i foringsrøret.

Mange forskjellige bunnplugger kan benyttes. Bunnpluggen 11 vist på figuren er særlig ment å slippes fra et undersjøisk brønnhode ved at det slippes en utløsningsplugg 12 fra overflaten, hvilken utløsningsplugg 12 stenger en sentral boring 13 i bunnpluggen 12. Når sement blir ført inn i brønnhodet ovenfor bunnpluggen 11, blir bunnpluggen 11 feid ut av sin holder og beveger seg ned gjennom foringsrørstrengen 3 foran sementen.

Bunnpluggen 11 er forsynt med finner 14 som blant annet skra-per av skorper fra innsiden av foringsrørstrengen 3. Selv om bunnplugger normalt vil fjerne det meste av brokker fra innsiden av foringsrørstrengen 3, beveger de seg av og til skjevt orientert ned gjennom foringsrørstrengen 3 med det resultat at tynne områder med skorpe blir igjen på veggen i foringsrørstrengen 3. Noe av denne skorpen fjernes av sementen når denne strømmer ned gjennom foringsrørstrengen. På grunn av sin nærhet til veggen i foringsrørstrengen 3 og sin sammensetning, er skorpen tilbøyelig til å vandre oppover i sementen.

Når det nødvendige sementvolum er blitt ført inn i foringsrø-ret, blir en topplugg 15 ført inn ved at en andre utløsnings-plugg 16 slippes fra overflaten. "Klumpen" som omfatter bunnpluggen 11, sementen og toppluggen 15 blir deretter pumpet ned gjennom borehullet av boreslam som virker oppå toppluggen 15.

Bunnpluggen 11 passerer gjennom pluggsetet 10 og lander oppå skjermen 9. Trykket på toppluggen 15 økes med det resultat at én eller flere av membranene 17 i bunnpluggen 11 brister og tillater sementen å strømme gjennom flottørventilen 4 og opp i det ringformede rom 18 mellom utsiden av foringsrørstrengen 3 og borehullet 1.

Sement fortsetter å strømme inn i det ringformede rom 18 til toppluggen 15 lander på pluggsetet 11. Selve toppluggen 15 er forsynt med finner 19 som er tilbøyelige til å fjerne skorpe fra innsiden av foringsrørstrengen 3. Det skal forstås at hvis foringsrørstrengen 3 var sterkt forurenset, ville volu-met umiddelbart nedstrøms toppluggen 15 inneholde sterkt forurenset sement.

Etter at toppluggen 15 har landet, blir foringsrørstrengen 3 trykktestet, trykket blir avlastet, og sementen får størkne. Tilbakeslagsventilene 5 og 6 i den nedre flottørsko 4 hindrer sement fra å strømme fra det ringformede rom 18 og tilbake til foringsrøret.

Så snart sementen har størknet, blir toppluggen 15, bunnpluggen 11, den mellomliggende sement, den nedre flottørsko 4 og pakningen 2 boret ut. I denne forbindelse er det relativt enkelt for en borekrone å bore gjennom nystøpt sement før den trenger inn i formasjonen nedenfor foringsrørstrengen 3.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for sementering av foringsrør i et borehull, hvilken fremgangsmåte omfatter trinnene: (a) plassering av flottørutstyr (4) i foringsrør (3) i eller i tilstøting til dettes nedstrøms ende; (b) innføring av en bunnplugg (11) som har skrapefinner (14) anordnet langs omkretsen, i foringsrør (3) og pumping av bunnpluggen (11) med sement ned gjennom forings-rør (3); og (c) innføring av en topplugg (15) i foringsrør (3) ovenfor nevnte sement og pumping av toppluggen (15) ned gjennom nevnte foringsrør, karakterisert ved(d) tilveiebringelse av et pluggsete (10) oppstrøms flottørutstyret (4), idet skrapefinnene (14) på bunnpluggen (11) er fasongformet og utformet slik at de de-formeres av pluggsetet (10) for å tillate bunnpluggen (11) å passere gjennom pluggsetet (10) og lande på flot-tørutstyret (4), og toppluggen (15) er fasongformet og utformet slik at den vil lande på pluggsetet (10) og holdes i denne posisjon.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at pluggsetet (10) omfatter en ringformet ring som rager radialt innover fra foringsrørets (3) innervegg.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at pluggsetet (10) er skilt fra f lottør-utstyret (4) med minst 12 m.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at pluggsetet (10) er skilt fra flottør-utstyret (4) med minst 36 m.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at pluggsetet (10) er skilt fra flottør-utstyret (4) med minst 60 m.

6. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst foregående krav, karakterisert ved at f lottørutstyret omfatter en nedre flottørsko.

7. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst foregående krav, karakterisert ved at f lottørutstyret omfatter en øvre flottørsko.

8. Apparat for sementering av foringsrør i et borehull, hvor nevnte apparat omfatter: a) flottørutstyr (4), b) en bunnplugg (11) som har skrapefinner (14) plas-sert rundt omkretsen, og c) en topplugg (15) karakterisert vedd) et pluggsete (10) som kan monteres i foringsrøret (3) oppstrøms nevnte flottørutstyr (4), og som er fasongformet og utformet for å tillate nevnte bunnplugg (11) å passere igjennom på grunn av deformeringen av skrapefinnene (14), og som forhindrer nevnte topplugg (15) fra å passere igjennom.