NO320992B1 - Fremgangsmate for frakturering og propping av en underjordisk formasjon - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte for frakturering og propping av et tykt og/eller homogent frakturintervall (12) i en underjordisk formasjon som gjennomløpes av en brønnboring (11) En arbeidsstreng (20) senkes ned i brønnboringen (11) og et fraktureringsfluid sendes inn i en eller begge ender av frakturintervall-ringrommet (33a) (dvs det parti av brønnringrommet som ligger nær inntil frakturintervallet) for å initiere en fraktur. (A). Strømmen av fraktureringsfluid videreføres inn i en ende av ringrommet (33a) mens en velling som. inneholder proppingsmidler sendes inn i den annen ende av frakturintervallringrommet (33a) Under strømning av fraktureringsfluid og -velling inn i ringrommet (33a), leveres også velling og/eller fraktureringsfluid gjennom alternative strømningsbaner (26) til ulike nivåer innenfor frakturintervallet (12), Dette pågår inntil alle nivåene eller sonene i frakturintervallet (12) har blitt frakturert og proppet.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for frakturering og propping av en underjordisk formasjon. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for frakturering og propping av et frakturintervall i en underjordisk formasjon som gjen-nomløpes av en brønnboring, hvilken fremgangsmåte omfatter å posisjonere en arbeidsstreng i brønnboringen for å danne et brønnringrom mellom arbeidsstrengen og brønn-boringen; sende et fraktureirngsfluid fra overflaten inn i det parti av brønnringrommet som ligger nær inntil frakturintervallet for derved å initiere en fraktur i frakturintervallet; og sende en velling som inneholder proppingsmidler fra overflaten inn i frakturintervallringrompartiet, som angitt i innledningen til det selvstendige patentkrav 1.

"Hydraulisk frakturering" er en velkjent teknikk som vanligvis benyttes for å øke pro-duktiviteten til underjordiske formasjoner som produserer hydrokarbonfluider eller lignende. Under en typisk hydraulisk fraktureringsoperasjon pumpes et fraktureirngsfluid (f.eks. gel) ned en brønnboring og inn i formasjonen ved et trykk som er tilstrekkelig til å initiere en "fraktur". Frakturen tilveiebringer et nettverk av permeable kanaler inn i formasjonen gjennom hvilke formasjonsfluider kan strømme inn i brønnboringen.

Frakturer har en tendens til å stenge når frakturtrykket avlastes. Følgelig er det rutine innenfor faget å "proppe" frakturene åpne ved å blande proppingsmidler (f.eks. sand, grus eller annet spesielt materiale) med fraktureringsfluidet eller ved å sende fraktureringsfluidet med en velling som inneholder de ønskede "proppinger" eller proppingsmidler. Vellingen strømmer inn i frakturene hvor proppingene blir avsatt for derved å "proppe" eller holde frakturene åpne etter at trykket er avlastet og brønnen er satt i produksjon.

Som det vil forstås av fagmannen gjenstår problemer ved tilstrekkelig frakturering og propping av enkelte formasjoner, spesielt hvor formasjonen som skal fraktureres er for-holdsvis tykk (f.eks. 15 meter eller mer) og/eller utgjøres av svært ikke-homogene strata. I tykke formasjoner er det f.eks. vanskelig å initiere eller forlenge en fraktur tvers over en andre sone av formasjonen når en vesentlig fraktur har blitt initiert i en første sone av denne (dvs. den "første" sone er strata "sammenbrudd" trykk).

Videre er det vanlig å tape væske fra vellingen inn i den første fraktur som i sin tur be-virker at proppingene, f.eks. sand, samler seg opp i brønnens ringrom nær den første fraktur som dermed danner en "sandbro" i ringrommet. Disse sandbroer blokkerer ytterligere strømning av fraktureringsgel og/eller velling gjennom brønnens ringrom som dermed hindrer den videre levering av de nødvendige fluider til andre nivåer eller soner inne i intervallene som skal fraktureres. Dette er tilfelle selv hvor enkelte av disse andre soner kan ha tidligere erfart noe sammenbrudd før en sandbro ble dannet.

Dannelsen av sandbroer under fraktureringsoperasjonen medfører vanligvis frakturer som forløper kun over en del av det ønskede frakturintervall og/eller i frakturer som er utilstrekkelig proppet. Uansett, de fullstendige fordeler med fraktureringsoperasjonen kan ikke realiseres.

På grunn av problemene forbundet med dannelsen av sandbroer i brønnringrommet, er det for tiden vanlig å benytte en serie individuelle, konvensjonelle fraktureringsoperasjoner for å frakturere og proppe tykke formasjoner og/eller ikke homogene formasjoner. Dvs., en arbeidsstreng, ekspansjonspakninger og annet tilhørende utstyr blir senket ned i brønnboringen og brønnboringen blir avpakket og isolert nær inntil en første sone inne i frakturintervallet. Fraktureringsfluid og velling blir så sendt ned brønnboringen for å frakturere og proppe den isolerte første sone av frakturintervallet.

Ekspansjonspakningene blir deretter frigjort og utstyret blir forflyttet inne i brønnbo-ringen til en andre sone av frakturintervallet som så blir isolert, frakturert og proppet som tidligere. Denne prosedyre blir repetert inntil frakturene strekker seg over stort sett hele tykkelsen av frakturintervallet eller inntil alle de ikke-homogene soner inne i frakturintervallet har blitt frakturert og proppet. Naturligvis, som det vil innses av fagmannen innenfor brønnkompletteirngsteknikken, er denne gjentagelse av individuelle, konvensjonelle frakturerings- og proppingsoperasjoner i en enkelt brønn svært kostbar og tidkrevende og er en viktig betraktning over de totale økonomiske sider ved komplette-ring og produksjon i brønnen.

For å overvinne utgiftene og tiden som medgår ved å måtte utføre en serie individuelle fraktureringsoperasjoner for å frakturere og proppe et tykt og/eller ikke-homogent intervall, har fremgangsmåter blitt foreslått der frakturering av et slikt intervall kan utføres i en enkelt operasjon; f.eks. se US-A-5161618. Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer nok en fremgangsmåte for å utføre en slik operasjon.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for frakturering og propping som angitt innledningsvis, og oppfinnelsen er kjennetegnet ved trekkene i karakteristikken til patentkrav 1.

Fordelaktige utførelser av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige patentkravene.

Den foreliggende oppfinnelse er spesielt anvendbar på tykke og/eller ikke-homogene frakturintervaller i en underjordisk formasjon som gjennomløpes av en brønnboring.

Fraktureringsfluidet kan sendes ned brønnens ringrom inn i toppen av frakturintervallets ringrom, eller ned arbeidsstrengen inn i den nedre ende av frakturintervallets ringrom. Alternativt kan fraktureringsfluidet sendes inn i begge ender av fraktureringsintervallets ringrom samtidig.

Fortrinnsvis innbefatter fremgangsmåten trinnet av å isolere nevnte parti av ringrommet som ligger inntil frakturintervallet før fraktureringsfluidet sendes inn i minst en ende av frakturintervallets ringrom.

Arbeidsstrengen innbefatter med fordel en tverrforbindelse. Med fordel er de alternative strømningsbaner tilveiebrakt ved kortslutningsrør som er plassert radielt i avstand rundt arbeidsstrengen og forløper gjennom frakturintervallet, der hvert av kortslutningsrørene har innløps- og utløpsåpninger plassert i avstand langs deres lengde.

Fraktureringsfluidet kan være en fraktureringsgel og proppingsmidlene kan være sand.

Fremgangsmåten innbefatter fortrinnsvis trinnene av å opphøre med å sende både fraktureringsfluidet og vellingen med proppingsmidler når frakturintervallet har blitt frakturert og proppet; og sende et skyllefluid ned brønnboringen for å avlaste arbeidsstrengen hvorved arbeidsstrengen kan fjernes fra brønnboringen.

Fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen kan også benyttes for gruspakking av formasjonen, i hvilke tilfelle arbeidsstrengen er utstyrt med en gruspakkingssil som ligger nær inntil frakturintervallet. I denne utførelsen er det foretrukket at strømmen med fraktureirngsfluid opphører når fraktureringsintervallet har blitt frakturert og proppet; og strømmen av velling med proppingsmidler fortsettes gjennom minst en ende av det isolerte frakturintervalls ringrom for å avsette proppingsmidler i det isolerte frakturintervalls ringrom rundt gruspakkingssilen.

Den foreliggende oppfinnelse tillater at tykke og/eller ikke homogene frakturintervaller kan fraktureres og proppes i en enkelt operasjon som dermed eliminerer behovet for seriene (vanligvis kalt "trinn") med individuelle frakturingsoperasjoner.

I en bestemt utførelse blir en fraktureringarbeidsstreng plassert i brønnboringen i hoved-sak nær inntil frakturintervallet. I dype brønner, f.eks. 457 m eller mer, vil arbeidsstrengen vanligvis innbefatte en tverrforbindelse. I dype brønner blir også det parti av brønnringrommet som ligger nær inntil frakturintervallet isolert med en ekspansjonspakning som er anordnet på arbeidsstrengen. Arbeidsstrengen har et eller flere kortslut-ningsrør som er radielt avstandsplassert rundt arbeidsstrengen og går gjennom det isolerte frakturintervall. Disse kortslutningsrør har hvert et antall utløpsåpninger som er plassert i avstand langs deres lengde for å tilveiebringe "alternative strømningsbaner" for levering av fluider til ulike nivåer inne i frakturintervallet. Den del av arbeidsstrengen som ligger under tverrforbindelsen kan også ha et antall radielle "avlastnings" porter som ligger i avstand langs deres lengde.

I virksomhet blir arbeidsstrengen senket ned i brønnboringen og danner et brønnringrom med brønnboringen. Ekspansjonspakningen blir så satt for å isolere dette parti av ringrommet (i dype brønner) som ligger nær inntil frakturintervallet. Et fraktureringsfluid (fraktureirngsgel) sendes ned arbeidsstrengen og inn i ringrommet. Fraktureringsfluidet kan sendes inn i hver ende av ringrommet eller det kan samtidig sendes inn i begge ender. Hvor fraktureringsfluidet sendes inn i begge ender samtidig, vil fraktureringsfluidet passere gjennom de respektive passasjer i tverrforbindelsen og vil strømme inn i både toppen og bunnen av det isolerte ringrom for dermed å initiere en fraktur i frakturintervallet. Denne fraktur kan initieres ved ethvert nivå inne i frakturintervallet avhengig av hvor nivået har det laveste "sammenbrudd" trykk.

Når frakturen har blitt initiert videreføres strømningen av fraktureirngsfluid inn i en ende (fortrinnsvis den nedre ende) av det isolerte ringrom mens strømmen av fraktureringsfluid inn i den andre ende (f.eks. den øvre ende) erstattes med å sende en velling som er fylt med proppingsmidler (f.eks. grus og/eller sand). Vellingen strømmer inn i den første fraktur for å avsette proppingsmidlene og dermed proppe frakturen mens fraktureringsfluidet som strømmer gjennom annen ende av det isolerte ringrom forsetter å utvide den første fraktur eller initiere frakturene i andre soner av intervallet.

Uheldigvis, når den første fraktur blir proppet, er det vanlig at en sandbro danner seg i ringrommet nær inntil det første fraktur som i sin tur sperrer strømmen av velling til andre nivåer i ringrommet som dermed hindrer proppingsmidler fra å nå det utvidede parti av frakturen. Med den foreliggende oppfinnelse fortsetter imidlertid vellingen, selv om sperret av en sandbro, å bli levert til alle nivåer inne i frakturintervallet gjennom de alternative strømningsbaner tilveiebrakt av kortslutningsrørene.

Den samtidige injeksjon av fraktureringsfluid og velling fortsettes inntil frakturintervallet fraktureres og proppes over stort sett dens hele tykkelse eller lengde eller alle sonene i intervallet fraktureres og proppes. Når operasjonen er ferdig kan arbeidsstrengen "avlastes", om ønsket, ved å skifte til en reversert sirkulasjonsmåte og sende et skyllefluid (f.eks. vann) gjennom "avlastnings" portene i arbeidsstrengen til sanden fra rundt arbeidsstrengen.

Den foreliggende oppfinnelse kan benyttes til å frakturere og proppe intervaller i verti-kale, skrånende eller horisontale brønnboringer og kan også brukes til å frakturere, proppe og gruspakke en produksjonsformasjon inne i en brønn i en enkelt operasjon. Ved frakturering og gruspakking av en brønn er en gruspakkingssil inkludert i arbeidsstrengen og er plassert nær frakturintervallet. Et antall kortslutningsrør er plassert i avstand radielt rundt silen og tilveiebringer de nødvendige alternative strømningsbaner gjennom hele intervallet som skal fraktureres og kompletteres. Et skyllerør er forbundet til tverrforbindelsen og forløper inne i silen til nær dens bunn.

Frakturerings- og proppingsoperasjonen ved bruk av en gruspakkingssil er grunnleggende den samme som beskrevet ovenfor bortsett fra at arbeidsstrengen ikke er avlastet og fjernet, men isteden er gruspakkingssilen satt på plass og blir båret av proppingsmiddel som det vil bli forstått innenfor teknikken.

Referanse gis nå til de vedlagte tegninger hvor:

Fig. 1 viser et oppriss, delvis i snitt, av en anordning benyttet for å utføre den foreliggende oppfinnelse som vist i en virksom stilling inne i en brønnboring nær et frakturintervall hvor en fraktur har blitt initiert i intervallet; Fig. 2 viser et oppriss, delvis i snitt, i likhet med det ifølge fig. 1 der den første fraktur er blitt forlenget og den første fraktur blir proppet med proppingsmidler; Fig. 3 viser et oppriss, delvis i snitt, i likhet med fig. 1, hvor den første fraktur er forlenget enda videre og den resulterende fraktur blir proppet med proppingsmidler; Fig. 4 viser et oppriss, delvis i snitt, som viser den foreliggende oppfinnelse som utført i en horisontal brønn; Fig. 5 viser et forstørret oppriss, delvis i snitt, av et parti av anordningen benyttet i fig. 1 til 4 for å utføre den foreliggende oppfinnelse; og Fig. 6 viser et oppriss, delvis i snitt, av en gruspakkingssil som blir benyttet til å utføre en annen utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Fig. 1 viser den nedre ende av en produksjons- og/eller injeksjonsbrønn 10. Brønnen 10 har en brønnboring 11 som går fra overflaten (ikke vist) gjennom fraktursonen 12. Brønnboringen 11 blir vanligvis foret med et foringsrør 13 som sementeres 13a (fig. 5 og 6) på plass. Mens fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse er illustrert primært som å bli utført i en vertikal, foret brønnboring, skal det innses at den foreliggende oppfinnelse likeledes kan bli brukt i åpne hull og/eller underrømmede komplette-ringer så vel som skråstilte og horisontale brønnboringer (fig. 4) alt hva situasjonen dikterer.

Som illustrert er frakturintervallet 12 en tykk formasjon som har en vesentlig lengde som går vertikalt langs brønnboringen 11. Foringsrøret 13 kan ha perforeringer 14 gjennom hele fraktureringsintervallet 12 eller kan være perforert ved utvalgte nivåer inne i frakturintervallet. Ettersom den foreliggende oppfinnelse også er anvendbar for bruk i horisontale og skråstilte brønnboringer, er betegnelser "øvre og nedre", "topp og bunn", som brukt her relative begreper og er ment å gjelde for de respektive posisjoner inne i en bestemt brønnboring mens begrepet "nivåer" er ment å referere til respektive posisjoner som ligger langs brønnboringen mellom endeavslutningene for frakturintervallet 12.

En frakturerende arbeidsstreng 20 blir plassert i brønnboringen 11 i nærheten av frakturintervallet 12. Frakturerings-arbeidsstrengen 20 utgjøres av en streng med rørvare 21 eller lignende som er åpen i sin nedre ende 22 og går til overflaten (ikke vist). En typisk "tverrforbindelse" 23 er koplet inn i arbeidsstrengen 20 og er plassert til å ligge i toppen av frakturintervallet 12 når arbeidsstrengen 20 er i sin virksomme stilling inne i brønn-boringen 11. Ekspansjonspakningen 15 blir båret på utsiden av arbeidsstrengen 20 for å isolere frakturintervallet 12.

Arbeidsstrengen 20 har ett eller flere kortslutningsrør 25 som ligger radielt i avstand rundt arbeidsstrengen 20 og som går vertikalt fra like under tverrforbindelsen 23 til den nedre ende 22 av rørvaren 21. Hvert kortslutningsrør 25 har et antall åpninger 26 som ligger i avstand langs deres lengde som gir "alternative strømningsbaner" for levering av fluider til forskjellige nivåer inne i fraktureringsintervallet 12 for et formål som vil bli omtalt i detalj nedenfor.

Hvert kortslutningsrør kan være åpent i sine ender for å tillate fluider å entre dette eller tilveiebringe inngang for fluider gjennom passende åpninger 26 (f.eks. de nær toppen og bunnen av røret). Kortslutningsrør av denne type har blitt brukt for å tilveiebringe alternative strømningsbaner for fluider i et antall forskjellige brønnoperasjoner, se US-A-4945991; US-A-5082052; US-A-5113935; US-A-5161613 ogUS-A-5161618.

Mens åpninger i hvert av kortslutningsrørene 25 kan ha en radiell åpning som går fra fronten av røret, går fortrinnsvis åpningene fra hver side av kortslutningsrøret 25, som vist. Videre er det foretrukket at et utgangsrør 24a (kun 4 er vist i fig. 5) er anordnet for hver åpning 24. Oppbygningen og formålet med utgangsrørene 24a er vist i PCT-ansøkning nr. PCT/US94/13489.

Partiet av rørstrengen 21 under tverrforbindelsen 23 har et antall radielle, "avlastnings eller utlastnings" porter 27 plassert vertikalt i avstand langs dens lengde. Som best vist i fig. 5 er disse porter fortrinnsvis anordnet i koplinger 28 som forbinder skjøtene 29 av rørstrengen 21 sammen. En sil 30 dekker hver av portene 29 som gjør at fluider kan strømme gjennom portene 29, men som hindrer at partikkelformet materiale kan strøm-me inn i arbeidsstrengen 20.

I drift, dersom brønnboringen 11 forløper over en avstand vesentlig under bunnen av frakturintervallet 12, blir brønnboringen avsperret nær den nedre ende av frakturintervallet 12 med en plugg eller ekspansjonspakning 31, som vil forstås innenfor faget. Fraktureringsarbeidsstrengen 21 senkes ned i brønnboringen 11 som i sin tur danner et brønnringrom 33 mellom arbeidsstrengen 20 og brønnboringen 11.1 dypere brønner blir ekspansjonspakningen 15 så innsatt for å isolere dette parti 33a av ringrommet som ligger nær inntil frakturintervallet 12.1 grunnere brønner, ville ekspansjonspakningen 15 ikke være nødvendig og ringrommet 33 ville være åpent til overflaten.

Et fraktureirngsfluid (heltrukne piler i fig. 1-3) blir så sendt ned brønnboringen og inn i ringrommet nær inntil frakturintervallet. I grunnere brønner hvor pakningen 15 og tverrforbindelsen 23 ikke blir brukt, kan fraktureringen bli sendt inn i hver ende av ringrommet (dvs.: (a) inn i toppen av ringrommet ved å lukke toppen av arbeidsstrengen 20 og sende fraktureringsfluidet direkte gjennom ringrommet 33; eller (b) inn i bunnen av ringrommet ved å lukke toppen av ringrommet 33 og sende fraktureringsfluidet ned arbeidsstrengen 20 eller fraktureringsfluidet kan sendes ned både arbeidsstrengen 20 og ringrommet 33 inn i begge ender av ringrommet samtidig.

Fraktureringsfluidet benyttet i den foreliggende oppfinnelse kan være ethvert godt kjent fluid som vanligvis benyttes for å frakturere en formasjon (f.eks. vann, slam, etc.) men er fortrinnsvis ett blant mange kommersielt tilgjengelige stort sett partikkelfrie "geleer" som blir rutinemessig benyttet ved konvensjonelle fraktureringsoperasjoner (f.eks. Ver-sagel, et produkt fra Halliburton Company, Duncan OK).

Som vist i tegningene, i dypere brønner, er fraktureringsfluidet vist når det samtidig strømmer inn i begge ender av det isolerte ringrom 33a for å initiere en fraktur. Dvs. at fraktureringsfluidet strømmer ned arbeidsstrengen 20, gjennom åpninger 40 i tverrforbindelsen 23, og inn i toppen av ringrommet 33a mens ytterligere fraktureirngsfluid strømmer nedad gjennom ringrommet 33, røret 41 i tverrforbindelsen 23, ut den nedre ende av arbeidsstrengen 20 og inn i bunnen av ringrommet 33a. Det skal forstås at fraktureringsfluidet kan sendes inn i kun en ende (dvs. hvilken som helst ende) av ringrommet 33a for å initiere en fraktur dersom situasjonen bestemmer dette. Dette foretas ved å sende fraktureirngsfluid ned enten arbeidsstrengen 20 eller ringrommet 33 mens den andre lukkes for strømning.

Det strømmende fraktureringsfluid fyller ringrommet 33a og vil initiere en fraktur A i frakturintervallet 12. Dette er også tilfelle i grunne brønner. Mens frakturen er vist i fig. 1 som å bli initiert ved et øvre nivå av frakturintervallet 12, skal det forstås at denne fraktur kan initieres ved ethvert nivå inne i frakturintervallet 12, dvs. nivået ved hvilke formasjonen har det laveste "sammenbrudd" trykk avhengig av den bestemte formasjon som skal fraktureres.

Når frakturen har blitt tilstrekkelig initiert, videreføres strømning av fraktureirngsfluid til en ende av ringrommet 33a mens velling sendes til den annen ende av dette. Som vist i fig. 2 fortsettes strømmen av fraktureirngsfluid ned ringrommet 33 mens strømmen av fraktureirngsfluid gjennom arbeidsstrengen 21 erstattes med strømning av en velling (stiplede piler i fig. 2 og 3) som er fylt med proppingsmidler (f.eks. grus og/eller sand). Fraktureringsfluidet fortsetter å strømme inn i den nedre ende av ringrommet 33a mens vellingen strømmer inn i den øvre ende av ringrommet. Dette er den foretrukne måte, men det skal forstås at strømningene kan reverseres dersom situasjonen dikterer dette.

Vellingen strømmer inn i den første fraktur A for å avsette propningsmidlene og dermed proppe frakturen mens fraktureringsfluidet som strømmer oppad fra bunnen av ringrommet 33a vil fortsette å frakturere formasjonen og utvide den første fraktur A som indikert med stiplet linje B i fig. 2.

Under vanlige betingelser, slik som de ved konvensjonelle fraktureringsteknikker, vil vellingen tape væske når den strømmer inn i formasjonen og proppingsmidler (dvs. partikkelformet materiale vil felle ut i ringrommet 33a ved et punkt nær den første fraktur A. Dette fører til dannelsen av en sandbro (S i fig. 3) i ringrommet som i sin tur sperrer vellingstrømmen til det nedre parti av ringrommet 33a. Selv om fraktureringsfluidet gjennom den nedre ende av ringrommet kan fortsette å utvide frakturen (f.eks. C i fig. 3), kan ingen velling nå det utvidede parti av frakturen og følgelig forblir dette parti av frakturen uproppet.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse fortsettes strømmen av velling gjennom den øvre ende av ringrommet 33a mens fraktureringsfluid sendes gjennom dens nedre ende. Vellingen, mens den er sperret med en sandbro S i ringrommet 33a, er fri til å strømme inn i den åpne, øvre ende av kortslutningsrørene 25 og ned gjennom dem og ut deres åpninger 26. Det kan ses at de alternative strømningsbaner tilveiebrakt av kortslutningsrørene 25 gir en bypass rundt broen S og vil levere vellingen til de ulike nivåer inne i frakturintervallene (f.eks. de representert med stiplede linjer (B og C) hvorved velling kan strømme inn i og proppe de utvidede partier av frakturene (se fig. 3).

Den samtidige injeksjon av frakturerings- og velling fortsettes inntil frakturintervallet er frakturert og proppet over stort sett hele dets tykkelse eller lengde. Det skal innses at de individuelle strømningsmengder for fraktureringsfluidet og vellingen kan varieres for å justere den ønskede strømningsretning på fraktureringsfluidet og vellingen gjennom de alternative strømningsbaner for å oppnå den ønskede frakturering og propping over frakturintervallet.

Som nevnt ovenfor kan fraktureringen initieres ved et nivå forskjellig fra det i toppen av intervallet 12 som illustrert. F.eks. kan frakturen initieres ved midten av intervallet 12. De alternative strømningsbaner ifølge den foreliggende oppfinnelse vil tillate utvidelse og propping av frakturen over og/eller under den første fraktur ved å tillate hvert av fraktureringsfluidet å strømme oppad gjennom kortslutningsrørene til nivåer over even-tuelle sandbroer som kan dannes og/eller vellingen til å strømme nedad gjennom kortslutningsrørene til nivåer som ligger under broen. Dette utføres ved å justere de respektive strømningsmengder for fraktureringsfluidet og vellingen inn i ringrommet 33a når fraktureringsoperasjonen skrider frem.

Som det vil forstås av fagmannen, bortsett fra i ukonsoliderte formasjoner, er det vanligvis ønskelig å fjerne fraktureringarbeidsstrengen 20 etter kompletteringen av fraktureringsoperasjonen. Dette kan være vanskelig i de fleste tilfeller på grunn av proppingsmidlene, f.eks. sand, som fyller og gjenstår i ringrommet 33a etter at frakturerings- og proppingsoperasjonen er ferdig. For å fjerne arbeidsstrengen 20 må det nedre brønnbo-ringringrom bli "avlastet". En måte å gjennomføre dette på er å pumpe et skyllefluid (f.eks. vann) ned ringrommet 33, gjennom røret 41 i tverrforbindelsen 23, ned innsiden av den nedre arbeidsstreng 20 og tilbake til overflaten i den omvendte sirkulasjonsmåte.

Etter hvert som skyllefluidet strømmer nedad i den nedre arbeidsstreng 20 under trykk, vil det strømme ut den nedre ende av arbeidsstrengen og også gjennom "avlastnings"-porter 27 for å spyle ut og skylle sanden i ringrommet 33a oppad gjennom åpningene 40 i tverrforbindelsen 23 og videre til overflaten gjennom det øvre parti av arbeidsstrengen. Enhver strømning av fraktureirngsfluid gjennom portene 27 under fraktureirngsope-rasjonen er uten følger ettersom ringrommet 33a allerede er fylt med fraktureirngsfluid under trykk. Likeledes vil det kun være mindre væskemengder fra vellingsstrømmen innad gjennom portene 27 under fraktureringsoperasjonen. Siler 30 vil hindre ethvert proppingsmiddel fra å strømme inn i og sperre portene 27 under vellingstrømmen gjennom ringrommet 33a slik at portene vil forbli åpne for avlastning av arbeidsstrengen.

Fig. 4 illustrerer den foreliggende oppfinnelse som den blir utført i en horisontal brønn. Som det vil forstås innenfor faget, har brønnen 10a et vertikalt parti liv som forløper fra overflaten og et horisontalt parti 1 lh som forløper utad fra den nedre ende av partiet liv. Grunnleggende er fraktureringsarbeidsstrengen 20 identisk med den beskrevet ovenfor og operasjonstrinnene er de samme, men den eneste forskjell er at fraktureringsintervallet 12a i fig. 4 utgjøres av et antall soner Z1,Z2 og Z3 som ligger horisontalt i avstand langs brønnboringen 1 lh.

Ved utføring av fraktureringsoperasjonen ifølge fig. 4 sendes fraktureringsfluidet ned hver enkelt eller både arbeidsstrengen 20 og brønnens ringrom 33, gjennom tverrforbindelsen 23 (om den er tilstede) og inn i enten den ende eller både toppen og bunnen av ringrommet 33h for å initiere en første fraktur, f.eks. frakturene D i Zl. Dette kan opp-muntres ved valgvis å perforere foringsrøret ved ønskede nivåer. Strømmen av fraktureringsfluid blir videreført gjennom en ende av ringrommet 33h (f.eks. bunnen) mens velling med proppingsmidler sendes inn i den annen ende av ringrommet 33h (f.eks. toppen) for å proppe den første fraktur D. Fraktureringsfluidet, nå istedenfor å utvide frakturen D, vil initiere en andre fraktur (E i Z2). Dersom en sandbro S2 danner seg i ringrommet, strømmer velling gjennom alternative strømningsbaner tilveiebrakt av kortslutningene 25 for å proppe frakturen E mens den fortsatte strøm av fraktureringsfluid gjennom den nedre ende av ringrommet 33h vil initiere en tredje fraktur (f.eks. F i Z3) osv.

De alternative strømningsbaner tilveiebrakt av kortslutningene 25 tillater at vellingen kan nå og proppe alle frakturene langs brønnboringen 1 lh selv når sandbroer danner seg i ringrommet 1 lh. Som tidligere, rekkefølgen hvori frakturene blir initiert, er ikke kri-tisk ettersom kortslutningsrørene 25 gjør at enten fraktureringsfluidet eller vellingen kan passere forbi sandbroene i ringrommet som reaksjon på de respektive strømningsmeng-der.

Det er også mulig å benytte den foreliggende oppfinnelse til å frakturere, proppe og gruspakke et injeksjons- eller produksjonsintervall i en brønn, alt i en enkelt operasjon. Som vist i fig. 6 er en gruspakkingssil 50 koplet inn i den nedre ende av arneidsstrengen 20a. "Gruspakkingssilen" eller "silen" som brukt her, er ment å være generell og innbefatte filer, slissede rør, silede rør, perforerte foringer, forhåndspakkede siler og/eller foringer, kombinasjoner av disse, etc, som blir benyttet ved brønnkompletteringer av denne generelle type. Silen 50 kan være av en kontinuerlig lengde, slik som vist, eller den kan utgjøres av et antall silsegmenter koplet sammen av rørstykker eller "emnestyk-ker". Et antall kortslutningsrør 25 a som har en åpning 26a i seg er plassert radielt i avstand rundt silen 50 og forløper gjennom hele intervallet som skal fraktureres og kompletteres.

Som vist er et skyllerør 51 koplet til røret 41 på tverrforbindelsen 23 og, skjønt illustrert som å gå gjennom silen 50, skal det forstås at vaskerøret 51 kan avslutte inne i det nedre parti av silen 50 hvor fraktureringsfluidet vil entre den nedre ende av ringrommet 33p gjennom selve silen. Ved nå å vende tilbake til fig. 6 er den nedre ende av vaskerøret 51 vist å passere gjennom en åpning i bunnplaten 52 og er avtettet til denne med en sil (f.eks. O-ringen 53 eller lignende). Når røret 51 passerer gjennom platen 52 skyves en fjærspent klaffventil 54 eller lignende nedad og holdes i en åpen posisjon med vas-kerøret. Undersiden av platen 52 kan åpnes til ringrommet 33p eller kan stå i fluidkom-munikasjon med ringrommet 33b gjennom åpningen 55 i et halerør 56, som vil forstås av fagmannen.

En frakturerings- og proppingsoperasjon som innbefatter gruspakkingssilen 50 er grunnleggende den samme som beskrevet ovenfor. Fraktureringsfluid sendes ned gjennom det ene eller både arbeidsstrengen 20b og ringrommet 33, gjennom tverrforbindelsen 23 og vaskerøret 51, og inn i både toppen og bunnen av ringrommet 33p. Etter at en fraktur er initiert (ikke vist) sendes velling med proppingsmidler ned arbeidsstrengen og inn i den ene ende av ringrommet 33p mens strømmen av fraktureringsfluid videreføres inn i den annen ende av ringrommet.

Dersom, eller når, en sandbro danner seg i ringrommet, tilveiebringer kortslutningsrøre-ne 25a alternative strømningsbaner for å levere velling-/fraktureringsfluidet til andre nivåer i frakturintervallene på samme måte som beskrevet ovenfor. Etter å ha oppnådd den ønskede fraktur over frakturintervallet stoppes strømmen av fraktureringsfluid og strømmen av velling videreføres inntil ringrommet 33p rundt gruspakkingssilen er fylt eller pakket med grus. Ettersom silen skal bli etterlatt i brønnboringen, er det ikke noe behov for å "avlaste" ringrommet som omgir silen.

Når tverrforbindelsen 23 og vaskerøret 51 tas opp til overflaten, dersom klaffventilen 54 blir brukt, vil den bli presset til å lukke for å hindre enhver produksjon av partikkelstof-fer gjennom silen 50. Bruken av klaffventilen 54 eller dens tilsvarende gjør at strømmen med velling til den nedre ende av silen 50 uten å få sand på innsiden av silen slik at en "bunnen opp" gruspakkingsoperasjon kan utføres om ønsket.

I den foreliggende oppfinnelse fortsetter alternative strømningsbaner å levere vellingen og/eller fraktureringsfluidet til de ulike nivåer eller soner i fraktureringsintervallet slik at tykke og/eller ikke-homogene intervaller kan fraktureres og proppes og gruspakkes under en enkelt operasjon uansett hvilket nivå eller sone som fraktureres først eller om eller ikke sandbroer danner seg i brønnboringen under fraktureringsoperasjonen.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for frakturering og propping av et frakturintervall (12) i en underjordisk formasjon som gjennomløpes av en brønnboring (11), hvilken fremgangsmåte omfatter å posisjonere en arbeidsstreng (20) i brønnboringen (11) for å danne et brønnringrom (33) mellom arbeidsstrengen (20) og brønnboringen (11); sende et fraktureringsfluid fra overflaten inn i det parti (33a) av brønnringrommet (33) som ligger nær inntil frakturintervallet (12) for derved å initiere en fraktur i frakturintervallet; og sende en velling som inneholder proppingsmidler fra overflaten inn i frakturintervallringrompartiet (33a), karakterisert ved at strømmen av fraktureringsfluidet for å initiere en fraktur i frakturintervallet (12) er gjennom en første strømningsbane inn i minst en ende av frakturintervallringrompartiet (33a); ved hvilket trekk strømmen av vellingen som inneholder proppingsmidler blir ledet, mens strøm av fraktureirngsfluid fortsetter gjennom den første strømningsbanen inn i en enkelt ende av frakturintervallringrompartiet (33a), via en separat andre strømningsbane inn i enden motstående til den enkle enden av frakturintervallringrornmet (33a) partiet; og vellingen som inneholder proppingsmidler blir levert via alternative strømningsbaner til forskjellige nivåer inne i frakturintervallringrompartiet (33a) samtidig som vellingen fortsetter å strømme gjennom den motsatte enden av frakturintervallringrompartiet (33a) og fraktureringsfluidet gjennom den ene enkle enden av frakturintervallringrornmet (33).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den første strømningsbanen som fraktureringsfluidet strømmer gjennom er ned brønn-ringrompartiet (33) inn i toppen av frakturintervallringrompartiet (33a).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den første strømningsbanen som fraktureringsfluidet strømmer gjennom er ned arbeidsstrengen (20) inn i bunnenden av frakturintervallringrompartiet (33a).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at for å initiere frakturen i frakturintervallet (12) blir fraktureringsfluidet sendt inn i begge ender av frakturintervallringrompartiet (33a) samtidig.

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilke som helst av de foranstående kravene, karakterisert ved at den innbefatter trinnet å isolere delen (33 a) av ringrommet (33) som ligger nær inntil frakturintervallet (12) før sending av fraktureringsfluidet inn i minst en ende av frakturintervallringrompartiet (33a).

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at arbeidsstrengen innbefatter en tverrforbindelse (23) og hvor strømmen av fraktureringsfluidet for å initiere frakturen er ned brønnringrommet (33), gjennom tverrforbindelsen (23) i arbeidsstrengen, og inn i bunnenden av det isolerte frakturintervallringrompartiet (33a) samtidig som fraktureringsfluidet også blir sendt ned arbeidsstrengen (20), ut av tverrforbindelsen (23) og inn i toppen av det isolerte frakturintervallringrompartiet (33a) for derved å initiere frakturen i frakturintervallet.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at under strømmen av vellingen gjennom den separate andre strømningsbanen blir fraktureringsfluidet sendt ned brønnringrommet (33), gjennom tverrforbindelsen (23) inn i arbeidsstrengen (20), og inn i bunnenden av det isolerte frakturintervallringrompartiet (33 a) mens vellingen med proppingsmiddel blir sendt ned arbeidsstrengen, ut av tverrforbindelsen (23), og inn i toppen av det isolerte frakturintervallringrompartiet (33a) for derved å proppe den initiale frakturen i frakturintervallet (12).

8. Fremgangsmåte ifølge et hvilke som helst av de foranstående kravene, karakterisert ved at de alternative strømningsbanene er tilveiebrakt av shuntrør (25) som er atskilt radielt rundt arbeidsstrengen og som strekker seg gjennom frakturintervallet, hvor hvert av shuntrørene har innløps- og utløpsåpninger (26) atskilt langs dets lengde.

9. Fremgangsmåte ifølge et hvilke som helst av de foranstående kravene, karakterisert ved at fraktureringsfluidet er en fraktureringsgel og proppingsmidlene er sand.

10. Fremgangsmåte ifølge et hvilke som helst av de foranstående kravene, karakterisert ved at den innbefatter trinnene å stoppe strømning av både fraktureringsfluidet og vellingen med proppingsmidler når frakturintervallet har blitt frakturert og proppet; og sende et vaskefluid ned brønnboringen (11) for å avlaste arbeidsstrengen hvorved arbeidsstrengen (20) kan fjernes fra brønnboringen.

11. Fremgangsmåte ifølge et hvilke som helst av de foranstående kravene, karakterisert ved at formasjonen kan gruspakkes ved å tilveiebringe arbeidsstrengen (20) med en gruspakkesikt (30) som ligger nær inntil frakturintervallet (12).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at den innbefatter trinnene å stoppe strømning av fraktureringsfluidet når fraktureringsintervallet har blitt frakturert og proppet; og fortsette å strømme velling med proppingsmiddel gjennom minst en ende av det isolerte frakturintervallringrornmet (33) for å avsette proppingsmiddel i det isolerte frakturintervallringrompartiet (33a) rundt gruspak-kesikten (30).