NO323681B1 - Forbedring av reservoarkommunikasjonen med en bronn - Google Patents

Description

TEKNISK OMRÅDE

Denne oppfinnelsen gjelder forbedring av reservoar-kommunikasjonen i en borebrønn.

BAKGRUNN

For å ferdigstille en brønn blir én eller flere formasjonssoner inntil en bore-brønn gjennomhullet for å tillate fluid fra formasjonssonene å strømme inn i brøn-nen for produksjon til brønnoverflaten eller for å gjøre det mulig å drive inn injek-sjonsfluider i formasjonssonene. En perforeringsskytestreng kan senkes ned i brønnen og perforeringsskytere kan avfyres for å danne åpninger i brønnfdringen og forlenge perforeringene innover I den omgivende formasjon.

WO 97/33069 beskriver et apparat for perforering av et foringsrør, der fåringsrørets vegg omfatter et antall åpninger og der perforeringsladningene er anordnet i åpningene. US 5.318.126 vedrører en fremgangsmåte og et apparat for eksplosiv åpning av en produksjonsventil i en arbeidsstreng. US 4.804.044 omta-ler et verktøy for aktivering av et avfyringshode i en perforeringskanon som befinner seg under en pakning i en brønn.

De eksplosive forhold ved dannelsen av pertoreringstunnelene vil såre sandkorn i formasjonen. Et lag av "sjokkskadet område" med en gjennomtrengelighet lavere enn den opprinnelige formasjonsmatrise kan da dannes omkring hver perforeringstunnel. Denne prosess kan også generere en tunnel full av berggrunnspartikler blandet med avfall fra perforeringsladningen. Graden av skade og mengden av løse avfallspartiklér i tunnelen kan være bestemt av flere forskjellige faktorer, innbefattet formasjonsegenskaper, den eksplosive ladnings egenskaper, trykkfoitioldene, fluidegenskaper o.s.v. Det sjokkskadede område og løse avfallspartiklér i perforeringstunnelene kan hemme produksjonslønners produktivitet eller forverre injeksjonsforholdene ved injektorbrønner.

En populær fremgangmåte for å oppnå rene perforeringer er underbalanse-ringen av perforeringen. Perforeringsprosessen utføres da med et lavere bore-brønnstrykk enn formasjonstrykket. Trykkutligningen oppnås da ved fluidstrømning fra formasjonen og inn i bo re brønnen. Denne fluidstrømning fører da med seg noen av de skadedannéde berggrunnspartikler. Underbalansert perforering er imidlertid ikke alltid effektiv og kan være kostnadskrevende og usikker å utføre ved visse nedhullstilstander.

Frakturering av formasjonen for å danne forbiføring forbi den skadede og tilpluggede perforering kan være en annen mulighet. Frakturering er imidlertid også en forholdsvis kostnadskrevende arbeidsoperasjon. Det kreves videre rene og uskadede perforeringer for lavt frakturdannende trykk (én av de nødvendige forutsetninger for utførelse av en god fraktureirngsjobb). Syresetning er en annen meget brukt fremgangsmåte for å fjerne perforeringsskade, men er imidlertid ikke effektiv når det gjelder behandling av sand og løse avfallspartikler som er etterlatt inne i perforeringstunnelen.

Det foreligger således fortsatt et behov for en fremgangsmåte og et apparat for å forbedre fluidkommunikasjon med reservoarer i formasjoner omkring en brønn.

SAMMENFATNING

I henhold til en bestemt utførelse omfatter en verktøystreng for bruk i en borebrønn og som strekker seg fra brønnoverflaten, generelt et lukkestykke innrettet for å plasseres under brønnoverf laten samt et lavtrykkskammer som i det minste delvis dannes ved hjelp av vedkommende lukkestykke. Minst én port kan etter valg åpnes for å muliggjøre kommunikasjon mellom det angitte kammer og et bo-rebrønnsområde. Denne minst ene port danner når den åpnes en fluidinnstrøm-ning inne i kammeret for å opprette en lokal lavtrykkstilstand i borebrønnsområdet. Et verktøy på verktøystrengen er innrettet for å utføre en arbeidsoperasjon under den lokale lavtrykkstilstand, idet et andre kammer er innrettet for å bli åpnet etter at verktøyarbeidsoperasjonen er utfø rt for derved å frembringe en fluidinnstrøm-ningsbølge fra en formasjon i det andre kammer.

I henhold til en annen utførelse omfatter den en fremgangsmåte bruk i en borebrønn som strekker seg fra en brønnoverflate, idet fremgangsmåten omfatter posisjonsinnstilling av en streng i borebrønnen, idet strengen omfatter et første kammer og et andre kammer samt anordning av et lukkelegeme på undersiden av brønnoverf laten, og slik at det første kammer i det minste delvis dannes av dette lukkelegeme. Fremgangsmåten er særpreget ved åpning av i det minste én port inn til det første kammer for derved å frembringe en fluidinnstrømningsbølge inn i det første kammer og en underbalansen tilstand i et borebrønnsområde, utførelse av, i løpet av den underbalansene tilstand, en operasjon eller flere operasjoner fra gruppen omfattende: opprensning av borebrønnsområdet, rengjøring av perforeringer i en formasjon som omgir borebrønnsområdet, utførelse av underbalansen perforering, aktivering av en strålekutter ved den lokale lavtrykkstilstand, og generering av en kraft for å frigjøre strengen hvis den er fastklemt, og åpning av det andre kammer for å frembringe en fluidinnstrømningsbølge fra en formasjon og inn i det andre kammer etter nevnte operasjon eller operasjoner.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1A-1C viser forskjellige utførelser av borebrønnsstrenger som hver omfatter et apparat for å generere en lokal lavtrykkstilstand. Fig. 2A og 2C viser verktøystrenger i henhold til to utførelser samt for å opprette en underbalansetilstand i en borebrønn méd henblikk på perforering. Fig. 2B viser en beholder med et atmosfærekammer, og hvor beholderen har portåpninger som eksplosivt kan åpnes i samsvar med en viss utførelse. Fig. 3 er et flytskjema for en prosess som går ut på å velge egenskaper ved en fluidinnstrømning basert på borebrønnsegenskaper. Fig. 4 viser en streng méd flere avsnitt, hvor hvert avsnitt omfatter en perforeringsskyter samt et apparat for å opprette en underbalansetilstand eller inn-strømning. Fig. 5 viser en verktøystreng i henhold til en annen utførelse og innrettet for å opprette en underbalansetilstand for en perforeringsprosess med etterfølgende opprettelse av en innstrømningsbølge fra en målfonmasjon. Fig. 6 angir et tidsskjema for en hendelsessekvens frembrakt av verktøy-strengen i fig. 5. Fig. 7 viser en verktøystreng i henhold til en ytterligere utførelse og for å frembringe en underbalansetilstand med henblikk på en perforeringsprosess fulgt av en frembrakt innstrømningsbølge fra en måleinformasjon. Fig. 8 viser en verktøystreng i henhold til en annen utførelse og for å frembringe en underbalansetilstand i én borebrønn. Fig. 9 viser undersjøisk brønnutstyr som kan anvendes sammen med verk-tøystrengen i fig. 8. Fig. 10 og 11 viser en streng med perforeringsskytere og som er posisjons-innstitt i en borebrønn. Fig. 12 er en grafisk fremstilling som angir borebrønnstrykket under detonering av strengen med perforeringsskytere. Fig. 13 er et flytskjema for en prosess i henhold til en utførelse av oppfinnelsen. Fig. 14 viser en alternativ utførelse av eh verktøystreng og som omfatter en perforeringsskyter og et apparat for å frembringe en fluidinnstrømningsbølge. Fig. 15 anskueliggjør enda en annen utførelse av en verktøystreng som omfatter en ventil som kan innstilles mellom åpen og lukket stilling for derved å opprette ønskede trykktilstander under perforering og en påfølgende innstrøm-ningsbølge. Fig. 16 viser en verktøystreng for å utføre en perforering/innstrømnings/gruspakningsoperasjon i samsvar med en ytterligere utførelse.

DETALJERT BESKRIVELSE

I den følgende beskrivelse er tallrike detaljer angitt for å gi en forståelse av foreliggende oppfinnelse. Det vil imidlertid erkjennes av fagkyndig på området at den foreliggende oppfinnelse også kan utøves uten disse detaljer og at forskjellige variasjoner og modifikasjoner av de beskrevne utførelser kan være mulig.

Slik det anvendes her, angir slike uttrykk som "opp" og "ned", "øvre" og "nedre", "oppover" og "nedover", "oppstrøms" og "nedstrøms", "over" og "under" og andre lignende uttrykk relative posisjoner på oversiden eller undersiden av et gitt punkt eller element og anvendes i denne beskrivelse for klarere å kunne beskrive visse utførelser av oppfinnelsen. Anvendt på utstyr og fremgangsmåter for bruk i brønner som er avvikende eller horisontale kan det imidlertid hende at slike uttrykk eller angir forhold som venstre til høyre, høyre til venstre eller andre plasserings-forhold att etter den foreliggende utførelse.

Generelt er det angitt en fremgangsmåte og et apparat for å opprette en lokal avtrykkstilstand i en borebrønn. I visse utførelser opprettes denne lavtrykkstilstand ved bruk av et kammer som inneholder fluid ved relativt lavt trykk. Kammeret kan for eksempel være et avtettet kammer som inneholder en gass eller annet fluid ved lavere trykk enn de foreliggende omgivelser i borebrønnen. Når dette kammeret åpnes vil som en følge av dette en plutselig innstrømningsbølge av fluid strømme inn i kammeret med lavere trykk for å opprette den lokale lavtrykkstilstand i et borebrønnsområde i kommunikasjon med kammeret etter at kammeret er åpnet.

I visse utførelser av kammeret er et lukket kammer som delvis er dannet av et lukkestykke som befinner seg under brønnoverfiaten. Det lukkede kammer strekker seg med andre ord ikke hele veien opp til brønnoverfiaten. Lukkestykket kan for eksempel være en ventil som er plassert nede i borehullet. Alternativt kan lukkestykket omfatte en avtettet beholder med porter som omfatter elementer som kan spres ved hjelp av en viss mekanisme (slik som ved bruk av eksplosiver eller andre mekanismer). Lukkestykket kan imidlertid utgjøres av andre typer innret-ninger i andre utførelser.

I henhold til en første utførelse er det frembrakt en fremgangsmåte og et apparat for behandling av perforeirngsskade samt for å fjerne fra den dannede perforering ladnings- og formasjonsavfall fra de perforerte tunneler. I denne første utførelse blir en avtettet atmosfærebeholder senket ned i borebrønnen etter at en formasjon er blitt perforert. Etter at produksjon er innledet opprettes åpninger (slik som ved bruk av eksplosiver, ventiler eller andre mekanismer) i beholderhuset for å generere en plutselig underbalansetilstand etler fluidinnstørmningsbølge for å fjerne skadelig sandkorn omkring perforeringstunnelene samt for å fjerne løse av-fallsstykker.

En annen utførelse for å skape lokalt lavtrykksforhold eller fluidinnstrøm-ningsbølge i et borebrønnsområde er å rense ut filterkake fra åpne hullseksjoner. Ved bruk av et apparat 52 (fig. 1 A) j henhold til visse utførelser av oppfinnelsen kan lokalisert opprensning av et måltilsiktet åpent hudparti 50 utføres. Apparatet 52 omfatter én eller flere porter 53 som etter valg kan åpnes for å opprette kommunikasjon med et indre kammer med lavere trykk inne i apparatet 52. Disse porter 53 kan drives til åpen tilstand ved bruk av en ventil, en eksplosiv ladning eller visse andre mekanismer. Ved vanlige omfattende opprensningsoperasjoner hvor brønnen i sin helhet behandles, blir seksjoner med høy permeabilitet fortrinnsvis behandlet, hvilket kan medføre at andre seksjoner med åpent hull kan bli under-behandlet. Ved bruk av lokale fluidinnstrømningsbølger for å utføre opprensning-en, kan mer fokusert behandling oppnås. Apparatet 52 kjøres ned til ønsket dybde på en bæreline 54 (for eksempel kveilbår rørledning, ledningskabel, glattline, etc).

En annen ulempe med altomfattende brønnbehandlinger som omfatter nedtrekk av brønnen er at dette nedtrekk kan være begrenset av overflateutstyrets kapasitet med hensyn til å behandle de produserte hydrokarboner. Ved bruk av lokalisert fluidinnstrømningsbølger i henhold til visse utførelser kan det oppnås en høyere lokal nedtrekning innenfor et gitt borebrønnsparti, slik at forbedrede opprensningsoperasjoner kan oppnås.

Enda en annen utførelse for å opprette lokale lavtrykkstilstander er ytelses-forbedring for strålekuttingsutstyr. En strålekutter er en kjemisk kutteinnretning som anvender kjemiske midler for å skjære gjennom nedhullsstrukturer. En stråle-kutters yteevne kan påvirkes i uheldig retning hvis strålekutteren bringes til å ar-beide i et område med forholdsvis høyt fluidtrykk. Et apparat 56 (fig. 1B) i henhold

til visse utførelser kan da anvendes for å frembringe lokalt lavtrykkstilstand om-

kring en strålekutter 58 for å øke strålekutterens yteevne. Apparatet 56 omfatter én eller flere porter 60 som kan åpnes etter ønske. I en annen utførelse kan strålekutteren 50 erstattes med en perforeringsskyter, mens apparatet 56 anvendes for å opprette en underbalansetilstand for å kunne utføre underbalanseperforering. Alternativt kan i utførelseseksemplet med perforeringsskyter apparatet 56 anvendes for å frembringe en fluidinnstrømningsbølge etter at perforeringen er blitt utført.

En annen anvendelse i samsvar med visse utførelser er å bruke et trykk-bølgeapparat 64 (fig. 1C) som utfiskningsredskap. Trykkbølgeapparatet 64 gene-rerer en lokal trykkbølge når én eller flere porter 65 åpnes for å bidra til å fjerne en differensial-klemkraft som gjør at en streng fastklemmes i en borebrønn. Strengen omfatter en bæreline 62, trykkbølgeapparatet 64 og et redskap 66 i et utførelses-eksempel. Opprettelse av en trykkbølge kan forårsake påføring av en aksial kraft på strengen for å bidra til å forskyve strengen fra sin fastklemte stilling.

I hver av utførelseseksempiene, samt i andre eksempler som vil bli beskre-

vet nedenfor, kan forskjellige mekanismer anvendes for å frembringe det lave trykk i et kammer. Rørledning eller styreledningen kan for eksempel anvendes for å kommunisere dette lave trykk. Alternativt føres lavtrykket i en avtettet beholder

inn i borebrønnen. Ved en undersjøisk anvendelse kan lavtrykket kommuniseres gjennom en strupeledning eller en drepeledning.

I henhold til andre utførelser blir en verktøystreng som omfatter flere kammer og en perforeringsskyter senket ned i borebrønnen. I disse utførelser anvendes et første kammer for å opprette en underbalansetilstand forut for perforeringen. Perforeringsskyteren blir så avfyrt hvoretter perforeringsskyteren frigjøres. Etter at perforeringsskyteren er falt ned fra den perforerte formasjon, blir et andre kammer åpnet for å frembringe en innstrømningsbølge fra formasjonen og inn i dette andre kammer. Etter at en innstrømningsbølge med et forut bestemt volum av formasjonsfluid er kommet inn i det andre kammer, kan en strømningsregule-rende innretning åpnes for å sprøyte inn fluid i dette andre kammer tilbake inn i formasjonen. Alternativt kan formasjonsfluid i det andre kammer produseres til brønnoverfiaten.

I samsvar med enda en annen utførelse kan en underbalansetilstand opprettes ved bruk av en strupeledning og en drepeledning som utgjør deler av un-dersjøisk brønnutstyr i undersjøiske brønner. I denne ytterligere utførelse kan strupeledningen, som strekker seg fra det undersjøiske brønnutstyr til sjøoverflaten, fylles med et lavdensitetsfluid, mens drepeledningen, som også strekker seg fra sjøoverf laten, kan fylles med et tungt borebrønnsfluid. Så snart verktøystreng-en er kjørt inn i borebrønnen, kan en utblåsningssikring (BOP), som utgjør enn del av det undersjøiske brønnutstyr lukkes, fulgt av åpning av strupeledningen på undersiden av BOP og lukning av drepeledningen under BOP. Åpning av strupeledningen og lukking av drepeledningen forårsaker reduksjon av det hydrostatiske drivhodet i borebrønnen slik at det derved frembringes en underbalansetilstand.

I enda en annen utførelse kan et kammer inne i skyteenheten anvendes som et sluk for borebrønnsfluider for å generere underbalansetilstanden. Som en følge av ladningsforbrenningen vil varm detonéringsgass fylle det indré kammer i skyteenheten. Hvis det resulterende detonasjonsgasstrykk er mindre enn bore-brønnstrykket, så vil kjøligere borebrønnsfluider bli suget inn i skyteenhetshuset. Den raske akselerasjon gjennom perforeringsporter inn i skyteenhetshuset bryter opp fluidet i smådråper og resulterer i rask nedkjøling av gassen. Raskt trykktap i skyteenheten og enda raskere drenering av borebrønnsfluid finner da sted, hvilket frembringer et tap i borebrønnstrykk. Fallet i borebrønnstrykk frembringer da en underbalansetilstand.

Det skal nå fremvises til fig. 2A, hvor det er vist at en verktøystreng har en avtettet atmosfærisk beholder 10 (eller en beholder med et indre trykk som er lavere enn et forventet trykk i borebrønnen i området ved formasjonen 12) blir senket ned i borebrønnen (som er foret med brønnfdring 24) og plasseres inntil en perforert formasjon 12 som skal behandles. Verktøystrengen blir nedsenket på en bæreline 22 (for eksempel ledningskabel, glattlinje, kveilbar rørledning, etc). Beholderen 10 omfatter et kammer som er fylt med gass (for eksempel luft, nitrogen) eller annen fluid. Beholderen 10 har en tilstrekkelig lengde utstrekning for å kunne behandle hele formasjonen 12 og er utstyrt med flere porter 16 som kan åpnes ved bruk av eksplosiver.

Som vist i fig. 2B, kan portene 16 omfatte åpninger som er tilplugget ved hjelp av tetningselementer 18 (for eksempel elastomerelementer, keramiske deks-ler, etc). Et eksplosiv, slik som en detoneringsstreng 22, er plassert nær inntil hver av portene 16. Aktivering av detoneringsstrengen 20 bringer avtetningsele-mentene 18 til å spres eller brytes bort fra de tilsvarende porter 16.1 en annen utførelse kan portene 16 omfatte forsenkninger som utgjør fortynnede områder av det hus som danner containeren 10. Disse fortynnede områder gjør at de lettere gjennomtrenges av eksplosive krefter.

I en viss utførelse og mens brønnen produserer (etter at perforeringer er blitt dannet i formasjonen 12, blir atmosfærekammeret i beholderen 10 eksplosivt åpnet til borebrønnen. Denne teknikk kan anvendes med eller uten en perforeringsskyter. Når den anvendes sammen med en skyteenhet, vil atmosfærebeholderen tillate opprettelse av en dynamisk underbalanse selv om borebrønnsfluidet finner seg i overbalanse like forut for perforeringen. Atmosfærebeholderen 10 kan også anvendes etter at perforeringsoperasjoner er blitt utført. I dette sistnevnte arrangement blir det opprettet produksjon fra formasjonen med portene 16 på atmosfærebeholderen 10 eksplosivt åpnet for å frembringe en plutselig underbalansetilstand.

Som omtalt ovenfor, foreligger det flere potensiell skademekanismer med hensyn til formasjonsproduktivitet og injeksjonsmuligheter på grunn av perforering. En slik kan foreligge som et lag av sandkorn med lav gjennomtrengelighet (sandkorn som er brutt løs av den formede sprengladning) etter perforeringen. Oa det produserte fluid fra formasjonen må passere gjennom denne sone med lav gjennomtrengelighet, vil et høyere trykkfall en forventet opptre og medføre lavere produktivitet. Underbalanseperforering utgjør en fremgangsmåte for å redusere påført skade av denne type. I mange tilfeller vil utilstrekkelig opprettet underbalanse føre til bare delvis opphevelse av skadevirkningen. Den andre hovedtype av slik skade kan opptre ut i fra løs berggrunn generert ved perforeringen og ladningsavfall som fyller perforeringstunnelene. Det kan hende at ikke alle partikler kan forflyttes inn i borebrønnen under underbalanseperforeringen, og disse kan i sin tur forårsake nedsatt produktivitet og injeksjonsmulighet (for eksempel under gruspakking, in-jeksjon o.s.v.) Enda en annen skadetype opptrer ut i fra delvis åpning av perforeringer. Fordelingen av forskjellige komstørrelser i disse perforeringer kan bringe noen av disse til å bli gjenplugget (på grunn av brodannelse over forings/sement-partiet av perforeringstunnelen), hvilket kan føre til tap av produktivitet og injeksjonsmuligheter.

For å oppheve skadevirkninger åv denne type, behøves det to krefter som virker samtidig, nemlig en for å frigjøre partiklene fra de krefter som holder dem på plass og en annen for å transportere disse partikler. Løsgjorte sandkorn i perforeringstunnelen kan holdes på plass ved sementering av berggrunnen, mens løse berggrunns- og sandpartikler samt ladningsavfall i tunnelen vil kunne holdes på plass ved hjelp av svake elektrostatiske krefter. Tilstrekkelig fluidstrømningshas-tighet er påkrevet for å transportere partiklene inn i borebrønnen.

Den eksplosivt aktiverte beholder 10 omfatter i henhold til en viss utførelse av oppfinnelsen et indre luftvolum (eller eventuelt annen egnet gass eller fluid). Dimensjonene av kammeret 10 er slik at det kan senkes ned i en ferdigstilt brønn enten på en ledntngskabel, kveilbar rørledning eller andre mekanismer. Kammerets veggtykkelse er utført for å kunne motstå de foreliggende trykk og temperatu-rer nede i borebrønnen. Kammerets lengdeutstrekning er bestemt av tykkelsen av den perforerte formasjon som skal behandles. Flere porter kan foreligge langs veggen av kammeret 10. Eksplosive ladninger er plassert innen i atmosfærebe-hoideren nær inntil portene. Disse eksplosive ladninger kan omfatte en detoneringsstreng (slik som angitt ved 20 i fig. 2B) eller også formede ladninger.

I et visst arrangement blir verktøystrengen med beholderen 10 senket ned i borebrønnen og plassert inntil den perforerte formasjon 12.1 dette arrangement er formasjonen 12 allerede blitt perforert og atmosfærekammeret 10 anvendes da som en slukdannende innretning for å generere en plutselig underbalansetilstand. Forut for nedsenkningen av den atmosfæriske beholder, kan et rent ferdigstillingsfluid eventuelt innsprøytes i formasjonen. Dette ferdigstillingsfluid er valgt ut i fra formasjonens fuktbarhet og formasjonsfluidets fluidegenskaper. Dette kan bidra til å fjerne partikler fra perforeringstunnelene under fluidstrømningen.

Etter at atmosfærebeholderen 10 er senket ned og plassert inntil vedkommende perforerte formasjon 12, blir formasjonen 12 gjennomstrømmet ved åpning av en produksjonsventil på brønnoverfiaten. Mens formasjonen overstrømmes, blir eksplosiver utløst inne i den atmosfæriske beholder for åpning av portene på be-holderenn 10 til borebrønnstrykket. Den sjokkbølge som frembringes av eksplosi-vene kan da frembringe den nødvendige kraft for frigjøring av partiklene. Det plut-selige trykkfall inne i borebrønnen kan bringe fluid fra formasjonen til å ruse inn i det tomme rom som etterlates i borebrønnen av atmosfærebeholderen 10. Dette fluid driver de partikler som er satt i bevegelse inn i borebrønnen og etterlater da rene formasjonstunneler. Kammeret kan da slippes ned i brønnen eller trekkes opp ti) brønnoverfiaten.

Brukt sammen med en perforeringsskyter kan aktiveringen av perforeringsskyteren hovedsakelig falle sammen med åpningen av portene 16. Dette frembringer underbalanser! perforering. Det skal nå henvises til fig. 2C, hvor det er vist bruk av en atmosfærebeholder 10A i samvirke med en perforeringsskyter 30 i samsvar med en ytterligere utførelse. I den utførelse som er vist i fig. 2C er beholderen 10A delt opp i to partier, nemlig et første parti på oversiden av perforeringsskyteren 30 og et andre parti på undersiden av denne perforeringsskyter 30. Beholderen 10A omfatter forskjellige åpninger 16A som er innrettet for å kunne åpnes av en eksplosiv kraft, slik som en eksplosiv kraft som skriver seg fra utløsning av en detonasjonsstreng 20A eller detonasjon av eksplosiver koplet til denne detonasjonsstreng 20A. Detonasjonsstrengen er også forbundet med formede ladninger 32 i perforeringsskyteren. I en viss utførelse kan perforeringsskyteren 30, slik som vist, være en strimmelskyter hvor kapselformede ladningsenheter er mon-tert på en bærer 34. Alternativt kan de formede ladninger 32 ikke være ikke-kapselformede ladningsenheter som inneholdes i en avtettet beholder.

Fluidstrømningsbølgen kan frembringes relativt snart etter perforeringen.

Denne fluidstrømningsbølge kan for eksempel frembringes innenfor omkring 1 minutt etter perforering. I andre utførelser kan trykkbølgen frembringes innenfor (mindre enn eller lik) omkring for eksempel 10 sekunder, ett sekund eller 100 millisekunder, etter perforering. Det relative tidsforhold mellom perforering og fluid-strømningsbølge kan også benyttes ved andre utførelser som er beskrevet her.

De karakteristiske egenskaper (innbefattet tidsforløpet i forhold til perforeringen) for fluidstrømningsbølgen kan være basert på særegenheter (for eksempel borebrønnsdiameter, formasjonstrykk, hydrostatisk trykk, formasjonspermeabilitet, etc.) ved den borebrønnsseksjon hvor den lokale lavtrykkstilstand skal opprettes. Generelt har forskjellige typer borebrønner forskjellige egenskaper. I tillegg til å variere den tid som strømningsbølgen frembringes ved i forhold til perforeringen, kan lavtrykkskammerets volum og fluidets méngdestrøm inn i kammeret reguleres. Det skal nå henvises til fig. 3, hvor det er angitt hvorledes prøver kan utføres på brønner med forskjellige egenskaper, hvor da disse prøver omfatter opprettelse av trykkbølger med forskjellige egenskaper for å utprøve deres effektivitet. De prø-vedata som samles opp (ved 70), og de optimale trykkbølgeegenskaper for en gitt brønntype blir da lagret (ved 71) i modeller for senere tilgang.

Når en lokal trykkbølgeprosess finner sted i en tilsiktet brønn, blir brønnens egenskaper fastlagt (ved 73) og tilpasset til en av de lagrede modeller. Basert på denne modell blir trykkbølgens egenskaper valgt (ved 74), og den prosess som omfatter trykkbølgen blir utført (ved 75). Som en del av denne arbeidsprosess kan trykktitstanden og andre brønntilstander i borebrønnsseksjonen som skriver seg fra trykkbølgen måles (ved 75), og modellen blir så justert (ved 76) hvis dette er nødvendig med hensyn til senere bruk.

Nedhulistrykket og andre brønntilstander måles ved bruk av andre eller sensorer som kjøres inn i borebrønnen sammen med målestrengen. Som en ytterligere forfining kan målerne eller sensorene samle opp data med forholdsvis raskt dataoppsamlingstakt. Basert på målingene, kan en annen modell velges (under prosessen) for å variere den relative tidsstyring av perforering og trykkbølge.

Selv om de beskrevne utførelser angir en enkelt perforeringsprosess fulgt av en enkelt trykkbølgeprosess, kan andre utførelser omfatte flere perforerings- og trykkbølgeprosesser. I fig. 4 er det for eksempel angitt at en streng omfatter tre seksjoner som kan aktiveres ved forskjellige tidspunkter. Andre eksempler kan omfatte et lavere eller høyere antall seksjoner. Strengen omfatter lavtrykks- eller trykkbølgeapparater 80A, 80B og 80C, som tilsvarende perforeringsskytere 81 A, 81B, 81C. Den første seksjon 80A, 81A kan aktiveres først, fulgt i rekkefølge av en aktivering av den andre 80B, 81B og en tredje seksjon 80C, 81C. Forsinkelsen mellom aktiveringen av de forskjellige seksjoner kan være innstilt til forut bestemte tidsforsinkelser. Som omtalt her, kan aktiveringen av en seksjon innebære aktivering av perforeringskanonen 81 fulgt av åpning av apparatet 80 for å generere en trykkbølge. Alternativt kan aktiveringen av en seksjon dreie seg om åpning av apparatet 80 for å generere en underbalansen tilstand fulgt av aktivering av perforeringsskyteren 81 for å utføre underbalansen skyting.

Det skal nå henvises til fig. 5, hvor en verktøystreng i henhold til en annen utførelse og utstyrt med flere kammere kan benyttes. Denne verktøystreng omfatter en perforeringsskyter 80 som er festet til et anker 102. Dette anker 102 kan utløses eksplosivt for å frigjøre perforeringsskyteren. For eksempel aktivering av en detoneringsstreng 104 for avfyring av formede ladninger 106 i perforeringsskyteren vil således også aktivere ankeret 102 til å frigjøre perforeringsskyteren 100, som da vil falle ned til bunnen av borebrønnen.

Ankeret 102 omfatter en ringformet kanal 108 for å opprette fluidkommunikasjon i det ringformede område 110 (også betegnet som et rottehull) med et område utenfor et første kammer 114 på verktøystrengen. Dette første kammer 114 har et forutbestemt gassvolum eller fluidvolum. Som ved den atmosfæriske beholder 10 i fig. 2A, 2B og 2C, kan det hus som danner det første kammer 114 omfatte porter 116 som kan åpnes, enten eksplosivt eller på annen måte. Volumet i det første kammer 114 kan i henhold til et utførelseseksempel være omtrent 7 liter eller 2 gallons. Dette er utført slik for å oppnå grovt sett en underbalansetilstand på 200 psi (pund pr. kvadrattomme) i det ringformede område 110 når portene

116 åpnes. I andre konfigurasjoner kan andre størrelser på kammeret 14 anvendes for å oppnå den ønskede underbalansetilstand, som da er basert på bore-brønnens geometri og formasjonstrykket. En reguteringsmodul 126 kan omfatte et

første avfyringshode (eller annen aktiveringsmekanisme) for å utløse en detoneringsstreng 129, (eller aktivere en viss annen mekanisme) for å åpne portene 116.

En pakning 120 er plassert omkring verktøystrengen for å isolere området 112 fra et øvre ringformet område 122 på oversiden av pakningen 120. Bruk av pakningen 120 frembringer isolasjon av rottehullet, slik at en raskere respons kan oppnås for underbalansetilstanden eller innstrømningsbølgen. I andre utførelser kan imidlertid pakningen 120 utelates. I de forskjellige utførelser som er beskrevet her, er bruk av isotasjonspakning eller ikke valgfritt for det ringformede område.

Verktøystrengen i fig. 5 omfatter også et andre kammer 124. Reguleringsmodulen 126 kan også omfatte en strømningsregulerende innretning 127 (forek-sempel en ventil) for å styre kommunikasjonen av brønnfluider fra det første kammer 114 til det andre kammeret 124. Under opprettelse åv underbalansetilstanden er den strømningsregulerende innretning 127 lukket.

Det skal nå videre henvises til fig. 6, hvor arbeidsfunksjonen for verktøy-strengen i fig. 5 er beskrevet.

Etter at verktøystrengen er posisjonsinnstilt nede i borehullet kan det første kammeret 114 åpnes (ved 150) for å muliggjøre opprettelse av en underbalansetilstand i det nedre området av borebrønnen. Alt etter volumet av det første kammer 114 og hvis andre faktorer (innbefattet kammerets plassering og utskyternes lengde), vil den tid som går med på å oppnå en ønsket underbalansetilstand (ved 152) faktisk variere. For å oppnå en underbalansetilstand på omkring 200 psi ved et første kammer 114 med et volum på omtrent 7 liter og en skytestreng ved en lengde på omtrent 50 meter, vil for eksempel den påkrevede tid være større enn omkring 30 millisekunder (ms). De antall som er gitte i utførelseseksemplet er bare fastlagt for å anskueliggjøre og er på ingen måte ment å utgjøre noen be-grensning av oppfinnelsens omfang.

En forsinkelse er således opprettet mellom åpningen åv portene 116 på det første kammer 114 og avfyringen av perforeringsskyteren 100. Denne forsinkelse kan frembringes ved hjelp av en nedhulls tidsstyringsmekanisme 131 eller ved uavhengig regulering (i form av kommandoer, slik som signaler i form av forhøyet trykk eller trykkpulssignaler som kommuniseres gjennom ringrommet 122, slik som til en nedhulls reguleringsmodul koplet til detoneringsstrengen 104). Alternativt kan sensorer være plassert nedhulls for å kontrollere underbalansetilstanden.

Så snart underbalansetilstanden er oppnådd, blir perforeringsskyteren 100 avfyrt (ved 154). Hvis en kontrollprøve fastlegger at underbalansetilstanden ikke foreligger, så kan avfyringen av skyteren 100 hindres. Avfyringen av perforeringsskyteren 100 kan også aktivere ankeret 102 til å slippe skyteren 100, som da faller ned (ved 156) til bunnen av borebrønnen. Den tid som går med til å rense formasjonen avhenger av lengden av skyteren 100 og brønnens helningsvinkel. Hvis for eksempel skyterlengden er omkring 30 meter i en 60° avvikende brønn, så kan det ta omkring 40 sekunder for toppen av skyteren å rense perforert formasjon. Etter den nødvendige forsinkelse blir den strømningsregulerende innretning 127 i reguleringsmodulen 126 åpnet (ved 158) for å tillate en fluidstrømningsbølge å trenge inn i det andre kammer 124. Volumet av dette andre kammer 124 avhenger av strømningsbølgens ønskede størrelse. Volumet kan for eksempel være omkring 4750 liter. Dette kan det ta omkring 120 sekunder å fylle.

Etter trykkbølgeprosessen (ved 160) samt etter en viss forut fastlagt forsinkelse innstilt ved en tidsstyringsmekanisme, overflateregulering eller ved målinger av nedhullsforhold, kan en ventil (ikke vist) lenger opp i borebrønnen åpnes og injeksjonstrykk påføres for å sprøyte inn fluid (ved 162) i det andre kammer 124 tilbake inn i formasjonen. Dette er særlig hensiktsmessig ved undersjøiske anven-delser hvor produksjon av fluid til overflaten er uønsket. Ved en alternativ utførelse og i tilfelle brønnen er en landbrønn, så kan fluid i det andre kammer 124 produseres til brønnoverfiaten. For å produsere fluid fra kammeret 124 kan strømnings-reguleringsinnretningen i reguleringsmodulen 126 være lukket for å isolere det andre kammer 124 fra formasjonen.

Det skal nå henvises til fig. 4, hvor det er vist en verktøystreng i henhold til enda en annen utførelse. Den arbeidsfunksjon som utføres av denne arbeidsstreng er av samme art som ovenfor beskrevet i forbindelse med fig. 5 og 6. Verk-tøystrengen omfatter en perforeringsskyter 200 festet på undersiden av en rørled-ning 202. En pakning 204 er innstilt omkring rørledningen 202 for å isolere ringromsområdet 206 fra målformasjonen 208.

Rørledningen 202 kan være festet til tre ventiler 210,212 og 214. Som vist og i en viss utførelse er ventilene 210,212 og 214 kuleventiler. Alternativt kan disse ventiler være hylseventiler, klaffventiler, skiveventiler eller hvilke som helst annen type strømningsregulerende innretning. Når ventilene 210,212 og 214 befinner seg i lukket stilling (som vist), vil det være dannet to kammere 220 og 222. Første og andre kammer, henholdsvis 220 og 222, tilsvarer henholdsvis første og andre kammer 114 og 124 på den viste verktøystreng i fig. 5. Begge kammere 220 og 224 kan innledningsvis være fylt med gass (for eksempel luft eller nitrogen) eller et annet egnet komprimerbart fluid. I et visst arrangement har det første kammer 220 forholdsvis lite volum for å opprette en underbalansetilstand forut for perforering, mens det andre kammer 222 er meget større for å kunne motta en fluidinnstrømningsbølge.

Ventilene 210, 212 og 214 styres av operatører henholdsvis 216,218 og 219.1 en viss utførelse blir disse operatører aktivert ved trykk som kommuniseres inn i ringromsområdet 206. Operatørene må således kunne reagere på forhøyede trykk eller på et forut bestemt antall trykksykler. Alternativt reagerer operatørene på lavnivå-trykkpulssignaler med forut bestemt amplitude og tidsvarighet. Opera-tørene 216,218 og 219 vil således kunne styres fra brønnoverfiaten. I enda ytterligere utførelser kan andre aktuatortyper anvendes for å styre operatørene 216, 218 og 219. Slike andre aktuatorer omfatter elektriske aktuatorer og mekaniske aktuatorer. Det hendelsesforløp som er vist i fig. 6 vil kunne utføres ved hjelp av verktøystrengen i fig. 7.

Når verktøystrengen i fig. 7 kjøres inn, blir ventilene 210,212 og 214 lukket.

Før avfyring av skyteren 200, blir den første ventil 210 åpnet for å tillate kommunikasjon med det første kammer 220 for derved å opprette en underbalansetilstand. Fluid strømmer fra rottehultet gjennom porter 209 og inn i den indre utboring i rør-ledningen 200 samt til det første kammer 220. Skyteren 200 blir så avfyrt, hvorpå skyteren ved hjelp av et anker 205 bringes til å falle ned etter avfyring. Deretter kan den andre ventil 212 åpnes for å frembringe en fluidstrømningsbølge fra formasjonen 208 inn i det andre kammer 222. Etter at det andre kammer 222 er blitt fylt opp, eller etter en eller annen forut bestemt tidsperiode, kan den tredje ventil 214 åpnes for å tillate enten produksjon til brønnoverfiaten eller påføring av injeksjonstrykk for å injisere fluidet i det andre kammer tilbake inn i formasjonen 208.

Ved bruk enten utførelsen i fig. 5 og 7, kan de forskjellige prosesser oppnås en enkelt brønntripp. Derved unngås omkostninger som ellers måtte dekkes hvis det var behov for flere innkjøringer. Ved å utføre underbalanseperforering i sammenheng med påfølgende innstrømningsbølge kan det oppnås perforeringstunne-lér med forbedrede egenskaper. Verktøystrenger i henhold til disse utførelser ut-nytter videre i det minste to kammere som innledningsvis har et visst lavtrykk (for eksempel atmosfæretrykk), hvor et første kammer oppretter underbalansetilstand og det andre kammer frembringer fluidinnstrømningsbølgen.

Det skal nå henvises til fig. 8, hvor det er vist en verktøystreng 300 i samsvar med en annen utførelse av oppfinnelsen. På lignende måte som ved verktøy-strengen i fig. 7, er det opprettet et atmosfærekammer 304 mellom en første ventil 302 (for eksempel en kuleventil) og en andre ventil 306 (for eksempel en kuleven-tii). En sirkuleringsventil 307 er også anordnet for å opprette kommunikasjon mellom en indre utboring i verktøystrengen 300 og et ringformet område 324 på oversiden av en pakning 310. Sirkuleringsventilen 307 kan omfatte en hylseventil, en tallerkenventil, eller en hvilken som helst annen type ventil for å regulere fluid-kommunikasjonen mellom innsiden og utsiden av verktøystrengen 300.

En trykkovervåkende innretning 308 kan også være festet til verktøystreng-en 300. Den trykkovervåkende innretning 308 anvendes for å avføle trykktilstander i borebrønnen og for å kommunisere det avfølte trykk til brønnoverfiaten. Dette kan oppnås ved hjelp av elektrisk kabeloverføring. Alternativt kan den trykkovervåkende innretning 308 omfatte en lagerinnretning for å lagre oppsamlede trykk-data, som man kan få tilgang til så snart verktøystrengen 300 er trukket tilbake til brønnoverfiaten.

Pakningen 310 kan være festet på undersiden av trykkovervåkningsinnret-. ningen. En trykkmatningsport 312 på verktøystrengen på undersiden av pakningen 310 er anordnet for å muliggjøre kommunikasjon mellom et rottehull 326 (under pakningen 310) og den indre utboring i verktøystrengen 300. Hvis sirkuleringsventilen 307 er åpen, så vil fluidtrykket i rottehullet 326 bli kommunisert gjennom matningsporten 312 til ringområdet 324.

I dette utførelseseksempel omfatter verktøystrengen 300 også et avfyringshode 314 med full utboring, et ballistisk svingeledd 316 og et anker 318 som kan aktiveres eksplosivt for å frigjøre en perforeringsskyter 314. Orienteringsvekter 320 og 322 kan være festet til perforeringsskyteren 314 for å orientere skyteren 314 i en ønsket azimutretning.

I samsvar med visse utførelser tillater sirkuleringsventilen 307 utluftning av trykket i rottehullet 326 til et kjent nivå etter at pakningen 310 er innstilt. Ved innstilling av en pakning på et lukket bunnhull (slik som i en undersjøisk brønn), kan pakningens tetningstrykk pumpe opp brønnen til omkring 55 kp/cm<2>. Dette kan gi en viss usikkerhet med hensyn til trykket på undersiden av pakningen 310 og således også perforeringstrykket. Ved å åpne sirkuleringsventilen kan rottehullet 326 på undersiden av pakningen 310 luftes ut til et kjent trykknivå etter at pakningen 310 er innstilt og BOP er innstilt på brønnoverfiaten.

Etter at sirkulasjonsventilen 307 er lukket, så kan kuleventilen 306 åpnes

for å åpne atmosfærekammeret 304 for derved å opprette en underbalansetilstand i rottehullet 326. En perforering eller annen brønnoperasjon kan da utføres ved underbalansetilstanden.

Et aspekt ved noen av de utførelser som er beskrevet ovenfor er at en formasjon som perforeres forblir isolert ved hjelp av en ventil og/eller et tetningsele-ment fra en kanal som befinner seg i kommunikasjon med brønnoverfiaten. Etter perforering blir denne isolasjonsinnretning fjernet for å frembringe fluidinnstrøm-ningsbølgen. En isolasjon av denne art opprettes for å hindre uønsket produksjon av hydrokarboner til brønnoverfiaten. I fig. 5 forblir således den strømningsregule-rende innretning 127 lukket, slik at formasjonstrykket ikke kan slippe ut gjennom den rørledning som er tilkoplet på oversiden av det andre kammer. Pakningen 120 hindrer fluidkommunikasjon opp til ringrommet 122.1 det viste eksempel i fig. 7 forblir ventilen 212 lukket under perforering. I det angitte eksempel i fig. 8 forblir ventilen 302 lukket under perforering.

Fig. 14 viser en ytterligere utførelse som omfatter en streng med en rørled-ning 722, tre ventiler 702, 704 og 706 samt en perforeringsskyter 720. En pakningen 708 er innstilt omkring strengen for å isolere et ringrom 710. Et kammer 712 mellom ventilene 702 og 704 befinner seg innledningsvis på et relativt lavt trykk (lavere enn det omgivende borebrønnstrykk). Dette lave trykk kan for eksempel være ved atmosfæretrykk. Ventilene 702 og 704 kan være styrt mekanisk, elektrisk eller hydraulisk.

Ventilen 706 kan i en viss utførelse være styrt av utsendte trykkpulskom-mandoer nedover ringrommet 710.1 tillegg til ventilene 702,710 samt 712, kan en sirkulasjonsventil 714 (som kan omfatte en hylse 716) inngå i den streng som er vist i fig. 14.

Under innkjøring er ventilene 702,704 og 714 lukket, mens ventilen 706 er åpen. Så snart nedkjøring har funnet sted til den ønskede dybde blir pakningen 708 innstilt. Ventilen 704 blir så åpnet, hvilket forårsaker en trykkbølge fra rottehullet (på undersiden av pakningen 708) og inn i lavtrykkskammeret 712. Dette bringer rottehulistrykket til å avta inntil en underbalansetilstand er oppnådd. Perforeringsskyteren 720 blir så avfyrt under underbalanseforhold for å skape perforeringer i formasjonen 726.

Som en følge av fluidbølgen gjennom ventilen 704 etter at den er åpnet,

kan tetningselementene i ventilen 704 skades. Det kan følgelig forholde seg slik at ventilen 704 ikke kan brukes. For å opprettholde formasjonens isolasjon blir da ventilen 706 brukt som en oppbakking etter at ventilen 704 er blitt åpnet.

Etter frembringelse av innstrømningsbølge og opprettelse av perforering blir ventilen 706 lukket (som reaksjon på signaler som sendes nedover ringrommet 710). Så snart den er lukket vil ventilen 706 tjene til å isolere formasjonen 726. Ventilen 702 blir så åpnet for å tillate kommunikasjon med den indre utboring i rørledningen 722. Sirkulasjonsventilen 714 blir så åpnet for å tillate reversering av sirkulasjonen av hydrokarboner i strengen opp til brønnoverfiaten (den reverserte sirkulasjonsstrømning er angitt ved piler 724).

Det skal nå henvises til fig. 15, hvor det i en alternativ utførelse er brukt en enkelt ventil 804 (for eksempel en kuleventil). Denne kuleventil 804 utgjør en del av en streng som også omfatter en rørledning eller annen strømningskanal 802,

en pakning 808 og en perforeringsskyter 810.

Når den er kjørt inn befinner ventilen 804 seg i lukket stilling. Så snart strengen senkes ned til korrekt stilling blir ventilen 804 åpnet, og pakningen 808 stilles for å isolere et ringformet område 806 på oversiden av pakningen 808 fra et rottehullområde 812 på undersiden av pakningen 808. Det indre trykk i rørled-ningen 802 uttappes til en lavere trykkverdi og slik at en underbalansetilstand opprettes i rottehullet 802 inntil perforeringsskyteren 810. Etter at rørledningstrykket er blitt uttappet for å oppnå et ønsket rottehullstrykk, blir ventilen 804 lukket og perforeringsskyteren 810 avfyrt. Da rottehullet 812 ved dette tidspunkt er blitt uttappet til en underbalansetilstand, vil en underbalanseperforering finne sted. På grunn av at ventilen 804 er lukket vil formasjonen være isolert under perforeringen. Trykket inne i rørledningen blir videre uttappet, slik som for eksempel til at atmosfæretrykk. Etter at skyteren 810 er avfyrt blir ventilen 804 åpnet, hvilket forårsaker en fluidinnstrømningsbølge fra rottehullet 812 og inn i den indre utboring i rørledning-en 802.

Det skal nå henvises til fig. 9, hvor det er vist en del av undersjøisk brønn-utstyr 400. Dette undersjøiske brønnutstyr 400 er koplet til en brønnforing 403 og en rørledning 404 som strekker seg inn i en undersjøisk brønn. Brønnhodeutstyret 400 omfatter en BOP 407 over sjøbunnen eller et slamnivå 406. Rørledningen 404 kan strekke seg gjennom BOP 402. Denne BOP 402 omfatter avtetningsbukker som lukker rørledningen 404 for å danne en slik avtetning at borebrønnen på undersiden av BOP 402 er avsperret fra overflaten. I en undersjøisk brønn brukes BOP 402 for å hindre borebrønnsfluider fra å slippe opp til brønnoverfiaten, hvilket da ville utgjøre miljørisiko. På oversiden av BOP 402 er rørledningen 404 omslut-tet inne i et sjøstigerør 408. Både dette sjøstigerør 408 og rørledningen 404 strekker seg opp til sjøens overflate 410.

Forskjellige fluidkommunikasjonsledninger forløper fra det undersjøiske brønnutstyr 400 til sjøoverf laten 410. Eksempel på slike fluidkommunikasjonsledninger omfatter en strupeledning 412 og en drepeledning 414. Som vist, strekker både strupeledningen og drepeledningen, henholdsvis 412 og 414, seg ned til et punkt på undersiden av BOP 402.

Det undersjøiske brønnutstyr 400 kan anvendes i sammenheng med en verktøystreng 300 (fig. 8). Som angitt ovenfor, vil etter at verktøystrengen 300 er kjørt inn i den undersjøiske borebrønn, vil pakningen 310 bli innstilt nedhulls. Inn-stillingen av pakningen 310 kan pumpe opp trykket i brønnen til et ukjent nivå. For å avtappe en slik trykkoppbygning kan sirkulasjonsventtlen 307 åpnes for å slippe ut trykket i rottehullet 326 før BOP 502 lukkes. Sirkulasjonsventilen 307 blir så lukket fulgt av lukking av BOP 402 på rørledningen 404. Derpå kan atmosfærekammeret 304 åpnes for å opprette den tilsiktede underbalansetilstand i rottehullet 326. Etter dette kan en perforeringsoperasjon under underbalanseforhold finne sted.

I henhold til en annen utførelse, kan en alternativ prosedyre for opprette en underbalansetilstand utføres ved bruk av komponentene i fig. 8 og 9. Ved denne alternative prosedyre kan strupeledningen 4012 fylles med et lavdensitetsfluid (for eksempel på omkring 8,5 ppg). Drepeledningen 412 kan fylles med et tungt bore-brønnsfluid (for eksempel på omkring 11,2 ppg). Verktøystrengen 300 kan så kjø-res inn i borebrønnen på rørledningen 404 med sirkulasjonsventilen 307 i åpen stilling. Etter at verktøystrengen 300 er nedsenket til ønsket dybde blir pakningen 310 innstilt. Da sirkulasjonsventilen 307 er åpen, vil dette hindre en ukjent trykkoppbygning i rottehullet 326 på undersiden av pakningen 310. Som eksempel kan det da angis at de i en brønn med en dybde på ca. 3350 meter kan bunnhullstryk-ket være omkring 450 kp/cm<2>. Etter at pakningen 310 er innstilt, blir BOP 402 lukket på rørledningen 404. Strupeledningen 412 befinner seg ved et tidspunkt i sin lukkede tilstand, mens drepeledningen 414 befinner seg i åpen tilstand.

Etter at BOP 402 er lukket, så kan strupeledningen 412 åpnes på undersiden av BOP 402, mens drepeledningen 414 lukkes på undersiden av BOP 402. Dette reduserer borebrønnstrykket på undersiden av BOP 402. Da sirkulasjonsventilen 307 er åpen, vil rottehullstrykket også bli redusert. Hvis brønnen i et utfø-relseseksempel befinner seg under 1200 meter vann, så kan det hydrostatiske trykkhode reduseres med opptil 40 kp/cm<2>. Det faktiske trykkfall kan være litt mindre på grunn av at tungt fluid strømmer inn i strupeledningen, men denne kor-reksjon vil kunne være av andre orden.

Det opprettes således en underbalanse i rottehullet 326 under pakningen 310. Derpå kan sirkulasjonsventilen 307 lukkes, etterfulgt av lukking av strupeledningen 412 under BOP 412 samt åpning av drepeledningen på undersiden av BOP. Dette gjenvinner overbalansetilstanden i borebrønnen på oversiden av pakningen 310. Derpå kan perforeringsskyteren 314 utføre perforering ved underbalanse.

Det skal nå henvises til fig. 10, hvor enda en annen utførelse for å opprette en underbalansetilstand under en perforeringsprosess er anskueliggjort. En perfo-reringsstreng 400 med skyter omfatter en perforeringsskyter 402 og en bæreline 404, som da kan være en glattline, en ledningskabel eller kveilbar rørledning. I en viss utførelse er perforeringsskyteren 402 en hul skytebærer med en formet sprengladning 414 inne i et kammer 418 i et avtettet hus 416.1 det arrangement som er angitt i fig. 2 blir perforeringsskyteren 402 senket ned gjennom en rørled-ning 406. En pakning 410 er anordnet omkring rørledningen 406 for å isolere det område 412 hvori perforeringsskyteren 402 skal avfyres (betegnes som "perforeringsområdet 412"). Et trykk Pw foreligger i dette perforeringsområde 412.

Det skåt nå henvises til fig. 11, hvor det er vist at under detonering av de formede sprengladninger 414 blir dannet perforeringsporter 420 som en følge av at perforeringsstråler frembringes av de formede sprengladninger 414. Under for-brenning av de formede sprengladninger 414 vil varm detoneringsgass fylle det indre kammer 418 i skyteren 416. Hvis det resulterende detonasjonsgasstrykk PG er mindre enn borebrønnstrykket Pw med en gitt verdi, så vil de kjøligere bore-brønnsfluider bli suget inn i kammeret 418 i skyteren 402. Den raske akselerasjon av brønnfluider gjennom perforeringsportene 420 vil bryte opp fluidet i smådråper, hvilket da vil føre til rask nedkjøling av gassen inne i kammeret 418. Det resulterende raske trykktap i skyteren og den enda raskere innstrømning av borebrønns-fluid i kammeret 418 bringer borebrønnstrykket Pw til å avta. Avhengig av de ab-solutte trykkverdier, kan dette trykkfall være tilstrekkelig til å generere en forholdsvis stor underbalansetilstand (for eksempel større enn 140 kp/cm<2>, selv i en brønn som starter med en betraktelig overbalanse (for eksempel omkring 35 kkp/cm<2>). Den frembrakte underbalansetilstand vil være avhengig av detoneringsgassens trykknivå Pq, sammenlignet med borebrønnstrykket Pw-

Når en perforeringskanon avfyres, vil gassproduktet av detoneringens for-brenningsprosess være hovedsakelig varmere enn borebrønnsfluidet. Hvis kalde borebrønnsfluider som suges inn i skyteren frembringer rask nedkjøling av den varme gass, så vil gassvolumet innsnevres forholdsvis raskt, hvilket da vil redusere trykket ytterligere for å bringe enda mer borebrønnsfluid til å suges inn i skyteren. Gasskjølingen kan finne sted over en periode på noen få millisekunder i samsvar med et visst utførelseseksempel. Drenering av borebrønnsvæske (som har en liten sammentrykkbarhet) ut av perforeringsområdet 412 kan da senke bore-brønnstrykket med en forholdsvis stor trykkverdi (flere hundre kp/cm<2>.

I henhold til visse utførelser blir forskjellige parametere regulert til å oppnå den ønskede verdiforskjell mellom de to trykk Pw og Pg> For eksempel kan nivået av detonasjonsgasstrykket Pq justeres av den eksplosive ladning eller ved å juste-re volumet av kammeret 418. Trykknivået Pw i borebrønnen kan justeres ved å pumpe opp brønnen som helhet eller bare et isolert parti av brønnen, eller eventuelt ved å dynamisk øke borebrønnstrykket lokalt.

Det skal nå henvises til fig. 12, hvor det er vist en kurve som angir en simu-lert perforeringsprosess over tid. Ved denne kurve er borebrønnstrykket innledningsvis 4000 pst, slik som angitt ved kurven 502, mens pore- eller formasjonstrykket er 3500 psi, slik som angitt ved kurve 500. Dette representerer en overba-lansetilstand på omkring 500 psi. Etter detonering vil gasstrykket i skyteren 402 være omkring 2700 psi. Den raske innstrømning av fluid inn i skyteren vil kjøle ned gassen, hvilket da fører til rask fylling av skytekammeret 418 og et forholdsvis stort borebrønnstrykkfall, slik som angitt ved kurven 502. Innledningsvis var da overba-lansen på omkring 500 psi. Kort etter detoneringen av skyteren faller imidlertid borebrønnstrykket forholdsvis raskt, hvilket da oppretter en underbalanse på mer enn omkring 2000 pst.

For at det utstyr som er angitt i fig. 10 og 11 skal være effektiv, så må bore-brønnstrykket forut for detoneringen være større enn detoneringsgasstrykket, og etter detoneringen må borebrønnen befinne seg under pore- eller formasjonstrykket i den grad som kreves for å generere en underbalanse-opprensning.

Det skal nå henvises til fig. 13, hvor det er angitt en prosess for regulering av parametere for å oppnå en underbalanse innenfor perforeringsområdet. Trykket i perforeringsområdet blir regulert (ved 602). Borebrønnstrykket kan styres ved pumping fra overflaten eller oppumping under en pakning. Hvis det ønskede bore-brønnstrykk ikke kan oppnås ved en vanlig hydrostatisk mekanisme eller oppum-pingsmekanisme, så kan en transienttrykkjustering anvendes ved bruk av en lokal trykkgenererende innretning. For eksempel en liten pyroteknisk eller ballistisk sprengladning kan anvendes for å heve trykket på lignende måte som ved åpning av et atmosfærekammer. Den pyrotekniske eller ballistiske ladning kan detoneres like før hovedladningen inne i skyteren 402 for å sikre at trykkbølgen vandrer langs skyteren før skyteren avfyres. Alternativt kan den pyrotekniske eller ballistiske ladning avfyres samtidig ved de formede ladninger i skyteren 402.1 et annet arrangement kan et høytrykkskammer fylt med luft eller annen gass anvendes og åpnes for å øke trykket i brønnen.

I tillegg til å styre borebrønnstrykket Pw behøver det forventede detonasjonsgasstrykk også å reguleres (ved 604). Detonasjonsgasstrykket kan økes ved å redusere det "døde" eller ubrukte volum inne i skyteren. Dette kan oppnås ved å redusere det totale volum av kammeret 418. Alternativt kan den eksplosive ladning økes, hvilket kan oppnås ved å øke antallet ladninger i kammeret 418 eller ved å bruke større ladninger.

Detonasjonstrykket kan reduseres ved å øke volumet av skytekammeret 418 eller ved å legge til tomme avstandsstykker (i stedet for formede ladninger) inne i skyteren 402. Skuddensiteten kan også reduseres, eller mindre ladninger kan anvendes for å redusere detonasjonstrykket. Bruk av orientert perforering med lavere skudd-densitet enn en fulladet skyter kan også redusere detonasjonstrykket.

Etter at borebrønnstrykket Pw er innstilt til det ønskede nivå og perforeringsskyteren er blitt konfigurert for å frembringe et ønsket detonasjonsgasstrykk, blir perforeringsskytestrengen kjørt inn (ved 606) i borebrønnen. Så snart skyte-strengen befinner seg i korrekt dybde, blir perforeringsskytestrengen perforert (ved 608). Som omtalt ovenfor, skapes det derved en underbalansetilstand under perforeringen.

Det skal nå henvises til figur. 16, hvor det er vist at en utførelse av verktøy-strengen 900 i henhold til en annen anvendelse kan anvendes for å utføre en perforerings/trykkbølge/gruspaknings-operasjon hvor perforeringen følges av en fluid-innstrømningsbølge, som derpå etterfølges av en gruspakningsprosess. I stedet for en perforerings/trykkbølge/gruspaknings-operasjon kan det alternativt og i henhold til en annen utførelse utføres en perforering/trykkbølge/fraktureringsoperasjon.

Som vist i fig. 16, bæres verktøystrengen 900 av en rørledning (for eksempel en kveilbar rørledning) 902, som er festet til et dobbeltventil-utstyr 903 som omfatter en sirkuleringsventit 904 og en ytterligere ventil 906. Sirkuleringsventilen 904 er en i en viss utførelse utført som en hylseventil, mens den ytterligere ventil 906 i en viss utførelse er utført som en kuleventil. En annen ventil 922 (for eksempel en kuleventil) er anordnet på oversiden av dobbeltventilutstyret 903. Når ventilen 922 og ventilen 906 er lukket, vit det være dannet et avtettet kammer mellom disse. Et lavt trykk, for eksempel atmosfæretrykk (kan være fanget inne i dette kammer).

Verktøystrengen 900 omfatter videre en øvre pakning 908 og en perfore-ringspakning 914. Mellom pakningene 908 og 914 er det anordnet en sandskjerm-sammenstilling som omfatter et åpent rør 912 og en skjerm 910 rundt røret 912. Denne sandskjerm 910 anvendes som et sandfilter ved produksjonsoperasjoner som går ut på å utvinne hydrokarboner fra den omgivende formasjon 918. En perforeringsskyter 916 er innkoplet på undersiden av perforeringspakningen 914.

I drift blir verktøystrengen 900 kjørt inn med sirkulasjonsventil 904 i lukket stilling og kuleventilene 906 og 922 også i lukket stilling. Når verktøystrengen er senket ned til ønsket dybde blir perforeringspakningen 914 innstilt. Ventilen 906

blir så åpnet for å kommunisere det kammer som er dannet mellom ventilene 906

og 922 til forbindelse med det rottehull 924 som omgir perforeringsskyteren 916 med det lavere trykk inne i dette kammer. På grunn av nærvær av lavtrykk i kammeret skapes det en underbalansetilstand i rottehullet 924. Perforeringsskyteren 916 blir så avfyrt for å danne perforeringer i den omgivende formasjon 918.

Etter detoneringen faller perforeringsskyteren 916 ned til bunnen av bore-brønnen 920. Ved dette tidspunkt blir et andre kammer 926 på oversiden av ventilen 922 uttappet til forholdsvis lavt trykk (for eksempel atmosfæretrykk). Ventilen 922 blir så åpnet for å danne en plutselig fluidstrømningsbølge inn i det andre kammer 926. Dette oppretter en plutselig underbalansetilstand i borebrønnsområ-det 922 inntil formasjonen 916 for å rense ut de perforeringer som nettopp er blitt dannet i formasjonen 918.

En strøm av hydrokarboner kan da produseres oppover rørledningen 902

for utprøvningsformål. Etter at prøvestrømmen er fullført blir véntilen 906 lukket og sirkuleringsventilen 904 åpnet for å frembringe en reversert fluidsirkulasjon.

Ventilen 906 blir så åpnet for å frembringe trykkutligning gjennom hele strengen og pakningen 914 blir så innstilt. Verktøystrengen 900 blir så senket videre inn i borebrønnen 920 inntil sandskjermsammenstillingen er posisjonsinnstilt inntil perforeringene i formasjonen 918. Pakningen 914 blir så innstilt på nytt, etterfulgt av innstilling av den øvre pakning 908. De to pakninger 908 og 914 isolerer da et område omkring sandskjermsammenstillingen slik at en gruspaknings-oppslemming kan pumpes nedover i rørledningen og ut gjennom sandskjermen 910 og inn i et ringformet område som omgir denne sandskjerm 910. Alternativt og i stedet for å utføre en gruspaknings-operasjon kan verktøystrengen 900 modifise-res for å frembringe en fraktureringsprosess, hvorved da fraktureringsmateriale injiseres nedover rørledningen 902 (i stedet for gruspakningsoppslemningen) for kommunikasjon inn i formasjonen 918 for å utvide frakturene i denne formasjon 918.

Skjønt oppfinnelsen her er blitt omtalt under henvisning til et begrenset antall utførelser, vil fagkyndige på området kunne erkjenne tallrike modifikasjoner og variasjoner ut i fra disse utførelser. Det er da tilsiktet at de etterfølgende patent-krav skal dekke alle slike modifikasjoner og variasjoner som faller innenfor oppfinnelsens sanne idéinnhold og omfangsramme.

Claims (16)

1. Verktøystreng for bruk i en borebrønn som strekker seg fra en brønnover-flate og som omfatter: et lukkelegeme anordnet for å befinne seg posisjonsinnstilt under brønn-overfiaten; et lavtrykkskammer (114,220, 304,712) som i det minste delvis dannes av lukkelegemet; og som er karakterisert ved at den videre omfatter: minst en port (116,210,306,704) som etter ønske kan åpnes for å opprette kommunikasjon mellom lavtrykkskammeret (114,220,304,712) og et bore-brønnsområde; hvor da denne minst éne port når den åpnes frembringer en fluidinnstrøm-ningsbølge inn i lavtrykkskammeret (114,220,304,712) for derved å frembringe en underbalansert tilstand i det angitte borebrønnsområde; et verktøy (100,200,314,720) anordnet for å utføre en arbeidsoperasjon under den underbalansene tilstand; og et andre kammer (124,222,722) som er innrettet for å bli åpnet etter at verktøyarbeidsoperasjonen er utført for derved å frembringe en fluidinnstrøm-ningsbølge fra en formasjon inn i det andre kammer (124,222,722).

2. Verktøystreng som angitt i krav 1, og hvor verktøyet omfatter en perforeringsskyter.

3. Verktøystreng som angitt i krav 1, og hvor verktøyet omfatter en strålekutter.

4. Verktøystreng som angitt i krav 1, og hvor porten omfatter en ventil.

5. Verktøystreng som angitt i krav 1, og hvor porten omfatter et fluidblokke-ringselement anordnet for å brytes av en eksplosiv kraft.

6. Verktøystreng som angitt i krav 5, og som videre omfatter et eksplosivt element posisjonsinnstilt inntil fluidblokkeringselementet.

7. Verktøystreng som angitt i krav 1, og hvor lukkelegemet omfatter en ventil.

8. Verktøystreng som angitt i krav 1, og hvor lukkelegemet omfatter en avtettet beholder.

9. Verktøystreng som angitt i krav 1, og som videre omfatter et flertall seksjoner, der hver seksjon omfatter et verktøy, et lavtrykkskammer og et andre kammer.

10. Verktøystreng som angitt i krav 10, og som videre omfatter et åktiverings-element anordnet for å åpne det andre kammer etter aktivering av perforeringsskyteren for derved å frembringe en fluidinnstrømningsbølge fra en perforert formasjon.

11. Verktøystreng som angitt i krav 1, og som videre omfatter en sandregule-ringssammenstiling, hvor denne sandreguleringssammenstilling muliggjør en gruspakningsoperasjon.

12. Verktøystreng som angitt i krav 1, og hvor verktøyet omfatter en perforeringsskyter, og lukkelegemet omfatter en første ventil, der verktøystrengen videre omfatter en andre ventil anordnet for å opprette isolasjon av en formasjon som skal perforeres under aktivering av perforeringsskyteren.

13. Verktøystreng som angitt i krav 12, og hvor den andre ventil omfatter en fjernstyrt ventil.

14. Verktøystreng som angitt i krav 13, og hvor den fjernstyrte ventil omfatter en ventil som kan styres ved hjelp av trykkpulssignaler.

15. Fremgangsmåte for bruk i en borebrønn som strekker seg fra en brønn-overflate, idet fremgangsmåten omfatter: posisjonsinnstilling av en streng i borebrønnen, idet strengen omfatter et første kammer (114, 220,304,712) og et andre kammer (124,222,722); og anordning av et lukkelegeme på undersiden av brønnoverfiaten, og slik at det første kammer (114,220, 304,712) i det minste delvis dannes av dette lukke legeme; der fremgangsmåten er karakterisert vedåpning av i det minste én port (116,210,306,704) inn til det første kammer for derved å frembringe en fluidinnstrømningsbølge inn i det første kammer og en underbalansen tilstand i et borebrønnsområde; utførelse av, i løpet av den underbalansene tilstand, en operasjon eller flere operasjoner fra gruppen omfattende: opprensning av borebrønnsområdet, rengjø-ring av perforeringer i en formasjon som omgir borebrønnsområdet, utførelse av underbalansen perforering, aktivering av en strålekutter ved den lokale lavtrykkstilstand, og generering av en kraft for å frigjøre strengen hvis den er fastklemt; og åpning av det andre kammer for å frembringe en fluidinnstrømningsbølge fra en formasjon og inn i det andre kammer etter nevnte operasjon eller operasjoner.

16. Framgangsmåte som angitt i krav 15, og som videre omfatter utførelse av enten en gruspakningsoperasjon eller en fraktureringsoperasjon etter innstrøm-ningsbølgen, eller begge deler.