NO325506B1 - Fremgangsmate og anordning for stimulering av en undergrunnsbronn - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte og anordning for stimulering av en undergrunnsbrønn (1) hvor det gjennomføres en oppsprekkingsoperasjon ved at sandholdig fluid tilføres brønnformasjonen (2) via et tilførselsrør (8) under relativt høyt trykk, hvorved brønnforma- sjonen (2) sprekker opp og sand legger seg i sprekkene, og hvor fluidet ledes til å strømme fra tilførselsrøret (8) og inn i formasjonen (2) via et første grenrør (12).

Description

FREMGANGSMÅTE OG ANORDNING FOR STIMULERING AV EN UNDERGRUNNS-BRØNN

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for stimulering

av en undergrunnsbrønn. Nærmere bestemt dreier det seg om stimulering av en undergrunnsbrønn hvor det gjennomføres en oppsprekkingsoperasjon i brønnformasjonen ved at sandholdig fluid tilføres brønnformasjonen via et tilførselsrør under et trykk som overstiger oppsprekkingstrykket, hvorved brønnfor-mas jonen sprekker opp og sand legger seg i sprekkene, idet trykkfluidet ledes til styrt å strømme fra tilførselsrøret og inn i formasjonen via minst et første og et andre grenrør. Oppfinnelsen omfatter også en anordning for utøvelse av frem-gangsmåten .

Utilstrekkelig permabilitet i en brønnformasjon er et relativt vanlig problem som i betydelig grad kan begrense produk-sjonen fra en undergrunnsbrønn. Problemet kan avhjelpes eller reduseres ved å pumpe fluid inn i formasjonen under tilstrek-kelig høyt trykk og rate til at formasjonen sprekker opp. Det er vanlig å tilføre relativt grov sand til brønnformasjonen sammen med fluidet. Sand som legger.seg i sprekkene bidrar til at brønnfluid lettere kan strømme mot brønnen.

Fra US-patent 6644406 og US-patentsøknad 2004/0050551 er det kjent å anvende utstyr for oppsprekking som baserer seg på at oppsprekkingsvæske strømmer inn i et ringrom mellom arbeids-røret og formasjonen via åpninger i arbeidsrøret. Væsken dre-neres gjennom perforeringer tilbake til arbeidsrøret hvoret-ter fluidet via et såkalt "crossover" verktøy ledes tilbake til overflaten. Det forutsettes at det dannes en plugg av drenert masse i området ved perforeringene som derved deler ringrommet i seksjoner. For å kunne pumpe oppsprekkingsvæske frem til disse seksjoner er det anordnet shuntrør typisk med ulik lengde på utsiden av arbeidsrøret. Disse shuntrør er ikke koplet til arbeidsrøret, men har alle sine åpninger i ringrommet.

US-patent 5161618 beskriver et oppsprekkingsapparat omfattende et arbeidsrør som er forsynt med en rekke perforeringer langs sin lengde. I sin enkleste form dreier det seg om et enkelt rør med de nevnte perforeringer. I andre utførelses-former er det anordnet rør som ender på ulikt høydenivå inn-vendig i arbeidsrøret. Det gis ingen antydning om at disse rør er forsynt med ventiler av noen art.

US-patentsøknad 2005/0045327 omhandler utstyr for gruspakking hvor grusmasse tilføres et ringrom. Ringrommet er forsynt med et shuntrørsystem hvor' et antall pakkerør er tilkoplet et shuntrør. I den første fase fylles grus inn i ringrommet. Dokumentet viser ikke hvordan grusen føres dit og den kommer ikke inn via produksjonsrøret. Det må være en separat tilfør-sel. Dersom det danner seg en bro under fyllingen i ringrommet, vil grusmassen strømme inn i shuntrøret og ut gjennom det første pakkerør. Dersom det danner seg en bro i dette første pakkerør vil trykket i shuntrøret stige slik at en ventil forskyves og stenger for pakkerøret. En bruddisk i ventilen sprenges deretter slik at grusmasse kan strømme videre nedover i shuntrøret til neste pakkerør. Pakkerørene kan være omkranset av en skjerm. I ringrommet mellom skjermen og en sandskjerm kan det være anordnet ulike løp og ventiler. Det er ikke angitt hvordan skjermen tilføres grus men den sy-nes å være åpen oppover og det antas at grusen kommer inn via et shuntrør. Dokumentet tilveiebringer ingen styring av grusen i den innledende fase, idet grusen fylles direkte inn i ringrommet.

Ifølge US-patent 6298916 pumpes oppsprekkingsfluid ned i ringrommet og videre ved hjelp av et erossoververktøy forbi en plugg før fluidet når frem til shuntrørene. Shuntrørene er forsynt med ventiler, men kommuniserer ikke direkte med pro-duksj onsrøret.

Erfaring viser at sanden som er tilført formasjonen sammen med trykkfluidet, har en tendens til å strømme tilbake til brønnen sammen med brønnfluidet. Etter en tid må derfor opp-sprekkingsoperasj onen gj entas.

Det er relativt komplisert å sikre at trykkfluidet strømmer inn i formasjonen på ønsket dybde i brønnen. Videre begrenser kapasiteten på tilgjengelig pumpeutstyr ofte hvor stor andel av brønnen som kan behandles i en omgang.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav.

Ved stimulering av en undergrunnsbrønn hvor det gjennomføres en oppsprekkingsoperasjon ved at sandholdig fluid tilføres formasjonen via et tilførselsrør under et trykk som overstiger oppsprekkingstrykket, sprekker formasjonen opp og sand legger seg i sprekkene. Ifølge oppfinnelsen ledes fluidet til styrt å strømme fra tilførselsrøret og inn i formasjonen via

minst et første grenrør og et andre grenrør.

Tilførselsrøret utgjøres typisk av brønnens produksjonsrør, men kan også omfatte andre for formålet i brønnen innførte rør.

Med sand menes i denne sammenheng enhver form for materiale som en fagmann vil kunne anvende sammen med trykkfluid under oppsprekkingsoperasjoner i en undergrunnsbrønn.

Det første grenrør er med fordel forsynt med en enveisventil for å forhindre at sand strømmer tilbake sammen med brønnflu-id gjennom det første grenrør. Brønnfluidet styres derved til å strømme via brønnens sandskjerm eller filter på i og for seg kjent måte. Sandskjermen eller filteret kan være forsynt med strømningsregulerende ventiler eller innsnevringer som for eksempel en enveisventil.

Det første grenrør forløper fortrinnsvis langs tilførselsrø-ret og typisk i en lengde som er større en diameteren.

Når et andre brønnparti skal gjennomgå en oppsprekkingsoperasjon, er det første grenrør tilstoppet av sand. Det sandhol-dige trykkfluid ledes derved til å strømme til et andre gren-rør.

Det andre grenrør kan være forsynt med en overtrykksventil typisk i form av en bruddskiveventil som er innrettet til å kunne åpne ved et bestemt trykk.

Det første og det andre brønnparti kan være innbyrdes avdelt ved hjelp av en plugg. Brønnpartiene vil under behandlingen ha et trykk nær oppsprekkingstrykket slik at differansetryk-ket over pluggen vil være relativt lavt. Det kan således an-vendes en plugg som er utformet for relativt lavt trykk og som heller ikke behøver å stenge helt for fluidgjennomstrøm-ning. Pluggen kan med fordel være utformet som et filter som sperrer for sand, men slipper igjennom fluid.

I det etterfølgende beskrives et ikke-begrensende eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på med-følgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser skjematisk en undergrunnsbrønn hvor det i brøn-nens første parti er anbrakt et tilførselsrør omfattende et grenrør ifølge oppfinnelsen; Fig. 2 viser skjematisk undergrunnsbrønnen under innpumping av sandholdig trykkfluid til brønnformasjonen; Fig. 3 viser skjematisk undergrunnsbrønnen under innstrømming av brønnfluid til tilførselsrøret; Fig. 4 viser skjematisk grenrøret i en alternativ utførelses-f orm; Fig. 5 viser skjematisk ytterligere et andre grenrør som er anordnet i et andre parti av undergrunnsbrønnen mens sandholdig trykkfluid strømmer inn i brønnens andre parti; og Fig. 6 viser undergrunnsbrønnen etter at begge brønnens par-tier er fylt med sand.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en undergrunns-brønn (brønn) i en brønnformasjon 2. Brønnen 1 omfatter et første brønnparti 4 og et andre brønnparti 6. I fig. 1 til 4 er bare det første brønnparti 4 vist.

Et tilførselsrør 8, her i form av et produksjonsrør, forløper fra overflaten og ned i brønnen 1. Produksjonsrøret 8 er forsynt med en sandskjerm 10 ifølge i og for seg kjent teknikk.

Et første grenrør 12 kommuniserer med produksjonsrøret 8 via en gjennomgående åpning 14 i produksjonsrørveggen. Det første grenrør 12 forløper en lengde langs produksjonsrøret 8 og er forsynt med en enveisventil 16 for eksempel i form av en elastisk belg som er fremstilt av et gummilignende materiale, for eksempel nitrilgummi.

Når en oppsprekkingsoperasjon skal gjennomføres i det første brønnparti 4, installeres produksjonsrøret 8 i brønnen 1 slik at det første grenrør 12 anbringes i en hensiktsmessig posi-sjon i forhold til det første brønnparti 4, se fig. 1.

Deretter pumpes sandholdig trykkfluid ned gjennom produk-sjonsrøret 8 og via åpningen 14, grenrøret 12 med enveisventilen 16 og inn i formasjonen 2 som derved sprekker opp ved at en sprekk 15 dannes, se fig. 2 hvor en pil indikerer strømningen.

Når behandlingen er avsluttet, søker brønnfluid som er under trykk å strømme fra brønnformasjonen 2 og inn i produksjons-røret 8 via grenrøret 12. Imidlertid lukker enveisventilen 16 for strømning i denne retning og brønnfluid må derfor strømme inn i produksjonsrøret 8 via sandskjermen 10, se fig. 3, hvor en pil indikerer strømningsretningen.

Sand er således i det alt vesentligste forhindret fra å strømme sammen med brønnfluidet fra brønnformasjonen 2 og inn i produksjonsrøret 8.

I en alternativ utførelsesform, se fig. 4, utgjøres grenrøret av et rør 17 som omkranser produksjonsrøret 8.

Dersom brønnen 1 omfatter et andre brønnparti 6 hvor det også skal gjennomføres en oppsprekkingsoperasjon, er produksjons-røret 8 forsynt med et andre grenrør 18 som er utformet på tilsvarende måte som det første grenrør 12. Det andre grenrør 18 er dessuten forsynt med en bruddskiveventil 20. Produksjonsrøret 8 er forsynt med en sandskjerm 10 også i det andre brønnparti 6. En plugg 22 er anbrakt i et ringrom 24 mellom brønnen 1 og produksjonsrøret 8 i området mellom det første brønnparti 4 og det andre brønnparti 6.

Når oppsprekkingsoperasjonen i det andre brønnparti 4 skal gjennomføres, økes trykket i produksjonsrøret 8 inntil brudd-skiveventilen 20 åpner. Deretter strømmer sandholdig trykkfluid inn i det andre brønnparti 6 slik det er indikert ved hjelp av en pil i fig. 5.

Det første grenrør 12 er tilstoppet av sand. Ved å utforme det første grenrør 12 med en hensiktsmessig lengde og strøm-ningsmessig utforming, kan det første grenrør 12 i det alt vesentligste bringes til å motstå gjennomstrømning av trykkfluid under oppsprekkingsoperasjonen i det andre brønnparti 6.

Det første brønnparti 4 vil likevel ha et trykk som befinner seg nær oppsprekkingstrykket, og pluggen 22 vil derfor bare utsettes for en relativt liten trykkdifferanse mellom sine to sider.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for stimulering av en undergrunnsbrønn (1) hvor det gjennomføres en oppsprekkingsoperasjon ved at sandholdig fluid tilføres brønnformasjonen (2) via et tilførselsrør (8) fra overflaten, ved et trykk som overstiger oppsprekkingstrykket, hvorved brønnformasjonen (2) sprekker opp og sand legger seg i sprekkene, karakterisert ved at fluidet ledes til styrt å strømme fra tilførselsrøret (8) og inn i formasjonen (2) via minst et første grenrør (12) og et andre grenrør (18) .

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at det første grenrør (12) stenges for tilbakestrømning.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at det første grenrør (12) tilstoppes og derved bevirker at et trykkfluid strømmer ut fra til-førselsrøret (8) og ut i brønnformasjonen (2) via et andre grenrør (18).

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at en overtrykksventil (20) i det andre grenrør (18) åpnes.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 3, karakterisert ved at en plugg (22) anbringes i under-grunnsbrønnen (1) mellom det første grenrør (12) og det andre grenrør (18) .

6. Anordning for stimulering av en undergrunnsbrønn (1) hvor det gjennomføres en oppsprekkingsoperasjon ved at sandholdig fluid tilføres brønnformasjonen (2) via et tilførselsrør (8) fra overflaten, ved et trykk som overstiger oppsprekkingstrykket, hvorved brønnformasjonen (2) sprekker opp og sand legger seg i sprekkene, karakterisert ved at minst to grenrør (12, 18) som er tilkoplet tilførselsrøret (8) i ulike brønn-partier (4, 6) forbinder tilførselsrøret (8) med brønn-formasjonen (1).

7. Anordning i henhold til krav 6, karakterisert ved at grenrøret (12, 18) forløper langs tilførselsrøret (8) .

8. Anordning i henhold til krav 6, karakterisert ved at grenrørets (12, 18) lengde er større enn grenrørets (12, 18) diameter.

9. Anordning i henhold til krav 6, karakterisert ved at grenrøret (12, 18) er forsynt med en enveisventil (16).

10. Anordning i henhold til krav 6, karakterisert ved at grenrøret (12, 18) er forsynt med en overtrykksventil (20).

11. Anordning i henhold til krav 10, karakterisert ved at overtrykksventilen (2 0) er en bruddskiveventil.