NO325734B1 - Grusoppblast isolasjonspakning samt en fremgangsmate for tetting av et ringrom i en bronn. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører generelt verktøy som benytte ved komplettering av underjordiske brønner og særlig hydraulisk aktuerte oppblåsbare pakninger.

Hydrokarbonfluider så som olje- og naturgass fremskaffes fra en underjordisk geologisk formasjon, benevnt et reservoar, ved å bore en brønn som penetre-rer den hydrokarbonholdige formasjon. Så snart en brønnboring har blitt boret, må brønnen kompletteres før hydrokarboner kan produseres fra brønnen. En komplettering involverer konstruksjon, valgt, og installasjon av utstyr og materialer i eller rundt brønnboringen for transport, pumping eller regulering av produksjonen eller injeksjonen av fluider. Etter at brønnen har blitt komplettert, kan produksjonen av olje og gass begynne.

Sand eller silt som strømmer inn brønnboringen fra ukonsoliderte formasjoner kan lede til en akkumulering av fyllstoffer inne i brønnboringen, reduserte pro-duksjonsmengder og skade på underjordisk produksjonsutstyr. Det er mulighet for at migrerende sand kan pakkes rundt underjordisk produksjonsutstyr, eller den kan gå inn i produksjonsrør og bli ført inn i produksjonsutstyret. På grunn av sin meget abrasive natur, kan sand som befinner seg i produksjonsstrømmer resultere i erosjon av produksjonsrør, strømningsrør, ventiler og prosesseringsutstyr. Problemene som forårsakes av sandproduksjon kan betydelig øke drift- og vedli-keholdskostnadene, og kan føre til et totalt tap av brønnen. En måte til å kontrolle-re sandproduksjonen er plassering av forholdsvis stor sand (d.v.s. "grus" rundt utsiden av foringer eller skjermer som er forsynt med spalter eller perforeringer) eller andre typer foringer eller skjermer (screen). Grusen tjener som et filter og bidrar til å sikre at formasjonens finstoffer og sand ikke migrerer inn i brønnbo-ringen sammen med de produserte fluidene. I en typisk gruspakningskomplettering blir en skjerm plassert i brønnboringen og posisjonert innenfor den ukonsoliderte formasjon som skal kompletteres for produksjon. Skjermen blir typisk forbundet til et verktøy som inkluderer en produksjonspakning og en kryssløpsforbin-delse, og verktøyet blir i sin tur forbundet til en arbeidsstreng eller en produksjons-rørstreng. Grusen pumpes i en slurry ned produksjonsrøret og gjennom kryssløps-forbindelsen, og strømmer dermed inn i ringrommet mellom skjermen og brønnbo-ringen. Væsken som danner slurryen lekker ut inn i formasjonen og/eller gjennom skjermen, som er dimensjonert til å forhindre at sanden i slurryen strømmer gjennom den. Som et resultat av dette blir sanden avsatt i ringrommet rundt skjermen, hvor den danner en gruspakning. Skjermen forhindrer at gruspakningen går inn i produksjonsrøret. Det er viktig å dimensjonere grusen for riktig inneslutning av formasjonssanden, og skjermen må konstrueres på en måte, slik at grusen for-hindres i å strømme gjennom skjermen.

Et problem som ofte påtreffes under brønnkomplettering er behovet for å stenge av seksjoner av brønnboringen. Disse seksjonene kan inkludere områder hvor en passende gruspakning ikke kan oppnås, så som nedenfor bunnen av gruspakningsskjermer, hvor det er vanskelig å oppnå tilstrekkelig sirkulasjon. I enkelte formasjoner, så som på tvers av en stor eller liten leirskiverseksjon, er en gruspakningskomplettering ikke ønskelig. Seksjoner av hullet som ikke skal kompletteres må ofte isoleres fra seksjoner som skal kompletteres. Hvis disse område-ne som ikke skal kompletteres blir etterlatt åpne, kan grusen som er tettpakket rundt gruspakningsskjermene etter en gruspakking migrere til disse hulromsområ-dene, og man mister dermed produksjonen som er tilveiebrakt ved gruspaknings-kompletteringen. Så snart brønnen settes i produksjon, kan strømmen av produserte fluider akselerere grusmigreringen ved at den har en fluidiserende effekt på grusen. Denne migreringen kan utsette skjermene for direkte produksjon av for-masjonssand og kan resultere i skade på utstyret, sammenbrudd av formasjonen og til og med tap av brønnen.

Oppblåsbare pakninger som omfatter en innvendig elastomerisk blære er velkjent innen industrien, og har av de ovennevnte årsaker blitt brukt i forsøk på å stenge av seksjoner av en brønnboring. Blæren avgrenser et kammer som inneholder et trykksatt fluid som brukes til å blåse opp pakningen mens et utvendig elastomerisk legeme tetter mot brønnboringen og forhindrer fluidstrøm forbi pakningen når den er i sin oppblåste tilstand. Problemer med oppblåsbare pakninger inkluderer mulighet for at blæren sprekker, ufullstendig oppblåsing, langtidskomp-ressibilitet og tetningslekkasjer, som alle kan tømme blæren og resultere i at man mister tetningen mellom pakningslegemet og brønnboringen. Andre faktorer som kan påvirke den oppblåsbare pakningens pålitelig inkluderer for høyere tempera-turer trykkdifferanser, ujevnhet av hullet og nødvendighet av at pakningen opp-rettholder tetningen i en forlenget tidsperiode.

Fra US 4,484,626 beskriver en oppblåsbar pakning med et porøst elastisk oppblåsningselement. Pakningen kan blåses opp med sand. Fra US 4,155,404 fremgår det en fremgangsmåte for oppspenning av et foringsrør i termiske brøn-ner ved hjelp av en oppblåsbar pakning.

Det er et behov for forbedrede verktøy og fremgangsmåter for å øke påliteligheten til oppblåsbare pakninger for disse anvendelser, og å løse problemene nevnt over.

Den foreliggende oppfinnelse beskriver at anordninger og fremgangsmåter til bruk i brønnboringer, hvilke omfatter et oppblåsbart element. Det oppblåsbare element er tilpasset til oppblåsing med grus, fortrinnsvis med en slurry som er las-tet med grus, heretter benevnt gruslastet slurry.

En utførelse av den foreliggende oppfinnelse er en brønnkomplettering omfattende en sandskjerm og et element som kan blåses opp med grus, heretter benevnt grusoppblåsbart element. Det grusoppblåsbare element kan være i stand til forflytning mellom en tømt tilstand og en oppblåst tilstand, og kan blåses opp med en gruslastet slurry. Det grusoppblåsbare element kan omfatte en øvre ende, en nedre ende, og et indre. Det grusoppblåsbare element kan videre omfatte en passasje som tillater overføring av gruslastet slurry mellom den øvre ende av det grusoppblåsbare element og det indre av det grusoppblåsbare element. Det grusoppblåsbare element kan også omfatte en passasje som tillater overføring av den gruslastede slurry mellom den nedre ende av det grusoppblåsbare element og det indre av det grusoppblåsbare element. Passasjen kan inkludere en tilbakeslagsventil som begrenser strømning i motsatt retning. I en utførelse omfatter brønn-kompletteringen en første sandskjerm og en annen sandskjerm og det grusoppblåsbare element kan isolere den første sandskjerm fra den annen sandskjerm. I en annen utførelse kan det grusoppblåsbare element plasseres nedenfor sandskjermen og isolere sandskjermen fra brønnen nedenfor det grusoppblåsbare element.

En annen utførelse er et brønnverktøy omfattende et oppblåsbart element og en passasje som danner forbindelse mellom utsiden og et indre av det oppblåsbare element. Det oppblåsbare element er tilpasset til oppblåsing med grus som tilføres gjennom passasjen. Passasjen kan omfatte minst et grenrør (shunt tube) og også en tilbakeslagsventil som begrenser strømmen i motsatt retning. Brønnverktøyet kan også omfatte en første sandskjerm og en annen sandskjerm, idet det oppblåsbare element isolerer den første sandskjerm fra den annen sandskjerm. Brønnverktøyet er i stand til å kunne plasseres nedenfor den nederste sandskjermen og isolere den nederste sandskjermen fra brønnen nedenfor det oppblåsbare element.

Enda en annen utførelse er en anordning omfattende et rørlegeme som har første og andre segmenter, idet hvert segment har en utside og en langsgående gjennomgående boring. En blære omgir rørlegemets annet segment, idet blæren har en vegg og et indre. Et ledningsrør befinner seg tilstøtende utsiden av det første segment og strekker seg gjennom veggen av blæreelementet. Ledningsrø-ret tillater at en gruslastet slurry kommer inn i og utvider blæren, og ledningsrøret kan inkludere en tilbakeslagsventil som begrenser strømning i motsatt retning. Blæren er i stand til å kunne festes til rørlegemet og utvides i en radial retning. Blæren har en øvre ende og en nedre ende, som begge kan tilkoples til rørlege-met. Rørlegemets annet segment kan omfatte et øvre pakningshode og et nedre pakningshode, hvor blærens øvre ende er forbundet til det øvre pakningshode og blærens nedre ende er forbundet til det nedre pakningshodet.

Ledningsrøret kan strekke seg gjennom det øvre pakningshodet og danne forbindelse mellom utsiden av rørlegemets første segment og blærens indre. Det er mulig at ledningsrøret strekker seg gjennom det øvre og nedre pakningshodet og danner forbindelse mellom utsiden av rørlegemets første og tredje segment og blærens indre. I rørlegemets annet segment kan det være minst en åpning som tilveiebringer fluidforbindelse mellom rørlegemets langsgående boring og blærens indre. Åpningene tillater fluidoverføring, men begrenser partikkeloverføring. Led-ningsrøret muliggjør kommunikasjon mellom utsiden av rørlegemets første segment og blærens indre. I en bestemt utførelse omfatter anordningen videre at rør-legemet har et tredje segment, hvor ledningsrøret muliggjør kommunikasjon mellom utsiden av det første og tredje segment og blærens indre. Blæren kan være konstruert av et materiale som tillater fluidpassasje, men som begrenser passasje av partikler.

Enda en annen utførelse er et brønnboringsisolasjonsverktøy som omfatter et rørlegeme som har en langsgående boring, en utvidbar blære som er festet til rørlegemet og et ledningsrør som tilveiebringer kommunikasjon mellom den utvidbare blæren og rørlegemets utside. Ledningsrøret tillater at en gruslastet slurry kommer inn i og utvider blæren, og det kan omfatte en tilbakeslagsventil som begrenser strømning i motsatt retning. Blæren kan ha en øvre ende og en nedre ende, hvor både den øvre ende og den nedre ende er forbundet til rørlegemet. Den utvidbare blæren kan omslutte et parti av rørlegemet som omfatter minst en åpning. Åpningen bidrar til dehydreringen av den gruslastede slurry ved å tillate fluidstrøm fra den gruslastede slurry inne i den utvidbare blæren, gjennom åpningene i rørlegemet, og inn i rørlegemets langsgående boring. Åpningene tillater fluidforbindelse, mens de samtidig begrenser partikkelforbindelse. Ledningsrøret kan også inkludere en tilbakeslagsventil som begrenser strømning i motsatt retning.

En bestemt utførelse av den foreliggende oppfinnelse er en anordning som omfatter et rørlegeme som har første, andre og tredje segmenter. Det første og tredje segment befinner seg på motsatte ender av det annet segment, og hvert segment har en utside og en gjennomgående langsgående boring. En blære omgir rørlegemets annet segment, idet blæren har en vegg og et indre. Et ledningsrør befinner seg tilstøtende det første og tredje segment, og strekker seg gjennom blærens vegg. Ledningsrøret tillater at en gruslastet slurry går inn i og utvider blæren. Ledningsrøret muliggjør forbindelse mellom utsiden av det første og tredje segment og det indre av blæren, og det kan inkludere en tilbakeslagsventil som begrenser strømning i motsatt retning. Under en gruspakningskomplettering av en brønnboring tillater ledningsrøret at gruslastet slurry overføres mellom utsiden av det første og tredje segment og blærens indre. Rørlegemets annet segment kan omfatte minst én åpning som bidrar ved dehydreringen av den gruslastede slurry inne i blæren. Åpningene tillater fluidforbindelse, mens de begrenser partikkelforbindelse. Blæren er i stand til å utvides radialt når den fylles med grus. Den utvidede blæren kan danne en tetning mellom rørlegemet og brønnboringens vegg.

En annen bestemt utførelse av oppfinnelsen er en fremgangsmåte til tetting av et ringrom i en brønn, hvilken omfatter utvidelse av et oppblåsbart element med en gruslastet slurry. Det oppblåsbare element omfatter en passasje som danner forbindelse mellom utsiden og det indre av det oppblåsbare element, idet passasjen kan inkludere en tilbakeslagsventil som begrenser strømning i motsatt retning. Det oppblåsbare element er i stand til å kunne forbindes til en sandskjerm, og det oppblåsbare element kan under en gruspakking av brønnen blåses opp med den gruslastede slurry. Gruspakkingen av brønnen omfatter pumping av en gruslastet slurry inn i brønnen, hvorved en del av den gruslastede slurry passerer gjennom passasjen og går inn i det oppblåsbare element. Den gruslastede slurry blir da dehydrert, og det oppblåsbare element etterlates i en oppblåst tilstand, fylt med grus. Denne fremgangsmåten kan omfatte mer enn et oppblåsbart element, idet minst ett av disse blåses opp med en gruslastet slurry. Det oppblåsbare element er i stand til å kunne brukes til å tette ringrommet i brønnen og isolere en første sone fra en annen sone eller stenge av nedre dybder i brønnen.

Enda en annen utførelse er en fremgangsmåte til komplettering av en brønn omfattende tilveiebringelse av en sandskjermkomplettering som har minst ett oppblåsbart element, gruspakking av i det minste en del av brønnen med en grusslurry, og oppblåsing av det oppblåsbare element med grusslurryen. Det oppblåsbare element kan omfatte en passasje som danner forbindelse mellom en utside og det indre av det oppblåsbare element. Passasjen er i stand til å omfatte en tilbakeslagsventil som begrenser strømning i motsatt retning. Det oppblåsbare element kan forbindes til en sandskjerm, og det oppblåsbare element er laget slik at det kan blåses opp med grusslurryen under en gruspakking av brønnen. Gruspakkingen av brønnen omfatter pumping av grusslurryen inn i brønnen, hvor en del av grusslurryen passerer gjennom passasjen og går inn i det oppblåsbare element. Grusslurryen blir deretter dehydrert, hvilket etterlater det oppblåsbare element i en oppblåst tilstand, fylt med grus. Denne fremgangsmåten kan omfatte mer enn et oppblåsbart element, hvorav minst det ene er oppblås med en grusslurry. Det oppblåsbare element kan brukes til avtetting av ringrommet i brøn-nen, og isolerer en første sone fra en annen sone eller stenge av nedre dybder i brønnen.

Enda en annen utførelse er en fremgangsmåte til komplettering av en brønnboring ved tilveiebringelse av en anordning omfattende et rørlegeme, en blære og et ledningsrør. Anordningen er posisjonert inne i brønnboringen, og en gruslastet slurry pumpes inn i brønnboringen. I det minste en del av slurryen passerer gjennom ledningsrøret, inn i blæren. Blæren kan utvides og danne en tetning mellom rørlegemet og brønnboringens vegg. Rørlegemet kan omfatte minst en åpning som bidrar ved dehydreringen av den gruslastede slurry inne i blæren. Åpningene tillater fluidkommunikasjon mens de begrenser partikkelkommunikasjon. Gruspakningsslurryen inne i blæren kan dehydreres, hvilket etterlater blæren i en utvidet tilstand, fylt med grus.

En annen bestemt utførelse er en fremgangsmåte til komplettering av en brønnboring ved tilveiebringelse av en anordning omfattende et rørlegeme som har første, andre og tredje segmenter, idet hvert segment har en utside og en langsgående gjennomgående boring. En ringformet blære omgir det annet segment av rørlegemet, idet blæren har en vegg og et indre. Et ledningsrør befinner seg tilstøtende utsiden av det første og tredje segment, og strekker seg gjennom blærens vegg, idet ledningsrøret er i stand til å omfatte en tilbakeslagsventil for å begrense strømning i motsatt retning. Anordningen er posisjonert inne i brønnbo-ringen, og en gruslastet slurry pumpes inn i brønnboringen. I det minste en del av slurryen passerer gjennom ledningsrøret, inn i blæren. Blæren er i stand til å utvides og danne en tetning mellom rørlegemet og brønnboringens vegg. Det annet segment av rørlegemet kan videre omfatte minst en åpning som bidrar ved dehydreringen av den gruslastede slurry, inne i blæren. Åpningene tillater fluidkommunikasjon mellom det indre av blæren og rørlegemets langsgående boring, mens de begrenser partikkelkommunikasjon. Gruspakningsslurryen inne i blæren kan dehydreres, hvilket etterlater blæren i en utvidet tilstand, fylt med grus.

Enda en annen utførelse er en fremgangsmåte til komplettering av en brønnboring ved tilveiebringelse av en anordning omfattende et rørlegeme som har en langsgående boring, en utvidbar blære festet til rørlegemet og et lednings-rør som tilveiebringer kommunikasjon mellom blæren og rørlegemets utside. Anordningen er posisjonert inne i brønnboringen, og en gruslastet slurry pumpes inn i brønnboringen. I det minste en del av slurryen passerer gjennom ledningsrøret, inn i blæren, idet ledningsrøret kan omfatte en tilbakeslagsventil for å begrense strømning i motsatt retning. Blæren kan utvides og danne en tetning mellom rørle-gemet og brønnboringens vegg. Rørlegemet kan videre omfatte minst én åpning som bidrar ved dehydreringen av den gruslastede slurry innen i blæren. Åpningene tillater fluidkommunikasjon mellom det indre av blæren og rørlegemets langsgående boring, mens de begrenser partikkelkommunikasjon. Gruspakningsslurryen inne i blæren kan dehydreres, hvilket etterlater blæren fylt med grus i en utvidet tilstand.

Den foreliggende oppfinnelse beskriver verktøy og fremgangsmåter til komplettering av en brønnboring, hvilke omfatter et oppblåsbart pakningselement som er tilpasset til oppblåsning med grus. Oppfinnelsen oppviser et antall fordeler i forhold til konvensjonelle brønnboringskompletteringsverktøy. En fordel er muligheten for oppblåsing av det grusoppblåsbare element samtidig med utførelse av en gruspakningskomplettering av brønnen, hvilket sparer tid og kostnader. En videre fordel er muligheten for å bruke bærefluider som er kompatible med brønn-kompletteringen, hvilket minimerer faren for formasjonsskade, sammenlignet med fremgangsmåter til oppblåsing av en isolasjonspakning ved bruk av sement, herd-bare harpikser eller slam basert fluid. En annen for del er at siden det oppblåsbare element er fylt med et materiale i fast form i stedet for en væske, vil et tap av hydraulisk tetning ikke nødvendigvis resultere i at verktøyet tømmes, hvilket forbedrer påliteligheten til den oppblåsbare pakning.

Kort beskrivelse av tegningene:

Fig. 1 viser et tverrsnitt gjennom en brønnboring, og viser en typisk grus-pakningskompletteringsanordning. Illustrasjonen er av kjent teknikk. Fig. 2 viser et tverrsnitt gjennom en brønnboring, og viser en gruspaknings-kompletteringsanordning som inkluderer en utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Fig. 3 viser et tverrsnitt gjennom en brønnboring, og viser en gruspakningskomplettering hvor det benyttes en utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Fig. 4A og 4B viser alternative utførelser av den foreliggende oppfinnelse. Fig. 5 viser en utførelse av den foreliggende oppfinnelse brukt i en åpen-hulls komplettering.

Fig. 6 viser en alternativ utførelse av den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 7 viser en utførelse av den foreliggende oppfinnelse brukt i en åpenhullskomplettering.

Med henvisning til de ledsagende tegninger, er fig. 1 en avbildning av kjent teknikk, og viser en brønnboring 10 som har penetrert en underjordisk sone 12 som inkluderer en produktiv formasjon 14. Brønnboringen 10 har et foringsrør 16 som har blitt sementert på plass. Foringsrøret 16 har en flerhet av perforeringer 18 som tillater fluidkommunikasjon mellom brønnboringen 10 og den produktive formasjon 14. Et brønnverktøy 20 er posisjonert inne i foringsrøret 16 i en posisjon tilstøtende den produktive formasjon 14, som skal gruspakkes.

Den foreliggende oppfinnelse kan brukes i både forede brønner og åpen-hullskompletteringer. Av hensyn til enkelhet ved illustrasjonen av de relative posisjoner i de produserende soner på fig. 1 - 3, vil det brukt en brønn med foringsrør som har perforeringer. Mer detaljerte illustrasjoner av oppfinnelsen brukt i en åpenhullskomplettering er vist på fig. 5 og 7.

Brønnverktøyet 20 omfatter et rørelement 22 som er festet til en produksjonspakning 24, en kryssløpsforbindelse 26, og ett eller flere skjermelementer 20. Glatte rørseksjoner 32 kan brukes til å frembringe korrekt avstand mellom de relative posisjoner av hver av komponentene. Et ringromsområde 34 er dannet mellom hver av komponentene og brønnboringens foringsrør 16. Kombinasjonen av brønnverktøyet 20 og rørstrengen som strekker seg fra brønnverktøyet til overflaten kan benevnes produksjonsstrengen.

I en gruspakningsoperasjon settes pakningen 24 for å sikre at det blir en tetning mellom rørelementet 22 og foringsrøret 16. Gruslastet slurry pumpes ned rørelementet 22, forlater rørelementet gjennom porter i kryssløpsforbindelsen 26, og går inn i ringromsområdet 34.1 en typisk utførelse har partikkelmaterialet (grusen) i slurryen en gjennomsnittlig partikkelstørrelse mellom ca 40/60 maskeåpninger pr. lineære tomme (mesh) -12/20 maskeåpninger pr. lineære tomme (1,57/2,36 -0,47/0,79 maskeåpninger pr. lineære mm), selv om andre størrelser kan brukes. Når bærerfluidet forlater slurryen skjer det en slurrydehydrering. Bærefluidet kan forlate slurryen ved hjelp av perforeringene 18 og gå inn i formasjonen 14. Bærerfluidet kan også forlate slurryen ved hjelp av skjermelementene 28 og gå inn i rørelementet 22. Bærerfluidet strømmer opp gjennom rørelementet 22 inntil kryssløpsforbindelsen 26 leder det inn i ringromsområdet 36 over produk-sjonspakningen 24, hvor det kan forlate brønnboringen 10 ved overflaten. Ved dehydreringen av slurryen bør gruskornene pakke seg tett sammen. Det ferdige grusfylte ringromsområdet benevnes en gruspakning.

Et område som er utsatt for utvikling av et hulrom under en gruspakningsoperasjon er området 42 nedenfor det laveste skjermelementet 28, enkelte ganger benevnt "sumpen". Et gruspakningshulrom i sumpen 42 er særlig problematisk i vertikale brønner ved at den kan tillate grus som kommer ovenfra avsettes og fal-ler inn i hulromssumpen.

Det kan også være et sumpområde i horisontale åpenhullkompletteringer. Dette vil skje der hvor brønnen bores gjennom en ikke produktiv sone etter boring gjennom en produktiv sone, hvilket etterlater en stor åpen hullseksjon som kan beskrives som et sumpområde. I denne situasjonen vil det tradisjonelt bli foretatt en gruspakningstur for å isolere sumpområdet med en sementplugg eller en åpenhullspakning. Disse ekstra trinnene er kostbare, tidkrevende og er ofte vanskelig å utføre, og resultatet er upålitelig. Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en anordning for å oppnå de ønskede resultater i den samme tur i brønnen som turen med gruspakningsoperasjonen.

Produksjon av fluider fra den produktive formasjon 14 kan gjøre gruspakningen urolig eller "riste" gruspakningen, og sette i gang at grusen migrerer til å avsettes inne i sumpen 42. Dette kan føre til dannelsen av hulrom i ringromsom-rådene 38 tilstøtende skjermelementene 28 og underminere effektiviteten ved hele brønnkompletteringen.

Som her benyttet viser uttrykket "skjerm" til trådduksskjermer. Skjermer av mekanisk type og andre filtreringsmekanismer som typisk anvendes sammen med sandskjermen Sandskjermer må ha åpninger som er små nok til å begrense grus-strømmen, og har ofte åpninger i størrelsesområdet 60-120 maskeåpninger pr. lineære tomme (2,26 - 4,72 maskeåpninger pr. lineære mm) men andre størrelser kan brukes. Skjermelementet 28 kan benevnes som en sandskjer. Skjermer av forskjellig type produseres blant andre av US Filter/Johnson Screen, og er velkjent for fagpersoner innen området.

Fig. 2 viser en bestemt utførelse av den foreliggende oppfinnelse hvor et øvre sett perforeringer 60 skal kompletteres ved bruk av en gruspakningskomplettering. Et nedre sett perforeringer 62 vil ikke bli komplettert, men vil bli isolert fra det øvre sett perforeringer 60. En grusoppblåst isolasjonspakning 50 er kjørt inn i brønnboringen 10 nedenfor det nederste skjermelementet 28. Et ledningsrør 52 strekker seg fra den grusoppblåste isolasjonspakningen 50 og tilveiebringer kommunikasjon med ringromsområdet 38 som skal gruspakkes. Ledningsrøret 52 tillater at den gruslastede slurry går inn i en oppblåsbar blære 56 som tilveiebringer tetningsmekanismen mellom rørelementet 22 og foringsrøret 16. Ledningsrøret benevnes enkelte ganger som et grenrør. Den gruslastede slurry kommer inn i og utvidere blæren 56 i den grusoppblåste isolasjonspakningen 50. Fluid fra den gruslastede slurry passerer gjennom en skjerm 54 som tillater at fluid passerer inn i den langsgående boring i rørelementet 22, men som begrenser strømmen av grus. Skjermen 54 muliggjør dehydreringen av den gruslastede slurry inne i den grusoppblåste isolasjonspakning 50, og fylling av den utvidede blære 56 med tettpakket grus.

Et ledningsrør 52 er kun en måte til etablering av overføring av gruslastet slurry til å gå inn i den grusoppblåste isolasjonspakning 50. Andre utførelser kan brukes, så som simpelten én eller flere åpninger inne i toppen av den grusoppblåste isolasjonspakning 50 eller en anordning av grenrørstypen. Alle disse utfø-relsene kan inkludere en tilbakeslagsventilinnretning for å forhindre strøm i motsatt retning, ut av den grusoppblåste isolasjonspakning 50.

Uttrykkene "grusoppblåst isolasjonspakning", "grusoppblåsbart element", eller andre lignende uttrykk som benyttes i denne søknaden beskriver et oppblåsbart element som kan blåses opp med grus. Oppblåsingen av elementet vil typisk gjøres med en gruslastet slurry som deretter vil dehydreres, hvilket etterlater en mengde grus inne i elementet. Graden av utvidelse av elementet kan endres under fylle- og dehydreringsprosessen, og full oppblåsing er ofte ikke nødvendig for å holde elementet i en tilstrekkelig utvidet tilstand. Oppblåsingen av elementet kan utføres sammen med en gruspaknings-kompletteringsoperasjon av brønnen.

Blæren 56 blir typisk fremstilt ved bruk av et innvendig elastomerisk element som holder det trykksatte fluid som brukes til oppblåsing av pakningen. I den foreliggende oppfinnelse behøver det elastomeriske element ikke nødvendigvis å være ugjennomtrengelig overfor fluid, siden det ikke er påkrevet å inneslutte trykksatt fluid for å holde pakningen i en oppblåst tilstand. Blæren kan omfatte flere enn ett lag av materiale, eksempelvis kan det av varighetshensyn anvendes en utvidbar trådduk som et utvendig lag. Ofte kan en flerhet av forsterkningselemen-ter av metall plasseres i ringrommet mellom det elastomeriske element og den utvendige utvidbare trådduk, idet disse tilveiebringer ekstra styrke til pakningen og kan forbedre påliteligheten. Den typiske konstruksjon kan være på samme måte som konvensjonelle pakninger, idet disse fremgangsmåtene og materiale er vel-kjente for fagpersoner innen området.

Fig. 3 viser den utførelse av oppfinnelsen som er beskrevet ovenfor etter at en gruspakningsoperasjon har blitt utført. Blæren 56 i den grusoppblåste isolasjonspakning 50 er utvidet og tilveiebringer en tetning mellom rørelementet 22 og foringsrøret 16. Den grusoppblåste isolasjonspakning 50 er fylt med tettpakket grus, og man er derfor ikke avhengig av fluidtrykk for å beholde den oppblåst. Det øvre sett av perforeringer 60 har blitt gruspakket på riktig måte og er beskyttet mot den produserende formasjonen 14. Gruspakningen ved de øvre perforeringer 60 er beskyttet mot avsetning i sumpområdet 42 av den utvidede grusoppblåste isolasjonspakning 50. Den grusoppblåste isolasjonspakning 50 virker slik at den isolerer det nedre sett av perforeringer 62 fra det gruspakningskompletterte øvre sett av perforeringer 60.

Den grusoppblåste isolasjonspakning 50 virker slik at den isolerer en første sone fra en annen sone inne i brønnen. I denne bestemte utførelse er et ringromsområde som er gruspakket blitt isolert fra en nedre seksjon av brønnen som ikke er gruspakket. Andre utførelser kan brukes tii å isolere to separate gruspakkede ringromsområder, et gruspakket ringromsområde kan isoleres fra et sumpområde, eller andre kombinasjoner så som disse. En annen utførelse kan være å isolere en sidebrønnboring fra hovedbrønnboringen, og isolere flere sidebrønnboringer fra seg selv, eller effektivt å avkorte lengden av en sidebrønnboring som blir gruspakket.

Muligheten for å blåse opp den grusoppblåste isolasjonspakning 50 under en gruspakningskomplettering kan spare tid og kostander ved å eliminere en ekstra tur inn i brønnen. Ved å fylle den utvidede grusoppblåste isolasjonspakning 50 med pakket grus, er ikke tetningen mellom rørelementet 22 og foringsrøret 16 avhengig av at det holdes et hydraulisk trykk inne i blæren 56. Tap av fluidtrykk inne i den grusoppblåste isolasjonspakningen 50 vil ikke tømme den grusfylte blæren 56. Selv om blæren 56 sprekker, vil dette sannsynligvis ikke føre til tap av grus som er tilstrekkelig til å tømme blæren 56 til et punkt hvor tetningen mellom røre-lementet 22 og foringsrøret 16 vil bli tapt. Uttrykket "tetning" som det benyttes i denne søknaden betyr en hovedsakelig tetning. Det kan være at enkelte brønnbo-ringstilstander ikke tillater en fullstendig væsketett tetning. Dette kan skyldes brønnboringens form, foringsrørets tilstand, type formasjon eller andre faktorer. En viss grad av lekkasje kan i visse utførelser av oppfinnelsen være akseptabelt.

Fig. 3 viser oppfinnelsen benyttet tilstøtende en enkelt gruspakket sone. Oppfinnelsen kan også posisjoneres mellom to gruspakkede soner, hvorved oppfinnelsen isolerer de to gruspakkede soner fra hverandre. Denne utførelsen kan brukes til selektivt å virke på eller produsere fra de separate sonene.

I en annen utførelse plasseres oppfinnelsen nedenfor den nederste perfo-reringen eller i bunnen av brønnen. Denne utførelsen kan brukes til å isolere de nedre områder fra de kompletterte soner uten permanent å redusere brønnens totale dybde. Ved denne anvendelsen kan brønnen funksjonelt plugges tilbake til der hvor oppfinnelsen plasseres, idet man står tilbake med muligheten for å fjerne oppfinnelsen og kompletteringen av dypere soner i fremtiden. Fig. 4A viser en utførelse av den grusoppblåste isolasjonspakning 50 omfattende et ledningsrør 52, en blære 56, et rørlegeme 58, et øvre pakningshode 64, en nedre pakningshode 66, og en skosammenstilling 68. Ledningsrøret 52 tillater gruslastet fluid å bevege seg fra utsiden av rørlegemet 58, og gå inn i blæren 56. Blæren 56 kan deretter utvides og fylles med den gruslastede slurry. Ved etterfølgende dehydreringen av slurryen, vil blæren 56 være i sin utvidede form, fylt med grus. Det øvre pakningshodet 64 og det nedre pakningshodet 66 virker i denne utførelse som en forbindelse mellom blæren 56 og rørlegemet 58. Denne utførelsen kan brukes til å stenge av en nedre del av en brønn fra en øvre produktiv del av brønnen, som vist på fig. 2 og 3. Fig. 4B er utførelsen vist på fig. 4A, idet det indre av den grusoppblåste isolasjonspakning 50 vises. Ledningsrøret 52 er vist idet det strekker seg inn i blæren 56. En skjerm 54 er innelukket i blæren 56, hvilken tillater fluid å passere, men begrenser bevegelsen av grus gjennom sine åpninger. Skjermen tilveiebringer et løp for forflytning av bærefluidet fra slurryen under dehydreringen, inn i rørlegemet 58, hvor det kan sirkuleres ut av brønnen. På denne måte kan blæren 56 fylles med grus og forbli i sin utvidede tilstand. Det segment av rørlegemet 58 som ikke inneholder åpninger kan benevnes det første segment 44, mens det segment som har åpningene kan benevnes det annet segment 46. På fig. 4B tilveiebringer led-ningsrøret 52 et løp for forbindelse mellom det første segment 44 og det annet segment 46. Fig. 5 viser utførelsen som er vist på fig. 4B i en oppblåst tilstand inne i en åpenhullsbrønnboringsvegg 70. Blæren 56 oppblås og fylt med grus, hvilket tilveiebringer en tetning mellom rørelementet 22 og brønnboringens vegg 70. Fig. 6 viser en utførelse av den grusoppblåste isolasjonspakning 50 benyttet som en pakning til plassering på foringsrørets utside. Denne utførelsen omfatter et ledningsrør 52, en blære 56, et øvre pakningshode 64, et nedre pakningshode 66, og en skjerm 54 som tillater at fluid passerer inn i den langsgående boring i skjermen 54, men begrenser strømmen av grus. Denne illustrasjonen viser en utførelse av den foreliggende oppfinnelse hvor ledningsrøret 52 strekker seg utenfor både det øvre pakningshodet 64 og det nedre pakningshodet 66, og hvor den grusoppblåste isolasjonspakning 50 er festet til en streng av foringsrør 16. Segmentene i foringsrøret 16 som ikke inneholder åpninger kan benevnes som det første segment 44 og det tredje segment 48, mens det segment som har åpninger kan benevnes det annet segment 46. På fig. 6 tilveiebringer ledningsrøret 52 et løp for forbindelse mellom det første segment 44, det annet segment 46, og det tredje segment 48. Fig. 7 viser den grusoppblåste isolasjonspakning 50 som vist på fig. 6 og beskrevet ovenfor med blæren 56 i en oppblåst tilstand og fylt med grus. Den oppblåste blæren 56 danner en tetning mellom foringsrøret 16 og brønnboringens vegg 70.

For enkelhet ved installasjonen og for å sikre korrekt plassering relativt til komponentene i brønnverktøyet 20, vil ledningsrøret 52 som strekker seg fra den grusoppblåste isolasjonspakning 50 typisk på én eller annen måte være festet til utsiden av brønnverktøyet 20, eksempelvis med sveising. Det er også mulig at ledningsrøret 52 er inkorporert i skjermelementene 28. Skjermelementene 28 kan ha en større diameter enn de glatte seksjoner 32 som er lokalisert mellom dem. Ledningsrøret 52 kan da inkorporeres i skjermelementene 28, med utstrekning i lengderetningen mellom skjermelementene 28 og radialt forskjøvet fra den glatte seksjon 32 som er lokalisert mellom skjermelementene 28.

Omtalen og illustrasjonene i denne søknaden kan vise til en vertikal brønn-boring som har foringsrør som er sementert på plass og omfatter foringsrørperfo-reringer for å muliggjøre kommunikasjon mellom brønnboringen og den produktive formasjon. Det skal forstås at den foreliggende oppfinnelse også kan brukes sammen med brønner som ikke har foringsrør, og likeledes sammen med brønner som har en orientering som avviker fra vertikalen.

Claims (23)

1. Brønnkomplettering, karakterisert ved at den omfatter: en sandskjerm (28); et grusoppblåsbart element (50); og en skjerm (54) gjennom hvilken det grusoppblåsbart elementet (50)kan dehydreres.

2. Brønnkomplettering ifølge krav 1, karakterisert ved at det grusoppblåsbare element (50) er forflyttbart mellom en tømt tilstand og en oppblåst tilstand, og at det grusoppblåsbare element (50) kan blåses opp med en gruslastet slurry.

3. Brønnkomplettering ifølge krav 2, karakterisert ved at det grusoppblåsbare element (50) omfatter en øvre ende, en nedre ende, et indre, og en passasje (52) som tillater kommunikasjon av den gruslastede slurry mellom den øvre ende av det grusoppblåsbare element (50) og det indre av det grusoppblåsbare element (50).

4. Brønnkomplettering ifølge krav 3, karakterisert ved at det grusoppblåsbare element (50) videre omfatter en passasje (52) som tillater kommunikasjon av den gruslastede slurry mellom den nedre ende av det grusoppblåsbare element (50) og det indre av det grusoppblåsbare element (50).

5. Brønnkomplettering ifølge krav 4, karakterisert ved at passasjen (52) omfatter en tilbakeslagsventil som begrenser strømning i motsatt retning.

6. Brønnkomplettering ifølge krav 1, karakterisert ved at brønnkompletteringen omfatter en første sandskjerm (28) og en annen sandskjerm (28), og at det grusoppblåsbare element (50) isolerer den første sandskjerm (28) fra den annen sandskjerm (28).

7. Brønnkomplettering ifølge krav 1, karakterisert ved at det grusoppblåsbare element (50) er plassert nedenfor sandskjermen (28) og isolerer sandskjermen (28) fra brønnen nedenfor det grusoppblåsbare element (50).

8. Brønnverktøy ifølge krav 1, karakterisert ved at det ytterligere omfatter: en passasje (52) som danner forbindelse mellom et ytre og et indre av det grusoppblåsbare element (50); og hvor det grusoppblåsbare element (50) er tilpasset til oppblåsing med grus som er tilveiebrakt gjennom passasjen (52).

9. Brønnverktøy ifølge krav 8, karakterisert ved at passasjen (52) omfatter minst ett grenrør (shunt tube).

10. Brønnverktøy ifølge krav 8, karakterisert ved at brønnverktøyet omfatter en første sandskjerm og en annen sandskjerm, og at det oppblåsbare element (50) isolerer den første sandskjerm fra den annen sandskjerm.

11. Brønnverktøy ifølge krav 8, karakterisert ved at brønnverktøyet omfatter minst én sandskjerm og at det oppblåsbare element (50) er plassert nedenfor den nederste sandskjermen (28) og isolerer den nederste sandskjermen (28) fra brønnen nedenfor det oppblåsbare element (50).

12. Brønnkomplettering ifølge krav 8, karakterisert ved at passasjen (52) omfatter en tilbakeslagsventil som begrenser strømning i motsatt retning.

13. Brønnkomplettering ifølge krav 8, karakterisert ved at et rørlegeme (58) er festet til det oppblåsbare element (50).

14. Fremgangsmåte for tetting av et ringrom i en brønn, karakterisert ved at den omfatter: utvidelse av et oppblåsbart element (50) med en gruslastet slurry; og dehydrering av den gruslastede slurryen gjennom en skjerm (54).

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at det oppblåsbare element (50) omfatter en passasje (52) som danner forbindelse mellom et ytre og et indre av det oppblåsbare element (50).

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at passasjen (52) omfatter en tilbakeslagsventil som begrenser strømning i motsatt retning.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at det oppblåsbare element (50) er forbundet til en sandskjerm (28) og at det oppblåsbare element (50) blåses opp med gruslastet slurry under en gruspakking av brønnen.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert ved at gruspakkingen av brønnen omfatter pumping av den gruslastede slurry inn i brønnen, hvor i det minst en del av den gruslastede slurry passerer gjennom passasjen (52) og går inn i det oppblåsbare element (50).

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert ved at den gruslastede slurry dehydreres, hvilket etterlater det oppblåsbare element (50) i en oppblåst tilstand, fylt med grus.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 19, karakterisert ved at den omfatter mer enn ett oppblåsbart element (50), og at minst ett av de oppblåsbare elementer blåses opp med en gruslastet slurry.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 19, karakterisert ved at det oppblåsbare element (50) tetter ringrommet (38) i brønnen og isolerer en første sone fra en annen sone.

22. Fremgangmåte ifølge krav 19, karakterisert ved at det oppblåsbare element (50) brukes til å stenge av nedre dyp (42) i brønnen.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 19, karakterisert ved at den videre omfatter: tilveiebringelse av en sandskjermkomplettering hvori det inngår minst ett oppblåsbart element (50); gruspakking av i det minste en del av brønnen med grusslurryen; og oppblåsing av det oppblåsbare element (50) med grusslurryen.