NO325846B1 - Fremgangsmate og system for a overvake en gruspakkingsoperasjon i en bronn - Google Patents

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Teknisk område.

Foreliggende oppfinnelse angår brønnovervåking. Mer spesielt vedrører oppfinnelsen utstyr og fremgangsmåter for i sann tid å overvåke brønner under forskjellige prosesser.

Beslektet teknikk.

Det er et kontinuerlig behov for å forbedre effektiviteten ved produksjon av hydrokarboner og vann fra brønner. En måte å forbedre denne effektiviteten på er å sørge for overvåking av brønnen, slik at justeringer kan gjøres for å ta hensyn til målingene. Det er følgelig et kontinuerlig behov for å tilveiebringe slike systemer. Likeledes er det et kontinuerlig behov for å forbedre plasseringen av brønnbear-beidinger.

EP A1 779409 omhandler en fremgangsmåte for å overvåke materialplas-sering ved injisering av sement i en brønn. GB A 2362462 omhandler en fremgangsmåte for å injisere et materiale i en brønn og å overvåke en brønnkarakte-ristikk med permanent plasserte fiberoptiske brønnsensorer.

I henhold til en utførelsesform tilveiebringer foreliggende oppfinnelse generelt overvåkingsutstyr og fremgangsmåter for bruk i forbindelse med brønner. Et annet aspekt ved oppfinnelsen tilveiebringer spesialisert utstyr for bruk i en brønn.

Andre trekk og utførelsesformer vil fremgå av den følgende beskrivelse, tegningene og kravene.

OPPSUMMERING

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og et system for å overvåke en gruspakkingsoperasjon i en brønn. Den kjennetegnes ved (i) å injisere et materiale i brøn-nen gjennom en komplettering nedsatt i brønnen, hvor kompletteringen omfatter en sikt, (ii) ved at en karakteristikk i brønnen overvåkes med en sensor som er posisjonert gjennom en del av sikten og som forblir ved kompletteringen, og (iii) ved at plasseringsposisjonen til materialet i brønnen bestemmes ut fra den overvåkede karakteristikken.

For øvrig defineres oppfinnelsen av de vedføyde patentkravene..

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Den måte som disse formål og andre ønskede karakteristikker kan oppnås på, er forklart i den følgende beskrivelse og de vedføyde tegninger, hvor: fig. 1 illustrerer en brønn som har en grusavslutning som inneholder en styrelinje,

fig. 2 illustrerer en multilateral brønn med en gruspakket sidebrønn og styrelinjer som strekker seg inn i begge sidebrønnene,

fig. 3 illustrerer en multilateral brønn med et antall soner i én av sidebrøn-nene og sandflateavslutninger med styrelinjer som strekker seg inn i disse,

fig. 4 er en tverrsnittsskisse gjennom en sandsikt ifølge foreliggende oppfinnelse, som viser mange alternative utforminger,

fig. 5 er et sideriss av en sandsikt ifølge foreliggende oppfinnelse, som viser en spiralformet ruting av styrelinjen langs en sandsikt,

fig. 6-8 er tverrsnittsskisser gjennom en sandsikt ifølge foreliggende oppfinnelse som oppviser mange alternative utforminger,

fig. 9 og 10 illustrerer brønner med utvidbare rørledninger og styrelinjer i disse,

fig. 11 og 12 er tverrsnittsskisser gjennom en utvidbar rørledning ifølge foreliggende oppfinnelse som oppviser mange alternative utforminger,

fig. 13-15 illustrerer mange alternativer for koplingsanordninger ifølge oppfinnelsen,

fig. 16 illustrerer en våtkopling ifølge foreliggende oppfinnelse.

Det skal imidlertid bemerkes at de vedføyde tegninger bare illustrerer typis-ke utførelsesformer av oppfinnelsen og derfor ikke skal betraktes som begren-sende for oppfinnelsens ramme, idet oppfinnelsen kan tillate andre like effektive utførelsesformer.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

I den følgende beskrivelse er det gitt mange detaljer for å tilveiebringe en

forståelse av foreliggende oppfinnelse. Fagkyndige på området vil imidlertid forstå at foreliggende oppfinnelse kan praktiseres uten disse detaljene og at mange va-rianter eller modifikasjoner kan være mulige ut fra de beskrevne utførelsesformer.

I denne beskrivelsen blir uttrykkene "opp" og "ned"; "oppover" og "nedover", "oppstrøms" og "nedstrøms"; og andre lignende uttrykk som indikerer relative posisjoner over eller under et gitt punkt eller element, brukt for tydeligere å beskrive visse utførelsesformer av oppfinnelsen. Når det gjelder anordninger og fremgangsmåter for bruk i brønner som er avvikende eller horisontale, kan imidlertid slike uttrykk referere til fra venstre til høyre, fra høyre til venstre, eller andre forhold når det passer.

Ett aspekt ved foreliggende oppfinnelse er bruken av en sensor, slik som en distribuert fiberoptisk temperatursensor i en brønn for å overvåke en operasjon som utføres i brønnen, slik som en gruspakking, så vel som produksjon fra brøn-nen. Andre aspekter omfatter ruting av styreledningene og sensorplasseringen i en sandstyringsavslutning. Det vises til de vedføyde tegninger, hvor fig. 1 illustrerer en brønnhull 10 som har trengt gjennom en undergrunnssone 12 som innbefatter en produktiv formasjon 14. Brønnhullet 10 har et foringsrør 16 som er blitt sementen" på plass. Foringsrøret 16 har et antall perforeringer 18 som tillater fluid-kommunikasjon mellom brønnhullet 10 og den produktive formasjon 14. Et brønn-verktøy 20, slik som en sandstyringsavslutning, er posisjonert inne i foringsrøret 16 i en posisjon i nærheten av den produktive formasjon 14 som skal gruspakkes.

Foreliggende oppfinnelse kan benyttes i både forede brønner og brønner med åpne avslutninger. For å lette illustrasjonen av de relative posisjonene til de produserende soner, vil det bli vist en foret brønn med perforeringer.

I eksemplet med sandstyringsavslutning omfatter brønnverktøyet 20 et rør-formet organ 22 som er festet til en produksjonspakning 24, en overkrysning 26 og ett eller flere siktelementer 28. Det rørformede organ 22 kan også kalles en

rørstreng, et oppkveilingsrør, en arbeidsstreng eller andre uttrykk som er velkjente på området. Blanke rørseksjoner 32 kan brukes til på riktig måte å opprettholde de relative posisjoner for hver av komponentene. Et ringromsområde 34 er frembrakt mellom hver av komponentene og brønnforingsrøret 16. Kombinasjonen av

brønnverktøyet 20 og den rørformede strengen som strekker seg fra brønnverk-tøyet til overflaten, kan kalles produksjonsstrengen. Fig. 1 viser en valgfri nedre pakning 30 anbrakt under perforeringene 18.

I en gruspakkingsoperasjon blir pakningselementet 24 satt for å sikre en tetning mellom det rørformede organ 22 og foringsrøret 16. Grusholdig slam blir pumpet ned gjennom det rørformede organ 22, kommer ut av det rørformede organ gjennom åpninger i overkrysningen 26 og blir ført inn i ringromsområdet 34. Slamdehydrering inntreffer når bærefluidet forlater slammet. Bærefluidet kan forlate slammet ved hjelp av perforeringene 18 og komme inn i formasjonen 14. Bærefluidet kan også forlate slammet ved hjelp av siktelementene 28 og komme inn i det rørformede organ 22. Bærefluidet strømmer opp gjennom det rørformede organ 22 inntil overkrysningen 26 anbringer det i ringromsområdet 36 over produk-sjonspakningen 24, hvor det kan forlate brønnhullet 10 på overflaten. Ved slamdehydrering skal gruskornene pakkes tett sammen. Det endelig grusfylte ringromsområde blir referert til som en gruspakking. I dette eksemplet er en øvre sone 38 og en nedre sone 40 hver perforert og gruspakket. En isolasjonspakning 42 er satt mellom dem.

Uttrykket "sikt" slik det benyttes her, refererer til trådsikter, sikter av mekanisk type og andre filtreringsmekanismer som vanligvis anvendes i forbindelse med sandsikter. Sikter har generelt et perforert basisrør med et filtermedium (f.eks. trådduk, ferdigpakninger, flerlags-vevet trådduk, sintret trådduk, foliemate-riale, omviklede slissede ark, omviklede perforerte ark, MESHRITE fremstilt av Schlumberger, eller en kombinasjon av noen av disse media for å frembringe et sammensatt filtermedium og lignende) anordnet på dette for å tilveiebringe den nødvendige filtrering. Filtermediene kan være laget på enhver kjent måte (f.eks. laserskjæring, vannstråleskjæring og mange andre metoder). Sandsikter må ha åpninger som er små nok til å hindre grusstrømning, og har ofte åpninger i området fra 60 til 120 mesh, men andre dimensjoner kan benyttes. Siktelementet 28 kan refereres til som en sikt, en sandsikt eller en gruspakkingssikt. Mange av de vanlige sikttyper innbefatter et avstandsstykke som forskyver siktorganet fra et perforert basisrør som siktorganet omgir. Avstandsstykket tilveiebringer et fluid-strømningsringrom mellom siktorganet og basisrøret. Sikter av forskjellige typer er vanlig kjent for fagkyndige på området. Legg merke til at andre typer sikter vil bli diskutert i den følgende beskrivelse. Man vil også forstå at bruken av andre typer basisrør, f.eks. et slisset rør, forblir innenfor rammen for foreliggende oppfinnelse. I tillegg har noen sikter 28 basisrør som er uperforert langs sin lengde eller en del av denne, for å sørge for ruting av fluid på forskjellige måter og av forskjellige grunner.

Legg merke til at mange andre typer sandstyringsavslutninger og gruspak-kingsoperasjoner er mulige, og at den ovenfor beskrevne avslutning og virkemåte er gitt kun som en illustrasjon. Fig. 2 illustrerer f.eks. en spesiell anvendelse av foreliggende oppfinnelse hvor to sidebrønner er avsluttet, en øvre sidegren 48 og en nedre sidegren 50. Begge sidebrønnene er avsluttet med en gruspakkingsoperasjon som omfatter en sidebrønn-isolasjonspakning 46 og en sandsiktenhet 28.

Fig. 3 viser likeledes et annet eksempel på en utførelsesform, hvor to side-brønner er avsluttet med en sandstyringsavslutning og en gruspakkingsoperasjon. Den nedre sidegrenen 50 på fig. 3 har flere soner som er isolert fra hverandre ved hjelp av en pakning 42.

I hvert av de eksempler som er vist på fig. 1-3 strekker en styrelinje 60 seg inn i brønnen og er anordnet ved siden av sikten 28. Selv om den er vist med styrelinjen 60 utenfor sikten 28, er andre arrangementer mulige, som beskrevet her. Legg merke til at andre utførelsesformer som diskuteres her, også vil omfatte intelligente avslutningsinnretninger 62 i gruspakkingen, sikten 28 eller sandstyrings-avslutningen.

Eksempler på styrelinjer 60 er elektriske, hydrauliske, fiberoptiske, og kom-binasjoner av disse. Legg merke til at den kommunikasjon som fremskaffes ved hjelp av styrelinjene 60, kan være med styringsenheter nede i borehullet istedenfor med overflaten, og telemetrien kan innbefatte trådløse innretninger og andre telemetri-innretninger, slik som induktive koplingsanordninger og akustiske innretninger. I tillegg kan selve styrelinjen omfatte en intelligent avslutningsinnretning, som i eksemplet med en fiberoptisk linje som tilveiebringer funksjonalitet, slik som temperaturmåling (som i et distribuert temperatursystem), trykkmålinger, sanddeteksjon, seismiske målinger og lignende.

Eksempler på intelligente avslutningsinnretninger som kan brukes i forbindelse med foreliggende oppfinnelse, er måleinstrumenter, sensorer, ventiler, samplingsinnretninger, en innretning brukt til intelligent eller smart brønnavslut-ning, temperatursensorer, trykksensorer, strømningsstyringsinnretninger, innretninger for måling av olje/vann/gass-forhold, skalldetektorer, drivanordninger, låser, frigjøringsmekanismer, utstyrssensorer (f.eks. vibrasjonssensorer), sanddetek-sjonssensorer, vanndeteksjonssensorer, dataregistreringsanordninger, viskosi-tetssensorer, densitetssensorer, boblepunktsensorer, pH-målere, flerfasestrøm-ningsmålere, akustiske sanddetektorer, faststoffdetektorer, sammensetningssen-sorer, resistivitets-gruppeanordninger og -sensorer, akustiske anordninger og sensorer, andre telemetrianordninger, nær infrarød-sensorer, gammastrålingsdetekto-rer, H2S-detektorer, C02-detektorer, nedihulls-lagringsenheter, nedihulls-styringsenheter, perforeringsinnretninger, formladninger, tennhoder, lokaliserings-anordninger, og annet utstyr nede i borehullet. I tillegg kan selve styrelinjen omfatte en intelligent avslutningsinnretning som nevnt ovenfor. I et eksempel utgjør den fiberoptiske linje en distribuert temperaturfunksjonalitet, slik at temperaturen langs lengden av den fiberoptiske linje kan bestemmes.

Fig. 4 er en tverrsnittsskisse gjennom en utførelsesform av en sikt 28 ifølge foreliggende oppfinnelse. Sandsikten 28 omfatter generelt et basisrør 70 omgitt av et filtermedium 72. For å sørge for strømningen av fluid inn i basisrøret 70, er det forsynt med perforeringer. Sikten 28 er typisk for de som anvendes i brønner, slik som de som er laget av en siktomhylling eller trådduk utformet for å regulere strømningen av sand gjennom sikten. I det minste en del av basisrøret 70 og ■Fil— termediet 72 er omgitt av et perforert deksel 74. Dekslet 74 er festet til basisrøret 70 ved f.eks. en koplingsring eller et annet koplingsorgan som strekker seg mellom disse og som er festet på kjent måte, slik som ved sveising. Dekslet 74 og filtermediet 72 definerer et rom 76 mellom seg.

I den utførelsesform som er vist på fig. 4, omfatter sandsikten 28 et antall shuntrør 78 (også kjent som alternative baner) posisjonert i rommet 76 mellom

sikten 28 og dekslet 74. Shuntrørene 78 er vist festet til basisrøret 70 ved hjelp av en festering 80. Fremgangsmåtene og anordningene for å feste shuntrørene 78 til basisrøret 70 kan erstattes med en hvilken som helst av utallige ekvivalente alternativer, hvorav bare noen er beskrevet i spesifikasjonen. Shuntrørene 78 kan brukes til å transportere grusholdig slam under en gruspakkingsoperasjon, for derved å redusere sannsynligheten for grusdannelse og tilveiebringe forbedret grusdek-ning over de soner som skal gruspakkes. Shuntrørene 78 kan også brukes til å fordele behandlingsfluider jevnere over den produserende sone, slik som under en syrestimuleringsbehandling.

Dekslet 74 omfatter minst én kanal 82. Kanalen 82 er et nedfelt område i dekslet 74 som strekker seg langs dets lengde lineært, spiralformet eller i andre baneformer. Kanalen 82 i en alternativ utførelsesform har en dybde som er tilstrekkelig til å romme en styrelinje 60 og tillate at styrelinjen 60 ikke strekker seg ut over den ytre diameteren til dekslet 74. Andre alternative utførelsesformer kan tillate en del av styrelinjen 60 å rage ut fra kanalen 82 og ut over den ytre diameteren til dekslet 74 uten å skade styrelinjen 60.1 et annet alternativ innbefatter kanalen 82 en ytre omhylling (ikke vist) som omslutter i det minste en del av kanalen 82. For å beskytte styrelinjen 60 og holde den i kanalen 82, kan sandsikten 28 omfatte en eller flere kabelbeskyttere eller holdeelementer eller klips.

Fig. 4 viser også andre alternative utførelsesformer for ruting av styrelinjer 60 og for plassering av intelligente avslutningsinnretninger 62, slik som sensorer. Som vist på foregående figurer, kan styrelinjen 60 strekke seg på utsiden av sandsikten 28.1 en alternativ utførelsesform strekker en styrelinje 60a seg gjennom ett eller flere av shuntrørene 78.1 en annen utførelsesform er styrelinjen 60b plassert mellom filtermediet 72 og dekslet 74 i rommet 76. Fig. 4 viser en annen utførelsesform hvor en sensor 62a er plassert i et shuntrør 78, så vel som en sensor 62b festet til dekslet 74. Legg merke til at en gruppe med slike sensorer 62a kan være plassert langs lengden av sandsikten 28.1 en annen alternativ utførel-sesform kan basisrøret 70 ha en passasje 84 eller et spor, gjennom hvilket en styrelinje 60c kan strekke seg, og i hvilken en intelligent avslutningsinnretning 62c kan være plassert. Passasjen 84 kan være plassert inne i basisrøret 70, på en indre overflate av basisrøret 70, eller på en ytre overflate av basisrøret 70, som vist på fig. 4.

Legg merke til at styrelinjen 60 kan strekke seg over hele lengden til sikten 28 eller en del av denne. I tillegg kan styrelinjen 60 strekke seg lineært langs sikten 28 eller følge en buet bane. Fig. 5 illustrerer en sikt 28 med en styrelinje 60 som er rutet i en spiralformet bane langs sikten 28.1 en utførelsesform omfatter styrelinjen 60 en fiberoptisk linje som er spiralviklet omkring sikten 28 (inne i eller utenpå sikten 28). I denne utførelsesformen blir oppløsningen ved sikten øket ved hjelp av en fiberoptisk linje som omfatter et distribuert temperatursystem, eller som tilveiebringer annen funksjonalitet. Andre baner omkring sikten 28 som øker lengden av den fiberoptiske linje pr. lengdeenhet av siktens 28 lengde, vil også tjene til å øke oppløsningen av den funksjonalitet som fremskaffes ved hjelp av den fiberoptiske linje.

Fig. 6 og 7 illustrerer et antall alternative utførelsesformer for plassering av styrelinjer 60 og intelligente avslutningsinnretninger 62. Fig. 6 viser en sandsikt 28 som har et deksel 74, mens utførelsesformen på fig. 7 ikke har et deksel 74.

Både på fig. 6 og 7 kan styrelinjen 60 rutes gjennom basisrøret 70, gjennom en indre passasje 84a, en passasje 84b utformet på en indre overflate av basisrøret 70, eller en passasje 84c utformet på en ytre overflate av basisrøret 70. I en alternativ utførelsesform er basisrøret 70 (eller en del av dette) laget av et komposittmateriale. I andre utførelsesformer er basisrøret 70 laget av et metallma-teriale. Styrelinjen 60 kan likeledes være rutet gjennom filtermediet 72 gjennom en indre passasje 84d, en passasje 84e utformet på en indre overflate av filtermediet 72, eller en passasje 84f utformet på en ytre overflate av filtermediet 72. Styrelinjen 60 kan likeledes være rutet gjennom dekslet 74 gjennom en intern passasje

84g, en passasje 84h utformet på en indre overflate av dekslet 74, eller en passasje 84i utformet på en ytre overflate av dekslet 74. Dekslet 74 kan være laget av et metall eller et komposittmateriale. I tillegg kan styrelinjen 60 også strekke seg mellom basisrøret 70 og filtermediet 72, mellom filtermediet 72 og dekslet 74, eller

utenfor dekslet 74.1 en alternativ utførelsesform har filtermediet en ugjen-nomtrengelig del 86, gjennom hvilken strømning er hovedsakelig forhindret, og styrelinjen 60 er montert i denne delen 86.1 tillegg kan styrelinjen 60 være rutet gjennom shuntrørene 78 eller langs siden av shuntrørene 78 (60d på fig. 4). Kom-binasjoner av disse rutene for styrelinjen 60 kan også benyttes (for eksempel kan en spesiell innretning ha styrelinjer 60 som strekker seg gjennom en passasje utformet i basisrøret 70 og gjennom en passasje utformet i dekslet 74). Hver posisjon har visse fordeler og kan brukes avhengig av den spesielle anvendelse.

Fig. 6 og 7 viser likeledes et antall alternativer for posisjonering av en intelligent avslutningsinnretning 62 (f.eks. en sensor). Kort sagt kan den intelligente avslutningsinnretning 62 være plassert innenfor veggene til de forskjellige komponenter (basisrøret 70, filtermediet 72 og dekslet 74, shuntrøret 78), på en indre overflate eller en ytre overflate av komponentene (70, 72, 74, 78), eller mellom komponentene (70, 72, 74, 78). Komponentene kan også ha fordypninger eller spor 89 utformet i disse for å romme den intelligente avslutningsinnretning 62. Hver posisjon har visse fordeler og kan benyttes avhengig av det spesielle anven-delsesområde.

I den alternative utførelsesformen på fig. 8, er styrelinjen 60 plassert i et spor i en av komponentene (70, 72, 74, 78). Et fyllmateriale 88 er plassert i for-dypningen for å støpe styrelinjen på plass. Fyllmaterialet 88 kan f.eks. være en epoksy, en gel som herder eller et annet lignende materiale. I en utførelsesform er styrelinjen 60 en fiberoptisk linje som er støpt til eller forbundet med en komponent (70, 72, 74, 78) i sikten 28. På denne måten kan mekaniske spenninger og/eller strekk som påføres sikten 28, detekteres og måles ved hjelp av den fiberoptiske linje. Den fiberoptiske linje kan videre tilveiebringe seismiske målinger når den er faststøpt til sikten 28 (eller andre komponenter eller annet utstyr nede i hul-let) på denne måten.

I tillegg til konvensjonelle sandsiktavslutninger er foreliggende oppfinnelse også nyttig ved avslutninger som benytter utvidbare rørledninger og utvidbare sandsikter. En utvidbar rørledning 90, slik uttrykket benyttes her, omfatter en lengde av et ekspanderbart rør. Den utvidbare rørledning 90 kan være en hel utvidbar rørledning, en slisset utvidbar rørledning, en utvidbar sandsikt eller enhver annen type utvidbar kanal. Eksempler på utvidbare rørledninger er den utvidbare, slissede féringsrørtypen som er beskrevet i US-patent nr. 5.366.012, meddelt 22. no-vember 1994 til Lohbeck, de brettede rørledningstypene ifølge US-patent nr. 3.489.220, meddelt 13. januar 1970 til Kinley, US-patent nr. 5.337.823, meddelt 16. august 1994 til Nobileau, US-patent nr. 3.203.451, meddelt 31. august 1965 til Vincent, den utvidbare sandsikten som er beskrevet i US-patent nr. 5.901.789, utstedt 11. mai 1999 til Donnelley m. fl., US-patent nr. 6.263.966, meddelt 24. juli 2001 til Haut m. fl., PCT-søknad nr. WO 01/20125 A1, publisert 22. mars 2001, US-patent nr. 6.263.972, meddelt 24. juli 2001 til Richard m. fl., samt den utvidbare rørledningen av den bistabile celletype som er beskrevet i US-patentsøknad nr. 09/973.442, inngitt 9. oktober 2001. Hver lengde med utvidbar rørledning kan være med en enkelt skjøt eller flere skjøter.

Det vises til fig. 9 hvor en brønn 10 har et foringsrør 16 som strekker seg til en åpen del. Ved den øvre ende av den utvidbare rørledning 90 er et oppheng 92 som forbinder den utvidbare rørledning 90 med en nedre ende av foringsrøret 16. En overkrysningsseksjon 94 forbinder den utvidbare rørledning 90 med opphenget 92. Legg merke til at enhver annen kjent fremgangsmåte for å forbinde en utvidbar rørledning 90 med et foringsrør 16 kan benyttes, eller den utvidbare rørledning

90 kan forbli frakoplet fra foringsrøret 16. Fig. 9 er bare en illustrerende utførel-sesform. Ifølge en utførelsesform er den utvidbare rørledning 90 (forbundet med

overkrysningsseksjonen 94) koplet til en annen utvidbar rørledning 90 ved hjelp av en ikke-utvidet, eller fast rørledning 96. Legg merke til at den ikke-utvidede rørled-ning er anordnet kun for illustrasjonens skyld, og at andre avslutninger kan utelate den ikke-utvidede rørledning 96. En styrelinje 60 strekker seg fra overflaten og gjennom den utvidbare rørledningsavslutning. Fig. 9 viser styrelinjen 60 på utsiden av den utvidbare rørledning 90, selv om den kan løpe langs veggen til den utvidbare rørledning 90 eller inne i den utvidbare rørledning 90.1 en utførelsesform er styrelinjen 60 en fiberoptisk linje som er forbundet med den utvidbare rørledning 90 og brukes til å overvåke utvidelsen av den utvidbare rørledning 90. Den fiberoptiske linje kan f.eks. måle temperaturen, den mekaniske spenningen og/eller det strekk som påføres den utvidbare rørledning 90 under ekspansjonen. Et slikt system vil også gjelde en multilateral skjøt som utvides. Hvis det f.eks. blir bestemt at utvidelsen av den utvidbare rørledning 90 eller en del av denne, er utilstrekkelig (f.eks. ikke fullstendig utvidet), kan det tas en foranstaltning. Den del som f.eks. ikke er fullstendig utvidet eller ekspandert, kan ekspanderes ytterligere i et etter-følgende utvidelsesforsøk, også kalt gjenutvidelse.

I tillegg kan styrelinjen 60 eller den intelligente avslutningsinnretning 62 som er fremskaffet i den ekspanderbare eller utvidbare rørledning, brukes til å måle brønnbehandlinger (f.eks. gruspakking, kjemisk injeksjon, sementering) fore-tatt gjennom eller omkring den utvidbare rørledning 90.

Fig. 10 illustrerer en alternativ utførelsesform av foreliggende oppfinnelse hvor et antall utvidbare rørledninger 90 er atskilt av ikke-utvidbare rørledningssek-sjoner 96.1 likhet med utførelsesformen på fig. 9 er en utvidbar rørledning 90 forbundet med foringsrøret 16 i brønnen 10 ved hjelp av et oppheng 92 (som kan være en pakning). De utvidbare rørledningsseksjoner blir innrettet med separate, perforerte soner og utvidet. Hver av de ikke-utvidbare rørledningsseksjoner 96 har en ytre foringspakning 98 (også kalt generelt en "forsegling" her) som frembringer sonemessig isolasjon mellom de utvidbare rørledningsseksjoner 90 og de tilknyttede soner. Legg merke til at den ytre foringsrørpakning 98 kan erstattes av andre forseglinger 28, slik som en oppblåsbar pakning, en formasjonspakning og/eller en spesiell elastomer eller harpiks. En spesiell elastomer eller harpiks refererer til en elastomer eller harpiks som gjennomgår en endring når den eksponeres for bore-hullsmiljøet, eller et eller annet kjemikalium som får innretningen til å tette. Elastomeren kan f.eks. absorbere olje for å øke i størrelse, eller reagere med et injisert kjemikalium for å danne en forsegling med formasjonen. Elastomeren eller harpiksen kan reagere på varme, vann eller enhver annen metode for kjemisk inngrep.

I en utførelsesform er de utvidbare rørledningsseksjoner 90 utvidbare sandsikter, og den utvidbare avslutning tilveiebringer en sandflateavslutning med sonevis isolasjon. De utvidbare rørledningsseksjoner og de ikke-utvidbare rørlednings-seksjoner kan generelt refereres til som en ytre kanal eller en ytre avslutning. I ut-førelsesformen på fig. 10 blir den sonevise isolasjon fullført ved hjelp av en indre avslutning innsatt i den utvidbare avslutning. Den indre avslutning omfatter et pro-duksjonsrør 100 som strekker seg inn i den utvidbare avslutning. Pakninger 42 er anbrakt mellom hver av sonene for å isolere produksjonen fra hver sone og tillate separat regulering og overvåking. Det skal bemerkes at pakningene 42 kan erstattes av forseglingsboringer og forseglingsenheter eller andre innretninger som er i stand til å frembringe sonevis isolasjon mellom sonene (som alle også generelt her blir kalt en "forsegling"). I den viste utførelsesform sørger en ventil 102 i den indre avslutning for regulering av fluidstrømning fra den tilknyttede formasjon inn i produksjonsrøret 100. Ventilen 102 kan styres fra overflaten eller en nedihulls-styringsenhet ved hjelp av en styrelinje 60.

Legg merke til at styrelinjen 60 kan omfatte en fiberoptisk linje som tilveiebringer funksjonalitet og letter måling av strømning og overvåking av behandling og produksjon. Selv om den er vist som en forlengelse mellom den indre og den ytre avslutning, kan styrelinjen 60 strekke seg på utsiden av de ytre avslutninger eller inne i komponentene til avslutningsutstyret.

Som ett eksempel på en utvidbar sikt 90, illustrerer fig. 11 en sikt 28 som har et utvidbart basisrør 104, et utvidbart deksel 106 og en rekke skallformede filterark 108 mellom disse for å danne filtermediet 104. Noen av filterarkene er forbundet med et beskyttelsesorgan 110 som er forbundet med det utvidbare ba-sisrør 104. Figuren viser for illustrasjonsformål et antall styrelinjer 60 og en intelligent avslutningsinnretning 62 festet til sikten 28.

Fig. 12 illustrerer en annen utførelsesform av foreliggende oppfinnelse hvor en utvidbar rørledning 90 har en forholdsvis bredere ikke-utvidbar del (f.eks. en forholdsvis bredere, tykk avstiver i en bistabil celle). Ett eller flere spor 112 strekker seg over lengden til den utvidbare rørledning 90. En styrelinje 60 eller en intelligent avslutningsinnretning 62 kan være plassert i sporet 112 eller et annet område av den utvidbare rørledning. Den utvidbare rørledning 90 kan i tillegg danne en langsgående passasje 114 som kan omfatte eller i hvilken en styrelinje 60 eller en intelligent avslutningsinnretning 62 kan være plassert.

I tillegg til de primære sikter 28 og den utvidbare rørledning 90, må styrelinjene 60 også passere gjennom koplingsanordninger 120 for disse komponentene. For den utvidbare rørledning 90 kan koplingsanordningen 120 være utformet meget lik selve rørledningen ved at styrelinjen kan rutes på en måte som beskrevet ovenfor.

En vanskelighet ved ruting av styrelinjer gjennom tilstøtende komponenter innebærer å oppnå riktig innretting av delene til styreledningene 60. Hvis f.eks. de tilstøtende komponenter er gjenget, er det vanskelig å sikre at passasjen gjennom en komponent vil være innrettet med passasjen i den tilstøtende komponent. En måte å utføre riktig innretting på, er å benytte en fastlagt gjenge på avslutningene som vil stoppe ved en forutbestemt innretting og sikre innretting av passasjene. En annen fremgangsmåte for å sikre innretting, er å lage passasjene etter at komponentene er blitt koplet sammen. Styrelinjen 60 kan f.eks. spennes fast til utsiden av komponentene. Et slikt arrangement sørger imidlertid ikke for bruk av passasjer eller spor utformet i selve komponentene og kan kreve lenger tid og større om-kostninger for installasjon. En annen utførelsesform som ikke gjør det mulig å in-korporere passasjer i komponentene, benytter en eller annen form for ikke-roterende forbindelse.

En type ikke-roterende forbindelsesanordning 120 er vist på fig. 13 og 14. Forbindelsesanordningen 120 har et sett med indre paltenner 122 som går i inngrep med de ytre paltenner 124, utformet på de komponenter som skal sammen-koples. Tilstøtende sikter 28 kan f.eks. forbindes ved å benytte forbindelsesanordningen 120. Forseglinger 126 mellom forbindelsesanordningen 120 og komponentene tilveiebringer et forseglet system. Koplingsanordningen 120 har passasjer 128 som strekker seg gjennom denne og som lett kan innrettes med passasjer i det sammenkoplede utstyr. Selv om koplingsanordningen 120 er vist som et separat organ, kan palene være utformet på endene av selve komponentene for å oppnå den samme resulterende ikke-roterende sammenkopling.

En annen type ikke-roterende koplingsanordning er en sneppertkopling 130. Som best synlig på fig. 15 har tappenden 132 tii den første komponent 134 en del med redusert diameter ved sin øvre ende, og et ringformet ytre spor 136 er utformet i delen med redusert diameter over et O-ring-tetningsorgan som bæres på utsiden. Et splitt-låseringorgan 138 med en skrånende og rillet ytre sideover-flateprofil er indikert som opptatt i sporet 136 og låsene smekket inn i en komple-mentært utformet indre sideoverflaterille 140 i boksenden 142 til den annen komponent 135 når tappenden 132 er aksialt innsatt i boksenden 142 med passasjen 128 i tappenden 132 i omkretsmessig innretting med passasjen i boksenden 142. Selv om smekkoplingene 130 er vist som utformet på endene av selve komponentene, kan de anvendes i en mellomliggende koplingsanordning 120 for å oppnå den samme resulterende, ikke-roterende sammenkopling.

I en utførelsesform er en styrelinjepassasje definert i brønnen ved å benytte en av de rutingsteknikker og det utstyr som tidligere er beskrevet. En fiberoptisk linje blir deretter utplassert gjennom passasjen (f.eks. som vist i US-patent nr. 5.804.713). I et eksempel der de ikke-roterende koplinger 120 blir brukt, blir således den fiberoptiske linjen blåst gjennom de innrettede passasjer som er dannet ved hjelp av de ikke-roterende koplinger. Innstilte gjenger kan benyttes istedenfor den ikke-roterende koplingsanordning.

Ofte må det lages en forbindelse nede i borehullet. For en styrelinje av kon-vensjonell type kan forbindelsen lages ved å skru en øvre koplingsdel for styrelinjen inn i en nedre koplingsdel for styrelinjen. I tilfelle av en fiberoptisk linje som blir "blåst" inn i brønnen gjennom en passasje, så er imidlertid en slik forbindelse ikke mulig. I en utførelsesform (vist på fig. 16) blir det derfor utført en hydraulisk våtkopling 144 nede i borehullet for å anbringe en nedre passasje 146 i fluidfor-bindelse med en øvre passasje 148. En forsegling 150 mellom de øvre og nedre komponenter frembringer et forseglet passasjesystem. Den fiberoptiske linje 60 blir deretter utplassert i den ferdiggjorte passasje.

Ifølge et driftseksempel blir en avslutning som har en fiberoptisk styrelinje 60 plassert i brønnen. Den fiberoptiske linjen strekker seg gjennom det område som skal pakkes med grus (f.eks. gjennom en del av sikten 28 som vist på figure-ne). Et tjenesteverktøy blir kjørt inn i brønnen og et grusslam blir injisert inn i brønnen ved bruk av en vanlig gruspakkingsprosedyre, som beskrevet tidligere. Temperaturen blir overvåket ved å benytte den fiberoptiske linjen under gruspakkingsoperasjonen for å bestemme plasseringen av grusen i brønnen. Legg merke til at i henhold til en utførelsesform, blir grusen holdt på en første temperatur (f.eks. omgivelsestemperaturen på overflaten) før injisering i brønnen. Temperaturen i brønnen der hvor grusen skal anbringes, er ved en annen temperatur som er høyere enn den første temperatur. Grusslammet blir så injisert inn i brøn-nen med en tilstrekkelig hastighet til at det når gruspakkingsområdet før dets temperatur stiger til den annen temperatur. Temperaturmålingene som fremskaffes ved hjelp av den fiberoptiske linje, gjør det således mulig å vise plasseringen av grusen i brønnen.

Hvis det blir bestemt at en riktig pakking ikke er blitt oppnådd, må det tas visse forholdsregler. I henhold til en utførelsesform har den gruspakkede sonen en isolasjonshylse, en intelligent avslutningsventil eller en isolasjonsventil anbrakt, som gjør det mulig å isolere sonen fra produksjon. Hvis en riktig gruspakking ikke oppnås, kan derfor den avhjelpende handling være å isolere sonen fra produksjon. En annen avhjelpende handling kan omfatte å injisere mer materiale inn i brønnen.

I en alternativ utførelsesform blir sensorer brukt til å måle temperaturen. I nok en annen alternativ utførelsesform blir den fiberoptiske linje eller sensorene brukt til å måle trykk, strømningshastighet eller sanddeteksjon. Hvis f.eks. sand blir detektert under produksjon, kan operatøren utføre en avhjelpende handling (f.eks. å isolere eller stenge den sone som produserer sanden). I en annen ut-førelsesform måler sensorene eller den fiberoptiske linje den mekaniske spenningen eller strekket i avslutningsutstyret (f.eks. sandsikten 28), som beskrevet ovenfor. De mekaniske spennings- og strekkmålingene blir så brukt til å bestemme hvor kompakt gruspakkingen er. Hvis gruspakkingen ikke er tilstrekkelig, kan det foretas avhjelpende handlinger.

I en annen utførelsesform blir en avslutning som har en fiberoptisk linje 60 (eller en eller flere sensorer) anbrakt i en brønn. Et støttemiddel blir varmet opp før injisering inn i brønnen. Mens støttemidlet blir injisert inn i brønnen, blir tempe-råturen målt for å bestemme plasseringen av støttemidlet. I en alternativ utførel-sesform har støttemidlet en innledende temperatur som er lavere enn brønntem-peraturen.

Likeledes kan den fiberoptiske linjen 60 eller sensorene 62 brukes til å bestemme plasseringen av en oppsprekkingsbehandling, en kjemisk behandling, sement eller annen brønnbehandling, ved å måle temperaturen eller andre brønn-karakteristikker under injeksjonen av fluidet inn i brønnen. Temperaturen kan måles under en strippehastighetstest på lignende måte. I hvert tilfelle kan en avhjelpende handling utføres om de ønskede resultater ikke blir oppnådd (f.eks. å injisere ytterligere materiale inn i brønnen, og utføre en ytterligere operasjon). Det skal bemerkes at i henhold til en utførelsesform, kommuniserer en overflatepumpe med en kilde for et materiale som skal anbringes i brønnen. Brønnen pumper materiale fra kilden ned i brønnen. Den intelligente avslutningsinnretningen (f.eks. en sensor, en fiberoptisk linje) i brønnen kan videre være forbundet med en styrings-enhet som mottar data fra den intelligente avslutningsinnretning og fremskaffer en indikasjon på plasseringen av anbringelsesposisjonen ved å benytte disse data. Ifølge et eksempel kan indikasjonen være en visning av temperaturen ved forskjellige posisjoner i brønnen.

Det vises nå til fig. 17A og 17B, hvor en servicestreng 160 er vist anordnet i produksjonsrøret 162 og koplet til et serviceverktøy 164. Servicestrengen 160 kan være av en hvilken som helst type streng som er kjent for fagkyndige på området, innbefattende, men ikke begrenset til, sammenføyde rørledninger, oppkveilings-rør, osv. Selv om det er vist som et serviceverktøy som føres inn gjennom et rør, så kan likeledes foreliggende oppfinnelse anvende enhver type serviceverktøy og servicestreng. Serviceverktøyet 164 kan f.eks. være av den type som blir mani-pulert ved bevegelse av serviceverktøyet 164 i forhold til den øvre pakningen 166. En gruspakkingsoperasjon blir utført ved å manipulere serviceverktøyet 164 for å sørge for de forskjellige pumpe-posisjoner/operasjoner (f.eks. sirkuleringsposisjon, klemposisjon og reverseringsposisjon) og pumping av grusslammet.

Som vist på figuren strekker en styrelinje 60 seg langs utsiden av avslut-ningen. Legg merke til at en annen ruting av styrelinjen kan benyttes, som beskrevet foran. I tillegg er en styrelinje 60 eller en intelligent avslutningsinnretning 62, posisjonert i serviceverktøyet 164.1 en utførelsesform omfatter serviceverktøyet 164 en fiberoptisk linje 60 som strekker seg langs minst en del av lengden til ser-viceverktøyet 164.1 likhet med rutingen av styrelinjen 60 i en sikt 28, kan styrelinjen 60 strekke seg langs en spiralformet eller annen ikke-lineær bane langs ser-viceverktøyet 164. Fig. 17C viser et eksempel på et tverrsnitt igjennom service-verktøyet 164 som viser en styrelinje 60 anordnet i en passasje i en vegg i verk-tøyet. Figuren viser også en alternativ utførelsesform der serviceverktøyet 164 er forsynt med en sensor 62. Legg merke til at styrelinjen 60 eller sensoren 62 kan være anbrakt i andre posisjoner inne i serviceverktøyet 164.

Ifølge en driftsform blir den fiberoptiske linjen i serviceverktøyet 164 brukt til å måle temperaturen under gruspakkingsoperasjonen. For eksempel kan denne målingen sammenliknes med en måling av en fiberoptisk linje 60 anbrakt i avslut-ningen for bedre å bestemme plasseringen av gruspakkingen. Den fiberoptiske linje 60 kan være erstattet med en eller flere sensorer 62. Serviceverktøyet 164 kan f.eks. ha en temperatursensor ved utløpet 168 som fremskaffer en tempera-turavlesning for grusslammet når det kommer ut av serviceverktøyet. Legg merke til at andre typer serviceverktøy (f.eks. et serviceverktøy for oppsprekking, levering av et støttemiddel, levering av en kjemisk behandling, sement, osv.) også kan anvende en fiberoptisk linje eller en sensor som beskrevet i forbindelse med tjenes-te verktøy et 164 for gruspakking.

I hver av overvåkingsutførelsene som er beskrevet ovenfor, kan en sty-ringsenhet brukes til å overvåke målingene og frembringe en tolkning eller visning av resultatene.

Selv om bare noen få utførelseseksempler av oppfinnelsen er blitt beskrevet i detalj ovenfor, vil fagkyndige på området lett forstå at mange modifikasjoner av utførelseseksemplene er mulig uten å avvike materielt fra den nye lære og for-delene ved foreliggende oppfinnelse. Alle slike modifikasjoner er følgelig ment å være innbefattet innenfor oppfinnelsens ramme, slik den er definert i de etterføl-gende patentkrav. I kravene er det inntatt bestemmelser av både midler og funk-sjoner for å dekke de her beskrevne strukturer som utfører den nevnte funksjon og ikke bare strukturelle ekvivalenter, men også ekvivalente strukturer. Selv om en spiker og en skrue ikke behøver å være strukturelle ekvivalenter, idet en spiker anvender en sylindrisk overflate til å feste trestykker sammen, mens en skrue anvender en spiralformet overflate i forbindelse med festing av tredeler, kan således en spiker og en skrue være ekvivalente strukturer. Det er søkerens uttrykte me-ning ikke å innføre noen begrensninger i noen av patentkravene, bortsett fra de som kravet uttrykkelig bruker ordene "anordning for" sammen med en tilhørende funksjon.

Claims (22)

1. Fremgangsmåte for å overvåke en gruspakkingsoperasjon i en brønn (10), karakterisert ved: å injisere et materiale i brønnen gjennom en komplettering nedsatt i brøn-nen, hvor kompletteringen omfatter en sikt (28); å overvåke en karakteristikk i brønnen med en sensor som er posisjonert gjennom en del av sikten og forblir ved kompletteringen; og å bestemme plasseringsposisjonen til materialet i brønnen ut fra den overvåkede karakteristikk.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor materialet er valgt fra et grusslam, et støttemiddel, et fraktureringsfluid, en kjemisk behandling, en sement, og et brønnfluid.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor sensoren måler temperatur.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor sensoren er en fiberoptisk linje (60).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, hvor den fiberoptiske linje (60) utfører i det minste en av en distribuert temperaturmåling, en distribuert trykkmåling, en distribuert mekanisk spenningsmåling, en distribuert sanddeteksjonsmåling og en distribuert seismisk måling.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, hvor minst et avsnitt av den fiberoptiske linje (60) er rutet langs en ikke-lineær bane.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 4, hvor minst et avsnitt av den fiberoptiske linje (60) er rutet langs en spiralformet bane.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 4, videre omfattende å øke oppløsningen til den måling som frembringes ved hjelp av den fiberoptiske linje (60), ved å rute i det minste et avsnitt av den fiberoptiske linje langs en ikke-lineær bane.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 6, videre omfattende å øke oppløsningen til den måling som fremskaffes ved hjelp av den fiberoptiske linje (60), ved å rute i det minste et avsnitt av den fiberoptiske linje langs en bane som tilveiebringer en lengde med fiberoptisk linje (60) i delen som er større enn brønnens langsgående lengde i den del av brønnen som er opptatt av avsnittet.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende å utføre en avhjelpende handling basert på den bestemte plassering.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, hvor den avhjelpende handling omfatter en eller flere av: å isolere en del av brøn-nen og å injisere ytterligere materiale inn i brønnen.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor brønnen er en multilateral brønn som har minst to grener.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvor minst én av grenene er forsynt med en gruspakkingsavslutning.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende å utvide et utvidbart rør (90) i brønnen.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, videre omfattende å overvåke en karakteristikk ved det utvidbare rør (90) under utvidelsen.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, videre omfattende å bestemme utvidelsesgraden.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 14, videre omfattende å utvide på nytt en del av det utvidbare rør (90).

18. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende å varme opp materialet før injiseringstrinnet.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende å avkjøle materialet før injiseringstrinnet.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor materialet hovedsakelig er ved omgivelsestemperaturen på overflaten før injiseringstrinnet.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor operasjonen er en strippehastighetstest.

22. System for å overvåke en gruspakkingsoperasjon i en brønn, karakterisert ved: midler for å injisere et material i en brønn (10) gjennom en komplettering anbrakt i brønnen, der kompletteringen omfatter en sikt (28); midler for å overvåke en karakteristikk i brønnen med en sensor som er posisjonert gjennom en del av sikten og forblir ved kompletteringen; og midler for å bestemme plasseringsposisjonen til materialet i brønnen ut fra den overvåkede karakteristikk.