NO326286B1 - Fremgangsmate for boring med fôringsror og avansering av dette i et bronnhull - Google Patents

Abstract

En fremgangsmåte for å bore borehull ved bruk av foringsrør (15) som borestreng og for å frembringe foringsrørstreng mot bunnen av borehullet er beskrevet. I fremgangsmåten, er boreenheten (26) bruk som er føring over hvilken borestrengen (16) blir avansert mot bunnen av borehullet før fjerning av boreenheten fra brønnhullet.

Description

Denne oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for brønnboring, og spesielt en fremgangsmåte for å bore et brønnhull ved bruk av foringsrør som borestreng.

Boring av brønner, for eksempel for olje og gassproduksjon, benytter konven-sjonelt borestrenger av rør med liten diameter på hvilken det er festet en borkrone av noe større diameter. Etter at et vaigt område av brønnhull er boret, blir brønnhullet vanligvis foret med en streng av rør kjent som foringsrør. Foringsrøret (her brukt til å omfatte hvilket som helst brønnhullsforing) har en mindre diameter enn borkronen. Dette konven-sjonelle system som krever sekvensiell boring av borehullet ved bruk av borerør med en borkrone festet til den, trekking av borehullet ut av borehullet og kjøring av foringsrør ned i borehullet, er tidskrevende og kostbart. I tillegg, styring av brønnen er vanskelig under den perioden som borestrengen blir fjernet og foringsrøret kjørt inn.

Boring med foringsrør vinner popularitet som en fremgangsmåte for boring hvor foringsrøret blir brukt som borestreng og borerør, og etter boring, foringsrøret forblir i borehullet til å virke som en brønnhullboring. En boresammenstilling, omfattende en borkrone og en eller flere hullforstørrelsesverktøy som for eksempel en rømmer, blir brukt, som borer et borehull av tilstrekkelig diameter til å gi rom for foringsrøret. Boresammenstillingen blir plassert på den fremre ende av foringsrøret. Borkronen kan trekkes tilbake og/eller fjernes gjennom foringsrøret.

Foringsrørboring har vært testet for boring av vertikale, rette og avvikende brønnhull.

Nylig, som beskrevet i samtidig PCT-søknad serienummer PCT/CA99/00636, er det oppfunnet en prosess for retningsboring av hull ved bruk av foringsrør som borestreng. Ifølge den prosessen, er en retningsborehullsammenstilling og en boresammenstilling forbundet med den fjerne ende på en borestreng. Retningsborehullsammenstil-lingen omfatter en forspenningsanordning for å utøve en kraft på boresammenstillingen for å drive den lateralt i forhold til brønnhullet. Retningsborehull- og boresammenstillingen kan omfatte borkroner med roterende styrbare verktøy eller nedhullmotorer utstyrt med bøyde hus og/eller bøyde subber som tillater styring av krefter som virker perpendikulært til borestrengen for å styre borkronen i en valgt retning under boring.

US 5 271 472 angår en fremgangsmåte for brønnboring ved bruk av et foringsrør som en borestreng og en opphentbar boresammenstilling. Boresammenstillingen omfatter et antall utstrekkbare og tilbaketrekkbare armer med skjæreelementer for å bore et hull med en diameter som er større enn diameteren av borestrengen. Borkronen kan hentes ut gjennom borestrengen ved bruk av en ledningstråds trekkende anordning, mens forings-røret blir igjen i borehullet.

US 2 950 087 beskriver en fremgangsmåte ved bruk av både rotasjons- og slagboring for å bore et borehull med diameter som er større enn borestrengsdiameteren. Fremgangsmåten omfatter bruk av både en opphentbar perkusjons-borkrone og en roterende borkrone som kan hentes opp uten å sette borehullet til rasfaren.

I foringsrørboring kan boresammenstillingene strekkes seg ut i en betydelig avstand på for eksempel 23-46 m (75-150 fot), foran enden på foringsrøret. Således, under boringsprosessen vil ikke den fjerne ende av foringsrøret strekke seg helt til bunnen av brønnen. Når boresammenstillingene, inkludert retningssammenstillingen om det er noen, fjernes, er den fjerne ende av foringsrøret i en betydelig avstand fra bunnen av borehullet. Hvis imidlertid det er ønskelig å ha borehullet fullt foret til bunnen, og derfor, så snart boresammenstillingene er fjernet, blir det ofte forsøkt å bringe frem foringsrøret til bunnen. Denne prosessen har møtt betydelige vanskeligheter. Spesielt, mens man bringer frem foringsrøret til bunnen kan det bli hengt opp på sidene av brønnhullet, og/eller, avhengig av integriteten av formasjonen, kan det styre bort fra det borede brønnhull og inn i formasjonen. Borehullet kan også rase sammen i mellomperioden mellom fjerning av bunnhullsammenstillingene og forsøket på å fjerne foringsrøret nede i borehullet. Problemene øker med øket tidsforsinkelse mellom stopping av boringen og frembringing av foringsrøret.

Liknende problemer har vært møtt i en annen form for foringsrørboring, oftere kalt foringsboring. I foringsboringen, vil boresammenstillingene virke og avansere for å forlenge borehullet mens det blir montert på enden av en seksjon av foringsrør. Denne foringen er forbundet med overflaten ved en lengde av borerør.

En fremgangsmåte for å bore borehull ved bruk av foringsrør er oppfunnet. Uttrykket foringsrør er brukt her til å omfatte hvilket som helst brønnhullsforing som er i stand til å understøtte en operativ boresammenstilling. Den foreliggende oppfinnelse frembringer en fremgangsmåte for å bringe frem foringsrøret til i hovedsak bunnen av det borede brønnhull mens man reduserer problemene som tidligere er forbundet med denne prosedyren. I fremgangsmåten er boresammenstillingen bruk som en føring over hvilken borestrengen blir fremført mot bunnen av borehullet. Denne fremgangsmåten kan brukes når det er ønsket å fjerne boresammenstillingen fra brønnhullet så som når vedlikehold på boresammenstillinger er nødvendig eller når boringen er fullført.

Ifølge et bredt aspekt ved den foreliggende oppfinnelse, er det frembrakt en fremgangsmåte for å bore en brønn med et brønnforingsrør som i det minste en del av en langstrakte rørborestreng og en boresammenstilling som kan hentes ut fra den nedre fjerne ende av borestrengen uten å trekke ut foringsrøret fra brønnhullet som blir utformet med boresammenstillingen, hvor fremgangsmåten omfatter: anordning av foringsrøret som i det minste en del av borestrengen; anordning av borestrengen med boresammenstillingen innkoplet i den fjerne ende av denne; innsetting av borestrengen og boresammenstillingen i brønnhullet, og driving av boresammenstillingen til å operere ved bunnen av brønnhullet for å forlenge brønnhullet, hvor brønnhullet blir utformet med en diameter som er større enn diameteren av borestrengen; aktivering av boresammenstillingen til å frakople den fjerne ende av borestrengen; frembringing av borestrengen over boresammenstillingen mot total dybde; fjerning av boresammenstillingen ut av brønnhullet gjennom borestrengen uten å fjerne borestrengen fra brønnhullet; og etterlating av foringsrørdelen av borestrengen i brønnhullet.

Ifølge et annet bredt aspekt ved den foreliggende oppfinnelse, er det frembrakt en fremgangsmåte for å bringe frem en foringsrørstreng til en ønsket dybde inne i et brønnhull, hvor brønnhullet er boret ved bruk av foringsrørstrengen som i det minste en del av den langstrakte rørformede borestreng og en boresammenstilling forbundet med borestrengen og uthentbar fra den nedre fjerne ende av borestrengen uten å trekke ut foringsrørstrengen fra brønnhullet utformet med boresammenstillingen, hvor fremgangsmåten omfatter: etter boring av et brønnhull, utløsning av boresammenstillingen fra innkopling med borestrengen; frembringing av borestrengen over boresammenstillingen til en ønsket dybde; og fjerning av boresammenstillingen fra brønnhullet gjennom borestrengen uten å fjerne foringsrørstrengdelen av borestrengen fra brønnhullet.

Boresammenstillingen omfatter borkroner, som foreksempel en pilotkrone og rømmere, og kan omfatte hvilke som helst av: retningsenheter, så som roterende styrbare verktøy eller nedhullsmotorer utstyrt med bøyde hus og/eller bøyde subber; slammotorer; instrumenter for måling under boring (MWD); og andre borehullsverktøy.

Fortrinnsvis blir borestrengen ført fremover slik at dens fjerne ende er i hovedsak ved bunnen av borehullet før fjerning av boresammenstillingen fra brønnhullet. Som det er kjent, blir boresammenstillingen festet til borestrengene på forskjellige måter, som for eksempel ved låseklør som låses i forsenkninger i foringsrøret. Et utløsningsverktøy blir generelt brukt til å trekke låseanordningen av boresammenstillingen fra kontakt med borestrengen. Boresammenstillingen kan bli aktivert til å utløses fra borestrengen ved hvilken som helst brukbar metode, som for eksempel ved å bruke et utløsningsverktøy transportert på en arbeidsstreng, så som, men ikke begrenset til, vaier, borerør eller kveilrør.

Under brønnhullboring, er det å foretrekke at fluidumsirkulasjon blir opprettholdt selv under perioder i hvilke borekronen ikke er i operasjon. Fluidumsirkulasjon virker til å kondisjonere brønnen, fjerne forurensninger og hindre sammenrasning. Derfor, i et foretrukket aspekt ved den foreliggende oppfinnelse er fråkopling av boresammenstillingen fra borestrengen utført ved bruk av en anordning som tillater sirkulasjon under aktiveringsoperasjonen. Videre, sjansene for innrasning øker med øket tid mellom stopping av boreoperasjonen og frembring av foringsrøret. Derfor er en prosess foretrukket ved trinnet for fråkopling for å begynne frembringen av borestrengen, minimalisert i forhold til den tiden som er nødvendig. Med andre ord, en prosess for å utløse boresammenstillingen fra kontakt med borestrengen er foretrukket, som minimaliserer den tiden det tar. Siden bruken av arbeidstreng krever at arbeidsstrengen er helt fjernet fra forings-røret før ytterligere skjøter av foringsrør, eller borerør i tilfelle med foringsboring, kan tillegges for å frembringe borestrengen, enhver prosess som bruker en arbeidsstreng satt inn gjennom foringsrøret krever mer tid enn en som ikke bruker innsetning av arbeidsstrengen. En prosess er således å foretrekke hvor trinnet med fråkopling blir oppnådd uten bruk av en arbeidsstreng. Disse prosessene tillater fortsatt sirkulasjon under aktivering av utløsningen av boresammenstillingen fra borestrengen. I tillegg, krever ikke disse prosessene en forsinkelse mellom utløsning av boresammenstillingen fra borestrengen og frembring av borestrengen over boresammenstillingen. Trinnet med fråkopling kan omfatte, for eksempel utløsning av et fluidum eller et gravitasjonsledet verktøy, så som en kule, et spyd, en dråpestang eller en fluidumledet pil eller aktivering ved en slampuls, en elektromagnetisk eller elektrisk aktivering. En kule kan droppes hvor brønnhullet er i det vesentlige vertikal. Hvor brønnhullet inneholder avvik, er bruk av en fluidumledet pil å foretrekke. Bruken av en slampuls eller elektriske signaler eller elektromagnetisk signal kan brukes, men vil kreve bruk av en boresammenstilling som kan gjenkjenne signalet for fråkopling.

En videre detaljert beskrivelse av oppfinnelsen, som kort beskrevet ovenfor, vil følge med henvisning til tegningene av spesifikke utførelser av oppfinnelsen. Tegningens figur 1 viser et skjematisk vertikalt snitt gjennom en brønn og illustrerer aspekter ved en boreprosess ifølge den foreliggende oppfinnelse; figur 2 viser et skjematisk vertikalt snitt gjennom en brønn og illustrerer videre aspekter ved den foreliggende oppfinnelse; og figur 3 viser et skjematisk vertikalt snitt gjennom en brønn, og illustrerer andre aspekter ved den foreliggende oppfinnelse.

Med henvisning til figur 1, er et brønnhull 10 vist under en boreoperasjon. Brønnhullet 10 strekker seg mellom overflaten 12 og bunnen 14 av brønnhullet. En borestreng 16 utformet av foringsrør strekker seg fra overflaten inn i brønnhullet. En boresammenstilling 18 er forbundet ved den fjerne ende 16' av borestrengen, og strekker seg i en avstand fra den fjerne ende 16' til en total dybde 14. Boresammenstillingen 18 omfatter en pilotkrone 19 og et antall rømmere 20. Også inkludert i boresammenstillingen er en borelåsenhet 22 for å innkople boresammenstillingen på borestrengen, en borkrage 24, en stabilisator 25 en ikke-magnetisk borkrage 26 omfattende et MWD måleinstrument og en slagpulsgenerator 27 og en slammotor 28 for å drive kronene 19 og 20. I en slik anordning er avstanden d omkring 30 - 36 m. Avstanden kan reduseres i en ikke-retnings-boreoperasjon og/eller ved bruk av en ikke-magnetisk MWD.

Boresammenstillingen 18 er koplet inn i borestrengen 16 ved hjelp av låseanordninger på borelåsdelen 22. Som vil bli forstått av en person med ferdigheter i teknikken, blir låseanordningene aktivert til tilbaketrekning ved manipulering av delen 22. Liknende enheter er tilgjengelige, for eksempel i trinn sementeringskrager, tilgjengelig fra Davis-Lynch, Inc., Pearland, Texas. Delen 22 kan manipuleres ved å kjøre en arbeidsstreng 30 som et borerør med et utløsbart verktøy 32 festet til det. Som kjent, vil utløsingsverktøyet 32 manipulere delen 22 slik at låseanordningene blir drevet til å trekke ut av kontakt med borestrengen 16. Arbeidsstrengen 30 settes inn gjennom overflateut-styret 34, som er kjent. En avpakning 36 tetter åpningen gjennom hvilket arbeidsstrengen 30 passerer.

Så snart låseanordningene er frakoplet fra borestrengen, blir arbeidsstrengen fjernet fra brønnen. Boresammenstillingen forblir nede i borehullet. Når arbeidsstrengen er fullstendig fjernet fra brønnen, blir ytterligere skjøter og foringsrør lagt til ved overflaten slik at borestrengen og foringsrør blir brakt ned i brønnhullet. Siden boresammenstillingen 18 forblir i brønnhullet og innenfor den fjerne ende av borestrengen, blir borestrengen 16 beveget nedover den ytre overflate av boresammenstillingen. For å avansere borestrengen, kan en del rømming av foringsrøret være nødvendig. Rømming blir oppnådd ved å rotere borestrengen. Borestrengen blir avansert til en ønsket posisjon, hvoretter boresammenstillingen fjernes fra brønnhullet.

Det henvises nå til figur 2, som viser et vertikalt snitt gjennom en annen brønn i hvilken borestrengen 16 er avansert nedover boresammenstillingen 18. Mens delen 22 på figur 1 er aktivert ved en arbeidsstreng, på figur 2 er delen 22 aktivert ved hjelp av en fluidumledet pil 40 (vist i aktiveringsposisjon, delvis satt inn i delen 22). Pilen 40 er inn-ført ved å åpne i kort tid brønnhodet på overflaten, og blir ledet med boreslamsirkulering ned i borehullet. Pilen 40 trenger ingen tilkoplet arbeidsstreng og blir ledet ved fluidum-strøm til kontakt med boresammenstillingen. Som man vil forstå, kan pilen for eksempel være utformet med sin ledende kant for å virke mot og trykke ned skulderne på delen 22 som i sin tur forårsaker fråkopling låseanordningen på delen 22 fra borestrengen 16.

Borestrengen 16 blir så avansert inn i brønnen ved å legge til ytterligere foringsrørskjøter på overflaten, og om nødvendig, å rotere foringsrøret mens det senkes ned i brønnen. Mens borestrengen avanserer, vil boresammenstillingen virke som en føring over hvilken borestrengen beveger seg. Boresammenstillingen holder borestrengen på kurs i brønnhullet, og reduserer muligheten for at foringsrøret blir opphengt i borehull-veggen. Så snart borestrengen er avansert til ønsket dybde (som vist), for eksempel i det vesentlige til bunnen 14 av borehullet, kan boresammenstillingen bli opphentet til overflaten ved bruk av et fiskeverktøy (ikke vist). Når dette gjøres, vil rømmerne 20 kollapse til å passe inn i borestrengen 16.

Ved bruk av pilen 40, trenger ingen arbeidstreng å bli brukt, og sirkulering av borefluidet kan forsette under hele frakoplingsoperasjonen, med unntakelse av en kort periode under hvilket borestrengen blir åpnet for å innføre pilen og når skjøtene av foringsrøret blir lagt til på borestrengen.

Det vises nå til figur 3, hvor en annen form for foringsrørboring er vist. Prosessen er vanlig kjent som foringsboring, hvor borehullet 10a blir boret ved bruk av foringen 44 med en boresammenstilling 18a forbundet til den. Som man vil forstå, er foringen et foringsrør som ikke strekker seg hele vegen til overflaten. En streng av borerør 46 er forbundet via en foringsrørhenger 47 til foringen. Strengen av borerør strekker seg til overflaten (ikke vist). Under boreoperasjonen, blir fremføringen av foringen 44 gjort ved å legge til på overflaten ytterligere skjøter av borerør til borerørstrengen 46. Foringsboring blir vanligvis utført gjennom et allerede boret brønnhull 10 som kan fores med et foringsrør 16a.

Boresammenstillingen 16a er tilkoplet den fjerne ende av foringsrøret 44 ved låseanordninger på låsedelen 22. Boresammenstillingen 18a kan strekke seg ut forbi enden på foringen 44 i en avstand d på mellom omkring 10 og 150 fot, avhengig av komponentene som er inkludert i boresammenstillingen.

Låsedelen 22 kan manipuleres for å utløses med kontakt med foringen 44. Ifølge den foreliggende oppfinnelse, når det er ønsket å fjerne boresammenstillingen på grunn av for eksempel og en av boresammenstillingskomponentene krever vedlikehold/erstatning eller boringen er komplett, blir en utløsningspil 40b satt ut. Pilen 40b blir ledet ved strøm av fluidum, virker på delen 22 til å forårsake at låseanordningen av delen utløses fra kontakt med foringen. Pilen 40b kan settes ut fra overflaten gjennom borerøret 46. Alternativt, kan pilen 40b bli installert nede i borehullet under boreoperasjonen, som for eksempel i foringsrørhengeren 47. Pilen 40b kan omfatte en gjennomgående boring slik at borefluidum kan passere pilen under boreoperasjonen. Når det er ønsket å sette ut pilen, kan en tetningsdel for utboringen, så som en kule, bli utløst fra overflaten for å tette utboringen i pilen slik at den blir utløst ved fluidumtrykk, fra sin monterte posisjon, til å virke på låseanordningene i delen 22.

Foringen 44 kan så bli avansert mot borehullbunnen 14 ved rømming over boresammenstillingen til foringen er ved ønsket dybde. Som sådan, er boresammenstillingen 18a plassert i brønnen inne i foringen 44. Boresammenstillingen kan så bli fjernet ved å kople fra borestrengen 46 fra foringen 44 og å fjerne borerørstrengen fra brønnen. En arbeidsstreng (ikke vist) blir så kjørt inn gjennom brønnhullet og inn i foringen 44 for å innkople boresammenstillingen 18a og trekke den til overflaten.

Det må forstås, at mens mekanisk manipulering av borelåsen er vist på figur 1-3, kan borelåsen alternativt bli valgt til å tillate manipulering ved en slampuls, elektrisk eller elektromagnetisk anordning. Disse metodene egner seg imidlertid ikke til illustrasjon ved tegning.

Det vil være klart at mange andre endringer kan utføres på den illustrerte utførelse, mens de faller innenfor omfanget av oppfinnelsen, og det er ment at alle slike endringer er dekket av de medfølgende krav.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte for å bore en brønn (10) med et brønnforingsrør (16) som i det minste en del av en langstrakt rørformet borestreng og en boresammenstilling (18) som kan uthentes fra den nedre fjerne ende av borestrengen uten å trekke ut foringsrøret fra brønnhullet som blir utformet med boresammenstillingen, karakterisert ved at den omfatter: anordning av foringsrøret (16) som i det minste en del av borestrengen (16); anordning av brønnhullet (16) med boresammenstillingen (18) innkoplet i den fjerne ende av denne, innsetning av borestrengen (16) og boresammenstillingen (18) inn i brønnhullet og driving av boresammenstillingen til å operere ved bunnen av brønnhullet for å forlenge brønnhullet, hvor brønnhullet blir utformet med en diameter som er større enn diameteren av borestrengen (16); aktivering av boresammenstillingen til å frakople den fjerne ende av borestrengen (16); avansering av borestrengen (16) over boresammenstillingen (18) mot total dybde; fjerning av boresammenstillingen ut av brønnhullet gjennom borestrengen uten å fjerne borestrengen fra brønnhullet; og etterlating av foringsrørdelen av borestrengen i brønnhullet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at borestrengen blir avansert i hovedsak til bunnen av brønnhullet før fjerning av boresammenstillingen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1-2, karakterisert ved at trinnet med å aktivere boresammenstillingen til å frakople den fjerne ende av borestrengen omfatter utsetting av et utløsningsverktøy og manipulering av boresammenstillingen ved bruk av utløsnings-verktøyet.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at utløsningsverktøyet utsettes på et arbeidstrengverktøy.

5. Fremgangsmåte ifølge foregående krav, karakterisert ved at trinnet med å aktivere boresammenstillingen til å frakople den fjerne ende av borestrengen omfatter utsetting av et fluidumledet verktøy og manipulering av boresammenstillingen ved bruk av det fluidumledede verktøy.

6. Fremgangsmåte ifølge foregående krav, karakterisert ved at foringsrøret er anordnet som hele borestrengen.

7. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-5, karakterisert ved at foringsrøret er en foring og er opphengt på en streng av borerør, og at fremgangsmåten videre omfatter utløsning av borerøret fra foringen og før fjerning av boresammenstillingen.

8. Fremgangsmåte for å avansere en foringsrørstreng (16) til en ønsket dybde inne i et brønnhull (10), hvor brønnhullet er boret ved bruk av foringsrørstrengen (16) som i det minste en del av en langstrakt rørformet borestreng (16) og en boresammenstilling (18) forbundet med borestrengen (16) og opphentbar fra den nedre fjerne ende av borestrengen (16) uten å trekke tilbake borestrengen (16) fra brønnhullet som er utformet med boresammenstillingen, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter: etter boring av et brønnhull, utløsning av boresammenstillingen (18) fra innkopling med borestrengen 16; avansering av borestrengen (16) over boresammenstillingen (18) til en ønsket dybde, og fjerning av boresammenstillingen (18) fra brønnhullet gjennom borestrengen (16) uten å fjerne foringsrørstrengdelen av borestrengen fra brønnhullet.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at borestrengen blir avansert i hovedsak til brønnhullets bunn før fjerning av boresammenstillingen.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8-9, karakterisert ved at trinnet med utløsning av boresammenstillingen fra innkopling med borestrengen omfatter utsetting av et utløs-ningsverktøy og manipulering av boresammenstillingen ved bruk av utløsningsverktøyet.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 8-10, karakterisert ved utsetting av utløsningsverktøyet på en arbeidsstreng.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 8-11, karakterisert ved at trinnet med å utløse boresammenstillingen fra kontakt med borestrengen omfatter utsetting av et fluidumledet verktøy og manipulering av boresammenstillingen ved bruk av det fluidumsledede verktøy.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 8-12, karakterisert ved at foringsrøret er anordnet som hele borestrengen.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 8-12, karakterisert ved at foringsrøret er en foring og er opphengt på en streng av borerør, og at fremgangsmåten videre omfatter utløsning av borerøret fra foringen før fjerning av boresammenstillingen.