NO326501B1

NO326501B1 - Lining rudder portion with a turbulence generating agent and use of the liner rudder portion

Info

Publication number: NO326501B1
Application number: NO20071903A
Authority: NO
Inventors: Kristian Harestad
Original assignee: Perigon As
Priority date: 2007-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2008-12-15
Also published as: NO20071903L

Abstract

Det er tilveiebrakt et foringsrør (12) omfattende et foringsrørparti (4), hvor foringsrørpartiet (4) utgjør en nedre del av foringsrøret (12) og strekker seg mellom en foringsrørsko (3) ved foringsrørets nedre ende og en krage (2) i foringsrøret (12) og hvor foringsrørpartiet (4) omfatter i det minste ett strømningsforsterkende middel (16, 17, 18) for å endre og sikre en bedre strømningsprofil i foringsrørpartiet (4).A casing (12) is provided comprising a casing portion (4), wherein the casing portion (4) forms a lower portion of the casing (12) and extends between a casing shoe (3) at the lower end of the casing and a collar (2) in the casing. (12) and wherein the casing portion (4) comprises at least one flow enhancing means (16, 17, 18) to alter and ensure a better flow profile in the casing portion (4).

Description

Foreliggende søknad vedrører et foringsrørparti som utgjør en nedre del av et foringsrør, hvor foringsrørpartiet strekker seg mellom en foringsrørsko ved foringsrørets nedre ende og en krage i foringsrøret og omfatter i det minste ett turbulensfrembringende middel for å endre og sikre en bedre strømningsprofil i foringsrørpartiet. Søknaden omfatter også en anvendelse av et foringsrørparti med et turbulensfrembringende middel. The present application relates to a casing pipe part which forms a lower part of a casing pipe, where the casing pipe part extends between a casing shoe at the lower end of the casing pipe and a collar in the casing pipe and comprises at least one turbulence-producing means to change and ensure a better flow profile in the casing pipe part. The application also includes an application of a casing section with a turbulence-producing agent.

Når en brønn bores, blir det installert såkalte foringsrør på visse dyp i brønnen, alt etter formasjonens trykk og tilstand. Foringsrøret blir brukt for å stabilisere og isolere formasjoner fra hverandre og også for å unngå utstrømming til overflaten. Noen ganger blir dette foringsrøret installert etter at en ny formasjon er penetrert og det er boret for eksempel 10-15 m ned i en ny formasjon. Dette foringsrøret blir da sementert fast til formasjonen og det er essensielt at ny formasjon som er boret blir godt isolert med sement fra de overliggende formasjoner. When a well is drilled, so-called casing pipes are installed at certain depths in the well, depending on the pressure and condition of the formation. The casing is used to stabilize and isolate formations from each other and also to avoid outflow to the surface. Sometimes this casing is installed after a new formation has been penetrated and it has been drilled, for example, 10-15 m down into a new formation. This casing is then firmly cemented to the formation and it is essential that the new formation that has been drilled is well insulated with cement from the overlying formations.

Når foringsrøret sementeres fast til grunnen så blir flytende sementmasse pumpet ned på innsiden av foringsrøret og kommer ut av røret i bunn og blir da pumpet opp i ringrommet mellom foringsrøret og formasjonen. Da volumet av sement som pumpes er begrenset er det utsatt for forurensinger hovedsakelig i form av innblanding av de væskene (som oftest boreslam) som pumpes i forkant og etterkant av sementen. En innblanding av andre væsker i sementmassen reduserer kvaliteten på den herdede sementen og flere ting gjøres for å unngå eller redusere en slik innblanding. When the casing is cemented firmly to the ground, liquid cement mass is pumped down the inside of the casing and comes out of the pipe at the bottom and is then pumped up into the annulus between the casing and the formation. As the volume of cement that is pumped is limited, it is exposed to contamination mainly in the form of admixture of the liquids (most often drilling mud) that are pumped before and after the cement. An admixture of other liquids in the cement mass reduces the quality of the hardened cement and several things are done to avoid or reduce such admixture.

Prosessen er vist på figurene 1-3. Før sementen pumpes ned foringsrøret, blir det plassert en eller flere gummiplugg(er), en såkalt bunnplugg 6, i foringsrøret som da pumpes ned som et skille mellom sement og slammet. Når all sement er pumpet inn i foringsrøret, blir det igjen plassert en eller flere gummiplugg(er), såkalte topplugg(er) 7, i foringsrøret som et skille mellom sement og slam som brukes til å fortrenge sementen ned foringsrøret og ut i ringrommet. The process is shown in Figures 1-3. Before the cement is pumped down the casing, one or more rubber plug(s), a so-called bottom plug 6, is placed in the casing which is then pumped down as a separation between the cement and the mud. When all the cement has been pumped into the casing, one or more rubber plug(s), so-called top plug(s) 7, are again placed in the casing as a separation between cement and mud which is used to displace the cement down the casing and out into the annulus.

Disse gummipluggene blir ikke pumpet ut av foringsrøret, men blir fanget opp av en krage 2, (eng: float coilar). Bunnpluggen har en brekkasjedisk 10 (eng: burst disk) som blir brutt ved et visst overtrykk når den lander på kragen slik at sementen kan pumpes gjennom bunnpluggen og strømme videre ut og opp i ringrommet 20. Når sementen er på plass så ankommer toppluggen kragen og stopper på toppen av bunnpluggen. Toppluggen er uten gjennomstømningsmulighet for fluider og når den lander på bunnpluggen, plugges foringsrøret av toppluggen og blir tettet for gjennomstrømning av fluider. Videre pumping kan ikke gjøres (pumpetrykket stiger) og sementen er i teorien plassert i ønsket område av ringrommet. Dette blir også brukt som en indikator på at selve sementjobben er blitt utført på en tilfredsstillende måte. These rubber plugs are not pumped out of the casing, but are caught by a collar 2, (eng: float coiler). The bottom plug has a burst disk 10 which is broken by a certain overpressure when it lands on the collar so that the cement can be pumped through the bottom plug and flow further out and up into the annulus 20. When the cement is in place, the top plug arrives at the collar and stops at the top of the bottom plug. The top plug has no flow-through possibility for fluids and when it lands on the bottom plug, the casing is plugged by the top plug and becomes sealed for the flow of fluids. Further pumping cannot be done (the pump pressure rises) and the cement is in theory placed in the desired area of the annulus. This is also used as an indicator that the cement job itself has been carried out in a satisfactory manner.

Dersom toppluggen av en eller annen grunn svikter og lokasjon av kragen ikke ses på overflaten, ved at pumpetrykket stiger, så vil pumpingen stoppes. Derfor er det vanlig praksis å plassere kragen et stykke fra enden av foringsrøret slik at det kan pumpes et visst volum slam som passerer en topplugg som har sviktet, uten at slam pumpes inn i ringrommet. Foringsrørpartiet, som strekker seg fra kragen til enden av foringsrøret, er typisk mellom 20 og 50 meter (dette området kalles på fagspråket for "casing shoe"). Det er vanlig praksis å pumpe ca 50 % av volumet mellom kragen og enden av foringsrøret (foringsrørpartiet) før pumpingen stoppes dersom toppluggen svikter. If the top plug fails for some reason and the location of the collar cannot be seen on the surface, as the pump pressure rises, pumping will be stopped. Therefore, it is common practice to place the collar some distance from the end of the casing so that a certain volume of mud can be pumped past a failed top plug without mud being pumped into the annulus. The casing section, which extends from the collar to the end of the casing, is typically between 20 and 50 meters (this area is called the "casing shoe" in the technical language). It is common practice to pump approx. 50% of the volume between the collar and the end of the casing (the casing section) before stopping the pumping if the top plug fails.

Uavhengig av om toppluggen fungerer eller ikke, så er volumet mellom kragen og enden av foringsrøret (foringsrørpartiet) et problemområde. I dette området er det dårlig fortrenging av boreslam på grunn av strømningsregimet og i dette området vil det være en blanding av slam og sement 8 som ikke herder tilfredsstillende. Det er også en fare for at det i de første meterne på utsiden av foringsrøret, i ringrommet mellom foringsrøret og formasjonen 21, vil være en blanding av slam og sement, som igjen kan medføre at isolasjonen i dette området blir utilfredsstillende. Regardless of whether the top plug works or not, the volume between the collar and the end of the casing (casing section) is a problem area. In this area there is poor displacement of drilling mud due to the flow regime and in this area there will be a mixture of mud and cement 8 which does not harden satisfactorily. There is also a danger that in the first few meters on the outside of the casing, in the annulus between the casing and the formation 21, there will be a mixture of mud and cement, which in turn could cause the insulation in this area to be unsatisfactory.

Etter at foringsrøret er sementert på plass, blir foringsrørpartiet boret ut og det blir også boret noen meter ny formasjon under foringsrøret. Deretter blir det foretatt en trykktest for å sjekke om det er tilfredsstillende isolasjon opp rundt ringrommet mellom foringsrøret og formasjonen. Når foringsrørpartiet bores ut, får man en indikasjon på om det er dårlig fortrenging da fastheten på det som bores kan måles igjennom boreparametrene. Lav eller ingen fasthet på det som bores ses noen ganger og gir en pekepinn på tilstanden på isolasjonen de første meterne opp rundt ringrommet. Dårlig isolasjon opp rundt ringrommet kan medføre langvarig og kostbart ekstra arbeid for å få reparert. After the casing is cemented in place, the casing section is drilled out and a few meters of new formation is also drilled under the casing. A pressure test is then carried out to check whether there is satisfactory insulation up around the annulus between the casing and the formation. When the casing section is drilled out, you get an indication of whether there is poor displacement, as the firmness of what is being drilled can be measured through the drilling parameters. Low or no firmness of what is being drilled is sometimes seen and gives an indication of the condition of the insulation in the first few meters up around the annulus. Poor insulation up around the annulus can result in long-term and expensive extra work to get it repaired.

Av kjent teknikk på området er det i det norske patentskriftet NO 320378 Bl beskrevet en rørmontert komponent for en forlengningsrørsammenstilling. Komponenten består av en rekke forskj øvede kanaler som skaper turbulens i den sirkulerende sementen under en sementeringsoperasjon. From known technology in the area, a pipe-mounted component for an extension pipe assembly is described in Norwegian patent document NO 320378 Bl. The component consists of a series of staggered channels that create turbulence in the circulating cement during a cementing operation.

Foreliggende oppfinnelse søker å løse dette problemet med innblanding av slam i sementen med påfølgende utilfredsstillende herding. The present invention seeks to solve this problem of mixing sludge into the cement with subsequent unsatisfactory hardening.

Dette løses ved hjelp av et foringsrørparti som definert i det selvstendige krav 1, og en anvendelse av foringsrørpartiet som angitt i krav 3. En foretrukket utførelses-form av oppfinnelsen er angitt i det uselvstendige krav 2. This is solved by means of a casing section as defined in independent claim 1, and an application of the casing section as stated in claim 3. A preferred embodiment of the invention is stated in non-independent claim 2.

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører et foringsrør som omfatter et foringsrørparti. Foringsrørpartiet utgjør en nedre del av foringsrøret og strekker seg mellom en foringsrørsko som er anordnet ved foringsrørets nedre ende og en krage som er anordnet lenger opp i foringsrøret. For å sikre at boreslammet som befinner seg i foringsrørpartiet idet pumpingen av sement settes i gang, anordnes foringsrørpartiet med i det minste ett turbulensfrembringende middel for å endre og sikre en bedre strømningsprofil i foringsrørpartiet. Uten et slikt turbulensfrembringende middel anordnet i foringsrørpartiet, er strømningen i hovedsak laminær og ikke alt boreslammet som befinner seg i foringsrørpartiet fortrenges av sementen og slammet kan blande seg med sementen. Det turbulensfrembringende midlet er utformet slik at strømningen i foringsrørpartiet blir tvunget til å strømme i et turbulent regime. Derved oppnås god fortrengning av slammet i foringsrørpartiet og innblanding av slam i sementen unngås. God fortrenging av slam vil medføre at foringsrørpartiet fylles av sement og at sjansen øker for god isolasjon også de første meterne opp i ringrommet rundt foringsrørpartiet og formasjonen. The present invention relates to a casing which comprises a casing section. The casing part forms a lower part of the casing and extends between a casing shoe which is arranged at the lower end of the casing and a collar which is arranged further up the casing. In order to ensure that the drilling mud that is in the casing section when the pumping of cement is started, the casing section is provided with at least one turbulence producing means to change and ensure a better flow profile in the casing section. Without such a turbulence producing means arranged in the casing section, the flow is essentially laminar and not all the drilling mud located in the casing section is displaced by the cement and the mud can mix with the cement. The turbulence producing means is designed so that the flow in the casing section is forced to flow in a turbulent regime. This achieves good displacement of the sludge in the casing section and mixing of sludge into the cement is avoided. Good displacement of mud will mean that the casing section is filled with cement and that the chance increases for good insulation also in the first meters up in the annulus around the casing section and the formation.

Den foreliggende oppfinnelsen omfatter en utførelsesform hvor foringsrørpartiet er anordnet med et turbulensfrembringende middel for å sikre at strømningsregimet i foringsrørpartiet blir turbulent som omfatter et skrueformet blad. Det skrueformede bladet strekker seg i det minst over en del av foringsrørpartiets lengde, eventuelt langs hele foringsrørets lengde. The present invention comprises an embodiment where the casing part is arranged with a turbulence-producing means to ensure that the flow regime in the casing part becomes turbulent which comprises a screw-shaped blade. The helical blade extends at least over part of the length of the casing section, possibly along the entire length of the casing.

Det turbulensfrembringende midlet som anordnes i foringsrørpartiet er fortrinnsvis utformet i et materiale som er utborbart og vil derfor ikke forsinke senere operasjoner. Materialet kan for eksempel omfatte et plastmateriale, men her kan det også benyttes mange andre typer materiale. The turbulence-producing agent which is arranged in the casing part is preferably designed in a material which can be drilled out and will therefore not delay later operations. The material can, for example, comprise a plastic material, but many other types of material can also be used here.

Materialet som det turbulensfrembringende midlet er laget av, kan også være laget The material from which the turbulence producing means is made can also be made

av et materiale som reagerer kjemisk med sement, for eksempel aluminium, og som da vil fungere som en aktivator som i mange tilfeller kan herde en blanding av slam og sement. Dette kan muligens også hjelpe til å herde et utilfredsstillende sementert ringrom mellom foringsrørpartiet og den omkringliggende formasjonen. of a material that reacts chemically with cement, for example aluminium, and which will then act as an activator which in many cases can harden a mixture of mud and cement. This may also help to cure an unsatisfactory cemented annulus between the casing section and the surrounding formation.

Den patentsøkte oppfinnelsen er spesielt egnet for bruk i brønner for produksjon av hydrokarboner og omfatter en anvendelse av oppfinnelsen for dette formålet. The patent applied for invention is particularly suitable for use in wells for the production of hydrocarbons and includes an application of the invention for this purpose.

I det etterfølgende skal en detaljert, ikke-begrensende, utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen forklares med henvisning til figurene hvor: In what follows, a detailed, non-limiting embodiment of the present invention will be explained with reference to the figures where:

Figur 1 viser nedre del av foringsrøret, Figure 1 shows the lower part of the casing,

Figur 2 viser nedre del av foringsrøret idet bunnpluggen ankommer kragen, Figure 2 shows the lower part of the casing as the bottom plug arrives at the collar,

Figur 3 viser nedre del av foringsrøret idet toppluggen ankommer bunnpluggen, Figur 4 viser en utførelsesform av oppfinnelsen hvor foringsrørpartiet er anordnet med et turbulensfrembringende middel utformet som et spiralformet legeme, Figure 3 shows the lower part of the casing as the top plug arrives at the bottom plug, Figure 4 shows an embodiment of the invention where the casing part is arranged with a turbulence producing means designed as a spiral body,

I figurene 1-3 er det vist hvordan sementeringsprosessen foregår, og det samme er også forklart i den innledende delen av beskrivelsen. Som vist i figur 1, er det ved nedre ende av foringsrøret 12 anordnet en foringsrørsko 3, mens det lenger opp i foringsrøret 12 er anordnet en krage 2. I den nedre delen av foringsrøret er det anordnet et foringsrørparti 4 som strekker seg fra foringsrørskoen 3 ved foringsrørets nedre ende, og til kragen 2. Som tidligere nevnt, er avstanden mellom foringsrørskoen 3 og kragen 2 vanligvis i området 20-50 meter. Figures 1-3 show how the cementation process takes place, and the same is also explained in the introductory part of the description. As shown in figure 1, a casing shoe 3 is arranged at the lower end of the casing pipe 12, while a collar 2 is arranged further up in the casing pipe 12. In the lower part of the casing pipe, a casing pipe section 4 is arranged which extends from the casing pipe shoe 3 at the casing's lower end, and to the collar 2. As previously mentioned, the distance between the casing shoe 3 and the collar 2 is usually in the range of 20-50 metres.

Ved sementeringsprosessen plasseres det en bunnplugg 6 på kragen 2, som vist på figur 2. Bunnpluggen 6 er utstyrt med en brekkasjedisk 10. Når det pumpes ned sement 5, vil brekkasjedisken 10 knuses ved et bestemt trykk og sementen 5 pumpes inn i foringsrørpartiet 4 hvor den i større eller mindre grad fortrenger boreslammet som er til stede der. Sement 5 pumpes ned til sementen fyller opp foringsrørpartiet 4 og et stykke opp i ringrommet 20 mellom foringsrøret 12 og den omkringliggende formasjonen 21. En topplugg 7 når da bunnpluggen 6 som ligger oppå kragen 2. Toppluggen tetter dermed for ytterligere strømning av fluid forbi kragen 2. Som forklart ovenfor, vil boreslammet ha en tendens til å blande seg med sementen som vist på figur 3 hvor lommene 8 og 9 er slamrester som er blandet inn i sementen. During the cementing process, a bottom plug 6 is placed on the collar 2, as shown in figure 2. The bottom plug 6 is equipped with a fracturing disk 10. When cement 5 is pumped down, the fracturing disk 10 will be crushed at a certain pressure and the cement 5 will be pumped into the casing section 4 where it more or less displaces the drilling mud that is present there. Cement 5 is pumped down until the cement fills up the casing part 4 and a little way up in the annulus 20 between the casing 12 and the surrounding formation 21. A top plug 7 then reaches the bottom plug 6 which lies on top of the collar 2. The top plug thus seals off further flow of fluid past the collar 2 As explained above, the drilling mud will tend to mix with the cement as shown in figure 3 where the pockets 8 and 9 are mud residues mixed into the cement.

For å unngå denne blandingen av slam med sement under sementeringsprosessen, anordnes foringsrørpartiet i henhold til den foreliggende oppfinnelsen med midler for å tvinge strømningen i foringsrørpartiet inn i et turbulent regime. En utførelsesform av et slikt middel er vist på figur 4. In order to avoid this mixing of mud with cement during the cementing process, the casing section according to the present invention is provided with means to force the flow in the casing section into a turbulent regime. An embodiment of such a means is shown in figure 4.

I utførelsesformen av den foreliggende oppfinnelsen er det på figur 4 vist et foringsrørparti 4 hvor det er anordnet et spiralformet legeme 17 slik at sementen tvinges til å rotere sammen med boreslammet på liknende måte som ved skruemating av en masse. Dette vil gjøre at fortrengningen av boreslam blir bedre samtidig som et slikt spiralformet legeme 17 vil være enkelt å bore ut i etterkant av sementeringsprosessen. In the embodiment of the present invention, figure 4 shows a casing section 4 where a spiral-shaped body 17 is arranged so that the cement is forced to rotate together with the drilling mud in a similar way as when screw feeding a mass. This will make the displacement of drilling mud better at the same time that such a spiral-shaped body 17 will be easy to drill out after the cementing process.

Det har nå blitt beskrevet én utførelsesform av den patentsøkte oppfinnelsen. En fagmann på området vil imidlertid kunne modifisere den patentsøkte oppfinnelsen på forskjellige måter innenfor rammen av oppfinnelsen. Slike modifikasjoner må forstås slik at de omfattes av oppfinnelsens beskyttelsesomfang slik oppfinnelsen er definert i de selvstendige kravene. One embodiment of the patent-pending invention has now been described. An expert in the field will, however, be able to modify the patent-applied invention in various ways within the scope of the invention. Such modifications must be understood so that they are covered by the invention's scope of protection as the invention is defined in the independent claims.

Claims

1. Casing pipe section (4), which casing section forms a lower part of a casing pipe (12), and extends between a casing shoe (3) at the lower end of the casing pipe (12) and a collar (2) in the casing pipe (12), which casing section (4) comprises at least one turbulence-producing means to change and ensure a better flow profile in the casing section (4), characterized in that the turbulence-producing means comprises a screw-shaped blade (17) which extends over at least part of the casing section's (4 ) length.

2. Casing part according to claim 1, characterized in that the turbulence-producing means (17) is designed in a material that can be drilled out.

3. Use of a casing section (4) according to one of claims 1-2 in a well for the production of hydrocarbons.