NO326501B1 - Foringsrorparti med et turbulensfrembringende middel og anvendelse av foringsrorpartiet - Google Patents

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Foreliggende oppfinnelse søker å løse dette problemet med innblanding av slam i sementen med påfølgende utilfredsstillende herding.

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.

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.

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.

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.

Materialet som det turbulensfrembringende midlet er laget av, kan også være laget

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.

Den patentsøkte oppfinnelsen er spesielt egnet for bruk i brønner for produksjon av hydrokarboner og omfatter en anvendelse av oppfinnelsen for dette formålet.

I det etterfølgende skal en detaljert, ikke-begrensende, utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen forklares med henvisning til figurene hvor:

Figur 1 viser nedre del av foringsrøret,

Figur 2 viser nedre del av foringsrøret idet bunnpluggen ankommer kragen,

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,

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.

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.

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.

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.

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.

Claims (3)

1. Foringsrørparti (4), hvilket foringsrørparti utgjør en nedre del av et foringsrør (12), og strekker seg mellom en foringsrørsko (3) ved foringsrørets (12) nedre ende og en krage (2) i foringsrøret (12), hvilket foringsrørparti (4) omfatter i det minste ett turbulensfrembringende middel for å endre og sikre en bedre strømningsprofil i foringsrørpartiet (4), karakterisert ved at det turbulensfrembringende midlet omfatter et skrueformet blad (17) som i det minste strekker seg over en del av foringsrørpartiets (4) lengde.

2. Foringsrørparti i henhold til krav 1, karakterisert ved at det turbulensfrembringende midlet (17) er utformet i et materiale som er utborbart.

3. Anvendelse av et foringsrørparti (4) i henhold til ett av kravene 1-2 i en brønn for produksjon av hydrokarboner.