NO329637B1 - Fremgangsmate ved sementering av overgangen mellom en hovedbronnboring og en lateral bronnboring - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører generelt komplettering av brønnboringer. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en ny og forbedret fremgangsmåte for sementering av overgangen mellom en hovedbrønnboring og en lateral brønnboring. Oppfinnelsen finner særlig anvendelse ved komplettering av multilaterale brønner, dvs. omgivelser nede i brønnhullet hvor et antall adskilte, avstandsbeliggende tverrbrønner forløper fra en felles vertikal brønnboring.

Horisontal brønnboring og produksjon har blitt stadig mer viktig for oljeindustrien i de senere år. Mens horisontale brønner har vært kjent i mange år, har man kun forholdsvis nylig fastslått at slike brønner er et kostnadseffektivt alternativ (eller i det minste i selskap med) konvensjonell vertikal brønnboring. Selv om boring av en horisontal brønn koster vesentlig mer enn dens vertikale motstykke, bedrer en horisontal brønn ofte produksjonen med en faktor på fem, ti eller til og med tyve i naturlig frakturerte reservoarer. Vanligvis må prosjektert produktivitet fra en horisontal brønn tredoble den fra et vertikalt hull for at horisontal boring skal være økonomisk. Denne økede produksjon gjør antallet plattformer minst mulig som skjærer ned på investerings- og driftskostnader. Horisontal boring gjør reservoarer i urbane områder, permafrostsoner og dype havdyp mer tilgjengelige. Andre applikasjoner for horisontale brønner innbefatter periferibrønner, tynne reservoarer som ville kreve for mange vertikale brønner og reservoarer med koningproblemer hvor en horisontal brønn kunne bli optimalt distansert fra fluidkontakt.

Enkelte horisontale brønner inneholder tilleggsbrønner som forløper på tvers fra de primære vertikale brønner. Disse ytterligere tverrgående brønner blir av og til referert til som dreneringshuller og vertikale brønner som inneholder mer enn en tverrgående brønn blir referert til som multilaterale brønner. Multilaterale brønner blir stadig mer viktig, både ut fra standpunktet om nye boreoperasjoner og ut fra det stadig mer viktige standpunkt om å arbeide på nytt på eksisterende brønnboringer innbefattende hjelpetiltaksarbeide og stimuleringsarbeide.

Som et resultat av den foregående økte avhengighet av og betydning av horisontale brønner, horisontal brønnkomplettering og spesielt multilateral brønnkomplettering har vært viktige angjeldende og har vært (og fortsetter å være) en vert for vanskelige problemer å overvinne. Lateral komplettering, spesielt ved overgangen mellom den vertikale og laterale brønnboring er svært viktig for å unngå sammenklapping av brønnen i ukonsoliderte eller svakt konsoliderte formasjoner. Således er kompletteringer med åpne hull begrenset til kompetente fjellformasjoner; og selv da er komplettering med åpent hull utilstrekkelig etter som det ikke er noen kontroll eller mulighet for å på nytt få aksess til (eller gjenentre den laterale boring) eller til å isolere produksjonssonene inne i brønnen. Koblet til dette behov om åkomplettere laterale brønner er det voksende ønske om åopprettholde størrelsen på brønnboringen i den laterale brønn så nær som mulig størrelsen av den vertikale hovedbrønnboring for enkelhet ved boring og komplettering.

Vanligvis har horisontale brønner blitt komplettert ved åbruke enten komplettering med slissede forlengingsrør, utvendige foringsrør-ekspansjonspakninger (ECP) eller sementeringsteknikker. Hovedformålet med å innsette et slisset forlengingsrør i en horisontal brønn er å beskytte mot sammenklapping av hullet. I tillegg gir et forlengingsrør en hensiktsmessig bane for å innføre forskjellige verktøy slik som kveilrør i en horisontal brønn. Tre typer forlengingsrør har vært brukt, nemlig (1) perforerte forlengingsrør, hvor huller er boret i forlengingsrøret, (2) slissede forlengingsrør, hvor slisser av forskjellig bredde og dybde er utfrest langs forlengingsrørets lengde, og (3) forhåndspakkede forlengingsrør.

Slissede forlengingsrør gir begrenset sandkontroll gjennom valg av huUstørrelser og størrelser på slissebredden. Disse forlengingsrør er imidlertid utsatte for tilstopping. I ukonsoliderte formasjoner har trådomhyllede, slissede forlengingsrør vært benyttet for å styre sandproduksjonen. Gruspakking kan også benyttes for sandstyring i en horisontal brønn. Hovedulempen med et slisset forlengingsrør er at effektiv brønnstimulering kan være vanskelig på grunn av det åpne ringformede rom mellom forlengingsrøret og brønnen. Likeledes er valgvis produksjon (f.eks. soneisolering) vanskelig.

Et annet valg er et forlengingsrør med delvise isoleringer. Eksterne foringsrørpakninger (ECP) har blitt installert på utsiden av det slissede forlengingsrør for å dele en lang horisontal brønnboring i flere små seksjoner. Denne metode gir begrenset soneisolering, som kan benyttes for stimulering eller produksjonsstyring langs brønnens lengde. ECP er imidlertid også forbundet med visse ulemper og mangler. For eksempel er vanlige horisontale brønner ikke absolutt horisontale over hele deres lengde, snarere har de mange bøyer og kurver. I et hull med flere bøyer kan det være vanskelig å innføre et forlengingsrør med flere utvendige formgsrørpakninger.

Til slutt er det mulig å sementere og perforere medium og brønner med stor radius er for eksempel vist i US patent 4.436.165.

Mens tetning av overgangen mellom en vertikal og lateral brønn er av betydning i både horisontale og multilaterale brønner er gjeninnføring og soneisolering av spesiell betydning og innebærer spesielt vanskelige problemer i multilaterale brønnkompletteringer. Gjeninnføring av laterale brønner er nødvendig for å utføre kompletteringsarbeide, ytterligere bore- og/eller hjelpe- og stimuleringsarbeide. Isolering av en lateral brønn fra andre laterale forgreninger er nødvendig for å hindre migrering av fluider og være forenlig med kompletteringspraksiser og bestemmelser med hensyn til separat produksjon fra forskjellige produksjonssoner. Soneisolering kan også være nødvendig dersom borehullene drifter inn og ut av målreservoaret på grunn av utilstrekkelig geologisk kunnskap eller dårlig retningsstyring; og på grunn av trykkforskjeller i vertikalt forskjøvne strata som vil bli omtalt nedenfor.

Når horisontale borehuller blir boret i naturlig frakturerte reservoarer, sees soneisolering å være ønsket. Utgangstrykket i naturlig frakturerte formasjoner kan variere fra en fraktur til den neste, noe hydrokarbontyngden og sannsynligheten for koning kan være. Ved å tillate disse å produsere i sammen tillater krysstrømning mellom frakturer og en enkelt fraktur med tidlig vanngjennombrudd torpederer hele brønnens produksjon.

Som nevnt ovenfor ble først horisontale brønner komplettert med usementerte, slissede forlengingsrør med mindre formasjonen var tilstrekkelig sterk for en komplettering med åpent hull. Begge metoder gjør det vanskelig å bestemme produserende soner og, dersom problemer utvikler seg, praktisk umulig å selektivt behandle den rette sone. I dag oppnås soneisolering ved bruk av enten eksterne foringsrør-ekspansjonspakninger eller slissede eller perforerte forlengingsrør eller ved vanlig sementering og perforering.

Problemet med lateral brønnboringskomplettering (og spesielt multilateral brønnboring) har vært erkjent i mange år som reflektert i patentlitteraturen. For eksempel viser US patent 4.807.704 et system for komplettering av multiple laterale brønnboringer ved bruk av en dobbel pakning og et avbøyende føringselement. US patent 2.797.893 viser en metode for komplettering av laterale brønner ved bruk av et fleksibelt forlengingsrør og avbøyningsverktøy. US patent 2.397.070 beskriver likeledes lateral brønnboringskomplettering ved bruk av fleksible foringsrør sammen med en lukke-skjerm for åavstenge den laterale brønn. I US patent 2.858.107 gir en uttagbar ledekileanordning en innretning for å lokalisere (f.eks. innføre på nytt) en lateral brønn etter dens komplettering. US patent 3.330.349 viser en dor for å lede og komplettere multiple horisontale brønner. US patenter 4.396.075; 4.415.205; 4.444.276 og 4.573.541 vedrører alle generelt fremgangsmåter og anordninger for multilateral komplettering ved bruk av en brannramme eller rørføringshode. Andre patenter av generell interesse innenfor feltet med horisontal brønnkomplettering innbefatter US patent nr. 2.452.920 og 4.402.551.

US 5 311 936 viser en fremgangsmåte og en anordning for å isolere en horisontal produksjonssone i en multilateral brønn. EP 310 215 beskriver et system og en fremgangsmåte for å komplettere flere brønner fra et enkelt borehull

Uansett de ovenfor beskrevne forsøk på å oppnå kostnadseffektive og bearbeide laterale brønnkompletteringer, er det vedvarende et behov for nye og forbedrede fremgangsmåter og anordninger for å tilveiebringe slike kompletteringer, spesielt avtetning av overgangen mellom vertikale og laterale brønner, evnen til å på nytt entre laterale brønner (spesielt i multilaterale systemer) og oppnå soneisolering mellom respektive laterale brønner i et multilateralt brønnsystem.

De ovenfor omtalte og andre ulemper og mangler med den kjente teknikk overvinnes eller unngås med fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse for komplettering av laterale brønner og nærmere bestemt komplettering av multilaterale brønner. I samsvar med tidligere US-patentansøkning nr. 07/926.451 inngitt 7. august 1992, og overdratt til den foreliggende søker, hvor all dens innhold er innarbeidet her som referanse, ble et antall fremgangsmåter og anordninger gitt for å løse viktige og alvorlige problemer til stede ved lateral (og spesielt multilateral) komplettering innbefattende: 1. Fremgangsmåter og anordninger for avtetning av overgangen mellom en vertikal og lateral brønn. 2. Fremgangsmåter og anordninger for å entre på nytt utvalgte laterale brønner for å utføre kompletteringsarbeide, ytterligere boring eller hjelpe- og stimuleringsarbeide. 3. Fremgangsmåter og anordninger for å isolere en lateral brønn fra andre laterale forgreninger i en multilateral brønn for slik å hindre migrering av fluider og for å være i samsvar med god kompletteringspraksis og bestemmelser med hensyn til adskilt produksjon av ulike produksjonssoner.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er en forbedret fremgangsmåte relatert til multilateral komplettering og sementering (f.eks. avtetting) av overgangen med laterale brønnboringer presentert. Kompletteringsmetoden ifølge den foreliggende oppfinnelse retter seg mot sementeringsproblematikken for laterale brønnboringer for soneisole-ringsformål. Det er ønskelig å ha evnen til å på nytt entre hver lateral brønnboring så vel som å opprettholde muligheten for å utføre enhver funksjon som kunne foretas i en enkelt brønnboring. Av denne årsak er sementerte laterale brønnboringer ønskelig slik at normal isolering, stimulering eller enhver annen operasjon kan oppnås.

Det er således tilveiebrakt en fremgangsmåte ved sementering av overgangen mellom en hovedbrønnboring og en lateral brønnboring, kjennetegnet ved at den omfatter trinnene: a) Anbringe et parallelt fanghode inne i hovedbrønnboringen ved en forhåndsvalgt posisjon over den laterale brønnboring, b) anordne et forlengingsrør gjennom fanghodet og inn i den laterale brønnboring; c) pumpe sement gjennom forlengingsrøret og inn i et ringrom dannet av forlengingsrøret og en jordvegg i brønnboringen inntil sementen har nådd et

nivå inne i hovedbrønnboringen som ligger over overgangsåpningen for den laterale brønnboring og som ligger lavere enn en nedre flate på det parallelle fanghode.

I en foretrukken utførelse sementeres en første lateral brønnboring på kjent måte ut fra bunnen av en hovedbrønnboring. Denne første laterale brønnboring blir så komplettert på en kjent måte. Ved hjelp av en opphentbar ledekile og ledekile-orienteringsanker bores en andre lateral brønn. Den opphentbare ledekile blir så trukket tilbake fra hovedbrønnboringen. Et parallelt fanghode, et avleder-rørstykke og passende koblingsrør blir deretter kjørt ned i hovedbrønnboringen og koblet til den første kompletterte laterale brønnboring. Den andre laterale brønnboring og overgang mellom den andre laterale brønnboring og hovedbrønnboringen blir sementert og avrettet på kjent måte, imidlertid er det en viktig side ved oppfinnelsen å sikre at sementen helles i til et nivå over utgangspunktet for de laterale brønnboringene. Den andre laterale brønnboring blir så komplettert på kjent måte. Avslutningstrinnet i denne andre foretrukne utførelse er å installere et selektivt gjeninnføringsverktøy som gjør at enten den første eller andre laterale brønnboring kan isoleres eller arbeides på etter ønske.

Det ovenfor diskuterte og andre trekk og fordeler med den foreliggende oppfinnelse vil fremgå for fagmannen ut fra den følgende detaljerte beskrivelse og tegninger.

Det vises nå til tegningene hvor like elementer er nummerert likt i de mange figurer:

Fig. 1A-J er sekvensmessige lengdesnitt-riss som viser en andre foretrukken fremgangsmåte for å tette en overgang mellom en vertikal hovedbrønnboring og laterale brønnboringer ved bruk av sementering, perforering og permanent adkomstutstyr; Fig. IA er et lengdesnitt-riss som viser sementeringen av en vertikal brønnboring; Fig. IB er et lengdesnitt-riss som viser forlengingsrørsementering for en første lateral brønnboring; Fig. 1C er et lengdesnitt-riss som viser konvensjonelle ISO ekspansjonspakning-komplettering; Fig. ID er et lengdesnitt-riss som viser opphenting av innføringsverktøyet; Fig. 1E er et lengdesnitt-riss som viser boring av en øvre (eller andre) lateral brønnboring; Fig. 1F er et lengdesnitt-riss som viser opphenting av ledekilen; Fig. 1G er et lengdesnitt-riss som viser installasjon av en avleder-rørstuss og parallelt fanghode; Fig. 1H er et lengdesnitt-riss som viser sementering av den øvre (eller andre) laterale brønnboringsovergang; Fig. II er et lengdesnitt-riss som viser den øvre laterale (eller andre) brønnboringskomplettering; Fig. 1J er et lengdesnitt-riss som viser komplettering av den selektive gjeninntreden-verktøyinstallasj on.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er en utførelse av en fremgangsmåte for komplettering av laterale, forgrenede eller horisontale brønner som forløper fra en enkelt hovedbrønnboring, og nærmere bestemt for komplettering av multiple brønner som forløper fra en enkelt hovedsakelig vertikal brønnboring (multilaterale) beskrevet. Det skal forstås at selv om betegnelsene hoved, vertikal, avvik, horisontal, forgrenet og lateral blir brukt her for enkelhets skyld, vil fagmannen forstå at anordninger og fremgangsmåter ifølge den foreliggende oppfinnelse kan bli brukt med hensyn til brønner som utstrekker seg i retninger forskjellig fra hovedsakelig vertikal eller horisontal. For eksempel kan hovedbrønnboringen være vertikal, gå på skrå eller til og med være horisontal. Generelt vil derfor den hovedsakelig vertikale brønn av og til bli referert til som hovedbrønnen og brønnboringene som forløper lateralt eller hovedsakelig lateralt fra hovedbrønnboringen kan være referert til som gren-brønnboringer.

Den foreliggende oppfinnelse viser en fremgangsmåte for sementering av laterale brønnboringer som forløper fra en stam- eller hovedbrønnboring. Den foreliggende oppfinnelse definerer en fremgangsmåte for korrekt anbringelse av sement i laterale brønnboringer så vel som muligheten for å styre sementen som i en vanlig sementeringsjobb av forlengingsrør.

Fremgangsmåten opprettholder evnen til å utføre enhver funksjon som kunne gjøres i en enkelt brønn.

I fig. IA er en hovedbrønn 210 boret og foringsrøret 212 er kjørt inn og sement 214 er installert på kjent måte. I fig. IB blir en lateral brønnboring nr. 1,216 boret av fra bunnen av hovedbrønnboringen 210 på kjent måte. Et passende dimensjonert forlengingsrør 218 sementeres på plass med sement 220, også på kjent måte.

Det vises nå til fig. 1C hvor en arbeidsstreng 222 er utstyrt med et innføringsverktøy 224. Under innføringsverktøyet 224 er en passende dimensjonert PBR (med polert boring mottaker) tetningsboring 226. Etter tetningsboringen 226 er et standard, passende dimensjonert rør 228 utstyrt med et antall passende dimensjonerte ISO pakninger 230 og et antall glidehylser 232 som ender i en standard nedre pakning 234. Forlengingsrøret 218 og forlengingsrørsementeringen 220 har tidligere blitt perforert og komplettert med kjente standard kompletteringsmetoder.

I fig. ID har arbeidsstrengen 222 (ikke vist) hentet opp innføringsverktøyet 224 (ikke vist). Det vises nå til fig. 1E, hvor en opphentbar ledekile 240 sammen med ledekile-orienteringsankeret 242 og ledekile-pakningen 244 blir kjørt inn i hovedbrønnboringen 210 og festet til foringsrøret 212 ved ønsket dybde ved hvilken det er ønskelig å bore en lateral brønnboring 22 betegnet som 246. Den laterale brønnboring 246 (lateral nr. 2) bores med borestrengen 248 på kjent måte.

Som vist i fig. 1F trekker opphentingsverktøyet 250 tilbake den opphentbare ledekile 240 og ledekile-orienteringsankeret 242 fra hovedbrønnboringen 210. Ledekilepakningen 244 blir referansepunktet for kompletteringen av den laterale brønnboring 246 (laterale brønnboring nr. 2).

Det vises nå til fig. 1G som viser et innføringsverktøy 252 har det følgende utstyr festet til seg. Et parallelt fanghode 254, som inneholder en tetningsboring 256 som har en lokaliseringsskulder 258 som er i stand til å nedsette et forlengingsrør (ikke vist). Det skal bemerkes at det ovenfor nevnte parallelle fanghode 254 befinner seg like over overgangen mellom den laterale brønnboring 246 (laterale brønn nr. 2) og hovedbrønnboringen 210. Under det parallelle fanghodet 254 og over avleder-rørstussen 260 er et føringsrør 262.1 bunnen av avleder-rørstykket 260 er et orienteringsanker 264. Festet til bunnen av avleder-rørstykket 260 er en kombinert forlengelse og lokalisator-tetningsenhet 266. Fanghode-enheten 254, føringsrøret 262, avleder-rørstykket 260, lokalisator-tetningsenheten 266, sammen med deres fester og tetninger blir ført inn i hovedbrønnboringen 210 og innsatt og til anlegg ved hjelp av ledekile-pakningen 244. Ved fullendelsen av denne operasjon testes tetningene for lekkasjetetthet og det siste trinn som vist i fig. 1G er å hente opp innføringsverktøyet 252.

Det vises nå til fig. 1H, hvor et passende dimensjonert forlengingsrør 272 blir kjørt inn i det parallelle fanghode 254 inn i den laterale brønnboring 246 (laterale boring nr. 2) i enden av et hydraulisk, frigjørende forlengingsrør-innføringsverktøy 270. Overgangen mellom det parallelle fanghode 254, og avleder-rørstykket 260 som befinner seg i hovedbrønnboringen 210 og laterale brønnboring 246 (laterale brønnboring nr. 2) blir sementert med sement 274 ved bruk av vanlig kjente sementeringsmetoder. Det skal bemerkes at det parallelle fanghode 254 bør være i et vertikalt eller hovedsakelig vertikalt parti av hovedbrønn-boringen 210 slik at nivået 276 for sementen 274 kan kontrolleres til å være under det parallelle fanghode 254, men ved nivået 276 for fullstendig å tette overgangen mellom hovedbrønnboringen 210 og den laterale brønnboring 246 og at nivået 276 ligger innenfor hovedbrønnboringen 210.

I fig. II foretas komplettering av den laterale brønnboring 246 (laterale brønnboring nr. 2) som følger: For det første kjøres en arbeidsstreng 280 (ikke vist) inn i hovedbrønnboringen 210 som er utstyrt med kjente verktøy for å perforere forlengingsrøret 272 og sementen 274 i den laterale brønnboring 246, ledes gjennom den høyre boring 282 i det parallelle fanghode 254 på kjent måte. Etter at perforeringsoperasjonen er ferdig, trekkes arbeidsstrengen 280 tilbake fra den laterale brønnboring 246 og hovedbrønnboringen 210. Den laterale brønnboring 246 blir så komplettert ved å kjøre inn en passende dimensjonert tetningsboirng-enhet 284 som har et antall ISO-pakninger 286 og et antall standard glidehylser 288 som ender i en standard nedre pakning 290. Tetningsboringen 284 kommer i anlegg i den høyre boring 282 i det parallelle fanghode 254.

Det siste trinn, som vist i fig. 1J, for komplettering er åkjøre inn et selektivt gjeninntredelsesverktøy 300 hvis venstre inverterte "Y" forgrening 302 er forbundet og i seteanlegg i den venstre tetningsboring 304 i det parallelle fanghode 354. Den høyre inverterte "Y" forgrening 306 er forbundet stramt tettende til tetningsboringen 384. Denne prosedyre opprettholder evnen til å utføre enhver funksjon som kunne bli foretatt i en enkelt brønnboring slik som soneisolering, stimulering eller hvilken som helst annen ønsket funksjon.

Claims (1)

1.

Fremgangsmåte ved sementering av overgangen mellom en hovedbrønnboring (210) og en lateral brønnboring (246), karakterisert ved at den omfatter trinnene: a) anbringe et parallelt fanghode (254) inne i hovedbrønnboringen (210) ved en forhåndsvalgt posisjon over den laterale brønnboring (246), b) anordne et forlengingsrør (272) gjennom fanghodet (254) og inn i den laterale brønnboring (246); c) pumpe sement (274) gjennom forlengingsrøret (272) og hin i et ringrom dannet av forlengingsrøret (272) og en jordvegg i brønnboringen inntil sementen (274) har nådd et nivå (276) inne i hovedbrønnboringen (210) som ligger over overgangsåpningen for den laterale brønnboring (246) og som ligger lavere enn en nedre flate på det parallelle fanghode'(254).