NO330644B1 - Prosess og system for komplettering av en eller underjordiske formasjoner - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår apparater og prosesser for å etablere kommunikasjon gjennom veggen av et borehullrør, og mer spesielt, apparater og prosesser for å komplettere en undergrunnsbrønn, spesielt for å komplettere en brønn i å stimulere flere undergrunnssoner og/eller formasjoner.

Så snart en undergrunnsbrønn er boret ved konvensjonelle teknikker ved bruk av en borestreng som har en borkrone festet på en ende av den, blir brønnhullet komplettert ved å plassere en foringsrørstreng inne i brønnhullet for å øke integriteten av dette og å danne en bane for å produsere fluida til overflaten. Foringsrørstrengen består normalt av individuelle lengder av relativt stor diameter metallrør som er festet sammen med hvilket som helst passende middel, f.eks. skrugjenger eller sveisinger. Konvensjonelt, blir foringsrøret sementert til veggen av borehullet ved å sirkulere sement inn i ringrommet som defineres mellom foringsrørstrengen og brønnhullet. Den sementerte foringsrørstreng blir senere perforert for å etablere fluidforbindelse mellom den underjordiske formasjon og det indre av foringsrørstrengen. Perforering blir konvensjonelt utført ved hjelp av perforeringskanon som har minst en formet ladning plassert inne i en bærer, hvis avfyring blir kontrollert fra jordoverflaten. En perforeringskanon kan være konstruert til å være av hvilken som helst lengde, skjønt en kanon som skal overføres på en wire vanligvis er 30 fot (9,1 m) eller mindre i lengde. Perforeringskanonen blir senket ned i foringsrøret på en wire eller rør til et punkt nær undergrunnssonen av interesse, og den formede eksplosive ladning blir detonert, hvilket i sin tur gjennomtrenger eller perforerer foringsrøret og formasjonen. På denne måten, blir fluidforbindelse etablert mellom det forede brønnhull og den underjordiske sone av interesse. De resulterende perforeringer strekker seg gjennom foringsrøret og sementen en kort avstand inn i formasjonen. Perforeringskanonen blir så fjernet fra brønnhullet eller droppet til bunnen av dette. Formasjonen blir ofte stimulert for å forbedre produksjonen av hydrokarboner fra den ved å pumpe fluid under trykk inn i brønnen og inn i formasjonen for å indusere hydraulisk frakturering av formasjonen eller ved å pumpe fluid inn i brønnen og formasjonen for å behandle eller stimulere formasjonen. Deretter, kan fluid bli produsert fra formasjonen gjennom foringsrørstrengen til overflaten av jorden eller injisert fra overflaten gjennom foringsrørstrengen og inn i den underjordiske formasjon.

I noen formasjoner, er det ønskelig å utføre perforeringsoperasjonene med trykket i brønnen overbalansert i forhold til formasjonens trykk. Under overbalanser-te forhold, overskrider trykket i brønnen trykk ved hvilket formasjonen vil frakturere, og hydraulisk frakturering oppstår i nærheten av perforeringene. Perforeringene kan trenge flere tommer inn i formasjonen, og frakturnettverket kan strekke seg flere fot (1 fot = 30,48 cm) inn i formasjonen. En forstørret ledning kan således skapes for flu-idstrøm mellom formasjonen og brønnen, og brønnens produktivitet kan bli betydelig øket ved tilsiktet indusering av frakturer i perforeringene.

Ofte trenger en underjordisk brønn flere soner av samme underjordiske formasjon og/eller et antall formasjoner av interesse, som bærer hydrokarboner. Det er vanligvis ønskelig å etablere kommunikasjon med hver sone og/eller formasjon av interesse for injisering og/eller produksjon av fluida. Dette har vært beleilig oppnådd på en av flere måter. Først, kan en enkelt perforeringskanon bli transportert på en wireledning eller rør inn i det underjordiske brønnhull, og avfyrt for å perforere en sone og/eller formasjon av interesse. Denne prosedyren blir gjentatt for hver sone som skal behandles. Alternativt, blir en enkelt perforeringskanon overført på en wire eller et rør inn i den underjordiske brønnen, og kanonen blir plassert nær hver sone og/eller formasjon av interesse, og selektivt avfyrt for å perforere hver sone og/eller formasjon. I henhold til en annen tilnærming, blir to eller flere perforeringskanoner plassert på en atskilt måte på samme rør, og blir transportert inn i brønnen og avfyrt. Når den valgte avfyringsmetode blir brukt og den underjordiske sone og/eller formasjon av interesse er forholdsvis tynn, f.eks. 15 fot (4,6 m) eller mindre, blir perforeringskanonen plassert nær sonen av interesse og noen av de formede ladninger av perforeringskanonen blir avfyrt for selektivt å perforere bare denne sone eller formasjon. Kanonen blir så omplassert ved hjelp av wireledningen til en annen sone eller formasjon, og visse formede ladninger blir avfyrt for selektivt å perforere denne sone eller formasjon. Denne prosedyren blir gjentatt til alle soner og/eller formasjoner er perforert, og perforeringskanonen blir trukket tilbake til overflaten ved hjelp av wiren. I den rør-transporterte kanontilnærming, blir to eller flere perforeringskanoner overført til brønnhullet på samme rør på en atskilt måte, slik at hver kanon blir plassert nær en av de underjordiske soner og/eller formasjoner av interesse. Så snart de er plassert i brønnen, kan kanonene bli samtidig eller selektivt avfyrt for å perforere foringsrøret og etablere kommunikasjon med hver slik sone og/eller formasjon.

I fremgangsmåten vist i US patent nr. 3,097,693, omfatter fremgangsmåten detonering av en første perforeringskanonenhet som er plassert utenfor et foringsrør i et undergjordisk brønnhull. Ytterligere eksempel på dette er beskrevet i US patent nr. 3,426,849.

Hvis sonene og/eller formasjonene som er perforert ved en av de konvensjonelle tilnærminger skal bli hydraulisk frakturert, blir fluid pumpet inn i brønnen under trykk som overskrider det trykk ved hvilken sonen og/eller formasjonen vil frakturere. Fraktueringsfluidet vil imidlertid fortrinnsvis strømme inn i de soner og/eller formasjoner som typisk har den største porøsitet og/eller det laveste trykk, og dermed ofte resultere i liten eller ingen frakturering av noen av sonene og/eller formasjonene. Videre, kan det medføre betydelige kostnader å pumpe fluid under tilstrekkelig trykk til å frakturere flere soner og/eller formasjoner gjennomtrengt av et underjordisk brønnhull. I en anstrengelse for å lette dette problemet, har det vært brukt en prosedy-re hvor en perforeringskanon blir senket ned i en brønn eller et rør på en wireledning nær den nederste sone av interesse, og avfyrt for å perforere foringsrøret og sonen. Deretter, er det nødvendig å trippe ut brønnen og fjerne perforeringskanonen til overflaten. Fluidum blir så pumpet inn i brønnen med tilstrekkelig trykk til å frakturere eller stimulere den nederste sone. Dette stimuleringsfluid kan gjenvinnes fra sonen som nettopp er perforert og frakturert for å motvirke skade på sonen som kan oppstå som følge av forlenget kontakt med fraktureringsfluidet. Før perforering og stimulering av den nest dypeste sone av interesse, blir en mekanisk anordning eller plugg eller sandfylling satt inn i brønnen mellom sonen som nettopp er frakturert og den sonen som skal fraktureres for å isolere den stimulerte sone fra ytterligere kontakt med fraktureringsfluid. Denne prosedyren blir gjentatt til alle soner og/eller formasjoner er perforert og frakturert. Så snart denne kompletteringsoperasjonen er ferdig, må hver plugg bores ut eller på annen måte fjernes fra brønnen for å tillate fluid å bli produsert til overflaten gjennom brønnen. Nødvendigheten for å trippe inn og ut av brønn-hullet for å perforere og stimulere hver av flere soner og/eller formasjoner, av bruken av slike plugger for å isolere tidligere behandlede soner og/eller formasjoner fra videre behandling fluidkontakt er imidlertid tidskrevende og kostbart. På grunn av dette, blir flere soner og/eller formasjoner ofte stimulert samtidig selv om dette resulterer i uakseptabel behandling av visse soner og/eller formasjoner. Det eksisterer således et behov for apparater og prosesser for å perforere foringsrør som er plassert i et underjordisk brønnhull som eliminerer behovet for å kjøre perforeringsutstyr inn og ut av brønnen mens man kompletterer flere soner og/eller formasjoner.

Det er følgelig et mål for den foreliggende oppfinnelse å frembringe en frem-gangsmåte og et apparat for økonomisk og effektivt å perforere og stimulere flere underjordiske soner og/eller formasjoner som er gjennomtrengt av en underjordisk brønn.

Et annet mål for den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en prosess og et apparat for å komplettere en underjordisk brønn hvor foringsrør er perforert for å frembringe fluidforbindelse gjennom veggen av foringsrøret ved hjelp av en perforeringskanonenhet som er plassert i et underjordisk brønnhull utenfor foringsrøret.

Det er et videre mål for den foreliggende oppfinnelse å frembringe en prosess og et apparat hvor for å komplettere og stimulere et foret, underjordisk brønnhull hvor inngangen inn i brønnhullet for å oppnå komplettering og/eller stimulering er unngått.

Enda et mål for den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en prosess og et apparat for rask behandling og/eller stimulering av hver underjordisk formasjon gjennomtrengt av en underjordisk brønn individuelt, og derfor økonomisk.

Enda et mål for oppfinnelsen er å frembringe en prosess og et apparat for å komplettere en underjordisk brønn hvor flere perforeringskanonenheter er plassert i brønnhullet utenfor foringsrøret og nær flere underjordiske formasjoner av interesse, og selektivt detonert for å etablere fluidforbindelse mellom en underjordisk formasjon og det indre av foringsrøret.

For å nå de ovennevnte og andre mål, og i henhold til hensikten med den foreliggende oppfinnelse som utført og bredt beskrevet her, kan en karakterisering av den foreliggende oppfinnelse omfatte en prosess for å etablere fluidforbindelse. Prosessen omfatter plassering av minst en eksplosiv ladning i et underjordisk brønnhull slik at minst en eksplosiv ladning er plassert utenfor foringsrøret som også er plassert inne i brønnhullet, og siktet mot foringsrøret, og å detonere den minst en eksplosive ladning for å perforere veggen av foringsrøret minst en gang.

I en annen karakterisering av den foreliggende oppfinnelse, er det frembrakt en prosess for å komplettere et underjordisk brønnhull som omfatter gjennomtreng-ning av veggen av foringsrøret som er plassert og sementert i en underjordisk brønn, fra utsiden av foringsrøret til innsiden.

I enda en annen karakterisering av den foreliggende oppfinnelse, er det frembrakt en prosess for å komplettere en underjordisk brønn som omfatter plassering av minst en eksplosiv ladning i et underjordisk brønnhull utenfor foringsrøret, og å detonere den minst en eksplosive ladning for å perforere foringsrøret.

I enda en annen karakterisering av den foreliggende oppfinnelse, er det frem-satt en prosess for å frembringe fluidforbindelse gjennom veggen av et foringsrør. Prosessen omfatter detonering av en første perforeringskanonenhet som er plassert utenfor foringsrøret i et underjordisk brønnhull, og dermed perforere foringsrøret.

I en videre karakterisering av den foreliggende oppfinnelse, er det frembrakt en prosess for å komplettere en eller flere underjordiske formasjoner. Prosessen omfatter detonering av en første perforeringskanonenhet som er plassert utenfor et foringsrør i en underjordisk brønn og dermed perforere foringsrøret og en første underjordisk formasjon.

I enda en videre karakterisering av den foreliggende oppfinnelse, er det frembrakt en prosess for å komplettere en underjordisk brønn som omfatter gjennom-trengning av foringsrøret som er plassert i et underjordisk brønnhull mens det indre av foringsrøret forblir uokkupert av perforeringskanoner eller annet utstyr, verktøy, rør eller liner.

I enda en videre karakterisering av den foreliggende oppfinnelse, er det frembrakt et kompletteringssystem som omfatter et foringsrør som er i det minste delvis plassert inne i et underjordisk brønnhull og minst en perforeringskanonenhet som er plassert utenfor foringsrøret og inne i brønnhullet. Perforeringskanonenheten har minst en eksplosiv ladning sikret i retning av foringsrøret.

I enda en karakterisering av den foreliggende oppfinnelse, er det frembrakt et kompletteringssystem som omfatter et foringsrør og minst en perforeringskanon som er forbundet med det ytre av foringsrøret og har minst en eksplosiv ladning siktet mot foringsrøret.

De medfølgende tegninger, som er inkludert og danner en del av spesifika-sjonen, illustrerer utførelsene av den foreliggende oppfinnelse, og tjener, sammen med beskrivelsen, til å forklare prinsippene ved oppfinnelsen. Det henvises nå til teg-ningene, hvor figur 1 er et snitt av enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse som plassert i et underjordisk brønnhull, figur 2 er et tverrsnittsriss av enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse plassert i et underjordisk brønnhull, tatt langs linjen 2-2 på figur 1, figur 3 er et tverrsnittsriss av enheten av den foreliggende oppfinnelse som plassert i en underjordisk brønn tatt langs linjen 2-2 på figur 1, etter at minst en eksplosiv ladning av en perforeringskanon er detonert, figur 4 er et tverrsnittsriss av enheten av den foreliggende oppfinnelse som plassert og sementert inne i et underjordisk brønnhull, figur 5 er et tverrsnittsriss av enheten av den foreliggende oppfinnelse som plassert og sementert inne i et underjordisk brønnhull, tatt langs linjen 5-5 på figur 4, figur 6 er et tverrsnittsriss av enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse som plassert og sementert inne i et underjordisk brønnhull, tatt langs linjen 5-5 på figur 4, etter at minst en eksplosiv ladning av perforeringskanonen er detonert, figur 7 er et delvis utsnitt, perspektivriss av enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse, omfattende en perforeringskanonenhet som har flere eksplosive ladninger, som detonert, figur 8 er et toppriss av enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse vist på figur 7 som plassert og sementert inne i et underjordisk brønnhull og detonert, som illustrerer en utførelse av en ladning-fasing, figur 9 er et delvis utsnittsriss, delvis i snitt, av enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse, omfattende en perforeringskanonenhet som har flere eksplosive ladninger, som plassert og sementert i et underjordisk brønnhull, figur 10a til g er delvis utsnitt, skjematiske riss av en utførelse av den foreliggende oppfinnelse hvor flere underjordiske formasjoner er stimulert og/eller behandlet, figurene lia til f er delvis utsnitt, skjematiske riss av en annen utførelse av den foreliggende oppfinnelse som er brukt til å stimulere og/eller behandle flere underjordiske formasjoner, hvor en sone-isolasjonsanordning er plassert mellom perforeringskanonenhetene, figurene 12a, 13a, 14a, 15a, og 16a er delvis tverrsnittsriss, som kombinert i nevnte sekvens, illustrerer en annen utførelse av den foreliggende oppfinnelse som er brukt til å stimulere og/eller behandle flere underjordiske formasjoner hvor klaffventilsubenheter er plassert mellom perforeringskanonenhetene, figurene 12b, 13b, 14b, 15b og 16b er delvis tverrsnittsriss, som, kombinert i den nevnte sekvens, illustrerer en annen utførelse av den foreliggende oppfinnelse som er benyttet til å stimulere og/eller behandle flere underjordiske formasjoner, hvor klaffventilsubenheter er plassert mellom perforeringskanonenhetene, og hvor en av perforeringskanonenhetene er detonert, figurene 12c, 13c, 14c, 15c og 16c er delvis tverrsnittsriss som, kombinert i den nevnte sekvens, illustrerer en annen utførelse av den foreliggende oppfinnelse som er benyttet til å stimulere og/eller behandle flere underjordiske formasjoner hvor klaffVentilsubenheter er plassert mellom perforeringskanonenheter, og hvor begge perforeringskanonenhetene er detonert, figur 17 er et snitt av en spesiell krave benyttet i utførelsen av den foreliggende oppfinnelse som er illustrert på figurene 12a til 16a som montert, figur 18 er et annet riss av en del av en av perforeringskanonenhetene som er illustrert på figurene 12a og 12b, og figur 19 er et snitt av en del av en av perforeringskanonenhetene som er illustrert på figur 12c.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse, er det frembrakt en enhet for plassering inne i et underjordisk brønnhull under komplettering av dette. Enheten omfatter en eller flere perforeringskanoner som er plassert nær utsiden av foringsrøret slik at minst en eksplosiv ladning av perforeringskanonen er siktet mot foringsrøret. Som benyttet gjennom hele denne beskrivelsen, uttrykket "foringsrør" henviser til de rør, vanligvis en streng bestående av flere skjøter av stålrør, som brukes i et brønnhull for å forsegle fluidene fra brønnhullet, for å holde veggen av brønnhullet fra å skli ut eller falle inn, og gjennom hvilke fluidene blir produsert fra og/eller injisert inn i en underjordisk formasjon eller sone. Uttrykket "perforeringskanon" henviser til en enhet for plassering i et underjordisk brønnhull, som inneholder en eller flere eksplosive ladninger som er ballastisk forbundet med overflaten, og som er konstruert til å trenge gjennom foringsrørveggen.

Det henvises nå til figur 1, som illustrerer et underjordisk brønnhull 2 som strekker seg fra overflaten av jorden eller sjøbunnen 4 og trenger gjennom minst en underjordisk formasjon 6. "Underjordisk formasjon" som benyttet i denne beskrivelsen henviser til en underjordisk formasjon, et lag av underjordisk formasjon og/eller en sone av et lag av en underjordisk formasjon som representerer en gitt stratigrafisk enhet, så som en enhet av porøsitet, permeabilitet og/eller hydrokarbon-metning. Enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse er illustrert generelt som 10 på figur 1, og omfatter en perforeringskanonenhet 20 og et foringsrør 12. Som montert og plassert inne i brønnhullet 2, er perforeringskanonenheten plassert på utsiden av foringsrøret 12 nær den ytre diameter av dette. Perforeringskanonenheten 20 er fortrinnsvis festet til foringsrøret 12 på hvilken som helst passende måte, f.eks. ved metallbånd, så som rustfritt stål bånd, viklet rundt både foringsrøret 12 og perforeringskanonenheten 20, eller med spesielle forbindelser, for å sikre den relative plassering mellom perforeringskanonenheten 20 og foringsrøret 12, som fullt montert ikke endres vesentlig, verken aksielt eller rotasjonsmessig, under plassering av enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse i brønnhullet 2. Enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse er fortrinnsvis konstruert enten før og/eller ved brønnstedet, dvs. enten på land eller på en offshore plattform, ved overflaten 4 før kjøring av enheten inn i brønnhullet 2. Som illustrert på figur 1, er det et styringssystem 18, f.eks. en elektrisk line, som strekker seg fra en passende kraftkilde (ikke illustrert) på overflaten 4, som vil være åpenbart for en fagmann i teknikken, til perforeringskanonenheten 20 for å frembringe et passende signal for å antenne perforeringskanonenheten. Hvor elektrisk linje er brukt, er det å foretrekke at linjen er armert for beskyttelse mot skade under plassering av enheten i brønnhullet, og at linjen er festet til foringsrøret ved passende midler, så som de som er beskrevet ovenfor i forbindelse med festing av perforeringskanonenhetene. Andre passende styringssystemer for å antenne de eksplosive ladninger i perforeringskanonenheten 20, så som hydrauliske linjer forbundet med en passende kilde for hydraulisk fluid under trykk (flytende eller gassformig) eller elekt-romagnetiske eller akustiske signaler og tilsvarende mottakere (ikke illustrert) forbundet med perforeringskanonenhetene for bølgeoverføring gjennom foringsrøret, jord og/eller brønnhullsfluida, kan også benyttes i den foreliggende oppfinnelse. Hvilken som helst linje eller hvilket som helst instrument som er nevnt nedenfor i forbindelse med enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse bør festes til foringsrø-ret ved passende intervaller for å motvirke skade under plassering av enheten i brønnhullet.

Perforeringskanonenheten 20 har minst en eksplosiv ladning 22 plassert i den, som er siktet mot foringsrøret 12. Som illustrert på figur 2, har enheten 20 to eksplosive ladninger 22, 26 som er aksielt atskilt fra hverandre inne i enheten 20, og som, skjønt de er orientert med litt forskjellige vinkler, begge er siktet mot foringsrø-ret 12. Etter overføring av et passende signal, f.eks. elektrisk strøm via linjen 18, de-toneres den eksplosive ladning 22 og avfyrer en formet ladning langs banen 24 og skaper perforeringer 13 og 14 i veggen på foringsrøret 12, mens den eksplosive ladning 26 detonerer og avfyrer en formet ladning langs banen 28 og skaper perforeringer 15 og 16 i veggen av foringsrøret 12. Det skal også bemerkes at skjønt hver ladning er illustrert som å være i stand til å skape to perforeringer i foringsrørveggen 12, kan disse ladninger være konstruert til bare å slå ut en enkelt perforering, f.eks. 13 og 15, gjennom foringsrørveggen 12 der dette er ønskelig. F.eks., kan enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse benyttes hvor det er ønskelig å skape fluidforbindelse gjennom foringsrørveggen, så som for å overvåke tilstander i det indre av brønnhullet for å aktivere et verktøy som er plassert på utsiden av foringsrøret 12.

I en utførelse som illustrert på figur 4, er enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse plassert inne i et underjordisk brønnhull etter at brønnhullet er boret, men før komplettering av brønnen. Enheten er fortrinnsvis plassert nær en underjordisk formasjon av interesse, på en eller annen passende måte. Posisjonen av den underjordiske formasjon 6 vil være kjent fra en åpen hull logg, så som gammastrålelogg, som blir kjørt under eller etter at borehullet er boret, og i en mindre utstrekning ved visse indikasjoner oppnådd under boring, så som slamlogger og/eller endringer i bore-gjennomtrengningstakten. Mens enheten blir plassert i brønnhullet, kan det oppnås en logg ved å forlenge et loggeverktøy, så som et gammastråleverktøy, gjennom forings- røret 12 for å innrette perforeringsenheten 20 med formasjonen 6, eller alternativt, ved å feste et loggeverktøy 50 på utsiden av foringsrøret 12 og nær perforeringskanonenheten for å oppnå sanntids logger. Ved å korrelere disse loggene med åpen hull logg, kan perforeringskanonenheten bli nøyaktig posisjonert i henhold til den underjordiske formasjon 6 av interesse. Ofte er det ønskelig å sirkulere fluid gjennom foringsrøret og ringrommet som defineres mellom foringsrøret og brønnhullet før sementering. Som vil være åpenbart for fagfolk, kan temperaturen av et slikt fluid og sementen under herding forårsake at foringsrøret trekker seg sammen eller utvider seg, og slike endringer vil bli tatt i betraktning under den første plassering av enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse i borehullet, spesielt hvor formasjonen av interesse er forholdsvis tynn eller kort i lengde. Så snart perforeringskanonenheten er korrekt plassert inne i brønnhullet, blir sement 17 sirkulert enten ned gjennom det indre 13 av foringsrøret 12 og tilbake mot overflaten via ringformet 19 som er dannet mellom foringsrøret og brønnhullet, eller, mindre ønskelig, ned ringrommet 19 mot bunnen av borehullet. Før sementen 17 er helt herdet, kan foringsrøret 12 bli aksielt resiprokert for å sikre at sementen er jevnt fordelt rundt foringsrøret 12.

På den måten som nettopp er beskrevet, blir enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse sementert inn i brønnhullet (figur 4) mellom foringsrøret og overflaten av brønnhullet, og er i stand til å bli fjernaktivert med en passende anordning 18, så som en elektrisk linje, hydraulisk linje, radiosignaler osv., på et senere tidspunkt. Perforeringskanonenheten 20 har minst en eksplosiv ladning 22 inneholdt i den, som er sikret mot foringsrøret 12. Som illustrert på figur 5, har enheten 20 to eksplosive ladninger 22, 26 som er aksielt atskilt, og som, skjønt de er orientert i noe forskjellige vinkler, begge er siktet mot foringrøret 12. Etter overføring av et passende signal via anordningen 18, f.eks. strøm via en elektrisk linje, detonerer de eksplosive ladninger 22 og 26. Etter detonering, avfyrer den eksplosive ladning 22 en formet ladning langs en bane 24, og skaper dermed perforeringer 13 og 14 i veggen av foringsrøret 12 og en perforeringstunnel 32 som strekker seg gjennom sementen 17 og inn i den underjordiske formasjon 6, mens den eksplosive ladning 26 avfyrer en formet ladning langs en bane 28, og skaper dermed perforeringer 15 og 16 i veggen av foringsrøret 12, og en perforeringstunnel 34 som strekker seg gjennom sementen 17 og inn i den underjordiske formasjon 6. På denne måten, blir fluidkommunikasjon etablert mellom formasjonen 6 og det indre av foringsrøret 10. Det skal bemerkes at skjønt hver ladning er illustrert som i stand til å skape to perforeringer i veggen av foringsrøret 12, kan disse ladningene være konstruert slik at de bare slår en enkelt perforering, f.eks. 13 og 15, gjennom foringsrørveggen 12 når dette er ønskelig. F.eks., det kan være ønskelig å etablere fluidkommunikasjon mellom et separat verktøy (ikke illustrert) sånn som en trykkmåler, som er plassert på utsiden av foringsrøret, nær og i fluidforbindelse med perforeringsenheten.

Prosessen eller fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatter således i brede trekk plassering av en perforeringskanonenhet i et underjordisk brønnhull utenfor og overliggende foringsrøret, og detonering av minst en eksplosiv ladning i perforeringskanonenheten for å trenge inn i foringsrørveggen minst en gang. Fortrinnsvis er enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse sementert i det underjordiske brønnhull, og detonasjon av den eksplosive ladning skaper en perforeringstunnel gjennom sementen og inn i den underjordiske formasjon. Selv om hver perforeringskanonenhet 20 kan inneholde et antall eksplosive ladninger 30 som vil være klart for en fagmann, er det bare nødvendig å sikte en slik ladning mot forings-røret 12 for å praktisere den foreliggende oppfinnelse. Imidlertid, siden er perforeringskanonenhet beleilig inneholder flere eksplosive ladninger per fot, f.eks. 6 (figur 7) er det vanligvis ønskelig å ha flere ladninger i en gitt enhet siktet mot foringsrøret som kjørt i et brønnhull. Et foretrukket fasingsmønster for seks eksplosive ladninger i en enhet som har minst seks eksplosive ladninger er illustrert på figur 8.1 denne utfø-relse, er de seks ladninger 30 aksielt og radielt atskilt i perforeringskanonenheten 20 i et spiralmønster. Tre av de seks ladningene er orientert for å perforere foringsrøret 12 og skape perforeringstunneler 40, 42 og 44 etter detonering, som strekker seg gjennom sementen 17 og inn i formasjonen 6, mens de øvrige tre ladninger er orientert for å skape perforeringstunneler 46, 47 og 48 etter detonasjon, og trenge gjennom sementen 18 og formasjonen 6, men ikke foringsrøret 12. Som illustrert på figur 8, er vinkelen a mellom tunnelene 40 og 42 og mellom tunnelene 42 og 44 i det vesentlige like, og vil avhenge av diameteren av foringsrøret og perforeringskanonenheten og avstanden mellom foringsrøret og enheten. F.eks., vinkelen a for en 2 1/8" (5,4 cm) perforeringskanonenhet og 4 1/2" (11,4 cm) foringsrør er 30°, for en 2 3/8" (6 cm) enhet og 3 1/2" (8,9 cm) rør er den 22,5°, og for et 2 7/8" (7,3 cm) enhet og 2 7/8 (7,3 cm) foringsrør, er den 17,5°. Perforeringstunneler 40, 42, 44 og 46 til 48 er utformet ved å avfyre de eksplosive ladninger i en sekvens med begynnelse fra hver ende av kanonen. Videre, skjønt det er å foretrekke at de eksplosive ladninger for hver enhet er orientert til å skyte i et plan som er perpendikulært med aksens enhet, kan en eller flere ladninger bli anordnet til å skytes i en vinkel i forhold til et horisontalt plan.

I en videre utførelse av den foreliggende oppfinnelse, er enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse konstruert av et foringsrør 112 og flere perforeringskanonenheter 120a-e (figur 9). Som montert og plassert inne i brønnhullet 102, er perforeringskanonenhetene plassert på utsiden av foringsrøret 112, nær den ytre diameter av dette. Det er foretrukket at perforeringskanonenhetene 120a-e er festet til foringsrøret 112 på en passende måte, f.eks. ved metallband viklet rundt både foringsrøret 112 og perforeringskanonenhetene 120a-e eller en spesiell kopling, for å sikre at den relative posisjon mellom hver perforeringskanonenhet 120 og foringsrøret 112 som ferdig montert ikke forandrer seg vesentlig under plassering av enheten ifølge den forelig gende oppfinnelse i brønnhullet 102. Hver perforeringskanonenhet har minst en eksplosiv ladning som er siktet slik at den vil perforere foringsrøret etter detonering. Enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse er fortrinnsvis fullt konstruert ved brann-stedet, dvs. enten ved et brønnhode på land eller en offshore plattform, ved overflaten 104 før kjøring av enheten inn i brønnhullet 102. Som illustrert på figur 9, er det en signalanordning 118, f.eks. en elektrisk linje, som strekker seg fra en passende kraftkilde (ikke illustrert) ved overflaten 104 til perforeringskanonenhetene 120a-e for å gi en kraftkilde for antennelse.

Flere perforeringskanonenheter 120a-e er plassert inne i et underjordisk brønnhull 102 nær flere underjordiske formasjoner av interesse 106a-e etter at brønn-hullet er boret, men før komplettering av brønnen. Enheten er plassert nær en underjordisk formasjon av interesse på hvilken som helst passende måte. Posisjonen for de underjordiske formasjoner 106a-e vil være kjent fra åpen hull logger og boredata, som tidligere diskutert. Mens enheten blir plassert i brønnhullet, kan et foret hull logg oppnås og korreleres med åpen hull loggende for nøyaktig posisjonering av perforeringskanonenhetene 120a-e nær de underjordiske formasjoner 106a-e av interesse. Det er ofte ønskelig å sirkulere fluid gjennom foringsrøret og ringrommet som definert mellom foringsrøret og brønnhullet før sementering. Som vil være åpenbart for fagfolk, kan temperaturen av slikt fluid og sementen under herding forårsake at foringsrøret trekker seg sammen eller utvider seg, og slike endringer vil bli tatt i betraktning under den første plassering av enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse i brønnhullet, spesielt hvor formasjonen av interesse er forholdsvis tynn. Så snart perforeringskanonenhetene er riktig plassert innenfor brønnhullet, blir sement 117 sirkulert enten ned gjennom det indre 113 av foringsrøret 112 og tilbake til overflaten via ringrommet 119 som er dannet mellom foringsrøret og brønnhullet, eller alternativt, ned gjennom ringrommet 119 og gjennom foringsrøret 112 opp til overflaten. Før sementen 117 er fullt herdet, kan foringsrøret 112 bli aksielt resiprokert for å sikre at sementen blir jevnt fordelt rundt foringsrøret 112. Som således konstruert, blir de flere perforeringskanonenheter 120a-e som er plassert nær underjordiske soner av interesse 106a-e, senere donert samtidig, sekvensielt eller i hvilken som helst ønsket rek-kefølge med sending av et passende signal til hver perforeringskanonenhet via elekt-riske, hydrauliske lydbølgesignaler eller på en annen passende måte.

I henhold til et aspekt ved den foreliggende oppfinnelse, som er illustrert på figur 9, blir perforeringskanonen 120a avfyrt eller detonert etter å ha mottatt et signal via signalanordningen 118, og utfører dermed perforeringer 150a (figur 10a) gjennom foringsrøret 112 og sementen 117 inn i formasjonen 106a på en måte som tidligere beskrevet i forbindelse med utførelsene illustrert på figurene 6 til 8 ovenfor. Deretter blir stimulasjonsfluida 160a, så som fraktureringsfluid inneholdende proppemidler og/eller syrer inneholdende kuler som virker som diverteringsagenser i formasjonen, og/eller behandlingsfluida, f.eks. skjellmhibitorer og/eller elasjonsoppløsninger, pumpet fra overflaten 104 gjennom det indre 113 av foringsrøret 112 og inn i perforeringene 150a (figur 10b). Radioaktive sporstoffer kan være inkludert i stimulasjon og/eller behandlingsfluidene for å sikre korrekt plassering av fluida og/eller faststoffer som finnes i dem. I tilfelle med fraktureringsfluida, blir frakturene 156a utformet og forplantet inne i formasjonen 106a. Hvor stimulasjonsfluida, så som syringsfluida, og/eller behandlingsfluida blir benyttet, trenger ikke disse fluidene å bli pumpet ved tilstrekkelig trykk til å skape frakturer 156a. Når stimulasjon og/eller behandlings-prosessene fortsetter, vil utskjerming oppstå under pumpingsoperasjonen, hvor prop-pemidlene og/eller kulene skaper en betydelig strømbegrensning i brønnhullet 102. Ved dette punkt (figur 10c), kan prosessen bli avsluttet, f.eks. når det er ønskelig å produsere fluida fra formasjonen 106a for testing og/eller evalueringsformål, eller den neste formasjon 106b kan bli umiddelbart behandlet på lignende måte som den som nettopp er beskrevet i forbindelse med formasjonen 106a (figurene lOd-f). Denne prosessen gjentas for hver sone som skal behandles inntil avslutningen (figur 10g).

I henhold til en annen utførelse av enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse som er illustrert på figur 11, er sone-isolasjonsanordninger 230a og 230b festet til foringsrøret 212 mellom perforeringskanonenhetene 220a-c. Som illustrert, er soneisolasjonsanordningene forbundet med signalanordninger 218, og er fortrinnsvis festet til foringsrøret 212 på en passende måte, f.eks. ved skrugjenger eller sveisinger. Passende sone-isolasjonsanordninger, f.eks. klaffVentiler eller kuleventiler, er benyttet i prosessen ifølge den foreliggende oppfinnelse som beskrevet nedenfor, for selektivt å stenge av strømningen gjennom det indre 213 av foringsrøret 212.1 operasjon, blir perforeringskanonene 220a avfyrt eller detonert etter å ha mottatt et signal via signalanordningene 218, for dermed å utføre perforeringer 250a (figur 1 la) gjennom foringsrøret 212 og sementen 217 inn i formasjonen 206a på en måte som tidligere beskrevet i forbindelse med utførelsene som illustrert på figurene 6 til 10 ovenfor. Deretter blir stimuleringsfluida 260a, så som fraktureringsfluid inneholdende proppe-enheter og/eller syrer og/eller behandlingsfluida, f.eks. skjellinhibitorer og/eller gel-dannende oppløsninger, pumpet fra overflaten 204 gjennom det indre 213 av forings-røret 212 og inn i perforeringene 250a (figur 11b). Radioaktive spormidler kan bli inkludert i stimulerings og/eller behandlingsfluidene for å sikre korrekt plassering av fluida og/eller faststoffer som finnes i dem. I tilfelle med fraktureringsfluida, blir frakturer 256a utformet og forplantet inne i formasjonen 206a. Hvor stimuleringsfluida, så som syringsfluida og/eller behandlingsfluida er benyttet, trenger ikke disse fluidene å bli pumpet ved tilstrekkelig trykk til å skape frakturer 256a. Når stimulerings- og/eller behandlingsprosessen er fullført, blir et signal sendt til isolasjonsanordningen 230a og perforeringskanonene 220b via signalanordningen 218. Som respons, blir perforeringskanonen 220b avfyrt eller detonert, og danner dermed perfo- reiinger 260b (figur lic) mens isolasjonsanordningene 230a blir aktivert for å forsegle det indre 213 av foringsrøret 212 mot fluidstrøm. Detonasjon av perforeringskanon 220b og aktivering av isolasjonsanordning 230a kan oppstå i det vesentlige samtidig eller sekvensielt, skjønt det er å foretrekke at perforeringskanonen 220b blir avfyrt umiddelbart før isolasjonsanordningen 230a blir aktivert. Ved dette punkt (figur lid), blir den neste formasjon 206b umiddelbart behandlet på en lignende måte som den som nettopp er beskrevet i forbindelse med formasjonen 206a (figur 1 ld). Overflate-utstyret som er nødvendig for å pumpe stimulerings- og/eller behandlingsfluidene gjennom foringsrøret 212 trenger ikke å bli beveget fra overflatens brønnsted under operasjon i henhold til den foreliggende oppfinnelse eller rigget opp eller ned, og dermed spare kostnader forbundet med slike operasjoner. Prosessen blir gjentatt for hver sone som skal behandles (figur lie) til fullføringen (figur 11 f). Etter fullføring, kan soneisolasjonsanordningene 230a og 230b bli aktivert til en åpen posisjon eller destruert ved hvilken som helst passende anordning, så som boring, for å tillate strømning gjennom det indre 213 av foringsrøret 212 for fluid produsert fra og/eller injisert inn i formasjonene 206a, 206b og/eller 206c. Skjønt illustrert på figurene lia til llf som må gjelde tre formasjoner, kan den prosessen som er illustrert for denne utførelsen av den foreliggende oppfinnelse anvendes på hvilket som helst antall underjordiske formasjoner som er gjennomtrengt av et underjordisk brønnhull.

En utførelse av enheten og prosessen ifølge den foreliggende oppfinnelse som benytter soneisolasjonsanordninger mellom perforeringskanonenhetene er illustrert generelt som 300 på figurene 12a til 16a, og omfatter minst to perforeringskanonenheter 320 og 320a som er festet på utsiden av foringsrøret 310 som består av individuelle lengder av rør på en måte som beskrevet nedenfor, og klaffventilenheter 380 som er plassert mellom perforeringskanonenhetene 320, 320a som beskrevet nedenfor. En første lengde av foringsrør 310, en første spesialitetskrave 304 og en førs-te hann til hunn kopling 314, en klaffventilsubenhet 380, en annen lengde av forings-rør 310, en krave 316, en tredje lengde av foringsrør 310 og en annen spesialitetskrave 312 er festet sammen i en sekvens som nettopp beskrevet, og illustrert på figur 12, ved hvilken som helst faste anordning, så som skrugjenger. Som illustrert på figur 12 og 13, har hver spesialitetskrave 304 en første generelt sylinderformet, aksielt gående utboring 305 gjennom den, med skrugjengede ender og en annen mindre diameter aksiell utboring 306 som er aksielt forskjøvet fra utboringen 305, og som har en for-størret ende 307 som er utstyrt med skrugjenger for sammenkopling med en perforeringskanonenhet, og en annen ende som er gjenget for kontakt med en hydraulisk linje som beskrevet nedenfor.

Klaffventilsubenheten 280 omfatter generelt rørformede seksjoner 381, 383, 385 og 386 som er festet sammen på hvilken som helst egnet måte, så som ved skrugjenger. O-ring pakninger 382, 388 og 387 gir en fluidtett forbindelse mellom disse generelt rørformede kroppseksjoner. Kroppseksjon 383 er utstyrt med en port 389 som gir fluidforbindelse gjennom veggen av seksjonen 383 og den gjengede ende for feste på en hydraulisk linje som beskrevet nedenfor. En hylse 400 er mottatt inne i kroppseksjonene 381, 383, 385 og 386, slik at, når den er montert i den posisjon som er illustrert på figurene 14a og 15a, er to ringformede kamre 394 og 395 definert mellom dem. Hylsen 400 har et hevet ytre område 402 mellom dens lengde som dermed definerer motsatte generelt ringformede skuldre 404 og 406. Hylsen 400 kan bevege seg i forhold til kroppseksj onene, hvor mengden av bevegelse er begrenset ved hevet ytre område 402 som støter mot endene på det ringformede kammer 395. Ringformede pakninger 392 og 393 danner en fluidtett forsegling mellom hylsen 400 og kroppseksjonene 381 og 383. En klaffventil 396 er roterbart festet til kroppseksjonen 386, og er forspent mot en lukket posisjon i kontakt med et generelt ringformet sete 399 utformet med en ende av kroppsdelen 386 ved hjelp av en fjær 398 for å blokkere flu-idstrøm gjennom den indre utboring 390 av subenheten. Som montert, er klaffventilen 396 plassert i en åpen, tilbaketrukket posisjon inne i det ringformede kammer 394 og holdt der ved hylsen 400. Hylsen 400 blir holdt i denne posisjon ved hjelp av om-givelses-lufttrykket i kammeret 395 som virker mot skulderen 404. Klaffventilen 396 er konstruert av hvilket som helst passende materiale, f.eks. keramikk eller forholdsvis mykt metall så som aluminium eller støpejern, som kan fjernes ved roterende boring eller en slaganordning.

Perforeringskanonenhetene 320 og 320a omfatter hver en detoneringsenhet 330 og en perforeringskanon 350. Hvilken som helst egnet detoneringsenhet kjent av fagfolk i teknikken kan brukes. Et eksempel på en detoneringsenhet som er egnet for bruk med den foringsrør-overførte perforeringsenhet ifølge den foreliggende oppfinnelse er vist på figurene 13a og 16a. En ende på et ytre generelt sylindrisk hus 331 er festet til en forstørret ende 307 av spesialitetskraven 304, mens den andre enden er festet på en annen sub 332 som i sin tur er festet på en tredje sub 333 på hvilken som helst passende måte, så som ved skrugjenger. I tillegg, har det ytre hus 331 av perforeringskanonenheten 320a en utadrettet tapp 364 som inneholder en utboring 365 i fluidforbindelse med det indre av det ytre hus 331 som heretter beskrevet i mer detalj. Venthuset 334 som har en vent 335 utformet mellom lengden av dette har en ende festet til den indre sub 346 som i sin tur er festet til en annen sub 332. Et stempel 336 er mottatt inne i venthuset 334 og en rørformet endehette 337, og er fra be-gynnelsen holdt på plass ved hjelp av skjæringspinner 338 montert i skjæringssettet 339. Stempelet 336 er langstrakt og er forbundet med pinnene 315 i enheten 320a. En avfyringspinne 340 strekker seg fra en ende av bunnen på stempelet 336. Et ringformet kammer 341 er definert mellom stempelet 336 og avfyringshodet 342 er fylt med luft ved atmosfærisk trykk. Avfyringshodet 342 ligger an mot en skulder i den indre vegg av venthuset 334 i detonatorenheten som fullt konstruert, og virker til å holde perkusjonsdetonatoren 343 mot en avfyringsoverføring 345 i en ende av den interne sub 346. Intern sub 346 er festet til en annen sub 334 på en eller annen måte, så som ved skrugjenger. Hver av avfyringsoverføring 345, intern sub 346, annen sub 332 og tredje sub 334 er utstyrt med en intern utboring gjennom hvilken den detonerende lunte 349 passerer. Forsterkeroverføringer 347, 348 er plassert i henholdsvis andre og tredje sub 332, 334, og forbinder segmenter av den detonerende lunte 349 ovenfor og nedenfor forbindelsen mellom den andre og den tredje sub 332, 334. En ende av den tredje sub er festet til en ende av en perforeringsladningsbærer 352 av perforeringskanonenheten 350, mens den andre ende av ladningsbæreren 352 er festet til bull plugg 353 ved hvilket som helst passende middel, så som skrugjenger. Ladningsbæreren 352 kan være en kommersielt tilgjengelig ladningsbærer for perforeringslad-ninger, og inneholder minst en konvensjonell perforeringsladning 356 i stand til å skape en åpning i foringsrør og en del av tilstøtende underjordisk formasjon. Et per-foreringsladningsrør 354 er plassert inne i bæreren 352, og har minst en forholdsvis stor åpning 355 som kan være atskilt både vertikalt langs og vinkelmessig rundt rø-rets akse. Ladningsbæreren 352 og perforeringsladningsrøret 354 har generelt lang-strakte rørformede utforminger. En foret perforeringsladning 356 er festet i en åpning 355 i perforeringsladningsrøret 354 på en måte som vil være åpenbar for fagfolk, slik at den store enden 357 er innrettet med å strikke ut gjennom en åpning 355 i røret 354. Hvis flere ladninger er til stede, kan de være atskilt vertikalt langs og vinkelmessig rundt aksen av bæreren. Ladningstettheten er en passende tetthet bestemt ved fremgangsmåter kjent blant fagfolk i teknikken. Vanlige ladningstettheter ligger i området mellom 2 og 24 per fot (1 fot = 30,48 cm). Den detonerende lunte 349 er forbundet med den lille enden 358 av hver perforeringsladning 356 og endehetten 359 ibullpluggen353.

Som illustrert på figurene 13a og 14a, er perforeringskanonenheten 320a utstyrt med en sub 322 istedenfor en bullplugg. Sub 322 har en utboring 323 gjennom den, og er festet med den andre enden til stempelhuset 324 som glidende mottar et stempel 326 i det indre 325. Den andre enden av stempelhuset er forbundet med en plugg 327 som har en utboring 328 gjennom den, som har en ende gjenget for forbindelse med en hydraulisk linje.

Som montert og illustrert på figurene 12a til 16a, er det en første hydraulisk linje 402 som strekker seg til en passende kilde (ikke illustrert) for hydraulisk fluid under trykk ved overflaten, som vil være åpenbart for fagfolk i teknikken, og er festet inne i en ende av en utboring 306 gjennom spesialitetskopleren 304 på hvilken som helst egnet måte, så som ved en gjenget hylse 403. En annen hydraulisk linje 404 har en ende forbundet med utboring 365 i tappen 364 av perforeringskanonenheten 320a, mens den andre enden er forbundet med en ende av utboringen 306 gjennom spesiali-tetskoplingen 304 ved hvilken som helst passende anordning, så som ved gjengede hylser 405 og 406. Enda en hydraulisk linje 407 har en ende forbundet med en ende av en utboring 328 i pluggen 327 av perforeringskanonenheten 320a, mens den andre enden er forbundet med den gjengede ende av porten 389 i kroppseksj onen 383 av klaffventilsubenheten 380 på hvilken som helst egnet måte, så som ved gjengede hylser, henholdsvis 408 og 409.

I operasjon, blir utførelsen av enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse på figurene 12a til 16a plassert i et underjordisk brønnhull slik at perforeringskanonenhetene er nær underjordiske formasjoner av interesse 206a og 206b (figur 1 la). Hydraulisk fluid blir så overført under trykk fira en passende kilde via hydraulisk linje 402 til den interne utboring gjennom perforeringskanonenheten 320a, hvor som illustrert i mer detalj på figur 18, det hydrauliske fluid blir avledet gjennom utboringen 365 i tappen 364 og inn i den hydrauliske linje 404 og perforeringskanonenheten 320, hvor trykket som utøves av det hydrauliske fluid forårsaker at skjæringspinnene 338 skjæres av og avfyringspinnen 340 slår avfyringshodet 342, og antenner perkusjonsdetonatoren 343. Antennelsen av perkusjonsdetonatoren 343 forårsaker en sekundær detonasjon i antennelsesoverføringen 345, som i sin tur antenner den detonerende lunte 349. Detonerende lunte 349 omfatter et sprengstoff, og løper mellom endene på hver ladningsbærer, passerer mellom baksidene på ladningene og ladningsklippene som holder ladningene i bæreren. Lunten 349 antenner ladningene 356 i ladningsbærerne 352 og forsterkeroverføringene, som inneholder en høyere grad av sprengstoff enn den detonerende lunte 349. Detonasjon av ladningene 356 i perforeringskanonenheten 320 utformer perforeringer 250a gjennom foringsrøret 212 (figur 16b), dvs. perforeringer 311 gjennom foringsrøret 310 (figurene 16b og 16s), og sement 217 inn i formasjonen 206a på en måte som er tidligere beskrevet i forbindelse med utforminger illustrert på figur lia ovenfor. Deretter blir stimuleringsfluida 260a, så som fraktureringsfluida inneholdende proppinger og/eller syrer, og/eller behandlingsfluida, f.eks. skjellinhibitorer og/eller geloppløsninger, blir pumpet fra overflaten 204 gjennom det indre 213 av foringsrøret 212 og inn i perforeringene 250a (figur 11b). Radioaktive sporstoffer kan være inkludert i stimulering og/eller behandlingsfluidene for å sikre korrekt plassering av fluidene og/eller faststoffer som finnes i dem. I tilfelle med fraktureringsfluida, blir frakturer 256a utformet og forplantet inne i formasjonen 206a. Hvor stimuleringsfluida, så som syrefluida og/eller behandlingsfluida er benyttet, trenger ikke disse fluidene å bli pumpet ved tilstrekkelig trykk til å skape frakturer 256a.

Når stimulerings- og/eller behandlingsprosessen er fullført, blir det hydrauliske trykk øket i linjen 402 til skjæringspinnene 338 i perforeringskanonenheten 320a skjæres av. Ved dette punkt, er stempelet 336 i perforeringskanonenheten fritt til å bevege seg, hvilket forårsaker at pinnen 315 kommer i kontakt, og forårsaker at hylsen 317 i perforeringskanonenheten 320a skifter (figur 19), og dermed tetter utbo ringen 365 i tappen 364 mot fluidstrøm. Bevegelse av stempelet 336 forårsaker også at avfyringspinnen 340 slår an mot avfyringshodet 342, dermed antenner perkusjonsdetonatoren 343, den detonerende lunte 349 og ladningene 356 (figur 13c) i ladningsbæreren 352, og danner perforeringer 260b (figur lic), dvs. perforeringer 313 gjennom foringsrøret 310 (figur 13c). Trykket fra fluidet i det indre av foringsrøret 310 blir kommunisert til det indre 325 av huset 324, og tvinger dermed stempelet 326 i enheten 320a slik at hydraulisk fluid flyter gjennom røret 407, porten 389 og virker mot skulderen 406 på hylsen 400. Som respons, vil hylsen 400 bevege seg til skulderen 404 ligger an mot enden av kammeret 395, og dermed tillater klaffventilen 396 å rotere til kontakt med setet 399 (figur 15c). På denne måten, vil klaffventilen 380 tet-te det indre av foringsrøret 310 (212 på figur 11b) mot fluidstrøm. Deretter blir stimuleringsfluida 260b, så som fraktureringsfluida inneholdende proppinger og/eller syrer, og/eller behandlingsfluida, f.eks. skjellinhibitorer og/eller geloppløsninger, pumpet fra overflaten 204 gjennom det indre 213 av foringsrøret 212 (310) og inn i perforeringene 250b (figur lid) dvs. perforeringene 313 (figur 13c). Etter fullføring, kan soneisolasjonsanordninger 230a og 230b bli aktivert til en åpen posisjon eller destruert på hvilken som helst passende måte, så som ved boring, for å tillate strøm-ning gjennom det indre 213 av foringsrøret 212 for fluid produsert fra og/eller injisert inn i formasjonene 206a, 206b og/eller 206c.

Mens den utførelsen av enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse som er illustrert på figurene 12a til 16a som har to perforeringsenheter 320 og 320a for komplettering av to undersjøiske formasjoner, vil det være åpenbart for fagfolk i teknikken at enheten ifølge denne utførelsen kan være anvendt på tre eller flere underjordiske formasjoner ved gjentakelse av den del av enheten 300 som er betegnet som 301 på figurene 12a til 16a. Korrekt avstand mellom perforeringskanonenhetene 320 og 320a eller respektive enheter 320a for behandling av flere underjordiske formasjoner er oppnådd ved å variere lengden av første og/eller andre lengder av foringsrø-ret 310, som vil være åpenbar for en fagmann.

Det følgende eksempel demonstrerer praktiseringen og nytten av den foreliggende oppfinnelse, men må ikke konstrueres som en begrensning av dennes omfang.

Eksempel

En brønn er boret med en 7,875" (20 cm) borkrone til 4.000 fot (1219,2 meter) med 11 pund (5,5 kg) per gallon boreslam og 9,625" (24,4 cm) overflate forings-rør er satt ved 500 fot (152,4 meter). Åpen hull logger blir kjørt og analysert, sammen med annen informasjon så som geologiske data, boredata og slamlogger. Det blir bestemt at tre potensielt oljeproduserende intervaller finnes i brønnen. En karbonatfor-masjon er lokalisert fra 3.700 fot til 3.715 fot (1127,8 til 1132,3 meter), og antas å ha lav produktivitet hvis ikke stimulert. En sandstenformasjon er plassert fra 3.600 fot til 3.610 fot (1097,3 til 1100,3 meter) og antas å ha lav produktivitet hvis ikke stimulert. En høyt frakturert karbonat er plassert fra 3.500 fot til 3.510 fot (1066,8 til 1070 meter), og antas ikke å kreve noen stimulering. Alle de ovenstående dybder er basert på åpen hull logger. En utførelse av enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse blir kjørt med et 3,5" (8,9 cm) ytre diameter foringsrør og sement-flyteutstyr plassert på enden av foringsrøret. Enheten inneholder også tre eksternt monterte 2,375" (6 cm) ytre diameter perforeringskanoner orientert til å skyte inn i både foringsrøret og formasjonen, alle ladet med seks formede ladninger per fot. Perforeringsenheten A inneholder 15 fot (4,6 meter) av perforeringsformede ladninger, mens perforeringsen-hetene B og C inneholder 10 fot (3,1 meter) av perforeringsformede ladninger. En klaffventil med klaffer laget av keramikk, enhet D, er også brukt. Omkring 100 fot (30,5 meter) av foringsrør, med sement-flyteutstyr, strekker seg nedenfor koplingen til perforeringsenhet A. Utstyret er plassert ved bruk av spesialitetskopling på 3,5"

(8,9 cm) foringsrør og avstandsrør, og benytter topperforeringsladningene i enhet A som referansepunkt slik at klaffventilenheten D er 80 fot (24,4 meter) i en avstand fra referansepunktet, toppen på perforeringsenheten B er i en 100 fots (30,5 meter) avstand fra referansepunktet, og perforeringsenheten C er i 200 fots (61 meter) avstand fra referansepunktet. Hydraulisk kontrollinje er forbundet med alle aktuelle enheter, og ført i borehullet med de ytterligere lengder av 3,5" (8,9 cm) foringsrør nødvendig for å utgjøre den komplette foringsrørstreng ved å plassere stålbånd rundt kontrollin-jen og foringsrøret hver 30 fot (9,1 meter) opp til brønnhullet.

Foringsrørstrengen blir kjørt inn i brønnhullet til rør-målingene indikerer at toppen på perforeringsenheten A er plassert ved 3.700 fot (1127 meter) rørmåling. Brønnen blir sirkulert med boreslam, og en gammastråleforingsrørlogg blir kjørt for å bestemme den relative posisjon av perforeringsenheten A for å åpne hull-loggingsdybdene. Basert på korrelasjoner, blir det bestemt at utstyret og foringsrøret trenger å bli senket ned i brønnhullet ytterligere 5 fot (1,5 meter) for å være eksakt på dybden, og loggeverktøyet blir fjernet fra brønnen. Røret blir senket ned i brønnhullet totalt 6 fot (1,8 meter), siden tekniske beregninger foreslår at foringsrørbevegelser vil trekke borestrengen omkring 1 fot (30,5 cm) under sementeringsoperasjoner. Foringsrøret blir landet på brønnhodeutstyr og sementert i det åpne hullet ved å pumpe 5,8 pund per gallon (2,9 kg per kubikkmeter) sement i tilstrekkelige mengder til å fylle hele ringrommet, og sementen blir forskjøvet med 9,0 pund per gallon (4,5 kg per kubikkmeter) sjøvann til sement-flyteutstyret.

På et senere tidspunkt, når sementen har herdet, blir perforeringsenheten A detonert ved å forbinde overflaten med den hydrauliske kontrollinje som er sementert utenfor foringsrøret, og tilfører 1.500 psi (107 bar) overflatetrykk for å aktivere det trykkaktiverte avfyringshodet. Det kan være ønsket å forsøke og tillate dette intervall å flyte opp til det indre av foringsrøret og opp gjennom foringsrøret til overflaten for å oppnå foreløpig reservoarinformasjon. Dette laveste intervall av brønnen blir så syre-stimulert ved å pumpe 10.000 gallon (37853 liter) av 15 % saltsyre ved 3.500 psi (250 bar) med 5 fat (159 liter) per minutt injeksjonstakt. Syren blir forskjøvet med det første trinn av et fraktureringsfluid som vil bli benyttet til å stimulere det andre intervall fra 3.600 fot til 3.610 fot (1097 til 1100 meter). Forskyvning av syren vil opphøre mens den siste del av syren forblir lokalisert fra de nederste perforeringer (3.700 fot til 3.715 fot (1127 til 1132 meter)) til 3.300 fot (1005 meter). Perforeringsenheten B blir umiddelbart detonert ved å tilføre 2.500 psi (178,5 bar) overflatetrykk for å aktivere dette trykkaktiverte avfyringshodet. Denne perforeringshendelsen tillater at det indre foringsrør hydrostatiske trykk entrer det indre av perforeringsenheten B og overfører ned gjennom den sekundære linje for å aktivere og stenge klaffventilenheten D. Dette intervall blir også perforert med syre over fra perforeringene, som kan hjelpe til å oppløse knust sement fra perforeringshendelsen. En sand-ladet hydraulisk fraktureringsstimulering (30.000 pund (14,9 ton) av sand i 12.000 gallon (45423 liter) fraktureringsfluida) blir senere pumpet inn i dette midtre intervall av brønnen, og forskjøvet til perforeringen med sjøvann. Perforeringsenheten C blir senere detonert ved å tilføre 3.500 psi (250 bar) overflatetrykk for å aktivere dette trykkaktiverte avfyringshodet. Alle tre intervallene blir produsert sammen opp gjennom foringsrøret til overflaten. På et senere tidspunkt blir det bestemt ved wirearbei-det nede i det indre av foringsrøret at ingen sand er plassert på toppen av klaffventilenheten D. Strømning til overflaten opphører, og en 1" diameter stang på rundt 10 fot (3,1 meter) i lengde blir droppet, og brekker klaffventilen til fragmenter. Brønnen blir så returnert til produksjon.

Prosessen og enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse kan også omfatte bruken av drivmaterialer i forbindelse med perforeringskanonenhetene for vesentlig samtidig forbedring av effektiviteten av de resulterende perforeringer for å stimulere den underjordiske formasjon. Ifølge denne utførelsen, blir drivstoff i form av en hylse, strimmel, lapp eller hvilken som helst annen konfigurasjon utenpå perforeringsenheten og foringsrøret og i banen i hvilken minst en av de eksplosive ladninger, i det minste en perforeringsenhet som blir brukt i prosessen av den foreliggende oppfinnelse er innsiktet på. Drivmaterialet kan være plassert på enten en eller flere perforeringsenheter 20, 120, 220 eller 350 eller foringsrør 12, 112, 212 eller 310. Etter detonering av en eksplosiv ladning i perforeringsenheten, vil drivmaterialet som er plassert i den banen i hvilken den eksplosive ladning er siktet, bryte sammen og antennes på grunn av sjokket, varmen og trykket i den detonerte eksplosive ladning. Når en eller flere eksplosive ladninger trenger gjennom en underjordisk formasjon, vil trykkgass generert fra brenningen av drivmaterialet entre formasjonen gjennom de nylig utformede perforeringer, og dermed rengjøre perforeringene fra rusk. Disse drivstoffgassene stimulerer også formasjonen ved å forlenge forbindelsen av forma sjonen ved brønnhullet ved hjelp av trykket i drivgassene som frakturerer formasjonen. I tillegg eller alternativt, kan bæreren av perforeringsenheten, f.eks. ladningsbæreren 352, konstruert av et drivstoffmateriale som antennes ved detonering av den eksplosive ladning. Nedbrytingen av bæreren etter antennelse kan hjelpe med forbindelsen mellom perforeringer utformet via perforeringskanonenhetene som har flere eksplosive ladninger. Drivmaterialet er fortrinnsvis herdet epoksy, karbonfibersam-mensetninger som har et oksideringsmateriale inkludert i det, så som det som er kommersielt tilgjengelig fra HTH Technical Services, Inc. av Coeur d'Alene, Idaho.

I tillegg til utstyr så som gammastråle-loggeverktøyet som nevnt ovenfor, kan enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse også omfatte annet utstyr, f.eks. temperatur- og trykkmålere, som er plassert på utsiden av foringsrøret i enheten og forbundet med signalanordningen 18, om nødvendig for å drive utstyret. Bruken av gammastråle loggeverktøy, trykkmålere og temperaturmålere kan frembringe verdi-fulle sanntids informasjon for å gjøre det mulig for en fagperson å overvåke fraktur-veksten hvor de underjordiske formasjoner er frakturert ved bruk av prosessene og enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Claims (13)

1. Prosess for komplettering av en underjordisk brønnkarakterisert vedat detonere en første perforeringskanonenhet (20) dermed gjennomtrengende en foringsrør (12) som er plassert i et underjordisk brønnhull (2) og en første underjordisk formasjon (6) mens det innvendige av nevnte foringsrør (12) forblir ubesatt av perforeringskanonenheter (20) eller annen utstyr, redskap, rører eller linjer, første perforeringskanonenhet (20) er plassert utenfor foringsrøret.

2. Prosess ifølge krav 1,karakterisert vedat den videre omfatter injisering av en eller flere stimulerings- og/eller behandlingsfluida via det nevnte foringsrør inn i den nevnte første underjordiske formasjon.

3. Prosess ifølge krav 2,karakterisert vedat den videre omfatter sementering av den nevnte første perforeringskanonenhet og det nevnte foringsrør i det underjordiske brønnhull før trinnet med detonering.

4. Prosess ifølge kravene 2 eller 3,karakterisert vedat den videre omfatter detonering av en annen perforeringskanonenhet som er plassert utenfor de nevnte foringsrør i et underjordisk brønnhull, og dermed perforering av det nevnte foringsrør og en annen underjordisk formasjon.

5. Prosess ifølge krav 4,karakterisert vedat den videre omfatter injisering av et eller flere stimulerings- og/eller behandlingsfluid via det nevnte foringsrør inn i den andre underjordiske formasjon.

6. Prosess ifølge krav 5,karakterisert vedat den videre omfatter isolering av den nevnte første underjordiske formasjon fra injeksjon av fluida før injisering av den nevnte ett eller flere simulerings- og/eller behandlingsfluid via det nevnte foringsrør inn i den andre underjordiske formasjon.

7. Prosess ifølge krav 4,karakterisert vedat den videre omfatter sementering av de nevnte første og andre perforeringskanonenheter og det nevnte foringsrør i det underjordiske brønnhull før trinnet med detonering.

8. Prosess ifølge krav 6,karakterisert vedat den videre omfatter reversering av trinnet med isolering av den underjordiske formasjon fra injeksjon av fluida etter injisering av en eller flere stimulerings- og/eller behandlingsfluid via foringsrøret inn i den nevnte andre underjordiske formasjon.

9. Prosess ifølge hvilket som helst av foregående krav,karakterisert vedat den videre omfatter antenning av et drivstoffmateriale ved å detonere den nevnte minst en eksplosive ladning.

10. Prosess ifølge hvilket som helst av foregående krav,karakterisert vedat den videre omfatter plassering av kontrollinje (18) i det nevnte underjordiske brønn- hull utenfor foringsrøret, som er forbundet med den nevnte minst en eksplosive ladning.

11. Et kompletteringssystem,karakterisert vedat det omfatter et foringsrør (12), og minst en perforeringskanon som er forbundet med utsiden av det nevnte foringsrør og som har minst en eksplosiv ladning (30) som sikrer mot foringsrøret, og en enhet for å frembringe signaler til den nevnte minst en perforeringskanon som er forbundet med perforeringskanonen og er plassert utenfor foringsrøret.

12. Kompletteringssystem ifølge krav 11,karakterisert vedat det videre omfatter minst to perforeringskanoner som er forbundet med utsiden av foringsrøret, hvor hver av de nevnte minst to perforeringskanoner har minst en eksplosiv ladning som sikter mot foringsrøret.

13. Kompletteringssystem ifølge krav 12,karakterisert vedat det videre omfatter en sone-isolasjonsanordning plassert mellom de nevnte minst to perforeringskanoner for selektivt å stenge av strømmen gjennom foringsrøret.