NO331427B1

NO331427B1 - Method for forming side paths in a well system

Info

Publication number: NO331427B1
Application number: NO20013754A
Authority: NO
Inventors: Markus Antonius Van Buren; Johannes Henricus Gerardus Surewaard
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1999-02-01
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2011-12-27
Also published as: GC0000090A; ATE264451T1; DE60009861D1; DE60009861T2; CA2357719C; AR022692A1; NZ512774A; WO2000046484A1; NO20013754D0; EA200100849A1; ID29532A; AU764042B2; EG22061A; CA2357719A1; BR0007696A; EA002465B1; EP1149225B1; CN1339083A; TR200102201T2; CN1205403C

Abstract

En fremgangsmåte for å danne en eller flere sekundære sidebaner i en olje og/eller gassbrønnsammenstilling som omfatter et primært borehull (2) og en eller flere primære sidebaner (6) slik at det dannes en rotliknende multilateral brønnstruktur. Fremgangsmåten gjør bruk av en ekspanderbar brønnfôring (9) i de primære sidebaner (6) for å danne en fôring som har en tilstrekkelig innvendig diameter av et fôringsrør til at sidebaneutstyr kan innsettes og opereres i de primære sidebaner for å bore og komplettere de sekundære sidebaner (7).A method for forming one or more secondary lateral paths in an oil and / or gas well assembly comprising a primary borehole (2) and one or more primary lateral paths (6) to form a root-like multilateral well structure. The method uses an expandable well liner (9) in the primary side lanes (6) to form a liner having a sufficient internal diameter of a liner to allow side lane equipment to be inserted and operated in the primary side lanes to drill and complement the secondary lanes (7).

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for å danne sekundære sidebaner i et brønnsystem som omfatter et hovedborehull som en eller flere primære sidebaner munner ut i. The invention relates to a method for forming secondary side paths in a well system comprising a main borehole into which one or more primary side paths open.

Et slikt brønnsystem er kjent fra internasjonal patentsøknad WO 98/49424. Such a well system is known from international patent application WO 98/49424.

Det er også kjent fra "How multilateral boreholes Impact Ultimate Recoverey Strategies" Offshore, vol. 57, no 7, 1 juli 1997, en fremgangsmåte for å danne en sekundær sidebrønn i et brønnsystem for produksjon av hydrokarbonfluider fra en hydrokarbonformasj on. It is also known from "How multilateral boreholes Impact Ultimate Recovery Strategies" Offshore, vol. 57, no 7, 1 July 1997, a method for forming a secondary side well in a well system for the production of hydrocarbon fluids from a hydrocarbon formation.

En vanskelighet som oppstår med slike brønnsystemer er at konvensjonelle brønner har en teleskopisk egenskap som kommer fra det faktum at et foringsrør innsettes i hovedbrønnen ved forskjellige trinn av boreprosessen, og foringsseksjoner som deretter innsettes må ha en mindre ytre diameter enn den indre diameter av de foregående innsatte foringsrørseksjoner, og at foringen som deretter innsettes i den primære sidebane må ha en ytre diameter som er betydelig mindre enn den indre diameter av foringsrøret i hovedborehullet ved forgreningspunktet for å tillate en jevn innsetting av foringen fra hovedborehullet inn i den primære sidebane. A difficulty that arises with such well systems is that conventional wells have a telescopic characteristic that comes from the fact that a casing is inserted into the main well at various stages of the drilling process, and casing sections that are then inserted must have a smaller outer diameter than the inner diameter of the previous ones inserted casing sections, and that the casing then inserted into the primary lateral must have an outer diameter significantly smaller than the inner diameter of the casing in the main borehole at the branch point to allow smooth insertion of the casing from the main borehole into the primary lateral.

Som resultat har foringen i den primære sidebane en slik liten diameter at det er knapt gjennomførbart og økonomisk lite interessant å bore sekundære sidebaner bort fra den primære sidebane. As a result, the liner in the primary lateral has such a small diameter that it is hardly feasible and economically uninteresting to drill secondary laterals away from the primary lateral.

Ifølge denne oppfinnelse oppnås dette formål ved en fremgangsmåte for å danne en sekundær sidebane i et brønnsystem for produksjon av hydrokarbonfluider fra en hydrokarbonformasj on som har de karakteristiske trekk angitt i krav 1, og ved et brønnsystem omfattende minst én primær sidebane og minst én sekundær sidebane som har de karakteristiske trekk angitt i krav 10. According to this invention, this object is achieved by a method for forming a secondary lateral path in a well system for the production of hydrocarbon fluids from a hydrocarbon formation which has the characteristic features stated in claim 1, and by a well system comprising at least one primary lateral path and at least one secondary lateral path which has the characteristic features specified in claim 10.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte for å danne en eller flere sekundære sidebaner i et brønnsystem på en effektiv og økonomisk måte. An aim of the present invention is to provide a method for forming one or more secondary side paths in a well system in an efficient and economical way.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å danne en sekundær sidebane i et brønnsystem for produksjon av hydrokarbonfluider som omfatter et hovedborehull og en primær sidebane som munner ut i det primære borehull, hvor fremgangsmåten omfatter: innsetting av en uekspandert ekspanderbar foring inn i den primære sidebane, radial ekspandering av foringen, According to the invention, there is provided a method for forming a secondary side path in a well system for the production of hydrocarbon fluids comprising a main borehole and a primary side path opening into the primary borehole, where the method comprises: inserting an unexpanded expandable liner into the primary side track, radial expansion of liner,

dannelse av en åpning i veggen av den ekspanderte foring, og boring av en sekundær sidebane i hydrokarbonformasj onen gjennom åpningen. forming an opening in the wall of the expanded casing, and drilling a secondary lateral in the hydrocarbon formation through the opening.

Den ekspanderbare foring er fortrinnsvis en stålforing som ekspanderes ved sky-ving eller trekking av en ekspansjonsspindel som er forsynt med en konisk slitasjebestandig ytre flate og/eller ruller gjennom foringen. The expandable liner is preferably a steel liner which is expanded by pushing or pulling an expansion spindle which is provided with a conical wear-resistant outer surface and/or rolls through the liner.

Den ekspanderte foring har en innvendig diameter som er tilstrekkelig stor til å tillate boring og/eller startutstyr til å bli innsatt inn i den primære sidebane for boring av en eller flere sekundære sidebaner, som også har en innvendig diameter av et foringsrør som er tilstrekkelig stor til å tjene som en brønnforgrening gjennom hvilken hydrokarbonfluider kan strømme inn i brønnsystemet. The expanded casing has an internal diameter sufficiently large to allow drilling and/or starting equipment to be inserted into the primary lateral for drilling one or more secondary laterals, which also have a casing internal diameter sufficiently large to serve as a well branch through which hydrocarbon fluids can flow into the well system.

Følgelig tillater fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen at det dannes et rotliknende brønnsystem som tilveiebringer en optimal drenering av hydrokarbonfluider fra en hydrokarbonbærende formasjon, selv dersom formasjonen har en lav permeabilitet. Consequently, the method according to the invention allows a root-like well system to be formed which provides an optimal drainage of hydrocarbon fluids from a hydrocarbon-bearing formation, even if the formation has a low permeability.

I en fordelaktig utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er den ekspanderbare foring dannet av et kveilrør gjennom hvilket borefluid pumpes mot et boreutstyr nede i brønnen som anvendes til å bore den primære sidebane, og hvor de viklede rør ekspanderes radialt etter at den primære sidebane er boret. In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the expandable liner is formed by a coiled pipe through which drilling fluid is pumped towards a drilling equipment down in the well which is used to drill the primary side path, and where the coiled pipes are expanded radially after the primary side path has been drilled.

Også den sekundære sidebane kan bli boret ved anvendelse av et kveilrør som ekspanderes for å danne en ekspandert foring etter komplettering av boreaktivitetene. Also, the secondary lateral can be drilled using a coiled tubing that is expanded to form an expanded casing after completion of the drilling activities.

Alternativ kan den andre sidebane bli foret ved anvendelse av en ekspanderbar slisset foring hvor slissene er forskjøvet og åpnet inn i diamantformede åpninger etter ekspansjon av foringen. En slik ekspanderbar slisset foring er kjent fra US patent nr. 5 366 012. En slik slisset foring kan være omgitt i innstrømningsområdet av den sekundære sidebane med en ekspanderbar sandskjerm, så som en sandskjerm som er beskrevet i internasjonal patentsøknad PCT/EP96/04887. Alternatively, the second side web can be lined using an expandable slotted liner where the slots are offset and opened into diamond-shaped openings after expansion of the liner. Such an expandable slotted liner is known from US Patent No. 5,366,012. Such a slotted liner may be surrounded in the inflow area of the secondary side path by an expandable sand screen, such as a sand screen described in international patent application PCT/EP96/04887.

I stabile reservoarformasjoner kan den sekundære sidebane være et åpent uforet hull, mens dersom reservoarformasjonen er meget ustabil kan den sekundære sidebane bli foret med en i begynnelsen uslisset ekspandert eller uekspandert foring inn i hvilken det skytes perforeringer ved anvendelse av en perforeringskanon som er kjent i seg selv. In stable reservoir formations the secondary lateral may be an open unlined hole, while if the reservoir formation is very unstable the secondary lateral may be lined with an initially unslotted expanded or unexpanded casing into which perforations are shot using a perforating gun known per se self.

Oppfinnelsen angår også et rotliknende brønnsystem som er dannet i samsvar med oppfinnelsen og som omfatter et hovedborehull inn i hvilket et eller flere primære sidebaner omfattende et ekspandert ekspanderbart foringsrør unner og en eller flere sekundære sidebaner som munner inn i den primære sidebane eller sidebaner gjennom en eller flere åpninger in brønnen av det ekspanderte foringsrør eller foringsrørene. The invention also relates to a root-like well system which is formed in accordance with the invention and which comprises a main borehole into which one or more primary side paths comprising an expanded expandable casing and one or more secondary side paths which open into the primary side path or side paths through one or several openings in the well of the expanded casing or casings.

Det vil være klart at bruk av ekspanderbare rør i et multilateralt brønnsystem gjør det mulig at brønnrørene i den primære eller moderbrønnen og i den primære og andre sidebane eller brønnforgreninger har en i det vesentlige lik innvendig bredde, slik at det dannes en etthulls multilateral brønn. I et slikt etthulls brønnsystem er det mulig å bore tertiære sidebaner bort fra de sekundære sidebaner, hvor sidebaneprosessen kan gjentas igjen og igjen slik at det dannes et nærmest rotliknende multilateralt brønnsystem. It will be clear that the use of expandable pipes in a multilateral well system makes it possible for the well pipes in the primary or mother well and in the primary and other laterals or well branches to have a substantially equal internal width, so that a one-hole multilateral well is formed. In such a one-hole well system, it is possible to drill tertiary side courses away from the secondary side courses, where the side course process can be repeated again and again so that an almost root-like multilateral well system is formed.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med noen utførelseseksempler og under henvisning til tegningene, der figur 1 er et skjematisk vertikalt snittriss av et brønnsystem ifølge oppfinnelsen, og figur 2 er et skjematisk vertikalt snittriss av et brønnsystem ifølge oppfinnelsen som omfatter en primær sidebane som to sekundære sidebaner munner ut i. The invention shall be described in more detail in the following in connection with some exemplary embodiments and with reference to the drawings, where Figure 1 is a schematic vertical sectional view of a well system according to the invention, and Figure 2 is a schematic vertical sectional view of a well system according to the invention which includes a primary side path into which two secondary side lanes open.

På figur 1 er det vist et brønnsystem 1 ifølge den foreliggende oppfinnelse som omfatter et vertikalt hovedborehull 2 som strekker seg fra et brønnhode 3 ved eller nær jordoverflaten 4 inn i en undergrunnsformasjon 5. Tre primære sidebaner 6 munner ut i hovedborehullet 2. En sekundær sidebane 7 munner ut i hver primære sidebane 6 gjennom en åpning 8 i brønnen av en ekspandert ekspanderbar stålforing 9, hvor bare sek-sjonen i området ved hver åpning 8 er vist. Figure 1 shows a well system 1 according to the present invention which comprises a vertical main borehole 2 which extends from a wellhead 3 at or near the ground surface 4 into an underground formation 5. Three primary lateral paths 6 open into the main borehole 2. A secondary lateral path 7 opens into each primary side track 6 through an opening 8 in the well of an expanded expandable steel liner 9, where only the section in the area at each opening 8 is shown.

Bruk av ekspanderte foringer 9 maksimerer den innvendige bredde av foringene 9. Dersom borehullet for hver sidebane har en bredde på omkring lOcm, kan derfor den ekspanderte foring ha en innvendig diameter av et foringsrør på omtrent 7-8cm. Use of expanded liners 9 maximizes the inner width of the liners 9. If the borehole for each side track has a width of about 10cm, the expanded liner can therefore have an inner diameter of a casing of about 7-8cm.

En slik innvendig diameter av et foringsrør er et minimalt krav for å tillate at et boreutstyr kan innsettes inn i de primære sidebaner 6 som kan anvendes for å bore sekundære sidebaner 7 med en tilstrekkelig bredde som er nødvendig for å tillate at hydrokarbonfluider kan strømme i tilstrekkelige mengder gjennom de sekundære sidebaner 7 inn i de primære sidebaner. Such an internal diameter of a casing is a minimum requirement to allow a drilling equipment to be inserted into the primary laterals 6 which can be used to drill secondary laterals 7 of a sufficient width necessary to allow hydrocarbon fluids to flow in sufficient amounts through the secondary side lanes 7 into the primary side lanes.

Også hovedborehullet 2 er fortrinnsvis foret med et ekspanderbart stålforingsrør som er kledd mot borehullet under ekspansjonsprosessen på en liknende måte som de ekspanderbare foringsrør 9 har blitt kledd mot borehullet i de primære sidebaner 6. Also, the main borehole 2 is preferably lined with an expandable steel casing which is lined against the borehole during the expansion process in a similar way as the expandable casing pipes 9 have been lined against the borehole in the primary lateral paths 6.

Dette tillater en ytterligere økning i den innvendige bredde av foringene 9 og av de sekundære sidebaner 7. This allows a further increase in the internal width of the liners 9 and of the secondary side tracks 7.

De primære og sekundære sidebaner 6 og 7 strekker hver seg inn i hydrokarbonfluidbærende formasjoner 10 som er vist som skyggelagte områder på tegningen. The primary and secondary laterals 6 and 7 each extend into hydrocarbon fluid bearing formations 10 which are shown as shaded areas in the drawing.

Det vil væreklart at det viste brønnsystem tilveiebringer en rotliknende brønn-konfigurasjon som tilveiebringer en optimal drenering av hydrokarbonfluider fra de hydrokarbonfluidbærende formasjoner 10. It will be clear that the well system shown provides a root-like well configuration which provides an optimal drainage of hydrocarbon fluids from the hydrocarbon fluid-bearing formations 10.

På figur 2 er det vist et vertikalt primært borehull 20 hvorfra det er boret en primær sidebane 21 i en horisontal retning. Figure 2 shows a vertical primary borehole 20 from which a primary side track 21 has been drilled in a horizontal direction.

Den primære sidebane 21 er foret med en ekspanderbar stålforing 22. Foringen 22 er fortrinnsvis dannet av et kveilrør som har blitt anvendt under boring for å mate borefluid til en borkrone (ikke vist) og til en hydraulisk slammotor (ikke vist) nede i brønnen som anvendes for å dreie borkronen. Etter komplettering av boringen blir det viklede rør ekspandert slik det kles mot borehullet og deretter tjener som en stålforing i borehullet for den primære sidebane 21. The primary side path 21 is lined with an expandable steel liner 22. The liner 22 is preferably formed from a coiled pipe which has been used during drilling to feed drilling fluid to a drill bit (not shown) and to a hydraulic mud motor (not shown) down the well which is used to turn the drill bit. After completion of the borehole, the coiled tubing is expanded so that it is dressed against the borehole and then serves as a steel liner in the borehole for the primary lateral 21.

Deretter blir en sko 22 på omkring 12cm og en plugg 23 installert nær tåen 24 av den primære sidebane 21 inne i foringen 22. Next, a shoe 22 of about 12cm and a plug 23 is installed near the toe 24 of the primary side track 21 inside the liner 22.

Deretter blir en ledekile 25 innsatt og forankret inne i foringen 22, og den holder som har en innvendig diameter av et foringsrør på omkring 7cm innsettes inn i den ekspanderte foring 22 som har en innvendig diameter av et foringsrør på omkring lOcm. Deretter blir et boreutstyr (ikke vist) innsatt gjennom holderen 26 og indusert av ledekilen 25 til å frese en åpning inn i foringen 22 og deretter å bore den sekundære sidebane 30 inn i en hydrokarbonfluidbærende formasjon 31. Then a guide wedge 25 is inserted and anchored inside the casing 22, and the holder which has an inside diameter of a casing of about 7cm is inserted into the expanded casing 22 which has an inside diameter of a casing of about 10cm. Next, a drilling tool (not shown) is inserted through the holder 26 and induced by the guide wedge 25 to mill an opening into the casing 22 and then to drill the secondary lateral 30 into a hydrocarbon fluid bearing formation 31.

I det vist eksempel har en konvensjonell stålforing 31 blitt innsatt inn i den sekundære sidebane 30 har en ytre diameter på omkring 7cm, og som er perforert i brønnens innstrømningssone ved hjelp av en perforeringskanon (ikke vist). In the example shown, a conventional steel liner 31 has been inserted into the secondary side track 30 has an outer diameter of about 7 cm, and which is perforated in the inflow zone of the well by means of a perforating gun (not shown).

Etter komplettering av den første sekundære sidebane 30 blir en annen ledekile 32 innsatt og forankret inne i den ekspanderte foring 22 tett ved helen av den laterale primære sidebane 21 hvoretter nå en annen sekundær sidebane 33 bores og kompletteres på den samme måte som beskrevet i forbindelse med den første sekundære sidebane 30. After completion of the first secondary side track 30, another guide wedge 32 is inserted and anchored inside the expanded liner 22 close to the heel of the lateral primary side track 21 after which another secondary side track 33 is now drilled and completed in the same way as described in connection with the first secondary side lane 30.

Etter innsetting av en stålforing 34 i den andre sekundære sidebane blir det enten boret en åpning (ikke vist) gjennom foringens 34 vegg og gjennom ledekilen 34, eller det anvendes en allerede eksisterende fluidpassasje i ledekilen og en fluidpassasje i holderen 35 for å tillate at hydrokarbonfluid kan strømme fra den første sekundære sidebane 30 og gjennom den primære sidebane 21 inn i hovedborehullet 20. After inserting a steel liner 34 in the second secondary side track, either an opening (not shown) is drilled through the wall of the liner 34 and through the guide wedge 34, or an already existing fluid passage in the guide wedge and a fluid passage in the holder 35 are used to allow hydrocarbon fluid can flow from the first secondary side path 30 and through the primary side path 21 into the main borehole 20.

Claims

1. Method for forming a secondary side path in a well system (1) for the production of hydrocarbon fluids from a hydrocarbon formation (21), where the well system (1) comprises a main borehole (2, 20) and a primary side path (6) which opens into the primary borehole (2, 20), where the method comprises inserting an unexpanded expandable liner (9, 22) into the primary lateral path (6) and radially expanding the liner (9, 22), characterized in that the expanded liner (9, 22) forms a steel liner, and that an opening (8) is formed in the wall of the expanded liner (9, 22) in the primary side track (6), and that a secondary side track (7, 30, 33) is drilled into the hydrocarbon-bearing formation (31) through the opening.

2. Method according to claim 1, characterized in that both the main borehole (2, 20) and the primary side path (6) comprise expanded liners (9, 22) which form a steel liner which is dressed on the borehole by pushing or pulling an expansion mandrel which is provided with a conical wear-resistant outer surface and/or rolls through the liner.

3. Method according to claim 1, characterized in that the expandable liner (9, 22) is formed by a coiled pipe through which drilling fluid is pumped towards a drilling equipment down in the well which is used to drill the primary side path (6), and where the coiled pipe is expanded radially after the primary side track (6) has been drilled.

4. Method according to claim 1 or 3, characterized in that the secondary side track (7, 30, 33) is drilled with a drilling equipment that is connected to the coiled pipe, where the pipe is expanded after the secondary side track (7, 30, 33) has been drilled to form a lining in the secondary side lane.

5. Method according to claim 1 or 3, characterized in that the secondary side track (7, 30, 33) is lined along at least part of its length with an expandable slotted lining (31, 34) which is expanded inside the secondary side track so that a series of staggered slots in the lining open up into diamond-shaped openings.

6. Method according to claim 4, characterized in that an expandable sand screen is arranged around the expandable slotted liner in the zone where hydrocarbon fluids flow into the well system.

7. Method according to claim 1, characterized in that an unexpanded liner is inserted into the secondary side path, where the liner is perforated in the zone where hydrocarbon fluids flow into the well system.

8. Method according to claim 1, characterized in that the capillary side path is unlined along at least part of its length.

9. Method according to claim 1, characterized in that several primary side paths open into the primary borehole, and where several secondary side paths open into at least one of the primary side paths.

10. Well system comprising at least one primary side path and at least one secondary side path, characterized in that the primary side path comprises an expanded expandable liner which has an opening into which a secondary side path opens.

11. Well system according to claim 9, characterized in that the expanded casing in the primary side path has an internal diameter of a steel casing which is substantially equal to the internal width of a casing pipe in the primary borehole.

12. Well system according to claim 10, characterized in that one or more tertiary side lanes open into at least one secondary side lane so that a root-like multilateral well system is formed.