NO333600B1

NO333600B1 - Fremgangsmate og anordning for komplettering og gruspakking av borebronner

Info

Publication number: NO333600B1
Application number: NO20031345A
Authority: NO
Inventors: Jimmie D Weaver; Mike W Sanders; Philip Duke Nguyen
Original assignee: Halliburton Energy Serv Inc
Priority date: 2002-04-01
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2013-07-22
Also published as: AU2003203538B2; US6761218B2; DK1350921T3; AU2003203538A8; CA2423771A1; DE60309532T2; AU2003203538B8; EP1350921A3; MXPA03002617A; EP1350921A2; AU2003203538A1; EP1350921B1; US20030183387A1; DE60309532D1; NO20031345D0; NO20031345L

Abstract

Fremgangsmåte og apparat for å komplettere brønner og for å gruspakke en strekning av en borebrønn ved bruk av en perforert kappe (20) med et indre sandfilter (21). Partikkelmateriale blir injisert inn i ringrommene mellom sandfilteret og den perforerte kappe og mellom den perforerte kappe og borebrønnen for derved å danne pakker av partikkel materiale i ringrommene og hindre migrasjon av finmateriale og sand sammen med fluider som produseres. Den perforerte kappe har et strømningsbegrensende middel for å begrense bevegelse av fluid mellom brønn/ kappe og kappe/ sandfilter ringrommene under gruspakningen.

Description

Fremgangsmåte og apparat for komplettering og gruspakking av brønner

Foreliggende oppfinnelse angår fremgangsmåte og apparat for å komplettere og gruspakke brønner i ukonsoliderte underjordiske soner, og mer spesielt en fremgangsmåte og et apparat for å komplettere slike brønner, slik at migrasjon av finmateriale og sand sammen med fluider produser fra sonene blir hindret.

Olje og gassbrønner blir ofte komplettert i ukonsoliderte formasjoner inneholdende løst og ustabilt finmateriale og sand som følger med fluider som produseres fra brønnene. Nærvær av finmateriale og sand fra formasjonen i produserte fluider er uønsket og ufordelaktig fordi partiklene sliter på pumpeutstyr og annet produksjonsutstyr og reduserer de produserende soners evne til å produsere fluider til brønnen.

Til nå har ukonsoliderte underjordiske soner blitt stimulert gjennom å danne sprekker i sonene og ved å avsette partikkelformet proppemiddel i sprekkene for å holde dem i åpen stilling. I tillegg har proppemiddelet hittil blitt konsolidert inne i sprekkene til en hard, permeabel masse for å redusere migrasjon av finmaterialer og sand fra formasjonen gjennom sprekkene sammen med fluider som produseres. Videre har gruspakninger som inkluderer sandfiltre og lignende, normalt blitt installert i borebrønnene som penetrerer ukonsoliderte soner. Gruspakninger tjener som filtre og bidrar til å sikre at finmateriale og sand ikke følger med produserte fluider inn i borebrønnene.

Ved en typisk komplettering med gruspakning blir det plassert et filter i den ukonsoliderte underjordiske sone av borebrønnen som skal kompletteres. Filteret blir typisk koblet til et verktøy som inkluderer en brønnpakning og en krysningskanal ("Cross-over") og verktøyet er i sin tur forbundet med et arbeids- eller produksjonsrør. Et partikkelformet materiale som vanligvis er gradert sand, ofte henvist til som grus ("gravel"), blir pumpet i en slurry ned gjennom arbeids-eller produksjonsrøret og gjennom krysningskanalen, slik at det strømmer inn i ringrommet mellom filteret og borebrønnen. Væsken som danner slurryen lekker inn i den underjordiske sone og/ eller gjennom filteret som har en størrelse egnet til å hindre sand i slurryen fra å strømme gjennom filteret. Som et resultat av dette blir sand (grus) avsatt i ringrommet rundt filteret slik at det danner en gruspakning. Størrelsen av partiklene i gruspakningen velges slik at den hindrer finmateriale og sand fra formasjonen fra å strømme inn i borebrønnen sammen med fluider som produseres.

Et problem ofte forbundet med å danne gruspakninger, spesielt gruspakninger i lange og/ eller avbøyde, ukonsoliderte produksjonsområder, er dannelse av sandbroer i ringrommet. Det vil si ikke homogen pakking av sand i ringrommet mellom filteret og borebrønnen som ofte finner sted som et resultat av tap av bærevæske fra grusslurryen inn i høypermeable deler av den underjordiske sone, hvilket i sin tur fører til dannelse av sandbroer i ringrommet før all sand har blitt plassert. Sandbroene hindrer ytterligere strømning av slurry gjennom ringrommet, slik at det oppstår hulrom i ringrommet. Når brønnen settes i produksjon, blir strømmen av fluider som produseres konsentrert gjennom hulrommene i gruspakningen, hvilket fører til at filteret blir erodert og at det derved oppstår migrasjon av finmateriale og sand sammen med de produserte fluider.

Utilstrekkelig pakking av strekningen som det produseres fra, kan forårsakes av at væsken i grusslurryen strømmer inn i mer permeable lag i øvre ende av strekningen og / eller gjennom åpningene i øvre del av filteret før tilstrekkelig grus er blitt transportert til bunnen av strekningen som skal kompletteres.

Ved forsøk på å hindre dannelse av sandbroer ved kompletteringer med gruspakning, er det blitt utviklet og benyttet spesielle filtre med indre shuntrør. Mens slike filtre har oppnådd varierende grad av suksess når det gjelder å unngå dannelse av sandbroer, er de sammen med prosedyren for gruspakning meget kostbare.

US patent nr. 4 945 991 som det henvises til for ytterligere detaljer, beskriver en fremgangsmåte for å gruspakke en strekning av en borebrønn i hvilket perforerte shunts eller rør er anordnet på den ytre flate av filteret som har væskeforbindelse med grusslurryen idet denne kommer inn i ringrommet i borebrønnen inntil filteret. Denne framgangsmåten hindrer ikke dannelse av sandbroer som skyldes at væske fra slurryen mistes til den øvre del av gruspaknings-filteret.

US patent nr. 5 934 376, som det henvises til for ytterligere detaljer, beskriver en fremgangsmåte som i hovedsak omfatter trinnene å plassere en perforert foring eller perforert kappe med et

indre sandfilter anordnet i den samme, i den sonen som skal kompletteres, isolere den perforerte kappe og borebrønnen i sonen og injisere partikkelmateriale i ringrommet mellom sandfilteret og den perforerte kappe og brønnen for derved å danne pakker av partikkelmateriale i ringrommet. Systemet gjør det mulig for væsken og sanden å komme forbi en eventuell sandbro som måtte bli dannet, ved å etablere flere mulige strømningsbaner via ringrommet mellom den perforerte kappe og filteret og/ eller ringrommet mellom borebrønnen og filteret. Se også Lafointaine, et al.: "New Concentric Annular Packing Systems Limits Bridging in Horizontal Gravel Packs," papir 56778 presentert ved 1999 års SPE Annual Technical Conference and Exhibition i Houston, Texas 3-6 oktober 1999.

US patent nr. 5 165 476, som det henvises til for ytterligere detaljer, beskriver en fremgangsmåte og et apparat for gruspakning av en strekning av en borebrønn i hvilken et permeabelt filter med midler for å begrense strømning av fluid fra filter/ borebrønn ringrommet inn i de øvre deler av filteret, er posisjonert inntil den aktuelle strekning av borebrønnen. Det strømningsbegrensende middel kan omfatte et materiale som forblir hovedsakelig fast under sirkulasjon av grusslurry, men som fortrinnsvis kan fjernes for eksempel ved smelting eller oppløsing, etter at grusen er blitt plassert. Imidlertid gir ikke denne metoden flere strømningsbaner eller hindrer problemet med for tidlig væsketap fra grusslurryen til øvre ende av den aktuelle strekning av formasjonen.

Fra US patent nr. 5 901 789 er det kjent en fremgangsmåte og anordning for å komplettere en

underjordisk sone som penetreres av en brønn, omfattende å plassere en perforert kappe med et indre sandfilter i sonen, slik at det dannes et første ringrom mellom sandfilteret og kappen, og et andre ringrom mellom kappen og brønnboringen, å injisere partikkelmateriale inn i det første og det andre ringrommet og gjennom perforeringene i kappen, og å begrense adgangen til fluidstrøm mellom første og andre ringrom mens partikkelmateriale strømmer gjennom første og andre ringrom.

Det er fortsatt behov for forbedrede fremgangsmåter og apparater for å komplettere brønner i ukonsoliderte underjordiske soner, slik at migrasjon av finmateriale og sand fra formasjonen sammen med fluider som produseres, kan hindres økonomisk og permanent mens det tillates en effektiv produksjon av hydrokarboner fra den ukonsoliderte produksjonssone.

Foreliggende oppfinnelse

Foreliggende oppfinnelse omfatter en fremgangsmåte som definert i patentkrav 1.

I henhold til et annet aspekt omfatter oppfinnelsen et apparat i samsvar med patentkrav 11.

I henhold til et annet aspekt omfatter oppfinnelsen en fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 13.

I henhold til enda et aspekt omfatter oppfinnelsen et apparat i samsvar med patentkrav 14.

Foretrukne utføreIsesformer fremgår av uselvstendige patentkrav.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en forbedret fremgangsmåte og et forbedret apparat for å komplettere brønner og eventuelt samtidig stimulere brønnene gjennom frakturering, i ukonsoliderte underjordiske soner som tilfredsstiller behovene beskrevet ovenfor. Foreliggende fremgangsmåte og apparat overvinner svakhetene ved den tidligere kjente teknikk.

Den forbedrede fremgangsmåte inkluderer trinnene å plassere en perforert kappe med et indre sandfilter, slik at det finnes et hulrom mellom sandfilteret og den perforerte kappe i en ukonsolidert underjordisk sone, samt injisere partikkelmateriale i ringrommet mellom sandfilteret og den perforerte kappe og inn i sonen gjennom den perforerte kappe. Strømning av fluider fra kappe/ filter ringrommet ut gjennom den øvre del av den perforerte kappe er begrenset under plasseringen av grusmaterialet for å hindre for tidlig tap av væske til øvre ende av den aktuelle strekning av formasjonen.

For å forbedre ytelsen til systemet når det gjelder å redusere faren for «screenouts» eller dannelse av sandbroer inne i kappe/ filter ringrommet, idet antallet hull eller perforeringer i kappen blir redusert til et optimalt antall under gruspaknings-operasjonen. Imidlertid blir antallet hull i kappen fortrinnsvisøket under produksjonsfasen for å støtte produksjonsstrømning uten begrensninger.

En fremgangsmåte for å lage perforeringer gjennom kappen inngår i oppfinnelsen, hvorved et antall perforeringer i kappen velges for å installeres med en filter- (medium) plate. Filterplaten kan enten være gjenget eller sveiset til kappen slik at den dekker perforeringene. Filteret blir deretter belagt med et sjikt av oppløselig, smeltbart eller eroderbart materiale for fullstendig å stenge av strømningen. Etter plassering av grus i borebrønnen, blir materialet fjernet fra filteret, slik at perforeringene åpnes for flere strømningsbaner under produksjonen fra brønnen.

Materialer som er egnet for bruk ved den forbedrede fremgangsmåte inkluderer magnesiumoksid/ magnesiumklorid/ kalsiumkarbonat blandinger, oljeløselige harpikser, voks, løselige polymerer etc. Ved ett eksempel legges en pasta av magnesiumoksid/ magnesiumklorid/ kalsiumkarbonat på platene for filteret og gis anledning til å herde før installering av det perforerte kappesystem nede i brønnhullet. Etter plassering av grus, skylles svak HCI inn i brønnen slik at syren gjennomfukter gruspakningen. Det belagte materiale på filterplaten blir derved fjernet.

Andre egnede materialer benytter andre mekanismer så som temperatur, oljeløselighet, intern "bryter" eller skjærspenning ved strømning for å fjerne materialet fra platene. Andre fremgangsmåter, så som bruk av keramiske skiver for å dekke perforeringene og anvendelse av eksplosive ladninger eller lydbølger for å sprekke eller bryte opp skivene, er også anvendbare.

Under sirkulasjon av grusslurryen er strømning av væske fra slurryen gjennom de øvre deler av den perforerte kappe begrenset, slik at lite, om noe, for tidlig væsketap skjer gjennom de øvre deler av den perforerte kappe, og derved reduseres risikoen for dannelse av sandbroer i ringrommet. Etter at grus er blitt avsatt rundt filteret, reetableres en væskestrøm gjennom hovedsakelig hele lengden av den perforerte kappe.

Den permeable pakke av partikkelmateriale som dannes, hindrer migrering av finmaterialer og sand fra formasjonen med fluider som produseres fra den ukonsoliderte sone inn i borebrønnen. Den ukonsoliderte formasjon kan fraktureres forut for injisering av partikkelmateriale inn i den ukonsoliderte produksjonssone, og partikkelmaterialet kan bli avsatt i sprekkene så vel som i ringrommet mellom sandfilteret og den perforerte foring, og mellom den perforerte foring og borebrønnen.

Apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse inkluderer en perforert kappe med et indre sandfilter, idet et ringrom er dannet mellom sandfilteret og den perforerte kappe, en krysningskanal tilpasset til å forbindes med et produksjonsrør festet til den perforerte kappe og sandfilteret og en brønnpakning festet til krysningskanalen. Den perforerte kappe har midler for å begrense væsketransport mellom foringsrør/ kappe og kappe/ filter ringrommet, inkludert reduksjon ellerøkning av antallet eller størrelsen på hull eller perforeringer i kappen under utplassering av gruspakning, og under produksjonsfasen.

Med den forbedrede fremgangsmåte og det forbedrede apparat ifølge foreliggende oppfinnelsen, unngås dannelse av sandbroer i ringrommet mellom den perforerte foring og borebrønnen, og tilveiebringer et meget effektivt sandfilter som hindrer migrasjon av finmateriale og sand fra formasjonen med fluid som produseres.

Det er derfor er generelt formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte for å komplettere brønner i ukonsoliderte, underjordiske soner.

Andre og ytterligere formål, egenskaper og fordeler av foreliggende oppfinnelsen vil enklere komme til syne for fagfolk på området ved å studere beskrivelsen av de foretrukne utførelsesformer som er gitt nedenfor under henvisning til de vedlagte tegninger. Figur 1 viser et tverrsnitt fra siden av en borebrønn som penetrerer en ukonsolidert, underjordisk produksjonssone med sementert foringsrør og med en perforert foring med et indre sandfilter og en brønnpakning og en krysningskanal forbundet til et produksjonsrør anordnet i samme. Figur 2 viser et tverrsnitt fra siden av borebrønnen på figur 1 etter at partikkelmateriale er blitt pakket i den samme. Figur 3 viser et tverrsnitt fra siden av borebrønnen på figur 1 etter at brønnen er blitt satt i produksjon. Figur 4 viser et tverrsnitt fra siden av en horisontal, åpen (ikke foret) borebrønn som penetrerer en ukonsolidert underjordisk produksjonssone med en perforert foring med et indre sandfilter, en brønnpakning og en krysningskanal forbundet til et produksjonsrør anordnet i samme brønn. Figur 5 viser et tverrsnitt fra siden av den horisontale, ikke forede borebrønn vist på figur 4 etter at partikkelmateriale er blitt pakket i den samme. Figur 6 viser adskilt (ekspandert), og delvis i tverrsnitt, en prøve-perforering på en kappe installert med en filterplate og et løselig eller fjern bart materiale belagt på filterplaten i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Figur 7 viser adskilt og fra utsiden av kappen en prøveperforering i kappen med det blokkerende materiale installert og en annen perforering åpen for strømning. Figur 8 er tilsvarende til Figur 6, men viser det blokkerende materiale installert i perforeringene i kappen direkte uten bruk av en filterplate.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en forbedret fremgangsmåte og et forbedret apparat for å komplettere og eventuelt samtidig stimulere gjennom å frakturere en underjordisk sone penetrert av en borebrønn. Fremgangsmåten kan gjennomføres i enten vertikale, avbøyde eller horisontale borebrønner som er uforede og/ eller underrømt (utvidet) eller som er foret med sementert foringsrør. Hvis fremgangsmåten skal utføres i en foret borebrønn, blir foringsrøret perforert for å tillate væskekommunikasjon med sonen. Siden foreliggende oppfinnelse er anvendbar i horisontale og avbøyde borebrønner, vil betegnelsene "øvre" og "nedre", "topp" og "bunn" slik de her benyttes, være relative begreper som er beregnet å gjelde de respektive posisjoner inne i en spesifikk borebrønn, mens betegnelsen "nivåer" er ment å vise til de respektive adskilte posisjoner langs borebrønnen. Betegnelsene perforert kappe og perforert foring er brukt om hverandre i dette patent.

Med henvisning til tegningene, og spesielt figurene 1-3, vises en vertikal borebrønn 10 med foringsrør 14 sementert i brønnen som strekker seg inn i en ukonsolidert underjordisk sone 12. Foringsrøret 14 er festet til borebrønnen 10 med et sjikt sement 16. Et flertall av perforeringer 18 er fordelt i borebrønnen 10 ved hjelp av konvensjonell perforeringskanon, hvilke perforeringer strekker seg gjennom foringsrøret 14, sementsjiktet 16 og inn i den ukonsoliderte produksjonssone 12.

I henhold til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir en perforert kappe bestående aven perforert foring 20 med et indre sandfilter 21 slik at det dannes et ringrom 22 mellom sandfilteret 21 og den perforerte kappe 20, installert i borebrønnen 10. Den perforerte kappe 20 og sandfilteret 21 har slike lengder at de i hovedsak spenner over lengden av den produserende strekning av borebrønnen 10. Den perforerte kappe har en slik diameter at når den er plassert i borebrønnen 10, vil det være et ringrom mellom den og foringsrøret 14. Åpningene eller perforeringene 24 i den perforerte kappe kan være sirkulære som vist på tegningene eller de kan være rektangulære eller ha andre former. Generelt, når det benyttes sirkulære perforeringer, har de en diameter på minst 6,4 mm, og når det benyttes rektangulære hull, er disse minst 4,8 mm brede og 12,7 mm lange.

Betegnelsen "filter" benyttes her generelt og inkluderer enhver type permeabel struktur som det er vanlig å bruke ved industriell gruspakning, og som gjør det mulig for væsker å strømme gjennom mens strømning av partikkelmateriale er blokkert (så som kommersielt tilgjengelige filtre, slissede eller perforerte foringer/ kapper ("linere") eller rør, filterrør ("screened pipes"), prepakkede filtre, ekspanderbare typer av filtre og/ eller foringer eller kombinasjoner av slike). Filteret 21 kan være kontinuerlig i lengden eller bestå av seksjoner (for eksempel 30 fots seksjoner) som er forbundet med hverandre.

Som vist på figurene 1-3 er den perforerte kappe 20 og sandfilteret 2 koplet til en krysningskanal 25 som i sin tur er forbundet med et produksjonsrør 28. En brønnpakning 26 er koplet til krysningskanalen 25. Krysningskanalen 25 og brønnpakningen 26 er konvensjonelt utstyr for dannelse av gruspakninger og er vel kjent i faget. Krysningskanalen 25 er et delutstyr som gjør det mulig for væsker å følge et første strømningsmønster hvorved partikkelformet materiale suspendert i en slurry kan bli pakket i ringrommet mellom sandfilteret 21 og den perforerte kappe 20 samt mellom den perforerte kappe 20 og borebrønnen (veggen) 10. Som vist av pilene på figur 2 strømmer partikkelmaterialet fra inne i produksjonsrøret 28 til ringrommet 22 mellom sandfilteret 21 og den perforerte kappe 20 gjennom to eller flere åpninger 29 i krysningskanalen 25. Samtidig gis væske anledning til å strømme fra innsiden av sandfilteret 21 oppover gjennom krysningskanalen 25 til den andre side av pakningen 26 utenfor produksjonsrøret 28 ved hjelp av en eller flere åpninger 31 i krysningskanalen 25. Gjennom bevegelse av rør eller annen metode, kan strømningen gjennom krysningskanalen 25 selektivt endres til et annet strømningsmønster (vist på figur 3) hvorved væske fra innenfor sandfilteret 20 strømmer direkte inn i produksjonsrøret 28 mens åpningene 31 blir lukket. Brønnpakningen 26 blir plassert ved hjelp av rørbevegelse eller annen metode hvorved ringrommet 23 blir tettet.

Etter at den perforerte kappe 20 og sandfilteret 21 er blitt plassert i brønnen 10, blir ringrommet 23 mellom den perforerte kappe 20 og foringsrøret 14 isolert ved å sette pakningen 26 i foringsrøret 14 som vist på fig. 1. Deretter blir en slurry av partikkelmateriale 27 injisert inn i ringrommet 22 mellom sandfilteret 21 og den perforerte kappe 20 gjennom åpninger 29 i krysningskanalen 25 og inn i ringrommet 23 mellom den perforerte kappe 20 og foringsrøret 14 (eller veggen av borebrønnen) gjennom åpninger 24 i den perforerte kappe 20, som vist på figur 3. Slurryen kan også strømme direkte inn i ringrommet 23 mellom den perforerte kappe 20 og foringsrøret 14 (eller veggen av borebrønnen) etter å ha kommet ut av åpningene 31 i krysningskanalen.

Partikkelmaterialet strømmer inn i perforeringene 18 og fyller det indre av foringsrøret 14 nedenfor pakningen 26 bortsett fra det indre av sandfilteret 21. Som vist på figur 2, blir en slurry av en bærevæske med partikkelmateriale 27 pumpet fra overflaten gjennom produksjonsrøret 28 og gjennom krysningskanalen 25 inn i ringrommet 22 mellom sandfilteret 21 og den perforerte kappe 20. Fra ringrommet 22 strømmer slurryen gjennom åpningene 24 og gjennom den åpne ende av den perforerte kappe 20 inn i ringrommet 23 og inn i perforeringene 18. Bærevæsken i slurryen lekker av gjennom perforeringene 18 inn i den ukonsoliderte sone 12 og gjennom sandfilteret 21, hvorfra det strømmer gjennom krysningskanelen 25 og inn i foringsrøret 14 over pakningen 26 gjennom åpningene 31.

Etter at partikkelmaterialet er blitt pakket inn i borebrønnen 10, blir brønnen igjen satt i produksjon som vist på figur 3. Den dannede pakken av partikkelmateriale 27 filtrerer ut og hindrer migrasjon av finmaterialer og sand med fluidene som produseres inn i borebrønnen fra den ukonsoliderte sone 12.

Det henvises nå til figurene 4 og 5 hvor det vises en horisontal, uforet borebrønn 30. Borebrønnen 30 strekker seg inn i en ukonsolidert sone 32 fra en foret og sementert borebrønn 33 som strekker seg til overflaten. Som beskrevet ovenfor i forbindelse med borebrønnen 10 blir en perforert kappe 34 med et indre sandfilter 35 plassert i brønnen 30 slik at det dannes et ringrom 41 mellom de samme. Den perforerte kappe 34 og sandfilteret 35 er forbundet med en krysningskanal 42 som i sin tur er forbundet med et produksjonsrør 40. En brønnpakning 36 er forbundet med krysningskanalen 42 som er plassert inne i foringsrøret 37 i borebrønnen 33.

Ved utførelse av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse for å komplettere den ukonsoliderte sone32 som penetreres av den uforede borebrønnen 30, blir den perforerte kappe 34 med sandfilteret 35 plassert i borebrønnen 30 som vist på fig. 4. Ringrommet 39 mellom den perforerte kappe 34 og borebrønnen 30 blir isolert ved å montere pakningen 36. Deretter blir en slurry av partikkelmateriale injisert inn i ringrommet 41 mellom sandfilteret 35 og den perforerte kappe og gjennom åpninger 38 inn i ringrommet 39 mellom den perforerte kappe og borebrønnen 30. Slurryen kan også strømme direkte inn i ringrommet 23 mellom den perforerte kappe 20 og borebrønnen 30 etter å ha passert gjennom åpningene 31 i krysningskanalen 31.

Pakken av partikkelmateriale 40 som dannes, filtrerer ut og hindrer migrasjon av finmateriale og sand med fluider som produseres inn i borebrønnen 30 fra den underjordiske sone 32.

I samsvar med foreliggende oppfinnelse inkluderer den perforerte kappe 20 midler for å begrense væskebevegelse mellom foringsrør/ kappe og kappe/ filter ringrommene ved å redusere eller øke antallet eller størrelsen av hull eller perforeringer i kappen under plassering av gruspakningen og under produksjonsfasen. Størrelse og antall av perforeringer i kappen vil påvirke væskebevegelse mellom foringsrør/ kappe og kappe/ filter ringrommene. Nevnte ringrom virker som ett ringrom hvis det er et ubegrenset antall av relativt store perforeringer i kappen. En relativt liten trykkforskjell vil oppstå idet antallet av perforeringer og/ eller diameter av perforeringene blir redusert. Ved fortsatt reduksjon av antallet perforeringer og/ eller perforeringsdiameteren, kan man til en viss grad kontrollere bevegelsen av fluider mellom ringrommene. Slurryen vil fortsette å strømme ned gjennom de parallelle ringrom inntil det dannes en sandbro eller andre boreforhold forårsaker et unormalt trykktap i et av ringrommene. Så snart trykket overstiger det som kreves for å tvinge en strøm gjennom perforeringene, og friksjonstrykket i ringrommet forblir åpen for strømning, vil slurryen omfordele seg til det ringrommet som er åpent for strømning. Som en illustrasjon, ved å begrense fluidstrømning gjennom de øvre deler av den perforerte mens det samtidig tillates hovedsakelig ubegrenset fluidstrømning gjennom de nedre deler av samme, vil ingen betydelig mengde væske fra grusslurryen gå tapt for tidlig gjennom de øvre deler av den perforerte kappe. Dette fører til at slurryen fortsetter til bunnen av brønnen før grusen skilles fra væsken i slurryen. Den fraskilte væske strømmer gjennom de nedre, permeable deler av den perforerte kappe og/ eller gjennom perforeringene 18 og avsetter derved grus ved bunnen av brønnen. Etter hvert som ringrommet mellom borebrønn og den perforerte kappe og ringrommet mellom den perforerte kappe og filteret fylles med grus fra bunnen og opp, vil væsken i slurryen fortsette å separeres fra grusen og strømme gjennom de tilgjengelige perforeringer 18 i foringsrøret og/ eller ned gjennom grusen som allerede er blitt avsatt i ringrommene og gjennom de nedre, permeable deler av den perforerte kappe 20 for å fullføre plasseringen av grus.

Midlet for å begrense fluidbevegelse mellom foringsrør/ kappe og kappe/ filter ringrommene 20 kan omfatte ethvert materiale installert på et utvalgt antall av kappens perforeringer som helt eller delvis blokkerer væskestrøm gjennom den ellers permeable vegg som den perforerte kappe utgjør. Ved utførelsesformene ifølge figur 6 og 7 blir et valgt antall perforeringer 52 (bare én vist som 52') på den perforerte kappe 50 utstyrt med en filterplate eller filtermediumplate 54. Filterplaten 54 er gjenget eller sveiset til kappen 50 slik at den dekker detønskede antall perforeringer 52. Filteret 54 blir så belagt eller plettert med et sjikt av oppløselig, smeltbart eller eroderbart materiale 56 for fullstendig å stenge av strømningen. Andre materialer så som keramisk plate som kan brytes i stykker etterpå med eksplosive ladninger eller lydbølger kan også benyttes. Etter plassering av grus i borebrønnen blir det blokkerende materiale 56 fullstendig fjernet fra filteret 54, slik at perforeringene åpnes og danner strømningsbaner. Figur 8 viser en alternativ fremgangsmåte hvor blokkerende materiale 64 blir plassert i åpninger 62 direkte i den perforerte kappe 60 uten bruk av filterplate.

Et eksempel på et materiale som kan benyttes, er en type pasta av en blanding av magnesiumoksid/ magnesiumklorid/ kalsiumkarbonat som legges på filterplater og gis anledning til å herde forut for installasjon av den perforerte kappe m.m. nede i brønnen. Etter at grusen er blitt plassert, skylles det med en svak løsning av saltsyre i bønnen slik at gruspakningen blir gjennomfuktet og det belagte materiale fjernet fra filteret/ filterplaten. En spesifikk sammensetning som er blitt utviklet, omfatter en blanding av 40 vektdeler kalsinert magnesiumoksid (MgO), 67 vektdeler MgCI2-6H20 (magnesiumklorid heksahydrat), 25 vektdeler kalsiumkarbonat (CaC03) og 30 vektdeler av drikkelig tappevann (ikke saltholdig). Dette materialet er blitt funnet å kreve en dags herdetid ved omgivelsestemperatur. Etter bruk løser det seg raskt opp i deaktivert saltsyre, for eksempel blir 1-tommes "plugger" av materialet fullstendig løst i løpet av ti minutter ved 22 2C.

Fremgangsmåten og apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse er spesielt egnet og fordelaktige ved dannelse av gruspakninger i langintervalls horisontale borebrønner uten dannelse av sandbroer. Siden avanserte og kostbare sandfiltre inkludert "shunts" og lignende ikke er påkrevet og pakningen av grus ikke krever konsolidering av en herdbar harpiksblanding, er denne fremgangsmåten svært økonomisk sammenlignet med de tidligere kjente metoder.

Dannelse av en eller flere sprekker i den ukonsoliderte underjordiske sone som skal kompletteres for å stimulere produksjonen av hydrokarboner fra de samme, er vel kjent innen faget. Den hydrauliske fraktureringsprosess innebærer generelt å pumpe inn en viskøs væske inneholdende suspenderte partikkelformet materiale i formasjonen med en hastighet og et trykk som er tilstrekkelig til at sprekker blir dannet. Fortsatt pumping av fraktureringsvæsken utvider sprekkene i sonen og transporterer partikkelmateriale inn i sprekkene. Sprekkene hindres i å lukke gjennom nærværet av partikkelmaterialet i dem.

Den underjordiske sone som skal kompletteres, kan bli frakturen forut for eller samtidig med injiseringen av partikkelmaterialet i sonen, for eksempel ved pumping av bærevæsken inneholdende partikkelmaterialet gjennom den perforerte kappe inn i sonen. Etter dannelse av en eller flere sprekker, kan partikkelmaterialet bli pumpet inn i sprekkene så vel som inn i perforeringene i foringsrøret (for forede brønner) og inn i ringrommene mellom sandfilter og kappe og mellom kappe og borebrønn.

Claims

1. Fremgangsmåte ved komplettering av en underjordisk sone som penetreres av en borebrønn, omfattende trinnene å: (a) plassere i nevnte borebrønn i nevnte sone en perforert kappe med et indre sandfilter (21) i samme, slik at det dannes et første ringrom (22) mellom sandfilteret og den perforerte kappe og et andre ringrom (23) mellom den perforerte kappe og borebrønnen, (b) injisere partikkelmateriale inn i nevnte første eller andre ringrom mellom den perforerte kappe og borebrønnen og tilsvarende inn i nevnte andre eller første ringrom mellom sandfilteret og den perforerte kappe, gjennom perforeringene o den perforerte kappe,karakterisert vedå (c) blokkere et valgt antall perforeringer i kappen (50, 60) og derved begrense adgangen til fluidstrøm mellom første og andre ringrom mens partikkelmateriale strømmer gjennom første og andre ringrom, og (d) fjerne blokkering fra de blokkerte perforeringer (52, 62) i kappen og derved øke antallet perforeringer som er tilgjengelig for fluidstrømning.

2. Fremgangsmåte som angitt i patentkrav 1,karakterisert vedat partikkelmaterialet er et proppemiddel av sand eller av et syntetisk materiale.

3. Fremgangsmåte som angitt i patentkrav 1 eller 2,karakterisert vedat nevnte borebrønn i den underjordiske sone er en uforet borebrønn.

4. Fremgangsmåte som angitt i patentkrav 1 eller 2,karakterisert vedat nevnte borebrønn i den underjordiske sone har et foringsrør sementert inne i seg med perforeringer dannet gjennom foringsrøret og sementen.

5. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av patentkravene 1 til 4,karakterisert vedat borebrønnen i nevnte sone horisontal.

6. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av patentkravene 1 til 5,karakterisert vedat den videre omfatter trinnet å danne i det minste en sprekk i den underjordiske sone forut for eller samtidig med injiseringstrinnet.

7. Fremgangsmåte som angitt i patentkrav 6,karakterisert vedat den videre omfatter det trinn å avsette partikkelmateriale i den eller de dannede sprekker.

8. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av patentkravene 1 til 7,karakterisert vedat den videre omfatter det trinn å sette den underjordiske sone i produksjon.

9. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av patentkravene 1 til 8,karakterisert vedat antallet perforeringer i nevnte perforerte kappe, blir blokkert ved å plassere et løsbart materiale inntil et valgt antall av perforeringene.

10. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av patentkravene 1 til 9,karakterisert vedat den videre omfatter det trinn å øke strømningskapasiteten gjennom nevnte perforerte kappe etter at partikkelmaterialet er blitt avsatt i nevnte første og andre ringrom.

11. Apparat for å komplettere en underjordisk sone som penetreres av en borebrønn,karakterisert vedat det omfatter en perforert kappe (20, 50, 60) med et indre sandfilter (21) slik at det er dannet et ringrom (22) mellom sandfilteret og den perforerte kappe, hvilken kappe har en øvre og en nedre ende, oppløsbare eller brytbare strømningsbegrensende midlersom blokkerer et valgt antall perforeringer langs øvre ende av den perforerte kappe for i hovedsak å redusere fluidstrømning gjennom det valgte antall av perforeringer ved øvre ende av den perforerte kappe, og en krysningskanal (25) tilpasset til å forbindes til arbeidsrøret festet til den perforerte kappe og sandfilteret.

12. Apparat som angitt i patentkrav 11,karakterisert vedat det strømningsbegrensende middel omfatter et løsbart materiale som kan fjernes ved å la en væske som er i stand til å løse opp det løsbare materialet, strømme inntil den perforerte kappe.

13. Fremgangsmåte for å gruspakke en strekning av en borebrønn,karakterisert vedå omfatte de trinn å: posisjonere inne i borebrønnen i den aktuelle strekning en perforert kappe med et indre sandfilter (21), slik at det finnes et første ringrom (21) mellom sandfilteret og den perforerte kappe, og et andre ringrom (22) mellom den perforerte kappe og borebrønnen, la en grusslurry strømme ned i borebrønnen og inn i nevnte første og andre ringrom og nevnte borebrønn, tilveiebringe et antall fjernbare plugger langs det perforerte forlengningsrør, én i hver av et valgt antall av perforeringene, men færre enn alle perforeringene for å redusere strømmen av fluid mellom første og andre ringrom når grusslurryen strømmer gjennom de nevnte ringrom, og fjerne det nevnte antall fjembare plugger etter at minst deler av grusslurryen har strømmet inn i første og andre ringrom.

14. Apparat for å gruspakke en strekning av en borebrønn, omfattende en perforert kappe med et antall perforeringer og et indre sandfilter (21) slik at det finnes et ringrom mellom sandfilteret og den perforerte kappe,karakterisert vedstrømningsbegrensende midler, ett for hvert av et valgt antall, men ikke alle, av perforeringene, idet hvert strømningsbegrensende middel blokkerer fluidstrømning gjennom den respektive perforering (52, 62), idet de strømningsbegrensende midler for delvis blokkering av for fluidstrømning gjennom den perforerte kappe under gruspakkingen når apparatet er installert i den aktuelle borebrønn, og de strømningsbegrensende midler er oppløselige eller bristbare for å tillate hovedsakelig ubegrenset fluidstrøm gjennom den perforerte kappe når borebrønnen settes i produksjon.

15. Apparat som angitt i patentkrav 14,karakterisert vedat det strømningsbegrensende middel omfatter et sjikt av et fjernbart materiale posisjonert inntil et valgt antall av perforeringene i den perforerte kappe.

16. Apparat som angitt i patentkrav 11,karakterisert vedogså å omfatte en produksjonspakning festet til krysningskanalen.