NO335237B1

NO335237B1 - Fremgangsmåte for gjeninntreden i en hovedbrønnboring fra en lateral brønnboring, samt bunnhullssammenstilling for utfresing

Info

Publication number: NO335237B1
Application number: NO20052415A
Authority: NO
Inventors: Hubert Eugene Halford; Robert Eugene Robertson; Thurman Beamer Carter; Thomas M Redlinger
Original assignee: Weatherford Lamb
Priority date: 2004-05-20
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2014-10-27
Also published as: US7487835B2; GB2414254B; NO20052415D0; CA2507787A1; US20050257930A1; GB0510223D0; NO20052415L; GB2414254A; CA2507787C

Abstract

Det er utviklet en metode som gjør det mulig for operatøren å gå inn igjen i et primært brønnhull fra et lateralt brønnhull etter at det laterale brønnhullet er blitt fullført. Metoden omfatter generelt steg for å lokalisere en skjæreanordning slik som et fresehode nært et rør slik som et foringsrør inne i et brønnhull, og rotasjon av fresehodet mens man opprettholder en aksial posisjon av fresehodet i forhold til foringsrøret for å initiere en åpning, og rotere og aksialt føre fresehodet fram for å fullføre åpningen. I tillegg omfatter metoden en nedre hullsammenstillling som forenkler gjeninnføringen i det primære brønnhullet fra et lateralt brønnhull. Den nedre hullsammenstilllingen omfatter generelt en drillkrage eller en armen tung rørstruktur, og en fresemaskin. Fresemaskinen har en kropp og skjærestrukturer. Skjærestrukturene påfører lateralt trykk mot et omliggende rør for å danne en innledende skjøt gjennom veggen av røret.

Description

BAKGRUNNSOPPLSYNINGER FOR OPPFINNELSEN

Oppfinnelsens bruksområde

[0001] Utførelser av den aktuelle oppfinnelsen er generelt relatert til praksi-sen med parallellboring etter hydrokarboner. Mer spesielt gjelder denne oppfinnelsen en metode for utvikling av gjeninntrenging i et primært borehull fra et lateralt borehull. Den aktuelle oppfinnelsen er også relatert til en nedre hullsammenstilling for å foreta gjeninntrenging inn i et primært borehull.

Beskrivelse av den aktuelle oppfinnelsen

[0002] Tidligere er det utviklet en teknologi som gjør det mulig for en opera-tør å bore en primær vertikal brønn og deretter bore et vinklet lateralt borehull i forhold til den primære brønnen ved en ønsket dybde. Generelt er det primære verti-kale borehullet først foret med en foringsrørstreng og sementert. Deretter er et verktøy som kalles en ledekile plassert i foringen ved dybden hvor det ønskes av-bøying. Ledekilen er spesielt konfigurert til å avlede borekroner og deretter føre en borekrone i ønsket retning for å danne et lateralt borehull. Denne prosessen kalles noen ganger parallellboring.

[0003] Figurene 1A-1G presenterer sekvensielle steg for en kjent metode for å danne et lateralt brønnhull. Figur 1A presenterer et delvis snitt av et brønnhull 100. Brønnhullet 100 består av kun et primært brønnhull 10 i dette innledende steget. Det primære brønnhullet 10 er et hovedsakelig vertikalt dannet brønnhull som forlenges nedover gjennom jordformasjonen 30. Det primære brønnhullet, eller "mor" brønnhullet 10, er vanligvis foret med et rørformet foringsrør 12. En sementkolonne 14 fyller et ringformet område radialt mellom foringsrøret 12 og jorden 30.

[0004] En forankringsanordning 50 slik som en ankerpakning er blitt plassert

i det primære brønnhullet 10. Pakningen 50 griper aktivt inn i forhold til det omliggende foringsrøret 12, som gjør det mulig for pakningen 50 å virke som et anker mot verktøy ovenfor det som kan bli aktivert til å utføre forskjellige verktøyfunksjo-ner. Den illustrerte pakningen 50 i Figur 1A omfatter et orienterende indikasjons-ledd 52 som er festet på toppen. Det orienterende indikasjonsleddets 52 orientering kontrolleres ved å kjøre et verktøy slik som en gyroskopindikator eller en an-ordning for måling under boring inn i det primære brønnhullet. 10.

[0005] En ledekile 40 har også blitt kjørt inn i brønnhullet 100. Ledekilen 40

har fortrinnsvis en sentreringspinne (se Figur 1 F) plassert ved bunnen av ledekilen 40. Sentreringspinnen kommer i kontakt med det orienterende indikasjonsleddet

52 til pakningen 50.1 en enkelt prosedyre muliggjør riflete koplinger mellom sentreringspinnen og det orienterende indikasjonsleddet riktig orientering av sentreringspinnen. Sentreringspinnen lar en konkav side 42 av ledekilen 40 orienteres for å dirigere freseoperasjonen i den riktige asimut. På denne måten er ledekilen 40 orientert på pakningen 50 slik at den øvre konkave siden 42 er skråstilt nedover

i ønsket retning slik at det kan freses ut et vindu 18 gjennom foringsrøret 12 for boring av det laterale brønnhullet 20.

[0006] En arbeidsstreng 70 er også blitt senket ned i brønnhullet 100. Arbeidsstrengen 70 kan være spiralrør, drillkrager eller andre rørdeler. En pilotfres 72 er vist koplet til den nedre enden av arbeidsstrengen 70. Pilotfresen 72 er utformet med blader rundt en radial kropp på fresemaskinen 72 for innkobling på og skjær-ing av foringsrøret 12. Med hensyn til dette, blir fresehodet 72 senket inn i det primære brønnhullet 10 og presset mot den øvre arbeidssiden 42 av ledekilen 40, som derved presser fresehodet 72 slik at det avbøyes i den ønskede retningen for å danne et vindu gjennom foringsrøret 12 og sementen 14.

[0007] I en illustrerende prosedyre omfatter ledekilen 40 en øvre styretapp

41. Arbeidsstrengen 70 senker fresehodet 72 og ledekilen 40 ned i det primære

brønnhullet 10 sammen ved hjelp av en midlertidig kopling med styretappen 41.

Figur 1A viser en avskjærbar stillepinne 43 mellom pilotfresen 72 og styretappen 41. På denne måten er det ikke behov for å kjøre separate turer for å bruke forskjellige verktøy.

[0008] US-patent nr. 6,112,812 viser en fresemaskin som er utløsbart festet

til toppen av ledekilen, f.eks. med en avskjærbar stillepinne koplet til en styretapp på ledekilen. Fresemaskinen og ledekilen kan deretter senkes ned i brønnhullet sammen. Rotasjon av strengen får fresemaskinen til å rotere og gjør det mulig å skjære av koplingene med ledekilen. I tillegg, beskriver US-patent nr. 6,695,056 metoder for enkelttur fresing og boring av et vindu og lateralt brønnhull. Disse pat-entene er det henvist til og de er innlemmet i dette dokumentet i sin helhet i form av referanser.

[0009] Figur 1B viser neste steg i utformingen av et lateralt brønnhull 20, i en prosess. Her er fresehodet 72 presset mot ledekilen 40 for å i stand et frik-sjonsmøte med det omliggende foringsrøret 12. Rotasjon av strengen 70 med pilotfresen 72 får fresemaskinen 72 til å rotere, noe som gjør at forbindelsen, m.a.o. en enkelt bolt skjærtapp (ikke vist), med ledekilen 40 kuttes. Fresemaskinen 72 blir flyttet nedover mens den berører styretappen 41 og deretter den konkave arbeidssiden 42. Dette presser startfresen 72 i kontakt med foringsrøret 12. Fresing av foringsrøret 12 oppnås ved å rotere verktøyet 72 mot den indre veggen av foringsrøret 12 samtidig som man bruker et nedadgående trykk på borestrengen 70 mot den konkave arbeidssiden 41 av ledekilen 40.1 Figur 1B, har fresehodet 72 brutt det omliggende foringsrøret 12 til det primære brønnhullet 10. Fresehodet 72 vil fortsette å arbeide mot foringsrøret 12 til det begynner å bli dannet et vindu 18.

[0010] Det er ikke uvanlig for operatøren å bruke en serie med fresehoder i løpet av en slik vindusfreseoperasjon. Figur 1C viser at det opprinnelige fresehodet 72 er blitt fjernet fra brønnhullet 10 og at arbeidsstrengen igjen er blitt kjørt inn i det primære brønnhullet 10, men med et nytt fresehode 72' som er montert på enden. I tillegg er det plassert en elliptisk fres 75 langs arbeidsstrengen 70 ovenfor det andre fresehodet 72'. Slik kan det skapes et større vindu 18. Fresehodene 72', 76 er rotert slik at det er laget et fullstendig vindu 18 i det omliggende foringsrøret 12 til det primære brønnhullet 10. Vinduet 18 er vanligvis elliptisk og er dimensjonert for å kunne kjøre en borrekrone 78 (vist i Figur 1D) gjennom vinduet 18 og møter formasjonen 30. På denne måten kan det nye laterale brønnhullet 20 dannes. [0011 ] Etter at vinduet 18 har blitt dannet blir arbeidsstrengen 70 og den til-koplede fresemaskinen 72 fjernet fra det primære brønnhullet 10. Deretter blir arbeidsstrengen 70 igjen kjørt inn i brønnhullet 100, men med en boresammenstilling. Boresammenstillingen inkluderer en borrekrone for formasjonen 78. Borrekronen 78 kjøres inn i det laterale brønnhullet 20 for boring i formasjonen. Figur 1D viser det neste sekvensielle steget i dannelsen av et lateralt brønnhull 20. (0012] Når den ønskede lengden av det laterale brønnhullet 20 er oppnådd føres et rørformet foringsrør 28 (vist i Figur 1G) inn i foringsrøret 12. Foringsrør-strengen 28 blir senket gjennom det primære brønnhullet 10, avbøyd radialt utover gjennom vinduet 18 og riktig plassert inne i det laterale brønnhullet 20. Det dannes en avbøying 45 på fåringsrøret 28 ved skjæringspunktet for det primære brønn-hullet 10 og det laterale brønnhullet 20.

[0013] I en prosedyre blir avbøyingen av foringsrøret 28 inn i det laterale brønnhullet 20 utført ved bruk av ledekilen 20. Denne prosedyren vises i US-patent nr. 5,803,176 med tittelen "Parallelle operasjoner," utstedt i 1998 til William A. Blizzard, Jr. et al. '176 patentet var en delvis fortsettelse av Ser. Nr. 642,118 datert 2. mai 1996, som igjen var den delvis fortsettelse av Ser. Nr. 590,747 datert 24. januar 1996. Ser. Nr. 590,747 utstedt 17. mars 1998 som US-patent nr. 5,727,629, også til William A. Blizzard, Jr. et al. '629 patentet har tittelen "Frese guide og metode for brønnhull." Et mykere sentralt kjernemateriale (ikke vist) kan fylle den rørformede kroppen til ledekilen 40. På denne måten kan den sentrale kjernen av ledekilen bores ut for tilgang til det primære brønnhullet 10 under vinduet 18.

[0014] I en alternativ prosedyre er en avbøyd skjøt eller hydraulisk snapp-skjøt (ikke vist) plassert på bunnen av ffiringsrørstrengen 28. Skjøten står I spen-ning slik at den går ut av vinduet 18 når den når dybden til vinduet 18. Dette lar foringsrøret 28 bli plassert i brønnhullet 100 uten behov for ledekilen 20 (eller annen avbøying). Slik blir, I henhold til nyere prosedyrer, ledekilen 20 fjernet før fåringsrøret 28 kjøres inn i brønnhullet 100.

[0015] Figur 1E viser arbeidsstrengen 70 som er blitt fjernet fra brønnhullet 100. En ny arbeidsstreng 80 er senket ned i det primære brønnhullet 10. Arbeidsstrengen 80 kan være spiralrør, kabel eller annen kjent streng. En fiskekrok 82 er anordnet ved en ende av arbeidsstrengen 80. Hensikten med fiskekroken 82 er å gjenvinne ledekilen 40 fra det primære brønnhullet.

[0016] Figur 1F viser fiskekroken 82 som hekter i ledekilen 40. Ledekilen 40 blir nå trukket fra pakningen 50 og koplet til orienteringsleddet 52.

[0017] I Figur 1G kan det sees at ledekilen 40 er blitt fjernet fra det primære brønnhullet 10. Der hvor en ledekile ikke er opprettholdt i det primære brønnhullet 10, kan en teleskopovergang eller annet verktøy (ikke vist) brukes for å presse fdringsrøret 28 gjennom vinduet 18. Foringsrøret 28 er plassert ved skjæringspunktet av det primære brønnhullet 10 og det laterale brønnhullet 20. Foringsrøret 28 kan være sikret mot forskyvning i forhold til foringsrøret 12 ved hjelp av en konvensjonell fdringsrørstreng, vist ved 16. F6ringsrørstrengen 16 er koplet til foringsrøret 28 og møter foringsrøret 12 til det primære brønnhullet 10 ovenfor vinduet 18.1 fullførelsen av Figur 1G er ikke foringsrøret 28 sementert på plass. Imidlertid er det inneforstått at foringsrøret 28 kan forsegles inne i foringsrøret 12 til det primære brønnhullet 10, til jorddannelsen 30, og til det laterale brønnhullet 20 ved injisering av sement 25 inn i foringsrøret 28, og deretter klemme sementen tilbake og oppover de ringformede områdene som ligger rundt foringsrøret 28. På denne måten dannes det en sementkolonne rundt foringsrøret 28.

[0018] Det kan klart sees at en øvre del av foringsrøret 28 overlapper fdringsrøret 12 ovenfor vinduet 18. På denne måten kan væsker, verktøy, rør og annet utstyr (ikke vist) transporteres nedover fra jordens overflate, gjennom en øvre del 6 av det primære brønnhullet 10, inn i en øvre del 4 av foringsrøret 28, og deretter gjennom vinduet 18 og inn i det laterale brønnhullet 20. Den laterale brønnhulls 20 delen av den underjordiske brønnen 100 kan dermed fullføres (dvs. perforert, stimulert, gruspakket etc).

[0019] I fullførelsen av Figur 1G omfatter fdringsrøret 28 et slisset féringsrør 27. Dette er imidlertid kun av illustrasjonshensyn. Et helt rør for senere perforasjon kan alternativt brukes. I tillegg er fdringsrøret 28 fortrinnsvis sementert inn i det laterale brønnhullet 20 ved hjelp av en kolonne med sement. I tillegg er det inneforstått at andre metoder for fresing av et vindu og dannelse av et lateralt brønn-hull er kjent. Stegene FIG. 1A-1G er illustrative og metodene for den aktuelle oppfinnelsen er ikke begrenset av stegene som er uført for å danne det laterale brønn-hullet eller for å installere fdringsrøret 28.

[0020] Det er kjent at man går inn igjen i det primære brønnhullet 10 under vinduet 18 ved å frese ut en del av fdringsrøret 28. US-patent nr. 6,202,752 med tittelen "Fresemetoder for brønnhull" beskriver en slik metode. 752 patentet utstedt til Kuck, et al., i 2001, påfører vekt til borestrengen for å forårsake aksial bevegelse i løpet av fresingen. Før er US-patent nr. 5,803,176 med tittelen "Parallelle operasjoner" utstedt. Dette patentet er utstedt til Blizzard, Jr, et al., i 1998. Blizzard, Jr. brukte forskjellige versjoner av fresestyring under fresingen. Imidlertid eksisterer det fremdeles et behov for en forbedret metode som lar operatøren gå inn igjen i det primære brønnhullet fra det laterale brønnhullet. I tillegg eksisterer det et behov for en nedre hullsammenstilling som forenkler gjeninnføringen i det primære brønnhullet.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

[0021] Den aktuelle oppfinnelsen beskriver en metode som lar operatøren

gå inn igjen i et primært brønnhull etter at et lateralt brønnhull er blitt fullført. I tillegg beskriver den aktuelle oppfinnelsen en nedre hullsammenstilling som forenkler gjeninnføringen i det primære brønnhullet fra et lateralt brønnhull.

[0022] I en utførelse omfatter metoden generelt stegene for å lokalisere en

skjæreanordning slik som et fresehode nært et rør slik som et foringsrør inne i et brønnhull, rotasjon av fresehodet mens man opprettholder en aksial posisjon for fresehodet i forhold til fdringsrøret for å initiere en åpning og deretter rotere og aksialt føre fresehodet fram for å fullføre åpningen. I en utførelse av metoden er fresehodet brukt til å danne en åpning inne i et foringsrør ved skjærepunktet mellom et primært brønnhull ved enden av en arbeidsstreng og ligger ved et punkt langs avbøyingen av foringsrøret. Fresehodet kan deretter roteres til foringsrøret er brutt gjennom slik at det dannes en skjærekant. Deretter føres fresehodet aksialt fram og roteres for å danne gjeninnføringsbanen i det primære brønnhullet.

[0023] I en utførelse omfatter videre metoden et tilleggssteg med å påføre et

lateralt trykk gjennom fresehodet mot avbøyingen av foringsrøret mens man roterer fresehodet for å initiere åpningen. Dette laterale trykket er rettet gjennom fresehodet mot avbøyingen av foringsrøret ved et kraftmoment som er generert av stivheten i den nedre hullsammenstillingen. En hydraulisk aktivert sentraliseringsmekanisme kan også brukes for å forsyne lateralt trykk.

[0024] I en annen utførelse av metoden er et ytterligere steg for å bevege

fresebiten frem og tilbake langs en lengde av avbøyingen av fdringsrøret mens fresehodet roterer. Dette steget foretas før steget for rotasjon av skjæreanordningen mens man opprettholder en aksial posisjon av skjæreanordningen i forhold til veggen, som derved etterskjærer en indre del av fdringsrøret.

[0025] I tillegg er det en nedre hullsammenstillingen som forenkler gjeninn-føring i det primære brønnhullet fra et lateralt brønnhull. Den nedre hullsammenstillingen inkluderer generelt en drillkrage, en overgang koplet til drillkragen og en styrefresemaskin. Den første fresemaskinen har et hus som er koplet til overgangen og bladene. Bladene er dimensjonert for å øke det laterale kontakttrykket mellom bladene og det omliggende røret.

[0026] I en utførelse har overgangen en ytre diameter som er mindre enn den ytre diameteren av skjærebladene langs den første fresemaskinen. Den ytre diameteren i overgangen er fortrinnsvis avsmalende for å bli mindre fra drillkragen til den første fresemaskinen.

[0027] I en utførelse inkluderer den nedre hullsammenstillingen en vinklet borstangforbinder for å lage ytterligere avbøying for fresemaskinen mot fdringsrøret. Den vinklete borstangforbinderen kan være en bøyd overgang, en bøyd forlengelsesovergang, eller en bøyd øvre fresemaskin. Alternativt kan den første fresemaskinen ha en eksentrisk skjærestruktur. Den eksentriske anordningen vil øke den laterale belastningen på det omliggende foringsrøret ved å forsterke avbøyingen av fresemaskinen mot fdringsrøret under rotasjon.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0028] For å vise hvordan det som står over om denne oppfinnelsen kan for-stås i mer detalj, finnes det en mer nøyaktig beskrivelse av oppfinnelsen, som er kort oppsummert ovenfor, knyttet til referanse til utførelsene, og noen av disse er

illustrert i de vedlagte tegningene. Det bør imidlertid bemerkes at de vedlagte tegningene kun illustrerer typiske utførelser av denne oppfinnelsen og kan derfor ikke anses å være en begrensning av dens bruksområde, for oppfinnelsen kan brukes i andre og like effektive utførelser.

[0029] Figurene 1A-1G presenterer sekvensielle steg av en kjent metode for å danne et lateralt brønnhull.

[0030] Figur 1A presenterer et delvis snitt av et brønnhull. Brønnhullet i dette første steget omfatter kun et primært brønnhull. Det primære brønnhullet er hovedsakelig et vertikalt dannet brønnhull som forlenges nedover gjennom jordfor-masjonene. [0031 ] Figur 1B viser det neste sekvensielle steget i dannelsen av et lateralt brønnhull, i en utførelse. Her er et fresehode presset mot den konkave arbeidssiden av en ledekile for å få friksjonskontakt med det omliggende fdringsrøret.

[0032] Figur 1C viser at det originale fresehodet er blitt fjernet fra brønnhul-let og en arbeidsstreng har blitt kjørt inn i det primære brønnhullet med et nytt fresehode. I tillegg er en elliptisk fres plassert langs arbeidsstrengen over det andre fresehodet.

[0033] Figur 1D viser igjen et snitt av brønnhullet fra figur 1 A. Her inkluderer boresammenstillingen en borrekrone for formasjonen som har blitt kjørt inn i det laterale brønnhullet.

[0034] Figur 1E viser at arbeidsstrengen er blitt trukket ut av brønnhullet

Figur 1D. En ny arbeidsstreng er senket inn i det primære brønnhullet med en fiskekrok montert på arbeidsstrengen.

[0035] Figur 1F viser fiskekroken fra figur 1E som hektes fast i ledekilen. Ledekilen blir nå trukket ut av brønnhullet.

[0036] Figur 1G viser nok et steg i dannelsen av et lateralt brønnhull og full-førelsen av brønnen. Her har ledekilen av figur 1F blitt fjernet fra det primære brønnhullet. Et fdringsrør er blitt plassert ved skjæringspunktet mellom det primære brønnhullet og det laterale brønnhullet og er blitt ført gjennom vinduet og inn i det laterale brønnhullet.

[0037] Figur 2A viser et snitt av et brønnhull. Brønnhullet har både et primært brønnhull og et lateralt brønnhull som er blitt boret ut fra det primære brønn-hullet. Et fdringsrør er synlig og forsyner tilgang til det laterale brønnhullet gjennom et vindu. En nedre hullsammenstilling er flyttet inn i det primære brønnhullet.

[0038] Figur 2B viser nok et snitt av brønnhullet fra figur 2A. Dette snittet representerer et neste steg i utformingen av en gjeninnføringsbane gjennom foringsrøret i det primære brønnhullet. I dette steget er den nedre hullsammenstillingen frest gjennom fdringsrøret og dannet en gjeninnføringsbane.

[0039] Figur 2C viser brønnhullet fra figur 2B, med den nedre hullsammenstillingen fjernet. Pakningen forblir i det primære brønnhullet og venter på å bli frest ut eller på andre måter fjernet for endelig tilgang til det primære brønnhullet under vinduet.

[0040] Figur 3 viser et perspektivoverblikk av en nedre hullsammenstilling for å danne en gjeninnføringsbane gjennom et rør som et lateralt fdringsrør i brønnhullet, i en utførelse. Den nedre hullsammenstillingen omfatter en første fresemaskin. [0041 ] Figur 4 presenterer et snitt av den nedre hullsammenstillingen fra figur 3.

[0042] Figur 5 presenterer et perspektivoverblikk av den første fresemaskinen fra figur 3.

[0043] Figur 6 viser et forstørret, vinkelrett snitt av den første fresemaskinen fra figur 3.

[0044] Figur 7 presenterer en plantegning av en nedre hullsammenstilling, i en alternativ utførelse. I denne utførelsen omfatter sammenstillingen en vinklet borstangforbinder for å bøye av den første fresemaskinen.

[0045] Figur 8 viser en plantegning av en nedre hullsammenstilling i nok en alternativ utførelse. I denne utførelsen omfatter sammenstillingen en fresemaskin med en eksentrisk skjærestruktur.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSEN

[0046] Figur 2A viser et snitt av et brønnhull 100. Brønnhullet 100 har både et primært brønnhull 10 og et lateralt brønnhull 20 som er blitt boret ut fra det primære brønnhullet 10. Et fdringsrør 28 er synlig og forsyner tilgang til det laterale brønnhullet 20 gjennom et vindu 18. Foringsrøret 28 inkluderer en avbøyd del 45, eller "avbøying," som i stor grad blokkerer passasjen gjennom det primære brønn-hullet 10 ved skjæringspunktet med det laterale brønnhullet 20.

[0047] I Figur 2A er en nedre hullsammenstilling 200 flyttet inn i det primære brønnhullet 10. Den nedre hullsammenstillingen 200 er ikke helt synlig, men begynner å gå inn i fdringsrøret 28. Det er selvsagt inneforstått at elementene i figur 2A ikke er i målestokk, og at fdringsrøret 28 kan være fra 100 til 500 fot, av-hengig av ønsket byggerate.

[0048] Figur 3 viser et perspektivoverblikk av en nedre hullsammenstilling 200 for dannelse av en inngangsbane gjennom en rørformet kropp, i en utførelse. I denne versjonen omfatter den nedre hullsammenstillingen 200 forskjellige kompo-nenter, inkludert en avlang, tung rørstruktur 230, et par forlengelsesoverganger 220,220' koplet til rørstrukturen 230, en øvre fresemaskin 240, og en første fresemaskin 210. Den nedre hullsammenstillingen 200 er konfigurert til å kjøres inn i brønnhullet 100 på arbeidsstrengen (ikke vist). Ikke-begrensende eksempler på en arbeidsstreng inkluderer en streng med borerør (ikke vist) og spiralrør. I tilfellet av spiralrør er rotasjonsmotoren (ikke vist) nødvendig for å gi rotasjon til den nedre hullsammenstillingen 200.

[0050] Figur 4 viser den nedre hullsammenstillingen 200 i tverrsnitt.

Først omfatter den nedre hullsammenstillingen 200 en avlang, tung rørstruktur 230. Denne rørstrukturen 230 er fortrinnsvis definert av en eller flere drillkrager, som vist i figur 3. Drillkragene 230 er produsert av et sterkt metall for å gi særlig stivhet til den nedre hullsammenstillingen 200. Drillkragene 230 har også en ytre diameter som gir små toleranser i forhold til den indre diameteren av det omliggende foringsrøret 28. For eksempel har et 7 5/8" foringsrør en indre diameter på 6 3/8". Drillkragene 230 som har en ytre diameter av 6 1/8" vil da være foretrukket. Drillkragene 230 har en indre utboring 235 langs den langsgående aksen.

[0051] Væsker sirkulerer gjennom en indre utboring (ikke vist) av drillkragene 230. Væskesirkulasjonen har som formål å fjerne metallmaterialer og bore-kaks under den rørformede freseprosessen. Væskesirkulasjon fungerer også som kjøling for fresehodet 210 under fresing. Fresevæsker sirkulerer gjennom en indre utboring av drillkragene 230, gjennom fresehodet 210 og tilbake gjennom en ringformet region mellom sammenstillingen 200 og det omliggende foringsrøret 28. På grunn av den nære ringformede toleransen i forhold til den tunge rørstrukturen

230, lages det spiralspor fortrinnsvis rundt rørstrukturen 230, dvs. drillkragene.

[0052] Under innkjøring for den nedre hullsammenstillingen 200, er drillkragene 230 koplet til arbeidsstrengen. Fortrinnsvis er den utstyrt med en gjengekop-ling for tilkopling av en eller flere drillkrager 230 til en arbeidsstreng. Det er også brukt lasker 232 på drillkragene 230.

[0053] Som tidligere nevnt omfatter også den nedre hullsammenstillingen

200 minst en overgang. I figur 3 er det to forlengelsesoverganger 220, 220' som er vist koplet under drillkragene 230. Overgangene 220,220' er fortrinnsvis underdimensjonert som betyr at de har en ytre diameter som er mindre enn de laterale

skjærestrukturene til den første fresemaskinen 210 (vil bli diskutert videre neden-for). Overgang 220 er vist å ha en avsmalende ytre diameter slik at den ytre diameteren blir mindre fra drillkragene 230 idet overgangen når den første fresemaskinen 210.

[0054] Den nedre hullsammenstillingen 200 kan også omfatte en øvre fresemaskin. I Figur 3 er en øvre fresemaskin vist ved 240. Den øvre fresemaskinen 240 er fortrinnsvis konfigurert som en elliptisk fres. Imidlertid er den øvre fresemaskinen 240 valgfri da det foretrekkes at den første fresemaskinen 210 er dimensjonert for å gi full diameter tilgang i det primære brønnhullet 10.

[0055] Som tidligere nevnt omfatter også den nedre hullsammenstillingen 200 en skjæreanordning som en styringsfresemaskin 210. Figur 5 viser et perspektivoverblikk av den første fresemaskinen i figur 3.1 en utførelse viser figur 6 et forstørret snitt av den første fresemaskinen 210, som forsterker noen egenskaper hos den første fresemaskinen 210. Den første fresemaskinen 210 inkluderer først en kropp 212. En indre utboring 205 går igjennom kroppen 212. Kroppen 212 har en ytre diameter, vist i figur 6 som "di." Til kroppen 212 er skjærestrukturene 214 koblet til. I figur 6, vises skjærestrukturene 214 radialt anordnede blader. Herdet materiale (ikke vist) er lagt inn i skjærestrukturene 214. Et ikke-begrensende eksempel av et slikt herdet materiale er sveisingen av karbid på bladene 214.

[0056] Et eller flere blader 214 danner en andre ytre diameter "d2" for den første fresemaskinen 210.1 tillegg definerer et eller flere blader 214 en lengde "h". De foretrukne dimensjonene for di og d2er relative til tykkelsen av røret som er ved å bli brutt gjennom, d.v.s. foringsrøret 28. Veggen 28 har en tykkelse på T (se

Figur 2A) og fortrinnsvis:

[0057] 1 S[(d2-di) + 2t]s2,5.

[0058] I tillegg, fortrinnsvis:

[0059] (d2+h) £ 2,0.

[0060] Det henvises igjen til figur 5, figur 5 viser et perspektivoverblikk av den første fresemaskinen fra figur 4. Dette perspektivet gir mulighet for et over-blikk av bunnen av den første fresemaskinen 210. Mer spesielt er arbeidssiden 216 av fresemaskinen 210 synlig. Det kan sees at arbeidssiden 216 av fresemaskinen 210 er avsmalende. Som det vil bli mer tydelig gjør det foretrukne avsmalende aspektet av arbeidssiden 216 det mulig for den første fresemaskinen 210 å fortsette å virke mot foringsrøret 28 i løpet av en gjennomfresingsoperasjon etter innledende gjennombrudd i avbøyingen 45 og motstå "tilbakeslag" i det laterale brønnhullet 20.

[0062] For å hjelpe i freseoperasjonen er den nedre hullsammenstillingen 200 konfigurert til å påføre et lateralt trykk mot fdringsrøret 28. Med hensyn til dette lager den avlange tunge rørstrukturen 230 en stivhet i den nedre hullsammenstillingen 200. Dette vil igjen skape motstand i forhold til avbøyning i overgangen 220 og den første fresemaskinen 210 idet den møter avbøyningen 45 av fdringsrøret 28, for dermed å danne en skjøt. Den nedre hullsammenstillingen 200 bruker simultan rotasjons- og lateralt trykk for å få til fullstendig gjennombrudd i det nærliggende fdringsrøret 28. Forklart på en annen måte; forsyner den nedre hullsammenstillingen 200 laterale trykk for å forsyne belastning på skjærestrukturen for å kunne fullføre vegg gjennomtrenging gjennom det nærliggende fdringsrøret før aksial bevegelse av den roterte fresesammenstillingen 200.

[0063] For noen rør kreves det et kontakttrykk større enn 115 psi for å frese gjennom tykkelsen. Derfor er, i en utførelse, den nedre hullsammenstillingen 200 konfigurert til å generere et tilstrekkelig lateralt trykk for å gi skjæreoverflaten et kontakttrykk som er større enn 115 psi ved enhver skjæredybde gjennom veggen av fdringsrøret T. Spesielt,

[0064] H5psi<<->^

[0065] 5- avbøyning av fresehodet i fdringsrørets avbøying fra den tiltenkte rette banen ved kontaktpunktet (i tommer);

[0066] L= lengde av fresesammenstillingen til et andre kontaktpunkt med fdringsrør som forsyner et motsatt lateralt trykk (i tommer);

[0067] E= elastisitetsmodul (psi);

[0068] I- treghetsmoment for fresesammenstillingen mellom kontaktpunktene (i tommer<4>);

[0069] 0- fresehodediameter (i tommer) (vist til som "d2," ovenfor); og

[0070] h= skjærestrukturens lengde (i tommer).

[0071] I tilegg til stivheten i den nedre hullsammenstillingen 200 slik det blir pga. (1) lengden av drillkragene 230; (2) hjelper stivheten av drillkragene 230; og (3) den tette toleransen av drillkragene 230 inne i det omliggende foringsrøret 28, og andre egenskaper i den nedre hullsammenstillingen 200 med å generere det ønskede laterale trykket mot det omliggende foringsrøret 28. For eksempel, den begrensede bladlengden "h" tjener til å rette trykk mot foringsrøret 28 ved et mer presist punkt ved å redusere fresekontaktområdet. I og med den avsmalende konfigurasjonen av den nedre overgangen 220 unngår en interferens av rørstrukturen med den laterale skjærefunksjonen av den første fresemaskinen 210 under fresingen. I tillegg er forholdet av gjennombruddsdybde (d2- di)/2 til veggtykkelsen av foringsrøret "t" mellom 1 til 1 og 2.5 til 1 (inklusiv). Denne konfigurasjonen gjør det mulig for fresemaskinen 210 å avløse bøyningslasten, f.eks. ved å skjære gjennom fdringsrøret 28, uten å støtte fresemaskinen 210 med ytterligere kontakt-område. [0073.1) Det trinn å påføre det laterale trykk gjennom fresehodet mot foringsrørets avbøyning utføres i hvert fall delvis ved hjelp av momentkraften påført av stivheten i drillkragen 230 og den tilknyttede overgangen 220. Fresehodet 210 senkes ned til en første ønsket dybde i det primære brønnhullet 10, slik at en ytre kant av fresehodets skjærestruktur 214 er i kontakt med veggen 45. Operatøren kan observere vektindikatorer, førstebevegelser og/eller overvåke dybden for å posisjonere fresehodet 210 under begynnelsen av foringsrørets avbøyning 45. Så roteres fresehodet 210 inntil veggen T er avdelt og det dermed er dannet en skjøt. [0073.2] Figur 2B viser et annet tverrsnitt av brønnhullet 100 i Figur 2A. Dette risset representerer et neste trinn i dannelsen av en returbane gjennom fdringsrøret 28 i det primære brønnhullet 10.1 dette trinnet har den nedre hullsammensetning 200 freset seg gjennom fdringsrøret 28 for derved å danne returbanen inn i det primære brønnhullet 10. Etter at skjøten er dannet gjennom fdringsrørveggen 45, fremføres arbeidsstrengen og det tilknyttede fresehodet aksialt slik at en første returbane dannet i det primære brønnhullet 10. Disse trinnene kan gjentas for ytterligere laterale avdelinger.

[0074] Figur 2C viser brønnhullet fra figur 2B, med den nedre hullsammenstillingen fjernet. Pakningen 50 forblir i det primære brønnhullet 10. Pakningen 50 og det støttende orienteringsankeret forblir i det primære brønnhullet 10. Der det er ønskelig med ytterligere fullføringsoperasjoner for det laterale brønnhullet 20, kan en gjeninnføringsleder (ikke vist) legges på ankeret 50 for å hjelpe med å rette verktøy inn i det laterale brønnhullet 20. Der foringsrøret 28 har blitt sementert på plass kan en underdimensjonert borekrone (ikke vist) med en nært dimensjonert glatt ytre diameter stabilisator brukes for å danne en indre utboring gjennom pakningen 50. Pakningen 50 kan senere freses fullstendig ut for endelig tilgang til det primære brønnhullet 10 under vinduet 18. Der fdringsrøret 28 ikke er blitt sementert inn i det primære brønnhullet 10, kan pakningen 50 løses ut og trekkes ut av hullet etter at de laterale fullføringsoperasjonene er utført.

[0079] Som et eksempel, kan et 7-inch (tomme) fdringsrør henges inne i et 9-5/8-inch (tomme) fdringsrør. 7-inch (tomme) fdringsrøret har en 6,184 inch (tomme) indre diameter, og har plass til en 6,125-inch (tomme) diameter spiralfor-met drillkrage. På denne måten oppnås det minimal bøyning og maksimal stabili-sering av drillkrager). Det spesielle røret får en ikke-ftat overflate, for eksempel ytre spiraler, for å kunne utvide returstrømningsområde. Den store rørdiameteren gir et vesentlig "bøynings" trykk, eller kraft, som gjør det mulig å påføre et vesentlig lateralt skjæretrykk mot fdringsrøret.

[0080] I en test ble det funnet at i en krumning av et fdringsrør dannet fra en 15° per hundre byggrate med en fresemaskin kjørt til en dybde av 1 fot under toppen av begynnelsen av foringsrørets radius, var det skapt et sidetrykk på omtrent 8900-lbs. I tidligere tester ble gjennombruddet for fresemaskinen oppnådd ved rotasjon innen 15 minutter. I en 25° per hundre byggrate og en avstand av 1 fot under toppen av krumningen av fdringsrøret kan oppstå et sidetrykk på 5650-lbs. I tidligere tester ble gjennombruddet for fresemaskinen i dette tilfellet oppnådd innen 44 minutter etter begynnende rotasjon. Disse testresultatene ble oppnådd uten installasjon av sentraliseringsenheter for å tilpasse fresemaskinens midtlinjer.

[0080.1] Alternative nedre hullsammensetningskonfigurasjoner kan anvendes i forbindelse med ovennevnte fremgangsmåter for å tilveiebringe ytterligere avbøyningskraft. Figur 7 viser et planriss av en nedre hullsammensetning 700 i en alternativ utførelse. Sammenstillingen 700 kan generelt omfatte tilsvarende verktøy som sammenstillingen 200 i Figur 4. Disse omfatter en tung rørstruktur 730, så som drillkrager, en fiskehals 732, et par forlengelsesoverganger 720,720' som er tilknyttet drillkragene 730, en øvre fres 740, en ledefres 710. Den nedre hullsammenstillingen 700 er konfigurert for å bli kjørt ned i et brønnhull 100 på en

arbeidsstreng (ikke vist). I denne utførelsen er én av verktøyene imidlertid bøyd for å danne en lett eksentrisk rotasjon av ledefresen 710 under rotasjonen av den nedre hullsammensetningen 700. Ved å avbøye verktøyet dannes en vinklet verktøyforbindelse langs sammenstillingen 700. Den vinklede verktøyforbindelsen kan være den øvre fresen 740 eller en av overgangene 720, 720'. I arrangementet vist på Figur 7, befinner den vinklede verktøyforbindelsen seg i overgangen 720. Den avbøyde overgangen 720 tilveiebringer fresen 710 med en ytterligere avbøyningskraft mot foringsrøravbøyningen 45 når sammenstillingen 700 roteres.

[0080.2] Figur 8 viser et planriss av en nedre hullsammenstilling 800 i en enda ytterligere utførelse. Sammenstillingen 800 kan også omfatte verktøy fra sammenstillingen 200 i Figur 4. Disse omfatter en tung rørstruktur 830, så som drillkrager, en fiskehals 832, et par forlengelsesoverganger 820, 820' som er forbundet med drillkragene 830, en øvre fres 840, samt en ledefres 810.1 dette arrangement har ledefresen 810 en eksentrisk i forhold til en langsgående akse av fresen 810 anordnet skjærestruktur 814. Den sideforskjøvede skjærestrukturen 814 i Figur 8 vil øke den laterale belastningen på skjærestrukturen 814 ved å forsterke avbøyningen av fresen 810 mot krumningen 45.

[0081] I en annen utførelse av en metode for å danne en gjeninnførings-bane finnes det et ytterligere steg for påføring av lateralt trykk gjennom fresehodet 210 mot krumningen 45 av foringsrøret 28 mens man roterer fresehodet 210. Dette kan oppnås gjennom en sentraliseringsmekanisme, slik som et hydraulisk aktivert styrbart boreverktøy. Så snart en skjøt er dannet, brukes vekt og rotasjon for å lage en fullstendig gjeninnføringsbane av en ønsket lengde. Denne banen kan lages fullstendig i enten en eller flere turer. Bruken av fresemaskiner med stor diameter vil bidra til å unngå behovet for ytterligere turer og/eller fresemaskiner for å forstørre pilotåpningene.

[0082] I en annen utførelse omfatter metoden steget for å bevege fresehodet fram og tilbake langs en lengde av krumningen mens fresehodet roterer. Den

fram og tilbakegående funksjonen kan utføres før steget for rotasjon av skjæreanordningen mens man opprettholder en aksial posisjon av skjæreanordningen i forhold til veggen. Alternativt kan den frem og tilbakegående funksjonen utføres etter at skjøten i veggen er blitt dannet. Med hensyn til dette har testing vist at det er

mulig å "hoppe over" skjøten ved å legg på vekt og sakte rotering. Alternativt kan

mer enn en skjøt dannes langs krumningen før og etter skraping. Fortsatt senking og bevegelse fram og tilbake av sammenstillingen 200, med eller uten rotasjon mot innsiden av rørets krumning bruker den lagrede energien i fresesammenstillingen 200 til å skape et sidetrykk for å redusere veggtykkelsen. På denne måten er en indre del av forleningsrøret "forhåndsskrapet" noe som derved hjelper i lese-prosessen. Der skjøten allerede er blitt dannet før skraping må fresesammenstillingen 200 heves tilbake til punktet av det opprinnelige bruddet for fullstendig fresing.

[0082.1 ] Forskjellige fremgangsmåter for å fjerne lateralt materiale og dermed danne tilgang til et hovedbrønnhull er tilveiebrakt. Generelt omfatter trinnene det å lokalisere en skjæreanordning ved siden av et parti av veggen i brønnhullet

Skjæreanordningen roteres mens den aksiale posisjonen opprettholdes i forhold til veggen. Laterale krefter skjæreanordningen anvendes for å initiere en åpning i veggen. Deretter roteres skjæreanordningen og fremføres aksialt i det primære brønnhullet for å ferdigstill åpningen. Én utførelse av denne fremgangsmåten anvendes for å skaffe tilgang til det primære brønnhullet etter at et antall laterale brønnhull har blitt dannet, der hvert laterale brønnhull har en rørformet tilknytning fra det primære brønnhullet til de respektive laterale brønnhullene. Skjæreanordningen vil i dette tilfellet fjerne materiale fra krumningen av foringsrøret ved krysningspunktet mellom det primære brønnhullet og de laterale brønnhullene. Skjæreanordningen er fortrinnsvis et fresehode som introduseres i det primære brønnhullet på enden av en arbeidsstreng. Fresehodet kan være del av den nedre hullsammenstillingen 200 som beskrevet ovenfor, så som sammenstillingen 200 i Figur 3.

[0082.2] Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte som oppnår fullstendig retur eller tilgang til et hovedbrønnhull under krysningspunktet mellom hovedbrønnhullet og et lateralt brønnhull, En "returbane" dannes for å tilveiebringe tilgang for verktøy så vel som fluider mellom et øvre parti og et nedre parti av hovedbrønnhullet. Returbanen har fortrinnsvis én indre diameter som tilsvarer diameteren til det indre foringsrøret av det laterale brønnhullet som befinner seg over krysningspunktet til hovedbrønnhullet og de laterale brønnhullene. Dermed er diameteren til returbanen stor nok til å muliggjøre gjennomføring av verktøy inn i hovedbrønnhullet under krysningspunktet, innbefattende, men ikke begrenset til, overvåkning, trykkstyring, omarbeiding og

stimuleringsverktøy. Ved ferdigstilling av returbanen ved et krysningspunkt av hovedbrønnhullet og et lateralt brønnhull, vil hovedbrønnhullet og det laterale brønnhullet dermed ha "tilsvarende" indre diametre for fullstendig tilgang med nedhuilsverktøy.

[0082.3] Fresesammenstillingskonfigurasjonene beskrevet ovenfor krever verken hydraulikk for sentralisering, eller ytterligere mekanismer for å fremtvinge lateral skjærevirkning. Den beskrevne fresesammenstillingskonfigurasjonen 200 danner en tilsvarende radius som foringsrøret ved krysningspunktet og tilveiebringer dermed en minimal nedbøyning av de krummede rørelementene og tillater fresen å bryte gjennom fdringsrøret. Samtidig kan ytterligere laterale krefter alternativt genereres ved hjelp av en forbelastningsmekanisme eller retning sboreanordning.

[0083] De metodene som er beskrevet over kan brukes med kjente fresemaskiner og fdringsrørmaterialer. Metodene som er beskrevet over kan eliminere behovet for kostbart skjøteutstyr og de tilhørende og kompliserte støpeprosedyr-ene som brukes i mange "ML Nivå 4" systemer.

[0084] Metodene muliggjør også stablede ML systemer uten fortsatt reduk-sjon av den indre hoveddiameteren. Med hensyn til dette kan mer enn et lateralt brønnhull føres ut fra en del av det primære brønnhullet som har en spesiell fdr-ingsrørdiameter, hvert laterale brønnhull er foret ved et internt fdringsrør som har den samme indre diameteren. De laterale brønnhullene blir generelt fullført etter hverandre ved å starte fra brønnhullssiden av det primære brønnhullet Etter et spesielt lateralt brønnhull er fullført, slik det er beskrevet over, kan et nytt lateralt brønnhull forlenges fra det primære brønnhullet med en beliggenhet over det tidligere fullførte brønnhullet. Så snart hvert laterale brønnhull som forlenges fra det primære brønnhullet er fullført vil operatøren ha fulldiametertilgang for passasjen av brønnhullsverktøy med samme størrelse til alle lateralt brønnhull med lik indre diameter eller det primære brønnhullet.

[0085] Mens det foregående er rettet mot utførelser for den aktuelle oppfinnelsen kan andre og videreutviklede utførelser av oppfinnelsen planlegges uten å avvike fra det grunnleggende bruksområdet for den og bruksområdet for den er bestemt av patentkravene som følger.

Claims

1. En nedre hullsammenstilling for lateral fresing av en skjøt i en rørformet kropp, karakterisert vedat den nedre hullsammenstillingen omfatter: en drillkrage; en overgang koplet til drillkragen; og en første fresemaskin, idet den første fresemaskinen omfatter: en kropp koplet til overgangen, og som har en indre diameter og en første ytre diameter "di"; en eller flere skjæreoverflater ved et punkt langs den ytre diameteren av kroppen, idet skjæreoverflatene danner en andre ytre diameter " 62" og som har en lengde "h", hvori: overgangen har en ytre diameter som er mindre enn den ytre diameter av skjæreoverflatene langs den første fresemaskin; og den ytre diameter av overgangen hovedsakelig er avsmalnende slik at den blir mindre fra drillkragen til den første fresemaskinen.

2. Fremgangsmåte for gjeninnføring i et primært brønnhull foret med et foringsrør fra et skjærepunkt med et lateralt brønnhull foret med et foringsrør,karakterisert vedat den omfatter: kjøring av en nedre hullsammenstilling (BHA) inn i det primære brønnhull, idet BHA'en omfatter: et frese hode, og en drillkrage som har en ytre diameter noe mindre enn en indre diameter av foringsrøret, hvori noe er mindre enn eller lik en kvart tomme; lokalisering av fresehodet langs en krumning av foringsrøret, hvori drillkragen kommer i kontakt med foringsrøret og tilveiebringer en lateral kraft på fresehodet mot foringsrøret; rotering av fresehodet mens den aksiale posisjonen til fresehodet i forhold til foringsrøret opprettholdes for å initiere en åpning gjennom foringsrøret; og rotering og aksial framføring av fresehodet for å fullføre åpningen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvori noe er mindre enn eller lik 0,059 tommer.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvori fresehodet roteres og aksialt opprettholdes inntil foringsrøret brytes, idet det derved dannes en skjøt.