NO335817B1 - Procedure for removing filter cake in an open well - Google Patents

Procedure for removing filter cake in an open well Download PDF

Info

Publication number
NO335817B1
NO335817B1 NO20052499A NO20052499A NO335817B1 NO 335817 B1 NO335817 B1 NO 335817B1 NO 20052499 A NO20052499 A NO 20052499A NO 20052499 A NO20052499 A NO 20052499A NO 335817 B1 NO335817 B1 NO 335817B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
perforating
firing device
borehole
interval
filter cake
Prior art date
Application number
NO20052499A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO20052499D0 (en
NO20052499L (en
Inventor
Frank F Chang
Lawrence A Behrmann
Ian Walton
Keng Seng Chan
Original Assignee
Schlumberger Technology Bv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US10/907,148 external-priority patent/US7451819B2/en
Application filed by Schlumberger Technology Bv filed Critical Schlumberger Technology Bv
Publication of NO20052499D0 publication Critical patent/NO20052499D0/en
Publication of NO20052499L publication Critical patent/NO20052499L/en
Publication of NO335817B1 publication Critical patent/NO335817B1/en

Links

Abstract

Et underbalansert perforeringssystem beskrives for bruk i åpne (ikke-forede) brønnkompletteringer for å maksimere effektiviteten av borehull- og matriksrensingen, for å forbinde naturlige frakturmønstre, og/eller å muliggjøre anvendelsen av ny borefluidteknologi i vanskelige omgivelser under overflaten. Perforeringssystemet kan anvendes for hvilke som helst hydrokarbonførende formasjoner med en hvilken som helst litologi.An underbalanced perforation system is described for use in open (non-lined) well completions to maximize the efficiency of borehole and matrix cleaning, to connect natural fracture patterns, and / or to enable the application of new drilling fluid technology in difficult under-surface environments. The perforation system can be used for any hydrocarbon conducting formations with any lithology.

Description

Det tekniske området The technical area

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt forbedringer i produksjon av hydrokarboner fra undergrunnsformasjoner og vedrører mer spesielt et system for perforering i et åpent borehull. The present invention generally relates to improvements in the production of hydrocarbons from underground formations and more particularly relates to a system for perforating in an open borehole.

Bakgrunn for oppfinnelsen Background for the invention

US 2003/0089498 A1 omhandler en metode og et apparat for kontraher-ing av forbigående underbalanse i et borehull. US 2003/0089498 A1 relates to a method and an apparatus for contracting transient underbalance in a borehole.

For utvinning av hydrokarboner (for eksempel olje, naturgass) er det selv-følgelig nødvendig å bore et hull i undergrunnen for å komme i kontakt med den hydrokarbonførende formasjon. På denne måte kan hydrokarboner strømme fra formasjonen, inn i borehullet og til overflaten. Utvinning av hydrokarboner fra en undergrunnsformasjon er kjent som "produksjon". I noen produksjoner installeres et foringsrør i det borede borehull for å tilveiebringe en strukturmessig tilpasset ledning for å utvinne hydrokarboner. I andre produksjoner utvinnes hydrokarboner fra en ikke-foret eller "åpen" brønn. For the extraction of hydrocarbons (for example oil, natural gas) it is of course necessary to drill a hole in the subsoil to come into contact with the hydrocarbon-bearing formation. In this way, hydrocarbons can flow from the formation, into the borehole and to the surface. Extraction of hydrocarbons from an underground formation is known as "production". In some productions, a casing is installed in the drilled wellbore to provide a structurally adapted conduit to recover hydrocarbons. In other productions, hydrocarbons are recovered from an unlined or "open" well.

Ved produksjon i åpen brønn er en nøkkelparameter som påvirker produk-sjonstapen permeabiliteten av formasjonen langs den strømningsbane som hydrokarbonene må passere for å nå borehullet. Noen ganger har formasjons-bergarten en naturlig lav permeabilitet mens andre ganger reduseres permeabiliteten underfør eksempel boring av brønnen. Når en brønn bores sirkuleres et fluid inn i borehullet for å komme i kontakt med regionen for borekronen av et antall grunner - inklusive å avkjøle borekronen, å føre bergartskakset bort fra bore-punktet og å opprettholde et hydrostatisk trykk på formasjonsveggen for å hindre produksjon under boring. When producing in an open well, a key parameter that affects the production loss is the permeability of the formation along the flow path that the hydrocarbons must pass to reach the borehole. Sometimes the formation rock has a naturally low permeability, while at other times the permeability is reduced during, for example, drilling of the well. When a well is drilled, a fluid is circulated into the borehole to contact the bit region for a number of reasons - including cooling the bit, moving cuttings away from the drill point, and maintaining a hydrostatic pressure on the formation wall to prevent production below drilling.

Borefluid er dyrt spesielt i lys av de enorme mengder som må anvendes under boring. Ytterligere kan borefluid gå tapt ved at det lekker inn i formasjonen. For å hindre dette blir borefluid ofte med hensikt modifisert slik at små mengder lekker bort og danner et belegg eller "filterkake" på det åpne borehull. Drilling fluid is expensive, especially in light of the enormous quantities that must be used during drilling. Additionally, drilling fluid can be lost by leaking into the formation. To prevent this, drilling fluid is often intentionally modified so that small amounts leak away and form a coating or "filter cake" on the open borehole.

Når boringen er fullført og produksjon av formasjonen via det åpne borehull er ønsket må da denne filterkake fjernes for å oppnå den tilsiktede produkti-vitet. Nåværende rensemetodikk inkluderer å utøve en kjemisk behandling for å oppløse filterkaken og forekommende nær-borehullskade og/eller utøve en jet- blåsing langs borehullet for mekanisk å nedbryte filterkaken. I lange horisontale brønner tar disse prosesser en betraktelig tid for fullføring. Som et resultat, når en lokal seksjon først er renset fører dette til kanaldannelse som behandlingsfluidet kan strømme inn i og etterlater majoriteten av seksjonene ikke dekket av behandlingsfluidet. Denne manglende evne for ensartet rensing av hele brønnen er et hovedproblem som oljeindustrien møter når de prøver å produsere fra lange, åpne brønner. Den andre ulempe av den nåværende metodikk er den manglende evne til å levere behandlingsfluidet dypt ned i formasjonen forbi boreskaden. Maksimum rensing av filterkake oppnås derfor ikke selv i de områder som mottar behandlingsfluidet. På grunn av kombinasjonen av disse problemer - ujevn dekning og grunn penetrasjon av behandlingsfluid - svarer borehullkompletteringer ofte ikke til forventningene. When the drilling is completed and production of the formation via the open borehole is desired, this filter cake must be removed to achieve the intended productivity. Current cleaning methodology includes applying a chemical treatment to dissolve the filter cake and any near-wellbore damage and/or applying a jet blast along the borehole to mechanically break down the filter cake. In long horizontal wells, these processes take a considerable time to complete. As a result, once a local section is cleaned, this leads to channel formation into which the treatment fluid can flow, leaving the majority of sections uncovered by the treatment fluid. This inability to uniformly clean the entire well is a major problem the oil industry faces when trying to produce from long, open wells. The other disadvantage of the current methodology is the inability to deliver the treatment fluid deep into the formation past the drilling damage. Maximum cleaning of filter cake is therefore not achieved even in the areas that receive the treatment fluid. Due to the combination of these problems - uneven coverage and shallow penetration of treatment fluid - borehole completions often do not meet expectations.

Det foreligger følgelig et behov innenfor bore- og kompletteringsindustrien for et pålitelig system for å fjerne filterkake hurtig, effektivt og fullstendig for å produsere brønnen. Dette er det primære formål for den foreliggende oppfinnelse. Consequently, there is a need within the drilling and completion industry for a reliable system to remove filter cake quickly, efficiently and completely to produce the well. This is the primary purpose of the present invention.

Oppsummering av oppfinnelsen Summary of the invention

Hovedtrekkene ved oppfinnelsen fremgår av de selvstendige patentkrav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav. The main features of the invention appear from the independent patent claims. Further features of the invention are indicated in the independent claims.

Ifølge en utførelsesform tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse generelt et system for å penetrere formasjonen i en åpen produksjonsbrønn ved bruk av perforeringsverktøy. According to one embodiment, the present invention generally provides a system for penetrating the formation in an open production well using perforating tools.

En utførelsesform av perforeringssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse inkluderer for eksempel bruk av en eller flere formede ladninger for å penetrere formasjonen i et åpent borehull. One embodiment of the perforating system according to the present invention includes, for example, the use of one or more shaped charges to penetrate the formation in an open borehole.

I en ytterligere utførelsesform inkluderer perforeringssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse bruk av en eller flere formede ladninger for penetrering av formasjonen i et åpent borehull i en forbigående underbalansert omgivelse for å lette mer hurtig fjernelse av filterkaken fra borehullet. In a further embodiment, the perforating system of the present invention includes the use of one or more shaped charges to penetrate the formation in an open borehole in a transient underbalanced environment to facilitate more rapid removal of the filter cake from the borehole.

Et formål og trekk ved en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er å fjerne filterkaken fra det tilsiktede produksjonsintervall i et borehull hurtig ved å perforere borehullintervallet med detonasjon av formet ladning i en for øyeblikket underbalansert omgivelse. An object and feature of an embodiment of the present invention is to remove the filter cake from the intended production interval in a wellbore rapidly by perforating the wellbore interval with shaped charge detonation in a currently underbalanced environment.

Et ytterligere formål og et trekk ved en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er å lette passering av perforasjonskanaler gjennom boreskaden. A further purpose and a feature of an embodiment of the present invention is to facilitate the passage of perforation channels through the drilling damage.

Ennå et ytterligere formål og trekk ved en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er å perforere et åpent borehull for å overvinne reservoar heterogenitet ved å detonere flere perforasjoner i brønnseksjon med lav permeabilitet og mindre perforasjon i seksjoner med høy permeabilitet. "Mer" eller "mindre" refererer til mengden og/eller energien av detonerende ladninger. Yet another object and feature of an embodiment of the present invention is to perforate an open borehole to overcome reservoir heterogeneity by detonating multiple perforations in low permeability well sections and less perforation in high permeability sections. "More" or "less" refers to the amount and/or energy of detonating charges.

Ennå et ytterligere formål og trekk ved en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er å lette produksjon i naturlig frakturerte reservoarer ved å forbinde frakturgrener. Yet another object and feature of an embodiment of the present invention is to facilitate production in naturally fractured reservoirs by connecting fracture branches.

Andre og alternative trekk vil fremgå av den følgende beskrivelse, fra tegningene og fra patentkravene. Other and alternative features will be apparent from the following description, from the drawings and from the patent claims.

Kort beskrivelse av tegningene Brief description of the drawings

Den måte hvorpå disse formål og andre ønskelige karakteristikker kan oppnås på er forklart i den følgende beskrivelse og vedføyde tegninger hvori: Figur 1 illustrerer en utførelsesform av en perforerende skyteanordning posisjonert i et åpent borehull og inkluderer et skyteanordningssystem ifølge en av flere utførelsesformer. Figurene 2, 3A og 3B illustrerer utførelsesformer av et perforerende skyteanordningssystem for bruk ved generering av en forbigående underbalansert tilstand i et åpent borehull. Figurene 4A-4C illustrerer utførelsesformer av en hul skyteanordningsbærer som hver inkluderer et ladningsrør hvori formede ladninger er montert, med ladningsrøret fylt med et porøst materiale. Figurene 5A-5B illustrerer et perforerende skyteanordningssystem ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse som inkluderer et bærerrør inneholdende formede ladninger og et porøst materiale. Figur 6 illustrerer en utførelsesform av et perforerende skyteanordningssystem for å forbedre en forbigående underbalanse i et åpent borehull. Figur 7A-7D illustrerer forskjellige utførelsesformer av perforerende skyteanordninger med porøse elementer for bruk med den foreliggende oppfinnelse. Figur 8 illustrerer en utførelsesform av et forseglet kammer for utplasser-ing i en åpen brønn. Figur 9 illustrerer en utførelsesform av et perforerende system i samsvar med den foreliggende oppfinnelse og avbilder en perforerende skyteanordningsstreng og et flertall forseglede kamre. Figur 10 illustrerer en utførelsesform av en perforerende skyteanordningsstreng forbundet til en forankringsanordning for selektivt å frigi den perforerende skyteanordningsstreng. Figur 11 illustrerer en utførelsesform av en perforerende skyteanordningsstreng med et flertall eksplosiv-aktiverte åpninger. Figur 12A-12B illustrerer en utførelsesform av et ventilaktivert lavtrykks-kammer i samsvar med den foreliggende oppfinnelse. The manner in which these objects and other desirable characteristics can be achieved is explained in the following description and attached drawings in which: Figure 1 illustrates an embodiment of a perforating firing device positioned in an open borehole and includes a firing device system according to one of several embodiments. Figures 2, 3A and 3B illustrate embodiments of a perforating firing device system for use in generating a transient underbalanced condition in an open borehole. Figures 4A-4C illustrate embodiments of a hollow firing device carrier each including a charge tube in which shaped charges are mounted, with the charge tube filled with a porous material. Figures 5A-5B illustrate a perforating firing device system according to an embodiment of the present invention that includes a carrier tube containing shaped charges and a porous material. Figure 6 illustrates one embodiment of a perforating firing device system for ameliorating a transient underbalance in an open wellbore. Figures 7A-7D illustrate various embodiments of perforating firing devices with porous elements for use with the present invention. Figure 8 illustrates an embodiment of a sealed chamber for deployment in an open well. Figure 9 illustrates one embodiment of a perforating system in accordance with the present invention and depicts a perforating firing device string and a plurality of sealed chambers. Figure 10 illustrates an embodiment of a perforating firing device string connected to an anchoring device to selectively release the perforating firing device string. Figure 11 illustrates one embodiment of a perforating firing device string with a plurality of explosive-activated openings. Figures 12A-12B illustrate an embodiment of a valve-activated low-pressure chamber in accordance with the present invention.

Det skal imidlertid bemerkes at de vedføyde tegninger bare illustrerer typiske utførelsesformer av denne oppfinnelse og skal derfor ikke betraktes som begrensende for oppfinnelsens ramme idet oppfinnelsen kan tilpasses andre like effektive utførelsesformer. However, it should be noted that the attached drawings only illustrate typical embodiments of this invention and should therefore not be considered as limiting the scope of the invention as the invention can be adapted to other equally effective embodiments.

Detaljert beskrivelse Detailed description

I den følgende beskrivelse er tallrike detaljer angitt for å tilveiebringe en forståelse av den foreliggende oppfinnelse. Det skal imidlertid av de fagkyndige forstås at den foreliggende oppfinnelse kan praktiseres uten disse detaljer og at tallrike variasjoner eller modifikasjoner av de beskrevne utførelsesformer kan være mulig. In the following description, numerous details are set forth to provide an understanding of the present invention. However, it should be understood by those skilled in the art that the present invention can be practiced without these details and that numerous variations or modifications of the described embodiments may be possible.

I beskrivelsen og de vedføyde patentkrav er betegnelsene "forbinde", "forbindelse", "forbundet", "i forbindelse med" og "forbinding" anvendt for å angi "i direkte forbindelse med" eller "i forbindelse med via et ytterligere element"; og be-tegnelsen "sett" er anvendt for å angi "ett element" eller "mer enn ett element". Som anvendt heri angir betegnelsene "opp" og "ned", "øvre" og "nedre", "oppover" og "nedover", "oppstrøms" og "nedstrøms"; "over" og "under"; og andre lignende betegnelser som indikerer relative posisjoner over eller under et gitt punkt eller element som anvendt i denne beskrivelse for mer klart å beskrive noen utførelses-former av oppfinnelsen. Når de anvendes for utstyr og metoder for bruk i avviks-brønner eller horisontale brønner kan imidlertid slike betegnelser refereres til en venstre til høyre angivelse, høyre til venstre angivelse, eller annet forhold i det enkelte tilfelle. In the description and appended claims, the terms "connect", "connection", "connected", "in connection with" and "connection" are used to indicate "in direct connection with" or "in connection with via a further element"; and the term "set" is used to denote "one element" or "more than one element". As used herein, the terms "up" and "down", "upper" and "lower", "upstream" and "downstream", "upstream" and "downstream" mean; "over and under"; and other similar designations indicating relative positions above or below a given point or element as used in this description to more clearly describe some embodiments of the invention. However, when used for equipment and methods for use in deviation wells or horizontal wells, such designations can be referred to a left-to-right indication, right-to-left indication, or other conditions in the individual case.

Generelt tilveiebringes verktøy, systemer og metoder for perforering i kompletteringer i åpent borehull for å maksimere borehull- og matriksrense-effektiviteten (ved å løsne og/eller fjerne filterkake dannet på det åpne borehull, penetrere inn i den underliggende formasjon og forstørre den effektive radius av borehullet forbi enhver boreskade), forbinde naturlige frakturer og/eller muliggjøre anvendelse av borefluidteknologi i vanskelige undergrunnsomgivelser. Perforeringssystemet for åpent borehull ifølge den foreliggende oppfinnelse kan anvendes for hvilke som helst hydrokarbonførende formasjoner med enhver litologi. I noen utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse kan et åpent borehull perforeres for å fjerne filterkaken i en underbalansert, overbalansert eller nær balansert brønnomgivelse. In general, tools, systems and methods for perforating in open hole completions are provided to maximize wellbore and matrix cleaning efficiency (by loosening and/or removing filter cake formed on the open hole, penetrating the underlying formation and enlarging the effective radius of the borehole past any drilling damage), connect natural fractures and/or enable the application of drilling fluid technology in difficult subsurface environments. The open hole perforation system according to the present invention can be used for any hydrocarbon bearing formations with any lithology. In some embodiments of the present invention, an open borehole may be perforated to remove the filter cake in an underbalanced, overbalanced, or near balanced well environment.

I noen tilfeller er det ønskelig å senke den lokale trykktilstand for å forbedre forbigående underbalanse under perforasjon. Behandling av filterkake, så vel som fjernelse av perforasjonsskade og ladnings- og formasjonsavfall fra perforasjonstunnelene, kan gjennomføres ved å øke det lokale trykkfall (det vil si å øke den lokale forbigående underbalansetilstand). Forskjellige metoder og mekanismer kan anvendes for å oppnå og kontrollere en forbigående underbalansert tilstand hvori det skal perforeres. I en utførelsesform kan for eksempel en perforerende skyteanordning med en spesiell forseglet skyteanordningshoveddel og lad-ningsfylling velges for innføring i det åpne borehull og generere et dynamisk underbalansetrykk. På denne måte kan hurtig fjernelse av filterkake fra borehullet oppnås. De formede ladninger kan velges for enten å penetrere både den forseglede skyteanordningshoveddel og formasjonen eller alternativt bare å punktere skyteanordningshoveddelen. Den forseglede skyteanordningshoveddel inkluderer en indre boring forseglet ved et spesielt trykk lavere enn det omgivende borehulltrykk. Etter punktering skapes en forbigående underbalansert tilstand ved trykk-differensialet mellom det omgivende borehull og det eksponerte indre av skyteanordningshoveddelen. Dette trykkdifferensial skaper en midlertidig hurtig trykkendring som letter den hurtige fjernelse av filterkaken fra borehullet. I et ytterligere eksempel, hvis penetrasjon gjennom formasjonen ikke er nødvendig, kan da et brønn-hurtig trykksverktøy anvendes i stedet for en perforerende skyteanordning for å skape den forbigående underbalanserte tilstand. In some cases, it is desirable to lower the local pressure condition to improve transient underbalance during perforation. Treatment of filter cake, as well as removal of perforation damage and charge and formation waste from the perforation tunnels, can be accomplished by increasing the local pressure drop (that is, increasing the local transient under-equilibrium condition). Different methods and mechanisms can be used to achieve and control a transient underbalanced state in which perforation is to be performed. In one embodiment, for example, a perforating firing device with a special sealed firing device body and charge fill can be selected for introduction into the open borehole and generate a dynamic underbalance pressure. In this way, rapid removal of filter cake from the borehole can be achieved. The shaped charges can be selected to either penetrate both the sealed launcher body and the formation or alternatively just puncture the launcher body. The sealed launcher body includes an inner bore sealed at a particular pressure lower than the ambient borehole pressure. After puncture, a transient underbalanced condition is created by the pressure differential between the surrounding borehole and the exposed interior of the launcher body. This pressure differential creates a temporary rapid pressure change that facilitates the rapid removal of the filter cake from the borehole. In a further example, if penetration through the formation is not required, then a well-fast pressure tool can be used instead of a perforating shot to create the transient underbalanced condition.

Ved operasjon identifiserer eller bestemmer en brønnoperatør en etter-strebet forbigående underbalansetilstand som er ønskelig i et borehullintervall i en åpen brønn i forhold til et borehulltrykk (som kan bestemmes av reservoartrykket). Den etterstrebede forbigående underbalansetilstand kan identifiseres på en av flere måter, som for eksempel basert på empiriske data fra tidligere brønnopera-sjoner eller på simulasjoner utført med modell programvare. In operation, a well operator identifies or determines a sought-after transient underbalance condition that is desirable in a borehole interval in an open well relative to a borehole pressure (which may be determined by the reservoir pressure). The desired temporary underbalance condition can be identified in one of several ways, such as based on empirical data from previous well operations or on simulations carried out with model software.

Basert på den etterstrebede forbigående underbalanse konfigureres verk-tøystrengen (for eksempel perforerende skyteanordningsstreng). For eksempel kan skyteanordningsstørrelsen, skudd densiteten, ladningstypen, anordning av skytefaser, orientering, eksplosiv masse, fluidtype (for eksempel sakte hydroly-serte sure oppløsninger, overflateaktive midler, gjensidige løsningsmidler, kelater-ende fluider eller fluider viskositetsøket ved hjelp av et geldannende middel) og transportmetode konfigureres passende for å oppnå den etterstrebede forbigående underbalansetilstand. Den passende konfigurasjon kan baseres på empiriske data fra tidligere operasjoner eller fra programmodellering og simulasjoner. Å bestemme den passende konfigurasjon for anvendelse kan bestemmes ut fra programvare som kan gjennomføres i et system, som for eksempel et regne-maskinsystem. Programvaren kan gjennomføres på en eller flere prosessorer i systemet. Forskjellige andre konfigurasjoner kan etableres for å oppnå et optimalt resultat. I noen utførelsesformer, for eksempel ved komplettering av et heterogent reservoar (det vil si et reservoar med varierende grader av permeabilitet i forskjellige soner) kan ladningsfyllingen være høyere mot lavpermeabilitetssonene for å øke strømningsarealet etter perforering for å overvinne den prefererte strøm-ning gjennom høypermeabilitetssonen. I andre utførelsesformer kan perforeringen orienteres i samsvar med reservoarets frakturnettverk slik at perforasjonene forbindes med de naturlige frakturgrener. Based on the desired transient underbalance, the tool string (eg, perforating firing device string) is configured. For example, the firing device size, shot density, type of charge, arrangement of firing phases, orientation, explosive mass, fluid type (for example, slowly hydrolyzed acidic solutions, surface active agents, mutual solvents, chelating fluids or fluids whose viscosity is increased by means of a gelling agent) and transport method is configured appropriately to achieve the desired transient underbalance condition. The appropriate configuration can be based on empirical data from previous operations or from program modeling and simulations. Determining the appropriate configuration for use can be determined from software executable in a system, such as a calculator system. The software can be executed on one or more processors in the system. Various other configurations can be established to achieve an optimal result. In some embodiments, for example when completing a heterogeneous reservoir (ie a reservoir with varying degrees of permeability in different zones) the charge fill may be higher towards the low permeability zones to increase the flow area after perforation to overcome the preferred flow through the high permeability zone. In other embodiments, the perforation can be oriented in accordance with the reservoir's fracture network so that the perforations connect with the natural fracture branches.

Når den er passende konfigurert blir så verktøystrengen senket ned til et åpent borehullintervall, hvor verktøystrengen aktiveres for å detonere eksplosiver i verktøystrengen. Aktivering bevirker at hovedsakelig (for eksempel 70%) av den etterstrebede forbigående underbalansetilstand oppnås. Penetrasjon gjennom filterkaken og formasjon og/eller hurtig fjernelse av filterkaken oppnås. When suitably configured, the tool string is then lowered to an open borehole interval, where the tool string is activated to detonate explosives in the tool string. Activation causes substantially (eg 70%) of the desired transient under-balance condition to be achieved. Penetration through the filter cake and formation and/or rapid removal of the filter cake is achieved.

Forskjellige utførelsesformer av perforerende skyteanordninger og/eller andre verktøy anføres i det følgende for bruk med systemene og fremgangs-måtene ifølge den foreliggende oppfinnelse for å skape en forbigående underbalansetilstand i et åpent borehull for å lette den hurtige fjernelse av filterkake. Various embodiments of perforating firing devices and/or other tools are set forth below for use with the systems and methods of the present invention to create a transient underbalance condition in an open borehole to facilitate the rapid removal of filter cake.

Med henvisning til figur 1 er ifølge en utførelsesform en perforerende skyteanordning 10 (enkel skyteanordning eller skyteanordningsstreng) posisjonert i et åpent (det vil si ikke-foret) borehull 20 med en produserende formasjon 22 belagt i filterkaken 24. I en ytterligere utførelsesform er den perforerende skyteanordning ment å bli innført gjennom produksjonsrør (ikke vist). Den perforerende skyteanordning 10 kan inkludere en forseglet skyteanordningsbærer 12 (eller annet forseglet kammer) og en eller flere formede ladninger 14 anordnet deri. Skyteanordningsbæreren 12 kan være festet til en adapter 30 som i sin tur er forbundet til en bærerledning 40 for å henge og bære den perforerende skyteanordning 10 inn i det åpne borehull 20. Bærerledningen 40 kan inkludere, men er ikke begrenset til en vaier eller ståltau, en glatt ståltråd, en e-ledning, borerør eller spolerør. Bæreren 12 er forseglet for å generere et trykkdifferensial hvori det indre trykk i bæreren er mindre enn det omgivende borehulltrykk. Referring to Figure 1, according to one embodiment, a perforating firing device 10 (single firing device or firing device string) is positioned in an open (that is, unlined) borehole 20 with a producing formation 22 coated in the filter cake 24. In a further embodiment, the perforating firing device intended to be introduced through production tubing (not shown). The perforating firing device 10 may include a sealed firing device carrier 12 (or other sealed chamber) and one or more shaped charges 14 disposed therein. The firing device carrier 12 may be attached to an adapter 30 which in turn is connected to a carrier line 40 to suspend and carry the perforating firing device 10 into the open borehole 20. The carrier line 40 may include, but is not limited to, a wire or wire rope, a smooth steel wire, an e-wire, drill pipe or coil pipe. The carrier 12 is sealed to generate a pressure differential in which the internal pressure in the carrier is less than the surrounding borehole pressure.

I operasjon med henvisning til figur 2 senkes den perforerende skyteanordning 10 på en bærerledning 40 gjennom borehullet 20 og posisjoneres inntil eller nær formasjonen 22. For å fremme fjernelsen av filterkaken 24 avfyres den perforerende skyteanordning 10. I en utførelsesform er den perforerende skyteanordning 10 konfigurert med formede ladninger 14 (eller andre eksplosive ladninger) for å penetrere den forseglede skyteanordningsbærer 12 og den omgivende formasjon 22 (som illustrert i figur 3A). I en ytterligere utførelsesform er den perforerende skyteanordning 10 konfigurert med formede ladninger 14 (eller andre eksplosive ladninger) for å penetrere bare den forseglede skyteanordningsbærer 12 og ikke den omgivende formasjon 22 (som illustrert i figur 3B). I begge utførel-sesformer, med én gang skyteanordningsbæreren 12 er gjennombrutt bevirker det forbigående underbalanserte trykkdifferensial mellom det omgivende borehull og volumet inne i skyteanordningsbæreren at en plutselig trykkendring bryter i stykker eller på annen måte fjerner filterkaken 24 fra borehullet 20. In operation with reference to Figure 2, the perforating firing device 10 is lowered on a carrier line 40 through the borehole 20 and positioned next to or near the formation 22. To promote the removal of the filter cake 24, the perforating firing device 10 is fired. In one embodiment, the perforating firing device 10 is configured with shaped charges 14 (or other explosive charges) to penetrate the sealed firing device carrier 12 and the surrounding formation 22 (as illustrated in Figure 3A). In a further embodiment, the perforating projectile 10 is configured with shaped charges 14 (or other explosive charges) to penetrate only the sealed projectile carrier 12 and not the surrounding formation 22 (as illustrated in Figure 3B). In both embodiments, once the firing device carrier 12 is breached, the transient underbalanced pressure differential between the surrounding borehole and the volume inside the firing device carrier causes a sudden pressure change to break apart or otherwise remove the filter cake 24 from the borehole 20.

En ytterligere utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse inkluderer et perforerende skyteanordningssystem forsynt med et porøst materiale slik at etter avfyring av skyteanordningssystemet blir det forseglede volum av det porøse materialet eksponert til borehulltrykket for forbigående å minske borehulltrykket for å forbedre den lokale underbalansetilstand. Initialt inneholder det porøse materialet (for eksempel et porøst faststoff) forseglede volumer som inneholder gass, lette væsker eller et vakuum. Når eksplosivene detoneres knuses det porøse materialet eller brytes i stykker slik at volumene eksponeres til borehullet. Dette skaper effektivt et nytt volum som borehullfluider kan strømme inn i og som skaper et lokalt, forbigående trykkfall. Som et resultat forbedres en forbigående underbalansetilstand ved bruk av et porøst materiale for å lette fjernelse av filterkake i et åpent borehull. A further embodiment of the present invention includes a perforating firing device system provided with a porous material so that after firing the firing device system, the sealed volume of the porous material is exposed to the borehole pressure to temporarily reduce the borehole pressure to improve the local underbalance condition. Initially, the porous material (for example, a porous solid) contains sealed volumes containing gas, light liquids or a vacuum. When the explosives are detonated, the porous material is crushed or broken into pieces so that the volumes are exposed to the borehole. This effectively creates a new volume into which borehole fluids can flow and which creates a local, transient pressure drop. As a result, a transient underbalance condition is improved by using a porous material to facilitate filter cake removal in an open borehole.

For eksempel inkluderer med henvisning til figurene 2A-2B en utførelses-form av et perforerende skyteanordningssystem 100A en lineær strimmel 102 hvortil flere kapselformede ladninger 106 er koplet. En detonerende lunte 103 er forbundet til hver av de formede ladninger 106. De formede ladninger 106 er montert i tilsvarende understøttende ringer 104 av en understøttelsesbrakett 105. Understøttelsesbraketten 105 kan være snudd for å tilveiebringe en ønsket fase-forskjell (for eksempel 45°, 60° spiral, trefasespiral etc). Alternativt kan under-støttelsesbraketten 105 anordnes i et ikke-fasemønster (for eksempel 0° fase-forskjell). I en ytterligere utførelsesform kan den lineære strimmel 102 utelates hvor da understøttelsesbraketten 105 tilveiebringer den primære understøttelse for kapselladningene 106. For example, referring to Figures 2A-2B, one embodiment of a perforating firing device system 100A includes a linear strip 102 to which multiple capsule-shaped charges 106 are coupled. A detonating fuse 103 is connected to each of the shaped charges 106. The shaped charges 106 are mounted in corresponding support rings 104 of a support bracket 105. The support bracket 105 can be turned to provide a desired phase difference (eg 45°, 60 ° spiral, three-phase spiral etc). Alternatively, the support bracket 105 can be arranged in a non-phase pattern (eg 0° phase difference). In a further embodiment, the linear strip 102 can be omitted where the support bracket 105 provides the primary support for the capsule charges 106.

I én utførelsesform er bærerstrimmel 102, understøttelsesbraketten 105, understøttelsesringene 104, den detonerende lunte 103 og kapselladningene 106 innkapslet i et porøst materiale 110. Ett eksempel på det porøse materialet inkluderer et porøst faststoff som for eksempel porøs sement. Et eksempel på en porøs sement inkluderer "LITECRETE<®>". Porøs sement dannes ved å blande sementen med hule strukturer, som for eksempel mikrokuler fylt med en gass (for eksempel luft) eller andre typer av gass- eller vakuumfylte kuler eller skall. Mikrokuler er generelt tynnveggede glasskall hvor en forholdsvis stor andel er luft. In one embodiment, carrier strip 102, support bracket 105, support rings 104, detonating fuse 103 and capsule charges 106 are encapsulated in a porous material 110. One example of the porous material includes a porous solid such as porous cement. An example of a porous cement includes "LITECRETE<®>". Porous cement is formed by mixing the cement with hollow structures, such as microspheres filled with a gas (such as air) or other types of gas- or vacuum-filled spheres or shells. Microspheres are generally thin-walled glass shells where a relatively large proportion is air.

Porøs sement er ett eksempel på et porøst faststoff inneholdende et forseglet volum. Når de gassfylte eller vakuumfylte skjulte strukturer brytes i stykker i respons til detonasjon av de formede ladninger 106 adderes ytterligere volum til borehullet slik at trykket reduseres midlertidig. Porous cement is one example of a porous solid containing a sealed volume. When the gas-filled or vacuum-filled hidden structures break apart in response to detonation of the shaped charges 106, additional volume is added to the borehole so that the pressure is temporarily reduced.

For å tilveiebringe strukturell understøttelse for innkapslingsmidlet 110 er en hylse 112 anordnet omkring innkapslingsmidlet 110. Hylsen 112 er tildannet av en hvilken som helst type av materiale som er i stand til å tilveiebringe strukturell understøttelse, som plast, metall, elastomer og så videre. Hylsen 112 er også konstruert til å beskytte innkapslingsmidlet 110 når skyteanordningssystemet 110A innføres i borehullet og det kolliderer med andre brønnstrukturer. Alternativt kan i stedet for en separat hylse et belegg påføres på den ytre overflate av innkapslingsmidlet 110. Belegg kleber til innkapslingsmidlet når det påføres. Belegget kan være tildannet av et materiale valgt for å redusere fluidpenetrasjon. Materialet kan også ha en lav friksjon. To provide structural support for the encapsulating means 110, a sleeve 112 is arranged around the encapsulating means 110. The sleeve 112 is formed from any type of material capable of providing structural support, such as plastic, metal, elastomer, and so on. The sleeve 112 is also designed to protect the encapsulant 110 when the firing device system 110A is introduced into the wellbore and it collides with other well structures. Alternatively, instead of a separate sleeve, a coating may be applied to the outer surface of the encapsulant 110. The coating adheres to the encapsulant when applied. The coating may be formed from a material selected to reduce fluid penetration. The material can also have a low friction.

I ytterligere utførelsesformer kan innkapslingsmidlet 110 for å tilveiebringe høyere trykkgrader tildannes ved bruk av en annen materialtype. For eksempel kan sement med høyere trykkgradering med "S60" mikrokuler fremstilt av 3M Corporation anvendes. Som et alternativ kan innkapslingsmidlet 110 være epoksy (for eksempel polyuretan) blandet med mikrokuler eller andre typer av gass- eller vakuumfylte kuler eller skall. Ved ennå en ytterligere utførelsesform kan innkapslingsmidlet 110 ha flere lag. For eksempel kan ett lag være tildannet av porøs sement, mens et ytterligere lag kan være tildannet av porøs epoksy eller annet porøst faststoff. Alternativt kan innkapslingsmidlet 110 være et flytende eller gel-basert materiale, hvor hylsen 112 tilveiebringer en forseglet beholder for innkapslingsmidlet 110. In further embodiments, the encapsulation means 110 to provide higher pressure levels can be formed using a different type of material. For example, higher pressure grade cement with "S60" microspheres manufactured by 3M Corporation can be used. Alternatively, the encapsulant 110 may be epoxy (eg polyurethane) mixed with microspheres or other types of gas- or vacuum-filled spheres or shells. In yet another embodiment, the encapsulating agent 110 can have several layers. For example, one layer can be made of porous cement, while a further layer can be made of porous epoxy or other porous solid. Alternatively, the encapsulant 110 may be a liquid or gel-based material, with the sleeve 112 providing a sealed container for the encapsulant 110.

I noen utførelsesformer er det porøse materialet et komposittmateriale In some embodiments, the porous material is a composite material

som inkluderer et hult fyllstoffmateriale (for porøsitet), et tungt pulver (for densitet) og en bindemiddel/matriks. Bindemiddel/matriksen kan være en væske, et faststoff eller en gel. Eksempler på faste bindemiddel/matriksmaterialer inkluderer polymer (for eksempel støpbar termoherdende plast som epoksy, gummi etc, eller en injeksjons/støpbar termoplast), en kjemisk bundet keramikk (for eksempel en sementbasert forbindelse), et metall eller en høyt kompressibel elastomer. Et ikke-faststoff bindemiddel/matriksmateriale inkluderer en gel (som er mer sjokk-kompressibel enn et faststoff) eller en væske. Det hule fyllstoff for det sjokk-hindrende materialet kan være et fint pulver, hvor hver partikkel inkluderer et ytre skall som omgir et volum av gass eller vakuum. I en eksempelvis utførelsesform kan det hule fyllstoff inkludere opp til omtrent 60 volum% av det totale for- which includes a hollow filler material (for porosity), a heavy powder (for density) and a binder/matrix. The binder/matrix can be a liquid, a solid or a gel. Examples of solid binder/matrix materials include polymer (eg castable thermosetting plastic such as epoxy, rubber etc, or an injection/castable thermoplastic), a chemically bonded ceramic (eg a cementitious compound), a metal or a highly compressible elastomer. A non-solid binder/matrix material includes a gel (which is more shock-compressible than a solid) or a liquid. The hollow filler for the anti-shock material may be a fine powder, each particle including an outer shell surrounding a volume of gas or vacuum. In an exemplary embodiment, the hollow filler can include up to approximately 60% by volume of the total

bindelsesvolum, hvor hver hul fyllstoffpartikkel inkluderer 70 til 80 volum% luft. Skallet i det hule fyllstoff er ikke-permeabel og har høy styrke for å hindre sammenfalling ved typiske borehulltrykk (av størrelsesorden omtrent 700 kg/cm<2>i ett eksempel). Et alternativ til å anvende hule fyllstoffer er å produsere og opprettholde stabile luftbobler direkte inne i matriksen ved hjelp av sammenblanding, overflateaktive midler og lignende. bond volume, where each hollow filler particle includes 70 to 80% air by volume. The shell in the hollow filler is non-permeable and has high strength to prevent collapse at typical borehole pressures (of the order of about 700 kg/cm<2>in one example). An alternative to using hollow fillers is to produce and maintain stable air bubbles directly inside the matrix by means of mixing, surfactants and the like.

I en eksempelvis utførelsesform kan det tunge fyllstoffpulver utgjøre opptil 50 volum% av det totale forbindelsesvolum, idet pulveret er et metall som for eksempel kopper, jern, wolfram eller et hvilket som helst annen høydensitetsmateri-ale. Alternativt kan det tunge fyllstoff være sand. I andre utførelsesformer kan det tunge pulver utgjøre opp til omtrent 10, 25 eller 40 volum% av det totale forbindelsesvolum. Formen av høydensitetspulverpartiklene er valgt for å frembringe den korrekte blandingsreologi for å oppnå en segregasjonsfri sluttblanding. In an exemplary embodiment, the heavy filler powder can constitute up to 50% by volume of the total connection volume, the powder being a metal such as copper, iron, tungsten or any other high-density material. Alternatively, the heavy filler can be sand. In other embodiments, the heavy powder may comprise up to about 10, 25 or 40% by volume of the total compound volume. The shape of the high-density powder particles is chosen to produce the correct mixture rheology to achieve a segregation-free final mixture.

Ved bruk av sand som det tunge fyllstoff i stedet for metall tilveiebringer en eller flere fordeler. For eksempel vil feltpersonell være fortrolig med sand og kan lettere håndteres. I tillegg, ved å øke volumet av sand minskes volumet av matriks/bindemiddel, noe som reduserer den mengde som avfall som utgjør matriks/bindemidlet etter detonasjon. Using sand as the heavy filler instead of metal provides one or more advantages. For example, field personnel will be familiar with sand and can be handled more easily. In addition, by increasing the volume of sand, the volume of matrix/binder is reduced, which reduces the amount of waste that constitutes the matrix/binder after detonation.

I noen eksempler er bulkdensiteten av det sjokkabsorberende materialet i området fra omtrent 0,5 g/cm<3>(gram per kubikkcentimeter) til omtrent 10 g/cm<3>, med en porøsitet av forbindelsen i området på mellom omtrent 2% og 90%. In some examples, the bulk density of the shock absorbing material is in the range of about 0.5 g/cm<3> (grams per cubic centimeter) to about 10 g/cm<3>, with a porosity of the compound in the range of between about 2% and 90%.

Andre eksempelvise porøse faststoffer inkluderer et 10 g/cm<3>, 40% porøst materiale, som for eksempel wolframpulver blandet med hule mikrokuler, 50 volum% av hvert. En ytterligere eksempelvis forbindelse inkluderer 53 volum% lavviskositets epoksy, 42 volum% hule glasskuler og 5 volum% kopperpulver. Blandingsdensiteten er omtrent 1,3 g/cm<3>og porøsiteten er omtrent 33%. En ytterligere blanding inkluderer omtrent 39 volum% vann, 21 volum% Lehigh Class H sement, 40 volum% glasskuler og sportilsetningsstoffer for å optimere reologi og herdingstakt. Densiteten av denne blanding er omtrent 1,3 g/cm<3>og porøsiteten er omtrent 30%. Other exemplary porous solids include a 10 g/cm<3>, 40% porous material, such as tungsten powder mixed with hollow microspheres, 50% by volume of each. A further exemplary compound includes 53% by volume low viscosity epoxy, 42% by volume hollow glass beads and 5% by volume copper powder. The mix density is about 1.3 g/cm<3> and the porosity is about 33%. An additional mix includes approximately 39% by volume water, 21% by volume Lehigh Class H cement, 40% by volume glass beads and sports additives to optimize rheology and setting rate. The density of this mixture is about 1.3 g/cm<3> and the porosity is about 30%.

For å danne innkapslingsmidlet 110 kan det porøse materialet (i flytende eller slurryform) helles omkring bærerstrimmelen 102 inneholdt inne i hylsen 112. Det porøse materialet får så herde. Med porøs sement kan sement i pulverform blandes med vann og andre tilsetningsstoffer for å danne en sementslurry. Under blanding av sement tilsettes mikrokuler til blandingen. Blandingen helles så frem-deles i slurryform inn i hylsen 112 og får herde. Utstyret anvendt for å skape den ønskede blanding kan være et hvilket som helst konvensjonelt sementblande-utstyr. Fibere (for eksempel glassfibere, karbonfibere etc) kan også tilsettes for å øke styrken av innkapslingsmidlet. To form the encapsulant 110, the porous material (in liquid or slurry form) can be poured around the carrier strip 102 contained within the sleeve 112. The porous material is then allowed to harden. With porous cement, cement in powder form can be mixed with water and other additives to form a cement slurry. During mixing of cement, microspheres are added to the mixture. The mixture is then poured in slurry form into the sleeve 112 and allowed to harden. The equipment used to create the desired mix can be any conventional cement mixing equipment. Fibers (for example glass fibres, carbon fibers etc) can also be added to increase the strength of the encapsulant.

Innkapslingsmidlet 110 kan også forhåndsformes. For eksempel kan innkapslingsmidlet oppdeles i to seksjoner, med passende konturer støpt inn i de indre overflater av de to seksjoner for å motta en skyteanordning eller en eller flere ladninger. Skyteanordningen kan så anbringes mellom de to seksjoner som festes til hverandre for å tilveiebringe innkapslingsmidlet 110 vist i figur 4B. I ennå et ytterligere eksempel kan det porøse materialet støpes til formen mellom to ladninger og fylles når ladningene innføres. The encapsulant 110 can also be preformed. For example, the encapsulation means may be divided into two sections, with suitable contours molded into the inner surfaces of the two sections to receive a firing device or one or more charges. The firing device can then be placed between the two sections which are attached to each other to provide the encapsulation means 110 shown in Figure 4B. In yet another example, the porous material can be molded into shape between two charges and filled as the charges are introduced.

I en ytterligere utførelsesform, som vist i figur 4C, er den lineære strimmel 102 utelatt, hvor understøttelsesbraketten 105 og innkapslingsmidlet 110 tilveiebringer den nødvendige understøttelse. In a further embodiment, as shown in Figure 4C, the linear strip 102 is omitted, with the support bracket 105 and the encapsulation means 110 providing the necessary support.

Med henvisning til figurene 5A-5B i samsvar med den ytterligere utførel-sesform, kan det i stedet for bærerstrimmelen 102 vist i figurene 4A og 4B et lignende konsept utstrekkes til en hul bærerskyteanordning 100B for å generere en forbigående underbalansert tilstand i et åpent borehull for å lette fjernelse av filterkake. I den hule bærerskyteanordning 100B er et ladningsrør 120 posisjonert inne i en hul bærer 122. Ladningsrøret 120 tilveiebringer åpninger 124 hvori gjennom formede ladninger 126 kan stå frem. De formede ladninger 126 kan være ikke-kapselladninger ettersom de formede ladninger er beskyttet mot omgivelsene av den hule bærer 122, som typisk er forseglet. Etter at de formede ladninger 126 er montert inne i ladningsrøret 120 under sammenstilling kan et porøst materiale (for eksempel porøs sement) som initialt er i flytende eller slurry form helles gjennom topp- eller bunnåpningen 130 av ladningsrøret. Materialet tillates så å størkne for å tilveiebringe et porøst materialfyllstoff 125 inne i ladningsrøret 120. Figur 5B viser et tverrsnitt av skyteanordningen 100B. Referring to Figures 5A-5B in accordance with the further embodiment, instead of the carrier strip 102 shown in Figures 4A and 4B, a similar concept can be extended to a hollow carrier firing device 100B to generate a transient underbalanced condition in an open borehole for to facilitate the removal of filter cake. In the hollow carrier firing device 100B, a charge tube 120 is positioned inside a hollow carrier 122. The charge tube 120 provides openings 124 through which shaped charges 126 can emerge. The shaped charges 126 may be non-encapsulated charges as the shaped charges are protected from the environment by the hollow carrier 122, which is typically sealed. After the shaped charges 126 are mounted inside the charging tube 120 during assembly, a porous material (for example, porous cement) which is initially in liquid or slurry form can be poured through the top or bottom opening 130 of the charging tube. The material is then allowed to solidify to provide a porous material filler 125 inside the charging tube 120. Figure 5B shows a cross section of the firing device 100B.

Det porøse materialfyllstoff kan også fylle det indre av den hule bærer 122 for å tilveiebringe et større volum. I tillegg til å øke den lokale forbigående underbalansetilstand er en ytterligere fordel ved det porøse materialet at det er et energi-absorberende middel som reduserer ladning-til-ladning interferensen. Det porøse materialet kan også tilveiebringe strukturell understøttelse for den hule bærer slik at en mer tynnvegget hul bærer kan anvendes. Det porøse materialet tilveiebringer understøttelse inne i de hule bærere mot krefter som genereres på grunn av borehulltrykk. Med tynnere hule bærere tilveiebringes en perforerende skyteanordning med lettere vekt og som gjør håndtering og operasjon mer fordelaktig. Et lag 123 tildannet av et porøst materiale kan også anordnes omkring den ytre overflate av den hule bærer 122. Kombinasjonen av det porøse materialet inne i og utenpå den hule bærer 122 tilveiebringer et volum som kan motta borehullfluider etter detonasjon. The porous material filler may also fill the interior of the hollow carrier 122 to provide a larger volume. In addition to increasing the local transient under-equilibrium state, a further advantage of the porous material is that it is an energy-absorbing agent that reduces charge-to-charge interference. The porous material can also provide structural support for the hollow carrier so that a thinner-walled hollow carrier can be used. The porous material provides support within the hollow carriers against forces generated due to borehole pressure. With thinner hollow carriers, a perforating firing device is provided with lighter weight and which makes handling and operation more advantageous. A layer 123 formed of a porous material can also be arranged around the outer surface of the hollow carrier 122. The combination of the porous material inside and outside the hollow carrier 122 provides a volume that can receive borehole fluids after detonation.

Med henvisning til figur 6 inkluderer med henvisning til ennå en ytterligere utførelsesform et perforerende skyteanordningssystem 100C en rørformet bærer 202 som kan anvendes for å bære kapselladninger 204 montert nær åpninger 206 i den rørformede bærer 202 for å generere en forbigående underbalansert tilstand for å lette fjernelsen av filterkake fra et borehull. Den rørformede bærer 202 kan anordnes på en måte lignende ladningsrøret 120 i den hule bærerskyteanordning 100B, bortsett fra at den rørformede bærer 202 ikke inneholdes inne i en hul bærer. Som et resultat anvendes kapselladninger 204 i stedet for ikke-kapselladningene 106 i figur 5A. I et arrangement kan en detonerende lunte 208 føres langs utsiden av den rørformede bærer 202 og forbindes til kapselladningene 206. I et ytterligere arrangement kan den detonerende lunte 208 føres inne i den rør-formede bærer 202. Som med ladningsrøret 120 i figur 5A kan et porøst materiale (for eksempel porøs sement) som opprinnelig er i flytende eller slurry form helles gjennom en topp- eller bunnåpning 210 av den rørformede bærer 202. Det porøse materialet størkner inne i den rørformede bærer 202 for å danne det porøse materialet for sjokk- og interferensreduksjon. En fordel ved å bruke den rørformede bærer 202 er at skade på det porøse materialet er mindre sannsynlig på grunn av at det porøse materialet er beskyttet av den rørformede bærer 206, som typisk er en kraftig og stiv struktur. Referring to Figure 6, yet another embodiment, a perforating firing device system 100C includes a tubular carrier 202 that can be used to carry shell charges 204 mounted near openings 206 in the tubular carrier 202 to generate a transient underbalanced condition to facilitate the removal of filter cake from a borehole. The tubular carrier 202 may be arranged in a manner similar to the charging tube 120 in the hollow carrier firing device 100B, except that the tubular carrier 202 is not contained within a hollow carrier. As a result, capsule charges 204 are used in place of the non-capsule charges 106 in Figure 5A. In one arrangement, a detonating fuse 208 may be routed along the outside of the tubular carrier 202 and connected to the capsule charges 206. In a further arrangement, the detonating fuse 208 may be routed inside the tubular carrier 202. As with the charge tube 120 in Figure 5A, a porous material (for example, porous cement) originally in liquid or slurry form is poured through a top or bottom opening 210 of the tubular carrier 202. The porous material solidifies within the tubular carrier 202 to form the porous material for shock and interference reduction. An advantage of using the tubular carrier 202 is that damage to the porous material is less likely due to the porous material being protected by the tubular carrier 206, which is typically a strong and rigid structure.

Med henvisning til figur 7A inkluderer i samsvar med ennå en ytterligere Referring to Figure 7A, in accordance with yet another includes

utførelsesform en strimmel skyteanordning 100D flere formede ladninger anordnet i et fasemønster (for eksempel spiral, trefaset og så videre) på en lineær strimmel 302. Alternativt kan det anvendes et ikke-fase arrangement av ladningene. De 0°- embodiment a strip firing device 100D multiple shaped charges arranged in a phased pattern (for example spiral, three-phase and so on) on a linear strip 302. Alternatively, a non-phased arrangement of the charges may be used. The 0°-

fasede formede ladninger (referert til som 304) kan monteres direkte til strimmelen 302. De andre ladninger (ikke vist) er montert inne i rørene 306 festet til strimmelen 302. Åpninger 308 er anordnet i hvert rør 306 for tilsvarende formede ladninger. Et porøst materiale, som kan være et av de porøse materialer som er drøftet ovenfor, er anordnet i hvert rør 306. phased shaped charges (referred to as 304) can be mounted directly to the strip 302. The other charges (not shown) are mounted inside the tubes 306 attached to the strip 302. Openings 308 are provided in each tube 306 for corresponding shaped charges. A porous material, which may be one of the porous materials discussed above, is disposed in each tube 306.

Røret 306 kan være tildannet av et metall eller annet egnet stivt materiale. Alternativt kan røret 306 også dannes av et porøst materiale, som for eksempel et porøst faststoff (for eksempel porøs sement, porøs epoksy etc). The tube 306 can be made of a metal or other suitable rigid material. Alternatively, the pipe 306 can also be formed from a porous material, such as a porous solid (for example, porous cement, porous epoxy, etc.).

I figurene 7B til 7D anvendes i en ytterligere utførelsesform i stedet for et hult rør 306 en fast stav 306A med hulrom 308A (for de formede ladninger). Figurene 7B-7D viser tre riss av tre forskjellige deler av staven 306A uten ladningene montert deri. Staven 306A kan fremstilles av et porøst materiale, som for eksempel et porøst faststoff. Som vist i figurene 5B og 5D er første og andre riller 310 og 312 tildannet ved endene av staven 306A for å motta de 0°-fasede formede ladninger 304. Slisser 314 er også tildannet på den ytre overflate av staven 306A mellom åpningene 308A for å motta en detonerende lunte som er ballistisk koplet til hver av de formede ladninger i staven 306A. In Figures 7B to 7D, in a further embodiment, instead of a hollow tube 306, a fixed rod 306A with a cavity 308A (for the shaped charges) is used. Figures 7B-7D show three views of three different parts of rod 306A without the charges mounted therein. The rod 306A can be made of a porous material, such as a porous solid. As shown in Figures 5B and 5D, first and second grooves 310 and 312 are formed at the ends of the rod 306A to receive the 0° phased shaped charges 304. Slots 314 are also formed on the outer surface of the rod 306A between the openings 308A to receive a detonating fuse ballistically coupled to each of the shaped charges in rod 306A.

For ytterligere å øke underbalanseeffekten kan en større mengde av det porøse faststoff anordnes omkring hver skyteanordning. For eksempel kan en sylindrisk blokk av det porøse faststoff ha en maksimal diameter som er litt mindre enn den minste restriksjon (for eksempel produksjonsrørstreng) som skyteanordningen må passere gjennom. To further increase the underbalance effect, a larger amount of the porous solid can be arranged around each firing device. For example, a cylindrical block of the porous solid may have a maximum diameter that is slightly smaller than the smallest restriction (eg, production pipe string) that the firing device must pass through.

Alternativt kan en porøs slurry pumpes ned og omkring skyteanordningen; i et slikt scenarium er restriksjonen på størrelsen ikke en begrensning av hvor mye porøst materiale som kan anbringes omkring skyteanordningen. I figur 1 for eksempel er således borehullringrommet 20 omkring skyteanordningen 10 fylt med den porøse slurry som er pumpet ned gjennom produksjonsrøret og omkring skyteanordningssystemet 10. Alternatively, a porous slurry can be pumped down and around the firing device; in such a scenario, the restriction on size is not a limitation on how much porous material can be placed around the firing device. In Figure 1, for example, the borehole annulus 20 around the firing device 10 is thus filled with the porous slurry that has been pumped down through the production pipe and around the firing device system 10.

Andre utførelsesformer for å øke forbigående trykkfall og således forbigående underbalansetilstander er beskrevet i det følgende. I en ytterligere utførel-sesform senkes en forseglet atmosfærisk beholder ned i borehullet etter at en formasjon blitt perforert. Etter at produksjon startes skapes åpninger (for eksempel ved bruk av eksplosiver, ventiler eller andre mekanismer) i husdelen av beholde ren for å generere en plutselig underbalansetilstand eller fluidtrykkstøt for å fjerne den skadede filterkake omkring perforasjonstunnelene i formasjonen. Other embodiments to increase transient pressure drops and thus transient underbalance conditions are described in the following. In a further embodiment, a sealed atmospheric container is lowered into the borehole after a formation has been perforated. After production is started, openings (for example, using explosives, valves or other mechanisms) are created in the casing of the reservoir to generate a sudden underbalance or fluid pressure shock to remove the damaged filter cake around the perforation tunnels in the formation.

Ved ennå en ytterligere utførelsesform kan et kammer med skyteanordningen anvendes som en oppsamlingsbeholder for borehullfluider for å generere underbalansetilstanden. Etter ladningsdetonasjon fyller varme detonasjonsgasser det indre kammer av skyteanordningen. Hvis det resulterende detonasjonsgass-trykk er mindre enn borehulltrykket blir da de kaldere borehullfluider suget inn i skyteanordningens husdel. Den hurtige akselerasjon gjennom perforasjonsåpnin-ger i skyteanordningens husdel bryter fluidet opp til dråper og resulterer i hurtig av-kjøling av gassen. Hurtig tap av skyteanordningstrykk og ennå mer hurtig drenering av borehullfluid skjer derfor og dette genererer et fall i borehulltrykket. Fallet i borehulltrykk skaper en underbalansetilstand. In yet another embodiment, a chamber with the firing device can be used as a collection container for borehole fluids to generate the underbalance condition. After charge detonation, hot detonation gases fill the inner chamber of the firing device. If the resulting detonation gas pressure is less than the borehole pressure, then the colder borehole fluids are sucked into the housing part of the firing device. The rapid acceleration through perforation openings in the housing part of the firing device breaks the fluid up into droplets and results in rapid cooling of the gas. Rapid loss of firing device pressure and even more rapid drainage of borehole fluid therefore occurs and this generates a drop in borehole pressure. The drop in borehole pressure creates an underbalance condition.

Idet det vises til figur 8 blir en verktøystreng med en forseglet atmosfærisk beholder 510 (eller beholder med et indre trykk som er lavere enn et forventet trykk i borehullet i intervallet av formasjonen 512) senket inn i et åpent borehull 524 og anbrakt inntil en perforert formasjon 512 som skal behandles. Verktøy-strengen senkes ned på en bærerledning 522 (for eksempel vaier/kabel, glatt ståltråd, e-ledning, spole- eller skjøterør, borerør etc). Beholderen 510 inkluderer et kammer som er fylt med en gass (for eksempel luft, nitrogen) eller annet fluid. Beholderen 510 har en tilstrekkelig lengde til å behandle hele formasjonen 512 og har flere åpninger 516 som kan åpnes ved bruk av eksplosiver. Referring to Figure 8, a tool string with a sealed atmospheric container 510 (or container with an internal pressure lower than an expected downhole pressure in the interval of the formation 512) is lowered into an open wellbore 524 and placed adjacent to a perforated formation 512 to be processed. The tool string is lowered onto a carrier line 522 (for example wire/cable, smooth steel wire, e-line, coil or extension pipe, drill pipe, etc.). The container 510 includes a chamber that is filled with a gas (eg air, nitrogen) or other fluid. The container 510 has a sufficient length to treat the entire formation 512 and has several openings 516 which can be opened by the use of explosives.

I en utførelsesform, mens brønnen produserer (etter at perforasjoner i formasjonen 512 er blitt dannet) blir det atmosfæriske kammer i beholderen 510 eksplosivt åpnet til borehullet. Denne metode kan anvendes med eller uten en perforerende skyteanordning. Når den anvendes med en skyteanordning tillater den atmosfæriske beholder anvendelsen av en dynamisk underbalanse endog om borehullfluidet er i overbalanse umiddelbart før perforering. Den atmosfæriske beholder 510 kan også anvendes etter at perforeringsoperasjoner er blitt gjennom-ført. I dette siste arrangement etableres produksjon fra formasjonen med åpningene 516 i den atmosfæriske beholder 510 eksplosivt åpnet for å skape en plutselig underbalansetilstand. In one embodiment, while the well is producing (after perforations in the formation 512 have been formed) the atmospheric chamber in the container 510 is explosively opened to the wellbore. This method can be used with or without a perforating firing device. When used with a firing device, the atmospheric container allows the use of a dynamic underbalance even if the borehole fluid is in overbalance immediately before perforating. The atmospheric container 510 can also be used after perforation operations have been carried out. In this latter arrangement, production is established from the formation with the openings 516 in the atmospheric vessel 510 explosively opened to create a sudden under-equilibrium condition.

Den eksplosivt aktiverte beholder 510 i samsvar med en utførelsesform inkluderer innvendig luft (eller annen egnet gass eller fluid). Dimensjonene av kammeret 510 er slik at det kan senkes inn i en komplettert brønn enten ved hjelp av en vaier/kabel, glatt stråltråd, e-linje, spole- eller skjøterør, borerør eller andre mekanismer. Veggtykkelsen av kammeret er konstruert for å motstå trykk og temperaturer i det åpne borehull. Lengden av kammeret bestemmes av tykkelsen av den perforerte formasjon som behandles. Flere åpninger 516 kan være tilstede langs veggen av kammeret 510. Eksplosiver er anbrakt inne i den atmosfæriske beholder i nærhet av åpningene. The explosively activated container 510 in accordance with one embodiment includes internal air (or other suitable gas or fluid). The dimensions of the chamber 510 are such that it can be lowered into a completed well either by means of a wire/cable, smooth beam wire, e-line, coil or joint pipe, drill pipe or other mechanisms. The wall thickness of the chamber is designed to withstand pressures and temperatures in the open borehole. The length of the chamber is determined by the thickness of the perforated formation being treated. Multiple openings 516 may be present along the wall of chamber 510. Explosives are placed within the atmospheric container in proximity to the openings.

I et arrangement senkes verktøystrengen inklusive beholderen 510 inn i borehullet og anbringes inntil den perforerte formasjon 512.1 dette arrangement anvendes det atmosfæriske kammer 510 som en trykkstøtgenererende anordning for å generere en plutselig underbalansetilstand. Før nedsenkingen av den atmosfæriske beholder kan et rent kompletteringsfluid eller behandlingsfluid eventuelt anvendes for injisering i formasjonen eller på annen måte fylle borehullet og tillate naturlig lekkasje inn i formasjonen. Kompletteringsfluidet velges basert på forma-sjonens fuktbarhet og fluidegenskapene av formasjonsfluidet. Dette kan hjelpe til med å fjerne filterkaken og/eller andre partikkelsubstanser fra perforasjonstunnelene under fluidstrømning. In one arrangement, the tool string including the container 510 is lowered into the borehole and positioned until the perforated formation 512.1 this arrangement the atmospheric chamber 510 is used as a pressure shock generating device to generate a sudden underbalance condition. Before the immersion of the atmospheric container, a clean completion fluid or treatment fluid can optionally be used for injection into the formation or otherwise fill the borehole and allow natural leakage into the formation. The completion fluid is selected based on the wettability of the formation and the fluid properties of the formation fluid. This can help remove the filter cake and/or other particulate matter from the perforation tunnels during fluid flow.

Etter at den atmosfæriske beholder 510 er blitt senket ned og anbrakt inntil den perforerte formasjon 512 settes formasjonen 512 under strømningen ved å åpne en produksjonsventil ved overflaten. Mens formasjonen er satt under strømning avfyres eksplosivene inne i den atmosfæriske beholder og dette åpner åpningene i beholderen 510 til borehulltrykket. Sjokkbølgen generert av eksplosivene kan tilveiebringe kraften for å frigjøre filterkaken og/eller andre partikler. Det plutselige fall i trykk inne i borehullet kan bevirke at fluid fra formasjonen hurtig går inn i tomrommet etterlatt i borehullet fra den atmosfæriske beholder 510. Dette fluid bærer de nå mobile partikler inn i borehullet og etterlater rene formasjons-tunneler og borehulloverflate. Kammeret kan slippes ned i brønnen eller hentes opp til overflaten. After the atmospheric container 510 has been lowered and brought up to the perforated formation 512, the formation 512 is placed under the flow by opening a production valve at the surface. While the formation is set under flow, the explosives are fired inside the atmospheric container and this opens the openings in the container 510 to the borehole pressure. The shock wave generated by the explosives can provide the force to release the filter cake and/or other particles. The sudden drop in pressure inside the borehole can cause fluid from the formation to quickly enter the void left in the borehole from the atmospheric container 510. This fluid carries the now mobile particles into the borehole and leaves clean formation tunnels and borehole surface. The chamber can be lowered into the well or retrieved to the surface.

Ved anvendelse med en perforerende skyteanordning kan aktivering av denne hovedsakelig falle sammen med åpning av åpningene 516. Dette tilveiebringer underbalansert perforering. Med henvisning til figur 9 er anvendelse av en atmosfærisk beholder 51 OA i forbindelse med en perforerende skyteanordning 530 illustrert i samsvar med den ytterligere utførelsesform. I utførelsesformen i fig. 7 er beholderen 51 OA oppdelt i to deler, en første del over den perforerende skyteanordning 530 og en andre del under den perforerende skyteanordning 530. Beholderen 51 OA inkluderer forskjellige åpninger 516A som er tilpasset til å bli åpnet av en eksplosiv kraft, som for eksempel en eksplosiv kraft som skyldes initiering av en detonerende lunte 520A eller detonering av eksplosiver forbundet til den detonerende lunte 520A. Den detonerende lunte er også forbundet til formede ladninger 532 i den perforerende skyteanordning 530. I én utførelsesform, som illustrert, kan den perforerende skyteanordning 530 være en strimmelskyte-anordning hvori formede kapselladninger er montert på en bærer 534. Alternativt kan de formede ladninger 532 være ikke-kapsel formede ladninger som er inneholdt i en forseglet beholder. When used with a perforating firing device, activation thereof may substantially coincide with opening of the apertures 516. This provides underbalanced perforation. Referring to Figure 9, use of an atmospheric container 51 OA in connection with a perforating firing device 530 is illustrated in accordance with the further embodiment. In the embodiment in fig. 7, the container 51 OA is divided into two parts, a first part above the perforating firing device 530 and a second part below the perforating firing device 530. The container 51 OA includes various openings 516A adapted to be opened by an explosive force, such as an explosive force resulting from the initiation of a detonating fuse 520A or the detonation of explosives connected to the detonating fuse 520A. The detonating fuse is also connected to shaped charges 532 in the perforating firing device 530. In one embodiment, as illustrated, the perforating firing device 530 may be a strip firing device in which shaped capsule charges are mounted on a carrier 534. Alternatively, the shaped charges 532 may be non-capsulated charges contained in a sealed container.

Den plutselige fluidstrømning kan gjennomføres forholdsvis hurtig etter perforering. For eksempel kan den plutselige fluidstrømning gjennomføres i løpet av omtrent ett minutt etter perforering. I andre utførelsesformer kan den plutselige fluidstrømning gjennomføres i løpet av (mindre eller lik) omtrent 10 sekunder, ett sekund eller 100 millisekunder som eksempler etter perforering. Den relative tids-styring mellom perforasjon og den plutselige fluidstrømning er også anvendbar ved andre utførelsesformer beskrevet heri. The sudden fluid flow can be carried out relatively quickly after perforation. For example, the sudden fluid flow can be accomplished within about one minute of perforation. In other embodiments, the sudden fluid flow may be conducted within (less than or equal to) about 10 seconds, one second, or 100 milliseconds as examples after perforation. The relative timing between perforation and the sudden fluid flow is also applicable to other embodiments described herein.

Med henvisning til figur 10 kan i samsvar med en ytterligere utførelses-form en verktøystreng med flere kamre anvendes for bruk i et åpent borehull. Verktøystrengen inkluderer en perforerende skyteanordning 600 som er festet til et anker 602. Aktivering av en detonerende lunte 604 for avfyring av formede ladninger 606 i den perforerende skyteanordning 600 vil således for eksempel også aktivere ankeret 602 for å frigi den perforerende skyteanordning 600, som så vil falle til bunnen av borehullet. With reference to Figure 10, in accordance with a further embodiment, a tool string with several chambers can be used for use in an open borehole. The tool string includes a perforating firing device 600 which is attached to an anchor 602. Activation of a detonating fuse 604 to fire shaped charges 606 in the perforating firing device 600 will thus, for example, also activate the anchor 602 to release the perforating firing device 600, which will then fall to the bottom of the borehole.

Ankeret 602 inkluderer en ringformet ledning 608 for å muliggjøre fluid-kommunikasjon i ringromsregionen 610 (også referert til som et "rottehull") med en region utenfor et første kammer 614 av verktøystrengen. Det første kammer 614 har et forutbestemt volum av gass eller fluid. Husdelen som definerer det første kammer 614 kan inkludere åpninger 614 som kan åpnes, enten eksplosivt eller på annen måte. Volumet av det første kammer 614 i ett eksempel kan være omtrent 7 liter. Dette er anordnet for å oppnå en omtrent 14 kg/cm<2>underbalansetilstand i ringromsregionen 610 når åpningene 616 er åpnet. I andre konfigurasjoner kan andre størrelser av kammeret 614 anvendes for å oppnå en ønsket underbalansetilstand basert på geometrien av borehullet og formasjonstrykket. En kontrollmodul 626 kan inkludere et avfyringshode (eller annen aktiverende mekanisme) for å ini-tiere en detonerende lunte 629 (eller å aktivere en annen mekanisme) for å åpne åpningene 616. The anchor 602 includes an annular conduit 608 to enable fluid communication in the annulus region 610 (also referred to as a "rat hole") with a region outside a first chamber 614 of the tool string. The first chamber 614 has a predetermined volume of gas or fluid. The housing portion defining the first chamber 614 may include apertures 614 that can be opened, either explosively or otherwise. The volume of the first chamber 614 in one example may be approximately 7 liters. This is arranged to achieve an approximately 14 kg/cm<2> underbalance condition in the annulus region 610 when the openings 616 are opened. In other configurations, other sizes of chamber 614 may be used to achieve a desired underbalance condition based on the geometry of the wellbore and formation pressure. A control module 626 may include a firing head (or other actuating mechanism) to initiate a detonating fuse 629 (or to actuate another mechanism) to open the apertures 616.

En pakning 620 er montert omkring verktøystrengen for å isolere regionen 612 fra en øvre ringromsregion 622 over pakningen 620. Anvendelse av pakningen 620 tilveiebringer isolasjon av "rottehullet" slik at en hurtigere respons for underbalansetilstanden eller den plutselige fluidstrømning kan oppnås. I andre ut-førelsesformer kan imidlertid pakningen 620 utelates. I de forskjellige utførelses-former beskrevet heri er generelt bruk av en pakning for isolering eller ikke av ringromsregionen eventuell. A gasket 620 is mounted around the tool string to isolate the region 612 from an upper annulus region 622 above the gasket 620. Use of the gasket 620 provides isolation of the "rat hole" so that a faster response to the underbalance condition or sudden fluid flow can be achieved. In other embodiments, however, the gasket 620 may be omitted. In the various embodiments described herein, the use of a gasket for insulation or not of the annulus region is generally possible.

Idet det vises til figur 11 illustreres der ennå en ytterligere utførelsesform for å skape en underbalansetilstand under en perforeringsoperasjon i et åpent borehull. En perforerende skyteanordningsstreng inkluderer en perforerende skyteanordning 702 og en bærerledning 704 som kan være en glatt ståltråd, en e-ledning, en vaier/ståltau eller spole- eller skjøterør, eller borerør. I en utførelses-form er den perforerende skyteanordning 702 en hul bærerskyteanordning med formede ladninger 714 inne i et kammer 718 i den forseglede husdel 716. I arrangementet i figur 11 senkes den perforerende skyteanordning 702 ned gjennom et produksjonsrør 706. En pakning er anordnet omkring produksjonsrøret 706 for å isolere intervallet 712 hvori den perforerende skyteanordning 702 skal avfyres (referert til som "perforeringsintervallet 712"). Et trykk Pwer til stede i perforeringsintervallet 712. Referring to figure 11, there is illustrated yet another embodiment for creating an underbalance condition during a perforating operation in an open borehole. A perforating firing device string includes a perforating firing device 702 and a carrier line 704 which may be a smooth steel wire, an electrical wire, a wire/steel rope or coiled or extension pipe, or drill pipe. In one embodiment, the perforating firing device 702 is a hollow carrier firing device with shaped charges 714 inside a chamber 718 in the sealed housing 716. In the arrangement in Figure 11, the perforating firing device 702 is lowered through a production pipe 706. A gasket is arranged around the production pipe 706 to isolate the interval 712 in which the perforating firing device 702 is to be fired (referred to as the "perforating interval 712"). A pressure Pwer present in the perforation interval 712.

Under detonasjon av de formede ladninger 714 dannes perforerende åpninger 720 som et resultat av perforerende stråler produsert av de formede ladninger 714. Under detonasjon av de formede ladninger 714 fyller varm gass det indre kammer 718 i skyteanordningen 702. Hvis det resulterende detonasjons-gasstrykk, PG, er mindre enn borehulltrykket, Pw, med en gitt mengde, vil da de kaldere borehullfluider bli suget inn i kammeret 718 i skyteanordningen 702. Den hurtige akselerasjon av brønnfluider gjennom perforasjonsåpningene 720 vil bryte opp fluidet til dråper som resulterer i hurtig avkjøling av gassen inne i kammeret 718. Det resulterende hurtige skyteanordningstrykktap og ennå mer hurtig drener ing av borehullfluidet inn i kammeret 718 bevirker at borehulltrykket Pwreduseres. Avhengig av de absolutte trykk kan dette trykkfall være tilstrekkelig til å generere en forholdsvis stor underbalansetilstand (for eksempel mer enn 140 kg/cm<2>), selv i en brønn som begynner med en vesentlig overbalanse (for eksempel omtrent 35 kg/cm<2>). Underbalansetilstanden er avhengig av nivået av detonasjonstrykket Pg sammenliknet med borehulltrykket pw. During detonation of the shaped charges 714, perforating openings 720 are formed as a result of perforating jets produced by the shaped charges 714. During detonation of the shaped charges 714, hot gas fills the inner chamber 718 of the firing device 702. If the resulting detonation gas pressure, PG , is less than the borehole pressure, Pw, by a given amount, then the colder borehole fluids will be sucked into the chamber 718 of the firing device 702. The rapid acceleration of well fluids through the perforation openings 720 will break up the fluid into droplets resulting in rapid cooling of the gas inside in chamber 718. The resulting rapid firing device pressure loss and even more rapid draining of the wellbore fluid into chamber 718 causes the wellbore pressure P to be reduced. Depending on the absolute pressures, this pressure drop can be sufficient to generate a relatively large underbalance condition (for example, more than 140 kg/cm<2>), even in a well that begins with a significant overbalance (for example, about 35 kg/cm< 2>). The underbalance condition is dependent on the level of the detonation pressure Pg compared to the borehole pressure pw.

Når en perforerende skyteanordning avfyres er detonasjonsgassen vesentlig varmere enn borehullfluidet. Hvis kalde borehullfluider som suges inn i skyteanordninger frembringer hurtig avkjøling av den varme gass vil da gass-volumet krympe forholdsvis hurtig og dette reduserer trykket til å fremme at ennå mer borehullfluider suges inn i skyteanordningen. Gassavkjølingen kan foregå i løpet av en periode på noen få millisekunder i et eksempel. Drenering av borehull-væsker (som har liten kompressibilitet) ut av det perforerende intervall 712 kan bringe til at borehulltrykket Pwfaller i en forholdsvis stor grad (flere hundre kg/cm<2>). When a perforating firing device is fired, the detonation gas is substantially hotter than the borehole fluid. If cold borehole fluids that are sucked into firing devices produce rapid cooling of the hot gas, then the gas volume will shrink relatively quickly and this reduces the pressure to promote that even more borehole fluids are sucked into the firing device. The gas cooling can take place during a period of a few milliseconds in an example. Drainage of borehole fluids (which have little compressibility) out of the perforating interval 712 can cause the borehole pressure Pw to drop to a relatively large extent (several hundred kg/cm<2>).

I samsvar med noen utførelsesformer kontrolleres forskjellige parametere for å oppnå den ønskede forskjell i verdier mellom de to trykk Pwog Pg- For eksempel kan nivået av detonasjonsgasstrykket PGreguleres av den eksplosive ladning eller ved å regulere volumet av kammeret 718. Nivået av borehulltrykket Pwkan reguleres ved å pumpe opp hele brønnen eller en isolert seksjon av brønnen, eller dynamisk å øke borehulltrykket på et lokalt nivå. According to some embodiments, various parameters are controlled to achieve the desired difference in values between the two pressures Pwog Pg- For example, the level of the detonation gas pressure PG can be regulated by the explosive charge or by regulating the volume of the chamber 718. The level of the borehole pressure Pw can be regulated by pumping up the entire well or an isolated section of the well, or dynamically increasing the borehole pressure at a local level.

I stedet for perforerende skyteanordninger kan andre utførelsesformer anvende andre typer av anordninger som inneholder eksplosive komponenter. Instead of perforating firing devices, other embodiments may use other types of devices containing explosive components.

Med henvisning til figurene 12A og 12B fremmes i ennå ytterligere utførel-sesformer et lokalt lavt trykkfall ved bruk av et kammer 850 (eller annet lukkeanordningselement) inneholdende et forholdsvis lavt fluidtrykk. For eksempel inkluderer kammeret 850 (1) en forseglet boring 852 inneholdende en gass, væske eller annet fluid ved et lavere trykk enn det omgivende borehull 820; og (2) en ventil 854 for å etablere kommunikasjon mellom boringen 852 og borehullet 820. Som et resultat, når ventilen 854 i kammeret 850 åpnes strømmer en plutselig fluidstrømning inn i det lavere trykkammer for å skape en lokal lavtrykkstilstand i borehullregionen i kommunikasjon med kammeret. Den forbigående lavtrykkstilstand og resulterende plutselige fluidstrømning tjener til å fjerne filterkaken 824 fra borehullet 820. I noen utførelsesformer kan kammeret være et lukket kammer som delvis er definert ved hjelp av et lukkeanordningselement lokalisert under overflaten av brønnen. Sagt med andre ord strekker det lukkede kammer seg ikke hele veien til brønnoverflaten. Alternativt inkluderer i andre utførelsesformer lukke-anordningselementet en forseglet beholder med åpninger som inkluderer elementer som kan knuses av en mekanisme (som for eksempel ved bruk av eksplosiv With reference to figures 12A and 12B, in still further embodiments, a local low pressure drop is promoted by using a chamber 850 (or other closing device element) containing a relatively low fluid pressure. For example, the chamber 850 includes (1) a sealed bore 852 containing a gas, liquid, or other fluid at a lower pressure than the surrounding borehole 820; and (2) a valve 854 to establish communication between the bore 852 and the wellbore 820. As a result, when the valve 854 in the chamber 850 is opened a sudden flow of fluid flows into the lower pressure chamber to create a local low pressure condition in the borehole region in communication with the chamber . The transient low pressure condition and resulting sudden fluid flow serves to remove the filter cake 824 from the wellbore 820. In some embodiments, the chamber may be a closed chamber defined in part by means of a closure device element located below the surface of the well. In other words, the closed chamber does not extend all the way to the well surface. Alternatively, in other embodiments, the closure device element includes a sealed container with apertures that include elements that can be broken by a mechanism (such as by the use of an explosive

eller en annen mekanisme). or some other mechanism).

De forskjellige utførelsesformer av mekanismene og prosessene for perforering beskrevet i det foregående tjener flere formål i det åpne borehull. For det første kan borehullveggen ved trykkontroll under perforering underkastes en høy øyeblikkelig underbalanse for ensartet å fjerne filterkaken hurtig fra hele borehullet. For det andre genererer perforering strømningskanaler forbi boreskaden. For det tredje tillater perforering produksjons profilkontroll for å overvinne reservoar heterogenitet. Dette oppnås ved å skyte flere perforasjoner i lavpermeabili-tetsseksjoner og mindre i høypermeabilitetsseksjoner. For det fjerde kan perforering være fordelaktig i naturlig frakturert reservoar ved å forbinde flere frakturgrener. The various embodiments of the mechanisms and processes for perforating described above serve several purposes in the open hole. Firstly, by pressure control during perforation, the borehole wall can be subjected to a high instantaneous underbalance to uniformly remove the filter cake quickly from the entire borehole. Second, perforation generates flow channels past the drilling damage. Third, perforation allows production profile control to overcome reservoir heterogeneity. This is achieved by shooting more perforations in low-permeability sections and fewer in high-permeability sections. Fourth, perforating can be beneficial in naturally fractured reservoirs by connecting multiple fracture branches.

I andre utførelsesformer gjennomføres perforeringsarbeidet mens det er et reaktivt fluid i borehullet. I slike utførelsesformer er en overbalansert perforering lagt opp slik at trykket gjenvinnes til overbalansert trykk etter en dynamisk underbalanse for å tillate at ubrukt reaktivt fluid penetrerer inn i formasjonen. In other embodiments, the perforating work is carried out while there is a reactive fluid in the borehole. In such embodiments, an overbalanced perforation is laid up so that the pressure is recovered to overbalanced pressure after a dynamic underbalance to allow unused reactive fluid to penetrate into the formation.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for å fjerne filterkake (24; 824) i et valgt perforeringsintervall (712) i en åpen brønn (20; 820),karakterisert vedfølgende trinn: bestemmelse, fra en av empiriske data og modelleringsprogramvare for karakteristikker av det valgte perforeringsintervall (712) i den åpne brønn (20; 820), av en forbigående underbalanse-måltilstand i det valgte perforerende intervall (712) som er tilstrekkelig til å fjerne filterkake (24, 824) fra perforeringsintervallet (712); bestemmelse av en konfigurasjon av en perforerende skyteanordning (10;1. Method for removing filter cake (24; 824) in a selected perforation interval (712) in an open well (20; 820), characterized by the following steps: determination, from one of empirical data and modeling software, of characteristics of the selected perforation interval (712 ) in the open well (20; 820), of a transient underbalance target condition in the selected perforating interval (712) sufficient to remove filter cake (24, 824) from the perforating interval (712); determining a configuration of a perforating firing device (10; 530; 600; 702) basert på den tilsiktede forbigående underbalanse-måltilstand; konfigurering av den perforerende skyteanordning (10; 530; 600; 702) ifølge den forbigående underbalanse-måltilstand; senking av den perforerende skyteanordning (10; 530; 600; 702) i brønnen (20; 820) til det valgte perforeringsintervall (712); og avfyring eller detonering av den perforerende skyteanordning (10; 530;530; 600; 702) based on the intended transient underbalance target condition; configuring the perforating firing device (10; 530; 600; 702) according to the transient underbalance target condition; lowering the perforating gun (10; 530; 600; 702) into the well (20; 820) to the selected perforating interval (712); and firing or detonation of the perforating firing device (10; 530; 600; 702) for derved å generere den forbigående underbalanse-måltilstand i det valgte perforerende intervall (712) og å fjerne filterkaken (24, 824).600; 702) to thereby generate the transient underbalance target condition in the selected perforating interval (712) and to remove the filter cake (24, 824). 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende trinn der: filterkake (24, 824) fraktureres fra det tilsiktede perforeringsintervall (712) av den åpne brønn (20; 820) ved borehullintervallet; og filterkake (24, 824) fjernes fra det åpne borehull (20; 820) ved borehullintervallet via den forbigående underbalansetilstand.2. Method according to claim 1, further comprising steps where: filter cake (24, 824) is fractured from the intended perforation interval (712) of the open well (20; 820) at the borehole interval; and filter cake (24, 824) is removed from the open borehole (20; 820) at the borehole interval via the transient underbalance condition. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, hvor konfigurering av den perforerende skyteanordning (10; 530; 600; 702) omfatter ett eller flere trinn valgt fra en gruppe bestående av: bestemmelse av en størrelse for den perforerende skyteanordning (10;3. Method according to claim 1 or 2, wherein configuring the perforating firing device (10; 530; 600; 702) comprises one or more steps selected from a group consisting of: determining a size for the perforating firing device (10; 530; 600; 702), en skudd-densitet for den perforerende skyteanordning (10; 530; 600;530; 600; 702), a shot density for the perforating firing device (10; 530; 600; 702) bestemmes, en eksplosiv ladningstype bestemmes for den perforerende skyteanordning (10; 530; 600; 702), et fasemønster for en eksplosiv ladning bestemmes for den perforerende skyteanordning (10; 530; 600; 702), en orientering forden perforerende skyteanordning (10; 530; 600; 702) bestemmes, en fluidtype for injeksjon i den åpne brønn (20; 820) bestemmes, og en transportmetode for å utplassere den perforerende skyteanordning (10;702) is determined, an explosive charge type is determined for the perforating firing device (10; 530; 600; 702), a phase pattern of an explosive charge is determined for the perforating firing device (10; 530; 600; 702), an orientation before the perforating firing device (10; 530; 600; 702) is determined, a fluid type for injection into the open well (20; 820) is determined, and a transport method for deploying the perforating firing device (10; 530; 600; 702) i den åpne brønn (20; 820) bestemmes.530; 600; 702) in the open well (20; 820) is determined. 4. Fremgangsmåte for bruk i en åpen brønn (20; 820),karakterisert vedfølgende trinn: konfigurering av et plutselig trykkforandringsverktøy for å skape en forbigående underbalansert måltilstand bestemt fra en av empiriske data og modelleringsprogramvare for karakteristikker av et intervall i den åpne brønn (20; 820) til å være tilstrekkelig å fjerne filterkake (24, 824) fra det valgte intervallet; innføring av det plutselige trykkforandringsverktøyet i den åpne brønn (20;4. Method for use in an open well (20; 820), characterized by the following steps: configuring a sudden pressure change tool to create a transient underbalanced target condition determined from one of empirical data and modeling software for characteristics of an interval in the open well (20 ; 820) to be sufficient to remove filter cake (24, 824) from the selected interval; insertion of the sudden pressure change tool into the open well (20; 820) til et tilsiktet intervall; det plutselige trykkendringsverktøy aktiveres for å generere den forbigående underbalanserte måltilstand og for derved å fjerne filterkaken (24, 824).820) to an intended interval; the sudden pressure change tool is activated to generate the transient underbalanced target condition and thereby remove the filter cake (24, 824).
NO20052499A 2005-03-22 2005-05-24 Procedure for removing filter cake in an open well NO335817B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/907,148 US7451819B2 (en) 2000-03-02 2005-03-22 Openhole perforating

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO20052499D0 NO20052499D0 (en) 2005-05-24
NO20052499L NO20052499L (en) 2006-09-25
NO335817B1 true NO335817B1 (en) 2015-02-23

Family

ID=35276952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20052499A NO335817B1 (en) 2005-03-22 2005-05-24 Procedure for removing filter cake in an open well

Country Status (1)

Country Link
NO (1) NO335817B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
NO20052499D0 (en) 2005-05-24
NO20052499L (en) 2006-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2502598C (en) Openhole perforating
RU2352769C2 (en) Method and facility for control over unstable state in well borehole
US8347963B2 (en) Controlling transient underbalance in a wellbore
US7287589B2 (en) Well treatment system and method
MXPA04008972A (en) Reservoir communication by creating a local underbalance and using treatment fluid.
MX2012004584A (en) Dissolvable material application in perforating.
EA010189B1 (en) Performing gun assembly and method for enhancing perforation depth
RU2393340C1 (en) Method and system for pressure control in underground formations
CN108351192A (en) The oil field perforation device removed designed for large capacity casing
US9080430B2 (en) Device for the dynamic under balance and dynamic over balance perforating in a borehole
US9388684B2 (en) Modulated formation perforating apparatus and method for fluidic jetting, drilling services or other formation penetration requirements
AU2015382359A1 (en) Mitigated dynamic underbalance
RU2211920C2 (en) Method of hydraulic fracturing of formation and increase of rock permeability and equipment for method embodiment (versions)
US3026936A (en) Method of completing wells
US20220018208A1 (en) Self cleaning fracking plug and method
NO335817B1 (en) Procedure for removing filter cake in an open well
US10934809B2 (en) Hydrostatically activated ball-release tool
CN115450591B (en) Marine perforation equipment and method
CA2173700C (en) Casing conveyed flowports for borehole use