NO336104B1 - Brønnhodesammenstilling for å få tilgang til et ringrom i en brønn og en fremgangsmåte for dens fremstilling. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en Brønnhodesammenstilling for adkomst til et ringrom i en brønn, særlig en undervannsbrønn, særlig et ringrom mellom tilstøtende foringsrørstrenger inne i brønnen. Den foreliggende oppfinnelse vedrører videre en fremgangsmåte for å få adgang til et ringrom i en brønn, særlig en under-vannsbrønn, og bruken av fremgangsmåten ved injeksjon av fluider inn i brønnen eller produksjon av fluider fra brønnen.

En rekke brønnoperasjoner krever adgang til et ringrom mellom tilstøtende foringsrørstrenger inne i brønnen. For eksempel er det ofte påkrevet å produsere eller forflytte fluider fra brønnen gjennom et slikt ringrom, så som når boreoperasjoner er i gang. I tillegg er det også en kjent praksis å injisere fluider inn i brønnen og undergrunnsformasjoner som brønnen strekker seg inn i gjennom et slikt ringrom. En operasjon som involverer en slik injeksjon av fluid er avhending av borkaks.

Boring av en olje- eller gassbrønn, for eksempel en undervannsbrønn, resulte-rer i dannelsen av små fragmenter av berg og annet materiale, kjent som borkaks, fra de forskjellige formasjoner som brønnen bores gjennom. Borkakset fjernes fra brøn-nen etter som det dannes av borkronen ved at det trekkes med i et boreslam som pumpes ned brønnen og returneres til fartøyet eller plattformen på overflaten. Borkakset blir typisk gjenvunnet fra boreslammet med enn separasjonsprosess, og slammet brukes på ny i brønnoperasjonene. Tidligere, ved lokaliseringer offshore, har det vært vanlig praksis å avhende borkakset som separeres fra boreslammet på denne måte ved å pumpe det ned i sjøen. Denne praksisen har tidligere vært akseptabel, når miljøpåvirkningen fra de neglisjerbare mengder av innblandet oljebasert slam i borkakset var lav. I tillegg har mange firmaer endret sin praksis til å bruke syntetisk boreslam som er miljøvennlig.

Det har imidlertid nylig blitt foretrukket å anvende oljebaserte boreslam, etter som slike slamformuleringer gir flere fordeler. For eksempel forbedrer oljebasert slam stabiliteten i brønnhullet, forbedrer ytelsen til borkronen ved å tilveiebringe bedre smøring og fjerning av borkaks etter som det dannes, og reduserer det dreiemoment som genereres i borestrengen under bruk. Av disse årsaker har oljebasert boreslam funnet økende bruk. Selv om de gir fordeler under boreoperasjonen, oppviser de oljebaserte slamformuleringer et problem med hensyn til avhending. Borkaks som sepa reres ut fra de oljebaserte slammet etter gjenvinning fra brønnen er uunngåelig kon-taminert med oljebasert formulering. Vasking av borkakset har blitt forsøkt, men dette fjerner kun slammet fra overflaten av borkaks-partiklene, og etterlater olje i sprekkene og porene i fragmentene. Det er ikke lenger mulig å avhende borkaks som er gjenvunnet fra en offshorebrønn ved bruk av oljebaserte boreslam på samme måte som når det anvendes vannbaserte slam, ved simpelthen å helle borkakset inn i sjøen, etter som borkakset gir opphav til en uheldig miljøpåvirkning. Korresponderende mil-jøforskrifter har blitt strengere år for år, hvilket reduserer de tillatte mengder av innblandet oljebasert slam som kan være i det vaskede borkakset.

Det er følgelig vært praksis å avhende borkaks ved å injisere det inn i en brønn og inn i undergrunnsformasjoner. For å gjøre dette lettere har det vært praksis å male opp borkakset og suspendere det i en egnet væske for å danne boreslam som kan pumpes, som deretter kan injiseres i en undergrunnsformasjon gjennom et ringrom mellom tilstøtende foringsrør i brønnen. Dette har vært vanlig praksis i miljøfølsomme områder, så som nordskråningen i Alaska, i mange år.

US patent nr. 4.942.929 beskriver en fremgangsmåte til avhending og gjenvinning av boreavfall, hvor grus av bygningskvalitet separeres fra borkaks som produseres under operasjoner med brønnboring. Faststoffene som ikke gjenvinnes på denne måte blir tildannet til boreslam sammen med gjenværende leire, silt og brukt borefluid, og dette ledes til en andre brønn, som er fjernt fra den brønnen som blir boret, som boreslam injiseres inn i. Sentrifugalpumper eller mekaniske agitatorer brukes til å dis-pergere de fine faststoffene i boreslammet for å bistå ved injeksjonsprosessen.

En fremgangsmåte og et system til avhending av borkaks er beskrevet i US patent nr. 5.129.469.1 den fremgangsmåten og systemet som er beskrevet blir borkaks som produseres under operasjoner med boring av brønner brakt til overflaten og separert fra boreslammet, blandet med en egnet væske, så som sjøvann, og blandingen utsettes for oppmaling for å danne boreslam. Boreslammet kan deretter pumpes inn i en valgt sone i brønnen for avhending.

US patent nr 5.341.882 beskriver en fremgangsmåte til avhending av borkaks fra en brønn, hvor borkakset bringes til fast form ved at borkakset kombineres med vann og masovnslagg. Den resulterende blandingen injiseres inn i ringrommet mellom to foringsrør i brønnhullet, hvor den stivner og danner en sement.

US patent nr. 5.884.715 beskriver en fremgangsmåte og en anordning til injisering av borkaks i en brønn mens boreoperasjoner er i gang. To utførelser er omtalt i beskrivelsen. Den første fremgangsmåten krever at et forboret brønnhull bores ved og strekker seg bort fra brønnen som blir boret. Det forborede brønnhullet brukes som depot for borkaks som produseres fra brønnen som blir boret. Den andre utførel-se krever at et injeksjonsrør blir installert inne i brønnen som blir boret langs forings-røret som settes i brønnen, gjennom hvilket det kan oppnås adgang til undergrunnsformasjoner som borkakset kan injiseres i. En ytterligere utførelse anvender et ringrom mellom tilstøtende foringsrør i brønnen for å få adkomst til undergrunnsformasjoner. Man legger merke til at utførelsene som er beskrevet i US 5.884.715 ved-rører injeksjon av borkaks i en brønn som har et brønnhode som er tilgjengelig på land. Selv om undervannsoperasjoner er nevnt, er det gitt lite informasjon vedrørende injeksjon av borkaks i undervannsbrønner.

Et undervanns-brønnhode omfatter typisk et lederør som strekker seg under havbunnen i brønnen, med et øvre parti som strekker seg fra brønnen og danner et lederørhus. Et høytrykkshus landes i lederørhuset, på hvilket det typisk er montert en utblåsings-sikrings-stabel (UBIS-eller BOP-stabel eller -stakk) ved hjelp av en UBIS-styretrakt. Suksessivt mindre foringsrør landes i brønnhodet, opphengt fra foringsrør-hengere som er fastholdt inne i lederøret eller høytrykkshuset. Trykkgrenseområdet i Brønnhodesammenstillingen er det område i Brønnhodesammenstillingen som er mellom den første eller øvre ende av høytrykkshuset og den nederste tetningssam-menstillingen forforingsrørhengeren. Det anvendes ofte en styrebasis, som omfatter en struktur som strekker seg rundt brønnhodet og som er montert på lederørhuset.

Et undervannsbrønninjeksjonssystem er beskrevet i US patent nr. 5.085.277, for injisering av uønsket boreslam og andre fluider som fremkommer under boring eller andre nedihulls-separasjoner i en undervannsbrønn. Boreslammet eller annet fluid injiseres gjennom en borestyrebasis som er posisjonert rundt brønnen på en un-dervannsflate. Systemet anvender en dedikert styrebasis, som omfatter rørsystem på styrebasis som fører til en port i lederørhuset i brønnen, slik at det oppnås adgang til ringrommet mellom lederørhuset og det tilstøtende indre foringsrøret. En feilsikker isolasjonsventil er anordnet på styrebasisen og forbundet til rørsystemet. En kopling er anordnet for å forbinde isolasjonsventilen med fartøyet eller plattformen på overflaten. Brønnhodet er modifisert for å tilveiebringe en port i huset, for å få adgang til ringrommet mellom foringsrør inne i brønnen. Med en enkelt port i det ytterste forings-røret i brønnen, kan fluider injiseres inn i det ytterste ringrommet i brønnen. Hvis adkomst er påkrevet til et indre ringrom, er lignende porter påkrevet i foringsrørene anordnet radialt utenfor det indre ringrommet for å tilveiebringe strømningsløp til rørsys-temet som strekker seg fra styrebasisen.

I US patent nr 5.339.912 er det beskrevet et system for avhending av borkaks hvor en injeksjonsadapter anvendes for å gjøre det mulig å injisere boreslam av borkaks inn i en brønn. Brønnen, betegnet «injeksjonsbrønn», har et indre og ytre brønnhodehus med minst én foringsrørhenger og et respektivt indre foringsrør som er installert i det indre brønnhodehuset. Foringsrørhengeren er forsynt med en gjennomgående port, som forbinder boringen i brønnen med ringrommet mellom det indre foringsrøret og det ytre foringsrøret i brønnen. Når det er ønskelig å injisere borkaks i brønnen, landes en injeksjonsadapter i brønnhodet, slik at den strekker seg inn i boringen i brønnen, hvilket gjør det mulig at en sentral boring i injeksjonsadapteren, gjennom en port i siden på injeksjonsadapter-legemet, forbindes med porten i forings-rørhengeren. Den sentrale boring i injeksjonsadapteren er ved hjelp av rørsystem forbundet til en pumpe ved overflaten, ved hjelp av hvilket boreslam av borkaks kan injiseres gjennom injeksjonsadapteren og inn i ringrommet i brønnen. Det skal bemerkes at, med injeksjons-adapteren landet i brønnen, så er adkomst til brønnen for utførelse av andre operasjoner forhindret, inntil operasjonen med injeksjon av borkakset stan-ses og injeksjons-adapteren fjernes.

US patent nr 5.255.745 beskriver en fremgangsmåte og en anordning til tilveiebringelse av en fjernstyrt forbindelse for å etablere adkomst til et ringrom inne i en Brønnhodesammenstilling. Anordningen krever en port i brønnhodesammen-stillingen. En ventil er posisjonert til å tette med porten ved hjelp av fjerntliggende midler ved bruk av en rampesammenstilling som er understøttet av en styrebasis som er posisjonert rundt brønnhodet. US 5.255.745 er imidlertid ikke rettet mot det brønn- hodeutstyr som er nødvendig for å oppnå adkomst i brønnhodet til det nevnte ringrommet.

Et system for injeksjon av borkaks i et brønnhode til bruk i undervannsbrønner er beskrevet i US patent nr 5.662.169. Brønnhodesystemet anvender et brønnhode som har et lederør, til hvilket det er montert et lederørhus, og rundt hvilket det er anordnet en styrebasis. Et høytrykkshus er landet i lederørhuset. Brønnhodesystemet omfatter en forlengelse av lederørhuset som strekker seg mellom den nedre ende av lederørhuset og lederøret. En port er dannet i lederørhusets forlengelse nedenfor styrebasisen, hvilken tillater adkomst til det indre av lederørhuset. En tilsvarende forlengelse er anordnet på den nedre ende av høytrykkshuset, utformet med en korresponderende port som er innrettet med porten i lederøret. Et indre foringsrør er opphengt fra en foringsrørhenger anordnet inne i høytrykkshuset. Portene i forlengelsene av lederørhuset og høytrykkshuset tilveiebringer adgang til ringrommet rundt det indre foringsrøret, som boreslam av borkaks kan injiseres inn i. Brønnsystemet som er nødvendig for forbindelse med porten i lederørhusets forlengelse henger ned fra styrebasisen som er anordnet rundt Brønnhodesammenstillingen. Brønnhodesystemet i US 5.62.169 krever bruk av et modifisert lederørhus og høytrykkshus, som begge må forsynes med forlengelser som innrettede porter må bores gjennom. I tillegg krever systemet i US 5.662.169 bruk av en dedikert styrebasis med de nødvendige rørsys-temer og forbindelser for å gjøre det mulig at injeksjonen av borkaks skal fortsette.

I et skrift benevnt «Subsea Cuttings Injection Guide Base Trial» presentert ved Offshore European Conference, 7. september til 10. september 1993, omtaler Ferguson et al. resultatene av feltforsøk som er utført for å teste en permanent styrebasis-og Brønnhodesammenstilling som er modifisert for å muliggjøre injeksjon av borkaks. Det ble anvendt en modifisert permanent styrebasis som har et rør som gjennom styrebasisen er forbundet til en port i en forlengelse som er sveiset til lederørhuset i brønnhodet. En tilsvarende forlengelse ble anordnet på den nedre ende av høy-trykkshuset, som en port var tildannet gjennom for innretting med porten i forlengel-sen på lederørhuset, og for å tilveiebringe adkomst til et indre ringrom i brønnhode-sammenstillingen. Som med systemet i US 5.662.169, er det påkrevet med en dedi kert styrebasis i systemet for å gi mulighet for injeksjon av borkaks, sammen med modifikasjoner på flere av brønnhodets komponenter.

Et tilsvarende system for injeksjon av borkaks er beskrevet av Saasen et al. i

et skrift benevnt «The First Cuttings Injection Operation Worldwide in a Subsea Annu-lus: Equipment and Operational Experience», presentert ved det SPE Annual Techni-cal Conference and Exhibition, 27. september til 30. september 1998. Dette systemet anvender igjen en modifisert styrebasis, som må være større enn konvensjonelle sty-rebasiser, gjennom hvilken det oppnås adgang til en port som er tildannet i lederør-huset. En tilsvarende port er anordnet i høytrykkshuset, innrette med porten i lederør-huset, for å få adgang til et ringrom mellom høytrykkshuset og dets tilhørende forings-rør, og et foringsrør som er opphengt fra en foringsrørhenger som er fastholdt i boringen i høytrykkshuset. Igjen krever systemet i Saasen et al. at det er tilveiebrakt en modifisert, dedikert styrebasis for å injisere borkaks i et ringrom inne i brønnhode-sammenstillingen. Videre, i systemet i Saasen et al. er det påkrevet at tetningsinnsat-ser er anordnet inne i lederørhuset rundt høytrykkshuset både ovenfor og nedenfor portene i lederørhuset og høytrykkshuset, for å unngå inntrenging av boreslam med borkaks i ringrommet mellom lederørhuset og høytrykkshuset.

Det bemerkes at kjent teknikk generelt lærer oss at det er nødvendig å anvende en styrebasis for å få adgang til et ringrom inne i brønnhodesammenstillingen og brønnen, for å utføre injeksjon av borkaks i et undervannsbrønnhode. Det vises til US 5.085.077, US 5.255.745, US 5.662.169 og skriftene til Ferguson et al. og Saasen et al. I tillegg krevde de foreslåtte systemer betydelige modifikasjoner av komponentene i brønnhodesammenstillingen for å gi adgang til det foretrukne ringrommet i brønnen. Det ville være en fordel om det kunne finnes en fremgangsmåte og en anordning for å få adgang til et ringrom inne i en Brønnhodesammenstilling og brønnen uten at dette krevde betydelige modifikasjoner av de konvensjonelle brønnhodesammenstillings-komponentene. Det ville være en ytterligere fordel hvis behovet for en styrebasis, særlig en modifisert, dedikert styrebasis, kunne unnværes.

Man legger også merke til at de ovennevnte forslag generelt krever at det dannes en adkomstport i lederørhuset i Brønnhodesammenstillingen. Det ville også være en fordel hvis behovet for å tilveiebringe en åpning eller en port i lederørhuset kunne fjernes, og det kunne tilveiebringes adkomst til et ringrom inne i brønnhodesammen-stillingen og brønnen uten at dette krevde modifikasjoner av lederørhuset eller le-derøret.

Fra en gjennomgang av kjent teknikk ses det også at et antall av forslag frem til i dag fordrer at det tildannes en port i veggen i foringsrørhengeren inne i brønnho-desammenstillingen, for å få adgang til et ringrom inne i brønnen. Det vises til US 5.339.912. Denne designen krever at porten i foringsrørhengeren tettes når det er påkrevet å utføre brønnoperasjoner gjennom boringen i Brønnhodesammenstillingen som ikke krever adgang til ringrommet. Hvis tetningene svikter vil fluidene i brønnhul-let, som har et høyere trykk enn ringrommet som det er adgang til gjennom porten, strømmer inn i ringrommet. Disse fluidene kan ha et trykk som er større enn spreng-ningstrykket for det ytre foringsrøret, hvilket fører til et brudd i foringsrøret. Alternativt kan fluidene som kommer inn i ringrommet finne sin vei inn i en lavtrykksformasjon, hvorfra de kan få adgang til overflaten, for eksempel gjennom en forkastning. Dette vil i sin tur føre til skade på undervannsomgivelsen i området ved bruddet. Til slutt, som allerede har blitt bemerket, kan adgang til porten i foringsrørhengeren kun oppnås fra inne i boringen i Brønnhodesammenstillingen, hvilket fordrer bruk av et verktøy, som i sin tur stenger boringen og forhindrer at den brukes til andre brønnoperasjoner.

Fra GB 2350 136 A fremgår det et system for innsprøyting av borekakas med en ringformet innsprøytningsring for pumping av borkaks inn i ringrommet.

Fra GB 2326430 A fremgår det et brønnhode for olje- og gassbrenner. Doku-mentet vedrører en fremgangsmåte for boring av en brønn, og forberedelse av brøn-nen for produksjon.

Fra US 5188181 A fremgår det en undervanns brønnsammenstilling som be-nytter ytre, mellomliggende og indre brønnhodehus. Det indre brønnhodehuset haren gjennomgående port som danner kommunikasjon mellom ringrommet og boringen i det indre brønnhodehuset.

Det er klart et behov for en måte til å få adgang til et ringrom inne i en brønn-hodesammenstilling og den tilknyttede brønnen, for eksempel for å injisere borkaks inn i brønnen, mens de modifikasjoner som er nødvendige ved det konvensjonelle eller eksisterende utstyret holdes på et minimum. Det ville videre være meget fordel- aktig å være i stand til å ha en slik adgang og å utføre de nødvendige operasjoner uten at dette krever at det forefinnes en styrebasis. Det ville videre være en fordel hvis det kan oppnås adgang til ringrommet, for eksempel for å injisere borkaks i brønnen, mens boring og andre brønnoperasjoner samtidig fortsatte.

Ifølge et første aspekt ved den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en brønnhodesammenstilling, omfattende: en sentral boring gjennom brønnhodesammenstillingen;

et trykkgrenseområde;

en port i brønnhodesammenstillingen som har en åpning i den sentrale boring i trykkgrenseområdet i brønnhodesammenstillingen;

en første foringsrørstreng som er fastholdt i en første ende inne i brønnhode-sammenstillingen nedenfor åpningen i porten i den sentrale boring i brønnhodesam-menstillingen;

en andre foringsrørstreng som er fastholdt ved en første ende inne i brønnho-desammenstillingen ovenfor åpningen i porten i den sentrale boring i brønnhode-sammenstillingen; og

slik at det dannes et fluidstrømningsløp som omfatter porten i brønnhodesam-menstillingen og et ringrom mellom den første og andre foringsrørstreng.

Brønnhodesammenstillingen tilveiebringer et arrangement for å få adgang til et ringrom inne i Brønnhodesammenstillingen og brønnen hvor det kun kreves minimal modifikasjon av de eksisterende eller konvensjonelle komponenter i brønnhodesam-menstillingen. Særlig er det mulig å anvende konvensjonelle foringsrørstrenger og foringsrørhengere, uten at det er nødvendig med noen modifikasjoner. I tillegg tilveiebringes adgangen til ringrommet uten at dette krever anvendelse av ekstra tetninger for å opprettholde integriteten til strømningsløpet og å isolere det mot den sentrale boring i Brønnhodesammenstillingen og brønnen. Faktisk krever brønnhodesammen-stillingen simpelthen konvensjonelle undervannstetninger og tetninger (seals and pack-offs) for å fastholde og tette foringsrørstrengene og deres tilknyttede foringsrør-hengere inne i Brønnhodesammenstillingen.

Det skal også bemerkes at, ulikt kjent teknikk det oppnås adgang til et indre ringrom inne i Brønnhodesammenstillingen og brønnen uten at dette fordrer at lede- rørhuset blir penetrert. På denne måten blir integriteten til lederørhuset ikke brakt i fare.

Brønnhodes-sammenstillingen omfatter fortrinnsvis et høytrykkshus, idet porten i brønnhodesammenstillingen befinner seg i høytrykkshuset. I et slikt arrangement kan den første foringsrørstrengen fastholdes i høytrykkshuset, for eksempel ved bruk av en konvensjonell foringsrørhenger, nedenfor åpningen i porten. Den andre forings-rørstrengen kan fastholdes i høytrykkshuset ovenfor åpningen i porten, igjen ved bruk av en konvensjonell foringsrørhenger.

Det skal også forstås at ytterligere foringsrørhengere kan være anordnet enten ovenfor og/eller nedenfor åpningen i porten inn i den sentrale boringen, hvorfra ytterligere foringsrørstrenger kan være opphengt. I det tilfelle hvor ytterligere foringsrør-hengere og deres respektive foringsrør er anordnet nedenfor åpningen i porten i den sentrale boring, kan det være anordnet adgang til to eller flere ringrom mellom slike foringsrør, for eksempel ved at de passende foringsrørhengere er forsynt med gjennomgående porter.

I en foretrukket utførelse er en hylse anordnet inne i brønnhodesammenstil-lingen mellom de første ender av den første og andre foringsrørstreng. Hylsen er utformet med én eller flere gjennomgående porter, for å forbinde porten i brønnhode-sammenstillingen med ringrommet mellom den første og andre foringsrørstreng. Tverrsnittsarealet av porten eller portene i hylsen kan være større enn tverrsnittsarealet av porten i Brønnhodesammenstillingen. På denne måte virker hylsen slik at den reduserer hastigheten til fluid som passerer gjennom strømningsløpet. Dette er av særlig viktighet ved injisering av boreslam av borkaks inn i brønnhodesammenstilling-en og brønnen. Ved å redusere hastigheten til partiklene i boreslammet blir errosjonen av foringsrørhengere og foringsrørene på grunn av boreslammet redusert. Hylsen kan også virke som en sliteforing, for ytterligere å forhindre errosjon av og skade på foringsrøret. For å oppnå dette posisjoneres porten i hylsen slik i forhold til porten i brønnhodet at et fluid som kommer inn i eller forlater Brønnhodesammenstillingen får et avvik i sitt løp, hvilket bevirker at fluidet først treffer hylsen, før det passerer gjennom porten i hylsen. I et foretrukket arrangement er porten i hylsen anordnet slik at strømningsløpet mellom porten i Brønnhodesammenstillingen og ringrommet omfatter to slike avvik. Det skal bemerkes at standard utforming av hengerlegemer inkorpore-rer porter for omløp av ringromsfluid under operasjoner med kjøring av foringsrør-henger og sementering av foringsrør. Disse portene kan brukes i tillegg eller i stedet for portene i hylsen som fluidet passerer gjennom.

Hylsen er fortrinnsvis adskilt fra den første og andre foringsrørstreng og deres hengere. I et foretrukket arrangement er hylsen anordnet til å landes i brønnhode-sammenstillingen sammen med den andre foringsrørstreng og dens tilknyttede henger.

For å utføre operasjoner hvor fluid passeres inn i og ut av ringrommet inne i brønnen gjennom brønnhodehuset ifølge den foreliggende oppfinnelse, er det foretrukket å anordne en grensesnittsammenstilling for et stigerør eller en strømningsled-nings-sammenstilling som er forbundet til porten i brønnhodesammenstillingen, ved hjelp av hvilken fluid kan transporteres mellom et fartøy eller en plattform på overflaten og Brønnhodesammenstillingen ved bruk av et stigerør. Grensesnittsammenstillingen inkluderer fortrinnsvis minst én ventil for regulering av strømmen av fluid langs strømningsløpet, idet ventilen fortrinnsvis er en feilsikker stengt ventil. Grensesnittsammenstillingen kan være konstruert og installert som en separat, uavhengig sam-menstilling, uten å kreve tilstedeværelse av en styrebasis, uansett om denne er av konvensjonell design eller modifisert på noen måte.

I et ytterligere aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte til tilveiebringelse av adkomst til et ringrom i en brønn, hvor brønnen har en brønnhodesammenstilling som omfatter en sentral gjennomgående boring, hvor ringrommet er dannet mellom en første foringsrørstreng og en andre foringsrørstreng inne i Brønnhodesammenstillingen og strekker seg inn i brønnen, hvor fremgangsmåten omfatter: tilveiebringelse av en port i Brønnhodesammenstillingen med en åpning i trykkgrenseområdet for den sentrale boring;

fastholdelse av den første foringsrørstreng ved en første ende i brønnhode-sammenstillingen nedenfor åpningen i porten i den sentrale boring;

fastholdelse av den andre foringsrørstreng ved en første ende i brønnhode-sammenstillingen ovenfor åpningen i porten i den sentrale boring; og

slik at det dannes et fluidstrømningsløp som omfatter porten i brønnhodesam-menstillingen og ringrommet mellom den første og andre foringsrørstreng.

Fremgangsmåten til tilveiebringelse av adkomst til et ringrom i brønnen kan anvende en Brønnhodesammenstilling som har de ovenfor beskrevne trekk.

I et ytterligere aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for å la et fluid passere gjennom et ringrom i en brønn, hvor brønnen har en Brønnhodesammenstilling som omfatter en sentral gjennomgående boring, til tilveiebringelse av adkomst til et ringrom i en brønn, hvor brønnen har en Brønnhode-sammenstilling som omfatter en sentral gjennomgående boring, hvor ringrommet er dannet mellom en første foringsrørstreng og en andre foringsrørstreng inne i Brønn-hodesammenstillingen og strekker seg inn i brønnen, hvor fremgangsmåten omfatter: tilveiebringelse av en port i Brønnhodesammenstillingen med en åpning i trykkgrenseområdet for den sentrale boring;

fastholdelse av den første foringsrørstreng ved en første ende i brønnhode-sammenstillingen nedenfor åpningen i porten i den sentrale boring;

fastholdelse av den andre foringsrørstreng ved en første ende i brønnhode-sammenstillingen ovenfor åpningen i porten i den sentrale boring; og

slik at det dannes et fluidstrømningsløp som omfatter porten i brønnhodesam-menstillingen og ringrommet mellom den første og andre foringsrørstreng.

Fremgangsmåten kan med fordel anvendes for å føre et fluid inn i brønnhode-sammenstillingen og brønnen, særlig boreslam av borkaks for injeksjon inn i en undergrunnsformasjon. Som et alternativ kan fremgangsmåten anvendes til å produsere fluider fra brønnen gjennom ringrommet, så som boreslam.

Som bemerket ovenfor er det foretrukket å utstyre strømningsløpet med et retningsawik mellom ringrommet som er dannet mellom det første og annet foringsrør og porten i Brønnhodesammenstillingen. På denne måte reduseres errosjon av foringsrørene og foringsrørhengerne, som også bemerket ovenfor, er det foretrukket at strømningsløpet omfatter minst to retningsawik mellom de ovennevnte punkter i Brønnhodesammenstillingen.

Det er en viktig fordel ved fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelsen at injeksjonen av fluider inn i brønnen eller produksjonen av fluider fra brønnen kan skje samtidig som andre brønnoperasjoner og nedihulls-operasjoner, så som boring, er igang, uten avbrudd av det sistnevnte.

Bestemte utførelser av anordningen og fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet i detalj med henvisning til de ledsagende tegninger. Den detaljerte beskrivelse av disse utførelsene og de tegningene det vises til er kun et eksempel, og er ikke ment å begrense omfanget av den foreliggende oppfinnelse.

Foretrukne utførelser av den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet, kun som et eksempel, med henvisning til de ledsagende tegninger, hvor: Fig. 1 er et planriss av en brønnhodesammenstilling ifølge den foreliggende oppfinnelse in situ på havbunnen; Fig. 2 viser et tverrsnitt sett fra siden av en utførelse av brønnhodesammenstil-lingen ifølge den foreliggende oppfinnelse; og Fig. 3 er et forstørret riss av et parti av brønnhodesammenstillingen på fig. 2.

Det skal nå vises til fig. 1, hvor det er vist et riss ovenfra av et brønnhode som er lokalisert på havbunnen over en undervannsbrønn. Brønnhodet, generelt angitt med 2, omfatter en brønnhodesammenstilling ifølge en utførelse av den foreliggende oppfinnelse, generelt angitt som 4, rundt hvilken det er anordnet en styrebasis 6 av konvensjonell design. Som allerede bemerket er det ikke nødvendig at en styrebasis er tilstede for å bruke Brønnhodesammenstillingen eller praktisere fremgangsmåtene ifølge den foreliggende oppfinnelse. Brønnhodesammenstillingen 4 omfatter videre en grensesnittsammenstilling for stigerør, generelt angitt med 8, som vil bli beskrevet i nærmere detalj nedenfor.

Fig. 2 viser et tverrsnittsriss fra siden av brønnhodet på fig. 1. Brønnhode-sammenstillingen 4 omfatter et lederørhus 10 av konvensjonell design, til hvilket styrebasisen 6 er montert. Et lederør 12 er sveiset til det nedre parti av lederørhuset 10 og strekker seg inn i brønnen nedenfor havbunnen. Lederøret 12 har typisk en nominell diameter på 762 mm. Et høytrykkshus 14 av hovedsakelig konvensjonell design og som har en sentral gjennomgående boring 15 er fastholdt til lederørhuset 10 på en konvensjonell måte. Et høytrykksforingsrør 16 er fastholdt til det nedre parti av høy-trykkshuset 14 og strekker seg inn i brønnen under havbunnen. Høytrykksforingsrøret 16 har typisk en nominell diameter på 508 mm. En første indre foringsrørstreng 20 er opphengt fra en første konvensjonell foringsrørhenger 22 som er fastholdt inne i høy-trykkshuset 14 og strekker seg inne i høytrykksforingsrøret 16, inn i brønnen. Den første indre foringsrørstrengen 20 har typisk en nominell diameter på 339,7 mm. Tilsvarende er en andre indre foringsrørstreng 24 opphengt fra en andre konvensjonell foringsrørhenger 26 inne i høytrykkshuset 14, og den strekker seg inne i den første indre foringsrørstrengen 20, inn i brønnen. Den andre indre foringsrørstreng 24 har typisk en nominell diameter på 255,5 mm. Et ringrom 30 er dannet mellom den første indre foringsrørstreng 20 og den andre indre foringsrørstreng 24, og strekker seg inn i brønnen til den nedre ende av den første indre foringsrørstreng 20, ved hvilket punkt ringrommet tilveiebringer adgang til en undergrunns-formasjon. Detaljer ved høy-trykkshuset 14, den første og andre indre foringsrørstreng 20 og 24, og deres respektive hengere er vist klarere på fig. 3.

Fig. 3 er et forstørret tverrsnittsriss av en halvdel av Brønnhodesammenstil-lingen 4 på fig. 2. Som vist på fig. 3 er den første indre foringsrørstreng 20 opphengt fra den første foringsrørhenger 22 som har blitt landet i det nedre parti av den sentrale boring 15 i høytrykkshuset 14. En første konvensjonell tetning 34 for undervanns-brønnhodet tetter ringrommet mellom den første indre foringsrørstreng 20 og høtrykksforingsrøret 16. Den første tetningen 34 er anordnet til å tilveiebringe en ef-fektiv tetning mellom den første foringsrørhenger 22 og høytrykkshuset 14 ved fullt nominelt arbeidstrykk i brønnhodet, uansett om dette påføres ovenfra, d.v.s. fra inne i den sentrale boring 15 i høytrykkshuset 14, eller nedenfra, d.v.s. fra inne i ringrommet mellom den første indre foringsrørstreng 20 og høytrykksforingsrøret 12. Den andre indre foringsrørstreng 24 er fastholdt på en tilsvarende måte ved hjelp av den andre foringsrørhenger 26 som er lokalisert i et øvre parti av den sentrale boring 15 i høy-trykkshuset 14. En andre konvensjonell undervannsbrønnhodetetning 36 tilveiebringer således en tetning mellom den andre foringsrørhenger 26 og høytrykkshuset 14.

En port 40 er tildannet i høytrykkshuset 14, med en åpning 42 i den sentrale boring 15 i høytrykkshuset 14 lokalisert mellom den første foringsrørhengertetning 34 og den andre foringsrørhengertetning 36. Porten 40 er vist på fig, 3 med utstrekning radialt gjennom høytrykkshuset 14, vinkelrett på lengdeaksen i høytrykkshuset 14. Det vil imidlertid forstås at porten 40 kan strekke seg i enhver egnet vinkel i forhold til lengdeaksen som kan være påkrevet for adgang til det passende område i den sentrale boring 15 i høytrykkshuset 14.

Et mufferør44 strekker seg fra høytrykkshuset 14 i forbindelse med porten 40 og avsluttes i en flens 46, til hvilken grensesnittsammenstillingen 8 for stigerør er montert, som beskrevet i nærmere detalj nedenfor. Ethvert annet egnet middel for innfesting til porten 40 i høytrykkshuset 14 som er kjent innen faget kan anvendes. For eksempel kan mufferøret 44 og dets flens 46 byttes ut med et element med hanngjenger eller hunngjenger, eller et boss for forbindelse ved bruk av en hydraulisk konnektor som vanligvis anvendes innen faget.

En hylse 50 er anordnet inne i den sentrale boring i høytrykkshuset 14, og strekker seg mellom den første foringsrørhenger 22 og den andre foringsrørhenger 26. Et ytre ringformet hulrom 52 er dannet inne i den sentrale boring 15 i høytrykks-huset 14 mellom den utvendige overflate av hylsen 50 og veggen i høytrykkshuset 14. Porten 40 i høytrykkshuset 14 har sin åpning 42 i det ringformede hulrom 52. Et indre ringformet hulrom 54 er dannet inne i den sentrale boring 15 i høytrykkshuset 14 mellom den innvendige overflate av hylsen 50 og den utvendige overflate av det annet indre foringsrør 24. Det ringformede hulrom 54 står i forbindelse med ringrommet 30 mellom den første indre foringsrørstreng 20 og den andre indre foringsrørstreng 24.

En port 56 er dannet i hylsen 50, og forbinder det ytre ringformede hulrom 52 med det indre ringformede hulrom 54. Et fluidstrømningsløp, angitt med pilene 60, er avgrenset av porten 40 i høytrykkshuset 14, det ytre ringformede hulrom 52, porten 56 i hylsen 50, det indre ringformede hulrom 54 og ringrommet 30 mellom den første indre foringsrørstreng 20 og den andre indre foringsrørstreng 24 som strekker seg inn i brønnen.

Porten 56 i hylsen 50 er på fig. 3 vist med radial utstrekning gjennom hylsen vinkelrett på lengdeaksen i høytrykkshuset 14. Porten 56 kan imidlertid ha sin utstrekning gjennom hylsen i andre vinkler, etter hva som er påkrevet ut fra hvilket flu-idstrømningsmønster som er ønsket inne høytrykkshuset 14. En enkelt port 56 i hylsen 50 er vist på fig. 3. Det vil imidlertid forstås at flere enn en slik port kan være anordnet i hylsen. Hvis det finnes en flerhet av porter 56, er de fortrinnsvis anordnet med jevne mellomrom rundt hylsen 56, for å sørge for en jevn strøm av fluid gjennom det indre og ytre ringformede hulrom 52 og 54. Porten 56 er på fig. 3 vist som anordnet inne i hylsen 50 på en slik måte at den er forskjøvet fra innretting med åpningen 42 i porten 40 i høytrykkshuset 14. Hvis det er ønskelig kan porten 56 være anordnet i en andre posisjon i hylsen 50, for eksempel innrettet med åpningen 42 i porten 40 i høytrykkshuset 14. Det arrangement som er vist på fig. 3 er imidlertid foretrukket når injeksjon av boreslam av partikler, så som borkaks, inn i brønnen er fullført, hvilket har følgende årsak.

Som bemerket ovenfor er boreslam av partikler, så som borkaks, et abrasivt medium, som når det injiseres inn i en Brønnhodesammenstilling ved høye strøm-ningsmengder kan føre til erosjon av komponentene i brønnhodet, og til slutt at de svikter. I arrangementet som er vist på fig. 3 ville således injeksjonen av boreslam av borkaks inn i høytrykksrøret 14, ved fravær av hylsen 50, gjøre det mulig for bore-slampartiklene å støte mot den andre indre foringsrørstreng 24 i området ved åpningen 42 i porten 40. Hvis dette tillates å fortsette, vil en slik praksis føre til dannelse av et hull i foringsrøret, og at det svikter. Dette vil i sin tur føre til en svikt i høytrykksinte-griteten i hele brønnen og Brønnhodesammenstillingen. Som et første tiltak for å forhindre dette, posisjoneres hylsen 50 for å gjøre det mulig for innkommende fluid å støte mot dens utvendige overflate, hvilket beskytter den andre indre foringsrørstreng 24.1 tillegg er porten 56 i hylsen 50 posisjonert slik at innkommende fluid gis et avvik fra å strømme i en generelt radial retning inn i høytrykkshuset 14 for å strømme hovedsakelig i lengderetningen ned det første ringformede hulrom 52. Ved porten 56 i hylsen 50, blir fluidet igjen avledet til å strømme radialt inn i det annet ringformede hulrom 54, hvor det videre avledes til å strømme ned det annet ringformede hulrom 54, inn i ringrommet 30 og inn i brønnen. De ovennevnte avvik i strømningsløpet bevirker at fluidet mister hastighet, slik at når det kommer inn i det annet ringformede hulrom 54, selv om fluidet og eventuelle partikler som det fører med seg kan støte mot det annet indre foringsrør 24, reduserer den lavere hastigheten til fluidet erosjo-nen av foringsrøret på dette punkt. Til slutt, som et ytterligere tiltak for å redusere strømningshastighet, og følgelig erosjon av brønnhodekomponentene på grunn av strømmen av fluid, langs strømningsløpet, kan det samlede tverrsnittsareal av den ene eller de flere porter 56 i hylsen 50 velges slik at det er større enn tverrsnittsarealet av porten 40 i høytrykkshuset 14.

Porten 56 i hylsen 50 kan være dannet i en vinkel, slik at den strekker seg inn-over og nedover, slik det ses på fig. 3, hvilket gjør at fluid som kommer inn i brønnho-det langs strømningsløpet treffer den andre indre foringsrørstreng 24 i en spissere vinkel, hvilket reduserer den radiale komponent av fluidhastigheten og errosjonen av foringsrøret. Porten 40 i høytrykkshuset 14 kan være utformet med en lignende vinkel, med en lignende effekt.

Hylsen 50 kan være utformet som en del av den førte eller andre foringsrør-henger 22, 26.1 denne utførelse vil porter bli lokalisert i den andre henger 26 for å forbinde ringrommet 52 direkte til ringrommet 30, med utstrekning direkte gjennom den andre henger 26. Hylsen 50 er fortrinnsvis en separat komponent, som vist på fig. 3, som tillater anvendelse av konvensjonelle foringsrørhengere for opphenging av den første og andre indre foringsrørstreng 20, 24.1 arrangementet vist på fig. 3 er hylsen 50 egnet til å landes i høytrykkshuset 14 sammen med den andre foringsrør-henger 26 og den andre indre foringsrørstreng 24.

Grensesnittsammenstillingen 8 for stigerør er anordnet til å forbinde et fartøy eller en plattform på overflaten med porten 40 i høytrykkshuset 14. Grensesnittsammenstillingen 8 for stigerør omfatter en ventil 70, som er opererbarfor å regulere strømmen av fluid langs strømningsløpet enten inn i eller ut av brønnhodesammen-stillingen og brønnen. Ventilen 70 er montert på flensen 46 på mufferøret 44 ved hjelp av konvensjonelle midler. Enhver egnet ventil som er kjent innen faget kan anvendes i grensesnittsammenstillingen 8 for stigerør. Den valgte ventilen har fortrinnsvis et feil-sikkert stengt arrangement, hvilket gjør at brønnhodesammenstillingen og ringrommet 30 blir tettet i tilfelle av en svikt i kontrollsystemet. På denne måte forhindres et ukont-rollert utslipp av fluid i ringrommet 30 og brønnhodesammenstillingen.

En strømningssløyfe 72 forbinder ventilen 70 med en stigerørsgrensesnittenhet 74, som er vist klarere på fig. 1 og 2. Et stigerør (ikke vist) strekkes fra fartøyet eller plattformen på overflaten, gjennom det åpne vannet og landes på stigerørsgrense-snittenheten 74. På denne måte kan fluid innføres i brønnen eller produseres fra brønnen. Alternativt kan en konvensjonell strømningsledningsgrensesnittenhet, vel- kjent innen faget, settes i stedet for stigerørsgrensesnittenheten 74, for å tilveiebringe forbindelse for et rør fra et fjerntliggende sted.

I bruk kan fluid, så som et boreslam, eller olje eller gass fra en undergrunns-formasjon, produseres fra brønnen opp ringrommet 30, gjennom det indre ringformede hulrommet 54, porten 56 i hylsen 50, det ytre ringformede hulrommet 52, og ut fra brønnhodesammenstillingen 2 gjennom porten 50 i høytrykkshuset 14. Tilsvarende kan fluid injiseres inn i brønnen ved bruk av det ovennevnte strømningsløp i motsatt rekkefølge. Den foreliggende oppfinnelse er særlig godt egnet til injeksjon av boreslam av borkaks inn i brønnen, idet utførelsen som er vist på fig. 3 er anordnet til å minimalisere slitasje av de innvendige komponenter ved en slik operasjon. Det er en fordel ved den foreliggende oppfinnelse at den sentrale boring i brønnhodesammen-stillingen forblir fri for hindringer, hvilket tillater at andre brønnoperasjoner, så som boring, skjer mens de ovennevnte operasjoner med fluidproduksjon eller injeksjon utføres. Det skal bemerkes at den foreliggende oppfinnelse kun fordrer et minimum modifikasjoner av de konvensjonelle komponenter som brukes til å bygge opp en un-dervannsbrønnhodesammenstilling. Ved å tillate anvendelse av de konvensjonelle foringsrørstrenger og foringsrørhengere, blir den sentrale boring i brønnhodesam-menstillingen fullstendig konvensjonell, og det kreves ingen modifikasjon ved noen av de verktøy eller anordninger som er nødvendige for å utføre brønnoperasjonene.

Til slutt, grensesnittsammenstillingen for stigerør er selvstendig, og krever ikke tilstedeværelse av en styrebasis for å utføre operasjoner med fluidproduksjon eller fluidinjeksjon.

Claims (17)

1. Brønnhodesammenstilling (2, 4), omfattende: en sentral boring gjennom brønnhodesammenstillingen (2, 4); et trykkgrenseområde; en port (40, 56) i brønnhodesammenstillingen (2, 4) som har en åpning i den sentrale boring (15) i trykkgrenseområdet i brønnhodesammenstillingen (2, 4); en første foringsrørstreng (20) som er fastholdt i en første ende inne i brønn-hodesammenstillingen (2, 4) nedenfor åpningen i porten (40) i den sentrale boring (15) i brønnhodesammenstillingen (2, 4); en andre foringsrørstreng (24) som er fastholdt ved en første ende inne i brønnhodesammenstillingen (2, 4) ovenfor åpningen i porten (40) i den sentrale boring (15) i brønnhodesammenstillingen (2, 4),karakterisert ved: en hylse (50) anordnet inne i brønnhodesammenstillingen (2, 4) mellom de første ender av den første og andre foringsrørstreng (20, 24), idet hylsen (50) har en port (56) deri som forbinder porten (40) i brønnhodesammenstillingen med ringrommet (30, 52) mellom den første og andre foringsrørstreng (24), idet porten (56) i hylsen (50) er posisjonert for derved å danne et fluidstrømningsløp som omfatter et første avvik mellom åpningen i porten (40) i den sentrale boringen (15) og ringrommet (30, 52) mellom den første og den andre foringsrørstreng (24) og et annet avvik ved porten (56) i hylsen (50).

2. Brønnhodesammenstilling ifølge krav 1, hvor brønnhodesammenstillingen (2, 4) omfatter et høytrykkshus (14), idet porten (40) i brønnhodesammenstillingen (2, 4) går gjennom høytrykkshuset (14).

3. Brønnhodesammenstilling ifølge krav 2, hvor den første foringsrørstrengen er fastholdt i høytrykkshuset (14).

4. Brønnhodesammenstilling ifølge krav 2, hvor den andre foringsrørstreng (24) er fastholdt i høytrykkshuset (14).

5. Brønnhodesammenstilling ifølge krav 1, hvor porten (56) i hylsen (50) har et tverrsnittsareal som er større enn tverrsnittsarealet av porten (40) i brønnhodesam-menstillingen (2, 4).

6. Brønnhodesammenstilling ifølge krav 1, hvor hylsen (50) er separat fra de førs-te ender av den første og andre foringsrørstreng (24).

7. Brønnhodesammenstilling ifølge krav 6, hvor hylsen (50) er landet i brønnho-desammenstillingen (2, 4) sammen med den andre foringsrørstreng (24).

8. Brønnhodesammenstilling ifølge krav 1, videre omfattende en grensesnittsammenstilling for stigerør som er forbundet til porten (40) i brønnhodesammenstil-lingen (2, 4).

9. Brønnhodesammenstilling ifølge krav 8, hvor grensesnittsammenstillingen for stigerør omfatter en ventil for regulering av strømmen av fluid langs strømningsløpet.

10. Brønnhodesammenstilling ifølge krav 9, hvor ventilen er en feilsikker stengt ventil.

11. Fremgangsmåte til tilveiebringelse av adkomst til et ringrom i en brønn, hvor brønnen har en brønnhodesammenstilling som omfatter en sentral gjennomgående boring, et trykkgrenseområde inne i den sentrale boring (15), hvor ringrommet (30, 52) er dannet mellom en første foringsrørstreng (20) og en andre foringsrørstreng (24) fastgjort inne i Brønnhodesammenstillingen og strekker seg inn i brønnen, hvor fremgangsmåten omfatter: tilveiebringelse av en port (40, 56) i Brønnhodesammenstillingen med en åpning i trykkgrenseområdet for den sentrale boring (15); fastholdelse av den første foringsrørstreng (20) ved en første ende i brønnho-desammenstillingen (2, 4) nedenfor åpningen i porten (40) i den sentrale boring (15);karakterisert ved: fastholdelse av den andre foringsrørstreng (24) ved en første ende i brønnho-desammenstillingen (2, 4) ovenfor åpningen i porten (40) i den sentrale boring (15); og plassering av en hylse (50) inne i brønnhodesammenstillingen (2, 4) mellom de første ender av den første og andre foringsrørstreng (24), idet hylsen (50) har en port (56) deri som forbinder porten (40) i brønnhodesammenstillingen (2, 4) med ringrommet (30, 52) mellom den første og andre foringsrørstreng (20, 24), idet porten (56) er posisjonert i hylsen (50) for derved å danne et fluidstrømningsløp omfattende et første avvik mellom åpningen av porten (40) i den sentrale boringen (15) og ringrommet (30, 52) mellom den første og andre foringsrørstrengen (20, 24), og annet avvik ved porten (56) i hylsen (50).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor brønnhodet omfatter et høytrykkshus (14), idet porten (40) i brønnhodesammenstillingen (2, 4) er anordnet gjennom høy-trykkshuset (14).

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvor den første foringsrørstreng (20) fastholdes i høytrykkshuset (14).

14. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvor den andre foringsrørstreng (24) fastholdes i høytrykkshuset (14).

15. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor porten (56) i hylsen har et tverrsnittsareal som er større enn tverrsnittsarealet av porten (40) i brønnhodesammenstillingen (2, 4).

16. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor hylsen (50) er adskilt fra de første ender av den første og andre foringsrørstreng (24).

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, hvor hylsen (50) landes i brønnhodesammen-stillingen sammen med den andre foringsrørstreng (24).