NO336239B1 - Fremgangsmåte for boring - Google Patents

Description

FREMGANGSMÅTE FOR BORING

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for boring. Aspekter ved oppfinnelsen vedrører særlig fremgangsmåter og apparater for kombinert boring og isolering av borehull.

Ved operasjoner for leting og produksjon av olje og gass skaffes tilgang til underjor-diske, hydrokarbonførende formasjoner ved at det bores borehull fra overflaten for å gjennomskjære formasjonene. Boring gjennomføres ved bruk av en borekrone montert i enden av et bæreelement for boring, vanligvis kjent som en borestreng. Borestrengen kan roteres via et toppdrevet rotasjonssystem eller et rotasjonsbord på en plattform eller rigg på overflaten, eller det kan monteres en borekronemotor mot den nedre ende av strengen. De borede borehull fores med stålrør, kjent som "foringsrør", hvilket foringsrør sementeres i borehullet ved at ringrommet mellom foringsrøret og den omliggende borehullsvegg fylles med sementvelling. Foringsrøret støtter blant annet borehullsveggen og hindrer fluid fra å strømme inn i eller ut fra borehullet gjennom borehullsveggen.

Under en boreoperasjon er det vanligvis slik at borestrengen passerer gjennom en øvre seksjon av borehullet, hvilken øvre seksjon er foret, og en nedre og mer nylig boret borehullsseksjon som er uforet. Mens det bores er det ikke uvanlig at borehullet gjennomskjærer formasjoner som skaper vanskeligheter for boreoperatøren, herun-der: ustabile formasjoner som raser inn i borehullet; svellende formasjoner som inn-snevrer borehullet, og som kan fange borestrengen i borehullet; porøse formasjoner som fører til tap av returnerende borefluid; og fluidinneholdende formasjoner som fører til ukontrollert innstrømning av gass eller væske i borehullet.

I noen tilfeller kan disse vanskelighetene overvinnes ved for eksempel pumping av spesialfluider ned i hullet for å behandle problemformasjonen. I andre tilfeller kan det imidlertid være nødvendig å hente ut borestrengen og deretter kjøre inn foringsrør eller annen borehullsforing for å isolere problemformasjonen før boring kan gjenopptas. Det er klart at disse operasjoner vil være tidkrevende og medføre betydelige eks- trautgifter. Videre kan det i tilfelle betydelige overhengende problemer til og med bli nødvendig å oppgi brønnen.

Ved normale boreoperasjoner er hendelsesforløpet likt ved boring og deretter foring av et borehull, dvs. at etter boring til en ønsket dybde blir borestrengen hentet ut, og en foringsrørstreng blir deretter satt sammen og kjørt ned i borehullet.

US1981525 A beskriver et system for å feste en borekrone nedenfor en seksjon med ekspanderbare, korrugerte rør som er innrettet for bruk som foringsrør. Hver forings-rørseksjon overlapper den nærmestliggende seksjonen. Armene til et ekspanderings-verktøy har progressivt økende tykkelse i sin lengderetning. Dette sikrer at nedre en-de av hver seksjon ekspanderbart foringsrør ekspanderer mer enn øvre ende fordi nedre ende ekspanderes i det frie borehullet mens øvre ekspanderes i overlappingen med den foregående seksjonen. Dette fører til en serie med overlappingspartier uten total reduksjon i diameteren av det forede borehullet.

US3102599A viser et system for oppblåsing av et rør ved anvendelse av fluidtrykk.

US3820370A og US2383214A viser systemer for reparasjon av eksisterende foringer.

Det er blant formålene med utførelser av den herværende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte og apparat som tillater at operasjoner for boring og isolering av borehull blir utført i en enkelt "tur", det vil si at en borestreng ikke behøver å hentes ut, hvorpå separate foringsrør kjøres ned før en operasjon for borehullsforing og bore-hullsisolering gjennomføres.

Ifølge den herværende oppfinnelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for boring, hvor fremgangsmåten omfatter:

- å tilveiebringe en borestreng som omfatter:

- et ekspanderbart rør;

- en rørutvider; og

- en boresammenstilling med en borekrone; - å føre borestrengen fremover gjennom en foret seksjon av et borehull; - å føre det ekspanderbare røret fremover gjennom borehullet nedenfor den forede seksjonen; og - å ekspandere i det minste et parti av det ekspanderbare røret i borehullet ved å bruke rørutvideren. Det særegne ved fremgangsmåten er at det ekspanderbare røret ikke overlapper den forede seksjonen av borehullet.

Ifølge fremgangsmåten kan rørutvideren ha en første, uekspandert konfigurasjon og en andre, ekspandert konfigurasjon, hvor ekspansjonen av i det minste et parti av det ekspanderbare røret foretas ved hjelp av rørutvideren når denne befinner seg i den andre konfigurasjonen.

Fremgangsmåten kan også omfatte å hente ut rørutvideren gjennom det ekspanderte røret. I denne sammenheng kan borekronen hentes ut med rørutvideren.

Videre kan fremgangsmåten omfatte å rotere borekronen og å føre borekronen fremover gjennom borehullet nedenfor det ekspanderbare røret.

Enn videre kan det å føre det ekspanderbare røret fremover gjennom borehullet nedenfor den forede seksjonen, omfatte et trinn med å anbringe en øvre ende av det ekspanderbare røret nedenfor en nedre ende av den forede seksjonen av borehullet.

Det å føre borestrengen fremover gjennom borehullet nedenfor den forede seksjonen, kan også omfatte et trinn med å rotere borekronen og å føre det ekspanderbare røret fremover for å bore gjennom borehullet nedenfor den forede seksjonen.

I tillegg kan borekronen forbindes med det ekspanderbare røret.

I én utførelse kan rørutvideren utgjøres av en spindel eller rørstamme ("mandrel"). Denne spindelen/rørstammen kan være konisk i utforming.

Videre kan fremgangsmåten for boring med fordel foretas i løpet av én tur inn i borehullet.

Enn videre kan diameteren på det ekspanderbare røret økes jevnt i borehullet.

Fremgangsmåten kan også omfatte å sementere det ekspanderbare røret i borehullet.

I en annen utførelse kan borestrengen tilveiebringes på en streng som er spolbar fra en overflate av borehullet, slik som kveilrør.

I tillegg kan det ekspanderbare røret ekspanderes i en fullstendig uforet seksjon av borehullet. I denne sammenheng kan den uforede seksjonen av borehullet befinne seg nedenfor en foret seksjon av borehullet.

Nevnte parti av det ekspanderbare røret kan også innbefatte én eller flere seksjoner av ekspanderbart sandfilter.

En fullstendig lengde av det ekspanderbare røret kan også ekspanderes i borehullet.

Ifølge fremgangsmåten kan boresammenstillingen også omfatte en borekronemotor. I denne sammenhengen kan det å føre boresammenstillingen fremover gjennom borehullet, foretas ved å bruke borekronemotoren. I denne sammenhengen kan borekronen forbindes med en nedre ende av det ekspanderbare røret.

For øvrig kan boresammenstillingen også omfatte én eller flere verktøyer for måling under boring og/eller én eller flere verktøyer for retningsboring.

Videre kan borehullet bores nedenfor en foret seksjon av borehullet, hvor det å føre boresammenstillingen fremover gjennom borehullet, danner et relativt stort borehull nedenfor den forede seksjonen.

Det å føre boresammenstillingen fremover gjennom borehullet, kan også omfatte et trinn med å bore gjennom borehullet ved å bruke det ekspanderbare røret. I denne sammenheng kan en borekronemotor som benyttes for å drive borekronen, forbindes med det ekspanderbare røret.

Enn videre kan det å ekspandere det ekspanderbare røret i det minste delvis i borehullet, omfatte et trinn med å påføre det ekspanderbare røret en radial belastning. I denne sammenheng kan fremgangsmåten også omfatte et trinn med å fjerne den radiale belastningen fra det ekspanderbare røret.

Disse og andre aspekter ved den herværende oppfinnelse vil nå bli beskrevet som eksempel under henvisning til de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 til og med 7 er skjematiske og delvise snittriss som viser sekvensen i en fremgangsmåte for boring og isolering av et borehull i overensstemmelse med den foretrukne utførelse av den herværende oppfinnelse. Tegningene illustrerer sekvensen i en boreoperasjon. Det vises først særlig til fig. 1 av tegningene, hvilken figur illustrerer den nedre seksjonen av en borestreng 10 som brukes til å bore og forlenge et borehull 12 nedenfor en eksisterende borehullsseksjon som tidligere er blitt foret med foringsrør 14. Strengen 10 omfatter tradisjonelle bore-rør 16 som strekker seg til overflaten, og en seksjon av ekspanderbare rør 18 som er koplet til den nedre enden av borerørseksjonen 16 via en rørutvider 20. Det ekspanderbare røret 18 strekker seg gjennom den uforede seksjonen av borehullet 12 og tilveiebringer et feste for en boresammenstilling som omfatter en sammenleggbar borekrone 22. Under boring roteres strengen 10 fra overflaten, og det påføres også vekt på strengen 10, slik at borekronen 22 føres fremover i borehullet 12. Når borehullet 12 er blitt boret til ønsket dybde, aktiveres rørutvideren 20 for å danne en rørhenger 24 for å plassere røret i forhold til foringsrøret 14 (se fig. 2 og 3). Rørutvideren 20 føres deretter fremover gjennom røret 18 og ekspanderer røret 18 til en diameter som ligger nær borehullsdiameteren (fig. 4). Rørutvideren 20 går deretter i inngrep med borekronen 22 (fig. 5), og boring kan deretter gjenopptas nedenfor enden av røret 18 samtidig med ekspansjon av den nedre ende av røret 18 (fig. 6). Borekronen 22 klap-pes deretter sammen, og strengen 10, innbefattende rørutvideren 20 og borekronen 22, kan hentes ut, idet det ekspanderte rør 18 etterlates i borehullet med en lomme 26 nedenfor dette.

Apparatet og fremgangsmåten vil nå bli beskrevet mer inngående. Rørutvideren 20 omfatter første og andre ekspansjonsseksjoner 30, 32 med en løsbar svivel 34 deri-mellom. Den første ekspansjonsseksjonen 30 oppviser et konisk legeme 36 som tilveiebringer et feste for et antall ruller 38 som har skråstilte akser, idet rulleaksene og rulleprofilene er arrangert slik at det foreligger minimal glidning mellom rullene 38 og en tilstøtende konisk kontaktflate. Den andre ekspansjonsseksjonen 32 omfatter et generelt sylindrisk legeme 40 som bærer flere ruller 42 med parallelle akser. Rullene 42 er montert på stempler og kan strekkes ut radialt ved påføring av økt fluidtrykk innvendig i ekspansjonsseksjonens legeme 40. Den andre ekspansjonsseksjonens legeme 40 bærer også koplingspinner som, i det minste innledningsvis, er i inngrep med den øvre enden av røret 18 og tillater overføring av dreiemoment fra borerøret 16, gjennom rørutvideren 20 og frem til røret 18.

Svivelen 34 er i inngrep med røret 18 og tilveiebringer, i det minste innledningsvis, aksial støtte for røret 18.

Lengden på røret 18 velges tilsvarende lengden på den uforede seksjon av borehullet som vil strekke seg forbi enden av foringsrøret 14 etter fullføring av et innledende

boretrinn, og med rom for en egnet overlapping 46 mellom den nedre ende av forings-røret 14 og den øvre ende av det ekspanderbare røret 18. Figur 1 illustrerer det punk-tet i boreoperasjonen hvor det innledningsvise boretrinn er fullført. Det skal bemerkes at rørutvideren 20 er plassert i det øvre endepartiet av det ekspanderbare røret 18 som tilveiebringer overlappingen 46.

Under boreoperasjonen vil boreslam ha blitt sirkulert gjennom borestrengen 10 til borekronen 22 og returnerer gjennom ringrommet 48 mellom røret og borehullsveggen. Idet den ønskede dybde oppnås, som illustrert på fig. 1, økes gjennomstrømningen av borefluid, hvilket fører til en økning i det innvendige fluidtrykk i rørutvideren 20. Dette aktiverer den andre ekspansjonsseksjonen, slik at rullene 42 strekkes radialt utover og deformerer den øvre ende av røret 18 for å skape kontaktområder 50 mellom røret 18 og foringsrøret 14 utenfor rullene 42. Denne deformasjon frigjør også røret 18 fra ovennevnte pinner. Således kan rørutvideren 20 deretter roteres i forhold til røret 18, som nå er fiksert mot rotasjon i forhold til foringsrøret 14. Roteringen av rørutvideren 20, med rullene 42 på den andre ekspansjonsseksjon 32 strekt ut radialt, resulterer i deformasjon av den øvre enden av det ekspanderbare røret 18 for å skape en ring-formet seksjon med økt diameter som danner en presspasning sammen med forings-røret 14, og som således oppretter en rørhenger 24. Rulleekspansjonen av røret 18 fører til at veggen i røret 18 gjennomgår trykkflyt, og at reduksjonen i rørveggtykkel-se fører til en tilsvarende økning i rørdiameter.

Røret 18 er nå sikkert opphengt i foringsrøret 14, og svivelen 34 kan derfor frigjøres, for eksempel i kraft av en mekanisme som kan betjenes via en kombinasjon av på-føring av økt innvendig fluidtrykk og aksialkraft.

Mens det økte fluidtrykket fremdeles påføres rørutvideren innvendig, og mens rørutvi-deren 20 roteres, påføres strengen en vekt som resulterer i at rørutvideren 20 beveger seg fremover gjennom røret 18.

Den første ekspansjonsseksjonen 30 er innledningsvis plassert i et overgangsparti 52 i røret hvor røret 18 sin diameter endres fra en relativt liten diameter til den øvre endes større diameter som rommer rørutvideren 20. Under ekspansjonsoperasjonen beveger den første ekspansjonsseksjonens ruller 38 seg i rullende kontakt omkring røret 18 sin innervegg og ekspanderer røret til en mellomdiameter 54 ved en kombinasjon av om-kretsflyt og trykkflyt. Den andre ekspansjonsseksjonen 32 frembringer en ytterligere ekspansjon av røret 18, hovedsakelig i kraft av trykkflyt.

Det første trinnet i ekspansjonsoperasjonen fortsetter inntil et profilert element 58 som strekker seg ut fra rørutvideren 20, går i inngrep med en motsvarende hunnprofil 60 i den øvre enden av borekronen 22. Idet profilene 58, 60 går i inngrep, roterer borekronen 22 med rørutvideren 20 og forlenger borehullet forbi den nedre enden av røret 18. Dette gjør det mulig for endepartiet av røret 18 å bli ekspandert og tilveiebringer også en uforet lomme 26 i enden av borehullet 12. Strengen 10 kan deretter hentes ut fra borehullet sammen med rørutvideren 20 og borekronen 22.

Det vil være innlysende for fagfolk på området at den ovenfor beskrevne utførelsen gir betydelige tidsbesparelser fremfor tradisjonelle borings- og foringsoperasjoner, idet den gir rom for boring av en borehullsseksjon og plassering av foringsrør i et borehull i én enkelt tur. Dette kan være nyttig ved tradisjonelle bore- og foringsoperasjoner og kan også være nyttig for å isolere problemformasjoner som påtreffes under en boreoperasjon.

I den ovenfor beskrevne utførelsen deformeres det ekspanderbare røret innledningsvis for å lage en rørhenger. I andre utførelser kan det tilveiebringes en liten spalte eller et lite ringrom mellom det ekspanderte røret og foringsrøret for å lette sementering av det ekspanderte rør og tillate bruk av andre opphengnings- og tetningsarrangementer. I den ovenfor beskrevne utførelse blir det også boret en lomme nedenfor enden av det ekspanderbare røret. I andre utførelser kan rørutvideren være forsynt med en hunn-borekroneuthentingsinnretning med en teleskopisk virkning, hvilken tillater fullstendig ekspansjon av røret uten behov for ytterligere boring. Dette kan være ønskelig i situa-sjoner hvor borekronen er blitt butt, hvor dyser er blitt tilstoppet, hvor kronen har satt seg fast, eller hvor andre hendelser har forekommet som gjør boring vanskelig eller umulig.

I utførelsen ovenfor oppnås aktivering av rørutvideren ved at pumpehastighetene økes. I andre utførelser, særlig hvor det ikke er noe behov for å bore en lomme, kan rørutvideren aktiveres ved at en ball slippes gjennom strengen for å gå i inngrep med en hylse eller lignende for å muliggjøre åpning av fluidpassasjer for å tillate fluidtrykk-aktivering av rørutvideren.

Claims (28)

1. Fremgangsmåte for boring, hvor fremgangsmåten omfatter: - å tilveiebringe en borestreng (10) som omfatter: - et ekspanderbart rør (18); - en rørutvider (20); og - en boresammenstilling med en borekrone (22); - å føre borestrengen (10) fremover gjennom en foret seksjon (14) av et borehull (12); - å føre det ekspanderbare røret (18) fremover gjennom borehullet (12) nedenfor den forede seksjonen (14); og - å ekspandere i det minste et parti av det ekspanderbare røret (18) i borehullet ved å bruke rørutvideren (20),karakterisert vedat det ekspanderbare røret (18) ikke overlapper den forede seksjonen (14) av borehullet (12).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat rørutvi-deren (20) haren første, uekspandert konfigurasjon og en andre, ekspandert konfigurasjon, hvor ekspansjonen av i det minste et parti av det ekspanderbare røret (18) foretas ved hjelp av rørutvideren (20) når denne befinner seg i den andre konfigurasjonen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat fremgangsmåten også omfatter å hente ut rørutvideren (20) gjennom det ekspanderte røret (18).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3,karakterisert vedat fremgangsmåten også omfatter å hente ut borekronen (22) med rørutvideren (20).

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene,karakterisert vedat fremgangsmåten også omfatter å rotere borekronen (22) og å føre borekronen (22) fremover gjennom borehullet (12) nedenfor det ekspanderbare røret (18).

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene,karakterisert vedat det å føre det ekspanderbare røret (18) fremover gjennom borehullet (12) nedenfor den forede seksjonen (14), omfatter et trinn med å anbringe en øvre ende av det ekspanderbare røret (18) nedenfor en nedre ende av den forede seksjonen (14) av borehullet (12).

7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene,karakterisert vedat det å føre borestrengen (10) fremover gjennom borehullet (12) nedenfor den forede seksjonen (14), omfatter et trinn med å rotere borekronen (22) og å føre det ekspanderbare røret (18) fremover for å bore gjennom borehullet (12) nedenfor den forede seksjonen (14).

8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene,karakterisert vedat borekronen (22) forbindes med det ekspanderbare røret (18).

9. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene,karakterisert vedat rørutvideren (20) er en spindel.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert vedat spinde-len er konisk.

11. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene,karakterisert vedat fremgangsmåten for boring foretas i løpet av én tur inn i borehullet (12).

12. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene,karakterisert vedat diameteren på det ekspanderbare røret (18) økes jevnt i borehullet (12).

13. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene,karakterisert vedat fremgangsmåten også omfatter å sementere det ekspanderbare røret (18) i borehullet (12).

14. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene,karakterisert vedat borestrengen (10) tilveiebringes på en streng som er spolbar fra en overflate av borehullet (12).

15. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene,karakterisert vedat det ekspanderbare røret (18) ekspanderes i en fullstendig uforet seksjon av borehullet (12).

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15,karakterisert vedat den uforede seksjonen av borehullet (12) befinner seg nedenfor en foret seksjon (14) av borehullet (12).

17. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene,karakterisert vedat partiet av det ekspanderbare røret (18) inn-befatter én eller flere seksjoner av ekspanderbart sandfilter.

18. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene,karakterisert vedat en fullstendig lengde av det ekspanderbare røret (18) ekspanderes i borehullet (12).

19. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene,karakterisert vedat boresammenstillingen også omfatteren borekronemotor.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 19,karakterisert vedat det å føre boresammenstillingen fremover gjennom borehullet (12), foretas ved å bruke borekronemotoren.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 20,karakterisert vedat borekronen (22) forbindes med en nedre ende av det ekspanderbare røret (18).

22. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat boresammenstillingen også omfatter én eller flere verktøyer for måling under boring.

23. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat boresammenstillingen også omfatter én eller flere verktøyer for retningsboring.

24. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene,karakterisert vedat borehullet (12) bores nedenfor en foret seksjon (14) av borehullet (12), og at det å føre boresammenstillingen fremover gjennom borehullet (12), danner en relativt stort borehull nedenfor den forede seksjonen (14).

25. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene,karakterisert vedat det å føre boresammenstillingen fremover gjennom borehullet (12), omfatter et trinn med å bore gjennom borehullet (12) ved å bruke det ekspanderbare rør (18).

26. Fremgangsmåte ifølge krav 25,karakterisert vedat en borekronemotor som benyttes for å drive borekronen (22), forbindes med det ekspanderbare røret (18).

27. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene,karakterisert vedat det å ekspandere det ekspanderbare røret (18) i det minste delvis i borehullet (12), omfatter et trinn med å påføre det ekspanderbare røret (18) en radial belastning.

28. Fremgangsmåte ifølge krav 27,karakterisert vedat fremgangsmåten også omfatter et trinn med å fjerne den radiale belastningen fra det ekspanderbare røret (18).