NO336668B1

NO336668B1 - Kompletteringssystem for produksjon av hydrokarboner fra en formasjon som omgir et borehull, fremgangsmåte for komplettering av en undergrunnsbrønn for gassløftet fluidekstraksjon og fremgangsmåte for produksjon av hydrokarboner fra en formasjon nær en brønnboring.

Info

Publication number: NO336668B1
Application number: NO20051578A
Authority: NO
Inventors: James H Kritzler; Jr James H Holt; Walter R Chapman; Edwin K Lewis; Anthony J Orchard; Joseph C H Yeo
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2015-10-19
Also published as: CA2500704A1; AU2003277195A1; NO20051578D0; US7228897B2; CA2500163C; CN1708630B; RU2349735C2; WO2004031532A1; NO20051286L; GB0506826D0; CA2500704C; RU2005113715A; GB0505688D0; US20070029092A1; GB2409485B; CN1708630A; RU2005113714A; CA2500163A1; CN101096906A; AU2003277195B2

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

1. Oppfinnelsens område

Oppfinnelsen vedrører generelt systemer og metoder for sementering i en del av et produksjonsforlengingsrør for å tilveiebringe en borehullkomplettering, overskudd av sement renses fra forlengingsrøret og andre komponenter, og deretter produseres hydrokarboner fra borehullkompletteringen. I ytterligere aspekter vedrører oppfinnelsen systemer for gassløfting av hydrokarboner fra en brønn.

2. Beskrivelse av beslektet teknikk

US 3014533 A beskriver et kompletteringssystem og en fremgangsmåte for produksjon av hydrokarboner fra en formasjon som omgir et borehull, hvor kompletteringssystemet omfatter: en kompletteringssammenstilling for plassering inne i et ringrom i et borehull, hvor kompletteringssammenstillingen definerer en strøm-ningsboring deri for å bringe sement og hydrokarboner til å strømme; en ventilsammenstilling innlemmet i kompletteringssammenstillingen med strømnings-åpning som kan beveges mellom en hovedsakelig åpen posisjon og gjennom en hovedsakelig lukket posisjon for selektivt å tilveiebringe fluidkommunikasjon mellom strømningsboringen og ringrommet; en spindel innlemmet i kompletteringssammenstillingen og som inneholder er sylinder for selektiv anbringelse av en gassløftventil; og gassløfteventilen er formet og dimensjonert for å plassere inne i spindelens sylinder.

Etter at en brønn er boret, foret og perforert er det nødvendig å forankre et produksjonsforlengingsrør i borehullet og deretter begynne produksjon av hydrokarboner. Ofte er det ønskelig å forankre produksjonsforlengingsrøret på plass ved bruk av sement. Uheldigvis har sementering av et produksjonsforlengingsrør på plass inne i et borehull vært sett på som en utelukkelse av muligheten for å bruke gassløfteteknologi for å øke eller forlenge produksjonen fra brønnen i et senere trinn. Sementering av produksjonsforlengingsrøret på plass hindrer at produk-sjonsforlengingsrøret kan trekkes opp fra brønnen. På grunn av at en komplettering blir permanent når den er sementert må alle gassløftespindler som anvendes måtte innføres opprinnelig sammen med produksjonsstrengen. Dette er likevel problematisk ettersom operasjonen med å sementere produksjonsforlengingsrøret 1 borehullet gjerne vil etterlate gassinnløpene av gassløftespindelen tilstoppet med sement og de vil deretter være ubrukelige.

Så vidt oppfinnerne vet er det ikke noen kjent metode eller system som tillater at en komplettering kan sementeres på plass og deretter effektivt anvende gassløfteteknologi for å fremme uttak av hydrokarboner ved bare en enkelt tur inn i borehullet.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører problemene med den tidligere kjente teknikk.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en kompletteringssystem for produksjon av hydrokarboner fra en formasjon som omgir et borehull, kjennetegnet ved at kompletteringssystemet omfatter: en kompletteringssammenstilling for anbringelse i en brønn, kompletteringssammenstillingen danner en strømningsboring derigjennom for strømning av fluid;

en ventilsammenstilling innlemmet i kompletteringssammenstillingen med en strømningsåpning som kan beveges mellom en hovedsakelig åpnet posisjon og en vesentlig lukket posisjon for selektivt å tilveiebringe fluidkommunikasjon mellom strømningsboringen og ringrom dannet mellom kompletteringssammenstillingen og brønnboringen;

en spindel innlemmet innen kompletteringssammenstillingen og som inneholder en sylinder for selektiv anbringelse av en gassløfteventil; og

en gassløfteventil formet og dimensjonert for å plasseres innen sylinderen til spindelen, hvori spindelen ikke er omgitt av sement når kompletteringssammenstillingen er anbrakt i brønnboringen under bruk.

Foretrukne utførelsesformer av kompletteringssystemet er utdypet i kravene 2 til og med 11.

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås videre ved en fremgangsmåte for komplettering av en undergrunnsbrønn for gassløftet fluid ekstraksjon, kjennetegnet ved at nevnte fremgangsmåte omfatter trinnene av: a. i et borehull posisjoneres en produksjonsrørstreng med i det minste én spindelsammenstilling innen nevnte rørstreng; b. sement forskyves gjennom en strømningsboring i nevnte rørstreng inn i et brønnboringsringrom rundt et parti av nevnte rørstreng under nevnte spindel, slik at det ringformede området dannet utvendig av nevnte rørstreng i området av nevnte spindel er vesentlig fri for sement; og c. åpninger dannes i nevnte rørstreng og omgivende sement for å tillate formasjonsfluid å strømme inn i nevnte strømningsboring.

Foretrukne utførelsesformer av fremgangsmåten er utdypet i kravene 13 til og med 18.

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås også ved en fremgangsmåte for produksjon av hydrokarboner fra en formasjon nær en brønnboring, kjennetegnet ved at nevnte fremgangsmåte er kjennetegnet ved trinnene av: å anbringe en kompletteringssammenstilling inn i en brønnboring, nevnte kompletteringssammenstilling har en strømningsboring dannet deri;

pumping av sement gjennom strømningsboringen til kompletteringssammenstillingen for å fylle en nedre del av et ringrom som omgir kompletteringssammenstillingen til et forhåndsbestemt nivå for å forankre sammenstillingen i brønnboringen slik at det ringformede området dannet utvendig av kompletteringssammenstillingen over nevnte nivå er vesentlig fri for sement; og

lukking av den nedre enden av strømningsboringen mot fluidstrømning;

rengjøring av overflødig sement fra kompletteringssammenstillingen;

åpning av et parti av kompletteringssammenstillingen slik at hydrokarbonfluider fra formasjonen kan gå inn i strømningsboringen; og

å assistere produksjon av hydrokarbonfluider fra nevnte strømningsboring ved å benytte kunstig løftepumpe;

hvori kompletteringssammenstillingen omfatter en spindel og det ringformede området dannet utvendige av nevnte kompletteringssammenstilling er vesentlig fri for sement i det minste i området av nevnte spindel.

Foretrukne utførelsesformer av fremgangsmåten er videre utdypet i kravene 20 til og med 25.

Det er omtalt systemer og metoder for sementering i et produksjonsforleng-ingsrør og deretter rense overskudd av sement fra produksjonsrøret og forleng-ingsrøret. Ytterligere tilveiebringer oppfinnelsen systemer og metoder for deretter å tilveiebringe gassløftassistanse for produksjonen av fluider fra brønnen. Alt dette gjennomføres i en enkelt tur (monotur) av produksjonsrøret.

Produksjonssystemet kan inkludere en sentral strømningsboring definert inne i en serie av gjensidig forbundne overganger eller verktøy og innlemmer en spindel for å holde gassløfteventiler på plass. I en hittil foretrukket utførelsesform blir gassløfteventilene ikke plassert i spindelen før etter at sementerings- og rense-operasjoner er blitt utført. Kompletteringssystemet inkluderer foretrukket en lateral avleder, som for eksempel en styresko, som tillater at sement som pumpes ned gjennom strømningsboringen kan anbringes i ringrommet i brønnen. Ytterligere inkluderer kompletteringssystemet en anordning for å bringe skrapepluggen til å lande inne i strømningsboringen. Et eksempel vist kompletteringssystem inneholder også en ventil som selektivt tillater sirkulasjonen av arbeidsfluid gjennom strømningsboringen og ringrommet så vel som sidelommespindelen. I en foretrukket utførelsesform kan ventilen selektivt åpnes og lukkes for å besørge at slik sirkulasjon av arbeidsfluid igangsettes og stanses.

Det er også omtalt en fremgangsmåte for produksjon hvori et kompletteringssystem inneholdende en sidelommespindel er anbrakt i et borehull. Kompletteringssystemet blir så sementert på plass ved å pumpe sement inn i en strøm-ningsboring i kompletteringssystemet og avlede sementen inn i ringrommet. Ringrommet fylles så med sement til et forut bestemt nivå og deretter monteres en pakning. I foretrukne utførelsesformer er pakningen lokalisert nær nivået for sementen i ringrommet. Formasjonen blir deretter perforert ved bruk av en kabelinnført perforasjonsanordning. Etter sementering av kompletteringssammenstillingen renses overskudd av sement bort fra kompletteringssammenstillingen ved å drive en skrapeplugg gjennom strømningsboringen i kompletteringssammenstillingen under tvang av trykksatt arbeidsfluid. Arbeidsfluidet vil hjelpe til med å fjerne overskudd av sement fra strømningsboringen og de assosierte verktøy og anordninger som utgjør kompletteringssystemet. Trykksatt arbeidsfluid innføres også i ringrommet over pakningen ved å åpne en sideåpning i en ventilsammenstilling. Deretter kan ventilsammenstillingen lukkes ved å øke fluidtrykket inne i strømningsboringen og ringrommet. Gassløfteventiler anbringes så i sidelommespindelen ved bruk av et snappverktøy. Produksjon av hydrokarboner fra den perforerte formasjon kan så foregå med assistanse av gassløfteanordningene.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1 er en side-tverrsnittstegning av et eksempelvist monotur produksjonssystem konstruert i samsvar med den foreliggende oppfinnelse etter at det er landet nede i et borehull. Fig. 2 er en side-tverrsnittstegning av det eksempelvise produksjonssystem vist i fig. 1 hvori sement er brakt til å strømme inn i produksjonssystemet. Fig. 3 er en side-tverrsnittstegning av det eksempelvise system avbildet i fig. 1 og 2, men som nå er vist etter innføring av en pakning. Fig. 4 er en side-tverrsnittstegning av det eksempelvise system avbildet i fig. 1 til 3 etter perforasjon av formasjonen. Fig. 5 er en side-tverrsnittstegning av det eksempelvise system avbildet i fig. 1 til 4, men hvor det nå er blitt pumpet en skrapeplugg ned gjennom produksjonssystemet.

Fig. 6 er en side-tverrsnittstegning av det eksempelvise system vist i fig. 1

til 5 og illustrerer videre rensing av sement fra systemet.

Fig. 7 er en side-tverrsnittstegning av det eksempelvise system vist i fig. 1

til 6 og illustrerer anbringelsen av gassløfteventiler i gassløftespindelen for etter-følgende produksjon av hydrokarbonfluider.

Fig. 8 er et detaljert riss av en eksempelvis skrapeplugg konstruert i samsvar med den foreliggende oppfinnelse. Fig. 9 er et detaljert riss av en eksempelvis landingskrave med en skrapeplugg landet deri. Fig. 10A, 10B og 10C er detaljerte riss av den hydrostatisk lukkede sirkula-sjonsventildel av det eksempelvise produksjonssystem vist i fig. 1 til 7. Fig. 11 er en side-tverrsnittstegning av en eksempelvis sement-gjennom sidelommespindelen anvendt med kompletteringssystemet.

Fig. 12 er en aksial tverrsnittstegning tatt langs linjene 12-12 i fig. 11.

Fig. 13 er et detaljert riss av en spindelstyreseksjon.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DE FORETRUKNE UTFØRELSESFORMER

Fig. 1 illustrerer skjematisk lavere deler av et borehull 10 som er blitt boret inn i grunnen 12. En hydrokarbonformasjon 14 er illustrert. Det eksempelvise borehull 10 er i det minste delvis foret med metallforingsrør 16 som på forhånd er blitt sementert på plass, som vel kjent. Et eksempelvist monotur kompletteringssystem eller kompletteringssammenstilling, vist generelt ved 20, er vist hengende ned fra produksjonsrøret 22 og anbrakt i borehullet 10. Et ringrom 24 er definert mellom kompletteringssystemet 20 og borehullet 10. I tillegg bemerkes at produksjons-røret 22 og kompletteringssystemet 20 dermed definerer en aksial strømnings-boring 26 langs deres lengde.

De øvre deler av det eksempelvise monotur kompletteringssystem 20 inkluderer et antall komponenter som er forbundet med hverandre via mellomliggende overganger. Disse komponenter inkluderer en brønnsikringsventil (SSV) 28, en sidelommespindel 30 og en hydrostatisk lukket sirkulasjonsventil ("hydrostatic closed circulation valve" - HCCV) 32. En pakningssammenstilling 34 er lokalisert under nevnte HCCV 32. Et produksjonsforlengingsrør 36 strekker seg under pakningssammenstillingen 34 og er ved sin nedre ende sikret til en landingskrave 38. En styresko 40 har et flertall laterale åpninger 42 som tillater at sement kan bringes til å strømme ut av den nedre ende av strømningsboringen 26 og inn i ringrommet 24.

Brønnsikringsventilen SSV 28 er en ventil av en type kjent på området for avstengning av brønnen i et nødstilfelle. Ettersom oppbygningen og operasjonen av slike ventiler er godt forstått av de fagkyndige skal de ikke beskrives mer detaljert heri.

Den hydrostatisk lukkede sirkulasjonsventil (HCCV) 32 er avbildet mer detaljert i fig. 10A, 10B og 10C. HCCV inkluderer en indre spindel 50 med gjenget pluggforbindelse ved hver aksial ende 52, 54. Den indre spindel 50 definerer en aksial strømningsboring 56 langs sin lengde. En sentral del av den indre spindel 50 inneholder en lateral fluidåpning 58 hvorigjennom det kan foregå fluid kommunikasjon mellom strømningsboringen 56 og den radielle utside av den indre spindel 50. Initialt lukker en sprengskive 60 fluidåpningen 58 mot fluidstrømning. En ytre hylse 62 omgir radielt den indre spindel 50 og er i stand til aksial bevegelse på den indre spindel 50. En fluidåpning 64 er anordnet gjennom den ytre hylse 62. Et forut bestemt antall lett brøytbare skjærbolter 66 sikrer den ytre hylse 62 til den indre spindel 50.

Nevnte HCCV 32 inkluderer også en indre hylse 67 som er lokalisert inne i strømningsboringen 56 av den indre spindel 50. Den indre hylse 67 inneholder en fluidåpning 69 som initialt er innrettet på linje med fluidåpningen 58 i den indre spindel 50. Den øvre ende av den indre hylse 67 tilveiebringer en inngrepsprofil 71 som er formet til å låse seg med et komplementært skifteelement. Den indre hylse 67 er også aksialt bevegelig inne i strømningsboringen 56 mellom en første posisjon vist i fig. 10A, hvori fluidåpningen 69 er innrettet på linje med den laterale fluidstrømningsåpning 58 i den indre spindel 50, og en andre posisjon (vist i

fig. 10C) hvori fluidåpningen 69 ikke er innrettet på linje med strømningsåpningen 58. Når den indre hylse 67 er i den andre posisjon er fluid kommunikasjon mellom strømningsboringen 56 og den ytre radielle overflate av ventilsammenstillingen 62 blokkert.

HCCV 32 aktiveres ved bruk av trykk for å tilveiebringe selektiv fluidstrøm-ning fra det indre av strømningsboringen 56 til ringrommet 24. Før innføringen i borehullet 10 er HCCV 32 i den konfigurasjon som er vist i fig. 10A med den ytre hylse 62 sikret ved hjelp av skjærbolten 66 i en øvre posisjon på den indre spindel 50 slik at fluidåpningen 64 i den ytre hylse 62 er innrettet på linje med fluidåpningen 58 i den indre spindel 50. Etter utøvelse av en første passende fluidtrykkbelast-ning inne i strømningsboringen 56 vil sprengskiven 60 brytes og fluid tillates derved å bli kommunisert mellom strømningsboringen 56 og det radielle ytre av HCCV 32. Etter utøvelse av et andre, passende høyt ytre fluidtrykk på den ytre hylse 62 vil skjærbolten 66 brytes og frigi hylsen 62 slik at denne kan gli nedover på den indre spindel 50 til en andre aksiell posisjon avbildet i fig. 10B. I denne posisjon dekker den ytre hylse 62 fluidåpningen 58 i den indre spindel 50. Fluid kommunikasjon mellom strømningsboringen 56 og ringrommet 24 vil være blokkert. På denne måte kan sirkulasjon av et arbeidsfluid gjennom ventilsammenstillingen 32, andre deler av kompletteringssystemet 20, og ringrommet 20 selektivt igangsettes og stanses.

I tilfellet av at den ytre hylse 62 ikke klarer å lukke blir et kabelverktøy, vist som verktøyet 73 i fig. 10C, med en skifter 75, som er formet og dimensjonert til å gå til inngrep med profilen 71 på den indre hylse 67 på en komplimenterende måte, senket inn i strømningsboringen 26 og strømningsboringen 56 av ventilsammenstillingen 32. Når skifteren 75 går i inngrep med profilen 71 skyves skifteren 75 oppover for å bevege den indre hylse 67 til sin andre, lukkede posisjon (vist i fig. 10C) slik at åpningen 69 på den indre hylse 67 ikke er innrettet på linje med strømningsåpningen 58 i den indre spindel 50. I denne indre posisjon er fluidstrømning gjennom strømningsåpningen 58 blokkert.

Sidelommespindelen 30 er av den type som er beskrevet i US patentsøk-nad nr. USSN 60/415.393, inngitt 2. oktober 2002. Sidelommespindelen 30 er avbildet mer detaljert og i avstand fra andre komponenter av kompletteringssystemet i fig. 11, 12 og 13. Sidelommespindelen 30 inkluderer et par rørsammenstillinger 72 og 74 ved øvre henholdsvis nedre ende. De distale ender av sammenstillings-skjøtene har nominell rørdiameter som er forlenget til overflaten og er gjenget for seriemontering. Sammenstillingsskjøtene er imidlertid tydelig asymmetrisk stuket fra den nominelle rørdiameter ved de gjengede ender til en forstørret rørdiameter.

I for eksempel en sveiset sammenstilling er det mellom og med endene med for-størret diameter av øvre og nedre sammenstillingsskjøter et sidelommerør 76 med større diameter. Aksen 78 er i forhold til sammenstillingsskjøtene 72 og 74 forskjø-vet fra og parallell med lommerøraksen 80 (fig. 12).

En ventilhussylinder 82 er lokalisert inne i tverrsnittsarealet av lommerøret 76 og er forskjøvet fra det primære strømningskanalareal 84 av produksjonsrøret 22. Ytre åpninger 86 i den ytre vegg av lommerøret 76 penetrerer lateralt ventilhussylinderen 82. Ikke illustrert er et ventil- eller pluggelement som er anbrakt i sylinderen 82 ved hjelp av en kabelmanipulert anordning som benevnes et "kick-over" eller snappverktøy. For borehullkomplettering blir lommespindler vanlig innsatt med sidelommeplugger i sylinderen 82. En slik plugg stenger strømningen gjennom åpningene 86 mellom den indre strømningskanal i spindelen og det ytre ringrom og stenger for inngang av kompletteringssementen. Etter at alle komplet-teringsprosedyrer er fullført kan pluggen lett trekkes opp ved hjelp av et kabelverk-tøy og erstattes med en kabel med et fluid kontrollelement.

Ved den øvre ende av spindelen 30 er en styrehylse 88 med en sylindrisk kamprofil for orientering av snappverktøyet med ventilhussylinderen 82 på en måte som er vel kjent av de fagkyndige.

Festet inne i lommerørarealet mellom sidelommesylinderen 82 og sammen-stillingsskjøtene 72 og 74 er to rekker av fyllingsstyreseksjoner 90. På en genera-lisert måte er fyllingsstyreseksjonene 90 tildannet for å oppfylle mye av det unød-vendige indre volum av sidelommerøret 76 og derved eliminere muligheter for at sement kan oppta dette volum. Av like stor, men mindre opplagt betydning er funksjonen av fyllingsstyreseksjonen til å generere turbulente sirkulasjoner inne i spindelhulrommene ved hjelp av strømningen av arbeidsfluidet bak skraperpluggen.

I likhet med kvartrunde trimmestøpestykker har fyllingsstyreseksjonene 90 en sylindrisk buet overflate 92 og plane overflater 94 og 96 som skjærer hverandre. Den motsatte flateseparasjon mellom overflatene 94 bestemmes av det klaringsrom som kreves av ventilelementinnsatsene og snappverktøyet.

Overflateplan 96 tjener den viktige funksjon med å tilveiebringe en lateral understøttende styreoverflate for en skrapeplugg når denne passerer sidelomme-røret 76 og holder de ledende skraperelementer inne i den primære strømnings-kanal 84.

Ved passende adskilte lokaliteter langs lengden av hver fyllingsseksjon er det boret strømningsstrålekanaler 97 til å krysse fra overflatene 94 og 96. Det er også ved passende adskilte lokaliteter langs overflateplanene 94 og 96 fordyp-ninger eller utknekkinger 98. Foretrukket er tilstøtende fyllingsstyringsseksjoner 90 separert ved mellomrom 99 for å tilpasses forskjellige ekspansjonstakter under etterfølgende varmebehandlingsprosedyrer som sammenstillingen utsettes for under produksjonen. Hvis det anses nødvendig kan slike mellomrom 99 konstru-eres for ytterligere å stimulere strømningsturbulens.

Fig. 8 illustrerer skjematisk skrapepluggen 108 anvendt sammen med sidelommespindelen 30. En signifikant forskjell som denne skrapeplugg 108 innehar i forhold til lignende tidligere kjente anordninger er lengden. Lengden av pluggen 108 er korrelert til avstanden mellom øvre og nedre sammenstillings-skjøter 72 og 74. Skrapepluggen 108 har en sentral stamme 110 med fremre og bakre grupper av skraperskiver 114 av nitrilgummi. Som det fremgår av fig. 8 er den fremre gruppe av skraperskiver 114 lokalisert nær nesedelen 112 av stammen 110, mens den bakre gruppe av skiver 114 er lokalisert nær den motsatte ende eller bakre ende av stammen 110. Hver av disse skiver 114 omgir stammen 110 og har radielt utstående deler konstruert til å kontakte strømningsboringen 26 og viske overskudd sement derfra. Det bemerkes også at skivene 114 er konkavt formet slik at de kan innfange trykksatt fluid fra den bakre del av stammen 110. Mellom fremre og bakre grupper er en fjærsentralisator 116. Stammen 110 har også en nesedel 112.

Når den fremre skrapergruppe av skiver 114 går inn i sidelommespindelen 30 tapes fluidtrykktetningen mellom skraperskivene 114, men fyllingsstyreplan 96 holder den fremre skraperskivegruppe 114 innrettet på linje med aksen av den primære produksjonsrør-strømningsboring 84. Den bakre gruppe av skiver 114 er ved det samme tidspunkt fremdeles i en kontinuerlig seksjon av produksjonsrør-strømningsboringen 84 over sidelommespindelen 30. Følgelig fortsetter trykk mot den fremre gruppe av skiver 114 å belaste pluggstammen 110. Ettersom skraperpluggen 108 går fremover gjennom en spindel 30 opprettholder fjærsentralisatoren 116 den aksielle innretning i midtseksjonen av stammen 110. Ved det tidspunkt at den fremre skivegruppe 114 går inn i sidelommespindelen 30 og mister drivtetningen har den fremre gruppe av skiver 114 på nytt gått inn i boringen 84 under spindelen 20 og gjenopprettet en drivtetning. Før den bakre tetningsgruppe av skiver 114 mister drivtetningen har følgelig den fremre tetningsgruppe av skiver 114 sikret trekktetning.

Eksempelvis operasjon av monotur kompletteringssystemet 20 illustreres ved fig. 1 til 7. I fig. 1 er sammenstillingen 20 vist etter at den er blitt anbrakt i borehullet 10 slik at produksjonsforlengingsrøret 36 er lokalisert nær formasjonen 14. Når dette først er foretatt bringes sement 100 til å strømme nedover gjennom den sentrale strømningsboring 26 og radielt utover gjennom de laterale åpninger 42 i styreskoen 40. Sement 100 fyller ringrommet 24 inntil et ønsket nivå 102 av sement 100 er nådd for å forankre systemet 20 i borehullet 10. Typisk vil det ønskede nivå 102 av sement 100 være slik at deler av pakningssammenstillingen 34 er dekket (se fig. 2). Pakningssammenstillingen 34 blir så festet inne i borehullet 10, som illustrert ved fig. 3 for å fullstendiggjøre forankringen. Deretter innføres en perforasjonsanordning 104 av en type kjent på området, inn i borehullet 26, som illustrert i fig. 4. Perforasjonsanordningen 104 aktiveres for å skape perforasjoner 106 i foringsrøret 16 og den omgivende formasjon 14. Perforasjonsanordningen 104 blir så trukket ut av strømningsboringen 26. Om ønsket kan pakningssammenstillingen 34 festes etter at perforasjonsanordningen er blitt aktivert og sementen renset ut fra systemet 20 på en måte som skal kort beskrives. Typisk aktiveres perforasjonsanordningen 104 for å perforere formasjonen 14 etter at sementen 100 er blitt brakt til å strømme inn i borehullet 10 og skraperpluggen 108 er blitt ført inn i strømningsboringen 26, som det skal beskrives. Sementen 100 gis også typisk tid nok til å størkne og herde i noen grad før perforasjon.

Sement renses ut fra systemet 20 ved å kjøre en skraperplugg 108 inn i strømningsboringen 26 for å viske overskudd av sement ut av strømningsboringen 26 og de komponenter som utgjør sammenstillingen 20. Deretter sirkuleres et arbeidsfluid gjennom sammenstillingen 20 for ytterligere å rengjøre komponent- ene. Som fig. 5 illustrerer innføres en skraperplugg 108 i strømningsboringen 26 og presses nedover under fluidtrykk. Et arbeidsfluid anvendes for å pumpe skraperpluggen 108 ned gjennom strømningsboringen 26. Fluidtrykk bak skivene 114 vil drive skraperpluggen 108 nedover langs strømningsboringen 26. Langs denne strekning vil skivene 114 effektivt viske sement bort fra strømningsboringen 26. Når skraperpluggen 108 når den nedre ende av strømningsboringen 26 vil den komme til anlegg i landingskraven 38, som illustrert i fig. 6.

Fig. 9 illustrerer mer detaljert setearrangementet av skraperpluggen 108 i landingskraven 38. Som vist der inkluderer landingskraven 38 et ytre hus 118 som omslutter et indre ringformet element 120. Det ringformede element 120 tilveiebringer en indre landingsskulder 122 og et sett av skrapere 124. Nesedelen 112 av skraperpluggen 108 kommer til anlegg på landingsskulderen 122, som hindrer skraperpluggen 108 fra å bevege seg videre nedover. Skraperne 124 er i friksjons-inngrep med nesedelen 112 for å motvirke dens fjernelse fra landingskraven 38. Landing av skraperpluggen 108 i landingskraven 38 vil avstenge den nedre ende av strømningsboringen 26 for ytterligere fluidstrømning utover via styreskoen 40.

Etter landing av skraperpluggen 108 trykksettes strømningsboringen 26 ved overflaten til et første trykknivå som er tilstrekkelig til å bryte sprengskiven 60 i HCCV 32. Med en gang sprengskiven 60 er blitt ødelagt kan arbeidsfluid sirkuleres ned gjennom strømningsboringen 26 og utover inn i ringrommet 24, som vist ved pilene 126 i fig. 6. Arbeidsfluidet kan så returnere til overflaten av borehullet 10 via ringrommet 24. Ettersom arbeidsfluidet sirkuleres inn i strømningsboringen 26 til HCCV 32 bringes det til å strømme gjennom sidelommespindelen 30. Under denne prosess renses sement fra systemet 20 ved hjelp av det strømmende arbeidsfluid og helt spesielt fra sidelommespindelen 30 som må anvendes ved et senere tidspunkt for gassløfteoperasjoner.

Når tilstrekkelig rengjøring er utført er det nødvendig å lukke fluidåpningen 58 av HCCV 32. Ringrommet 24 bør avstenges ved overflaten av borehullet 10. Deretter økes fluidtrykk inne i strømningsboringen 26 og ringrommet 24 over nivået 102 av sementen 100 via fortsatt pumping av arbeidsfluid ned gjennom strømningsboringen 26. Pumping av trykksatt fluid bør fortsette inntil et forut bestemt trykknivå er oppnådd. Dette forut bestemte trykknivå vil skjære skjærbolten 66 og bevege den ytre hylse 62 til den lukkede posisjon som illustrert i fig. 10B. Strømningsboringen 26 kan så trykktestes for integritet. Som beskrevet i det foregående kan den indre hylse 67 lukkes via et skifterverktøy 73 i det tilfellet at den ytre hylse 62 ikke klarer å lukke.

Fig. 7 illustrerer tilføyelsen av gassløfteventiler 130 inn i sidelommespindelen 30 i kompletteringssystemet 20 for å fremme produksjon av hydrokarboner fra formasjonen 14. Et snappverktøy (ikke vist) av en type vel kjent på området, anvendes for å plassere en eller flere gassløfteventiler 130 inn i sylinderen 82 av sidelommespindelen 30. Gassløfteventiler er på lignende måte vel kjent for de fagkyndige og en rekke forskjellige slike anordninger fås i handelen. En drøftelse av deres struktur og operasjon er derfor ikke anført.

Gassløfteventilene 130 kan plasseres inn i sidelommespindelen 30 og vil være virksomme deretter ettersom åpningene 86 i sidelommespindelen bør være hovedsakelig tom for sement på grunn av de forholdsregler som er tatt tidligere for å rengjøre kompletteringssystemet 20 for overskudd av sement eller hindre tilstop-ping av sement. Disse foranstaltninger, som sterkt reduserer passasjen for gass gjennom strømningsboringen 26, inkluderer nærværet av sidelommeplugger i sylinderen 82 av sidelommespindelen 30 og fyllingsstyreseksjonene 90. Fyllingsstyreseksjonene 90 har egenskaper for å stimulere strømturbulens, inklusive krysstrømningsstrålekanaler 97 og mellomrom 99 mellom styreseksjonene 90. I tillegg vil sirkulasjon av arbeidsfluidet gjennom hele systemet 20, på den måte som er beskrevet i det foregående, hjelpe til med å rense overskudd av sement fra sidelommespindelen 30, og andre system komponenter, før innsettingen av gass-løfteventilene 30.

Etter at gassløfteventilene 130 er anbrakt i sidelommespindelen 30 kan hydrokarbonfluider produseres fra formasjonen 14 ved hjelp av systemet 20. Fluider kommer ut fra perforasjonene 106 og går inn i det perforerte produksjons-forlengingsrør 36. De strømmer så opp gjennom strømningsboringen 26 og inn i produksjonsrøret 22. Gassløfteventilene injiserer gasser med lettere vekt inn i de flytende hydrokarboner, på en måte som er kjent på området, for å fremme deres oppstigning til overflaten av borehullet 10.

Systemene og metodene ifølge den foreliggende oppfinnelse gjør det mulig å sikre en kompletteringssammenstilling 20 på plass inne i et borehull og som vil være egnet for senere bruk i kunstige løfteoperasjoner. Sidelommespindelen 30, som senere vil motta gassløfteventilene 130 er allerede en del av kompletteringssammenstillingen 20 under dens initiale (og eneste) innføring i borehullet 10. Met odene beskrevet i det foregående for rensing av overskuddssement fra kompletteringssammenstillingen 20 vil effektivt fjerne sement slik at ventiler 130 for kunstig løft effektivt kan anvendes for å hjelpe til med å løfte produksjonsfluider til overflaten av borehullet 10.

De fagkyndige vil innse at tallrike modifikasjoner og endringer kan foretas for de eksempelvise konstruksjoner og utførelsesformer beskrevet heri og at oppfinnelsen bare er begrenset ved de etterfølgende patentkrav og alle ekvivalenter derav.

Claims

1. Kompletteringssystem for produksjon av hydrokarboner fra en formasjon (14) som omgir et borehull (10), karakterisert vedat kompletteringssystemet omfatter: en kompletteringssammenstilling (20) for anbringelse i en brønn (10), kompletteringssammenstillingen (20) danner en strømningsboring (26) derigjennom for strømning av fluid; en ventilsammenstilling (32) innlemmet i kompletteringssammenstillingen med en strømningsåpning (58) som kan beveges mellom en hovedsakelig åpnet posisjon og en vesentlig lukket posisjon for selektivt å tilveiebringe fluidkommunikasjon mellom strømningsboringen (26) og ringrom (24) dannet mellom kompletteringssammenstillingen (20) og brønnboringen (10); en spindel (30) innlemmet innen kompletteringssammenstillingen (20) og som inneholder en sylinder (82) for selektiv anbringelse av en gassløfteventil (30); og en gassløfteventil (30) formet og dimensjonert for å plasseres innen sylinderen (82) til spindelen (30), hvori spindelen (30) ikke er omgitt av sement når kompletteringssammenstillingen (20) er anbrakt i brønnboringen under bruk.

2. Kompletteringssystem ifølge krav 1, karakterisert vedat ringrommet (24) er fylt med sement til et forhåndsbestemt nivå under nevnte spindel (30) for å forankre systemet til brønn-boringen (10).

3. Kompletteringssystem ifølge krav 1 eller 2, videre karakterisert vedat det omfatter: en landingskrage (38) innlemmet innen kompletteringssammenstillingen (20) for å anbringe en skrapeplugg (108); og skrapepluggen (108) for å anbringes innen strømningsboringen (56) til kompletteringssammenstillingen (20) for rengjøring av overskuddssement fra komponenter som utgjør kompletteringssammenstillingen.

4. Kompletteringssystem ifølge krav 1, 2 eller 3, videre karakterisert vedat det omfatter en pakning (34) innlemmet i kompletteringssammenstilling (20) for å fremme forankring av kompletteringssammenstillingen innen borehullet.

5. Kompletteringssystem ifølge krav 4, karakterisert vedat ringrommet (24) til brønnboringen (10) er fylt med sement til et forhåndsbestemt nivå nær et nivå av nevnte pakning (34) i bruk.

6. Kompletteringssystem ifølge et hvert av de foregående krav,karakterisert vedat ventilsammenstillingen (32) omfatter: en generell rørformet spindel (50); en strømningsåpning (58) innen den generelle rørformede spindel (50); en lett brytbar skive (60) inne strømningsåpning (58) for initiell lukning av strømningsåpningen (58) mot fluidstrømning; og en ytre hylse (62) som omgir spindelen og som er bevegelig mellom en første posisjon, hvori strømningsporten er vesentlig åpen for fluidkommunikasjon, og en andre posisjon, hvor strømningsporten er vesentlig lukket for fluidkommunikasjon.

7. Kompletteringssystem ifølge krav 3, karakterisert vedat skraperpluggen (108) omfatter: en stamme (110) med en nesedel (112); en skrapeskive (114) festet til stammen (110) og med en radialt utstående del for å komme i kontakt med strømningsboringen (36) og skrape overflødig sement derfra.

8. Kompletteringssystem ifølge krav 7, karakterisert vedat skrapepluggen (108) videre omfatter en sentrali-serer (116) festet til stammen (110).

9. Kompletteringssystem ifølge krav 7, karakterisert vedat det er et flertall av skrapeskiver (114).

10. Kompletteringssystem ifølge krav 9, karakterisert vedat i det minste én av flertallet av skrapeskiver er lokalisert som en førende skrapeskive (114) anordnet nær nesedelen (112) og i det minste én av flertallet av skiver (114) er lokalisert som en bakre skrapeskive (114) anordnet nær et bakre parti av stammen (110).

11. Kompletteringssystem ifølge krav 3, karakterisert vedat landingskragen (38) fremviser et landingsprofil som er formet for å motta en neseparti (112) til avskraperpluggen (110).

12. Fremgangsmåte for komplettering av en undergrunnsbrønn for gassløftet fluid ekstraksjon, karakterisert vedat nevnte fremgangsmåte omfatter trinnene av: a. i et borehull (10) posisjoneres en produksjonsrørstreng (22) med i det minste én spindelsammenstilling (30) innen nevnte rørstreng (22); b. sement forskyves gjennom en strømningsboring (26) i nevnte rørstreng (22) inn i et brønnboringsringrom (24) rundt et parti av nevnte rørstreng under nevnte spindel, slik at det ringformede området dannet utvendig av nevnte rørstreng i området av nevnte spindel er vesentlig fri for sement; og c. åpninger dannes i nevnte rørstreng og omgivende sement for å tillate formasjonsfluid å strømme inn i nevnte strømningsboring (26).

13. Fremgangsmåte for komplettering av en brønn som angitt i krav 12,karakterisert vedat nevnte sement forskyves gjennom nevnte i det minste ene sidelommespindel (30).

14. Fremgangsmåte for komplettering av en brønn som angitt i krav 13,karakterisert vedat nevnte sement fortrenges ved trykksatt brønn-bearbeidingsfluid drevet bak en sementavskraperplugg (108).

15. Fremgangsmåte for komplettering av en brønn som angitt i krav 14,karakterisert vedat nevnte brønnbearbeidingsfluid bak nevnte av-skraperplugg (108) fjerner i vesentlig grad sement som er tilbake innen spindelen (30).

16. Fremgangsmåte for komplettering av en brønn som angitt i krav 12,karakterisert vedat den videre omfatter trinnet med å fylle nevnte brønnboring over nevnte sement med trykksatt gass.

17. Fremgangsmåte for komplettering av en brønn som angitt i krav 12,karakterisert vedat den videre omfatter trinnet med å slippe nevnte trykksatte gass inn i nevnte strømningsboring gjennom nevnte spindel (30) for å utvinne fluidet fra nevnte formasjon.

18. Fremgangsmåte ifølge et hvert av kravene 12 til 17, karakterisert vedat nevnte rørstreng (22) videre omfatter en ventilsammenstilling (32) innen kompletteringssammenstillingen (20) med en strøm-ningsåpning (58) som kan flyttes mellom en vesentlig åpnet posisjon og en vesentlig lukket posisjon for selektivt å tilveiebringe fluidkommunikasjon mellom strøm-ningsboringen (26) og ringrommet (24), fremgangsmåten omfatter trinnet med å operere nevnte ventilsammenstilling (32) for å rense sement fra spindelen (30).

19. Fremgangsmåte for produksjon av hydrokarboner fra en formasjon nær en brønnboring (10), karakterisert vedat nevnte fremgangsmåte erkarakterisertved trinnene av: å anbringe en kompletteringssammenstilling (20) inn i en brønnboring (10), nevnte kompletteringssammenstilling (20) har en strømningsboring (26) dannet deri; pumping av sement gjennom strømningsboringen (26) til kompletteringssammenstillingen (20) for å fylle en nedre del av et ringrom (24) som omgir kompletteringssammenstillingen til et forhåndsbestemt nivå for å forankre sammenstillingen i brønnboringen slik at det ringformede området dannet utvendig av kompletteringssammenstillingen over nevnte nivå er vesentlig fri for sement; og lukking av den nedre enden av strømningsboringen (26) mot fluidstrømning; rengjøring av overflødig sement fra kompletteringssammenstillingen; åpning av et parti av kompletteringssammenstillingen slik at hydrokarbonfluider fra formasjonen kan gå inn i strømningsboringen (26); og å assistere produksjon av hydrokarbonfluider fra nevnte strømningsbor-ing (26) ved å benytte kunstig løftepumpe; hvori kompletteringssammenstillingen (20) omfatter en spindel (30) og det ringformede området dannet utvendige av nevnte kompletteringssammenstilling er vesentlig fri for sement i det minste i området av nevnte spindel.

20. Produksjonsfremgangsmåte ifølge krav 19, karakterisert vedat trinnet med å lukke en nedre ende av strømnings-boringen (26) videre omfatter landing av en skraperplugg (108) innen strømnings-boringen (20).

21. Produksjonsfremgangsmåte ifølge krav 19, karakterisert vedat trinnet med rengjøring av overflødig sement fra kompletteringssammenstillingen omfatter å anbringe en skraperplugg (108) gjennom strømningsboringen (26) for å skrape overflødig sement fra komponenter av produksjonssammenstillingen.

22. Produksjonsfremgangsmåte ifølge krav 19, karakterisert vedat trinnet med rengjøring av overflødig sement fra kompletteringssammenstillingen omfatter selektivt å sirkulere bearbeidende fluid gjennom strømningsboringen (26) og inn i ringrommet (24).

23. Fremgangsmåte ifølge et hvert av kravene 19 til 22, karakterisert vedat kompletteringssammenstillingen (20) videre omfatter en ventilsammenstilling (32) innlemmet innen kompletteringssammenstillingen (20) med en strømningsåpning (58) som kan flyttes mellom en vesentlig åpen posisjon og en vesentlig lukket posisjon for selektivt å tilveiebringe fluidkommunikasjon mellom strømningsboringen (26) og ringrommet (24), og trinnet med ren-gjøring av overflødig sement fra nevnte kompletteringssammenstilling omfatter å operere nevnte ventilsammenstilling for selektivt å sirkulere bearbeidende fluid gjennom strømningsboringen (26) og inn i ringrommet (24) for å rengjøre over-flødig sement fra kompletteringssammenstillingen.

24. Produksjonsfremgangsmåte ifølge krav 22 eller 23, karakterisert vedat trinnet med å selektivt sirkulere bearbeidende fluid gjennom strømningsboringen (26) og inn i ringrommet (24) videre omfatter at en sprengningsskive (60) brytes for vesentlig åpning av en strømningsåpning (58) i en ventilsammenstilling (32).

25. Produksjonsfremgangsmåte ifølge krav 22 eller 23, karakterisert vedat trinnet med selektiv sirkulering av arbeidsfluid gjennom strømningsboringen (26) og inni ringrommet (24) omfatter å gli et hylse-element (62) for blokkere fluidstrømning gjennom strømningsporten (58).