NO336876B1 - Brønninjektorsystem, anordning og fremgangsmåte for kveilrør og vaierboring - Google Patents

Abstract

Et apparat for beveging av rør gjennom et borehull omfatter en injektoranordning med en drivende mekanisme for å bevege røret gjennom borehullet; hvor apparatet omfatter et forankringssystem for fastgjøring av injektoranordningen nede i hullet til et fôret parti av en borehullsvegg og forbindelser for mottak av en effekttilførsel fra overflaten.

Description

Teknisk område

[0001] Denne oppfinnelse vedrører apparat og fremgangsmåter for beveging av rør eller kveilrør (coiled tubing, CT) gjennom et borehull så som olje, vann, gass eller lignende. Særlig vedrører oppfinnelsen tilveiebringelse av et nedihulls apparat for uavhengig beveging av rør eller CT langs et borehull.

Bakgrunnsteknikk

[0002] I konvensjonell boring festes en borkrone til en bunnhullsanordning som er forbundet til en borestreng. Boring utføres ved rotering av borestrengen ved overflaten eller ved anvendelse av en nedihulls motor som forårsaker at borkronen roterer, og sammen med den vekt som påføres på borkronen tillater at boringen går fremover gjennom formasjonen.

[0003] Ved boring av vertikale brønner er gravitasjonen ofte tilstrekkelig til å tilveiebringe vekt for å tillate at boringen går fremover. Imidlertid, når sideboring utføres, må vekt tilføres til boreanordningen nede i hullet for å drive boringen videre fremover.

[0004] Under operasjoner med kveilrør (coil tubing, CT) og kveilrørsboring (coil tubing drilling, CTD), blir rør injisert fra overflaten og skjøvet ned gjennom brønnen via en injektoranordning som er lokalisert på overflaten. Siden røret skyves er rø-ret tilbøyelig til å anta en helisk form i brønnen og til slutt blokkeres i brønnen. Som et resultat blir en ytterligere kraft på overflaten ikke omformet til bevegelse ved enden av CTet, men forsvinner isteden i friksjon langs lengden av CTet. Det er derfor en grense for den dybde som CTet kan nå. For eksempel kan et CT med diameter på 38,1 mm kun skyves 914,4- 1219,2 meter sideveis.

[0005] Inneværende fremgangsmåter for tilførsel av vekt på boreanordningen og transportering av en boreanordning langs en brønn nede i hullet inkluderer bruk av traktor/larvefot-innretninger for å øke den distanse CTet kan nå, sammenlignet med hvis det kun ble skjøvet fra overflaten. Andre fremgangsmåter inkluderer vi-bratorer og smøremidler (mikrokuler, osv) i slammet; alt rettet mot å redusere frik-sjonskoeffisienten mellom CTet og brønnen og således øke rekkevidden - eller den sluttdybde som CTet kan oppnå.

[0006] WO 2004072437 beskriver et apparat som forankres til formasjonen når det borer og trekker sirkulasjonslangen og vaierkabelen bak seg når det beveger seg forover. En drivenhet tilveiebringer vekten på borkronen for å bevege boreanordningen bort fra et forankret parti og dermed drive boreanordningen forover.

[0007] Disse fullstendig selvstendige systemer må frembringe boredreie-momentet, vekten og fremføringen, og omfatter et sirkulasjonsmiddel hvis det er påkrevd for å transportere borekaks til morbrønnen eller overflaten. Et problem med disse typer av verktøy er at det er påkrevd at alle deler av verktøyet som beveger seg gjennom en sideseksjon av borehullet må bevege seg gjennom en kurve uten å bli fastkjørt, og også må passe inn i det hull som er boret av borkronen. Forankringsmekanismene må kjempe mot varierende formasjonsfastheter og -karakteristika, hvilket gjør at man går mot mer komplekse design for enhetene. Det ville derfor være fordelaktig hvis en av disse funksjonene kunne fjernes fra kabelen og isteden gjennomføres uavhengig fra kabelen og boreverktøyet i mor-brønnen (den vertikale brønn) - som vanligvis er mye større. Dette ville gjøre at verktøyet i sidebrønnen kunne være enklere, kortere og følgelig billigere, og den samlede LIH- (lost in hole (mistet i brønnen)) kostnad for operasjonen ville også minke.

[0008] Hensikten med oppfinnelsen er å øke sideveis rekkevidde for et CT uten at det er nødvendig å forankre røret og boreverktøyet i den anisotrope og enkelte ganger skjøre formasjonen. Særlig tilveiebringes en nedihulls injektoranordning for å tilføre vekt til en boreanordning nede i hullet og for å bevege en kabel gjennom et borehull. Fra N0140077 fremgår det en anordning for kontinuerlig å utøve en trekkraft på et langstrakt element, for eksempel et rør eller en fleksibel ledning, kabel, etc, og anordningen er av den type som omfatter et flertall elemen-tære, individuelt drevne trekkorganer. Fra N0144562 fremgår det en fremgangsmåte og et apparat for pålegning av et langstrakt, fleksibelt element på en lag-rings- eller dreieskive med vertikal rotasjonsakse. Fra GB 2330162 fremgår det et system for å bevege instrumenter gjennom en passasje med et parti som er sterkt skrånende i forhold til en vertikal.

Offentliggjøring av oppfinnelsen

[0009] Et aspekt av oppfinnelsen omfatter følgelig et apparat for beveging av rør gjennom et borehull, omfattende: en injektoranordning med en drivende mekanisme for å bevege røret gjennom borehullet; hvor apparatet omfatter et foran kri ngssy stem for fastgjøring av injektoranordningen nede i hullet til et foret parti av en borehullvegg og forbindelser for mottak av effekttilførsel fra overflaten. Apparatet øker den aksiale skyvekraft på røret, hvilket øker sideveis rekkevidde for røret og tillater boring å skje videre langs en sidebrønn.

[0010] Den drivende mekanisme er fortrinnsvis justerbar, slik at størrelsen av plassen i nedihulls injektoranordningen som røret beveger seg gjennom kan varieres. Dette vil tillate at rør med forskjellige diametre blir injisert gjennom anordningen og at større verktøy kan kjøres gjennom uten å komme i konflikt med injektoranordningen før rørinjeksjonsoperasjonen starter.

[0011] Den drivende mekanisme kan omfatte en kjedeanordning som griper røret, og en drivmotor som dreier kjedeanordningen for å bevege røret gjennom injektoranordningen.

[0012] Den drivende mekanisme kan fortrinnsvis operere i to retninger. Dette skjer ved at drivmotoren er i stand til å dreie kjedehjulene i begge retninger. Dette tillater at injektoranordningen både kan skyve ned og trekke opp kveilrøret gjennom borehullet.

[0013] Et annet aspekt av oppfinnelsen omfatter et system for transportering av rør langs et borehull, omfattende: en injektoranordning med en drivende mekanisme fastgjort nede i hullet til den forede vegg av borehullet og kveilrør innsatt ned borehullet gjennom injektoranordningen, hvori den drivende mekanismen omfatter i det minste et par motstående kjeder konfigurert til å være i kontakt med kveilrøret som er satt ned i borehullet.

[0014] Et ytterligere aspekt av oppfinnelsen omfatter en fremgangsmåte for beveging av rør gjennom et borehull, omfattende: innsetting av en injektoranordning med en drivende mekanisme nede i hullet hvori den drivende mekanismen omfatter et par av motstående kjeder, idet hvert motstående kjede er konfigurert med et kjedehjul og en aksel;

festing av anordningen til det forede parti av borehullets vegg; og

injisering av røret gjennom borehullet ved bruk av nedihulls injektoren hvori røret og nedihulls injektoranordningen settes gjennom paret motstående kjeder og inn i borehullet hovedsakelig samtidig.

[0015] Injektoranordningen kan låses til den indre vegg i brønnen i hovedbrøn-nen av borehullet, slik at injektoranordningen forblir i en lokalisering når røret transporteres gjennom den.

[0016] Injisering av røret langs borehullet kan omfatte skyving av røret ned borehullet for å transportere røret videre langs brønnen eller omfatter trekking av røret opp borehullet for å ta røret ut fra brønnen.

[0017] Røret og nedihulls injektoren settes inn i borehullet samtidig, eller alternativt, fremgangsmåten omfatter innsetting av injektoranordningen i borehullet før innsetting av røranordningen i borehullet.

[0018] Injektoranordningen kan tilføres effekt av en effektledning- eller ledninger som er kjørt ned fra overflaten. Effektledningene kan kjøres parallelt med røret og kan være enten elektriske eller hydrauliske eller en kombinasjon av dette.

[0019] Nedihulls injektoren er fortrinnsvis posisjonert over en kurve i det vertikale parti av borehullet.

[0020] En boreanordning er fortrinnsvis festet til den nedre ende av røret. Alternativt kan loggeutstyr være festet ved den nedre ende av røret istedenfor eller ovenfor boreanordningen.

[0021] Fremgangsmåten utføres fortrinnsvis ved anvendelse av det apparat som er beskrevet ovenfor.

Kort beskrivelse av tegningene

[0022] Figur 1 viser et foreslått arrangement for anvendelse som en CT-bore-injektor for påføring av WOB. Figur 2 viser et foreslått arrangement for å øke rekkevidden til et CT nede i hullet.

Figur 3 viser starten av injeksjonsoperasjonen.

Figur 4 viser slutten av injeksjonsoperasjonen.

Figur 5 viser et eksempel på en nedihulls injektoranordning.

Figur 6 viser et eksempel på tverrsnittet gjennom foringsrøret ovenfor injektoren. Figur 7 viser forskjellige midler for forankring av injektorsystemet til borehullets vegg.

Modus/modi for utførelse av oppfinnelsen

[0023] Det vises til figur 1 hvor en boreoperasjon er vist ved anvendelse av en nedihulls injektoranordning 1 lokalisert i det vertikale parti av hovedbrønnen 2 for tilførsel av WOB på en boreanordning 3 for å bore en sidebrønn 4 som strekker seg bort fra hovedbrønnen 2. En deflektor 5 er posisjonert i det vertikale parti av brønnen for å føre røret 6 inn i et sideparti av brønnen. CTet kan strekke seg hele veien til overflatespolen, eller alternativt strekker en vaierkabel 7 seg fra overflaten ned brønnen gjennom til røret 6. En boreanordning 3 er lokalisert ved den nedre ende av røret 6. Røret 6 tilfører boreanordningen dens effekt og borefluid. Nedihulls injektoranordningen 1 er forankret til foringsrøret 8 i hovedbrønnen 2 og omfatter en drivende mekanisme 9 for å transportere røret 6 gjennom brønnen. Injektoren tilføres effekt ved anvendelse av en separat elektrisk eller hydraulisk ledningskabel 10 som går fra overflaten til injektoranordningen 1. Injektoranordningen 1 tilveiebringer WOB til boreanordningen for å bevege boreanordningen forover når den borer. Den kan også motvirke dreiemoment generert under bore-prosessen av boreanordningen.

[0024] I denne operasjon blir en fast lengde av kveilrør (coiled tubing, CT) skjøvet inn i brønnen, idet dens lengde beregnes ved å tillate at enden av CTet fremdeles er i morbrønnen, og forbi nedihulls injektoren etter at den ønskede side-rettede lengde har blitt boret.

[0025] Denne konfigurasjon tillater at WOB påføres nærmer en boreanordning, og det kan derfor oppnås bedre styring med boreparameterne. Lokalisering av nedihulls injeksjonsanordningen i hovedbrønnen nær der hvor sidebrønnen avle-des fra hovedbrønnen betyr at operatøren ikke behøver å kjempe med å føre injektoranordningen rundt en kurve i brønnen, og en mer forenklet boreanordning kan brukes, men som likevel har WOB påført nær boreanordningen.

[0026] Det vises til figur 2, i henhold til en utførelse av oppfinnelsen kan nedihulls injektoranordningen brukes til å øke rekkevidden til kveilrøret (coiled tubing, CT) 22 ned en brønn. CT gis ut fra CT-trommelen 23 som er lokalisert på overflaten. En svanehals 24 retter ut og fører CTet inn i en overflate-CT-injektor 25, som kan være av enhver type som er kjent innen teknikken, se for eksempel WO 2006103464. Overflate-CT-injektoren 25 skyver CTen ned brønnen, og over-fører CTet til nedihulls injektoren 21. Nedihulls injektoranordningen er fastgjort til brønnen i det vertikale parti av hovedbrønnen 26, og skyver CTet ned inn i side-brønnen 27. Nedihulls injektoren tilføres effekt av en effektledning 28 kjørt ned siden av brønnen fra overflaten.

[0027] Ved anvendelse av denne fremgangsmåte kan rekkevidden til CTet økes betydelig før det skjer en blokkering, sammenlignet med det som kan oppnås ved anvendelse kun av en overflateinjektor. Enden av røret kan ha et logge-apparat eller en boreanordning festet til den nedre ende av røret.

[0028] Figur 3 viser starten av injeksjonsfasen, og figur 4 viser slutten av injeksjonsfasen for innsetting av rør 31 ned en brønn. Ved starten av operasjonen er mesteparten av røret ovenfor nedihulls injektoranordningen 32 (figur 3). Så snart boreanordningen 33 begynner boring gis mer rør eller vaierkabel ut fra overflaten og nedihulls injektoren 32 mater røret 31 ned inn i sidebrønnen 34 inntil den ønskede lengde av brønnen er nådd (figur 4).

[0029] Figur 5 eksemplifiserer en foreslått utførelse av den drivende mekanisme av nedihulls injektoren ifølge oppfinnelsen. Den drivende mekanisme består av minst et par av motstående lukkede kjeder 51 som presses inn i kontakt med CTet 52 når røret mates gjennom borehullet. En drivmotor roterer kjedehjulene 53 som kjedeløkkene 51 omgir via akslene 54. Kjedene griper røret 52 og trekker mer av røret inn i brønnen eller hjelper til med å skyve røret tilbake ut av brønnen. Moto-ren kan opereres i to retninger for å dreie kjedehjulene 53 og de lukkede kjeder 51 i begge retninger. Hvert hjul 53 roterer rundt enden av en aksel 54 som roterer rundt et fast aksepunkt på huset 55 av injektoranordningen. Dette tillater at av-standen mellom hjulene 53 og kjedene 51 på motsatte sider av injektoranordningen endres, og tillater derfor at CTet 52 med forskjellige diametre kan injiseres, og åpner også opp nok plass mellom hjulene 53 til å tillate at større apparater, så som en boreanordning eller loggeverktøy, kan kjøres gjennom injektoren før CT-injeksjonsoperasjonen starter.

[0030] Figur 6 viser et eksempel på et tverrsnitt gjennom det øvre foringsrør av brønnen (ovenfor injektoren) og en mulig plassering av effektkablene. Effekt- og kommunikasjonsledninger 61 går parallelt med kveilrøret 62 ned siden av forings- røret 63, til nedihulls injektoren. Disse ledninger kan være enten elektriske, hydrauliske eller en kombinasjon av disse. Kommunikasjons- og/eller effektmidler 64 til boreanordningen ved enden av CTet kan gå ned innsiden av det injiserte CT 62.

[0031] Forankringssystemet tillater at nedihulls injektoren fastgjøres til et be-stemt parti ned borehullet. Det hindrer at nedihulls injektorsystemet forflyttes aksi-alt opp eller ned borehullet, var det som låst på plass. Forankringssystemet kan omfatte låsende organer posisjonert på den ytre overflate av injektoranordningen. Forskjellige mekanismer kan brukes til å forankre injektoren. De låsende organer kan opereres av en drivenhet som strekker de låsende organer ut mot veggen i borehullet. Når injektoranordningen skal beveges, blir de låsende organer låst opp, slik at anordningen kan beveges videre opp eller ned borehullet. GB 2398308 beskriver et forankringssystem med en låsende mekanisme for å bevege et nedihulls verktøy gjennom et borehull.

[0032] Figur 7 viser forskjellige midler for forankring av injektoranordningen i foringsrøret. Figur 7(a) viseren nedihulls injektoranordning 71 festet til foringsrøret 72 av et borehull ved hjelp av hydraulisk aktiverte inntrykkingslegemer. Så snart de er i den påkrevde posisjon i borehullet, blir inntrykkingslegemene 73 strukket ut, slik at de kan penetrere formasjonen og holde injektoranordningen på plass. Figur 7(b) viser nedihulls injektoranordningen låst på plass via doble kammer 74, som er låst i begge retninger via en elektrisk motor med utveksling. Figur 7(c) viser en forankringsanordning omfattende en hydraulisk pakning. Nedihulls injektoranordningen er forankret til foringsrøret 72 i borehullet via en oppblåsbar pakning. Ved sin ønskede posisjon blir den forsterkede elastomer 75 fylt med trykksatt olje 76, slik at elastomeren 75 ekspanderer og presser seg selv mot foringsrøret 72 i borehullet, for å holde nedihulls injektoren på plass. Figur 7(d) viser en forankringsanordning omfattende en gummipakning. Når injektoranordningen kjøres ned borehullet fastholdes elastomerringen inne i anordningen. Så snart anordningen har nådd de ønskede posisjoner blir det hydraulisk eller elektrisk aktuerte stempel 78 aktivert. Dette forårsaker at elastomerringen 77 klemmes og ekspanderer radi-alt utover, slik at den får kontakt med foringsrøret i borehullet og fastholder nedihulls injektoranordningen på plass.

[0033] Mange av disse forankringssystemer brukes for det inneværende i in-dustrien fortraktorkjøring, kryping, eller for å låse nedihulls komponenter i en ak-sial forstand mot en seksjon av brønnen som er et foret hull.

[0034] Andre forandringer kan gjøres uten å avvike fra omfanget av oppfinnelsen.

Claims (15)

1. Apparat for å bevege rør (6, 22, 31, 52, 62) gjennom et borehull, omfattende en injektoranordning (1, 32, 71) med en drivende mekanisme (9) for å bevege røret (6, 22, 31, 52, 62) gjennom borehullet,karakterisert vedat: røret og nedihulls injektoranordningen (1, 32, 71) settes inn i borehullet hovedsakelig samtidig; hvor apparatet omfatter et forankringssystem omfattende låsende organer for fastgjøring av injektoranordningen (1, 32, 71) nede i hullet til et foret parti av en borehullvegg og forbindelser for mottak av en effekttilførsel fra overflaten.

2. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert vedat den drivende mekanisme (9) er justerbar slik at størrelsen av plassen i nedihulls injektoranordningen (1, 32, 71) som røret (6, 22, 31, 52, 62) beveges gjennom kan varieres.

3. Apparat som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert vedat den drivende mekanisme (9) omfatter en kjedeanordning som i bruk kan få kontakt med røret (6, 22, 31, 52, 62) og drivmotorer for å dreie kjedehjulene.

4. Apparat som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert vedat den drivende mekanisme (9) kan operere i en opp-over-retning og en nedover-retning langs borehullet.

5. System for transportering av rør (6, 22, 31, 52, 62) langs et borehull,karakterisert vedat det omfatter: en injektoranordning (1, 32, 71) omfattende en drivende mekanisme (9) fastgjort nede i hullet til den forede vegg av borehullet og kveilrør (22, 62) innsatt ned borehullet gjennom injektoranordningen (1, 32, 71), hvori den drivende mekanismen omfatter i det minste et par motstående kjeder (51) konfigurert til å være i kontakt med kveilrøret (52) som er satt ned i borehullet.

6. Fremgangsmåte for å bevege rør (6, 22, 31, 52, 62) gjennom et borehull,karakterisert vedat den omfatter: innsetting av en injektoranordning (1, 32, 71) omfattende en drivende mekanisme (9) nede i hullet, hvori den drivende mekanismen (9) omfatter et par av motstående kjeder (51), idet hvert motstående kjede (51) er konfigurert med et kjedehjul (53) og en aksel (54); festing av anordningen (1, 32, 71) til et foret parti av borehullets vegg; og injisering av røret (6, 22, 31, 52, 62) gjennom borehullet ved anvendelse av nedihulls injektoren (1, 32, 71), hvori røret (6, 22, 31, 52, 62) og nedihulls injektoranordningen (1, 32, 71) settes gjennom paret motstående kjeder (51) og inn i borehullet hovedsakelig samtidig.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert vedat den omfatter låsing av nedihulls injektoranordningen (1, 32, 71) til veggen av borehullet.

8. Fremgangsmåten som angitt i krav 6 eller 7, karakterisert vedat injisering av røret (6, 22, 31, 52, 62) gjennom borehullet omfatter å skyve røret (6, 22, 31, 52, 62) ned borehullet for å transportere røret (6, 22, 31, 52, 62) videre langs brønnen.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 6 eller 7, karakterisert vedat injisering av røret (6, 22, 31, 52, 62) gjennom borehullet omfatter trekking av røret (6, 22, 31, 52, 62) opp borehullet for å ta røret (6, 22, 31, 52, 62) utfra brønnen.

10. Fremgangsmåte som angitt i ett av kravene 6-9, karakterisert vedat den omfatter innsetting av nedihulls injektoranordningen (1, 32, 71) i borehullet før innsetting av røranordningen i borehullet.

11. Fremgangsmåte som angitt i ett av kravene 6-10, karakterisert vedat nedihulls injektoranordningen (1, 32, 71) er posisjonert ovenfor en kurve langs en vertikal akse av borehullet.

12. Fremgangsmåte som angitt i ett av kravene 6-11, karakterisert vedat en boreanordning (3, 33) er festet til den nedre en-de av røret (6, 22,31,52,62).

13. Fremgangsmåte som angitt i ett av kravene 6-11, karakterisert vedat loggeutstyr er festet til den nedre ende av røret (6, 22, 31, 52, 62).

14. Fremgangsmåte som angitt i ett av kravene 6-13, karakterisert vedat den gjennomføres ved anvendelse av apparatet som angitt i ett av kravene 1-4.

15. Fremgangsmåte som angitt i ett av kravene 6-13, karakterisert vedat den gjennomføres ved anvendelse av systemet som angitt i krav 5.