NO337065B1

NO337065B1 - Partikkelsperrende innretning for ferdigstilling av en borehullsforgreining i en hydrokarbonbrønn i samvirke med en foring

Info

Publication number: NO337065B1
Application number: NO20120691A
Authority: NO
Inventors: Douglas James Murray; John J Johnson; Enrique M Proano
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2001-01-26
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2016-01-11
Also published as: GB2371579B; NO20020411L; CA2641965C; US20030192700A1; NO332415B1; US6679329B2; CA2641965A1; NO20020411D0; CA2369473A1; NO20120691L; AU785480B2; AU1353002A; GB2371579A; US20020100588A1; GB0201732D0; CA2369473C

Description

OPPFINNELSENS BAKGRUNN

Et flersidig borebrønnsanlegg omfatter per definisjon minst en primær borebrønn og en latteral borebrønn som er forgrenet utfra denne. Forgrenings-stedet mellom den primære borebrønn og den sideforgrenede borebrønn utgjøre i visse tilfeller en innløpsvei for filtrering av sand og annet partikkelmateriale inn i borebrønnsanlegget, og som vanligvis fører til at slikt partikkelmateriale trekkes med i produksjonsfluidet. Det er da åpenbart uønsket at partikkelmaterialet trekkes med i produksjonsfluidet, da slike partikler da må fjernes fra produksjonsfluidet, og dette innebærer da ytterligere kostnader og tidsforsinkelser med hensyn til den endelige fremstilling av et produkt. Grunnene til at det forekommer infiltrering av partikkelmateriale gjennom en forgrening i en flersidig borebrønn er da mange, innbefattet den ikke helt styrbare vindustrørrelse og vindusform som da vanligvis frembringes ved å kjøre et freseverktøy inn i den primære borebrønn og i kontakt med en ledekile, hvoretter freseverktøyet freser ut et vindu i brønnforingen for den primære borebrønn. Denne freseprosessen er i seg selv ikke særlig nøyaktig og det er forholdsvis usannsynlig at et vindu med nøyaktig tilsiktet form og størrelse kan frembringes. Tverrettede foringer som kjøres inn for å rage ut gjennom et utfreset vindu og inn i et latteralt borehull er da fremstilt regulære mønstre og størrelser på overflaten. Når et regelmessig mønster på toppen av en slik foring settes opp mot et utfrest vindu i nedhullsomgivelser, er det videre forholdsvis usannsynlig at foringsflensen vil passe korrekt sammen med alle områder av et utfrest vindu. Dette vil da etterlate gap mellom foringsflensen og den gjennom-freste foring i den primære borebrønn, hvilket da fører til den ovenfor nevnte innløpsvei for infiltrering av partikkelmateriale i borebrønnsutstyret. I en anordning og fremgangsmåte som er i stand til å redusere en mengde partikkelmateriale som infiltrerer borebrønnsutstyret med en forgrening i en flersidig borebrønn vil da være gunstig for nedhullsteknikker.

WO 98/09049 A1 omhandleren partikkelsperrende innretning for ferdigstilling av en borehullsforgreining i en hydrokarbonbrønn i samvirke med en foring, omfattende en hylse med en liten veggtykkelse og som har et vindu orientert i forhold til et vindu gjennom foringsrøret.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en partikkelsperrende innretning for ferdigstilling av en borehullsforgrening i en hydrokarbonbrønn i samvirke med en foring, omfattende: - en hylse med en veggtykkelse;

- et vindu anordnet i hylsen,

kjennetegnet ved at vinduet i hylsen er maskinbearbeidet under regulerte forhold på jordoverflaten til en dimensjon som er litt mindre enn foringen for å danne en inngrepspasning med hylsen.

Foretrukne utførelsesformer av den partikkelsperrende innretning er videre utdypet i kravene 2 til og med 4.

Sand og annet partikkelmateriale kan i vesentlig grad lukkes ute fra forgreninger i nivå 3 flersidige borebrønnsanlegg ved å anvende en tynnvegget hylse med et påført forfremstilt vindu i sammenheng med den vanlige utfresing av et vindu i den primære borebrønns brønnforing. Dette vindu som er fremstilt på forhånd oppviser en kjent og lett regulerbar form og størrelse, og som i seg selv sikrer at det blir mulig at en kommersiell tilgjengelig foringshenger vil danne tettende forbindelse mot vindu, fra så vel foringsopphengingen og hylsen er maskinbearbeidet under regulerte forhold på jordoverflaten nettopp for det formål at de skal danne tettende forbindelse med hverandre. Installasjon av hylsen med det forfremstilte vindu sikrer at ved innerdiameteren av borebrønnsboringen vil den vindusflate som "sees" av foringsopphengingsystemet er slik flate som foringsopphengingen kan danne tetning imot. Foringsopphengingens tetning kan oppnås ved mange forskjellige fremgangsmåter, hvorav to foretrukne metoder går ut på at en elastomerisk pakning plasseres mellom foringsopphengingens flens og hylse, samt at en samordningspasning metall-til-metall fører til deformasjon av vindushylsen utover under installasjon av foringen. I tillegg er det angitt en krok-formet foringsopphenging. Alle disse alternative fremgangsmåter for å opprette en tetning er effektive og enhver har fordeler som kan være tiltrekkende for visse an-vendelser. Hylsen er fortrinnsvis ved en opphullsende samt ved en nedhullsende, og i begge tilfeller helt i samsvar med vedkommende anvendelse og brønn-operatørens ønsker. I en viss utførelse er selve brønnforingen i den primære borebrønn utstyrt med en sylinderformet forsenkning som er i stand til å motta hylsen på en slik måte at hylsens innerdiameter er hovedsakelig den samme som boringens innerdiameter på vedkommende sted.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Det skal nå henvises til tegningene hvor like elementer er i et samme henvisningstall i de forskjellige figurer, og hvor: Figur 1 viser et lengdesnitt gjennom en tynnvegget hylse med forut fremstilt vindu, Figur 2 viser i snitt en skisse av den tynnveggede hylse installert på et innkjøringsverktøy som er vist skjematisk, og dette innkjøringsverktøy omfatter en lokaliseringsansats, Figur 3 er en skjematisk skisse av den tynnveggede hylse installert med opphulls- og nedhullspartier av hylsen utpresset mot innsiden av brønnforingen, Figur 4 viser i snitt den tynnveggede hylse installert i fult utvidet tilstand mot innsiden av brønnforingen og hvor det anvendes et alternativt foringssegment med en forsenkning for å motta den tynnveggede hylse, Figur 5 er en skisse av samme art som figur 4, men med den laterale foring installert, Figur 6 er en skisse av et parti av en primær brønnforing med en lederkile installert på forhånd forutfor utfresningen av primærforingen, Figur 7 er en skisse av samme art som figur 6, men hvor det er vist at en borekrone er kjørt ned i borehullet Figur 8 viser den primære brønnforing etter utboring av et vindu i den primære brønnforing og et siderettet borehull, Figur 9 viser en skisse i samsvar med figur 8 etter at ledekilen er fjernet, Figur 10 er en skisse som viser hylsen plassert i forgreningsgrensesnittet ved et innkjørt verktøy, Figur 11 viser at det innkjørte verktøy presser ut en opphullsende av den tynnveggede muffe mot brønnforingens innside,

Figur 12 viser hylsen innstilt i posisjon inne i borebrønnen,

Figur 13 er en skisse av samme art som figur 12, men med installert lateral brønnforing, Figur 14 er en skjematisk skisse av en alternativ utførelse av en alternativ utførelse av hylsen som utnytter en orienteringsforankring, Figur 15 er en skisse av samme art som figur 14, men vist etter utpressing av opphullsenden, og Figur 16 viser skjematisk et lengdesnitt gjennom en utførelse som anvender en opphektbarforingsopphenging.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Det skal nå henvises til figur 1, hvor det er vist en tynnvegget hylse 10 med forut utformet vindu 12. Hylsen 10 er fortrinnsvis utført i stål og med en tykkelse fra ca. 0,3 til ca. 0,6 cm. En foretrukket tykkelse på 0,5 cm er valgt for å lette forholdsvis lett utpresning samtidig som det oppnås tilstrekkelig ettergivenhet for hylsen til å sikre nær kontakt med en foring som strekker seg gjennom hylsen og tilstrekkelig for å lette brodannelse av et partikkelmateriale som ellers ville kunne passere mellom hylsen og foring og derved forurense produserte fluider. I en annen foretrukket utførelse er foringen avtettet mot hylsen. I en foretrukket utførelse er bånd 13 plassert runde hylsen 10 for å bidra til avtetning og forankring av hylsen 10 mot brønnforingen 20. Disse bånd 13 er fortrinnsvis av elastomer materiale. Det bør forstås at et eller flere bånd 13 kan anvendes etter ønske. Disse bånd er synlige i figur 1, 2 og 10, men er ikke vist i de øvrige figurer pga. at de er sammentrykt mellom hylsen 10 og brønnforingen i borehullet.

Figur 2 viser skjematisk et bevegelig verktøy 14 hvorpå hylsen 10 er montert for å kjøres inn i brønnhullet (ikke vist). Løpeverktøyet kan være et hvilket som helst av flere kommersielt tilgjengelige bevegelige verktøy som er i stand til å løsbart fastholde en hylse som skal kjøres nedover i borehullet. Det bevegelige verktøy 14 omfatter imidlertid en skjematisk vist lokaliseringsansats 16 som spesielt kan anvendes for korrekt plassering av den tynnveggede hylse 10. Lokaliseringsansatsen 16 er fortrinnsvis montert på en tapp 18 som omfatter en torsjonsfjær (ikke vist). Lokaliseringsansatsen 16 følger innsiden av en brønnforing 20 inntil den når frem til et utfrest vindu 22, slik at ansatsen 16 der automatisk vil drage ut gjennom vinduet 22 mens det bevegelige verktøy 14 fortsetter videre nedover i borehullet. Når lokaliseringsansatsen 16 når en nedre omkretskant 24 av vinduet 22, vil den orientere seg selv både rettlinjet og ved dreiebevegelser i forhold til vindu 22. På grunn av at hylsen 10 er omsorgsfullt orientert på det bevegelige verktøy 14 på brønnoverflaten for det formål å plassere lokaliseringsansatsen 16 i en slik valgt posisjon i forhold til det forut utarbeidede vindu 12, at virkningen av lokaliseringsansatsen 16 på omkretskanten 24 lineært og ved dreiebevegelser orienterer hylsen 10 korrekt i forhold til det utfreste vindu 22.

Så snart hylsen 10 er korrekt orientert inne i hullet, blir verktøyet 14 brukt til å presse ut en opphullsende 26, en nedhullsende 28 eller begge disse ender 26 og 28 til å danne kontakt med innsiden 30 av brønnforingen 20. En foretrukket fremgangsmåte for pressutvidelse av hylsen 10 er å anvende en oppblåsbar utpresningsinnretning som inngår i det bevegelige verktøy. Hvis opphullsenden 26 og nedhullsenden 28 begge skal pressutvides, så kan fortrinnsvis 2 oppblåsbare innretninger anvendes samtidig. Figur 3 viser skjematisk hylsen 10 pressutvidet både i opphullsenden 26 og nedhullsenden 28.

Det skal nå henvises til figur 4, hvor det er vist en alternativ konstruksjon for nye brønner, og hvor brønnforingen 32 er forutbearbeidet for å danne et vindu og omfatter forsenkninger 34 som er hensiktsmessig dimensjonert og konfigurert for å motta en forut installert hylse 10, idet det frembringes en indre diameter 36 for hylsen 10 som hovedsakelig er lik indre diameter 38 av brønnforingen 32. Ved å anvende en slik brønnforing 32 vil det ikke bli noen innsnevring i skjøteområdet, og som ellers ville vise seg å være problematisk i forhold til de redskaper som skal passere gjennom forgreningsområdet. Som det best er vist i figurene 3 og 4 er vinduet 10 i hylsen 12 fortrinnsvis av mindre dimensjon enn vinduet 22 (i figur 3) og 42 (i figur 4) slik at en siderettet foring som drives til tettende inngrep ved forgreningen vil danne avtetning mot innsiden 36 av hylsen 10 ved vinduet 12.

Det skal nå henvises til figur 5, hvor opptegningen i figur 4 er blitt gjentatt, men med en sideforgrenet foring installert. Det er således vist at flensen 44 på forgreningsutforingen 46 er bragt til seteanlegg mot vinduet 12 i hylsen 10 og avtettet overfor dette. Det bør bemerkes at grenseområdet (pilen 48) kan utgjøres av et elastomerisk avtetningsmateriale, slik som polyuretan eller et metallisk avtetningsmateriale slik som bronse eller stål. Det bør også bemerkes at det er mulig å maskinbearbeide det forut utfreste vindu 12 til en dimensjon som er litt mindre enn foringen 46 for å danne en inngrepspasning med hylsen 10. På grunn av at hylsen ligger nær inntil forgreningsforingen i området ved det forut utfreste vindu, vil sand og annet partikkelmateriale fra området omkring forgreningen 50 i vesentlig grad bli utelukket fra borebrønnsanlegget. Dette kan finne sted ved brodannelse eller avtetning, alt etter den foreliggende tetthet av sideforingens anlegg mot hylsen.

Det skal nå henvises til figurene 6-13, hvor det for en viss utførelse er vist rekkefølgen for de forskjellige trinn ved installering av den sandhindrende innretning. I figur 6 er brønnforingen 20 vist med en innlagt ledekile 52 som er orientert og holdt på plass ved hjelp av en forankring 54. I figur 7 er det vist at en borestreng 56 er ført inn i nedhullsomgivelsen og like før den kommer i kontakt med ledekilen 52. Det skal så henvises til figur 8, hvor det er vist et utfrest vindu 22 og et siderettet borehull 58. Videre skal det henvises til figur 9 hvor ledekilen 52 er blitt fjernet fra borebrønnen med etterlatt forankring 54 på plass. Det bør bemerkes at forankringen 54 ikke er påkrevet for installasjon av den sandhindrende innretning som er beskrevet her, men kan anvendes som en lokali- seringsinnretning hvis så ønskes. Det skal videre henvises til figur 10, hvor det er vist at et bevegelig verktøy 14 av den art som er beskrevet ovenfor er blitt ført inn i nedhullsomgivelsen og til et sted i nærheten av det siderettede borehull 58. Ansatsen 16 orienterer seg rettlinjet og ved dreiebevegelse et i forhold til det utfreste vindu 22. Så snart ansatsen 16 er landet på vinduskanten 24, blir hylsen 24, slik som beskrevet ovenfor, utpresset ved hjelp av den opplåsbare pakning 60, slik som vist i figur 11.1 figur 12 er det vist at den utpressede hylse 10 er etterlatt i den fastlagte posisjon inne i borebrønnen og forankret til brønnforingen 20 med vinduet 12 orientert lineært og dreieriktig i forholdt il borehullet 58. Figur 13 viser et siderettet foringsrør 60 installert med sin flens 62 i fast seteanlegg mot hylsen 10, slik at det opprettes en tetning mot hylsen enten ved hjelp av et elastomerisk tetningsmiddel, slik som polyuretan, eller ved en tetning metall-mot-metall eller eventuelt en annen egnet tetning.

Den ovenfor omtalte fremgangsmåte for orientering lineært og i dreie-retningen ved bruk av en ansats 16, er en foretrukket utførelse, men likevel bare en av flere mulige utførelser. En annen foretrukket utførelse er angitt i figurene 14 og 15, går ut på å støte inn i forankringen 54 et bevegelig verktøy 80 med en orienteringsforankring 82, slik at hylsen 10 kan orienteres i forhold til det ufreste vindu (ikke vist i figur) basert på den opprinnelige ledekilforankring 54 og ikke på vinduets omkretskant. Orienteringsforankringen 82 avtetter videre nedhullsenden og fjerner derved behovet for pressutvidelse av nedhullsenden av hylsen 10. Opphullsenden er derfor den eneste ende som trenger pressutvidelse. Figur 15 viser da opphullsenden pressutvidet, slik det også tidligere er blitt beskrevet.

I figur 16 er det vist en annen utførelse ved en skjematisk skisse som er påført samme henvisningstall for tilsvarende komponenter for bedre å kunne forstå et annet foretrukket arrangement hvor den sandhindrende hylse 10 er anvendt i sammenheng med en opphektningsforing 70 med en hektekrok 72 for inngrep med vinduskanten 24. Skjønt det ikke er benyttet noen flens 44 i denne utførelse, er det likevel frembragt en inngrepspasning mellom sideforingen 70 og hylsen 10, hvor da partikler kan danne tetningsbro og således utelukkes fra forgreningen.

Det bør bemerkes at skjønt den ovenfor angitte fremgangsmåte for å opprette en sandavvisende forgrening er effektiv, er det for dens utførelse bare nødvendig å plassere hylsen 10 på et ønsket sted og føre en sideforing gjennom det forut utfreste vindu og inntil tilstrekkelig nærkontakt for derved å lette brodannelse ved hjelp av partikkelmaterialet. Pressutvidelse av hylsen på plass er også et foretrukket prosesstrinn. Utfresning av et vindu i den primære brønnforing og utboring av et latteralt borehull er blitt utført som en del av en tidligere arbeidsoperasjon.

Claims

1. Partikkelsperrende innretning for ferdigstilling av en borehullsforgrening i en hydrokarbonbrønn i samvirke med en foring, omfattende: - en hylse (10) med en veggtykkelse; - et vindu (12) anordnet i hylsen (10), karakterisert veda t vinduet (12) i hylsen (10) er maskinbearbeidet under regulerte forhold på jordoverflaten til en dimensjon som er litt mindre enn foringen for å danne en inngrepspasning med hylsen (10).

2. Partikkelsperrende innretning for ferdigstilling av en forgrening og som angitt i krav 1, karakterisert vedat innretningen videre omfatter minst et bånd (13) anordnet rundt en omkrets av hylsen (10).

3. Partikkelsperrende innretning som angitt i krav 1, karakterisert vedat veggtykkelsen er fra ca. 0,3 til omkring 0,6 cm.

4. Partikkelsperrende innretning som angitt i krav 1, karakterisert vedat det angitte bånd (13) er elastomerisk.