NO339082B1 - Fremgangsmåte for kombinert rengjøring og plugging i en brønn - Google Patents

Description

FREMGANGSMÅTE FOR KOMBINERT RENGJØRING OG PLUGGING I EN BRØNN

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for kombinert rengjøring og plugging i en brønn. Mer spesifikt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte som tilveiebringer hydraulisk isolering i form av en brønnplugg som blir installert i tverrsnittet av brøn-nen ved et ønsket dyp, hvor brønnen, i det minste i partiet hvor det skal anbringes en brønnplugg, er forsynt med i det minste to i det vesentlige konsentrisk anbrakte rør-legemer.

Det fremlegges også et spyleverktøy som ikke utgjør en del av oppfinnelsen, men som er egnet for benyttelse i foreliggende fremgangsmåte.

Det er kjent å etablere en barriere i en brønn ved at det mekanisk fjernes en seksjon av foringsrør ved kverning av foringsrøret ("section milling"), hvoretter tverrsnittet av brønnen fylles med sement. En slik operasjon er svært tidkrevende og medfører således store kostnader for en operatør. Operasjonen krever gjerne overflateinstallasjoner som skal skille metallspon fra borevæsken ("drilling mud"), og det kreves ofte flere og ulike typer rensefluider for å få transportert metallspon opp fra dypet i brønnen.

Det er også kjent at en brønnplugg kan etableres ved hjelp av en fremgangsmåte og anordninger som fremlagt i norsk patentsøknad 20111641 (NO 20111641) med tittel «Fremgangsmåte for kombinert rengjøring og plugging i en brønn, vaskeverktøy for retningsstyrt spyling, samt anvendelse av va ske verktøyet», og i norsk patentsøknad 20120099 med tittel «Apparat og framgangsmåte for anbringelse av et fluidisert pluggmateriale i en oljebrønn eller gassbrønn», hvorav begge disse søknader er innle-vert av herværende søker.

NO 20111641 anses som den nærmeste kjente teknikk. Angjeldende fremgangsmåte er patentsøkt i tidsrommet mellom innlevering og publisering av NO 20111641 og må derfor kun oppfylle kravet til nyhet ifølge Patentlovens § 2 annet og tredje ledd.

I en brønn hvor partiet som skal plugges er forsynt med to eller flere i det vesentlige konsentrisk anbrakte rørlegemer, har det vist seg at søkers apparat for rengjøring før plugging, som beskrevet i NO 20111641 for en brønn forsynt med ett rørlegeme, ikke er egnet til å rengjøre på en tilfredsstillende måte. Når to rørlegemer er støpt sammen i brønnen, har det vist seg vanskelig å fjerne rester av støpematerialet, som for eksempel kan være sement, på en tilfredsstillende måte. Dette støpematerialet kan være foreldet og i en slik tilstand at det ikke lenger tilfredsstiller kravene til et barriereelement i brønnen. Videre har det også vist seg vanskelig å rengjøre på en tilfredsstillende måte når det ikke befinner seg støpemateriale mellom de minst to rør-legemer i brønnen. Dette er fordi det ved vasking slik som beskrevet i nevnte patent-søknad NO 20111641, vil oppstå et trykkfall i ringrommene mellom rørlegemene.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for kombinert perforering og rengjøring av ringrom i en brønn over en lengdeseksjon av brønnen, samt påfølgende plugging av lengdeseksjonen, hvor brønnen, i det minste over lengdeseksjonen som skal plugges, er forsynt med minst to rørlegemer, inkludert et innerste rørlegeme og et ytterste rør-legeme, og hvor fremgangsmåten omfatter følgende trinn: (A) å føre et perforeringsverktøy ned i det innerste rørlegemet til nevnte lengdeseksjon av brønnen; (B) ved hjelp av perforeringsverktøyet, å tildanne perforeringer i de minst to rørle-gemer langs lengdeseksjonen; (C) ved hjelp av et spyleverktøy som er festet til et nedre parti av en gjennom-strømbar streng, og som føres ned i det innerste rørlegemet til lengdeseksjonen, å pumpe et spylefluid ned gjennom strengen, ut gjennom minst ett utløp i spyleverk-tøyet, inn i det innerste rørlegemet, og videre ut i nevnte ringrom (6, 8) via perforeringene i de minst to rørlegemer, hvor nevnte ringrom omfatter minst ett ringrom beliggende mellom de minst to rørlegemer samt et ringrom beliggende utenfor det ytterste rørlegemet; (D) å pumpe et fluidisert pluggemateriale ned gjennom strengen og ut i det innerste rørlegemet ved lengdeseksjonen; og (E) å plassere det fluidiserte pluggemateriale i det innerste rørlegemet, og derved også i nevnte ringrom via perforeringene i de minst to rørlegemer, langs i det minste

nevnte lengdeseksjon av brønnen, hvorved de minst to rørlegemer og nevnte ringrom plugges langs i det minste nevnte lengdeseksjon av brønnen.

Den gjennomstrømbare strengen kan for eksempel være en borestreng eller en kveil-rørsstreng av for så vidt kjente typer.

I én utførelsesform kan det fluidiserte pluggematerialet omfatte sementvelling for tildannelse av en sementplugg.

Som alternativ eller i tillegg, kan det fluidiserte pluggemateriale omfatte en fluidisert løsmasse for tildannelse av en løsmasseplugg.

I en første utførelsesform kan fremgangsmåten, mellom trinn (B) og trinn (C), også omfatte følgende trinn:

- å trekke perforeringsverktøyet ut av brønnen; og

- å feste spyleverktøyet til det nedre parti av strengen for påfølgende gjennomføring av trinn (C)-(E) av fremgangsmåten. Perforering og spyling foretas således på separate turer ned i brønnen.

I en andre utførelsesform kan fremgangsmåten, før trinn (A), ytterligere omfatte føl-gende trinn: - å sammenkople perforeringsverktøyet og spyleverktøyet til en sammenstilling av disse; og - å kople sammenstillingen til nevnte nedre parti av strengen. Perforering og spyling foretas således i én og samme tur ned i brønnen.

I en fortrukket utførelsesform kan trinn (C) av fremgangsmåten innbefatte å rotere strengen mens spylingen pågår. Dette vil ha den effekt at rørlegemet og ringrommene vil kunne rengjøres bedre da spyleverktøyet over tid vil kunne bearbeide et større areal.

I en annen foretrukket utførelsesform kan trinn (C) av fremgangsmåten, som et tillegg eller alternativ, innbefatte å bevege strengen i en resiprokerende bevegelse mens spylingen pågår. Dette vil ha samme effekt som nevnt ovenfor for en roterende bevegelse, i tillegg til at det vil gjøre det lettere å komme til i ringrommene som skal rengjø-res.

I én utførelsesform kan fremgangsmåten, før trinn (C), innbefatte å tilsette et abrasivt middel til spylefluidet. Dette vil være spesielt hensiktsmessig dersom ringrommet mel lom de to rørlegemene er fylt med sement eller et annet støpemateriale, da dette kan være vanskelig å fjerne uten abrasive midler i spylefluidet.

Det abrasive middelet kan for eksempel være sand. I en foretrukket utførelsesform kan mengden med sand som tilsettes i spylefluidet være mellom 0.05 vektprosent og 1.00 vektprosent. I en spesielt foretrukket utførelsesform kan spylefluidet tilsettes cirka 0.1 vektprosent sand.

Spylefluidet kan være boreslam av for så vidt kjent type.

I en foretrukket utførelsesform kan spylefluidet ledes ut av spyleverktøyets minst ene utløp med en hastighet som er større enn 15 meter per sekund. Herværende søker har gjort tester som har vist at 15 meter per sekund er en grenseverdi hvorover spyleverktøyet er i stand til å rengjøre tilstrekkelig.

I en ytterligere foretrukket utførelsesform kan spylefluidet ledes ut av spyleverktøyets minst ene utløp med en hastighet som er større enn 50 meter per sekund. Ovennevnte tester har også vist at spylingen er spesielt effektiv når spylefluidet har en utgangshastighet som er større enn 50 meter per sekund.

Optimale spylehastigheter og mengde med tilsatt abrasivt medium avhenger av typen spylefluid som benyttes, og da først og fremst av spylefluidets viskositet. Spylefluider med høy viskositet vil vanligvis kreve større utgangshastighet fra spyleverktøyet da hastigheten retarderes fortere enn for lavviskøse væsker.

I en annen foretrukket utførelsesform kan spylefluidet ledes ut fra spyleverktøyets minst ene utløpet i en i det vesentlige spinnfri utgangsstråle. Fordelen med dette er at det derved ikke er behov for dyser som skal gi en spinneffekt på utgangsstrålen, da disse dysene gjerne vil kreve større opplagringsplass.

I én utførelsesform kan fremgangsmåten, etter trinn (C), også omfatte å benytte et vaskeverktøy som beskrevet i nevnte NO 20111641. Dette vil kunne rengjøre lengdeseksjonen ytterligere. Nevnte vaskeverktøy vil også kunne benyttes som et fundament for påfølgende plugging ved hjelp av et herd bart fluidisert pluggemateriale, slik som beskrevet i NO 20111641.

I en annen utførelsesform kan fremgangsmåten, etter trinn (C), også omfatte å sette et pakningselement av for så vidt kjent type i brønnen som et fundament for påføl-gende plugging med det fluidiserte pluggematerialet.

Det vises nå til ovennevnte spyleverktøy for spyling i en brønn. Spyleverktøyet utgjør ikke en del av oppfinnelsen, men det er imidlertid egnet for benyttelse i den foreliggende fremgangsmåte. Videre er spyleverktøyet innrettet for tilkopling til et nedre parti av en gjennomstrømbar streng, hvor spyleverktøyet er utformet med minst ett gjennomstrømbart utløp. Videre er minst ett av nevnte minst ene utløp vinklet slik at utgangsstrålen står ikke-normalt på spyleverktøyets lengdeakse.

I én utførelsesform kan utgangsstrålen fra det minst ene utløpet være i det vesentlige spinnfri.

I en første utførelsesform kan et nedre endeparti av spyleverktøyet være innrettet til å kunne sammenkoples med et perforeringsverktøy for perforering av omkringliggende rørlegemer. Dette vil kunne være en fordel fordi operasjonene perforering og spyling da kan foretas på én og samme tur ned i brønnen.

I en andre utførelsesform kan et nedre endeparti av spyleverktøyet være innrettet til å kunne sammenkoples løsbart med nevnte perforeringsverktøy. Dette vil være fordel-aktig fordi perforeringsverktøyet da vil kunne løsnes og dumpes i brønnen.

I en foretrukket utførelsesform kan minst ett av nevnte minst ene utløp være forsynt med en dyse. Dette vil kunne være hensiktsmessig for å oppnå den ønskede konsentrasjon og retning på utgangsstrålen.

I en ytterligere foretrukket utførelsesform kan spyleverktøyet være utformet med en flerhet av utløp, hvor utløpene er vinklet på en slik måte at utgangsstrålene er fordelt innenfor ± 80° fra et plan som står normalt på spyleverktøyets lengdeakse. Dette vil være spesielt hensiktsmessig med tanke på rengjøring av ringrommene fordi det da vil være lettere å oppnå den ønskede virking med vinklede utgangsstråler. Hvis spyle-verktøyet i tillegg roteres og/eller beveges opp og ned (resiprokeres) i brønnen under spylingen, vil dette kunne gi en svært grundig rengjøring av innsiden og utsiden av begge rørlegemer.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser, sett fra siden, en brønn som benyttet ved den foreliggende fremgangsmåte; Fig. 2 viser, sett fra siden, brønnen etter at et lengre parti av to rørlegemer er fjernet, slik som benyttet ved plugging i henhold til kjent teknikk; Fig. 3 viser, sett fra siden, brønnen fra figur 2 etter at en plugg er etablert i brønnen ved hjelp av kjent teknikk; Fig. 4 viser, sett fra siden, brønnen etter at et perforeringsverktøy er ført ned i brønnen; Fig. 5 viser, sett fra siden, brønnen etter at to rørlegemer i brønnen er blitt per-forert, og etter at perforeringsverktøyet er blitt trukket ut av brønnen; Fig. 6 viser, sett fra siden, brønnen etter at et spyleverktøy er blitt ført ned i

brønnen, og mens spyleverktøyet benyttes til å rengjøre i brønnen;

Fig. 7 viser, sett fra siden, brønnen mens et fluidisert pluggemateriale i et parti

fyller i det vesentlige hele tverrsnittet av brønnen;

Fig. 8 viser, sett fra siden, brønnen etter at den er blitt plugget ved hjelp av den

foreliggende fremgangsmåte; og

Fig. 9 viser, sett fra siden, et kombinert perforerings- og spyleverktøy til anvendelse ved én utførelsesform av den foreliggende fremgangsmåte.

I det følgende angir henvisningstallet 1 en brønn som benyttet ved den foreliggende fremgangsmåte. Brønnen 1 er tegnet skjematisk og svært forenklet, og elementer som ikke er sentrale for oppfinnelsen kan være utelatt fra figurene. Figur 1 viser brønnen 1 som skal plugges. Brønnen 1 er forsynt med to i det vesentlige konsentrisk anbrakte rørlegemer 5, 7, her i form av to foringsrør, hvorav et innerste foringsrør 5 og et ytterste foringsrør 7. Foringsrørene 5, 7 avgrenser en brønnbane 2 fra en omkringliggende formasjon 9. Brønnfluider som vil være kjent for en fagmann, er ikke vist på figurene for oversiktens skyld. Slike brønnfluider vil typisk være til ste-de i brønnen 1, blant annet i et ringrom 6 beliggende mellom de to foringsrørene 5, 7, og i et ringrom 8 beliggende mellom det ytterste foringsrøret 7 og den omkringliggende formasjonen 9. Figur 2 viser hvordan et parti av foringsrørene 5, 7 er fjernet for plugging av brønnen 1 i henhold til kjent teknikk. En større lengde av foringsrørene 5, 7 kvernes bort før brønnens 1 tverrsnitt fylles av sementvelling eller et annet fluidisert pluggemateriale 37 for tildannelse av en plugg, som vist i figur 3. Denne kjente fremgangsmåte har flere ulemper som er nevnt innledningsvis i den herværende søknad. Figur 4 viser et første steg i den foreliggende fremgangsmåte. En streng 3 er ført ned i brønnen 1 og innvendig i det innerste foringsrøret 5. Et perforeringsverktøy 31, her i form av en perforeringskanon av for så vidt kjent type, er koblet til et nedre parti av strengen 3. Perforeringskanonen 31 er plassert langsmed en lengdeseksjon LI av brønnen 1 som skal plugges. Perforeringskanonen 31 tildanner perforeringer 51, 71 som er gjennomgående i begge foringsrørene 5, 7, slik som vist på figur 5. Figur 6 viser brønnen 1 etter at et spyleverktøy 33 er ført ned til lengdeseksjonen LI på en gjennomstrømbar streng 3. Den gjennomstrømbare strengen 3 kan være den samme som strengen 3 hvorpå perforeringsverktøyet 31 ble ført ned i brønnen 1, eller det kan være en annen streng. Et spylefluid 35, som på figur 6 er indikert med dets utgangsstråler i form av rette piler ut fra spyleverktøyet 33 og dets strømningsretning i form av buede piler omkring spyleverktøyet 33, strømmer ut fra ulike utløp 331 på spyleverktøyet 33. Utløpene 331 vil typisk være forsynt med dyser for å konsentrere utgangsstrålene og derved oppnå den ønskede konsentrasjon av spylefluidet 35. Utgangsstrålene fra utløpene 331 er spinnfrie i en foretrukket utførelsesform. De ulike utløpene 331 er vinklet slik at utgangsstrålene har ulike utgangsvinkler i forhold til et plan som står normalt på en lengdeakse A til spyleverktøyet 33. De vinklede utgangsstrålene vil gjøre det mulig å få rengjort tilstrekkelig i ringrommet 6 mellom forings-rørene 5, 7, og i ringrommet 8 mellom det ytterste foringsrøret 7 og formasjonen 9. De buede pilene ved spyleverktøyet 33 viser mulige strømningsbaner for spylefluidet 35; ut mot formasjonen 9 via perforeringene 51, 71 og tilbake inn i det innerste foringsrøret 5 via andre perforeringer 51, 71. En buet pil ved strengens 3 øvre parti indikerer at spyleverktøyet 33 roterer med strengen 3 under spylingen. I en alternativ utførelsesform, og som et tillegg eller alternativ, kan strengen 3 føres i en resiprokerende bevegelse under spylingen. Figur 7 viser brønnen 1 idet den over lengdeseksjonen LI er i ferd med å fylles av et fluidisert pluggemateriale 37 som strømmer ut fra en nedre ende av den gjennom-strømbare strengen 3. Det fluidiserte pluggematerialet 3 fyller innsiden av det innerste foringsrøret 5 og strømmer videre ut i ringrommet 6 mellom foringsrørene 5, 7 via perforeringene 51, og deretter videre ut i ringrommet 8 mellom det ytterste forings-røret 7 og formasjonen 9 via perforeringene 71, slik at i det vesentlige hele tverrsnittet av brønnen 1 fylles innenfor lengdeseksjonen LI. Et ikke-vist pakningselement av for så vidt kjent type vil kunne benyttes som et fundament for det fluidiserte pluggematerialet 37. Alternativt, og i etterkant av spylingen, vil det også kunne benyttes et vaskeverktøy som beskrevet i nevnte patentskrift NO 20111641. Vaskeverktøyet ifølge dette patentskriftet kan være innrettet til å kunne etterlates i brønnen 1 og således til å kunne brukes som et fundament for en påfølgende plugg. Figur 8 viser brønnen 1 etter at det fluidiserte pluggematerialet 37 har herdet og det derved er tilveiebragt en plugg for midlertidig eller permanent avstengning av brønnen 1 i henhold til den foreliggende fremgangsmåte. Figur 9 viser en sammenstilling 34 av et perforeringsverktøy 31 og et spyleverktøy 33, hvor perforeringsverktøyet 31 er koblet til et nedre endeparti av spyleverktøyet 33 i sammenstillingen 34. Ved hjelp av for så vidt kjent teknikk er perforeringsverktøyet 31 fortrinnsvis løsbart fra spyleverktøyet 33 i sammenstillingen 34. Sammenstillingen 34 vil derved muliggjøre perforering og spyling på én og samme tur ned i brønnen 1.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for kombinert perforering og rengjøring av ringrom (6, 8) i en brønn (1) over en lengdeseksjon (Li) av brønnen (1), samt påfølgende plugging av lengdeseksjonen (Li), hvor brønnen (1), i det minste over lengdeseksjonen (LI) som skal plugges, er forsynt med minst to rørlegemer (5, 7), inkludert et innerste rørlegeme (5) og et ytterste rørlegeme (7), og hvor fremgangsmåten omfatter følgende trinn: (A) å føre et perforeringsverktøy (31) ned i det innerste rørlegemet (5) til nevnte lengdeseksjon (Li) av brønnen (1); (B) ved hjelp av perforeringsverktøyet (31), å tildanne perforeringer (51, 71) i de minst to rørlegemer (5, 7) langs lengdeseksjonen (Li); (C) ved hjelp av et spyleverktøy (33) som er festet til et nedre parti av en gjennomstrømbar streng (3), og som føres ned i det innerste rørlegemet (5) til lengdeseksjonen (Li), å pumpe et spylefluid (35) ned gjennom strengen (3), ut gjennom minst ett utløp (331) i spyleverktøyet (33), inn i det innerste rør-legemet (5) og videre ut i nevnte ringrom (6, 8) via perforeringene (51, 71) i de minst to rørlegemer (5, 7), hvor nevnte ringrom (6, 8) omfatter minst ett ringrom (6) beliggende mellom de minst to rørlegemer (5, 7) samt et ringrom (8) beliggende utenfor det ytterste rørlegemet (7); (D) å pumpe et fluidisert pluggemateriale (37) ned gjennom strengen (3) og ut i det innerste rørlegemet (5) ved lengdeseksjonen (Li); og (E) å plassere det fluidiserte pluggemateriale (37) i det innerste rørlegemet (5), og derved også i nevnte ringrom (6, 8) via perforeringene (51, 71) i de minst to rørlegemer (5, 7), langs i det minste nevnte lengdeseksjon (Li) av brønnen (1), hvorved de minst to rørlegemer (5, 7) og nevnte ringrom (6, 8) plugges langs i det minste nevnte lengdeseksjon (Li) av brønnen (1).

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, hvor det fluidiserte pluggematerialet (37) omfatter sementvelling for tildannelse av en sementplugg.

3. Fremgangsmåte henhold til krav 1 eller 2, hvor det fluidiserte pluggemateriale (37) omfatter en fluidisert løsmasse for tildannelse av en løsmasseplugg.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, 2 eller 3, hvor fremgangsmåten, mellom trinn (B) og (C), også omfatter følgende trinn: - å trekke perforeringsverktøyet (31) ut av brønnen (1); og - å feste spyleverktøyet (3) til det nedre parti av strengen (3) for påfølgende gjennomføring av trinn (C)-(E) av fremgangsmåten; hvorved perforering og spyling foretas i separate turer ned i brønnen (1).

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, 2 eller 3, hvor fremgangsmåten, før trinn (A), også omfatter følgende trinn: - å sammenkople perforeringsverktøyet (31) og spyleverktøyet (33) til en sammenstilling (34) av disse; og - å kople sammenstillingen (34) til nevnte nedre parti av strengen (3); hvorved perforering og spyling foretas i én og samme tur ned i brønnen (1).

6. Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst av de foregående krav, hvor trinn (C) innbefatter å rotere strengen (3) mens spylingen pågår.

7. Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst av de foregående krav, hvor trinn (C) innbefatter å bevege strengen (3) i en resiprokerende bevegelse mens spylingen pågår.

8. Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst av de foregående krav, hvor fremgangsmåten, før trinn (C), innbefatter å tilsette et abrasivt middel til spylefluidet (35).

9. Fremgangsmåte i henhold til krav 8, hvor spylefluidet (35) tilsettes sand i en mengde som tilsvarer mellom 0.05 vektprosent og 1.00 vektprosent.

10. Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst av de foregående krav, hvor spylefluidet (35) er boreslam.

11. Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst av de foregående krav, hvor spylefluidet (35) ledes ut av spyleverktøyets (33) minst ene utløp (331) med en hastighet som er større enn 15 meter per sekund.

12. Fremgangsmåte i henhold til krav 11, hvor spylefluidet (35) ledes ut av spyle-verktøyets (33) minst ene utløp (331) med en hastighet som er større enn 50 meter per sekund.

13. Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst av de foregående krav, hvor spylefluidet (35) ledes ut av spyleverktøyets (33) minst ene utløp (331) i en i det vesentlige spinnfri utgangsstråle.