NO339172B1 - Grusavsetningsverktøy for brønnboringsbruk - Google Patents

Description

OPPFINNELSENS OMRÅDE

[0001]Området for denne oppfinnelse vedrører grusleveringssystemer som involverer tverrforbindelser, hvor leveringsmengdene er hevet for å kompensere for svært ukonsoliderte formasjoner.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

[0002]Gruspakking er teknikken for avsetting av proppemateriale eller sand i perforeringer for å fremme produksjon og for å redusere produksjonen av partikkelmateriale fra formasjonen når hydrokarbonene produseres. I tilfelle av ukonsolidert formasjon med relativt høy permeabilitet, kan mye av det fluid som brukes til å sirkulere grusen absorberes av formasjonen når grus leveres. For å kompensere for dette fluidtap og for å være i stand til også å frakturere formasjonen når grusen leveres, har pumpemengden blitt sterkt økt. Mens operasjoner i mer konsoliderte formasjoner kun resulterer i en adekvat fraktureringsjobb med en strømningsmengde på ca. 143 m<3>/time, er strømningsmengder i størrelsesorden 620 m<3>/time eller mer ikke uvanlige når man har å gjøre med en nokså ukonsolidert formasjon.

[0003]I en typisk installasjon, som er kjent fra US 2005145384A som anses for å utgjøre den nærmeste tidligere kjente teknikk, blir grusslurryen levert med rørstrengen og går gjennom en pakning og inn en tverrforbindelse og inn i et indre ringrom. Slurryen derfra må, på grunn av utstyrskonfigurasjonen, foreta en radial utgang for å komme til det ytre ringrom som er brønnboringen. Hvis brønnen på dette punkt er forsynt med foringsrør, har de utgangshastigheter for slurryen ved de høyere pumpemengder som var påkrevet i ukonsoliderte formasjoner tidligere forårsaket erosjonsproblemer der hvor slurryen foretar det initiale støt etter å ha gått ut av åpningene fra det indre ringrom, som illustrert på fig. 4. I tillegg, hvis brønnen er åpenhulls, gjør de høyere fluidhastigheter at filterkaken på brønnboringens vegg går av. Dette er heller ikke ønskelig, ettersom grusen og fluidet vil være tilbøyelige til å gå inn i formasjonen ved denne lokalisering istedenfor videre langs brønnboringen. Alternativt kan filterkaken plugge gruspakken og hemme etterfølgende produksjon.

[0004]Den foreliggende oppfinnelse er rettet mot skaden fra høye pumpemengder av grusslurry i ukonsoliderte formasjoner ved avbøying av den utgående strøm av grus bort fra foringsrøret eller borehullets vegg, for å redusere eller eliminere de erosive effekter fra høye støt av slurry. Avbøyningsinnretningen virker også slik at den forbedrer støtvinkler nedstrøms, hvilket også kan redusere erosjonen i forings-røret eller fjerningen av filterkake i et åpent hull. Avbøyningsinnretningen er enkel å fabrikkere og tar imot den verste støyten av erosjonseffektene fra slurry med høy hastighet som treffer den. Disse og andre aspekter ved den foreliggende oppfinnelse kan enklere forstås av en gjennomgang av beskrivelsen av den foretrukne ut-førelse som fremkommer nedenfor sammen med de tilknyttede tegninger. Kravene på slutten av søknaden forstås å bestemme det fulle omfang av oppfinnelsen.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

[0005]Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved et grusavsetningsverktøy for brønnboringuttak, omfattende: et hus som avgrenser et indre ringrom, videre omfattende minst én åpning for å tillate en utgang inn i et ytre ringrom dannet mellom huset og en brønnboringsvegg; kjennetegnet ved en avleder montert i umiddelbar nærhet av åpningen for å bøye av en fluidstrøm som passerer gjennom åpningen, bort fra brønnboringens vegg.

[0006]Foretrukne utførelsesformer av verktøyet er angitt i kravene 2 til og med 20.

[0007]En avbøyningsinnretning hindrer strøm av grusslurry med høy hastighet i direkte å treffe brønnboringens vegg i åpent hull og bryte løs filterkakebelegget på veggen, eller, i et hull med foringsrør, hindrer direkte støt av grusslurry på forings-røret, hvilket kan forårsake slitasje fra erosjon. Slurryen finnes fra et mellomliggende ringrom i en tverrforbindelse som er forsynt med bevegelige organer som kan være dreibart montert for rotasjonsforflytning av den pumpede slurry, for å virke som en deflektor for å hindre eller minimere direkte støt på brønnboringens vegg eller foringsrøret. Når strømmen stopper, kan deflektorene dreie seg tilbake til sine opprinnelige posisjoner. Deflektorene kan simpelthen byttes ut når de er slitt.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0008]Fig. 1 viser deflektorene i en stengt posisjon inne i foringsrør;

[0009]Fig. 2 er risset på fig. 1 med deflektorene i den åpne posisjon;

[0010]Fig. 3 viser en tverrforbindelse med deflektoren skjøvet åpen av strømning; og

[0011]Fig. 4 viser skade som skje uten deflektoren ved høye slurry-strømningsmengder.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSE

[0010]Fig. 1 illustrerer en rørform 10 som avgrenser det indre ringrom fra en tverrforbindelse 11 vist på fig. 3, som grusslurryen beveger seg gjennom etter at den har kommet ned en rørstreng (ikke vist) og gjennom en pakning (ikke vist). Disse komponenter er utelatt fordi de er velkjente for de som har fagkunnskap innen teknikken, og figurene fokuserer på modifikasjonen av slikt utstyr som er rettet mot problemstillingen med erosjon av et omgivende foringsrør eller en brønnboring, idet begge disse er vist som 12 som omgir røret 10. Røret 10 har ett eller en flerhet av utløp 14 som normalt er dekket, når det ikke er noen strøm av slurry gjennom tverrforbindelsen, av avbøyningsorganer 16. Organene 16 har fortrinnsvis på sin utvendige overflate 18 krummingen til røret 10, slik at overflaten 18 blir tilnærmet fortsettelsen av den utvendige overflate 20 av røret 10. Avbøynings- eller avlederorganet 16 er fortrinnsvis dreibart montert ved en tapp 22, hvilket lettere ses på fig. 2. Det kan generelt ha en trapesform. Dets egne vekt kan holde det i den stengte posisjon på fig. 1. Pilen 24 illustrerer pumpet slurry som går ut åpningen 14 og treffer avbøyningsorganet 16 i en generelt radial retning. Som respons på dette dreies avbøyningsorganet, gjennom et stekepannehåndtak 21, på tappen 22, for å tillate strømmen av slurry, som er representert med pilen 26, å forandre retning fra generelt radial ved pil 24 til generelt aksial og tilnærmet i retningen av brønnboringens vegg 30. De som har fagkunnskap innen teknikken vil forstå at denne retningsforandring av strømmen av slurry reduserer eller eliminerer direkte støt av slurry ved høy hastighet i en tilnærmet radial retning mot brønnboringens vegg 30, uten hensyn til om hvorvidt dette er filterkake fra boring i et åpent hull eller den indre vegg av et rør eller foringsrør i et borehull som er forsynt med foringsrør eller forlengingsrør. Grusen 23 forblir på utsiden av skjermen 25 , mens det filtrerte fluid 27 returnerer til tverrforbindelsen 11, som vist med pilene 29.

[0011]Avbøyningsorganene 16 kan være laget av et herdet materiale eller belagt med et herdet materiale, for å forbedre levetiden. Det herdede materiale kan dekke den innvendige overflate 32, og kan være avtakbart for hurtig utskifting uten at det er nødvendig å bytte ut hele avbøyningsorganet 16, som da kan være laget av et billigere materiale. Karbid- eller komposittmaterialer kan brukes for en mer holdbar overflate som mottar den støtende strøm av slurry.

[0012]Det er mulig å forestille seg alternative design. Avbøyningsorganene 16 kan være fast montert i en avstand fra åpningene 14, og kan være montert på en slik måte at de tillater hurtig utbytting, når dette er nødvendig. Det vil innses at denne alternative design øker den klaring som er nødvendig for å kjøre verktøyet og danner videre en mulighet for skade under innkjøring. I utførelsen på figurene 1 og 2, blir avbøyningsinnretningene 16 en fortsettelse av den utvendige overflate 20 av røret 10. For å sørge for at avbøyningsinnretningene forblir i posisjonen på fig. 1 under innkjøring, kan en båndfjær være montert på et utvendig spor på avbøyningsinnretningene 16. Alternativt kan en fjær være påsatt på tappen 22, beslektet med den anvendelse som ses på stengeinnretninger for klaffer i under-grunns sikkerhetsventiler. Enda en annen valgmulighet er å holde avbøynings-organene 16 lukket for innkjøring med et avbrytbart organ, og simpelthen begynne pumping av slurry og bruke pumpetrykk for å bryte over stengeinnretningen, slik at dreievirkningen kan skje.

[0013]For større stabilitet i den åpne posisjon, kan den utvendige flate 28 på avbøyningsorganet 16 presenteres i en vinkel som fremmer en kontakt som er så nær fluktende som mulig med overflaten 30, med tanke på dreievirkningen omkring tappen 22. Et tetningsorgan kan valgfritt være påsatt på kantene av avbøyningsorganet 16, for å hindre eller minimere strøm i begge retninger forbi avbøyningsorganet 16 når det er i posisjonen på fig. 1.

[0014]Enda en annen alternativ design er å styre avbøyningsorganene 16 slik at de kan ligge fluktende for innkjøring, som vist på fig. 1, men under trykk fra slurry-sirkulasjonspumpene ved overflaten vil avbøyningsorganene bevege seg langs styringer i en generelt radial retning helt rundt, slik at de ikke vipper sideveis i feil vinkel. Selv om det er foretrukket at avbøyningsvinkelen endrer retning på strømmen av slurry i en nedhulls retning for å nå området av interesse nedenfor pakningen, vil en avbøyningsinnretning som er radialt bevegelig mens den frem- deles er parallell med røret 10 likevel beskytte brønnboringen 12, men kan tillate noe av slurryen å strømme oppover i hullet. En fast avbøyningsinnretning i en avstand fra åpningen 14, bør fortrinnsvis være skrå for å lede strømmen av slurry ned i hullet langs brønnboringens vegg 30. Selv en design med styring for avbøynings-organet 16 kan sørge for at den nedhulls ende beveger seg mer enn den opphulls ende, for å nærme seg ytelsen til den dreiende design vist på figurene 1 og 2.

[0015]Den ovenstående beskrivelse er illustrativ for den foretrukkede utførelse og forskjellige alternativer, og er ikke ment å gi konkret form til det bredeste omfang av oppfinnelsen, som er bestemt av de krav som er vedføyd nedenfor, og korrekt gitt sitt fulle omfang bokstavelig og ekvivalent.

Claims (20)

1. Grusavsetningsverktøy for brønnboringsbruk (12), omfattende: et hus (10) som avgrenser et indre ringrom, videre omfattende minst én åpning (14) for å tillate en utgang inn i et ytre ringrom dannet mellom huset (10) og en brønnboringsvegg (30);karakterisert veden avleder montert i umiddelbar nærhet av åpningen (14) for å bøye av en fluidstrøm som passerer gjennom åpningen (14), bort fra brønnboringens vegg (30).

2. Verktøy som angitt i krav 1, karakterisert vedat: avlederen (16) er bevegelig montert.

3. Verktøy som angitt i krav 1, karakterisert vedat: avlederen (16) er fast montert.

4. Verktøy som angitt i krav 2, karakterisert vedat: avlederen (16) er dreibart montert.

5. Verktøy som angitt i krav 1, karakterisert vedat: avlederen (16) omfatter en utvendig overflate (18) hovedsakelig innrettet med huset (10) når den er anordnet i åpningen (14).

6. Verktøy som angitt i krav 1, karakterisert vedat: avlederen (16) beveges bort fra åpningen (14) av strøm gjennom åpningen (14).

7. Verktøy som angitt i krav 1, karakterisert vedat: vekten av avlederen (16) forbelaster den inn i åpningen (14).

8. Verktøy som angitt i krav 1, karakterisert vedat den videre omfatter: en forbelastningsinnretning for å holde avlederen (16) innrettet med åpningen (14).

9. Verktøy som angitt i krav 8, karakterisert vedat: forbelastningsinnretningen videre omfatter minst én båndfjær rundt huset (10) liggende over avlederen (16).

10. Verktøy som angitt i krav 8, karakterisert vedat: avlederen (16) dreies på en dreietapp (22) på huset (10); og forbelastningsinnretningen omfatter en fjær montert på tappen (22).

11. Verktøy som angitt i krav 3, karakterisert vedat: avlederen (16) er anordnet i vinkel i forhold til åpningen (14), for å endre retning på strøm gjennom åpningen (14), bort fra brønnboringens vegg (30).

12. Verktøy som angitt i krav 2, karakterisert vedat det videre omfatter: styringer for avlederen (16) som tillater bevegelse av forskjellige mengder ved motstående ender, for å posisjonere avlederen (16) i vinkel og bort fra åpningen (14), for å endre retning på strøm gjennom åpningen (14), bort fra brønnboringens vegg (30).

13. Verktøy som angitt i krav 1, karakterisert vedat det videre omfatter: et hardere lag på innsiden (32) av avlederen (16) som er posisjonert for mottaking av initial kontakt med strøm gjennom åpningen (14).

14. Verktøy som angitt i krav 13, karakterisert vedat: det hardere lag er avtakbart montert.

15. Verktøy som angitt i krav 4, karakterisert vedat: avlederen (16) omfatter et ytre overflatesegment designet til å være i hovedsakelig innretting med brønnboringens vegg (30) ved kontakt med den.

16. Verktøy som angitt i krav 1, karakterisert vedat: avlederen (16) omfatter en generell trapesform med et stekepannehåndtak (21) som strekker seg fra den kortere hovedsakelig parallelle side til en dreietappforbindelse (22).

17. Verktøy som angitt i krav 4, karakterisert vedat: avlederen (16) omfatter en utvendig overflate (18) hovedsakelig innrettet med huset (10) når den er anordnet i åpningen (14).

18. Verktøy som angitt i krav 17, karakterisert vedat: avlederen (16) beveges bort fra åpningen (14) ved strøm gjennom åpningen (14).

19. Verktøy som angitt i krav 18, karakterisert vedat: vekten av avlederen (16) forbelaster den inn i åpningen (14).

20. Verktøy som angitt i krav 19, karakterisert vedat det videre omfatter: et hardere lag på innsiden (32) av avlederen (16) som er posisjonert for mottaking av initial kontakt med strøm gjennom åpningen (14).