NO340186B1 - Fremgangsmåte for boring av en brønnboring i en underjordisk formasjon - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt boring av en underjordisk brønnboring, og, mer spesifikt, sensorer som brukes i forbindelse med nestede rør-sammenstillinger, som kan bore og fore en seksjon av en brønnboring uten å måtte ha en intervenerende tur med en borestreng og en BHA til overflaten.

US 2005/152749A1 beskriver en fremgangsmåte for boring av en brønnboring

i en underjordisk formasjon, omfattende: føring av en første og en annen rørstreng inn i brønnboringen; boring av en første åpen hullseksjon med en boresammenstilling under kjøring av den første rørstreng inn i den første åpenhullseksjon; boring av en annen åpenhullseksjon med boresammenstillingen under kjøring av den første rør-streng inn i den annen åpne hullseksjon; og forbinding av i det minste én av den første rørstreng og den annen rørstreng til brønnboringen uten trekking av boresammenstillingen ut av brønnboringen.

EP 1006260A2 omtaler et boreforingsrør som har en kjerneborkrone ved sin bunnende ført sammen med en pivotborkrone på en indre bunnhullssammenstilling drevet av en brønnslammotor. Motoren kan være drevet at slammet transportert av en indre streng.

Hydrokarboner, så som olje eller gass fra et oljefelt produseres fra brønnbo-ringer som krysser én eller flere hydrokarbonproduserende reservoarer i et oljefelt.

Den tid og kapitalinvestering som er forbundet med boring av slike brønnboringer har alltid vært betydelig. Faktorer som påvirker den samlede kostnad ved en brønn inkluderer den tid som er påkrevet for å bore en brønnboring, den geografiske tilgjengelig-het for oljefeltet, og kompleksiteten og/eller dybden av brønnboringen. I drøftelsen nedenfor vil det klart fremgå at under mange omstendigheter kan de predikerte kost-nader for boring av en bestemt brønnboring ikke tilstrekkelig oppveies av den forventede produksjon av hydrokarboner fra det reservoar som brønnboringen drenerer, hvilket gjør slike oljefelt uøkonomiske og utvikle.

Som det er velkjent bores oljefeltbrønnboringer ved rotering av en borkrone som føres inn i en brønnboring ved hjelp av en borestreng. Borestrengen inkluderer et borerør (tubing) som ved sin nedre ende har en boresammenstilling (også referert til som «bunnhullssammenstillingen» eller «BHA» («bottom hole assembly»)) som bærer borkronen for boring av brønnboringen. Etter at et valgt parti av brønnboringen har blitt boret, blir denne «åpenhulls» -seksjonene vanligvis forsynt med foringer eller med en streng eller seksjon av foringsrør. I enkelte tilfeller kan det være mulig å bore en brønnboring til brønndybden og deretter forsyne brønnboringen med foringsrør. Oftere vil den planlagte trajektorie for en brønnboring og formasjonens egenskaper kreve at seksjoner av brønnboringen blir forsynt med foringsrør før suksessive seksjoner av brønnboringen kan bores. For eksempel kan brønnboringen krysse en rekke soner, som hver kan ha forskjellige fluider (eksempelvis, vann, gass, olje). For-ingsrør kan således være nødvendig for å tilveiebringe soneisolasjon; eksempelvis hindre en vannsone i å innvadere en oljesone. Dessuten kan boreaktiviteten kreve bruk av borefluid som har trykk som overstiger frakturtrykket for «åpenhulls» - seksjonene. Foringsrøret kan således være nødvendig for å hindre skade på den blottlagte formasjon. Foringsrøret kan også være nødvendig for å opprettholde brønnboringens stabilitet; eksempelvis for å hindre brønnboringen i å falle sammen. Boring og plassering av foringsrør i henhold til den konvensjonelle prosess krever derfor typisk boring av en seksjon av brønnboringen, trekking av borestrengen og borkronen ut av brønnboringen, føring av et foringsrør inn i brønnboringen, sementering av foringsrøret på plass, kjøring av borestrengen tilbake inn i hullet, boring av den neste seksjon av brønnboringen, osv.

Uheldigvis kan konvensjonelle metoder for boring og plassering av foringsrør være tidkrevende, fordi brønnboringer rutinemessig når dybder på tusener av meter. Den tid som er påkrevet bare for å kjøre borestrengen inn i og ut av brønnboringen kan således kreve dusinvis av timer. Under kjøring/trekking skjer det vanligvis ingen annen meningsfull aktivitet (eksempelvis boring eller plassering av foringsrør i brønn-boringen). Denne uvirksomme tiden kan være særlig ufordelaktig gitt at riggkostnad-ene kan nærme seg og overstige etthundretusen dollar pr. dag. Flere turer er også ufordelaktig fordi de kan forsinke begynnelsen av profitabel produksjon. Videre kan styring av brønnen være vanskelig under den tidsperiode hvor borerøret tas ut og foringsrøret blir anordnet i brønnboringen. Videre, som det er kjent, medfører hver tur inn i og ut av brønnboringen en fare for at borestrengen kan bli fastkjørt i brønnbor-ingen, eller være beheftet med et annet svikttidspunkt som krever en kostbar avhjelp-ende operasjon (eksempelvis fisking, sideboring, osv.).

Den foreliggende oppfinnelse løser disse og andre ulemper ved den kjente teknikk.

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en fremgangsmåte for boring av en brønnboring av en underjordisk formasjon, omfattende: festing av en foringsskoborkrone til et første rør og et andre rør;

føring av det første rør og det andre rør inn i brønnboringen;

kjøring av et boreverktøy inn i en av det første og det andre rør;

boring av et første pilothull med boreverktøyet; og

utviding av det første pilothull ved å rotere den påfestede foringsskoborkrone idet det første rør kjøres inn i det utvidede første pilothull;

fremgangsmåten er kjennetegnet ved:

forbinding av det første rør til brønnboringen uten trekking av boreverktøyet ut av brønnboringen;

boring av et andre pilothull med boreverktøyet; og

utviding av det andre pilothull ved å rotere den påfestede foringsskoborkronen samtidig med kjøring av det andre røret inn i det utvidede andre pilothullet.

Foretrukne utførelsesformer av fremgangsmåten er videre utdypet i kravene 2 til og med 7.

Det er omtalt i et aspekt systemer, innretninger og fremgangsmåter som gjør det mulig med en borestreng og en tilknyttet bunnhullssammenstilling (bottom hole assembly, BHA) å bore og fore suksessive brønnboringsseksjoner uten at det er nød-vendig med intervenerende turer ut av brønnboringen. I en utførelse blir en nestet rørsammenstilling som er dannet av to eller flere rørstrenger ført inn i en brønnboring ved hjelp av en borestreng som er forsynt med en BHA. Innretninger som brukes i forbindelse med den nestede rørsammenstilling kan inkludere en hullutvidelsesinnretning for utvidelse av diameteren av brønnboringen, en BH inntrekkingsinnretning for selektiv inntrekking av BHA'en inn i den nestede rørsammenstilling, en borestrengforlengelse som forbinder den nestede rørsammenstilling til BHA'en, en nestet foringsskoborkrone for opprømming og/eller boring av brønnboringen, og et nestet forings-hengerverktøy for selektiv sammenlåsing av rørstrengene. Innretninger så som øvre og nedre fluidstrømavledere og en tverrforbindelse kan bruke stil å aktuere de oven for beskrevne komponenter og til å styre strømningsløpene for sement og borefluid. Rørstrengene i rørsammenstillingen kan ha en hvilken som helst struktur som kan være forbundet til brønnboringen, enten permanent eller midlertidig, for å tilveiebringe isolasjon, styrke stabilitet og/eller beskyttelse for en seksjon av en brønnboring. Disse rørstrengene kan være anordnet teleskopisk, på en «nestet» måte, eller på en aksialt stablet måte.

I en eksemplifiserende operasjonsmodus er en nestet rørsammenstilling som er satt sammen av i det minste én indre og en ytre rørstreng midlertidig opphengt eller forankret så vidt over brønnens totale dybde, for å forberede boreoperasjonen. Når den neste seksjon av brønnen bores, føres den nestede rørsammenstilling inn i den borede seksjon under boreoperasjonen ved hjelp av sin kopling til bore-BHA'en. Så snart en valgt dybde er nådd, blir den ytre rørstreng forbundet til brønnboringen. Når den neste brønnboringsseksjon bores, føres den gjenværende indre rørstreng sammen med BHA'en når denne seksjonen bores, og den forbindes til brønnboringen etter at en annen valgt dybde har blitt nådd. Disse trinn, eller variasjoner av disse trinn, fortsetter inntil rørstrengene som utgjør den nestede rørsammenstilling har blitt forbundet, midlertidig eller permanent, til de borede brønnboringingsseksjoner.

Deretter kan BHA'en trekkes ut av brønnboringen eller den kan etterlates på stedet. I begge tilfeller vil det forstås at reduksjonen av BHA'ens og borestrengens turer inn i og ut av brønnboringen vil tilveiebringe en korresponderende reduksjon i den tid som er nødvendig for å bore og komplettere en brønnboring.

Det er omtalt et system for boring av en brønnboring som inkluderer én eller flere sensorer som brukes sammen med en rørsammenstilling som er tilpasset til å forbindes til brønnboringen. Rørsammenstillingen inkluderer minst to rørstrenger som anvendes på en måte som tidligere er beskrevet. Formasjonsevalueringsverktøy og andre sensorer er med fordel posisjonert i det minste delvis på rørstrengen i steden for posisjonert i BHA'en. Lengden av BHA'ens utstrekning nedenfor rørsammenstil-lingen er således tilsvarende redusert. Ved posisjonering av formasjons-evalueringsverktøy, så som verktøy for måling av gammastråling, resistivitet, osv., på utsiden av rørsammenstillingen, vil metallet som utgjør rørsammenstillingen ikke inter-ferere med operasjonen av slike verktøy. Videre, sensorer for måling av parametere av interesse som er relatert til brønnboringens fluider eller borefluider kan også være anordnet i rørsammenstillingen.

I enkelte utførelser inkluderer rørsammenstillingen en boremotor for rotering av en borkrone som er anordnet i BHA'en. I slike utførelser kan sensorene være posisjonert på boremotoren eller i en seksjon i umiddelbar nærhet av boremotoren. I tillegg, i utførelser, kan sensorene være adskilt fra brønnboringens vegg under operasjon. Dette kan for eksempel skje der hvor sensoren eller sensorene er posisjonert opphulls for hullutvidelsesinnretningen. Denne adskillelsen kan forringe operasjonen av enkelte formasjonsevalueringsverktøy. Derfor, i slike situasjoner, kan sensoren eller sensorene være posisjonert på utstrekkbare organer som beveger sensorene radialt mot brønnboringens vegg.

Eksempler på mer viktige trekk ved oppfinnelsen har blitt oppsummert (om enn nokså bredt), for at den detaljerte beskrivelse av denne som følger lettere skal kunne forstås, og for at de bidrag til teknikken som de representerer skal kunne verdsettes. Det er selvsagt ytterligere trekk ved oppfinnelsen som heretter vil bli beskrevet, og som vil danne gjenstanden for de krav som her er vedføyd.

For detaljert forståelse av den foreliggende oppfinnelse skal det nå vises til den følgende detaljerte beskrivelse av de foretrukne utførelser, som sees i sammenheng med de ledsagende tegninger, hvor like elementer har blitt gitt like henvisningstall, og hvor: Fig. 1 skjematisk illustrerer et sideriss av en utførelse av en nestet rørsammen-stilling som er laget i henhold til en utførelse av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 2 illustrerer skjematisk et funksjonelt arrangement av en utførelse av en nestet rørsammenstilling sammen med en bunnhullssammenstilling; Fig. 3 illustrerer et flytskjema over en utførelse av en fremgangsmåte i henhold til den foreliggende oppfinnelse; Fig. 4 viser et skjematisk tverrsnittsriss av en utførelse av en boresammenstilling som inkluderer tre foringsrørborkroner som er anordnet i en nestet teleskoperende relasjon i henhold til den foreliggende oppfinnelse; Fig. 5 viser et skjematisk tverrsnittsriss av boresammenstillingen vist på fig. 4 i en utstrukket teleskoperende relasjon; Fig. 6 viser et skjematisk tverrsnittsriss av en boresammenstilling i henhold til en utførelse av den foreliggende oppfinnelse, inkludert tre foringsrørseksjoner og en roterende borkrone; Fig. 7 viser et skjematisk tverrsnittsriss av en boresammenstilling i henhold ti en utførelse av den foreliggende oppfinnelse, inkludert en foringsrørborkrone i henhold til en utførelse av den foreliggende oppfinnelse og tre foringsrørseksjoner; og Fig. 8 viser et skjematisk tverrsnittsriss av sensorer som er posisjonert på en boremotor som er posisjonert i en rørsammenstilling; Fig. 9 viser et skjematisk tverrsnittsriss av sensorer som er posisjonert på utstrekkbare armer i en rørsammenstilling; og Fig. 10 viser et skjematisk tverrsnittsriss av sensorer som er anordnet i en seksjon av en rørsammenstilling i umiddelbar nærhet av en boremotor som er posisjonert i en rørsammenstilling.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer i et aspekt systemer, innretninger og fremgangsmåter for boring og strukturell støtting av to eller flere åpne seksjoner på en enkelt tur inn i brønnboringen. Den foreliggende oppfinnelse kan ha utførelser av forskjellige former. Det er på tegningene vist, og det vil her bli beskrevet i detalj, spesifikke utførelser av den foreliggende oppfinnelse med den forståelse at den foreliggende offentliggjøring skal betraktes som eksemplifisering av prinsippene ved oppfinnelsen, og at det ikke er meningen at den skal begrense oppfinnelsen til det som her er illustrert og beskrevet.

Det vises nå til fig. 1, hvor det skjematisk vises en utførelse av en forings- eller foringsrørsammenstilling 10 (eller «rørsammenstilling 10») som er anordnet konsentrisk eller på en «nestet» måte. Uttrykkene «foring» og «foringsrør» vil gjennomgå-ende bli brukt ombyttbart for generelt å betegne en rørstruktur for tilveiebringelse av isolasjon, styrke, stabilitet og beskyttelse for en seksjon av en brønnboring. Disse uttrykkene er ikke ment for å identifisere noen bestemt type eller klasse av brønnbor-ingsrør eller spesifisere noen bestemte dimensjoner, veggtykkelser, materialer eller andre slike karakteristika. Dessuten, selv om rør generelt har et sirkulært tverrsnitt, kan andre tverrsnittsformer (eksempelvis ovale) benyttes. I tillegg, selv om foringer og foringsrør ordinært er sementert for å tilveiebringe én eller flere av deres angitte funk sjoner, kan en hvilken som helst fremgangsmåte eller innretning som forbinder, midlertidig eller permanent, disse rør til brønnboringen være adekvat for den foreliggende oppfinnelse (eksempelvis kan pakningen som befinner seg utenfor foringsrøret tilveiebringe adekvat soneisolasjon). Videre, selv om «nestede» arrangementer her vil bli beskrevet, skal det forstås at andre arrangementer (eksempelvis serielt innrettet) også kan være egnede i visse applikasjoner. For eksempel kan to rør være aksialt stablet i brønnboringen. Etter at det nedre rør er forbundet til brønnboringen, kan det øvre rør passere gjennom det nedre rør under boring av den neste seksjon av brønn-boringen. I en utførelse kan gjennompasseringen gjøres lettere ved å lage det nedre rør større i diameter enn det øvre rør eller ved ekspandering av det nedre rør.

I utførelsen på fig. 1 inkluderer den nestede rørsammenstilling 10 en flerhet av konsentrisk anordnede rørstrenger 12, 14, 16 som kan føres inn i en brønnboring 18 ved hjelp av en borestreng 20, som er forsynt med en bunnhullssammenstilling (BHA) 100. Disse konsentriske eller nestede rørstrenger 12, 14, 16 kan uavhengig strekke seg fra hverandre på en teleskopisk måte for derved å gå inn i og fore åpne hullseksjoner, eksempelvis seksjon 22, som er dannet av BHA'en 100 i en utførelse inkluderer den nestede rørstreng fluidstrømreguleringsmekanismer, som når de aktueres, selektivt kanaliserer sement inn i et ringrom mellom veggen av den borede brønnbo-ring og det tilstøtende foringsrør. To eller flere borede brønnboringsseksjoner kan således forsynes med foringsrør og sementeres med en tur av borestrengen inn i brønnboringen. I en eksemplifiserende anvendelse blir den uavhengig anvendbare multiple konsentriske rørstrengsammenstilling 10 ført inn i brønnboringen 18 etter at en viss overflatestruktur, så som et overflate rør 24, et brønnhode 26 og en utblå-singssikringsstakk (blowout prevent stack, BOP) 28 har blitt satt.

Det skal nå vises til fig. 2, hvor det skjematisk vises et funksjonelt arrangement av den nestede rørsammenstilling 10, slik den anvendes sammen med en BHA 100. Den illustrative utførelse på fig. 2 inkluderer en BHA 100, en hullarrangement-innretning 120, en BHA inntrekkingsinnretning 130, øvre og nedre fluidstrømavledere 140, 180, en borestrengforlengelse 150, en nestet foringsskoborkrone 160, et nestet foringshengerverktøy 170, en nestet foringstverrforbindelse 190, og en borestreng 20. For korthets skyld er BHA'en 100 ikke vist i billedlig form, etter som den foreliggende oppfinnelses lære ikke er begrenset til noen bestemt design av en BHA, og den kan anvendes like effektivt med relativt enkle toppdriftssystemer så vel som ved sofistiker-te tredimensjonale roterende styrbare systemer.

BHA'en kan med fordel være av konvensjonell design og inkludere trekk så som en styreenhet og sensorer for bestemmelse av boreretning, BHA-ytelse og formasjonens egenskaper. Kun som en illustrasjon, en eksemplifiserende BHA 100 kan inkludere en borkrone 102, retningsstyringsinnretninger 104, en boremotor 106 for rotering av borkronen 102 og en innretning 108 for å styre vekten på borkronen eller aksialtrykkraften på borkronen 102. Retningen styres ved styring av retningskontroll (styrings) -innretninger 104, som kan inkludere uavhengig styrte stabilisatorer, nedihulls aktuerte kneledd, bøyde hus og en borkroneorienterings-innretning. BHA 100 inkluderer også sensorer for (i) bestemmelse av boresammenstillingens tilstander under boring (boresammenstillingens eller verktøyets parametere), (ii) bestemmelse av slammotorparametere, (ii) bestemmelse av BHA'ens posisjon, retning, inklinasjon og orientering, (iv) bestemmelse av borehullets tilstand (borehullsparametere; eksempelvis borehullets temperatur og trykk) (v) bestemmelse av boreparametere, så som vekten på borkronen, rotasjonshastighet, og (vi) bestemmelse av borkronens slitasje, borkronens effektivitet og den forventede gjenværende levetid for borkronen 102. Formasjonsevaluerings-sensorer 112 bestemmer beskaffenhet og tilstand for formasjonen som borehullet bores gjennom. Eksemplifiserende FE verktøy inkluderer NMR, nukleære verktøy og verktøy for måling av gammastråler, resistivitet, permeabi-litet, porøsitet, osv. Egnede styreenheter, kraftpåføringsorganer, sensorer og relaterte systemer er omtalt i US patent nr 5.168.941 og 6.513.606, hvis offentliggjøringer innlemmes heri som referanse, og som er overdratt til den inneværende rettsetterfølger. Egnede BHA'er inkluderer de som er rotasjonsdrevne og/eller motordrevne.

Det skal nå vises til fig. 1 og 2, i en utførelse strekker BHA 100 seg ned i hullet fra den nestede rørsammenstilling 10 ved en lengde som er tilstrekkelig til å blottlegge formasjonsevaluerings-sensorene 112 (hvis de er tilstede) overfor den åpne seksjon 22 i brønnboringen 18. Videre blir borehullets størrelse som er boret av BHA'en 10 optimert for formasjonsevaluering hvis slike verktøy benyttes. Andre konfigura-sjonsparametere og betraktninger avhenger av den bestemte applikasjon. I enkelte utførelser er den utvendige diameter av BHA'en 100 valgt for å tillate at i det minste noe av BHA'en 100 kan trekkes inn i en sentral boring 17 i den innerste foring 16

(fig. 1). I en operasjonsmodus er borkronen 102 og styresammenstillingen 104 motordrevne, og formasjonsevalueringsverktøyene 112 roteres langsomt ved hjelp av rota-sjonen av hele borestrengen 20 og den nestede rørsammenstilling 10.

For å fremme fremdrift av den nestede rørsammenstilling 10 nede i hullet, benytter en utførelse av hullutvidelsesinnretningen 120 en roterende, skjærende virkning for å utvide diameteren av brønnboringen 22. Hullutvidelsesinnretningen 120 kan virke sammen med eller uavhengig av foringsskoborkronen 160 for å knuse formasjonen. Hullutvidelsesinnretningen 120 er lokalisert opphulls for formasjonsevaluer-ingsverktøyene 112 og nedhulls for den nestede foringsskoborkrone 130. Hullutvidelsesinnretningen 120 kan benytte kuttere som er anordnet på utstrekkbare armer eller ribber som kan åpnes til to eller flere valgte og styrte diametre. Den skjærende struktur kan også være tildannet på en krage, stamme eller annen lignende innretning. I andre utførelser kan hullutvidelsesinnretningen være konfigurert til å tilveiebringe en diameter eller et styrt område av skjærende diametre. I applikasjoner hvor hullutvidelsesinnretningen 120 kan trenge mer rotasjonshastighet enn det som gis av rotasjo-nen av borestrengen 20, kan en motor 122 brukes til å drive hullutvidelsesinnretningen 120. Motoren 122 kan for eksempel være en modifisert boremotorsammenstilling (ikke vist) som har et ytre motorhus som driver hullutvidelsesinnretningen 120 og en indre aksel som er forbundet til og som roterer sammen med den primære borestreng 20 og den nestede rørsammenstilling 10. I andre utførelser kan boremotoren 106 drive hullutvidelsesinnretningen 120 via en egnet drivaksel og hylsesammen-stilling (ikke vist). I en utførelse er diameteren som tilveiebringes av hullutvidelsesinnretningen 120 ca 20% større enn diameteren av den største ikke-satte rørstreng opphulls for hullutvidelsesinnretningen 120, og tilnærmet lik diameteren av foringsskoborkronen 160.

I visse applikasjoner kan det være fordelaktig å lande den nestede rørsam-menstilling 10 ved bunnen av brønnboringen 18 med et lite eller intet «rottehull» eller åpen hullseksjon nedenfor. I utførelser hvor BHA'en 10 strekker seg vesentlig fra den nestede rørsammenstilling 10 kan BHA inntrekkingsinnretningen 100 brukes til delvis eller fullstendig å trekke BHA'en 100 inn i den nestede rørsammenstilling 10. I en ut-førelse tilveiebringer BHA inntrekkingsinnretningen 130 selektiv inntrekking av BHA'en 100 inn i den innerste boring i den nestede rørsammenstilling 10 (eksempelvis boringen 17) og selektiv utstrekking av BHA'en 100 ut av den nestede rørsam-menstilling 10. BHA inntrekkingsinnretningen 130 kan inkludere samvirkende låser, splines eller andre mekaniske innretninger for å tilkople og frakople BHA'en 100 fra den nestede rørsammenstilling 10. Alternativt kan det benyttes en eksplosivt, pneumatisk, hydraulisk eller elektromekanisk aktuert sammenstilling eller et forankrings-verktøy. Under bruk blir BHA inntrekkingsinnretningen 130 aktuert til å frigjøre BHA'en 100 fra den nestede rørsammenstilling 10. Når den er frigjort på denne måte (kan BHA'en 100 som har dannet en åpen seksjon i brønnboringen (eller «pilothull»), trekkes inn i den nestede rørsammenstilling 10. Dette tillater at den andre ikke-satte foring (eksempelvis foringen 14) av den nestede rørsammenstilling 10 kan teleskop-ere inn i og fore pilothullet. Under enkelte omstendigheter kan det være at foringsskoborkronen og foringen må rømmes ned før den nestede rørsammenstilling 10 settes inn i pilothullet. Etter at denne ytre rørstrengen har blitt sementert og testet, blir BHA'en 100 løsgjort og boret tilbake til en utstrukket posisjon. BHA'en 100 kan trekkes inn ved håndtering av borestrengen 20 eller ved bruk av en nedihullsinnretning. Det skal påpekes at BHA inntrekkingsinnretningen 130 i enkelte konfigurasjoner ikke behøver å være inkludert, eksempelvis der hvor et «rottehull» ikke er av betydning eller der hvor BHA'en 100 ikke strekker seg vesentlig fra den nestede boresammenstilling 10.

Som tidligere påpekt kan utførelser av den nestede rørsammenstilling 10 brukes til å bore og fore/sementere en brønnboringsseksjon uten en intervenerende tur med BHA'en 100 og borestrengen 20 til overflaten. For å innpasse de forskjellige fluider og forskjellige fluidstrømløp som er forbundet med suksessive bore- og sementen ngstri nn, styrer en utførelse av den nedre fluidstrømavledersammenstilling 140 strømningsløpet for de forskjellige fluider (eksempelvis rent boreslam, returslam, sement, osv.) som brukes i bore- og sementeringsprosessen. Sammenstillingen 100 inkluderer ventilsammenstillinger og strømningskanaler som styrer fluidkommunikasjon med den nestede f ori ngsskoborkrone 160. I en konfigurasjon styrer ventilsam- menstillingen returfluidløpet, slik at under boring blir alt returslam og borekaks ledet opp den innerste ringromsboring (eksempelvis ringromsboringen 17), en liten strøm av det rene borefluid ledes opp et ytterste ringrom (eksempelvis ringromsboringen 19), og, under sementering, blir alle eller hovedsakelig alle fluidene ledet opp det ytterste ringrom (eksempelvis ringromsboringen 19). I andre utførelser kan det benyttes forskjellige strømningsreguleringsregimer (eksempelvis, hvis det benyttes reverssirku-lasjon, så kan forskjellige strømningsløp være nødvendige).

I visse utførelser forbinder borestrengforlengelsen 150 den nestede foringshengersammenstilling 10 til BHA'en 100. Mye likt borestrengen 20 kan borestrengforlengelsen 150 virke som en rørformet trykktett fluidleder og et strukturelt støtteele-ment for BHA'en 100. I en utførelse kan borestrengforlengelsen 150 samvirke med BHA inntrekkingsinnretningen 130 og det nestede foringshengerverktøy 170 for å trekke inn BHA'en 100, som nødvendig (eksempelvis under foringens nedadrettede boring og sementeringsoperasjoner). Fordi belastningene (eksempelvis torsjon og strekk) som påføres på borestrengen 20 og borestrengforlengelsen 150 kan være forskjellige, kan disse elementene være dannet av forskjellige materialer og ha forskjellige dimensjoner og konfigurasjoner. I visse andre utførelser kan borestrengforlengelsen 150 strukturelt tilsvare borestrengen 20. I enkelte utførelser kan borestrengen 20 strekke seg gjennom den nestede rørsammenstilling 10 og være direkte forbundet til BHA'en 100 uten et intervenerende forlengelsesstykke. Uttrykket «borestreng» bør fortolkes i sin bredest mulige betydning, som enhver struktur som er tilpasset til å støtte brønnboringsoperasjoner, inkludert organer så som foringsrør-strenger, foringsstrenger, produksjonsrør, osv.

I en utførelse er den nestede foringsskoborkrone 160 konfigurert til å rømme opp og/eller bore brønnboringen for å tillate den nestede rørsammenstilling 10 med letthet og gå fremover brønnboringen 18 med BHA'en 100. Den nestede foringsskoborkrone 160 kan være konfigurert som en konsentrisk sko i flere deler, som har radi-ale og i lengderetningen orienterte skjærende elementer 162, 164 posisjonert på et ringformet kragelignende organ ved den nedhulls ende av hver rørstreng 12, 14, 16 av den nestede rørsammenstilling 10. De skjærende elementer 160, 162 går således i inngrep med og skjærer brønnboringens vegg når foringssammenstillingen 10 rote res. De radialt orienterte skjærende elementer 162 kan være konfigurert til å utvide brønnboringen på en bakre underrømmermåte når borkronen 102 og hullutvidelsesinnretningen 120 borer forover. De i lengderetningen orienterte boreelementer 164 er i inngrep med og skjærer en ringformet flate av brønnboringens vegg når BHA'en 100 borer brønnboringen 18, og også etter at BHA'en 100 er trukket tilbake inn i det indre ringrom ved enden av hver seksjon. Foringsskoborkronen 160 kan være konfigurert til å danne grensesnitt med fluidstrømreguleringsrørdelen 140, for å tillate korrekt plassering av sement og for å regulere strømmen av borefluider og borekaks. I enkelte utførelser er foringsskoborkronen 160 utformet som en flerhet av konsentriske ringer 166, 167, 168 som er konfigurert til å skjæres over eller på annen måte løsne fra hverandre for å tillate den nestede rørsammenstilling 10 å bore forover etter at den ytterste seksjon av den nestede foring har blitt sementert eller på annen måte satt på plass. I visse utførelser er skoborkronen 160 tilpasset til å bære og stabilisere den nedre ende av den nestede rørsammenstilling 10.

Som tidligere beskrevet tilveiebringer den nestede rørsammenstilling 10 to eller flere rørorganer som kan brukes til å fore en boret brønnboring. Rørorganene kan være anordnet på en konsentrisk og teleskopisk måte, hvor den nedre ende av den nestede rørsammenstilling 10 er festet til den nestede f ori ngsskoborkrone 160, og den øvre ende er forbundet til den nestede foringshengersammenstiling 170. I visse utførelser er hver av de individuelle foringer 12, 14, 16 dannet av en flerhet av skjøte-de rør, som er satt sammen med overflaten. De individuelle foringer 12, 14, 16 kan enten være anordnet til å ha hovedsakelig ingen ringromsavstand mellom foringene 12, 14, 16 eller være dimensjonert til å tilveiebringe spesifiserte ringromsavstander som for eksempel kan virke som fluidpassasjer. I tillegg kan én eller flere av foringene 12, 14, 16 være ekspanderbare i sin natur, for å øke den tilgjengelige diameter av brønnboringen. Dessuten behøver foringene 12, 14, 16 ikke å være identiske med henblikk på lengde, veggtykkelse eller materialer. Heller ikke behøver foringene 12, 14, 16 å være anordnet på en perfekt konsentrisk og kompakt måte. I steden, i visse utførelser, kan én eller flere av foringene rage ut av en tilstøtende foring. Videre, i enkelte utførelser, er én eller flere av foringene 12, 14, 16 dannet enten fullstendig eller delvis av et materiale, så som et ikke-metallisk materiale, som ikke negativt på virker ytelsen til formasjonsevalueringsverktøyene. Det skal forstås at, selv om tre foringer er vist, foringssammenstillingen 10 kan inkludere så mange individuelle foringer som nødvendig eller som er gjennomførbart for en gitt applikasjon.

I en utførelse tillater foringshengersystemet 170 selektiv sammenlåsing av rør-strengene 12, 14, 16, som utgjør foringssammenstillingen 10. Foringshengersystemet 170 kan være posisjonert ved den opphulls ende av hver nestede foring 12, 14, 16 og kan være konfigurert til selektivt å forankre og løsgjøre de individuelle foringer 12, 14, 16. I en utførelse kan foringshengersammenstillingen 170 være konfigurert til å bære, i det minste midlertidig, vekten av rørstrengene 12, 14, 16, og selektivt løsgjøre den sementerte eller på annen måte satte rørstreng fra den gjenværende foringssammen-stilling 10, slik at den gjenværende nestede rørsammenstilling 10 kan fortsette videre ned i hullet. Ved måldybden for den neste seksjon, kan det ytterste foringshenger-verktøy bli tilbakeført etter at dets foring har blitt sementert. Den innerste foringshenger kan også gjøres ekspanderbar, slik at to eller flere seksjoner av den nestede rørsammenstilling blir monoboring i sin natur.

Til foringshengersystemet 170 er forbundet den øvre fluidstrømavleder 180, som styrer selektiv setting og løsgjøring av foringshengersammenstillingen, så vel som utførelse av andre funksjoner. I en utførelse inkluderer den øvre fluidstrømavle-der en ventilsammenstilling som er tilpasset til sekvensielt å løsgjøre foringene, idet den begynner med den ytre foring 12. Likeledes tilveiebringer utførelser av den nestede rørstrengtverrforbindelse 190 en mekanisk bro og et fluidomløp over den nestede rørstreng 10, som samvirker med foringshengersystemet 170, den øvre fluidstrøm-avleder 180 og andre systemer som er beskrevet ovenfor, for å aktuere bestand-delskomponenter og regulere fluidstrøm. For eksempel kan tverrforbindelsen 190 inkludere ventilsammenstillinger som kanaliserer rent borefluid til BHA'en 100.

Borerøret 20 støtter og bærer den nestede foringsboresammenstilling 10. I enkelte applikasjoner kan vekten og treghetsbelastningene (både aksiale og rota-sjonsmessige) av den nestede rørsammenstilling 10 være større enn konvensjonelle bore- og foringskjøringsoperasjoner. Borerøret 20 kan således være utformet til å ha større robusthet enn det som kan brukes for konvensjonelle boreoperasjoner ved like dybder. I andre utførelser kan en vaierledningsbærekabel brukes til å transportere BHA'en den nestede rørsammenstilling og annet utstyr ned i hullet.

Det skal nå vises til fig. 3, hvor det vises et flytskjema 200 som illustrerer en eksemplifiserende anvendelse av den nestede rørsammenstilling 10, med trinn for (i) sammensetting av rørsammenstillingen og BHA'en (trinn 210), (ii) konfigurering/setting av utstyret for boring (trinn 220), (iii) boring av en seksjon av en brønnbo-ring (trinn 230), (iii) konfigurering/setting av utstyret for sementering og sementering (trinn 240), (vi) konfigurering/setting av utstyret for boring etter sementering (trinn 250), og (vi) boring av en annen seksjon av brønnboringen (trinn 230). Det skal for stås at BHA'en og borestrengen trekkes ut av hullet i trinn 260, hvilket kun er etter kompletteringen av disse beskrevne trinn.

Ved sammensettingstrinnet 210, blir en første rørstreng og en tilknyttet foringsskoborkrone (eller «første rørdelsammenstilling), eksempelvis den radialt ytterste foring og den tilknyttede foringsskoborkrone, satt sammen og kjørt inn i brønnboringen inntil en valgt lengde for denne første rørdelsammenstilling er oppnådd. Denne første rørdelsammenstilling (inkludert den ytterste foringshenger) er opphengt i brønnbor-ingen fra boreriggens dekk med konvensjonelle foringsrørhåndteringsverktøy (edder-kopper/holdekiler, osv.). Deretter blir en annen rørstreng og tilknyttet foringsskoborkronen («annen rørdelsammenstilling») satt sammen og kjørt inn i den første (eller forrige) rørdelsammenstilling ved bruk av setteverktøy på riggdekket, inntil den annen foringsskoborkrone er umiddelbart over den første foringsskoborkrone. En annen foringshengersammenstilling settes sammen og kjøres inn i boringen i den ytterste foring inntil den første og annen foringsskoborkrone låses sammen, ved hvilket tidspunkt denne foringshengeren er satt midlertidig. Etter at den annen rørstreng er midlertidig satt med en indre henger ved toppen av den første rørdelsammenstilling, blir riggdekkets setteverktøy frakoplet fra den annen rørstreng for å forberede etterfølg-ende sammensettinger av rørdelsammenstillingen, hvis det er nødvendig, for å danne den nestede rørsammenstilling 10 eller tillate kjøring av bore-BHA'en inn i den innerste foringsdelsammenstilling.

Med den nestede rørsammenstilling 10 satt sammen og hengende fra bore-riggdekket, blir BHA'en og støtteutstyr, så som BHA inntrekkingsinnretningen, og den nedre fluidstrømavleder-rørdel, satt sammen og kjørt inn sammen med setteverktøyet og posisjonert inne i den sentrale boring i den nestede rørsammenstilling 10 (for eksempel er BHA'en 100 så vidt opphulls for foringsskoborkronesammenstillingene). Ytterligere støtteutstyr så som den øvre strømningsavledersammenstilling og den nestede rørstrengtverrforbindelse blir deretter satt sammen og tverrforbindelsen låses inn i den innerste rørstreng. Etter at en første rørlengde av borerøret er innsatt ovenfor tverrforbindelsen blir borerøret løftet for å løfte den nestede rørsammenstilling og BHA'en, slik at holdekilene som forbinder den nestede rørsammenstilling til riggdekket kan løsgjøres. Med den nestede rørsammenstilling nå fri, blir sammenstillingen senket og opphengt ved hjelp av holdekiler på borerøret 20. Ved dette punkt kan den nestede rørsammenstilling løftes ut av holdekilene og kjøres i brønnboringen sammen med borerør på en konvensjonell måte. BHA'en 100 og den nestede rørsammen-stilling 10 kjøres i brønnboringen inntil foringsskoborkronen 160 og BHA'en 100, som er trukket inn i den nestede rørsammenstilling 10, så vidt er ovenfor bunnen i brønn-boringen, eller fremdeles innenfor den siste rørstrengen.

I konfigureringen for boretrinnet 230, løsgjøres BHA'en fra BHA-inntrekkingsinnretningen, og tillates å strekke seg ut av den nestede rørsammenstil-ling inntil hullutvidelsesinnretningen er utenfor foringsskoborkronen. Hullutvidelsesinnretningen blir deretter aktuert, slik at de skjærende elementer kan skjære en diameter for å innpasse diameteren av den ytterste rørstrengen. Borefluid sirkuleres deretter for å tilføre energi til boremotoren og igangsette langsom rotasjon av borkronen. BHA'en går fremover, inn i formasjonen, og BHA'en låses i fullstendig utstrukket posisjon. Ved dette punkt kan BHA'en begynne boring.

I boretrinnet 230, begynner boring med at sirkulasjon av borefluid opprettholdes ved strømningsmengder som er egnet for drift av nedihullsboremotorer, og foringsskoborkronen roteres av borestrengen. Boring fortsetter inntil måldybden har blitt nådd. Lengden av den seksjon som bores blir i enkelte tilfeller bestemt av lengden av rørstrengen som skal settes i den borede seksjon. I enkelte konfigurasjoner vil de nestede rørstrenger i en grad overlappe hverandre ved sine ender, for å opprettholde strukturell kontinuitet mellom de suksessive rørstrenger. Etter at måldybden har blitt nådd, kan sirkulasjon av borefluid fortsettes eller stoppes mens BHA'en trekkes inn i den sentrale boring i den nestede rørsammenstilling. Før BHA'en trekkes inn, blir hullutvidelsesinnretningen aktuert for å trekke inn borearmene. Avhengig av konfigu-rasjonen av hullutvidelsesinnretningen, kan aktueringen skje ved hjelp av hydraulikk, den kan være mekanisk, elektromekanisk, elektrisk eller pneumatisk. Deretter blir BHA inntrekkingsinnretningen aktuert til å trekke inn BHA'en inntil BHA'en låses i den inntrukne posisjon. Ved dette punkt vil borestrengens rotasjon forårsake at foringsskoborkronen roterer og knuser formasjonen. Den nestede rørsammenstilling borer forover inntil den når måldybden. Sirkulasjon av borefluid fortsettes inntil det borede hull er rent og i egnet tilstand for sementering.

I sementeringstrinnet 240 blir de nedre og eventuelt de øvre fluidstrømavleder-ventiler først konfigurert til å danne et strømningsløp for å lede sement inn i det ringformede rom mellom brønnboringens vegg og den nestede rørsammenstilling. For eksempel blir ventilene aktuert til å stenge det indre ringformede løp som brukes til å lede returfluid oppover i hullet og åpne fluidløpet for å lede sement opp det ringformede rom. Fluider kan sirkuleres og rør kan betjenes for å rengjøre dette ringformede rom. Etter at klargjøring av brønnboringen er fullført, aktiveres overflatepumper for å pumpe det ønskede volum av sement, hvilket følges av en vaskeprosedyre for å utvikle utpressbare plugger for å sørge for korrekt plassering og rengjøring av BHA'en. Egnede foranstaltninger for å holde sement bak rørstrengen inkluderer å opprettholde sementtrykket og/eller bruk av låseplugger. Etter at sementen er satt, blir fluid-strømavlederventiler operert i syklus for å muliggjøre aktuering av foringssetteinnret-ningen, og for å sette den ytterste foringshengeren. Etter at foringshengeren er satt, blir rørstrengen testet som nødvendig for strukturell og hydraulisk integritet. Det skal forstås at sement kun er et egnet forbindelsesmateriale for å forbinde røret til brønn-boringen. Andre forbindelsesmaterialer inkluderer, men er ikke begrenset til, tetnings-midler, svellende materiale, epoksier, harpikser, polymerer, porøst materiale og ikke-porøst materiale. Det skal også forstås at sement kun er en måte til å forbinde rør-strengen til brønnboringen. Andre metoder inkluderer mekaniske forbindelsesinnret-ninger så som pakninger, og innretninger utenfor foringsrøret, uansett om disse aktueres mekanisk, elektrisk eller hydraulisk, som tilveiebringer styrke, strukturell integritet og tetting kan også anvendes. I enkelte utførelser kan faktisk en mekanisk, kjemisk, termisk eller annen forbindelsesbehandling av rørstrengen benyttes til å forbinde, enten permanent eller midlertidig rørstrengen til brønnboringen.

Ved klargjøringen for boring etter sementeringstrinnet 250, blir de øvre og nedre fluidstrømavlederventiler operert i syklus eller rekonfigurert for å re-etablere borefluidstrømningsløpene. Etter at fluidløpet nedover i hullet og oppover i hullet er etablert og bekreftet, blir BHA'en løsgjort og tilført energi for å bore forover en spesifi-sert avstand (eksempelvis noen få fot). Etter at trykktester viser at den nettopp sementerte sko er adekvat, fortsetter boring inntil hullutvidelsesinnretningen kan åpnes til den valgte diameter. Langsom boring fortsetter inntil BHA'en låses i den utstrukkede posisjon. Deretter, før boring kan fortsette, blir den nettopp sementerte rørstreng løs-gjort fra den tilstøtende indre rørstreng ved aktivering av foringshengerverktøyet. Deretter blir den gjenværende nestede rørsammenstilling og BHA'en trukket bort fra bunnen i brønnboringen, og låsingen mellom foringsskoborkronene på den nettopp sementerte rørstreng og den tilstøtende rørstreng oppheves. Med den nestede rør-sammenstilling og BHA'en nå fri, etableres langsom rotasjon, og BHA'en tillates langsomt å returnere til brønnboringens bunn.

Boring fortsetter nå på mye den samme måte som i trinn 230, d.v.s. at sirkulasjon av borefluid opprettholdes ved strømningsmengder som er egnet for å drive nedihulls boremotorer, og at foringsskoborkronen roteres ved hjelp av borestrengen som den er forbundet til. Boring fortsetter inntil måldybden har blitt nådd.

De ovenstående trinn gjentas inntil den innerste rørsammenstilling har blitt sementert og foringshengeren satt og testet. Forberedelser blir deretter gjort for å trekke BHA'en og borestrengen ut av brønnboringen. Først blir den nedre fluidstrøm-avlederventil konfigurert eller operert i syklus til boreposisjonen, og den øvre fluid-strømavlederventil opereres i syklus til borestrengen. Deretter blir setteverktøyet, som forankrer eller forbinder BHA'en og borestrengen til den sementerte rørstrengen, aktuert for å løsgjøre den sementerte rørstrengen, slik at BHA'en kan trekkes ut av den nederste foringen. Etter at BHA'en er kjørt ut av brønnboringen i trinn 260, blir den neste nestede rørsammenstilling (hvis den er nødvendig) satt sammen og ført inn i brønnboringen.

I en annen utførelse kan en enkelt foringsstreng kjøres inn i en brønnboring samtidig som boresammenstillingen kjøres. Foreksempel, i en offshorebrønn, etterat toppen av foringen har passert under brønnhodet, kan foringen midlertidig henges nedenfor brønnhodet. Deretter blir borestrengen løsgjort og kjørt til total dybde for å bore den neste seksjon av hullet. Etter at den totale dybde for denne boreseksjonen er nådd, blir borestrengen trukket tilbake inn i nærheten av den opphengte foringen, og låst på ny. Etter låsing blir foringen kjørt til bunnen og sementert. Borestrengen blir deretter trukket og prosessen kan gjentas. Således, generelt sett, en foringsstreng lagres i brønnboringen ved at den henges av i brønnhodet eller fra en undersjøisk stakk. Dette vil eliminere behovet for at foringen blir innfestet til borestrengen under boreoperasjonen, men gjør det mulig for boresammenstillingen å vaske og rømme foringen kort etter at en seksjon har blitt boret.

Den ovenstående anføring av utstyr, innretninger, systemer og trinn, skal ikke forstås som en obligatorisk kombinasjon for å praktisere én eller flere av lærene ifølge den foreliggende oppfinnelse. I steden blir utstyret, innretningene, systemene og trin-nene kun beskrevet for å illustrere ønskelige tilpasninger av lærene ifølge den foreliggende oppfinnelse til situasjoner som kan påtreffes i forskjellige applikasjoner. For eksempel, i visse utførelser, kan en BHA være koplet til et rør, så som en forings-rørstreng, som har en diameter som er tilstrekkelig til å tillate BHA'en å bevege seg derigjennom. I et slikt arrangement kan BHA'en være tilpasset til å hentes opp fra brønnboringen via en vaierledning (eller en annen egnet navlestreng).

På lignende måte kan verktøy og innretninger som ikke er beskrevet ovenfor i visse tilfeller benyttes til å lette boringen og kompletteringsaktiviteten. For eksempel, i enkelte applikasjoner kan brønnboringens fluidtrykkgradienter være slik at den åpne brønnboringsseksjon som er dannet av BHA'en kan ha lett for å brytes i stykker eller å få skade. En innretning for å ta hånd om brønnboringstrykk og for styring av inn-virkningen av ekvivalent sirkulerende tetthet (ekvivalent circulating density (ECD)) er en aktiv differensialtrykkinnretning (active differential pressure device (APD device)), så som en strålepumpe, turbin eller sentrifugalpumpe, i fluidkommunikasjon med det returnerende fluid. ECD-innretningen danner et differensialtrykk over innretningen, hvilket endrer trykket nedenfor eller nedhulls for innretningen. APD-innretningen kan drives ved hjelp av en fortreningsmotor, en turbin, en elektrisk motor eller en hydrau-likkmotor. APD-innretningen kan være posisjonert nær den åpne seksjon av hullet (eksempelvis opphulls eller tilstøtende den nestede rørsammenstilling) for å redusere trykket i den åpne seksjon av hullet. Egnede metoder og innretninger for styring av brønnboringstrykk er beskrevet i US patent nr 6.648.081 og US patent nr 6.415.877 og beskrevet i US søknader med tittel «Active Controlled Bottomhole Pressure System & Method», serienummer 10/783.371 innlevert 20. februar 2004, og US søknad med tittel «Subsea Wellbore Drilling System for Reducing Bottom Hole Pressure», serienummer 10/716.106, innlevert 17. november 2003, hvilke herved innlemmes som referanse for alle formål.

I mange tilfeller vil størrelsen av overflaterøret, brønnhodet og BOP'en bestemme den maksimale diameter for den konsentriske rørstrengforingsrørsammen-stilling. Dessuten, lengden av overflaterøret vil trolig bestemme den maksimale lengde av den første konsentriske (eller nestede) sammenstilling som skal kjøres. Ytterligere nestede rørsammenstillinger kan kjøres. Diameteren og lengden av disse suksessive nestede rørsammenstillinger vil bli bestemt av størrelsene av de tidligere for-ingsrør/foringer og den totale dybde av brønnboringen ved det tidspunkt de suksessive nestede rørsammenstillinger kjøres. Det skal forstås at i det minste diameteren av slike nestede rørsammenstillinger er diameteren under innkjøring eller uttrekking i brønnboringen, og ikke nødvendigvis den satte diameter (som for eksempel kan være større på grunn av ekspansjon).

Det skal forstås at uttrykkene foringsrør og foring skal fortolkes bredt, for å inkludere eventuelle innretninger eller mekanismer som tilveiebringer det ene eller flere av brønnboringens stabilitet, soneisolasjon og beskyttelse mot formasjons-skade/frakturering. Videre skal det forstås at uttrykket «enkelttur» eller «redusert tur» skal fortolkes som å omfatte enhver prosedyre hvor det ikke er fullstendig tur (enten inn i eller ut av brønnen), korresponderende til hvert boretrinn eller hvert sementtrinn. For eksempel omfatter den foreliggende oppfinnelse fremgangsmåter og innretninger som benytter en tur til å fore to åpne brønnseksjoner og en annen tur til å sementere begge brønnseksjoner, hvilket likevel tilveiebringer en reduksjon og korresponderende innsparing av en full tur. Ytterligere andre tilsvarende permutasjoner kan også be nyttes i forbindelse med den foreliggende oppfinnelse, så som en delvis tur ut av brønnen.

Det bør legges merke til at den foreliggende lære kan anvendes både på offshore og landbaserte brønner. Dessuten, differansene i utstyr for applikasjon og land og offshore kan tilveiebringe tilfeller hvor modifikasjoner av de beskrevne utførelser med fordel kan anvendes. For eksempel, hvilket er kjent, blir et stigerør ofte benyttet i en offshore applikasjon for, i form av en navlestreng, og forbinde et undersjøisk brønnhode til en overflatefasilitet (eksempelvis flytende plattform). I visse utførelser kan en nestet rørsammenstilling dannes i stigerøret og deretter transporteres inn i brønnboringen.

I tillegg, som tidligere påpekt, er sement kun én av flere metoder og innretninger for å forbinde et rør til brønnboringen. Andre innretninger så som oppblåsbare pakninger eller geler kan i enkelte applikasjoner brukes for å forbinde et rør til brønn-boringen. Dessuten, forbindelsen av røret til brønnboringen behøver ikke å være

permanent (eksempelvis for brønnens levetid). En forbindelse kan være adekvat hvis den for eksempel fastholder røret for en tid, som er lang nok til at et etterfølgende rør kan forbindes til brønnboringen. En brønnboring kan således ha enkelte seksjoner hvor oppblåsbare pakninger brukes til å forbinde røret til brønnboringen, og andre seksjoner hvor sement brukes til å forbinde røret til brønnboringen. En fordel ved et slikt arrangement er at en sementsøyle ikke behøver å dannes gjennom hele brønn-boringen.

I enda et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan i det minste to foringsrørborkroner med forskjellig diameter og som har tilknyttede foringsrørseksjo-ner sammenstilles for å danne en boresammenstilling for boring inn i underjordiske formasjoner, hvor radialt tilstøtende foringsrørseksjoner er selektivt løsbart festet til hverandre, og hvor de minst to foringsrørborkroner og foringsrørseksjoner er anordnet i en teleskoperende relasjon. En slik konfigurasjon kan redusere den tid som er nødvendig for å anordne foringsrørseksjonene som er innfestet til hver større og mindre foringsrørborkrone i borehullet.

For eksempel, som vist på fig. 4 og 5, kan boresammenstillingen 911 inkludere en første foringsrørborkrone 916 og en annen foringsrørborkrone 914, hvor den første foringsrørborkrone 916 er anordnet innen i den første foringsrørborkrone 914. Den første foringsrørborkrone 916 kan være festet til en foringsrørseksjon 908, og den annen foringsrørborkrone 914 kan være festet til en foringsrørseksjon 906. For-ingsrørseksjonene 906 og 908 kan således være konfigurert i en teleskoperende relasjon, dvs. at de kan strekkes ut fra eller inn i hverandre. Som vist på fig. 4, er for-ingsrørseksjonen 908 festet til foringsrørseksjonen 906 ved hjelp av skjøre elementer 918. De skjøre elementer 918 kan være konfigurert til å overføre dreiemoment, aksial kraft eller vekt på borkronen (weight-on-bit (WOB)), eller begge deler mellom forings-rørseksjonene 906 og 908. Andre strukturer for overføring av krefter mellom forings-rørseksjonene 906 og 908 kan selvsagt benyttes.

Derfor, under operasjon, kan dreiemoment og WOB påføres på foringsrørbor-kronen 914 gjennom foringsrørseksjonen 906. Alternativt kan dreiemoment og WOB påføres på foringsrørborkronen 914 ved hjelp av foringsrørseksjonen 908 og gjennom skjøre elementer 918. Som det kan forstås, når foringsrørborkronene 914 og 916 er strukturelt koplet til hverandre, kan dreiemoment WOB eller begge deler overføres derimellom. I tillegg kan fluidportene eller åpningene mellom hver av foringsrørbor-kronene 914 og 916 koples, slik at borefluid kan leveres gjennom det indre av forings-rørborkronen 916 til foringsrørborkronen 914. Alternativt kan borefluid leveres gjennom ringrommet 924, mens portene eller åpningene i foringsrørborkronen 916 kan være plugget eller blokkert. Mange alternativer er således mulig for levering av borefluid eller andre fluider (eksempelvis sement) til en hvilken som helst av foringsrørbor-kronene 914 og 916.

Som vist på fig. 5 kan en foringsrørseksjon 904 være anordnet ved en første dybde. Foringsrørborkronen 914 kan da bringes til å bore forbi foringsrørborkronen 912 og fortsette å bore til en annen dybde. Når den når en annen dybde, kan dreiemoment, WOB eller begge deler påføres for å forårsake at de skjøre elementer 918 svikter eller brytes i stykker. Alternativt kan et skjørt element bringes til å svikte ved hjelp av selektiv detonering av et pyroteknisk middel, et eksplosivt middel eller begge deler. Videre kan det skjøre element være formulert til å være selektivt oppløselig når det utsettes for et kjemisk middel (eksempelvis saltsyre eller flussyre). For eksempel kan et første skjørt element svikte når det utsettes for et første kjemisk middel, og et annet skjørt element, som er relativt immunt mot det første kjemiske middel, kan svikte når det utsettes for et annet kjemisk middel. Foringsrørborkronen 916 kan således anvendes til å bore gjennom foringsrørborkronen 914 og til en tredje dybde. Sagt på en annen måte, fig. 5 viser boresammenstillingen 911 i en utstrukket teleskoperende relasjon. Den foreliggende oppfinnelse er selvsagt ikke begrenset til noe bestemt antall av foringsrørborkroner som er konfigurert i en teleskoperende relasjon. I steden kan en boresammenstilling ifølge den foreliggende oppfinnelse inkludere én eller flere foringsrørborkroner som er anordnet i det minste delvis inne i én eller flere andre foringsrørborkroner i en teleskoperende relasjon.

Det skal også forstås at den foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset til at en mindre foringsrørborkrone eller foringsrørseksjon posisjoneres i det minste delvis innen i en annen foringsrørborkrone for konfigurering i en teleskoperende relasjon. I steden, mer spesifikt, kan en foringsrørborkrone eller foringsrørseksjon være anordnet inne i en annen foringsrørseksjon, som kan være festet til en annen, større foringsrørborkrone, for konfigurering i en teleskoperende relasjon.

Alternativt kan en sammenstilling av to eller flere foringsrørseksjoner som er konfigurert i en teleskoperende relasjon bores inn i en underjordisk formasjon ved hjelp av et boreverktøy som er anordnet ved dens fremste ende. Spesifikt, som vist på fig. 6, som illustrerer en boresammenstilling 933, kan foringsrørseksjoner 904, 906 og 908 sammenkoples ved hjelp av for eksempel å låse foringsrørseksjoner 904, 906 og 908 sammen for å danne en sammenstilling som kan bores inn i en formasjon ved hjelp av et konvensjonelt boreverktøy 934 som er anordnet ved den fremre ende, i boreretningen, av boresammenstillingen 933, idet boreverktøyet 934 har en diameter som overstiger diameteren av den største foringsrørseksjon 904. Boreverktøyet 934 kan omfatte en roterende borkrone, en rømmer, en opprømmingssammenstilling eller en foringsrørborkrone, uten begrensning. Boreverktøyet 934 kan gå foran inn i formasjonen ved rotasjon og forflytning av foringsrørseksjonene 904, 906 og 908. Det er imidlertid foretrukket at boreverktøyet 934 kan være strukturelt koplet til den innerste foringsrørseksjon 908, slik at boreverktøyet 934 kan fortsette å bore inn i formasjonen til tross for at foringsrørseksjonene 904 eller 906 blir anordnet inne i borehullet. En nedihullsmotor kan valgfritt være posisjonert mellom den innerste foringsrørseksjon 908 og boreverktøyet 934.

Når boresammenstillingen går videre inn i formasjonen, kan radialt tilstøtende mindre foringsrørseksjoner låses opp fra radialt tilstøtende større foringsrørseksjoner, og strekkes ut derifra. Skjøre elementer (ikke vist) som beskrevet her ovenfor (fig. 4), kan selvsagt strukturelt forbinde foringsrørseksjonene 904, 906 og 908 til hverandre. Krefter kan påføres for å bringe slike skjøre elementer til å svikte, eller brennbare eller eksplosive komponenter kan anvendes for å bringe skjøre elementer til å svikte. Videre kan det skjøre element være formulert til å være selektivt oppløselig når det utsettes for én eller flere valgte kjemiske midler. Den teleskoperende relasjon mellom foringsrørseksjonene 904, 906 og 908 kan imidlertid tilveiebringe fordel ved reduse-ring av innkjørings/uttrekkingsoperasjonene for anordning av foringsrørseksjonene 904, 906 og 908 inne i borehullet.

I tillegg kan en sammenstilling av to eller flere foringsrørseksjoner som er konfigurert i en teleskoperende relasjon bores inn i en underjordisk formasjon ved hjelp av en foringsrørborkrone som er anordnet ved dens fremre ende. Som vist på fig. 7 kan en boresammenstilling 944 som inkluderer foringsrørseksjoner 904, 906 og 908 bores inn i en formasjon ved hjelp av en foringsrørborkrone 946 ifølge den foreliggende oppfinnelse. Foringsrørborkronen 946 kan imidlertid primært være koplet til den innerste foringsrørseksjon 908, som vist med flensen 948 med radial utstrekning og festeflaten 947, slik at foringsrørborkronen 946 kan fortsette å bore inn i formasjonen til tross for at foringsrørseksjonene 904 eller 906 blir anordnet inne i borehullet, så vel som å bli adskilt fra foringsrørseksjonen 908.

Som tidligere omtalt kan formasjonsevaluering (FE) verktøy typisk ikke posisjoneres inne i et foringsrør, fordi metallet i foringsrøret i betydelig grad kan forringe FE-verktøyenes evne til å undersøke den borede formasjon. I tidligere beskrevne ut-førelser er følgelig formasjonsevalueringsverktøy posisjonert i en rørdel i BHA'en, hvilken er nedenfor foringsrørstrengen for å blottlegge FE-verktøyene for formasjonen. Tidligere beskrevne utførelser benyttet også ikke-metalliske foringsrørseksjoner som tillater at FE-verktøyene undersøker den tilstøtende formasjon gjennom veggene av disse ikke-metalliske foringsrørseksjoner.

I enda andre utførelser blir formasjonsevalueringsverktøy boret på utsiden av foringsrørstrengen. FE-verktøy utenfor foringsrøret kan måle forskjellige parametere av interesse som er relatert til formasjonen uten interference fra metallet i foringsrør-strengen. Det skal forstås at lengden av BHA'en som strekker seg ut av foringsrør-strengen blir redusert ved å bære FE-verktøyene i foringsrørsammenstillingen i steden for i BHA'en. Dessuten, i enkelte utførelser, er boremotoren og/eller hullutvidelsesinnretningen også posisjonert i foringsrørsammenstillingen, for enda ytterligere å redusere den lengde av BHA'en som har sin utstrekning nedenfor foringsrørsammen-stillingen.

Eksemplifiserende utførelser er omtalt nedenfor. Det skal nå vises til fig. 8, hvor det vises en foringsrørsko 1000 av en foringsrørstreng 1010, som ved hjelp av en låsesammenstilling 1012 er avtagbart forbundet til en indre rørstøreng 1014, som er teleskopisk anordnet inne i foringsrørstrengen 1010. Den indre rørstreng 1014 er forsynt med en boremotor 1020, formasjonsevaluerings- (FE) -verktøy 1030, som er montert på boremotoren 1020, og en hullutvidelsesinnretning 1050 som er posisjonert opphullsfor FE-verktøyene 1030. En akselsammenstilling 1024 som roterer en borkrone 1026 er forbundet til en rotor 1022 i boremotoren 1020. For å rotere hullutvidelsesinnretningen 1050, kan foringsrørstrengen 1010 roteres, eller det kan brukes en valgfri motor (ikke vist). Ved posisjonering av FE-verktøyene 1030 på boremotoren 1020, blir den lengde av BHA'en som har sin utstrekning nedenfor foringsrørskoen 1000, som generelt er representert av akselsammenstillingen 1024 og borkronen 1026, avkortet. I tillegg, som det skulle forstås, oppnås ytterligere lengdebesparelser ved montering eller integrering av FE-verktøyene 1030 på et hus 1028 av boremotoren 1020 i steden for bruk av en separat rørdel for FE-verktøyene 1030.

Det skal nå vises til fig. 9, hvor det vises en foringsrørsko 1100 av en forings-rørstreng 1110, som ved hjelp av en låsesammenstilling 1112 er avtagbart forbundet til en indre rørstreng 1114 som er teleskopisk anordnet inne i foringsrørstrengen 1110. Den indre rørstreng 1114 er forsynt med enn boremotor 1120, FE-verktøy 1130 som er montert på utstrekkbare organer 1140, og en hullutvidelsesinnretning 1150 som er posisjonert nedhulls for FE-verktøyene 1130. Foringsrørstrengen 1110 kan roteres eller det kan brukes en valgfri motor (ikke vist) for å rotere hullutvidelsesinn retningen 1150. En akselsammenstilling 1124 som roterer en borkrone 1126 er forbundet til en rotor 1122 i boremotoren 1120. Fordi FE-verktøyene 1130 er montert opphulls for hullutvidelsesinnretningen 1150, kan et ringformet rom 1152 separere foringsrørstrengen 1110 fra brønnboringens vegg 1154. Fordi mange formasjonsevaluerings-sensorer opererer optimalt når de er posisjonert nær brønnboringens vegg 1154, brukes de utstrekkbare organer 1140 til å bevege FE-verktøyene 1130 radialt utover til brønnboringens vegg 1150. Organene 1140 kan være puter eller armer som kan beveges ved bruk av forbelastende organer, så som fjærer, hydraulisk kraft, eller elektromekaniske innretninger, så som en elektrisk motor.

Det skal nå vises til fig. 10, hvor det vises en foringsrørsko 1200 av en forings-rørstreng 1210, som ved hjelp av en låsesammenstilling 1212 er avtagbart forbundet til en indre rørstreng 1214, som er teleskopisk anordnet inne i foringsrørstrengen 1210. Den indre rørstreng 1214 er forsynt med en boremotor 1220, FE-verktøye1230 som er montert opphulls for boremotoren 1220, og en hullutvidelsesinnretning 1240 er posisjonert opphulls for FE-verktøyene 1230. Foringsrørstrengen 1210 kan roteres, eller det kan brukes en valgfri motor (ikke vist), for å rotere hullutvidelsesinnretningen 1240. Ulikt utførelsen på fig. 8, er FE-verktøyene 1230 posisjonert i en rørdel 1250 separat fra boremotoren 1220.

Selv om FE-verktøyene, så som FE-verktøyene 1230, er vist posisjonert på en indre streng i den teleskoperende rørsammenstilling, skal det forstås at hvert rør som utgjør en teleskoperende rørsammenstilling kan inkludere et sett av FE-verktøy. For eksempel, på fig. 10, kan et annet FE-verktøy 1300 være posisjonert på foringsrør-strengen 1210 i tillegg til FE-verktøyene 1230 på den indre streng 1214.

Det skal imidlertid forstås at lærene ifølge den foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset til formasjonsevaluerings-sensorer og -verktøy. FE-verktøy er kun eksemplifiserende for de verktøy, innretninger og utstyr som konvensjonelt er posisjonert i en BHA, og kan i visse tilfeller bidra til den samlede lengde av en BHA. I andre utførelser inkluderer innretninger som er posisjonert på foringsrøret verktøy og sensorer som benyttes for adaptiv kontroll nede i hullet og for dannelse av et boresystem med luk-ket sløyfe. Adaptiv kontroll kan inkludere en løsgjøringsmekanisme for det ytterste foringsrøret, strømningsisolasjon, vibrasjonsdemping, osv. I tillegg til sensorer kan innretninger så som aktuatorer være posisjonert på eller i et foringsrørlegeme. Disse aktuatorene, sammen med sensorene, kan brukes til å aktivere innretninger så som en ekspanderbar rømmer som er bygget på det ytterste foringsrøret, så snart forings-røret er på bunnen.

Det skal forstås at FE-verktøyene 1030, 1130, 1230 er beskrevet som «på», «utenfor» eller «på utsiden» av foringsrørstrengen kun i funksjonell betydning. Det vil si at FE-verktøyene ikke fysisk behøver å være på utsiden av foringsrørstrengen. I steden kan FE-verktøyene være delvis innebygd eller fullstendig innebygd i en ikke-metallisk seksjon av en foringsrørstreng (eksempelvis en seksjon som er laget av karbonfiber) eller på en måte som tillater at FE-verktøyene kan «se på utsiden» av foringsrørstrengen. Videre skal det forstås at andre sensorer enn FE-verktøy kan benyttes i samsvar med de foreliggende lærer. For eksempel kan foringsrørmonterte sensorer være rettet innover for å måle parametere av interesse som er relatert til brønnboringsfluider, borefluider, produserte formasjonsfluider eller andre gjenstander av interesse. Andre egnede sensorer kan inkludere trykktransdusere, seismiske sensorer, temperatursensorer og andre kjente innretninger som måler parametere av interesse under boring og etter boring, eksempelvis under kompletteringsaktivitet så som sementering og under produksjon.

Overføring av effekt og data mellom sensorene utenfor foringsrøret og nedihulls prosessorer og/eller overflateprosessorer og strømforsyninger kan etableres ved bruk av egnet effekt- og databusser (ikke vist). Innretninger så som induktive kopling-er og elektriske slepringer kan brukes til å overføre effekt/data over roterende grensesnitt. I tillegg kan telemetriarrangementer som benytter fast oppkopling gjennom rør, fiberoptiske kabler, elektriske kabler, slampulstelemetri, akustikk, kort hopp, ra-diotelemetri, elektromagnetisme, osv. brukes til å overføre data langs BHA'en og foringsrørstrengen og til og fra overflaten.

Selv om den foregående offentliggjøring er rettet mot de foretrukne utførelser av oppfinnelsen, vil forskjellige modifikasjoner være åpenbare for de som har fag-kunnskap innen teknikken. Det er meningen at alle variasjoner innenfor omfanget av de vedføyde krav skal omfattes av den foregående offentliggjøring.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for boring av en brønnboring (18) i en underjordisk formasjon, omfattende: festing av en foringsskoborkrone (160) til et første rør (12) og et andre rør (14); føring av det første rør (12) og det andre rør (14) inn i brønnboringen (18); kjøring av et boreverktøy (934) inn i en av det første og det andre rør (12, 14); boring av et første pilothull med boreverktøyet (934); og utviding av det første pilothull ved å rotere den påfestede foringsskoborkrone (160) idet det første rør (12) kjøres inn i det utvidede første pilothull; fremgangsmåten erkarakterisert ved: forbinding av det første rør (12) til brønnboringen (18) uten trekking av bore-verktøyet (934) ut av brønnboringen (18); boring av et andre pilothull med boreverktøyet (934); og utviding av det andre pilothull ved å rotere den påfestede foringsskoborkronen (160) samtidig med kjøring av det andre røret (14) inn i det utvidede andre pilothullet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat det videre omfatter trekking av boreverktøyet (934) ut av brønnboringen (18) etter forbindelsestrinnet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat en av det første røret (12) og det andre røret (14) er forbundet til brønnboringen (18) ved å benytte en av (i) et forbindelsesmateriale, (ii) en mekanisk forbindelsesinnretning, og (iii) en forbindelsesbehandling.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat den videre omfatter forbinding av det andre rør til brønnboringen (18).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat den videre omfatter sammenstilling av det første røret (12) og det andre røret (14) i brønnboringen (18) for å danne en teleskopisk rør-sammenstilling.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat den videre omfatter tilbaketrekking av boreverk-tøyet (934) inn i en av det første rør (12) og det andre rør (14).

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat den videre omfatter posisjonering av i det minste et verktøy (934) i det minste delvis på en av det første røret (12) og det andre røret (14) for å bestemme i det minste én parameter av interesse.