NO340301B1

NO340301B1 - Ekspanderte nedihulls skjermsystemer samt fremgangsmåte

Info

Publication number: NO340301B1
Application number: NO20062473A
Authority: NO
Inventors: Vikram M Rao; Chen-Kang D Chen; Daniel D Gleitman
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2003-11-24
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2017-03-27
Also published as: AU2004294911B2; WO2005053570A3; CA2546931C; GB0610382D0; US20050109510A1; GB2423548A; US7066271B2; CA2546931A1; AU2004294911A1; GB2423548B; WO2005053570A2; NO20062473L

Description

Oppfinnelsen vedrører et system og en fremgangsmåte for å ekspandere rørskjermer i en åpenhulls brønnboring for å utvinne hydrokarboner fra underjordiske formasjoner.

Olje- og gassbrønner bores med en brønnboring som rørsegmenter, så som stålforingsrør, kan settes inn og installeres i. Fluidpermeable rørelementer eller "skjermer" brukes ofte i produksjonssonen i en åpenhulls brønnboring for å utvinne hydrokarboner fra underjordiske formasjoner. Skjermer tillater at fluid passerer fra slike fluidholdige formasjoner inn i en rørstreng for utvinning.

Skjermer kan ekspanderes i brønnboringen på mye den samme måte som konvensjonelle rør, så som foringsrør, kan ekspanderes på. Ekspanderbare sandskjermer (expandable sand screen, "ESS") består generelt av et perforert basisrør eller et basisrør som er forsynt med spalter, og kan inkludere vevet filtrerings-materiale og et beskyttende, perforert ytre deksel. Både basisrøret og det ytre deksel er ekspanderbare. Det vevde filter er typisk anordnet over basisrøret i lag som delvis dekker hverandre og som glir over hverandre når ESS ekspanderes. Ekspanderbare sandskjermer brukes vanligvis til å erstatte åpenhulls grus-pakninger for å forbedre produksjonen. Et arrangement av sandskjermer er beskrevet i US-patent nr. 5.901.789 og 6.571.871.

US 6269892 beskriver en bunnhullssammenstilling for boring av et retningsborehull omfatter en positiv fortrengningsmotor som har en hovedsakelig jevn diameter i en ytre overflate til et motor-hus uten stabilisatorer som strekker seg radielt fra denne. Motor-huset har en fast bøyning mellom en øvre kraftdel og en nedre bærende seksjon. Borkronen drevet av motoren har en borkroneflate med kuttere, og en kaliberseksjon som har en jevn diameter i en sylindrisk overflate. Kaliberseksjonen har en aksial lengde på minst 75% av borkronens diameter. Den aksiale avstand mellom borkroneflaten og bøyningen til motorhuset er mindre enn ti ganger borkronens diameter.

US 2004149431 beskriver en sammenstilling og fremgangsmåter for å konstruere en monobrønn. En sammenstilling for å konstruere en monodiameter brønnboring inkluderer en bunnhullssammenstilling som har et kaliber element, en retningsstyringssammenstilling, et måling-under-boring-verktøy, og en for logging under boring; en arbeidsstreng festet til bunnhullssammenstillingen og som strekker seg til overflaten; borevæsker som strømmer gjennom arbeidsstrengen og en kjemisk foring som forer borehullet gjennom en kjemisk reaksjon; ekspanderbare foringsrør anordnet i borehullet; og en tetningssammensetning anordnet mellom det ekspanderbare foringsrør og brønnboringen.

Et antall ulemper er kjent innen teknikken. Ett stort problem som er forbundet med eksisterende teknikker for ekspansjon av skjermer refereres vanligvis til som "spiralisering". Dårlig hullkvalitet som er forbundet med spiralisering gjør rengjøring av borehullet og installasjon av skjermen vanskeligere. Spiralisering øker bevegelsesmotstanden og begrenser lengden av den skjerm som kan installeres. Hvis borehullet ikke er rett eller "kalibrert", vil skjermen ikke bli plassert i nær kontakt med formasjonen. Ethvert ringrom mellom skjermen og brønn-boringen vil i vesentlig grad redusere de fordeler som er forbundet med en komplettering med ekspanderbar skjerm.

Ulempene med eksisterende systemer med ekspanderbar skjerm og fremgangsmåter overvinnes ved hjelp av oppfinnelsen, og et forbedret system og fremgangsmåte med ekspandert nedihulls skjerm blir heretter offentliggjort.

Det offentliggjøres et forbedret system og fremgangsmåte for ekspandering av fluidpermeable rørelementer eller "skjermer" i en åpenhulls brønnboring for å utvinne hydrokarboner fra underjordiske formasjoner. I henhold til et aspekt av denne oppfinnelsen kan borehullsseksjoner med avvik bores med forbedret borehullskvalitet, delviskarakterisert vedredusert spiralisering av borehullet. Dette muliggjør enklere innsetting av røret. Røret kan deretter ekspanderes inne i borehullet.

Det er signifikante fordeler som er forbundet med denne fremgangsmåte. Oppfinnelsen fører til et lavere ekspansjonsforhold for røret, hvilket minimerer en reduksjon i mekaniske egenskaper for skjermen, så som kollapsstyrke. Et større rør kan brukes til å redusere den mengde av ekspansjon som er påkrevd, slik at det oppnås ekspansjonsforhold på mindre enn ca. 15%, og fortrinnsvis mindre enn 10%. Slik redusert ekspansjon krever mindre aksialkraft for å ekspandere skjermen, og resulterer i bedre kollapsstyrke etter ekspansjonen. Skjermen ekspanderes typisk til et punkt hvor dens yttervegg påfører en spenning på innerveggen i brønn-boringen, hvilket tilveiebringer støtte for veggene i brønnboringen. Så snart den er ekspandert, kan rommet mellom skjermen og brønnboringen i stor grad

elimineres, sammen med behovet for en stor gruspakning som ellers er påkrevd for å fylle ringrommet med partikkelmateriale for å støtte formasjonen og opp-

rettholde permeabilitet. Fordi mindre trykk brukes i installasjonen av det fluidpermeable rør, er det mer pålitelig, effektivt og holdbart.

Den foreliggende fremgangsmåte er videre å foretrekke fremfor eksisterende teknologier, fordi den resulterer i et høyere produksjonsutbytte, har lavere nedtappingstrykk (drawdown), tillater en større innvendig diameter for interven-sjonsarbeid, og forenkler installasjon.

Foreliggende oppfinnelse er særlig egnet til å tilveiebringe en fremgangsmåte for boring av et avviksparti av et borehull og posisjonering av et fluidpermeabelt rør i dette, omfattende: posisjonering av en bunnhullssammenstilling, idet bunnhullssammenstillingen inkluderer en nedihulls motor med en boreaksel som har en øvre seksjon med en øvre sentral rotasjonsakse og en nedre sentral rotasjonsakse som er for-skjøvet ved en bøy som har en valgt bøyevinkel fra den øvre sentrale rotasjonsakse, en borkrone som har en borkronefront, og en kaliberseksjon, idet borkronefronten avgrenser en skjærende diameter for borkronen, kaliberseksjonen har en aksial lengde på minst 60% av borkronens skjærende diameter;

rotering av borkronen og kaliberseksjonen for å bore et avviksparti av et borehull;

innsetting av et fluidpermeabelt rør som har en innkjøringsdiameter ved en ønsket lokalisering inne i avvikspartiet av borehullet, idet den aksiale lengde av det fluidpermeable rør er minst 150 ganger innkjøringsdiameteren av det fluidpermeable rør; og

radial ekspandering av det fluidpermeable rør inne i det borede borehulls-parti til en ekspandert diameter som er større enn innkjøringsdiameteren.

Foreliggende oppfinnelse er videre egnet til å tilveiebringe et underjordisk brønnsystem, omfattende: en bunnhullssammenstilling som inkluderer en nedihulls motor med en boreaksel som har en øvre seksjon med en øvre sentral rotasjonsakse og en nedre sentral rotasjonsakse som er forskjøvet ved hjelp av en bøy ved en valgt bøyevinkel fra den øvre sentrale rotasjonsakse;

en borkrone som har en borkronefront og en kaliberseksjon, idet borkronefronten avgrenser en skjærende diameter for borkronen, kaliberseksjonen har en aksial lengde på minst 60% av borkronens skjærende diameter, for å bore et awiksborehullparti av en brønn; og

et fluidpermeabelt rør som er innsatt i awiksborehullpartiet og som har en innkjøringsdiameter, idet det fluidpermeable rør er radialt ekspandert til en ekspandert diameter som er større enn innkjøringsdiameteren, for å plassere det fluidpermeable rør med den ekspanderte diameter i kontakt med awiksborehullpartiet av brønnen.

Disse og ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil klart fremgå av den følgende detaljerte beskrivelse, hvor det vises til figurene på de ledsagende tegninger.

Kort beskrivelse av tegningene:

Figur 1 illustrerer generelt en brønn som bores med en bunnhullssammenstilling (bottom hole assembly, BHA) ved den nedre ende av en borestreng og en nedihulls motor med en borkrone; Figur 2 illustrerer en BHA i nærmere detalj; Figur 3 illustrerer en alternativ utførelse, hvor BHA inkluderer en roterende styrbar sammenstilling (rotary steerable assembly, RSA) for å tillate samtidig rotasjon av borestrengen og borkronen; Figur 4 illustrerer muffeforbindelsen på borkronen som er forbundet med en tappforbindelse på motoren; Figur 5 illustrerer en type av ekspansjonsverktøy for ekspandering av et nedihulls rør inne i en brønnboring; Figur 6 illustrerer en alternativ type av ekspansjonsverktøy; Figur 7 illustrerer i nærmere detalj en seksjon av "ekspanderbar sand-skjerm" (ESS) som brukes i det fluidpermeable rør; Figur 8 sammenligner typiske ekspansjonsforhold for systemer ifølge kjent teknikk og oppfinnelsen over et område av perforeringsstørrelse; og Figur 9 sammenligner D/T-forholdet for to systemer ifølge kjent teknikk og for det system det kreves beskyttelse for over et område av nominell utvendig diameter D for et permeabelt rør før ekspansjon. Figur 10 viser konseptuelt et undergrunns brønnsystem for produksjon av brønnboringsfluider fra en formasjon, hvilket har blitt boret og komplettert i henhold til oppfinnelsen. Figur 1 illustrerer generelt boring av en rett seksjon av en brønn, med en bunnhullssammenstilling (bottom hole assembly, BHA) 10 som er posisjonert ved den nedre ende av en borestreng 12. BHA 10 inkluderer en fluiddrevet nedihulls

motor 14 for rotering av en borkrone 18 under boring. Figur 2 illustrerer i kontrast til dette en BHA som er konfigurert for boring av et avviksparti av en brønn. Motoren 14 for boring av avvikspartier av brønnen kan være en "fortrengningsmotor" ("positive displacement motor", PDM) som har en kamformet rotor. I de fleste tilfeller er PDM en "bøyd hus motor" ("bent housing motor", BHM), som typisk har en bøy 24 som er mindre enn 3 grader. Bøyen 24 i en PDM er mellom den øvre drivseksjon som har en rotasjonsakse 27 og en nedre bæreseksjon som har en rotasjonsakse 28 i motorhuset, slik at aksen 28 for borkronen 18 ved den valgte bøy 24 er forskjøvet fra aksen 27. Den nedre bæreseksjon 26 inkluderer en lagerpakkesammenstilling som konvensjonelt omfatter både aksial- og radiallagre. PDM 14 kan kjøres "glatt", hvilket betyr at motorhuset 17 har en hovedsakelig

ensartet diameter fra den øvre drivseksjon 22 gjennom bøyen 24, og til den nedre bæreseksjon 26, som vist på figur 2. Motorhuset kan inkludere en glide- eller slite-pute 19.

En rett og vertikal seksjon av en brønn kan bores med en rett rørstreng. En rett seksjon (vertikal eller på annen måte) kan alternativt bores med en PDM, som på figur 1, hvorved borestrengen 12 roteres sammen med borkronen 18. I tillegg til å hjelpe ved rotasjon av borkronen 18, holder rotasjon av borestrengen 12 bøyen 24 i konstant bevegelse, for å sørge for at bøyen 24 ikke styrer hullet i noen bestemt retning, bort fra den ønskede rettlinjede borebane. Ved boring av en av-viksseksjon av borehullet med PDM 14, blir borestrengen 12 isteden skjøvet uten at den roterer, mens PDM 14 forsetter å rotere borkronen 18. Den ikke-roterende bøy 24, som rotasjonsmessig er posisjonert som ønskelig inne i borehullet, vil da styre borestrengen 12 til å bore avviksseksjonen.

Det er ofte ønskelig, selv når man borer avviksseksjoner, å rotere borestrengen 12 og borkronen 18 samtidig, for å minimere sannsynligheten for at borestrengen 12 blir fastkjørt i borehullet og for å forbedre retur av borekaks til overflaten. For å oppnå dette kan BHA alternativt inkludere en roterende styrbar sammenstilling (rotary steerable assembly, RSA) 114, som vist på figur 3. Mens en PDM og en BHM generelt har en bøy i sine hus, har en RSA en drivakselbøy inne i et hus 112. Huset 112 omgir den seksjon av borestrengen 110 som strekker seg til borkronen 118. RSA inkluderer en rotasjonsforhindringsinnretning 115, som går i inngrep med borehullets vegg og hindrer eller minimerer rotasjon av huset 112. Ulikt PDM 14 som er beskrevet i forbindelse med figur 2, tillater RSA 114 en forandring i retning samtidig som strengen 110 roteres.

Uttrykket "nedihulls motor" slik det her brukes inkluderer en BHM/PDM eller en RSA, som har en felles øvre seksjon (drivseksjon for en PDM eller aksel-styringsseksjon for en RSA) med en rotasjonsakse og en nedre bæreseksjon med en rotasjonsakse som er forskjøvet med en valgt bøyevinkel fra den øvre seksjons sentrale akse.

Med henvisning tilbake til figur 2, borkronen 18 har en borkronefront 39, som inkluderer en skjærende flate 33 av borkronen. Bunnen 38 av kaliberseksjonen 34 kan være hovedsakelig ved den samme aksiale posisjon som en borkronefront 39, men kan befinne seg i en avstand litt oppover fra borkronefronten 39. Ved boring av et optimalt glatt borehull som beskrevet nedenfor, er det fordelaktig at PDM har et kort "borkrone-til-bøy" forhold. I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen som inkorporerer en PDM, er en aksial avstand mellom bøyen 24 og borkronefronten 39 mindre enn tolv ganger borkronens diameter 32. For en RSA, i kontrast til dette, er borkrone-til-bøy-forholdet vanligvis mindre avgjørende for å oppnå optimal borehullskvalitet, fordi bøyen er inne i huset.

Som videre vist på figur 2 strekker en kaliberseksjon 34 seg over borkronefronten 39, og er roterbart fastholdt til og/eller kan være i ett med borkronen 18. En aksial "kaliberlengde" 35 av kaliberseksjonen 34 måles fra en topp 31 av kaliberseksjonen 34 til det laveste punkt med full diameter på borkronen 18, det vil si fra toppen 31 av kaliberseksjonen 34 til i det minste omtrentlig der hvor kaliberseksjonen 34 møter borkronefronten 39. Den aksiale lengde 35 av kaliberseksjonen kan uttrykkes som en funksjon av borkronens diameter 32. I en utførelse av oppfinnelsen, er kaliberlengden minst 60% av borkronens diameter 32, fortrinnsvis er den minst 75% av borkronens diameter 32, og kan i mange applikasjoner være fra 90% til én og en halv ganger borkronens diameter 32.

Når kaliberseksjonen 34 roterer, sveiper den over en profil med hovedsakelig ensartet diameter, som kan refereres til som den "sylindriske bæreflate" 36. Denne sylindriske bæreflate 36 er fortrinnsvis kontinuerlig, men kaliberseksjonen 34 kan være avbrutt av ett eller flere partier som har en diameter som er mindre enn nominell diameter, slik at flaten 36 er aksialt separert ved én eller flere lokaliseringer. I en utførelse av oppfinnelsen er imidlertid den samlede lengde av flaten 36 minst 50% av kaliberlengden 35. De som har fagkunnskap innen teknikken vil forstå at kaliberseksjonen 34 ikke i seg selv behøver å være sylindrisk, men kan i alminnelighet være forsynt med aksialt forløpende renner langs sin lengde, generelt anordnet i et spiralmønster. I slike utførelser kan en hoveddiameter som er tilknyttet de aksialt forløpende renner avgrense den sylindriske bæreflate 36 under rotasjon.

I en utførelse av oppfinnelsen, som vist på figur 4, kan en gjenget muffe-forbindelse 40 være anordnet på en borkrone 18 for gjengeinngrep med en gjenget tappforbindelse 42 ved den nedre ende av nedihulls motoren 14. I en utførelse av oppfinnelsen gjøres sammenkoplingen mellom motoren 14 borkronen 18 således gjennom tappforbindelsen 42 på motoren 14 og muffeforbindelsen 40 på borkronen 18.

Den ovenstående løsningsmåte for boring av et avviksparti av en brønn-boring, som inkorporerer en lang kaliberseksjon på minst 60% av borkronens skjærende diameter (og for ikke-RSA applikasjoner, videre inkorporerer et kort borkrone-til-bøy-forhold, hvorved borkronefronten har en avstand fra bøyen som ikke er mer enn 12 ganger diameteren), tilveiebringer i en utførelse av oppfinnelsen førsteklasses borehullskvalitet, så som ved redusering av spiralisering og ved å sørge for at borehullet er glatt (hovedsakelig ikke-spiralisert) og jevnt. Når borehullet fremstilles på denne måte, kan et fluidpermeabelt rør valgfritt innsettes og ekspanderes i borehullet, som omtalt nedenfor.

Et fluidpermeabelt rør er generelt et sylindrisk rør som er laget av metall, så som stål, og som har en flerhet av perforeringer eller hull gjennom sin vegg, hvilke er i stand til å la fluid passere. Dette er for eksempel nyttig ved posisjonering av røret inne i et åpenhullsparti av en formasjon, for å la fluider passere fra formasjonen og inn i borehullet for utvinning. Figur 7 illustrerer konseptuelt i nærmere detalj en seksjon av materiale som brukes i det fluidpermeable rør 80. Sand-skjermen er vist i en ekspandert konfigurasjon, med fluidpermeable perforeringer 90 som hydrokarboner føres gjennom. Selv om perforeringene 90 er vist som rektangulære, er et mangfold av former og størrelser av perforeringer kjent innen teknikken, inkludert sirkulære, rektangulære og spalteformede perforeringer.

Figur 5 illustrerer konseptuelt en type av et ekspansjonsverktøy 60 som er egnet til ekspandering av et fluidpermeabelt rør 80 nede i hullet i henhold til oppfinnelsen. Et ekspansjonselement 62 er inkludert i verktøyet 60. Ekspansjonselementet 62 kan være dimensjonert i henhold til den ønskede grad av ekspan sjon. Valgfrie tetningsringer 64 tetter mot en innvendig diameter 67 av det ekspanderte rør 80. Ved med kraft å bevege ekspansjonselementet 62 aksialt inne i det fluidpermeable rør 80, ekspanderer verktøyet 60 foringsrøret fra en initial diameter 63 til en ekspandert diameter 65. Det fluidpermeable rør har fortrinnsvis en aksial lengde på minst 150 ganger den initiale diameter 63.

Figur 6 illustrerer konseptuelt et alternativt ekspansjonsverktøy 70 som bruker en flerhet av ruller 72 for å ekspandere det fluidpermeable rør 80. Hver av disse rullene 72 roterer omkring en verktøyspindel 74. Omfanget av ekspansjon kan avhenge av motstanden mot ekspansjon, hvis det er noen, som tilveiebringes av formasjonen og/eller et valgfritt ytre rør som er i inngrep med det ekspander-ende rør 80, fordi rotasjonsaksen for hver rulle kan bevege seg radialt i forhold til ekspansjonsverktøyets senterlinje.

Den glatte høykvalitets brønnboring som gjøres mulig med den ovenstående boreteknikk frembringer flere fordeler. En fordel er at det glattere borehull tillater at det fluidpermeable rør 80 dimensjoneres med en større initial diameter 63 enn det som ellers er mulig med et borehull med lavere kvalitet. Dette er ideelt, fordi mindre ekspansjon da er påkrevd for å ekspandere røret til den ekspanderte diameter. Denne reduserte ekspansjon tilveiebringer fordeler, så som tynnere veggtykkelse for lavere kostnad, økt fasthet etter ekspansjon og økt produksjon.

Graden av ekspansjon kan uttrykkes som et ekspansjonsforhold, som er den prosentvise økning i diameter på grunn av ekspansjon fra den initiale diameter til den ekspanderte sluttdiameter. Figur 8 er et X-Y plott som grafisk sammenligner ekspansjonsforholdene for de to primære systemer ifølge kjent teknikk med det som kan oppnås med oppfinnelsen. Verdiene for systemet ifølge kjent teknikk som er merket "kjent teknikk A" varierer fra et minimum på ca. 20%, opp til så mye som 50-60%, over et område av hullstørrelser. Verdiene for systemet ifølge kjent teknikk som er merket "kjent teknikk B", som typisk praktiseres over det snevrere område av hullstørrelser som er vist, er ca. 20%. I kontrast til dette tillater oppfinnelsen et lavere ekspansjonsforhold over et område av hullstørrelser. I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen kan det fluidpermeable rør 80 dimensjoneres slik at en 15% radial ekspansjon kan være tilstrekkelig for applikasjonen, som representert av den kurve som er merket "utførelse B". I mer foretrukne utførelser kan det være nødvendig med så lite som 10% radial ekspansjon, som representert av kurven merket "utførelse A".

Et ekspandert permeabelt rør kan videre karakteriseres ved en diameter-til-vegg-tykkelse eller et "D/T"-forhold hvor D og T er diameteren henholdsvis tykkelsen av røret, før ekspansjon. Et høyere D/T-forhold er foretrukket, hvilket omformes til en redusert tykkelse T for en gitt diameter D, hvilket minimerer vekt og kostnad og øker produksjonsutbytte. For systemene ifølge kjent teknikk varierer D/T-forholdet mellom ca. 7,4 og 15. I kontrast til dette, i en foretrukket utførelse av den oppfinnelse det kreves beskyttelse for, er det for enkelte typiske verdier av D mulig med et D/T-forhold på 20 eller høyere. Disse forhøyede D/T-forhold er generelt ikke mulige med kjent teknikk, hvilket skyldes den høyere grad av ekspansjon, hvilket trolig vil føre til svikt i det ekspanderte rør.

Konvensjonelle fluidpermeable rør med ekspansjonsforhold som er større enn 20 kan ved fremstillingen av rørene kreve bruk av materialer eller legeringer som er i stand til å motstå de forholdsvis store ekspansjonsforhold sammenlignet med de fluidpermeable rør ifølge oppfinnelsen. De fluidpermeable rør ifølge oppfinnelsen kan derfor fremstilles av materialer eller legeringer som er i stand til å ekspandere mindre sammenlignet med konvensjonelle fluidpermeable rør, hvilket skyldes de mindre ekspansjonsforhold (typisk mindre enn ca. 20%). I tillegg kan de framstillingsprosesser som brukes til å gjøre konvensjonelle fluidpermeable rør mer ekspanderbare, eksempelvis varmeanløping og bråkjøling i væske, modifiser-es for å produsere fluidpermeable rør i samsvar med oppfinnelsen på en mindre kostbar måte.

På grunn av det lavere ekspansjonsforhold kan stål av en lavere grad (som har en lavere flytespenning sammenlignet med konvensjonelle fluidpermeable rør) brukes ved design av det fluidpermeable rør ifølge oppfinnelsen. For eksempel, ved å forandre ekspansjonsforholdet fra 20% til 15% (en reduksjon på 25%), kan flytespenningen for det materiale som brukes til å fremstille de fluidpermeable rør i henhold til en utførelse av oppfinnelsen muligens reduseres med 25%.

I en utførelse av den foreliggende oppfinnelse kan D/T-forholdet uttrykkes som en funksjon av D. Figur 9 sammenligner diameter-til-vegg-tykkelse eller " D/ T"-forholdet for et system ifølge kjent teknikk (merket "kjent teknikk") med en utførelse av det system det kreves beskyttelse for (merket "oppfinnelse") over et område av nominell utvendig diameter D for et permeabelt rør før ekspansjon.

D/T-forholdet for utførelsen av oppfinnelsen som erkarakterisertpå figur 9 kan approksimeres med funksjonen:

hvor D og T måles i tommer. D/T-kurven for denne utførelse er gjennomgående høyere enn det som er vist for kjent teknikk. En beslektet fordel med det for-bedrede D/T-forholdet er at den tynnere veggtykkelse korresponderer til en økt ID for røret, hvilket øker volumetrisk fluidstrøm inne i det ekspanderte rørelement.

En annen fordel ved det glatte høykvalitetsborehull er at det fluidpermeable rør 80 kan skyves lenger gjennom borehullet enn ved kjent teknikk. Forbedret hullkvalitet gjør rengjøring av hullet enklere og letter innsetting av det fluidpermeable rør 80, delvis fordi det glattere borehull har redusert den bevegelsesmotstand som forårsakes på grunn av i det minste friksjonskreftene mot formasjonens borehull. Den foreliggende oppfinnelsen tillater at det fluidpermeable rør 80 posi-sjoneres mer enn 1524 m inn i et hovedsakelig horisontalt parti av borehullet. Slike avstander har generelt ikke vært mulig å oppnå i det fluidpermeable rør ifølge kjent teknikk.

Enda en annen fordel ved å ha et glattere borehull er at det fluidpermeable rør 80 kan plasseres i nærmere kontakt med formasjonen, hvilket optimerer de fordeler som er forbundet med en komplettering med ekspanderbare rør.

Figur 10 viser konseptuelt et underjordisk brønnsystem for produksjon av brønnboringsfluider, så som olje eller gass, fra en formasjon 110, som har blitt boret og komplettert som beskrevet i henhold til den foreliggende oppfinnelse. En rett, vertikal seksjon 100 av brønnen har blitt boret, typisk med rette rørseksjoner og uten behov verken for en RSA eller en PDM. Avviksseksjonene 102 og 104 har blitt boret ved bruk av en RSA eller PDM, slik at borebanen gradvis og inkrementelt forandrer retning. Avviksseksjonen 102 er vist med BHM 10 frem-deles på plass forfortsatt boring av avviksseksjonen 102. Avviksseksjonen 104 er vist idet den har nådd en hovedsakelig horisontal seksjon 106, med det fluidpermeable rør 80 innsatt. Den hovedsakelig horisontale seksjon 106 strekker seg en lengde som er målt fra et punkt 112, hvor avviksseksjonen først når en tilnær-met horisontal orientering, til et omtrentlig endepunkt 114. Ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan lengden mellom punktene 112 og 114 overstige 1524 m. Idet et minste et parti av det fluidpermeable rør 80, så som den distale ende 116, kan således strekke seg mer enn 1524 m i hovedsakelig horisontal retning. Med det fluidpermeable rør 80 på plass, kan hydrokarboner utvinnes fra formasjonen 110 langs et strømningsløp som generelt er vist med 107. En brønn som er komplettert på denne måte kan alternativt brukes til injeksjon av fluid i formasjonen 110 gjennom det fluidpermeable rørelement 80 langs et strømningsløp som generelt er vist med 108.

Selv om foretrukne utførelser av den foreliggende oppfinnelse har blitt illustrert i detalj, kan de som har fagkunnskap innen teknikken tenke på modifikasjoner og tilpasninger av de foretrukne utførelser. Det skal imidlertid uttrykkelig forstås at slike modifikasjoner og tilpasninger er innenfor rammen av den foreliggende oppfinnelse slik den er fremsatt i de følgende krav.

Claims

1. Fremgangsmåte for boring av et avviksparti av et borehull og posisjonering av et fluidpermeabelt rør (80) i dette, karakterisert vedå omfatte: posisjonering av en bunnhullssammenstilling (10), idet bunnhullssammenstillingen (10) inkluderer en nedihulls motor (14) med en boreaksel som har en øvre seksjon med en øvre sentral rotasjonsakse (27) og en nedre sentral rotasjonsakse (28) som er forskjøvet ved en bøy (24) som har en valgt bøyevinkel fra den øvre sentrale rotasjonsakse, en borkrone (18) som har en borkronefront (39), og en kaliberseksjon (34), idet borkronefronten avgrenser en skjærende diameter for borkronen (18), kaliberseksjonen (34) har en aksial lengde på minst 60% av borkronens (18) skjærende diameter; rotering av borkronen (18) og kaliberseksjonen (34) for å bore et avviksparti av et borehull; innsetting av et fluidpermeabelt rør (80) som har en innkjøringsdiameter ved en ønsket lokalisering inne i awikspartiet av borehullet, idet den aksiale lengde av det fluidpermeable rør (80) er minst 150 ganger innkjøringsdiameteren av det fluidpermeable rør (80); og radial ekspandering av det fluidpermeable rør (80) inne i det borede bore-hullsparti til en ekspandert diameter som er større enn innkjøringsdiameteren.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, hvor radial ekspandering av det nedihulls fluidpermeable rør (80) til den ekspanderte diameter omfatter radial ekspandering av det fluidpermeable rør (80) til å være i kontakt med et åpenhullsparti av brønnboringen.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, hvor bunnhullssammenstillingen (10) omfatter: det ene av en fortrengningsmotor (14) og en roterende styrbar sammenstilling.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, hvor bunnhullssammenstillingen (10) omfatter en fortrengningsmotor (14), og hvor en aksial avstand mellom bøyen og borkronefronten er mindre enn 12 ganger borkronens (18) skjærende diameter.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, hvor kaliberseksjonen (34) har en aksial lengde på minst 75% av borkronens (18) skjærende diameter.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, hvor minst 50% av den aksiale lengde av kaliberseksjonen (34) har en sylindrisk bæreflate med ensartet diameter.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, hvor innkjøringsdiameteren av det fluidpermeable rør (80) krever mindre enn 15% ekspansjon nede i hullet.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, hvor innkjøringsdiameteren av det fluidpermeable rør (80) krever mindre enn 10% ekspansjon nede i hullet.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, hvor forholdet mellom innkjørings-diameteren og en veggtykkelse av rørelementet uttrykkes med funksjonen:

hvor D er innkjøringsdiameteren og T er veggtykkelsen målt i tommer.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, hvor forholdet mellom innkjørings-diameteren og en veggtykkelse av rørelementet er minst 20.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, videre omfattende: boring av avvikspartiet av borehullet mer enn 1524 m i en hovedsakelig horisontal retning; og posisjonering av i det minste et parti av det fluidpermeable rørelement mer enn 1524 m i den hovedsakelig horisontale retning inne i avvikspartiet av borehullet.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, hvor rotering av borkronen (18) omfatter: i det minste det ene av pumping av fluid gjennom nedihulls motoren (14) og rotering av borestrengen fra overflaten.

13. Fremgangsmåtesom angitt i krav 1, hvor kaliberseksjonen (34) har en aksial lengde på minst 75% av borkronens (18) skjærende diameter; og innkjøringsdiameteren er valgt til å ekspandere mindre enn 15%; radial ekspandering av det nedihulls fluidpermeable rør (80) inne i borehullet, for å plassere det fluidpermeable rør (80) i kontakt med en vegg av borehullet.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 13, hvor minst 50% av den aksiale lengde av kaliberseksjonen (34) har en sylindrisk bæreflate med ensartet diameter.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 13, hvor det nedihulls fluidpermeable rør (80) ekspanderes radialt mindre enn 10%.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 13, hvor forholdet mellom innkjørings-diameteren og en veggtykkelse av rørelementet uttrykkes av funksjonen:

hvor D er innkjøringsdiameteren og T er veggtykkelsen, målt i tommer.

17. Fremgangsmåte som angitt i krav 13, hvor forholdet mellom innkjørings-diameteren og en veggtykkelse av rørelementet er minst 20.

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 13, hvor bunnhullssammenstillingen (10) omfatter: det ene av en fortrengningsmotor (14) og en roterende styrbar sammenstilling.

19. Fremgangsmåte som angitt i krav 13, videre omfattende: boring av avvikspartiet av borehullet mer enn 1524 m i en hovedsakelig horisontal retning; og posisjonering av i det minste et parti av det fluidpermeable rørelement mer enn 1524 m i den hovedsakelig horisontale retning inne i avvikspartiet av borehullet.

20. Fremgangsmåte som angitt i krav 13, hvor rotering av borkronen (18) omfatter: i det minste det ene av pumping av fluid gjennom nedihulls motor (14) og rotering av borestrengen fra overflaten.

21. Fremgangsmåte som angitt i krav 13, videre omfattende: utvinning av hydrokarboner fra formasjonen gjennom det fluidpermeable rør (80).

22. Underjordisk brønnsystem, karakterisert vedå omfatte: en bunnhullssammenstilling (10) som inkluderer en nedihulls motor (14) med en boreaksel som har en øvre seksjon med en øvre sentral rotasjonsakse (27) og en nedre sentral rotasjonsakse (28) som er forskjøvet ved hjelp av en bøy (24) ved en valgt bøyevinkel fra den øvre sentrale rotasjonsakse; en borkrone (18) som har en borkronefront (39) og en kaliberseksjon (34), idet borkronefronten (39) avgrenser en skjærende diameter for borkronen (18), kaliberseksjonen (34) har en aksial lengde på minst 60% av borkronens (18) skjærende diameter, for å bore et avviksborehullparti av en brønn; og et fluidpermeabelt rør (80) som er innsatt i avviksborehullpartiet og som har en innkjøringsdiameter, idet det fluidpermeable rør (80) er radialt ekspandert til en ekspandert diameter som er større enn innkjøringsdiameteren, for å plassere det fluidpermeable rør (80) med den ekspanderte diameter i kontakt med avviksborehullpartiet av brønnen.

23. Underjordisk brønnsystem som angitt i krav 22, hvor bunnhullssammenstillingen (10) omfatter: i det minste det ene av en fortrengningsmotor (14) og en roterende styrbar sammenstilling.

24. Underjordisk brønnsystem som angitt i krav 22, hvor bunnhullssammenstillingen (10) omfatter en fortrengningsmotor (14), og hvor en aksial avstand mellom bøyen og borkronefronten er mindre enn 12 ganger borkronens (18) skjærende diameter.

25. Underjordisk brønnsystem som angitt i krav 22, hvor kaliberseksjonen (34) har en aksial lengde på minst 75% av borkronens (18) skjærende diameter.

26. Underjordisk brønnsystem som angitt i krav 22, hvor minst 50% av den aksiale lengde av kaliberseksjonen (34) har den sylindriske bæreflate med ensartet diameter.

27. Underjordisk brønnsystem som angitt i krav 22, hvor innkjøringsdiameteren av det fluidpermeable rør (80) krever mindre enn 15% ekspansjon nede i hullet.

28. Underjordisk brønnsystem som angitt i krav 22, hvor innkjøringsdiameteren av det fluidpermeable rør (80) krever mindre enn 10% ekspansjon nede i hullet.

29. Underjordisk brønnsystem som angitt i krav 22, hvor forholdet mellom inn-kjøringsdiameteren og en veggtykkelse av rørelementet uttrykkes med funksjonen:

hvor D er innkjøringsdiameteren og T er veggtykkelsen målt i tommer.

30. Underjordisk brønnsystem som angitt i krav 22, hvor forholdet mellom inn-kjøringsdiameteren og en veggtykkelse av rørelementet er minst 20.

31. Underjordisk brønnsystem som angitt i krav 22, hvor en aksial lengde av det fluidpermeable rør (80) er minst 150 ganger innkjøringsdiameteren av det fluidpermeable rør (80).

32. Underjordisk brønnsystem som angitt i krav 22, videre omfattende: at awiksborehullpartiet av brønnen strekker seg mer enn 1524 m i en hovedsakelig horisontal retning; og at i det minste et parti av det fluidpermeable rørelement er posisjonert mer enn 1524 m i den hovedsakelig horisontale retning inne i awiksborehullpartiet av brønnen.