NO342649B1

NO342649B1 - Fremgangsmåte for komplettering av en brønn

Info

Publication number: NO342649B1
Application number: NO20075594A
Authority: NO
Inventors: Richard Bennett
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2005-04-13
Filing date: 2007-11-05
Publication date: 2018-06-25
Also published as: CN101175893A; GB2440066B; NO20075594L; RU2007141580A; GB2440066A; CN101175893B; GB0720004D0; AU2006236559A1; CA2604236A1; CA2604236C; AU2006236559B2; RU2404355C2

Abstract

En filtersammenstilling har et materiale som er tilpasset borehullets form etter innføring. Sammenstillingen omfatter et ettergivende lag som antar borehullets form ved ekspansjon. Ytterlaget formes med hull for å tillate produksjonsstrømning. Materialet som velges sveller fortrinnsvis med varme og omfatter fortrinnsvis et formhukommelsesskum som er varmeherdende. Basisrøret kan ha et filter over seg for å fungere som et underlag for støtte av formtilpasningslaget eller alternativt for filtrering. Formtilpasningslaget kan ekspandere ved seg selv eller ekspansjon kan også oppstå fra innen basisrøret.

Description

OPPFINNELSENS OMRÅDE

[0001] Denne oppfinnelse angår nedihullsfiltre og nærmere bestemt slike som kan ekspanderes i åpent hull for å avstenge et uregelmessig formet borehull.

OPPFINNELSENS BAKGRUNN

[0002] US 3099318 A angår innføringen av brønnfluider slik som olje og vann fra en formasjon inn i en brønn, idet akkumulering av partikler fra jord og sand forhindres i brønnen. Oppfinnelsen angår spesielt prosedyre for sortering av jord- og sandpartikler mot innføring i en brønn med brønnfluidet og apparat for dette formål.

[0003] Tidligere har sandkontrollmetoder vært dominert av gruspakking på utsiden av brønnfiltrene. Hensikten var å fylle ringrommet utenfor filteret med sand for å hindre produksjon av uønskede faststoffer fra formasjonen. Mer nylig, med innføringen av rørekspansjonsteknologien, antok man at behovet for gruspakking kunne elimineres hvis et filter eller filtre kunne ekspanderes på plass for å eliminere det omgivende ringrom som hittil hadde blitt pakket med sand. Det oppsto problemer med filterekspansjonsteknikken som erstatning for gruspakking på grunn av uregelmessigheter i brønnhullsform. Et fiksert senkeverktøy ville ekspandere et filter en fast størrelse. Problemene var at en utvasking i brønnhullet fremdeles ville etterlate et stort ringrom utenfor filteret. Omvendt kunne et tett punkt i brønnhullet medføre fare for fastkjøring av det fikserte senkeverktøy.

[0004] Et forbedring av den fikserte senkeverktøy-teknikken var å bruke ulike former for fleksible senkeverktøy. I teorien var disse fleksible senkeverktøy ettergivende slik at de ved et fast punkt ville gi etter innover og minske faren for fastkjøring av senkeverktøyet. På den annen side, hvis der var et tomrom, vedvarte det samme problem, idet det fleksible senkeverktøy hadde en begrenset ytterdimensjon som filteret skulle ekspanderes til. Derfor etterlot bruken av fleksible senkeverktøy fremdeles problemet med ringformede spalter på utsiden av filteret, med en resulterende uønsket produksjon av faststoffer når brønnen ble satt i produksjon fra denne sonen.

[0005] Kjente filterkonstruksjoner har benyttet pre-komprimert matte som holdes ved hjelp av en metallkappe som så utsettes for et kjemikalieangrep når den plasseres i det ønskede sted nedihulls. Matten får så ekspandere fra sin prekomprimerte tilstand. Filteret blir ikke ekspandert. Denne konstruksjon er beskrevet i US-patenter 2,981,332 og 2,981,333. US-patent 5,667,001 viser et fiksert senkeverktøy som ekspanderer et slisset forlengingsrør nedihulls. US-patenter 5,901,789 og 6,012,522 viser brønnfiltre som ekspanderes. US 6,253,850 viser en teknikk for innsetting av et massivt forlengingsrør i et annet allerede ekspandert forlengingsrør for å avstenge det og bruk av gummi eller epoksy for å avtette mellom forlengingsrørene. US-patent 6,263,966 viser et filter med langsgående folder som ekspanderes nedihulls. US-patent 5,833,001 viser gummi herdet på plass for lage en fold etter å være ekspandert med en oppblåsbar innretning.

Endelig er US-patent 4,262,744 av generell interesse som en teknikk for fremstilling av filtre ved bruk av former.

[0006] Anordningen og fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er rettet mot dette problem ved å tilveiebringe en filtersammenstilling med et ytterlag som kan tilpasse seg borehullets form under ekspansjon. I den foretrukne utføringsform er det valgt et materiale som vil svelle i kontakt med borehullsfluider for ytterligere å fremme fylling av tomromsområdene i borehullet etter ekspansjon. I en alternativ konstruksjon er filterekspansjon ikke påkrevet, og det ytterste lag sveller for å tilpasse seg borehullsformen ut fra kontakt med brønnfluider eller andre fluider som er innført i brønnhullet. Filterseksjonen er fremstilt på en måte som reduserer eller eliminerer sveiser. Sveiser utsettes for høy belastning i en ekspansjonsprosess, slik at minimering eller eliminering av sveiser sørger for mer pålitelig filteroperasjon etter ekspansjon. Disse og andre fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå klarere for fagkyndige på området ut fra en gjennomgang av beskrivelsen av den foretrukne utføringsform og kravene som følger nedenfor.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

[0007] Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en fremgangsmåte for komplettering av en brønn, kjennetegnet ved den omfatter:

å dekke minst ett basisrør med et porøst formtilpasningsmateriale;

å kjøre basisrøret til et ønsket sted i et brønnhull hvori nevnte formtilpasningsmateriale ikke radialt begrenses;

å tillate formtilpasningsmaterialet å ekspandere mot brønnhullsveggen uten at ekspansjonen oppstår fra innen basisrøret; og

å filtrere fluider gjennom formtilpasningsmaterialet til basisrøret.

[0008] Foretrukne utførelsesformer av fremgangsmåten er videre utdypet i kravene 2 til og med 16.

[0009] En filterenhet har et materiale som tilpasser seg borehullets form etter innføring. Sammenstillingen omfatter et ettergivende lag som antar borehullets form ved ekspansjon. Ytterlaget er utformet med hull for å tillate produksjonsstrømning. Materialet som velges, sveller fortrinnsvis med varme og omfatter fortrinnsvis et formminneskum som er varmeherdet. Basisrøret kan ha et filter over seg for å virke som et underlag til støtte for det tilpassede lag eller alternativt for filtrering. Tilpassingslaget kan selv ekspandere eller ekspansjon kan også skje fra basisrørets indre.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0010] Fig.1 er et utsnitt av filteret vist i oppriss; og

[0011] Fig.2 er et snitt gjennom en sammenstilling av filtre, hvorav én er vist i fig. 1, i ekspandert stilling nedihulls.

NÆRMERE BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRINGSFORM

[0012] Fig.1 viser et parti av en seksjon av et filter 10. Det har et basisrør 12 som filteret 14 er anordnet over og som et ytre formtilpasset lag 16 er anordnet over. Laget 16 har en flerhet av hull 18. Basisrøret 12 har også hull 20. Det egentlige filtermaterialet eller filteret 14 kan være en duk eller vevnad eller andre kjente filtreringsprodukter. Formtilpasningslaget 16 er fortrinnsvis mykt slik at det vil slite ved ekspansjon av filteret 10. Det foretrukne materiale er ett som vil svelle når det utstettes for brønnfluider i et lengre tidsrom. Tre eksempler er nitril, naturgummi og AFLAS. I en alternativ utføringsform, sveller formtilpasningslaget 16 tilstrekkelig etter at det er innkjørt i brønnhullet, til å komme i kontakt med brønnhullet, uten ekspansjon av filteret 10. Stoppringer 26 og 28 er skjematisk vist ved siktens 10 ender 22 og 24. Disse stoppringer vil holde formtilpasningslaget 16 ved ekspansjon av sikten 10 mot å løpe i lengderetningen i et ringformet rom utenfor filteret 10 etter at det er ekspandert. Deres bruk er valgfri.

[0013] Måten filteret 10 settes sammen på, er et annet aspekt ved oppfinnelsen. Formtilpasningslaget 16 kan ha en innvendig diameter som lar det gli over filtermaterialet 14. Sammensetningen av filtermaterialet 14 og formtilpasningslaget 16 tres over basisrøret 12. Deretter blir et kjent ekspansjonsverktøy innvendig påført basisrøret 12 for å ekspandere det litt. Dette fører til at filtermaterialet 14 og formtilpasningslaget 16 begge festes til basisrøret 12 uten behov for sveising. Dette er fordelaktig fordi når filteret 10 innkjøres i brønnhullet og ekspanderes, kan ekspansjonsprosessen plassere store spenninger på sveiser som kan føre til filterbrudd. En alternativ måte å sette sammen filteret på, er å feste filtermaterialet 14 til basisrøret 12 på den ovenfor beskrevne måte, og deretter herde formtilpasningslaget 16 rett på filtermaterialet 14. Som en annen mulighet kan en beskyttende ytterkappe (ikke vist) påføres over filtermaterialet 14 og det ovenpå monterte formtilpasningslag 16. Sammenføyningsprosessen, selv med den eventuelle, perforerte beskyttelseskappe (ikke vist), er ekspansjonen utover fra det indre av basisrøret 12, som tidligere beskrevet.

[0014] Hullene 18 kan ha forskjellige former. Deres funksjon er å la formasjonsfluider passere etter ekspansjon. De kan være runde hull eller slisser eller andre former eller kombinasjoner av former. Formtilpasningslaget 16 kan være laget av et polymermateriale og er fortrinnsvis ett som sveller når det vedvarende utsettes for brønnfluider for bedre formtilpasning til uregelmessige former i borehullet 30, som vist i fig.2. Fig.2 viser også den ytre beskyttelseskappe 32 som går over filtermaterialet 14 og under formtilpasningslageret 16 for å beskytte filtermaterialet 14 når det kjøres inn i borehullet 30. Kappen 32 er et kjent produkt som har utstansede åpninger 33 og eventuelt kan benyttes hvis formtilpasningslaget 16 brukes. Grunnen til at det er valgfritt, er at formtilpasningslaget 16 i en viss grad danner den ønskede beskyttelse under innkjøring. Dessuten kan formtilpasningslaget 16 uten kappen 32 bli gjort tykkere for bedre å utfylle tomrommet 34 i ringrommet rundt filteret 10 etter ekspansjon. Tykkelsen av formtilpasningslaget 16 er begrenset av borehullet og av ytterdiameteren til komponentene som er montert på dets innside. Det foretrekkes at formtilpasningslaget 16 presses fast da det fremmer dets bevegelse for å fylle hulrommene i det omgivende ringrom.

[0015] Fagkyndige på området vil forstå at den foreliggende oppfinnelse muliggjør fremstilling av et ekspanderbart filter der sveiser mellom lagene er eliminert.

Bruken av formtilpasningsmaterialet 16 muliggjør bruk av flere ulike ekspansjonsteknikker og en forbedring av evnen til å eliminere tomrom utenfor det ekspanderte filter som skyldes uregelmessigheter i borehullet. Alternativt kan formtilpasningsmaterialet 16 svelle tilstrekkelig uten ekspansjon av filteret 10 nedihulls for å tillate elimineringen av behovet for gruspakking. Hvis materialet sveller på grunn av at det utsettes for fluider nedihulls, er dets bruk som formtilpasningslaget 16 ønskelig. En beskyttelseskappe 32 under formtilpasningslaget 16 kan brukes til å beskytte filtermaterialet 14 under innkjøring.

[0016] Formtilpasningslaget 16 kan være et skum som fortrinnsvis er varmeherdende, men kan også være en termoplast. Formtilpasningslaget 16 er vist med en sylindrisk form, men denne kan varieres, så som ved hjelp av konkave ender eller stripete områder (ikke vist), for å lette utplassering, eller for å bedre lagets filtreringsegenskaper. Formtilpasningslaget 16 består fortrinnsvis av et skum med elastisk hukommelse så som et syntaktisk skum med åpne celler. Denne type skum har den egenskap at det kan omdannes fra én størrelse og form til en annen størrelse og/eller form, ved å endre skummets temperatur. Denne type skum kan formes til en gjenstand med en opprinnelig størrelse og form etter ønske, så som en sylinder med en ønsket ytterdiameter. Den således formede skumgjenstand blir så oppvarmet for å heve dens temperatur til dens overgangstemperatur. Når den oppnår overgangstemperaturen, mykner skummet, og lar skumgjenstanden bli omformet til en ønsket foreløpig størrelse og form, så som å bli sammenpresset for å danne en sylinder med mindre diameter. Skumgjenstandens temperatur blir så senket under overgangstemperaturen, for å bringe skumgjenstanden til å opprettholde sin foreløpige størrelse og form. Når den deretter igjen heves til sin overgangstemperatur, vil skumgjenstanden gå tilbake til sin opprinnelige størrelse og form.

[0017] Det sylindriske skum-formtilpasningslag 16 kan opprinnelig være formet på filteret 10 eller basisrøret 12 ved å vikle en skumduk med den ønskede opprinnelige ytterdiameter OD1. Alternativt, kan prosessen for forming av formtilpasningslaget 16 på basisrøret 12 eller filteret 10 være enhver annen prosess som resulterer i formtilpasningslaget 16 med den ønskede opprinnelige diameter, så som ved støping av skummet direkte. Den ønskede, opprinnelige ytterdiameter OD1 er større enn borehullsdiameteren (BHD) som sammenstillingen vil bli anvendt i.

F.eks. kan et formtilpasningslag 16, som har en opprinnelig ytterdiameter OD1 på 10 tommer, bli formet for bruk i et 8,5 tommer diameter borehull.

[0018] Skummaterialsammensetningen er formulert for å oppnå den ønskede overgangstemperatur. Denne kvalitet gjør det mulig å formulere skummet i forventning om den ønskede overgangstemperatur som skal brukes for en gitt anvendelse. Ved bruk av den foreliggende oppfinnelse, kan skummaterialsammensetningen f.eks. formuleres til å ha en overgangstemperatur bare litt under den forventede nedihullstemperatur ved den dybde hvor sammenstillingen vil bli brukt. Dette bringer formtilpasningslaget 16 til å ekspandere ved temperaturen som finnes ved den ønskede dybde, og å forbli ekspandert mot borehullsveggen. Brønntemperatur kan brukes til å ekspandere formtilpasningslaget 16; alternativt kan andre midler benyttes, så som en separat varmekilde. En slik varmekilde kan være en kabelført, elektrisk varmeinnretning, eller en batterimatet varmeinnretning. For eksempel kan en slik varmekilde være montert på basisrøret 12, innbygget i dette, eller på annen måte montert i kontakt med skumformtilpasningslaget 16. Varmeinnretningen kan styres fra overflaten ved brønnstedet, eller den kan styres ved hjelp av en tidsstyreanordning eller en trykksensor. Enn videre kan en eksotermisk reaksjon skapes ved hjelp av kjemikalier som pumpes ned i brønnen fra overflaten, eller varme kan genereres ved hjelp av hvilke som helst andre egnede midler.

[0019] Formtilpasningslaget 16 kan utformes slik at det virker som det eneste filtreringsmiddel uten bruk av noe filtreringsmateriale så som 14. Dette skyldes at formtilpasningsmaterialets beskaffenhet skal være porøs. Imidlertid er den normale teknikk for å produsere den en form som etterlater et ugjennomtrengelig belegg på hele ytterperiferien. Denne kvalitet gjør at materialet som brukes som et pakningsmateriale hovedsakelig i den tilstand i hvilken den fjernes fra formen. Men hvis den utvendige overflate som til slutt kommer i kontakt med borehullsveggen får det ugjennomtrengelige lag avskrelt eller på annen måte fjernet, kan formtilpasningslaget 16 være montert på bunnrøret 12 eller et filter 14 og det kan alene virke som det eneste filtreringsmateriale i forbindelse med filteret 14. Filteret 14 kan være utformet utelukkende for strukturell støtte av formtilpasningsmaterialet 16 for å holde det fra å gå gjennom basisrøret 12 når brønnfluider filtreres gjennom det eller sløyfes i sin helhet. Formtilpasningsmaterialets 16 oppihulls- og nedihullsender kan ha det ugjennomtrengelige lag fra støpeprosessen ved fremstilling fortsatt på for bedre å lede strømningen til åpningene i basisrøret 12.

[0020] Formtilpasningsmaterialet kan fortrinnsvis være en formhukommelsespolymer som er porøs og varmeherdende selv om termoplastmaterialer også kan brukes hvis de er porøse og kan produseres i denne tilstand.

Claims

P A T E N T K R A V

1. Fremgangsmåte for komplettering av en brønn,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t den omfatter:

å dekke minst ett basisrør med et porøst formtilpasningsmateriale (16); å kjøre basisrøret (12) til et ønsket sted i et brønnhull hvori nevnte formtilpasningsmateriale (16) ikke radialt begrenses;

å tillate formtilpasningsmaterialet (16) å ekspandere mot brønnhullsveggen uten at ekspansjonen oppstår fra innen basisrøret (12); og

å filtrere fluider gjennom formtilpasningsmaterialet (16) til basisrøret (12).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t den videre omfatte å tillate formtilpasningsmaterialet (16) å svelle til kontakt med brønnhullsveggen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t formtilpasningsmaterialet (16) anordnes og tilpasses for å svelle ved kontakt med fluider.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t fluidene omfatter brønnhullsfluider.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3 eller 4,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t fluidene omfatter fluider som innføres i brønnhullet.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t formtilpasningsmaterialet (16) anordnes og tilpasses for å svelle med varme.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t brønntemperatur benyttes for å ekspandere formtilpasningsmaterialet (16).

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t den videre omfatter å tilveiebringe en varmekilde nede i brønnhullet for å initiere ekspansjon av formtilpasningsmaterialet (16).

9. Fremgangsmåte ifølge krav 6,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t en eksoterm reaksjon benyttes for å ekspandere formtilpasningsmaterialet (16).

10. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t formtilpasningsmaterialet (16) omfatter et skum.

11. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t formtilpasningsmaterialet (16) omfatter en formhukommelsespolymer.

12. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t formtilpasningsmaterialet (16) er varmeherdende.

13. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t formtilpasningsmaterialet (16) er termoplastisk.

14. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t den videre omfatter:

å tilveiebringe et ugjennomtrengelig lag på nevnte formtilpasningsmateriale (16); og

å fjerne det ugjennomtrengelige lag fra nevnte formtilpasningsmateriale (16) for å frilegge gjennomgående porer.

15. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst foregående krav,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t den videre omfatter å tilveiebringe et bæreelement mellom basisrøret (12) og formtilpasningsmaterialet (16).

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t bæreelementet omfatter et filter (10).