NO342845B1 - System for lete- og produksjonsboring etter olje og gass - Google Patents

Abstract

System for lete- og produksjonsboring etter olje og gass eller andre fluider som skal utvinnes fra en berggrunn, omfattende en ikke-roterbar borestreng (3) tildannet av flere sammenkoplbare borestrengseksjoner (31, 31a, 31b), en bunnhullsinstallasjon (37) forsynt med ei roterbar borkrone (37a) tilkoplet en bork ro ned ri ven het (37b), idet borestrengen (3) er forsynt med et første og et andre ledningsspor (34a, 34b) innret-tet til mottak av en fluidledning 36a, henholdsvis en effekt- og signalledning (36b), hvor borestrengseksjonene (31, 31a, 31b) i sine respektive endepartier er forsynt med en asymmetrisk borestrengkopling (32).

Description

SYSTEM FOR LETE- OG PRODUKSJONSBORING ETTER OLJE OG GASS

System for lete- og produksjonsboring etter olje og gass eller andre fluider som skal utvinnes fra en berggrunn, omfattende en ikke-roterbar borestreng tildannet av flere sammenkoplbare borestrengseksjoner, en bunnhullsinstallasjon forsynt med ei roterbar borkrone tilkoplet en borkronedrivenhet, idet borestrengen er forsynt med et første og et andre ledningsspor innrettet til mottak av en fluidledning, henholdsvis en effekt- og signalledning.

Boring av olje– og gassbrønner blir stadig mer utfordrende med hensyn til både retningskontroll og kommunikasjon mellom nedihullsutstyr og en overflateflateinstallasjon. Kravet til effektivitet og lønnsomhet øker også. I følge kjent teknikk på området utføres i alt vesentlig boreoperasjoner med utstyr der en borestreng som består av sammenskrudde seksjoner av rørforbindelser, roterer i hele sin lengde. Borestrengens rotasjon overføres til ei borkrone, og borevæske tilføres gjennom et sentrisk hull i borestrengen og bringer borekaks bort fra borekorna og ut av borehullet gjennom et ringrom tildannet mellom borestrengen og borehullet, eventuelt mellom borestrengen og omkringliggende fôringsrør eller stigerør. I noen situasjoner roteres borekrona av en motor som sitter mellom borestrengen og borekrona, for eksempel ved avviksboring i horisontale brønnpartier.

Rotasjon av opptil flere tusen meter lange borestrenger medfører at det må brukes mye effekt til rotasjonen. Heising av en flere hundre tonn tung borestreng betinger et stort og tungt heisemaskineri på overflateinstallasjonen. I tillegg må sirkulasjonen av boreslam avbrytes ved sammenføyning av rørseksjoner i borestrengen. Dette gir diskontinuerlig sirkulasjon og fare for at borestrengen setter seg fast i borehullet.

Fra US 5092411 A er det kjent et boreapparat for boring av hull for sprengning av berggrunn. Apparatet omfatter en rigg for forskyvning av en seksjonert borestreng, et fremdriftssystem, et trykkoperert drivsystem for borestrengen, et spylehode som er innrettet på riggen til å kunne forskyves sammen med borestrengen eller adskilt fra borestrengen, og en hydraulisk operert nedihullshammer som er anordnet i borestrengens fremre ende. Den trykkluftopererte drivanordningen for borestrengen overfører en frem-og-tilbakegående bevegelse til borestrengen. Dreiebevegelsen til borestrengen er fortrinnsvis begrenset til en vinkel mellom 180° og 360°. Overføringen av dreiemoment gjennom borestrengen ivaretas av en låsemekanisme, fortrinnsvis ved profilering av borestrengseksjonene, eventuelt ved hjelp av et klemmesystem, idet det ytre av borestrengseksjonene har en profil som strekker seg i deres langsgående retning.

US 1331776 A beskriver en stangkopling innrettet til sammenkopling av seksjoner av pumpestenger og borestrenger, idet koplingen er anordnet med komplementære, skråstilte, kileformede fjør og not, og koplingene er selvlåsende pga. at den kileformede fjøren trekker seg lenger inn i noten når koplingen belastes.

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

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

Oppfinnelsen tilveiebringer et system for lete- og produksjonsboring etter olje og gass eller andre fluider som skal utvinnes fra en berggrunn. Fra en borerigg mates en sammenstilt, ikke-roterende borestreng på i og for seg tradisjonelt vis. Borestrengen er skjøtbar og er sammensatt av flere borestrengseksjoner og tilveiebringer flere langsgående, kontinuerlige spor som kan romme fluid-, effekt- og signaloverførende ledninger som strekker seg mellom en overflateinstallasjon og en bunnhullsinstallasjon. Bunnhullsinstallasjonen omfatter en borkronedrivenhet, fortrinnsvis en elektrisk motor, som med en stator er koplet ikke-dreibart til borestrengen, og en rotor er sammenkoplet med borekrona for dermed å kunne tilveiebringe en rotasjon av borekrona relativt borestrengen.

Etter hvert som borestrengen mates ut fra overflateinstallasjonen, føres ledningene inn i sine utsparinger fra respektive ledningstromler, hvor tilførselen av fluid, effekt eller styringssignaler, eventuelt tilbakeføring av brønnhullsdatasignal, går gjennom dertil egnede svivler, sleperinger, optiske overføringer etc. mellom den statiske og roterende delen av en trommelenhet.

Under boring pumpes borevæske kontinuerlig gjennom en fluidledning til borekrona som roteres ved hjelp av borkronedrivenheten, fortrinnsvis ved tilførsel av elektrisk energi til en elektromotor.

På overflateinstallasjonen er det anordnet sammenkoplings- og mateutstyr som gjør det mulig å sammenkople og å mate inn i borehullet borestrengseksjoner i en tilnærmet kontinuerlig prosess. Ledningen for boreslam, effekt- og signaloverføring føres inn i de respektive sporene i borestrengen i en kontinuerlig prosess. Borestrengen senkes og løftes fortrinnsvis ved hjelp av en kjedekonstruksjon med to kontinuerlige, elektrisk eller hydraulisk drevne kjeder. Kjedene blir presset mot borestrengen med hydrauliske sylindere for å oppnå tilstrekkelig friksjon.

Borestrengseksjonene sammenkoples ved hjelp av borestrengkoplinger som låses i sammenføyd stilling ved hjelp av ett eller flere låseelement i hver skjøt.

Med den foreliggende oppfinnelsen er det tilveiebrakt et boresystem som muliggjør boring av lange borehull med en ikke-roterende borestreng med kontinuerlig kommunikasjon mellom borkrone og overflateinstallasjonen. Dette åpner for bruk av online kommunikasjon til retningskontroll og lokal seismikk, samt dataoverføring i sanntid om forhold i borehullet.

Oppfinnelsen vedrører mer spesifikt et system for lete- og produksjonsboring etter olje og gass eller andre fluider som skal utvinnes fra en berggrunn, omfattende en ikke-roterbar borestreng tildannet av flere sammenkoplbare borestrengseksjoner, en bunnhullsinstallasjon forsynt med ei roterbar borkrone tilkoplet en borkronedrivenhet, idet borestrengen er forsynt med et første og et andre ledningsspor innrettet til mottak av en fluidledning, henholdsvis en effekt- og signalledning, kjennetegnet ved at borestrengseksjonene i sine respektive endepartier er forsynt med en asymmetrisk borestrengkopling av typen not og fjør, hvor ei not og ei komplementær fjør er sammenkoplbare ved å skyve borestrengseksjonen på tvers av borestrengens aksiale retning, og en borerigg er forsynt med en innmatingsinnretning og pakkbokser som er innrettet til å la fluidledningen og effekt- og signalledningen passere fra innmatingsinnretningen til anlegg i de respektive ledningssporene i borestrengen.

Borestrengkoplingen kan omfatte et låseelement.

Effekt- og signalledningen kan være tildannet av en separat effektledning og en separat signalledning. Effektledningen kan fortrinnsvis delvis rommes i et spor i signalledningen.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor:

Fig.1 viser i perspektiv en overflateinstallasjon ifølge oppfinnelsen;

Fig.2 viser et sideriss av overflateinstallasjonen;

Fig.3 viser et frontriss av nedre del av overflateinstallasjonen, hvor en innmatingsinnretning for ledninger er illustrert;

Fig.4 viser i større målestokk et utsnitt av innmatingsinnretningen;

Fig.5 viser i mindre målestokk et lengderiss gjennom en mateanordning for en borestreng ifølge oppfinnelsen;

Fig.6a viser et sideriss av en av et parti av en borestreng omkring en borestrengskjøt;

Fig.6b viser et tverrsnitt 6b-6b gjennom borestrengskjøten ifølge figur 6a;

Fig 7 viser et sideriss av en tidlig fase av sammenføyning av en borestrengseksjon og borestrengen;

Fig 8a viser et sideriss av en borestreng forsynt med ledninger;

Fig.8b viser et tverrsnitt 8b-8b gjennom borestrengen ifølge figur 8a;

Fig.8c viser et tverrsnitt 8c-8c gjennom borestrengen ifølge figur 8a;

Fig 8d viser et tverrsnitt 8c-8c gjennom borestrengen ifølge figur 8a med en alternativ utførelse av effekt- og signalledningen, idet de er adskilt i en effekt- og en signalledning; og

Fig.9 viser et lengdesnitt 9-9 gjennom borestrengen ifølge figur 8a.

Det henvises først til figur og 2 hvor en overflateinstallasjon 1, for eksempel en boreplattform, er forsynt med en borerigg 2 som omfatter et tårn 21 forsynt med blant annet en mateanordning 22 for en borestreng 3. En ikke-roterbar borestreng 3 er i et endeparti forsynt med en bunnhullsinstallasjon 37 omfattende ei borkrone 37a og en borkronedrivenhet 37b, typisk i form av en elektrisk motor. Tårnet 21 er forsynt med et i og for seg kjent heiseverk 24.

Det henvises så til figurene 6a, 6b og 7, hvor borestrengen 3 er vist i større detalj. Borestrengseksjoner 31, her vist som en første og en andre borestrengseksjon 31a, 31b, er sammenkoplet ved hjelp av en borestrengkopling 32 av typen not 321 og fjør 322 og som i en sammenkoplet tilstand er låst ved hjelp av et låseelement 33. Borestrengseksjonene 31a, 31b er forsynt med to diametralt motsatte første og andre ledningsspor 34a, 34b som er innrettet til å romme en fluidledning 36a, henholdsvis en effekt- og signalledning 36b (se figurene 8a-8c og 9) som strekker seg fra overflateinstallasjonen 1 til bunnhullsinstallasjon 37.

Det henvises så til figur 3. Fluidledningen 36a og effekt- og signalledningen 36b er anordnet på en første, henholdsvis en andre ledningstrommel 35a, 35b hvor de via ikke viste elementer relevant for typen ledning, for eksempel en svivel, sleperinger og optisk signaloverføring, står i forbindelse med faste installasjoner (ikke vist) utenfor ledningstromlene 35a, 35b for tilførsel av fluid og effekt og sending og mottak av signaler.

Ledningene 36a, 36b føres gjennom tettende pakkbokser 231, 232 i en innmatingsinnretning 23 til anlegg i sine respektive ledningsspor 34a, 34b. Mateanordningen 22 for borestrengen 3 arbeider synkront med innmatingsinnretningen 23 for ledningene 36a, 36b.

Det henvises så til figur 5 som viser i større detalj mateanordningen 22 for borestrengen 3. Mateanordningen 22 omfatter en pakkboks 221 som slutter tett mot borestrengen 3, samt to matebelter 222 som ligger klemmende an mot borestrengen 3. Klemvirkningen tilveiebringes ved hjelp av ikke viste aktuatorer, for eksempel hydraulikksylindre, og sørger for at borestrengen 3 holdes i et sikkert grep.

Pakkboksene 221, 231 og 232 sørger for at trykksatt fluid i stigerøret 4 ikke kan trenge ut til omgivelsene gjennom mateanordningen 22 og innmatingsinnretningen 23.

Figur 8d viser et alternativt utførelseseksempel av effekt- og signalledningen, idet den er tildannet av en separat effektledning 36ba og en separat signalledning 36bb. I denne utførelsen er det hensiktsmessig å forsyne overflateinstallasjonen 1 med en ytterligere ledningstrommel (ikke vist) og innmatingsinnretningen 23 med en ytterligere pakkboks (ikke vist).

Claims (4)

Patentkrav

1. System for lete- og produksjonsboring etter olje og gass eller andre fluider som skal utvinnes fra en berggrunn, omfattende en ikke-roterbar borestreng (3) tildannet av flere sammenkoplbare borestrengseksjoner (31, 31a, 31b), en bunnhullsinstallasjon (37) forsynt med ei roterbar borkrone (37a) tilkoplet en borkronedrivenhet (37b), idet borestrengen (3) er forsynt med et første og et andre ledningsspor (34a, 34b) innrettet til mottak av en fluidledning (36a), henholdsvis en effekt- og signalledning (36b), k a r a k t e -r i s e r t v e d at borestrengseksjonene (31, 31a, 31b) i sine respektive endepartier er forsynt med en asymmetrisk borestrengkopling (32) av typen not og fjør hvor ei not (321) og ei komplementær fjør (322) er sammenkoplbare ved å skyve borestrengseksjonen (31, 31a, 31b) på tvers av borestrengens aksiale retning, og en borerigg (2) er forsynt med en innmatingsinnretning (23) og pakkbokser (231, 232) som er innrettet til å la fluidledningen (36a) og effekt- og signalledningen (36b) passere fra innmatingsinnretningen (23) til anlegg i de respektive ledningssporene (34a, 34b) i borestrengen (3).

2. System i henhold til krav 1, hvor borestrengkoplingen (32) omfatter et låseelement (33).

3. System i henhold til krav 1, hvor effekt- og signalledningen (36b) er tildannet av en separat effektledning (36ba) og en separat signalledning (36bb).

4. System i henhold til krav 1, hvor effekt- og signalledningen (36b) er tildannet av en separat effektledning (36ba) og en separat signalledning (36bb), idet effektledningen (36ba) delvis rommes i et spor (36bc) i signalledningen (36bb).