NO345202B1

NO345202B1 - Apparat for styrt spredning av formtilpasningssystemer

Info

Publication number: NO345202B1
Application number: NO20091515A
Authority: NO
Inventors: Darrin L Willauer; Ping Duan
Original assignee: Baker Hughes Holdings Llc
Priority date: 2006-10-17
Filing date: 2009-04-17
Publication date: 2020-11-02
Also published as: US7828055B2; CN101627179B; AU2007354319B2; US20080087431A1; GB0906622D0; CN101627179A; BRPI0718472A2; WO2008147436A3; MY150881A; CA2666540A1; AU2007354319A1; GB2455677A; BRPI0718472B1; WO2008147436A2; CA2666540C; GB2455677B; WO2008147436A9; NO20091515L

Description

1. Oppfinnelsens område

Denne oppfinnelse angår formtilpasningsmaterialer, og nærmere bestemt slike som kan ekspanderes nedihulls for å danne sikter eller for å isolere et parti av en formasjon.

2. Teknikkens stilling

Tidligere er ulike metoder blitt brukt for å tilveiebringe materialer som er i stand til å fylle så mye som mulig av det ringformete rom mellom produksjonsrør og en brønnhullvegg, i både forete og uforete (åpent hull) brønnhull. To spesielle situasjoner har krevd spesielle materialer eller strukturer til dette formål. Disse situasjoner omfatter sandkontroll og isolasjon av et parti av formasjonen.

Sandkontroll, i særdeleshet, har vært et problem som har ligget til grunn for mange oppfinnelser. Generelt har sandkontrollmetoder vært dominert av bruken av gruspakking utenfor brønnsikter. Målet er å fylle det ringformete rom utenfor sikten med sand som vil virke til å hindre produksjon av uønskete faststoffer fra formasjonen, og samtidig tillate strømning av ønskelige produksjonsfluider. Mer nylig, med innføringen av rørekspansjonsteknikken, har det vært antatt at behovet for gruspakking kunne elimineres hvis sikten eller siktene lot seg ekspandere på plass for å eliminere ringrommet som tidligere var blitt pakket med sand. Imidlertid har det oppstått problemer med siktekspansjonsteknikken på grunn av uregelmessigheter i brønnhullsformen. Selv om en fast senke kan benyttes til å ekspandere en sikt i en fastsatt grad, gir det ingen effektiv løsning på problemet med brønnhull-uregelmessigheter. Videre kan en utvasking i brønnhullet føre til dannelse av et stort ringrom utenfor sikten, mens et område med uforutsett liten diameter i brønnhullet kan føre til fastkjøring av den faste senken, hvilket fører til problemer med å få den faste senken til det ønskete sted.

En forbedring i forhold til den faste senke er den fleksible senke, som det foreligger ulike konstruksjoner av. Disse senker flekser innover i trange områder, hvilket kan redusere muligheten for fastkjøring. Uheldigvis har fleksible senker fortsatt en endelig ekspansjonsevne, og følgelig forblir problemet med ringformete mellomrom eller tomrom utenfor senkens område uløst.

Alternative siktkonstruksjoner har innbefattet bruk av en forkomprimert matte som holdes av en metallkappe som deretter utsettes for kjemisk påvirkning når den er plassert på et ønsket sted nede i hullet. Når den er i stiling tillates matten å ekspandere fra sin forkomprimerte tilstand, men selve sikten ekspanderer ikke. Eksempler på denne konstruksjonen og andre alternativer er beskrevet for eksempel i US-patenter 2981332; 2981 333; 5667 011; 5901 789;

6 012 522; 6253 850; og 7013 979 B2. Uheldigvis lider mange av disse konstruksjoner av det samme problem med forholdsvis hurtig ”låsing” av romfyllingsinnretningen på et gitt sted etter dens nedføring i brønnen. Denne hurtige ”låsing” vil i mange tilfeller hindre eller motvirke omstilling av anordningen for optimal ytelse, og krever ofte dyre utbedringstiltak for å sikre at anordningens oppgaver blir tilfredsstillende ivaretatt.

US 2005/0056425 A1 angår et nedbrytbart omslag og en fremgangsmåte for midlertidig å opprettholde et brønnskumelement i en komprimert tilstand. Det nedbrytbare omslaget er montert rundt skumelementet og holder skumelementet temporært i en komprimert tilstand mot en ytre overflate av en brønnsandkontrollanordning. Det er anordnet for å holdet skumelementet i den komprimerte tilstand idet en produksjonssammenstilling som omfatter brønnsandkontrollanordningen og skumelementet montert derpå er plassert nede i hullet i et borehull tilstøtende en produksjonssone. Det nedbrytbare omslaget er permeabelt for produksjonsfluidet og nedbrytes over tid. Når det nedbrytbare omslaget har degradret fyller skumelementet ringrommet mellom produksjonsskjermen og fôringsrørstrengen eller brønnboringsveggen. Skumelementet virker til å hemme strømningen av vann langs ringrommet og er nyttig i soneisolering.

US 2004/0014607 A1 omtaler en fremgangsmåte for behandling av en brønn, en brønnformasjon, eller begge deler, med faste stoffer, væsker, eller apparater ved 1) innkapsling av nevnte faste stoffer, væsker eller apparater i et vannløselig skall, 2) transportering av nevnte innkapslede faste stoffer, væsker, eller apparater til et forhåndsbestemt sted i brønnen, og så 3) å tillate det vannoppløselige skall å oppløse seg i den vanndige fasen i borehullet. Skallet er fortrinnsvis laget av vannoppløselig polyvinylalkohol-kopolymerer og et vanntettingsmiddel. Skallet omslutter en rekke av faste stoffer, væsker, eller kombinasjoner derav, hvori nevnte faste stoffer eller væsker er nyttige i behandlingen av brønnen eller den produserende formasjon. Illustrerende innkapslet materiale innbefatter såpe, syre, korrosjonsinhibitorer, gelateringsmidler, skalleringsinhibitatorer, gjensidige løsningsmidler, parafininhibitorer, parafinoppløsere, leirestabilisatorer og sporstoffmaterialer. De innkapslede materialer kan også være apparater, slik som en prefabrikkert skjermkomplettering eller en prefabrikkert sandpakke.

Verktøyet som brukes til å levere apparatene kan også være laget fra en vannløselig polyvinylalkohol-kopolymer.

US 2004/055760 A1 omtaler et apparat og fremgangsmåte som benytter en ekspanderbar mediesammenstilling for å lage en ringformet barriere i en underjordisk brønn. Apparatet omfatter en rørsammenstilling for plassering i borehullet, rørsammenstillingen har en ytre overflate som danner et ringformet rom med borehullet når rørsammenstillingen er plassert i borehullet. Apparatet har en ekspanderbar mediesammenstilling med et ekspanderbart materiale. Det ekspanderbare materialet er initielt i en innkjøringsposisjon og er i stand til å øke et volum til en innstilt stilling i borehullet og derved skape en ringformet barriere som blokkerer fluidstrømning langs det ringformede rom. Det ekspanderbare materialet kan være et skum, gel eller legering. Mediet kan være deformerbart ved utvidelse og former seg til borehullsveggen. Mediet kan være en hylse festet til rørsammenstillingen eller et medium som er båret i en trykksatt beholder for frigjøring ved et valgt sted nede i hullet. Det ekspanderbare materialet kan om nødvendig holdes i innkjøringsposisjonen. Mediene kan aktiveres termisk, kjemisk eller på annen måte for å ekspandere og kan brukes i forbindelse med radielt ekspanderbare skjermsammenstillinger og rørsammenstillinger.

US 2004/040703 A1 omtaler en ekspanderbar borefôring og brønnskjermfiltersammenstilling for nedihullsbruk og har et perforert rørformet hovedrør overlagt med et selvekspanderende filterdeksel. Et sett av løpere eller støtfangere forlenger lengden av utsiden av filterdekslet. En løsbar innsnevringsmekanisme holder fôringen/filtersammenstillingen i en komprimert konfigurasjon under innføring av sammenstillingen ned i et borehull for å lette innføring av fôring/filtersammenstillingen inn i sin borehullsposisjon. Når den er plassert nede i hullet i borehullet, er mekanismen frigjort, og fôring/filtersammenstillingen inntar sin ekspanderte eller ukomprimerte konfigurasjon og grenser mot veggene i borehullet. I sin ukomprimerte konfigurasjon kan fôringen/filtersammenstillingen kontakte og presse mot veggene av borehullet, hvilken kontakt tjener til å stabilisere sammenstillingen og å sentrere den i borehullet nede i hullet. Den elastiske og formbare natur av filtermaterialet til filterdekslet kan gå i inngrep og i det minste delvis fylle og stabilisere uregelmessighetene i formasjonsveggen av brønnboringen. I tillegg tillater den elastiske formbare naturen til filtermaterialet av filterdekslet sammenstillingen å benytte et ekspanderbart hovedrør i tillegg til det ekspanderbare filtermaterialet.

Det som trengs i faget er således en innretning og fremgangsmåte som gjør det mulig å fylle et ringformet rom nede i hullet på en måte som reduserer forekomsten av ufylte tomrom og som sikrer at oppgaver så som for eksempel sandkontroll eller ringromsisolasjon kan oppnås. Det er også ønskelig at slik innretning og fremgangsmåte gir forbedret fleksibilitet ved plassering eller omplassering av en romfyllingsinnretning i løpet av et godtakbart tidsrom.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved et apparat omfattende: et produksjonsrørelement,

et ettergivende, porøst materiale som omfatter en formhukommelsesegenskap, og

en spredningsmodifikator valgt fra gruppen bestående av:

vannløselige klebemidler er valgt fra gruppen bestående av polyvinylacetat (PVA), polyvinylalkohol (PVAI eller PVOH) polyvinylacetatemulsjoner, kopolymerer av akrylamid og et kationisk derivat av akrylsyre, akrylamid-polymerer, og kombinasjoner derav;

oljeløslige klebemidler;

vannløselige biopolymer valgt fra gruppen bestående av celluloseacetat (CA), ekspanderende stivelse (BA), og kombinasjoner derav;

hvor det ettergivende, porøse materiale danner et lag på produksjonsrørelementet, og

hvor det ettergivende, porøse materiale er komprimert fra sin opprinnelige størrelse og form, og videre kjennetegnet ved at spredningsmodifikatoren er inkorporert med det ettergivende, porøse materiale slik at det ettergivende, porøse materiale forblir komprimert inntil spredningsmodifikatoren utsettes for et spredningsmodifikator-nøytraliseringsmiddel, hvoretter det ettergivende, porøse materiale ekspanderbart spres mot sin opprinnelige størrelse og form.

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

Det er omtalt, i et aspekt, et apparat omfattende et ettergivende, porøst materiale og en spredningsmodifikator. I dette apparat er det ettergivende, porøse materiale komprimert til en komprimert tilstand og det ettergivende, porøse materialets komprimerte tilstand opprettholdes ved hjelp av spredningsmodifikatoren.

I et annet aspekt er det omtalt en fremgangsmåte for fullstendig eller delvis fylling av et nedihullsområde med et ettergivende, porøst materiale og en spredningsmodifikator. Det ettergivende, porøse materiale komprimeres til en komprimert tilstand og den komprimerte tilstand opprettholdes ved hjelp av spredningsmodifikatoren. Apparatet plasseres nede i hullet i et område som skal fylles fullstendig eller delvis og deretter utsettes en spredningsmodifikator for et spredningsmodifikator-nøytraliseringsmiddel i tilstrekkelig tid til at det ettergivende, porøse materiale ekspanderer slik at det fullstendig eller delvis fyller nedihullsområdet.

I enda et annet aspekt er det omtalt et apparat som omfatter et produksjonsrørelement, et ettergivende, porøst materiale, og en spredningsmodifikator. Det ettergivende, porøse materiale danner et lag på produksjonsrørelementet, og komprimeres fra sin opprinnelige størrelse og form. I dette apparat er spredningsmodifikatoren inkorporert med det ettergivende, porøse materiale slik at det ettergivende, porøse materiale forblir komprimert inntil spredningsmodifikatoren utsettes for et spredningsmodifikator-nøytraliseringsmiddel i en tilstrekkelig tid. Etter denne hendelse sprer det ettergivende, porøse materiale seg ekspanderbart mot sin opprinnelige størrelse og form.

I ytterligere et annet aspekt er det omtalt en fremgangsmåte for fullstendig eller delvis fylling av et ringformet rom som omgir et produksjonsrørelement i et brønnhull. Fremgangsmåten omfatter det å tillage et ettergivende, porøst materiallag som i det minste delvis omgir det utvendige ringrom til et produksjonsrørelement. Det ettergivende, porøse materiallag komprimeres ved hjelp av kompresjonskrefter fra dets opprinnelige størrelse og form og velges slik at det vil spre seg mot sin opprinnelige størrelse og form ved fjerning av kompresjonskreftene. Det ettergivende, porøse materiallag omfatter en vannløselig eller oljeløselig spredningsmodifikator som er i stand til å hindre spredning av det ettergivende, porøse materiallag inntil spredningsmodifikatoren i en tilstrekkelig tid utsettes for et spredningsmodifikator-nøytraliseringsmiddel, ved hvilket punkt det ettergivende, porøse materiallag ekspanderbart sprer seg mot sin opprinnelige størrelse og form. Produksjonsrørelementet plasseres i et brønnhull ved et ønsket sted, og utsettes deretter for et spredningsmodifikator-nøytraliseringsmiddel.

Derved ekspanderer det ettergivende, porøse materiallag slik at det fullstendig eller delvis fyller det ringformete rom.

I enda et annet aspekt er det omtalt en fremgangsmåte for sandkontroll i et brønnhull. Fremgangsmåten omfatter det å tillage et ettergivende, porøst materiallag som i det minste delvis omgir det utvendige ringrom til et produksjonsrørelement. På dette sted blir det ettergivende, porøse materiale komprimert fra sin forkompresjonstilstand til en komprimert tilstand, og opprettholdt i en komprimert tilstand ved hjelp av en spredningsmodifikator. Spredningsmodifikatoren er i stand til å hindre det ettergivende, porøse materiale i å spre seg mot sin forkomprimerte tilstand inntil spredningsmodifikatoren i tilstrekelig tid utsettes for et dertil egnet løsningsmiddel. Produksjonsrørelementet plasseres i et brønnhull på et ønsket sted, og det ettergivende, porøse materiallag blir så utsatt for løsningsmiddelet i tilstrekkelig tid, slik at spredningsmodifikatoren i det minste delvis løses opp. Det ettergivende, porøse materiallag vil da ekspanderbart spre seg mot dens forkomprimerte tilstand i brønnhullet.

NÆRMERE BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN.

Oppfinnelsen innbefatter generelt valg og bruk av et materiale som er i stand til ekspanderbart å fylle et rom og som kan komprimeres til en størrelse og form som er redusert i forhold til den opprinnelige størrelse og form, og deretter spre seg, det vil si, tillates eller initieres til å ekspandere til eller mot den opprinnelige størrelse og form, med sikte på å oppnå dets romfyllingsformål, ved et tidspunkt som er forholdsvis fjernt fra det tidspunkt hvor materialet først ble innført i rommet. Denne oppfinnelse er særlig nyttig når formålet er å fylle rommet i et borehull, foret eller uforet. Materialet, som kan velges til å virke som en sandsikt eller komponent derav, en ringromsisolator eller komponent derav eller en kombinasjon derav, kan tilby fagkyndige riggoperatører tilstrekkelig tid og anledning til optimal plassering av et slikt apparat og fortsatt sikre en trang ”pasning” i brønnhullet uten vesentlige kanthulrom, uten hensyn til uregelmessigheter i brønnhullets form eller konstruksjon. For å gjøre dette setter oppfinnelsen operatøren i stand til å hindre, sinke eller forebygge spredning av romfyllingsapparatet under bevegelse av en befordringsinnretning, så som av et produksjonsrørelement, fra overflaten til et ønsket sted. Deretter, når det ønskete sted er nådd og plassering er av stedkommet, kan spredning av romfyllingsapparatet innledes og fortsette til ønsket komplettering.

Oppfinnelsen innbefatter både apparat og fremgangsmåte for bruk.

Apparatet kan være av hvilken som helst type som er egnet til for eksempel fylling av et ringrom i et borehull på et sted som omgir ett eller flere produksjonsrørelementer. I denne utføringsform kan oppfinnelsen omfatte et lag rundt eller på et parti av et slikt rørelement. Som her brukt er termen ”produksjonsrørelementer” (engelsk: ”production tubulars”) definert til å omfatte for eksempel hvilken som helst form for rørelement som brukes ved komplettering av en brønn, så som, men ikke begrenset til, produksjonsrør, produksjonsforingsrør, mellomrør og anordninger som hydrokarboner bringes til å strømme gjennom til overflaten. Eksempler på slikt apparat innbefatter, i ikke-begrensende utføringsformer, sandkontrollsammenstillinger, ringformete isolatorer som brukes til å blokkere ikke-utpekte produksjons- eller vannsoner, selektive kontrollanordninger så som glidehylser, og liknende. Fremgangsmåten innbefatter fremgangsmåter for bruk som sandkontrollsammenstillinger, ringromsisolatorer, og liknende, så vel som hvilke som helst anvendelser hvor romfylling etter plassering er ønsket. Fordi romfyllingsapparatet danner et lag rundt produksjonsrørelementet, er det alternativt i det følgende også betegnet som et ”lag”.

Laget ifølge oppfinnelsen tillages av et ettergivende, porøst materiale som kan innbefatte, men ikke er begrenset til, syntaktiske og konvensjonelle skum med elastisk hukommelse og kombinasjoner av disse. Som her brukt betegner ”hukommelse” et materiales evne til å motstå visse spenninger, så som ekstern, mekanisk komprimering, vakuum og lignende, men deretter under passende forhold å vende tilbake til, eller i det minste mot, materialets opprinnelige størrelse og form. Generelt er konvensjonelle skum slike som tillages av et medium, som i mange utføringsformer tilbyr elastiske egenskaper, som er blitt ”skummet”, det vil si, formet til en fast struktur ved ekspansjon som følge av bobler, idet boblene er resultat av at det i mediet er innført luft eller enhver gass eller kombinasjoner av gasser slik at skummingsmediet ekspanderes for derved å danne celler av hvilken som helst dimensjon. Omvendt er syntaktiske skum lettvektskonstruerte skum fremstilt ved å innkapsle hule kuler, typisk av glass, keramikk eller polymer, i en harpiksmatriks. De innkapslete kuler blir så fjernet, ofte, men ikke nødvendigvis, ved oppløsning, etterlatende et fast materiale med porøs struktur.

I visse ikke-begrensende utføringsformer kan skummet enten ha åpne celler eller lukkete celler, og valget av slike vil generelt avhenge av det ønskete formål med romfyllingsapparatet. For eksempel er skum med åpne celler slike skum hvor en betydelig del av celleveggene som dannes under skummingsprosessen også enten brister under den prosessen, eller brister deretter, ved hjelp av midler så som å utsettes for mekaniske krefter. Uansett hvordan den åpne cellestrukturen oppnås, kan skummet, i visse ikke-begrensende utføringsformer, være tilstrekkelig porøse til å muliggjøre gjennomstrømning av produksjonsfluider. Denne type skum kan være særlig egnet for bruk i sandkontrollsammenstillinger, særlig der de fleste porene i cellene har en diameter som er utilstrekkelig for gjennomstrømning av en hoveddel, eller de fleste, av produserte faststoffer, for eksempel av sand, alternativt betegnet som ”finstoff”. Derimot kan skum med lukkete celler være mer egnet for bruk i ringromisolasjonsapparater, der det er ønskelig å hindre det meste eller all gjennomstrømning av brønnhullmaterialer, enten væske eller faststoff eller begge deler.

De typer av materialer som er egnet for tillaging av det ettergivende, porøse materiale innbefatter ethvert som er i stand til å tåle typiske brønnforhold uten uønsket nedbryting. I ikke-begrensende utføringsformer kan slike tillages av et medium eller media som enten er herdeplast eller termoplast. Mediet kan inneholde et antall additiver og/eller andre formuleringskomponenter som endrer eller modifiserer egenskapene til det resulterende, ettergivende, porøse materiale. I noen ikke-begrensende utføringsformer kan det ettergivende, porøse materiale for eksempel velges fra gruppen bestående av polyuretaner, polystyrener, polyetylener, epoksyer, gummier, fluorelastomerer, nitriler, etylenpropylendienmonomerer (EPDM), kombinasjoner av disse og lignende.

I visse ikke-begrensende utføringsformer kan det ettergivende, porøse materiale ha en ”formhukommelses”-egenskap. Som her brukt betegner termen ”formhukommelse” materialets evne til å bli oppvarmet over materialets glasstemperatur, og deretter bli komprimert og avkjølt til en lavere temperatur samtidig som det opprettholder sin komprimerte tilstand. Imidlertid kan det deretter bringes tilbake til sin opprinnelige form og størrelse, det vil si sin forkomprimerte tilstand, ved å gjenoppvarmes over sin glasstemperatur. Denne undergruppe, som kan innbefatte visse syntaktiske og konvensjonelle, det vil si såkalte ”blåste” skum hvor en gass brukes til å indusere bobledannelse i skummediet, kan formuleres til å oppnå en ønsket glasstemperatur for en gitt anvendelse. For eksempel kan et skummedium formuleres til å ha en glasstemperatur bare litt under den forventete brønntemperatur ved den dybde hvor ringromfyllingsapparatet vil bli brukt, og deretter enten blåses som et konvensjonelt skum eller brukes som matriks i et syntaktisk skum.

Det ettergivende, porøse materiallagets opprinnelige form i skummet tilstand kan variere, men en hovedsakelig sylindrisk form er vanligvis særlig velegnet for spredning nede i et brønnhull i den hensikt å fylle et ringrom. Konkave ender, furete områder etc., kan også innbefattes i utformingen for å lette spredning, eller for å forbedre lagets filtreringskarakteristika, for eksempel, i tilfeller der formålet er sandkontroll.

I tillegg til valg av et ettergivende, porøst materiale, krever foreliggende oppfinnelse valg av en passende ”spredningsmodifikator”. En ”spredningsmodifikator”, som her brukt, kan generelt defineres som ethvert middel ved hjelp av hvilket spredningen, det vil si ekspansjonen til eller mot opprinnelig størrelse eller form av skummet etter dets kompresjon, modifiseres. Slik modifisering er generelt en forlengelse av tiden mellom kompresjonen, innbefattende eventuell reduksjon i størrelse/form av det ettergivende, porøse materiale, og dets elastiske ekspansjon tilbake til dets opprinnelige størrelse og form. Spredningsmodifikatoren kan være ethvert fysisk materiale som kan kombineres med eller påføres det ettergivende, porøse materiale for å modifisere slik spredning. For eksempel kan spredningsmodifikatoren, i noen utføringsformer, velges fra gruppen bestående av vannløselige og oljeløselige additiver, vannløselige og oljeløselige biopolymerer, og kombinasjoner av disse. I visse ikke-begr3ensende utføringsformer kan den velges fra for eksempel gruppen bestående av polyvinylacetat (PVA), polyvinylalkohol (PVAI eller PVOH) polyvinylacetatemulsjoner, karboksymetylcellulose, kopolymerer av akrylamid og et katjonisk derivat av akrylsyre, polylaktatsyre (PLA), celluloseacetat (CA), ekspanderende stivelse (BA), akrylamidpolymerer, kombinasjoner derav, og lignende.

Denne spredningsmodifikator kan inkluderes i skummet ved hjelp av mange forskjellige midler og i ulike konstruksjoner, og i visse, ikke-begrensende utføringsformer kan den inkorporeres med det ettergivende, porøse materiale enten før eller etter komprimering til en midlertidig størrelse og form. Denne midlertidige størrelse og form kan alternativt her betegnes som det ettergivende, porøse materialets ”komprimerte tilstand”. Som her brukt betyr termen ”komprimering” eller ”kompresjon” resultatet av påtrykking av enhver kraft eller kombinasjon av krefter som reduserer skummets totale utvendige overflatedimensjon, og følgelig er ethvert ”komprimert” skum et skum hvis totale utvendige overflatedimensjon er blitt redusert som følge av slik kraft eller slike krefter. Slike krefter kan innbefatte, men er ikke begrenset til, enkel, mekanisk komprimering fra skummets utside så som det som oppnås ved hjelp av en mekanisk presse, en hydraulisk blære, eller en senkesmiingsprosess, så vel som vakuum og lignende. Inkorporeringen kan oppnås for eksempel ved å senke det opprinnelige, ettergivende, porøse materiale ned i, og la det absorbere, spredningsmodifikatoren inntil maksimal vektøking av det ettergivende, porøse materiale er oppnådd. Ytterligere absorpsjon og vektreduksjon kan oppnås ved å utsette det ettergivende, porøse materiale for et vakuum. I noen tilfeller kan en spredningsmofifikator, så som et vannløselig eller oljeløselig additiv, oppløses i et løsemiddel så som vann, alkohol eller en organisk væske for derved å kontrollere additivets konsentrasjonsnivå og viskositet.

Injeksjon kan også brukes til å inkorporere spredningsmodifikatoren med det ettergivende, porøse materiale. Når spredningsmodifikatoren er kommet inn i det ettergivende, porøse materiale, kan materialet så komprimeres og kompresjonen opprettholdes mens spredningsmodifikatoren tillates å tørke eller herdne for å ”låse” den komprimerte størrelse og form. I atter andre ikke-begrensende utføringsformer kan spredningsmodifikatoren belegges eller ”males” på det komprimerte, ettergivende, porøse materiale. Det kan alternativt formes til et ark eller en film og brukes til å omhylle skummets utvendige, blottlagte overflater. Kombinasjoner av noen eller alle disse metoder kan benyttes, og flere enn én spredningsmodifikator kan brukes med enhver metode eller kombinasjon av metoder.

I noen ikke-begrensende utføringsformer kan spredningshastigheten til det ettergivende, porøse materiale reguleres hovedsakelig basert på nivået og typen av spredningsmodifikator som brukes. For eksempel kan et høyere belastningsnivå eller høyere konsentrasjon av spredningsmodifikator anvendes for å forlenge spredningstiden. Alternativt eller i tillegg kan spredningsmodifikatoren som har en langsommere oppløsningshastighet og/eller løselighetshastighet velges for det samme formål. I andre ikke-begrensende utføringsformer kan en egnet spredningsmodifikator kombineres med, som det ettergivende, porøse materiale, et formhukommelsesskum med en glasstemperatur nær den forventete brønntemperatur ved det sted der apparatet ifølge oppfinnelsen vil bli plassert. Således kan formhukommelsesskummets tendens til å vende tilbake til eller mot sin dekomprimerte tilstand ved denne temperaturen med fordel anvendes til å initiere, eller forsterke initiering av spredning, mens spredningsmodifikatoren vil slik spredning inntil et ønsket tidspunkt etter ankomst ved det ønskete sted. En annen metode for effektiv spredningskontroll kan være å velge, som spredningsmodifikator, en kombinasjon av to eller flere kompound som har ulike oppløsningshastigheter.

I noen ikke-begrensende utføringsformer omgir det ettergivende, porøse materiale ifølge oppfinnelsen ett eller flere produksjonsrørelementer, ofte som et lag, som kan være fullstendig eller delvis. I noen ikke-begrensende utføringsformer kan det ettergivende, porøse materiallag tillages in situ., klebet på selve produksjonsrørelementet når skummingsgassen inkorporeres i skummingsmediet i konvensjonell skumteknologi, hvoretter skummet komprimeres og, enten før eller etter komprimering, neddykkes i eller injiseres med en spredningsmodifikator. I denne utføringsform er produksjonsrørelementet da klart til å innføres i brønnhullet. I andre ikke-begrensende utføringsformer kan et passende skum tillages uavhengig, skyves på eller foldes rundt produksjonsrørelementet i enten komprimert eller ukomprimert tilstand, og spredningsmodifisert- eller ikkespredningsmodifisert tilstand, slik at det helt eller delvis omgir rørelementet. Hvis slikt ennå ikke er spredningsmodifisert, blir så en passende spredningsmodifikator tilsatt eller inkorporert via et effektivt middel, og hvis slikt ennå ikke er komprimert blir passende komprimering utført. Når de passende trinn er utført, er produksjonsrørelementet da klart for innføring i brønnhullet. I slike utføringsformer kan passende klebemidler brukes til å sikre at skummet forblir på plass på produksjonsrørelementet under overføring til produksjonsrørelementets ønskete spredningssted nede i brønnhullet. Som fagkyndige på området umiddelbart vil innse, vil passende klebemidler være ethvert som oppnår formålet uten å utsette hverken skummet, spredningsmodifikatoren eller produksjonsrørelementet for uønsket nedbryting eller andre effekter. For eksempel hvis det brukes et epoksyskum, kan et epoksylim være særlig egnet til å feste skummet på produksjonsrørelementet.

Når apparatet ifølge oppfinnelsen, omfattende produksjonsrørlementet og dets omsluttende, ettergivende, porøse materiale (som i noen utføringsformer kan omfatte en flerhet av slike lag) først er innført i brønnhullet og befordret til sitt ønskete sted, vil det ønskelig, i ikke-begrensende utføringsformer av oppfinnelsen, forbli i en hovedsakelig komprimert tilstand. Ettersom det ettergivende, porøse materiale forblir hovedsakelig i sin komprimerte tilstand, ofte som en generelt sylindrisk konstruksjon med en radius som er noe mindre enn brønnhullets totale radius, kan det beveges, plasseres og omplasseres etter ønske, og vil ikke spre seg på grunn av virkningen av spredningsmodifikatoren, Men når boreriggoperatøren først har bestemt at stedet til produksjonsrørelementet og det tilknyttete, ettergivende, porøse materiale er blitt optimalisert, kan denne spredningen lett initieres og gjennomføres ved å utsette spredningsmodifikatoren for et spredningsmodifikator-nøytraliseringsmiddel.

Som her definert er spredningsmodifikator-nøytraliseringsmidlet ethvert materiale som oppløser, fjerner eller på annen måte deaktiviserer enhver spredningsmodifikator slik at spredning til eller mot det ettergivende, porøse materialets forkomprimerte tilstand er muliggjort. I noen særlig hensiktsmessige utføringsformer kan vann, saltvann eller olje innføres som et løsningsmiddel i brønnhullet omtrent ved stedet til det ettergivende, porøse materiale. Ved dette sted blir spredningsmodifikatoren utsatt for løsningsmidlet og fordi det er, som egnet og for eksempel et vannløselig eller oljeløselig klebemiddel eller biopolymer, begynner det i det minste delvis å oppløses. Når oppløsning har foregått i tilstrekkelig grad, opptrer slik spredning, vanligvis innen forholdsvis kort tid deretter.

I alternative utføringsformer kan spredningsmodifikator-nøytraliseringsmidlet reagere med spredningsmodifikatoren slik at spredningsmodifikatoren ikke lenger virker til å modifisere spredning. Ettersom det ettergivende, porøse materiallag, pga. sin beskaffenhet, oppviser en viss elastisitet eller fjæring, og er dimensjonert og formet (i dets forkomprimerte tilstand) til å komme i kontakt med brønnhullveggen, generelt innenfor en radius som i noen grad er mindre enn det forkomprimerte, ettergivende, porøse materiallagets totale, ringradius, vil det utspredte, ettergivende, porøse materiale skyve inn i og fylle tomrom og uregelmessigheter i brønnhullets sidevegger og kan danne optimal kontakt med brønnhullveggen. Slik kontakt kan således tilpasses til å utgjøre en pakningsliknende passform rundt produksjonsrørelementet, og kan styre (det vil si tillate eller hindre, avhengig av hensikten) gjennomstrømningen av sand og/eller produksjonsfluider, etter ønske.

I visse ikke-begrensende utføringsformer, hvor et formhukommelsesskum er blitt valgt som det ettergivende, porøse materiale, kan det anvendes en varmekilde, alene eller i tillegg til den naturlig høyere brønntemperatur som apparatet ifølge oppfinnelsen utsettes for, for å medvirke til å initiere eller for å øke eller medvirke til spredning. Slik alternativ varmekilde kan, i noen ikke-begrensende utføringsformer, være et kabelkjørt, elektrisk varmeapparat eller et batteridrevet varmeapparat. I slik utføringsform kan varmekilden være montert til et produksjonsrørelement, inkorporert i det, eller på annen måte montert i kontakt med formhukommelsesskumlaget. Varmeapparatet kan også, i andre ikkebegrensende utføringsformer, styres ved overflaten fra brønnstedet, eller det kan styres ved hjelp av en tidsregistreringsanordning eller en trykksensor. I ytterligere en annen utføringsform kan det skapes en eksoterm reaksjon ved hjelp av kjemikalier som pumpes ned i hullet fra overflaten, eller varme kan genereres ved hjelp av hvilke som helst andre egnete midler.

Det ønskete brønnhullssted for bruk vil innbefatte, i noen ikke-begrensende utføringsformer, produksjonssoner hvor sandkontroll er ønskelig; produksjonssoner som skal stenges; områder der ringromisolasjon er ønskelig; sammenføyninger mellom to produksjonsrørelementer så som i tilfelle av flersidige; og lignende. Der foreliggende oppfinnelse brukes i eller som et sandkontrollapparat, er passende valg av et skummingsmedium og spredningsmodifikator, så vel som passende nivåer og valg av gasser eller mikrosfærer for å blåse eller danne skummet, i henhold til hvorvidt det er et konvensjonelt eller syntaktisk skum, ønskelig for å optimere egenskapene til det utspredte skum for å oppfylle slik sandkontrollfunksjon. Slike valg kan virke til å sikre den ønskete kvalitet og kvantitet hos produksjonsfluider som er oppnådd fra brønnen. Disse ønskete egenskaper vil typisk innbefatte betraktninger som er velkjente for fagkyndige både innen bore- og skumtillagingsfagene, innbefattende for eksempel densitet, gjennomsnittlig porøsitetsdiameter, porøsitetsensartethet, nedbrytingsfasthet ved utsettelse for hydrokarboner, vann, og/eller saltvann, valg av og forenlighet av skummingsformuleringen med spredningsmodifikatoren, tiden til fullstendig spredning, skumelastisitet, kombinasjoner av disse, og liknende.

Dersom apparatet ifølge oppfinnelsen skal brukes med sikte på ringromsisolasjon, så som ”stenging” av ikke-utpekte produksjonssoner, vil mange lignende skumegenskaper ønskelig komme i betraktning og tilpasses formålet, men vil, i mange tilfeller skille seg fra de egenskaper som søkes for sandkontroll. For eksempel for ringromsisolasjon vil det være ønskelig å minimere porøsitet, og derfor kan større densitet og en generelt mindre cellekarakter, i noen utføringsformer søkes. Toleranse overfor porøsitet kan også påvirkes av, eller påvirke, avgjørelser med hensyn til valget av, og særlig midler for inklusjon eller inkorporering av spredningsmodifikatoren. Dessuten kan det ettergivende, porøse materiale fremstilles med enten en ytter- eller innerhud, eller begge deler, slik at huden finnes på en eller flere utenforliggende ender. Hvis det foreligger en hud, kan det være nødvendig å fjerne den fra minst en del av det ettergivende, porøse materiale, forut for det tidspunkt hvor spredning er ønskelig, for derved å trykkutligne materialet hydrostatisk. Denne trykkutligning er generelt ønskelig for å muliggjøre spredning.

Uansett det endelige formål med apparatet og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er det en fordel ved denne at spredningstiden generelt forsinkes og kan reguleres med en forholdsvis høy grad av presisjon, avhengig av valg og anvendelse av parametrene ifølge oppfinnelsen. Generelt kan spredningstiden, fra initiering av spredning til et punkt der det ettergivende, porøse materiale har gått tilbake 90 prosent av veien til sin opprinnelige størrelse og form, økes med minst ca. 200 prosent, og i visse ønskelige utføringsformer kan slik øking være minst ca.

400 prosent, sammenlignet med spredning av en identisk konstruksjon som bruker det samme ettergivende, porøse materiale, men uten en spredningsmodifikator. Videre vil det være innlysende for fagkyndige på området at selve initieringspunktet kan bestemmes, med relativ presisjon, av den fagkyndige riggoperatør, ettersom spredning, per definisjon, ikke vil initieres før spredningsmodifikatoren utsettes for et passende spredningsmodifikator-nøytraliseringsmiddel i et tilstrekkelig tidsrom.

Den ovenstående beskrivelse og det følende komparative eksempel er ikke ment å definere eller begrense oppfinnelsen på noen måte. Fagkyndige på området vil være fullt oppmerksomme på at valg av skummingsmedia og formuleringer og kombinasjoner og konfigurasjoner av slike; utgangsmaterialer og tillagingsforhold for enhver komponent eller kombinasjon av komponenter, reaksjonsprotokoller; ettergivende, porøst materiallag og produksjonsrørelementkonfigurasjoner og -typer; og lignende; kan varieres innenfor rammen av de medfølgende krav.

Komparativt eksempel

To identiske formhukommelse-epoksyskumprøvestykker tillages med en innledende komprimering på 400 prosent. Det første prøvestykke, som tjener til sammenligning, utsettes for 82 <o>C (180 °F) vann og krever ca.13 minutter for å oppnå ca.90 prosent spredning. Det andre prøvestykke, som er et prøvestykke ifølge oppfinnelsen, fylles via neddykking under kompaktering, med en 5 prosent ladning av polyvinylalkohol (Kuraray™ HR 3010) som en spredningsmodifikator, og blir deretter tørket. Dette andre prøvestykke blir deretter utsatt for 82 <o>C (180 °F) vann og krever ca.130 minutter fra initiering for å oppnå 90 prosent spredning. I dette tilfelle sinker spredningsmodifikatoren spredningshastigheten med en størrelsesorden.

Claims

PATENTKRAV

1. Et apparat omfattende:

et produksjonsrørelement,

et ettergivende, porøst materiale som omfatter en formhukommelsesegenskap, og

en spredningsmodifikator valgt fra gruppen bestående av: vannløselige klebemidler er valgt fra gruppen bestående av polyvinylacetat (PVA), polyvinylalkohol (PVAI eller PVOH) polyvinylacetatemulsjoner, kopolymerer av akrylamid og et kationisk derivat av akrylsyre, akrylamidpolymerer, og kombinasjoner derav;

oljeløslige klebemidler;

hvor det ettergivende, porøse materiale er komprimert fra sin opprinnelige størrelse og form, og videre

k a r a k t e r i s e r t v e d a t spredningsmodifikatoren er inkorporert med det ettergivende, porøse materiale slik at det ettergivende, porøse materiale forblir komprimert inntil spredningsmodifikatoren utsettes for et spredningsmodifikatornøytraliseringsmiddel, hvoretter det ettergivende, porøse materiale ekspanderbart spres mot sin opprinnelige størrelse og form.

2. Apparatet ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t det ettergivende, porøse materiale er et syntaktisk eller konvensjonelt hukommelsesskum valgt fra gruppen bestående av herdeplastog termoplastskum, og kombinasjoner derav.

3. Apparat ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t spredningsmodifikatoren er absorbert i skummet ved neddykking eller injeksjon, enten før eller etter komprimering.

4. Apparatet ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t spredningsmodifikator-nøytraliseringsmidlet er valgt fra gruppen bestående av vann, olje, og kombinasjoner derav.

5. Apparatet ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t det ettergivende, porøse materiale er et konvensjonelt hukommelses-epoksyskum og spredningsmodifikatoren er polyvinylacetat (PVA).

6. Apparatet ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t det er et sandkontroll- eller ringromisolasjonsapparat.

7. Apparatet ifølge krav 2,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t hukommelsesskummet er valgt fra gruppen bestående av skum med åpne celler, som har en gjennomsnittlig porediameter som er egnet til å tillate gjennomstrømning av et produksjonsfluid og til å hindre gjennomstrømning av en hoveddel av faststoffer, skum med lukkede celler hvor gjennomstrømning av produksjonsfluider hovedsakelig forhindres, og kombinasjoner derav.