NO783617L - Fremgangsmaate til trykkutjevning i oljebroenner - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til trykkutjevning

i ' oljebrønner

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for utjevning av trykk i utborede lag når disse trykk er for små til at det vil være mulig å kompensere dem ved hjelp av en væskesøyle som foreligger i brønnboringen, på grunn av den utilstrekkelige lille tetthet av vanlige væsker med liten tetthet eller ulemper som frem-kommer ved blandinger med meget liten tetthet.

I visse tilfeller kan således det lave trykk i soner med hydrokarboner fremkommet med produksjonen nødvendiggjøre et fluidum hvis tetthet kan gå ned til 0,5, idet trykket kan være bare 5 0 bar ved 3000 m dybde. Denne tetthet kan sogar nå enda lavere verdier. Nødvendigheten av å anvende fluidum med tetthet nær null1 kan også oppstå når de soner som skal bearbeides, ennå ikke er tømt for sine hydrokarboner, slik dette kan forekomme i fjellområ-der hvor man må bore helt til i høyde med dalbunnen.

Forutsatt at det mangler egnet væske med tetthet under 0,75, må man ty til den lille tetthet for gass ved å benytte enten skum eller pisket boreslam.

Anvendelsen av luftet boreslam har den vesentlige ulempe at det danner en ustabil blanding hvis tetthet man ikke kan kjenne med tilstrekkelig nøyaktighet til å oppveie trykket i det angjeldende lag eller til å hindre oversvømmelse av dette. Dessuten vil denne fremgangsmåte nødvendiggjøre anvendelsen av kon-sentriske, rør innvendig i perforeringsrør og med meget stor lengde i størrelsesordenen 2/3 til 3/4 av brønnens dybde, hvilket kom-pliserer og forlenger varigheten av operasjonene. Dessuten vil injeksjonen nødvendiggjøre en meget sterk kompresjon og den gjen-tatte anvendelse av gassen vil nødvendiggjøre dens rengjøring.

I tilfelle at det anvendes skum kan man oppnå stabile blandinger som gjør det mulig å beregne tettheten til tross for dens variasjon langs søylen i avhengighet av temperatur og trykk. Den store trykkdifferanse som foreligger mellom trykket ved sirkulasjon og trykket ved stopp under de forskjellige manøvre, gjør det påkrevet å gjenopprette det nødvendige mottrykk ved hjelp av en væske.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å avhjelpe ulempene ved disse tidligere fremgangsmåter ved å utøve det ønskede mottrykk ved hjelp av sirkulasjon av et fluidum med bestemt tetthet ved den nedre del av brønnen og sirkulasjon av et drivfluidum med mindre tetthet ved det Øvre parti av brønnen, idet dette fluidum driver sirkulasjonen av det fluidum som befinner seg i det nedre parti.

Denne fremgangsmåte gjør det mulig ikke bare å avhjelpe de nevnte ulemper, men den tillater også oppnåelse på en enklere måte av det ønskede mottrykk uansett arten av de anvendte fluidumer.

Et annet formål med oppfinnelsen er å skaffe en fremgangsmåte for utjevning av trykk ved hjelp av dobbelt sirkulasjon, hvor det drivende sirkulasjonsfluidum er en gass og det nedre fluidum en væske, hvilket fluidum tjener som borefluidum, idet dets øvre nivå er valgt slik at det hydrostatiske trykk som det utøver på jordlagene som kommuniserer med brønnen, vil være litt høyere enn trykket av de fluidum som foreligger i disse lag.

På denne måte og i motsetning til metoder som anvender skum, er det ikke lenger nødvendig i tilfelle av stopp .av sirkulasjonen å kompensere trykkene.

Et annet formål med oppfinnelsen er å drive den hedre sirkulasjon ved frembringelse av en trykkforskjell i det øvre parti av væsken ved hjelp av en kanal fra den første sirkulasjon som munner ut under det øvre nivå av væsken.

På grunn av dette unngår man anvendelsen av innvendige rør med meget stor lengde, slik disse anvendes i fremgangsmåten med luftet slam.

Ennå et formål med oppfinnelsen er å utnytte rommet for drift av den nedre sirkulasjon ved hjelp av den øvre sirkulasjon som et sted for utskillelse av utboret materiale medført ved den_ nedre sirkulasjon, idet hevningen av de oppsamlede utborede materialer foregår under hevningen av borerørene, idet en del av de lettere utborede materialer blir ført med ved den øvre sirkulasjon.

Ytterligere formål og karakteristiske trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse under henvisning til tegningene som i form av et eksempel uten noen be-grensende virkning viser en måte for utførelse av fremgangsmåten, idet fig. 1 er et generelt og skjematisk riss av en brønn hvis dimensjon i lengderetningen eller den aksiale retning er vesentlig redusert sammenlignet med den vinkelrett på samme og gjør det mulig å vise lengdeforholdene for rørene, fig. 2 er et skjematisk snitt av det parti av brønnen hvor de to sirkulasjoner møtes,

fig. 3 er et skjematisk riss av det parti av brønnen hvor de to sirkulasjoner møtes, idet den nedre sirkulasjon er omvendt i dette område i forhold til den på fig. 2 og fig. 4 er et skjematisk snitt av en variant av oppfinnelsen.

Ved den på fig. 1 og 2 illustrerte måte for utførelse av fremgangsmåten er vist et utstyr som omtrent halvveis mellom bunnen av brønnen -7 og overflaten 8 hviler på en skjøt 13 som tjener som et sete. Dette utstyr er forsynt med indre rør 19, hvis lengde er liten sammenlignet med brønnens dybde, f.eks. på 100 - 200 m for en brønn på 3000 m.

Skjøten eller forbindelsen 13 som er særlig vist på fig. 2, er ved 14 festet med gjenger til øvre borerør 10 og ved 15 til nedre borerør 9. Disse nedre rør omfatter på sin ytre om-krets kurver 3 for sediment eller boreavfall, hvis vegger 21 kan være laget av eventuelt perforerte plater og alt etter sine dimensjoner omfatter forsterkningsribber 24. Selvsagt kan festet av kurvene være løsbart, man kan også sveise dem til rørene 9. På denne måte kan de tåle eventuelle støt og da de er forsynt med forsterkningsribber, kan de også tåle sammenklemming mellom rørene 9 og røret 4 eller veggene' 5 i brønnen. Kurvenes 3 dimensjoner avhenger av antall og mengde utboret materiale som man venter å

få hevet.

Skjøten 13 omfatter i tillegg til sitt kjegleformede parti som tjener som sete, store åpninger 16. Dens innvendige diameter er tilstrekkelig til å la de indre borerør 19 passere og likeledes sentreringsorganer 20 som de kan være forsynt med. Det kjegleformede parti tjener til å ta imot bæreren 17 for de indre rør 19. Denne bærer som er forsynt med tetningspakninger 36, ligger an mot det kjegleformede parti, av skjøten 13 og kan senkes ned eller løftes opp ved hjelp av et hvilket som helst verktøy med styring for låsing og frigjøring ved hjelp av kabel som festes til bærerens hode 18. Disse verktøy er i og for seg vel kjent og der-for ikke vist.

Anbringelsen på plass av skjøten 13 i borerørstrengen foregår under senkingen ned i brønnen for at den skal befinne seg i arbeidsstilling: F.eks. boring, brotsjing eller skraping av veggen i hullet, i nivået 26 av væsken hvor denne utøver på jordlagene hvormed den er i kontakt, et trykk som er litt større enn trykket av fluidum som foreligger i disse lag.

Borerørene 19 og deres holder 17 såvel som sentreringsorganene 20 kan også anbringes på plass mens forbindelsen 13 ennå er ved overflaten.

I det tilfelle hvor den nedre væske er vann og dette befinner seg i overskudd og fyller brønnen, kan man bringe dets . nivå til Ønsket punkt ved å pumpe gass under trykk, enten etter hvert som forbindelsen T3 senkes ned eller på en gang når forbindelsen har nådd denønskede høyde.

Når vannivået 26 som man har valgt, er nådd, startes den øvre sirkulasjon av gass som driver den nedre sirkulasjon av væske.

For dette formål innføres gassen i borerørstrengen 10 hvor den strømmer i pilens 11 retning for ved 2 2 å trenge inn i det indre rør 19 hvor den trykker væsken helt til den nedre ende av dette rør og deretter stiger opp ved 23 i ringrommet 27 som befinner seg mellom rørene T9 og 9.

Utskiftingen i dette område av væske med gass bevirker i ett og samme nivå en trykkdifferanse mellom fluidumene som befinner seg henholdsvis inne i og utenfor rørene 9. Man frembringer på denne måte en merkbar trykkdifferanse i størrelsesordenen 10 bar mellom nivået for væske i det indre av rørene 9 ved bunnen av rør-ene 19 og nivået 26 for væske utenfor rørene 9 for en lengde av % rørene T9 i størrelsesordenen 100 m.

Dette medfører en sirkulasjon av væske som i området '29 for rørene 9 og i pilens 30 retning løfter utboret materiale som er tatt opp ved sirkulasjon a,v gass som. går fra bunnen av røret 19 i ringrommet 27. Væsken 30 fylt med utboret materiale løftes således med gassen ved 32 for å'gå' ut gjennom åpningene 16.

En liten del av væsken blir således medført i form av tåke av gassen som unnslipper ved 1"2 for å stige til overflaten. Den største del av vannet faller da tilbake sammen med det utborede materiale i. det ringformede rom 28 som antydet med pilen 31:, idet væsken avgir' utboret materiale i avleiringskurvene 3. Da. tverrsnittet for ringrommet 28 er større enn det for det indre rom 2 9 i. rørene 9 foregår løftingen av det' utborede materiale hurtig-ere enn tilbakeføringen av væske i. ringrommet 28, hvilket bidrar til å øke rensingen av væsken ved gjennomføring gjennom kurvene 3 på tilbakeveien til boreverktøyet 6.

Kurvene 3 for utboret materiale løftes sammen med bore-rørstrengen under utskifting av boreverktøyet. Kurvene kan også være festet til avtagbare holdere som man løfter etter ønske ved å ia borerørstrengen 9 forbli på plass..

Det hydrostatiske nivå 26 kan overvåkes ved hjelp av ekkosonder eller ved hjelp av hvilke som helst andre organer for å bibeholde nivået hensiktsmessig ved eventuell, ny innsprøytning av væske, fra overflaten i borerørene 10 eller i. ringrommet som befinner seg mellom foringsrøret 4 og borerørene 10.

På fig. 3 er vist en fremstilling av hvordan fremgangsmåten kan utføres med omvendt sirkulasjon av væsken i det ringformede område 25 sammenlignet med den på fig. 2. For bedre klarhet av tegningen er sentreringsorganene 20' utelatt,

I" denne utførelse er enden 48 av røret 19 lukket ved sin bunn, og omfatter en siderettet åpning 40 som munner ut i en overfor liggende kanal 4T i røret 9. For å gjøre det lettere for åpningene 40 og 41 å falle sammen, ender gjennomgangen 40 i sylindriske opprettstående kanter 46, hvis ender omfatter tetningspakninger 47 som ligger an mot innersiden av den overdimensjonerte del 3 9 som gjennombores av kanalen 4T. Kurvene for utboringsmateri-ale 49 er da anbragt ved 50 under stengningen 48 av røret 19 som da er forlenget nedover helt til nær boreverktøyet og i det indre av røret 9. De kan således lett løftes når rørene 19 trekkes tilbake uten at det vil være nødvendig å løfte røret 9.

Som i det. foregående tilfelle injiseres gassen 11 i røret 19, men i stedet for å stige opp i ringrommet 17 sirkulerer den i pilens 42 retning. Trykkdifferansen i et og samme nivå mellom væsken som befinner seg i ringrommet. 27, og væsken blandet med gass i ringrommet 2 5 driver løftingen av væsken i ringrommet 25 som strømmer i pilens 42 retning helt til nivået 26, ved å gå utenom avbøyningsplaten 44. Gassen slipper ut ved 12, mens væsken fylt med utboret materiale strømmer gjennom kanalen 16 i ringrommet 27 i pilens 45 retning. Boreavfallet holdes tilbake av kurvene for dette materiale som kan fordele seg på en hvilken som helst forut bestemt måte.

Selv om fremgangsmåten er beskrevet under henvisning til to utførelser, hvor den øvre drivende sirkulasjon foregår ved hjelp av en gass og den nedre sirkulasjon ved hjelp av en væske, vil det være klart at dé anvendte fluidumer kan være to skumtyper eller to væsketyper med forskjellig tetthet eller et skum pg en væske. Oppfinnelsen modifiseres ikke overhodet ved å erstatte drivmidlene for den nedre sirkulasjon ved hjelp av et egnet mid-del såsom et venturirør 55, fig. 4, anbragt i tilfelle av motsatt sirkulasjon på fig, 2, i det indre av borerørstrengen 9, idet det minste tverrsnitt av venturirøret 55 er anbragt i en høyde som befinner seg tilstrekkelig under åpningene T6 slik. at partiet 54 av gassen 11 som kommer fra overflaten, deretter gjennom røret 19, munner ut i venturirøret 55 i en oppadgående retning. Det under-trykk som frembringes ved hjelp av venturirøret 55, driver væsken 30 som kommer fra brønnen og er fylt med boreavfall som man fører mot venturirøret 55 ved hjelp av veggen 62. Blandingen 63 ved ut-gangen av venturirøret går ved 58 inn i en sykloninnretning be-grenset ved nedre 56 og øvre 50 kjegler. Den lettere dei fri for utboret materiale, av blandingen 6 3 stiger opp ved 6 4 gjennom åpningen 59 i kjeglen 50 i ringrommet 60 mellom rørene 19 og 9. Denne del unnslipper deretter gjennom åpninger 16 under separering. Gassen stiger opp ved 12, væsken synker ned igjen ved .61. Det tunge parti. 65 fylt med utbdringsmateriale unnslipper gjennom åpningen i kjeglen 56 for å blande seg ved 52 med en del. av gassen 11 og danne en blanding 51 som man kan drive helt til overflaten ved hjelp av røret 53, idet dette eventuelt kan stige opp helt til overflaten eller munne ut over det hydrostatiske nivå 26.

Claims (17)

1. Fremgangsmåte for utjevning av små trykk fra fluidum som foreligger i lag i grunnen i forbindelse med en brønn, hvor man anbringer ved det nedre parti av brønnen et fluidum, hvis øvre nivå bibeholdes på en høyde tilsvarende, et hydrostatisk trykk utøvet av fluidumet på de kommuniserende lag, idet dette trykk er litt større enn trykket av de fluidumer som foreligger i disse og hvor man anvender dette fluidum som boreslam, karakterisert ved at sirkulasjonen av det nedre fluidum oppnås ved drift av det parti av fluidumet som befinner seg i et område nær inntil det øvre nivå av fluidumet, ved hjelp av sirkulasjon av et fluidum med mindre tetthet og ved å sette ringrommet avgrenset av rørsystemet, i forbindelse med det indre av borestrengen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at driften foregår ved å fremkalle en trykkdifferanse og i samme høyde mellom fluidumsø ylen som når frem til kanalen som forbinder ringrommet avgrenset av rørene og stangkjeden, idet en av søylene tilsvarer oppstigningen av det øvre fluidum i det indre av det øvre parti av det nedre fluidum.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved ,at driften foregår ved å frembringe en trykkdifferanse ved hjelp av et venturirør som gjennomstrømmes av det øvre fluidum og i en oppadstigende retning som frembringer en sugevirkning på i det øvre parti av det nedre fluidum helt til kanalen som danner forbindelse med ringrommet avgrenset av foringsrøret og borerør-strengen med det indre av borerørstrengen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at den felles sirkulasjon mellom de øvre og nedre fluidumer foregår i et ringformet område i det indre av borerørstrengen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at den felles sirkulasjon mellom det øvre og nedre fluidum foregår i ringrommet som befinner seg mellom borerørstrengen 1 og foringsrøret.

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 3-5, karakterisert ved at rensingen av det nedre fluidum foregår ved slutten av den felles oppadstigende bevegelse.

7. Fremgangsmåte ifølge krav: 6, karakterisert ved at separeringen av det utborede materiale som føres med av det nedre fluidum, foregår ved sykloneffekt og oppad-stigning av det utborede materiale ved hjelp av det øvre fluidum.

8. Fremgangsmåte ifølge krav: 6, karakterisert ved at rensingen foregår ved sedimentering i kurver for dette formål anbragt i ringrommet avgrenset av borerørstrengen og foringsrøret.

9. Fremgangsmåte ifølge krav. 6, karakterisert ved at rensingen foregår ved sedimentering i. kurver for dette formål anbragt i borerørstrengen.

10. Anordning for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, karakterisert ved at borerørstrengen omfatter minst ett organ for å ta imot et rør for tilførsel av fluidum med liten tetthet, idet minst en åpning forbinder det fluidum som befinner seg på innersiden og det som befinner seg på yttersiden av veggen av borerørstrengen, og sedimenteringskurver.

11. Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at organene for å ta imot rørledningen for tilførsel av øvre fluidum, er et sete dannet av et kjegleformet parti av innerveggen av borerørstrengen, idet nevnte gjennomgang som danner forbindelse mellom fluidumet på innersiden og det på yttersiden av veggen av borerørstrengen, befinner seg under dette sete og sedimenteringskurvene er festet til omkretsen av borerørstrengen.

12. Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at sedimenteringskurvene er festet på innerveggene av rørene i borerørstrengen og under den nedre ende av rø rledningen for til-førsel av fluidum med lavere tetthet.

13. Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at rørledningen for tilførsel av det øvre fluidum er lukket ved sin nedre del, idet en kanal danner forbindelse mellom rør-ledningen for fluidum med liten tetthet og det ringformede rom avgrenset av borerørstrengen og foringsrøret, i høyde med bunnen av rø rledningen.

14. Anordning ifølge krav 13, karakterisert ved en avbøyningsinnretning festet til ytterveggen av borerør-strengen, umiddelbart under gjennomgangen som befinner seg under gjennomgangen som befinner seg' under setet, for rørledningen for tilførsel av drivfluidum, idet avbøyningsinnretningen strekker seg mot overflaten av fluidumet med større tetthet ved å fjerne seg fra borerørstrengen og la det stå igjen en gjennomgang for den oppadstigende sirkulasjon i det ringformede rom dannet med foringsrøret.

15. Anordning ifølge et av kravene 10-14, karakterisert ved sedimenteringskurver festet på en løsbar holder som kan forskyves langs borerørstrengen.

16. Anordning ifølge krav TO, karakterisert ved at røret for tilførsel av fluidum med liten tetthet omfatter et venturirør hvis utløp er ført opp over et syklonapparat, idet et av apparatets utløp er forbundet med den siderettede gjennomgang i borerørstrengen, og idet det annet utløp er forbundet med en rørledning for fluidum med liten tetthet som stiger opp til overflaten.

17. Anordning ifølge krav 13, karakterisert ved at sedimenteringskurvene er båret på en holder fast forbundet med rørledningen for tilførsel av drivfluidum.