NO850982L - Fremgangsmaate for forbedret broennsementering. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører sementering av brønner. Nærmere bestemt vedrører den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for å fjerne boreslam og filterkake fra ringrommet til en brønn for å oppnå forbedret sementering.

Under boring av olje og gassbrønner, blir boreslam sirkulert

ned det indre av en hul borestreng, gjennom munnstykker i en borekrone lokalisert ved brunnen av borestrengen, og tilbake

opp til overflaten gjennom rommet mellom borestrengen og veggen til borebrønnen. Boreslammet er vanligvis enten vannbasert eller oljebasert og inneholder et utvalg komponenter. De pri-mære funksjoner til boreslammet er å smøre borkronen, og trans-portere fjellavskjæringer til overflaten og for å opprettholde et hydrostatisk trykk i borebrønnen som er tilstrekkelig til å forhindre inntrengning av formasjonsfluider og derved forhindre utblåsninger.

Etterfulgt av boring blir foringsrør sementert i brønnboringen for å forhindre at hullet faller sammen og for å segregere de gjennomtrengte formasjoner. Et foringsrør blir senket inn i brønnboringen og et sementslam blir punmpet inn i ringrommet mellom foringsrøret og veggen til borebrønnen. Dette utføres vanligvis ved å pumpe sementslam ned gjennom det indre av for-ingsrøret og opp gjennom ringrommet. Når sementslammet har fylt det ringformede stykket som skal sementeres, stoppes pumpingen og sementen får herde.

Det er viktig for sementen å danne et sterkt, kontinuerlig hylster som binder foringsrøret til veggen av borebrønnen. Sementen bør fullstendig omgi omkretsen av foringsrøret og bør forløpe uniformt gjennom den vertikale lengde av det ringformede intervall som er sementert. Hvis sementen er svak, eller hvis det er etterlatt lommer deri, kan flere uønskede konsekvn-ser resultere. Et dårlig sementeringsarbeide vil ikke effektivt segregere formasjonene som gjennomtrenges ved brønnboringen, og uønsket kommunikasjon mellom formasjonen kan oppstå, og noen ganger resultere i produksjon av uønskede fluider. Produksjons- fluid fra en petroleumbærende formasjon kan også strømme gjennom kanalene i sementen og inn i en annen formasjon hvor den går tapt. Det er spesielt ufordelaktig når den andre formasjon inneholder et vannreservoar. Forurensning av selve den petro-leumsbærende formasjon kan også oppstå, slik som når saltvann danner kanaler gjennom sementen og strømmer inn i den petro-leumholdige formasjon. Andre skadelige konsekvenser av et dårlig sementeringsarbeide kan være tapet av behandlingsfluider som blir pumpet ned i brønnen for å stimulere produksjon.

En av de mest vanlige årsaker til ueffektive sementeringsarb-eider er feilen ved å fortrenge alt boreslammet og filterkaken fra ringrommet før innføringen av sementslammet. Filterkaken er et lag av faste bestanddeler oppsamlet fra boreslammet, som mest vanlig bygger seg opp på veggen av brønnboringen motstå-ende permeable formasjoner. Selv relativt små mengder av boreslam og fliterkake kan forurense sementslammet og bevirke svake punkter i sementen. Store mengder kan hindre strømmen av sementslam og således forhindre sementslammet fra fullstendig å omgi føringsrøret, og derved resultere i kanaler gjennom sementen.

Store anstrengelser har vært gjort for å utvikle fremgangsmåter og apparater for effektivt å fjerne boreslam og filterkake fra ringrommet slik at sementslammet ikke vil bli hindret eller forurenset. Tallrike forskyllefluider har blitt utviklet, noen med fortykkelsesmidler, som blir pumpet gjennom ringrommet foran sementslammet i et forsøk på å skille boreslam og filterkake ut av ringrommet. Endringer av egenskapene på selve sementslammet har også vært utprøvd. En vanlig praksis er å bruke sentreringsspiler og skrapere på foringsrøret for å skrape filterkake fra veggen til borebrønnen ettersom foringsrør-strengen blir senket på plass. Selv om disse fremgangsmåter og apparater har skapt noen fortrinn, er ueffektive sementerings-arbeider bevirket ved ufullstendig fortrengning av boreslam og filterkake enda vanlig. Når dette oppstår er ofte kostbar hjelpesementering nødvendig, hvilket' bærer med seg de ytter ligere kostnader av inntektstap mens brønnen er avstengt for hjelpearbeide.

Det er fortsatt et sterkt behov i faget for en fremgangsmåte for sementering av brønner som vil forhindre boreslam og filterkake fra å bevirke svake punkter og kanaldannelse i sementen. Den foreliggende oppfinnelse er siktet mot å tilveiebringe

en slik fremgangsmåte.

Den foreliggende oppfinnelse er en fremgangsmåte for å sementere brønner, hvor et fluid blir oscillert i ringrommet før sementering. Retningen på fluidstrømmen i ringrommet blir endret i det minste en gang. Den oscillerende strøm av fluid fjern-er geledannet boreslam og filterkake mer effektivt enn konvensjonell ensrettet strømning. Sementslammet blir så pumpet inn i ringrommet, forskyver fluidet og sementen tillates å herde.

Fig. 1 er et sideriss, delvis i snitt av en brønnboring og utstyr for å praktisere fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse,

fig. 2 er et delvis sideriss av en selektiv tilbakeslagsventil som kan bli brukt i utøvelsen av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, den selektive tilbakeslagsventil er vist i en åpen stilling, og

fig. 3 er et delvis sideriss som viser den selektive tilbakeslagsventil i en lukket stilling, med sementslam deri.

Den foreliggende oppfinnelse er en oscillatorisk strømningsmet-ode for å sementere foringsrør i borebrønner. Terminologien oscillatorisk strømning refererer seg til endringen av strøm-ningsretningen til fluidet i ringrommet før innføring av et sementslam til ringromstykket som skal sementeres. Dette er i kontrast til konvensjonelle sementeringsmetoder, hvor fluidstrømmen i ringrommet er ensrettet. Ved å endre fluid-strømmen i ringrommet fra en fremadretning til en reversert retning eller omvendt, i det minste en gang, kan mer boreslam og filterkake bli forskjøvet ut av ringrommet slik at dette ikke forurenser eller hindrer sementslammet som følger. Strøm-ning i fremadretning refererer seg til strømning ned det indre av foringsrøret og opp ringrommet. Strømning i den reverserte retning refererer seg til strømning ned ringrommet og opp for-ingsrøret .

Det vises til fig. 1 hvor apparatet for praktisering av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse kan ses. Riggplattformen 11 og masten 12 er lokalisert på overflaten over borebrønnen 13. Borebrønnen har blitt boret til en ønsket dybde og borestrengen (ikke vist) er fjernet. Foringsrøret 14 har blitt senket ned i borebrønnen og blir holdt på plass og er opphengt over bunnen til borebrønnen ved kilebeltet 10 i riggplattformen. Foringsrøret passerer gjennom brønnhodet 15. Foringsrøret vist er produksjonsforingsrør som forløper fra overflaten gjennom overflateforingsrøret 16 til den petroleums-bærende formasjon 17. Overflateforingsrøret har allerede blitt sementert på plass ved sement 18. Selv om sementering av prod-uks j onsf oringsrøret er brukt for å vise fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, skal det forstås at fremgangsmåten kan også bli brukt for å sementere foringsrør forskjellig fra produksjonsforingsrør, slik som overflateforingsrør 16 eller mellomforingsrør (ikke vist).

I tillegg til brønnhodet 15, er annet overflateutstyr brukt, sementeringshodet 19 tilveiebringer fluidkommunikasjon mellom det indre av foringsrøret og ledningene 20 og 21. Ledningen 20 fører til pumpeenheten 22 og blir regulert ved ventiler 23 og 24. Ledningen 21 fører til fluidoppsamlingstanker (ikke vist). Ventilen 25 regulerer strømning gjennom ledningen 21.

Tre ledninger tilveiebringer fluidkommunikasjon med ringrommet 26. to av disse ledninger, ledningen 27 og ledningen 28, for-binder til brønnhodet. Alternativt kan ledningene 27 og 28 blir forbundet til spoler i boresikringsventilstabelen (ikke vist). Ledningen 27 fører til pumpeenheten 22 og blir regulert ved ventiler 29 og 30. Ledningen 28 blir regulert ved ventilen 31 og fører til fluidoppsamlingstanker (ikke vist). Den tredje ledning kommuniserer med ringrommet i slamreturledningen 32, gjennom hvilken boreslam strømmer fra ringrommet til en sikt for borkaks (ikke vist) og slamtanken (ikke vist). Boreslammet blir resirkulert fra slamtankene til pumpeenheten. Boresikrings-ventilen 33 for ringrommet fungerer til å avtette ringrommet fra slamreturledningen.

Slam fra slamtankene er tilgjengelig til pumpeenheten 22 via ledningen 34, hvilke blir regulert ved ventilen 35. Det er tre andre ledninger som fører til pumpeenheten. Ledningen 3 6 frakter forskyllefluid og blir regulert ved ventilen 34, ledningen 38 frakter sementslam og blir regulert ved ventilen 39, og ledningen 40 frakter fortrengningsfluid og blir regulert ved ventilen 41. Tankene som inneholder forskyllefluidet, sementslam og fortrengningsfluid er ikke vist.

Fig. 1 viser foringsrøret og ringrommet når det er fullt med boreslam 42, forskyllefluid 43, sementslam 44 og fortrengningsfluid 45. Ved det illustrerte trinn er den oscvillatoriske fase av fremgangsmåten i gang. Før beskrivelse av den oscillatoriske fase er det imidlertid nødvendig å beskrive hvordan boreslam, forskyllefluid, sementslam og fortrengningsfluid blir innført til foringsrøret og ringrommet. I beskrivelsen som følger er alle ventiler og ringromsskringer i stengt stilling med mindre annet er angitt.

k

Når foringsrørstrengen er sammensatt og senket i brønnboringen er brønnboringen full av boreslam fra boreoperasjonen. Boreslam etterlates i brønnboringen etter fjerning av borestrengen for å kontrollere brønnen. Ved bunnen av foringsrøret 14 er en selektiv tilbakeslagsventil 46 som tillater boreslammet å strømme inn i foringsrøret etter som foringsrøret blir senket i brønnboringen. Den selektive tilbakeslagsventil tillater alle fluider å strømme i fremad retningen, men forhindrer sementslam fra å strømme tilbake inn i foringsrøret etter at det har blitt innført til ringrommet. Den selektive tilbakeslagsventil blir beskrevet i nærmere detalj nedenfor. Siden boreslam strømmer inn i foringsrøret gjennom den selektive tilbakeslagsventil etter hvert som foringsrøret senkes inn i brønnboringen, er foringsrøret til å begynne med fullt med boreslam.

Som kjent for fagmannen er det første trinn i prepareringen

av ringrommet for sementering kalt kondisjonering (condition-ing). Kondisjonering er nødvendig fordi boreslam erverver en større gelestyrke når den tillates å sitte en tidsperiode i en passiv tilstand. Under oppbygning og plassering av forings-rørstrengen i brønnboringen, blir boreslammet ikke sirkulert og dermed tenderer til å geledanne seg. I kondisjoneringstrinnet, sirkuleres boreslam i et forsøk på å bryte geleen og derved sette så mye som mulig av boreslammet og filterkaken i bevegelse. Kondisjonseringstrinnet vil imidlertid ikke være i stand til å sette alt boreslammet og filterkaken i ringrommet i bevegelse, og derved vil noe geledannet boreslam og filterkake forbli stasjonært.

Kondisjonering oppnås ved å åpne ventilene 23, 24 og 35 og ringromssikringen 33 ved å slå på pumpeenheten 22. Dette bevirker at boreslam blir pumpet gjennom ledningen 20 og inn i foringsrøret 14. Boreslammet strømmer nedad gjennom forings-røret, gjennom den selektive tilbakeslagsventil 46 og oppad gjennom ringrommet 26 og gjennom slamreturledningen 32. Etter å ha passert gjennom en sikt for borkaks (ikke vist) og slam-tank (ikke vist), resirkuleres boreslammet til pumpeenheten gjennom ledningen 34. Boreslammet sirkuleres på denne måten for en tidsperiode tilstrekkelig til å sette det meste av boreslammet i ringrommet i bevegelse. Riggslampumper (ikke vist) kan anvendes istedenfor pumpeenheten 22 for å sirkulere boreslammet for kondisjonering.

Når kondisjoneringstrinnet er fullendt, slippes en første bunnplugg 47 inn i foringsrøret gjennom sementeringshodet 19. Noen sementeringshoder er utstyrt for automatisk å slippe plugger inn i foringsrøret når en bryter aktiveres, men andre krever manuelt slipp, hvilket nødvendiggjør at pumpeenheten kan koples fra. Bunnpluggen 47 slippes inn i foringsrøret for å separere boreslam 42 fra forskyllefluidet 43, hvilket er ved å bli inn-ført inn i foringsrøret. Ved å stenge ventilen 35 og åpne ventilen 37, vil pumpeenheten trekke forskyllefluid fra ledningen 36 og vil pumpe den gjennom ledningen 20 og inn i foringsrøret. Slippet av den første bunnplugg koordineres med stengning av ventilen 35 og åpning av ventilen 37 slik at den første bunnplugg separerer boreslammet fra forskyllefluidet.

Ventilen 37 blir stående åpen inntil en ønsket mengde av forskyllefluid er innført til foringsrøret. Hvilket er vel kjent for fagmannen, blir forskyllefluid brukt for å skille boreslam og filterkake ut av ringrommet før sementslam innføres. Mengden av forskyllefluid som brukes avhenger av et antall faktorer, innbefattende volumet av det ringformede intervall som skal sementeres og geometrien på brønnboringen. I fig. 1 forløper ringromintervallet som skal sementeres fra bunnen av brønnbor-ingen til nivået markert ved linjene 52. Et stort utvalg av forskyllefluider er tilgjengelig hvor vann vanligvis brukes. Anvendt her betyr forskyllefluid en hver fluid bortsett fra boreslam som blir pumpet inn i ringrommet før innføringen av sementslam til det ringformede intervall som skal sementeres. Når forskyllefluidet blir pumpet inn i foringsrøret fortreng-

es boreslam nedad gjennom foringsrøret 14 og oppad gjennom ringrommet 26 og ut gjennom slamreturledningen 32.

Når den ønskede mengde av forskyllefluid har blitt innført til foringsrøret, slippes den andre bunnplugg 48 for å adskille forskyllefluidet fra sementslammet. Deretter stenges ventilen 37 og ringromsikringen 33, og ventilene 31 og 39 åpnes. Dette veksler pumpeenheten fra forskyllefluidet til sementslammet 44, hvilke trekkes gjennom ledningen 38. Som brukt heri betyr sementslam et hvert materiale tilpasset for å binde foringsrøret til veggen av brønnboringen. Portland sementslam blir vanligvis mest brukt. Sementslammet blir pumpet gjennom ledningen 20 og inn i foringsrøret bak forskyllefluidet. Dette fortsetter inn til den ønskede mengde av sementslam er blitt pumpet inn i foringsrøret. Naturligvis er mengden av sementslam brukt av-hengig av volumet på ringrominervallet som skal sementeres. Etter hvert som sementslammet pumpes inn i foringsrøret, blir forskyllefluidet og boreslammet forskjøvet fremfor det. Boreslam blir forskjøvet oppad gjennom ringrommet, ut gjennom ledningen 28 og inn i fluidoppsamlingstanker (ikke vist). På grunn av den store tetthet til sementslammet, kan det være nødvendig å delvist stenge ventilen 31 for å sakke sinkingen av sementslammet i foringsrøret.

Når den ønskede mengde av sementslam har blitt innført til for-ingsrøret, blir pumpeenheten slått på og ledningene 20 og 38 blir vasket for å forhindre sement fra å herde deri. En topp-plugg 49 slippes i foringsrøret for å adskille sementslammet i foringsrøret fra fortrengningsfluidet som følger. Ventilen 39 stenges og ventilen 41 åpnes og pumpeenheten slås på. Dette bevirker at pumpeenheten trekker fortrengningsfluid fra ledningen 40 og pumper den gjennom ledningen 20 og inn i forings-røret. Vann eller boreslam blir ofte brukt som fortrengningsfluid. Når fortrengningsfluid pumpes forskyves sementslammet, forskyllefluidet og boreslammet foran det.

Lokalisert like over den selektive tilbakeslagsventil 46 nær bunnen av foringsrøret er en landingsring 50. Landingsringen tilveiebringer en begrensning i det indre av foringsrøret gjennom hvilke bunnpluggene ikke kan passere. Når den førende kant av forskyllefluidet har blitt forskjøvet til bunnen av for-ingsrøret, vil den første bunnplugg 47 sete mot landingsringen. Den fortsatte påføring av trykk ved pumpeenheten eller ved vekten av sementslammet bevirker brudd i en diafragma (ikke vist) i den første bunnplugg. Dette skaper åpning 51 i den første bunnplugg gjennom hvilke forskyllefluidet kan strømme. Bunnplugger er vel kjent for fagmannen. Selv om bruk av to bunnplugger er foretrukket, kan en eller begge utelates.

I fig. 1 er den første bunnplugg vist når den allerede er blitt og forskyllefluidet har blitt forskjøvet ut av bunnen av for-ingsrøret og oppad gjennom ringrommet idet det skyver boreslam foran seg. Forskyllefluidet blir forskjøvet ved pumping av sementslammet og fortrengningsfluid som beskrevet ovenfor inntil akterenden av forskyllefluidet og den andre bunnplugg 48

er like over den første bunnplugg og landingsringen. Således er det meste av forskyllefluidet i ringrommet, med en relativt liten mengde etterlatt i foringsrøret. Dette er tidspunktet ved hvilket den oscillerende fase ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse påbegynnes. Dette er også tidspunktet vist i fig. 1.

I den oscillatoriske fase, endres retningen på strømningen av fluid i foringsrøret og ringrommet i det minste en gang.Ved endring av strømningsretningen til forskyllefluidet i ringrommet, vil mer geledannet boreslam og filterkake bli fortrengt derifra. For å endre strømningen fra retningen fremad til den reverserte retning blir ventilene 23, 24, 31 og 41 stengt og ventilene 25, 29, 30 og 35 åpnet. Dette bevirker at boreslam 42 blir pumpet gjennom ledningen 27 og ned ringrommet. Som et resultat endrer forskyllefluidet 43 retning og strømmer ned ringrommet, gjennom den selektive tilbakeslagsventil og opp foringsrøret, hvorved det fortrenger sementslam 44 og fortrengningsfluid 45 oppad i foringsrøret. Mengden av boreslam som bør pumpes inn i ringrommet avhenger primært av volumet på ringromintervallet som skal sementeres. Mengden bør ikke være så stor at den forskyver sementslammet helt opp til toppen av foringsrøret.

Når den ønskede mengde boreslam er blitt pumpet inn i ringrommet for å tilveiebringe den reverserte strømning, endres strømingsretningen tilbake til fremad retning. Dette utføres ved å stenge ventilene 25, 29, 30 og 35 og åpne ventilene 23, 24, 31 og 41. Ved å gjøre dette stopper pumpeenheten å pumpe boreslam ned ringrommet og starter å pumpe fortreningsfluid ned foringsrøret gjennom ledningen 20. Hvis nødvendig kan ventilen 31 være delvis stengt for å sakke strømningen av bore slam 42 og forskyllefluid 43 gjennom ledningen 28. Dette kan være nødvendig på grunn av den høye tetthet på sementslammet. Fortreningsfluid pumpes inn i foringsrøret inntil akterenden av forskyllefluidet og den andre bunnplugg 48 er igjen like over den første bunnplugg 47 og landingsringen 50.

Dette fullender en fullstendig syklus på den oscillatoriske strømning. Syklusen repeteres hvis nødvendig et tilstrekkelig antall ganger for adekvat å rense ringrommet av geleholdig boreslam og filterkake. Syklusen repeteres ved å stenge ventilene 23, 24, 31 og 41 og åpne ventilene 25, 29, 30 og 35 for å oppnå reversert strømning og ved å stenge ventilene 25, 29, 30 og 35 og åpne ventilene 23, 24, 31 og 41 for å oppnå strøm-ning fremad. Med hver endring i strømningsretningen vil forskyllefluidet ytterligere rense ringrommet.

Når det ønskede antall av oscillatoriske strømningssykluser

er fullendt, blir sementslam 44 innført til ringrommet for å sementere foringsrøret. Med ventilene 25, 29, 30 og 35 lukket og ventilene 23, 24, 31 og 41 åpne for strømning i retning fremad, pumpes fortrengningfluid inn i foringsrøret gjennom ledningen 20. Som tidligere kan ventilen 31 være delvis stengt for å sakke strømningsgraden og derved sakke synkegraden for sementslammet 44 i foringsrøret. Etter hvert som sementslammet synker, forskyves forskyllefluidet 43 og boreslammet 42 opp ringrommet og ut ledningen 28 inn i fluidoppsamlingstanker (ikke vist). Alternativt kan ventilen 31 bli holdt stengt og ringromsikringen 33 isteden åpnes slik at fluidene forskjøvet opp ringrommet vil strømme ut slamreturledningen 32.

Når den andre bunnplugg 48 når den første bunnplugg 4 7 vil den sete på denne. Den første bunnplugg setes på landingsringen 50. Etter hvert som trykk bygger seg opp i foringsrøret fra pumping av fortrengningsfluid, vil diafragmaen (ikke vist) i den andre bunnplugg bryte. Som et resultat vil sementslammet bli pumpet nedad gjennom den andre bunnplugg, gjennom den første bunnplugg, gjennom landingsringen og gjennom den selektive tilbakeslagsventil 46. Dette tvinger sementslammet inn i ring rommet og fyller ringromintervallet som skal sementeres. Pumping fortsettes inntil toppluggen 49 seter på den andre bunnplugg. Toppluggen har ingen diafragma og tillater dermed ikke fortrengningsfluidet å entre ringrommet. Når toppluggen seter, detekterer en økning i trykket ved overflaten og pumpeenheten stenges av. All sirkulasjon stoppes derved og sementslammet tillates å herde. Dette fullender sementeringsarbeidet.

På grunn av den høye tetthet av sementslammet, vil det ha en tendens til å strømme tilbake til foringsrøret før herding.

I konvensjonelle sementeringsmetoder forhindres dette vanligvis ved å inkludere en flottørring ved bunnen av foringsrør-strengen. Flottørringer inneholder tilbakeslagsventiler som tillater fluider å strømme i retningen fremad ut av forings-røret og inn i ringrommet, men som ikke tillater reversert strømning, slike flottørringer er ikke egnet for bruk i den oscillatoriske strømningsmetode ifølge den foreliggende oppfinnelse fordi reversert strømning er ønsket. Selektiv tilbakeslagsventil 46 er brukt istedenfor. Det tillater fremad og reversert strømning for boreslammet og forskyllefluidet, men tillater sementslam å strømme i kun fremad retning. Dette holder sementslammet fra å strømme tilbake til foringsrøret etter at det er innført til ringrommet.

Fig. 2 viser et seksjonssideriss av den selektive tilbakeslagsventil 46. Den selektive tilbakeslagsventil er et rørformet element gjenget inn i bunnen av foringsrøret 14. En innsnevring 60 i den selektive tilbakeslagsventil tjener som sete for flottøren 61, hvilket er av sfærisk form. En flottørkurv 62 begrenser bevegelsen nedad av flottøren. Flottørkurven er konisk av form og har sin spiss 63 ved den nedre ende. Spissen av flottørkurven er massiv, mens kjegledelen har utsparinger 64 hvilke tillater fluid å strømme inn og ut av den selektive tilbakeslagsventil. Flottøren 61 har en tetthet mindre enn tettheten på sementslam, men er større enn tettheten på boreslam, forskyllefluid og fortrengningsfluid. Den mellomliggende tetthet på flottøren tillater den selektive tilbakeslagsventil

å skjelne mellom sementslam og andre fluider og forhindre derved reversert strømning av kun sementslam.

Alle fluider, innbefattende sementslammet, kan strømme i en retning fremad ut av foringsrøret gjennom den selektive tilbakeslagsventil og til ringrommet 26. Under strømning fremad hviler flottøren i spissen av flottørkurven mens fluid strømmer nedad gjennom innsnevringen 60 og utsparingene 64. Under reversert strømning, tillates alle fluider som har mindre tetthet enn flottøren å strømme oppad gjennom utsparingene og innsnevringen. Den massive spiss til flottørkurven skjermer flott-øren fra krefter oppad av det strømmende fluid, og forhindrer derved flottøren fra å bli skjøvet opp mot innsnevringen.

Dette forhindrer forskyllefluidet å strømme tilbake opp forings-røret under den reverserte strømning av den oscillatoriske fase som beskrevet ovenfor.

Fig. 3 viser den selektive tilbakeslagsventil full av sementslam 44. Som omtalt ovenfor pumpes sementslam gjennom den selektive tilbakeslagsventil og inn i ringrommet etter den oscillatoriske fase. Fordi flottøren 61 er av mindre tetthet enn sementslammet flyter den oppad og seter mot innsnevringen 60. Dette forhindrer sementslammet fra å strømme ut av ringrommet og tilbake til foringsrøret. I det utilsiktede tilfelle at fortrengningsfluid omløper toppluggen og blir pumpet inn i ringrommet, vil tilbakeslagsventilen tillate at fortrengningsfluidet blir tvinget ut av ringrommet og tilbake opp for-ingsrøret ved vekten av sementslammet. Flottøren, som har mindre tetthet enn fortrengningsfluidet, vil tillate slik reversert strømning, men vil stoppe reversert strømning når sementslammet entres tilbake til den selektive tilbakeslagsventil. Således tillater den selektive tilbakeslagsventil reversert strømning som ønsket, men forhindrer uønsket reversert strømning av sementslam tilbake til foringsrøret.

Selv om den beskrevne selektive tilbakeslagsventil er fore trukket, er den ikke den eneste strømningsreguleringsinnret-ning egnet for bruk i utøvelse av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse. Uansett hvilke strømningsreguler-ingsinnretning som brukes må den tillate fremad og reversert strømning av fluidet oscillert i ringrommet, men skal kun tillate fremadstrømning av sementslammet. Et annet egnet arrangement (ikke vist) vil være bruken av en smekklåstype topplugg (latch-down top plug) mellom sementslammet og fortrengningsfluidet. Denne type innretning er vel kjent for fagmannen. Smekklåstypen topplugg smekker på en låseplate nær bunnen av foringsrøret når sementslam har blitt pumpet inn i ringrommet. Dette forhindrer sementslam fra å strømme tilbake til foringsrøret. Låseflaten brukt for å sikre smekklåstypen topplugg bør anordnes for å tillate bunnpluggene å passere gjennom. Alternativt kan brunnpluggene anordnes slik at den første bunnplugg smekklåser på låseflaten, den andre bunnplugg smekklåser på den første bunnplugg og toppluggen smekklåser på den andre bunnplugg. Dette vil forhindre reversert strømning av sementslam tilbake til foringsrøret.

En annen innretning (ikke vist) som kan bli brukt istedetfor den selektive tilbakeslagsventil beskrevet ovenfor er en trinn-sementeringsring (stage cementing coilar). Disse innretninger er vel kjent for fagmannen og har en glidende hylse med åpninger derigjennom som kan opprettes med åpninger i den ytre del av ringen når åpningene er på linje tillates både fremad og reversert strømning. Trinnsementeringsringen vil til å begynne med være i åpen stilling for oscillatorisk strømning og for å pumpe sementslam inn i ringrommet. Bunnplugger tilvirket for bruk med trinnsementeringsringer er anordnet til å passere gjennom trinnsementeringsringen og er kalt bunnomløpsplugger. Trinnsementeringsringen blir installert i foringsrørstrengen over landingsringen. Bunnomløpspluggene seter mot landingsringen etter passering gjennom trinnsementeringsringen. For å forhindre reversert strømning av sementslam tilbake til foringsrøret, tvinges den glidende hylse til trinnsementeringsringen til lukket posisjon ved å presse nedad på topp- pluggen hvilket separerer sementslammet fra fortrengningfluidet. Til forskjell fra bunnomløpspluggene, passerer toppluggen ikke gjennom trinnsementeringsringen.

En annen innretning (ikke vist) som kan bli brukt for å regul-ere strømningen er en kuleaktivert ventil slik som "Circulating Flexiflow Fill-Up Coilar, Product no. 161-03 fra Bakerline Division i Baker International Corporation". Denne ring blir installert snær bunnen av foringsrøret og tillater både fremad og reversert strømning inntil tilbakeslagskulen innføres til ringen. Med tilbakeslagskulen på plass, tillates kun fremad-strømning. Kulen blir innført til ringen ved å anbringe den i sementslammet. Etter hvert som sementslammet pumpes gjennom ringen og inn til ringrommet tvinges tilbakeslagskulen gjennom et hull i en gummidiafragma i ringen. Gummidiafragmaen vil ikke tillate kulen å bli presset tilbake ut av ringen. Hvis sementslammet starter å strømme tilbake til foringsrøret, seter tilbakeslagskulen på gummidiafragmaen for å avstenge strøm-ningen. En annen kuleaktivert ventil som kan bli brukt er "Fitrol Insert Valve, Product No. FY14 fra B&W Incorporated".

Det vises igjen til fig. 1, hvor det erindres at den oscillatoriske strømningsmetode beskrevet ovenfor spesifiserer pumping av boreslam 42 gjennom ledningen 27 og til ringrommet 26 for å oppnå reversert strømning. Hvis det ringformede intervall som skal sementeres forløper en lang avstand relativt til lengden av brønnboringen, kan dette resultere i at boreslam blir gjeninnført til intervallet. Det skal iakttas at gjen-innføring av boreslam til det ringformde intervall som skal sementeres kan i noen utstrekning igjen forurense intervallet med filterkake og geledannet boreslam. Av denne grunn, hvis tilstandene tillater det, vil det være mer ønskelig å forskyve alt boreslammet fra ringrommet før påbegynnelse av den oscillatoriske fase, og å oppnå reversert strømning ved å pumpe forskyllefluid 43 inn i ringrommet gjennom ledningen 27, snar-ere enn ved å pumpe boreslam. Imidlertid kan tilstandene ikke tillate dette på grunn av at et tilstrekkelig hydrostatisk må opprettholdes i ringrommet til en hver tid før herding av sement for å forhindre utblåsninger. Forskyllefluider er vanligvis av mindre tetthet enn boreslam og kan således ikke tilveiebringe tilstrekkelig hydrostatisk trykk.

Hvis tilstandene er slik at forskyllefluidet kan tilveie-bringes tilstrekkelig hydrostatisk trykk, kan det være ønskelig å skille boreslammet hele veien ut av ringrommet og for å oppnå reversert strømning ved å pumpe forskyllefluid ned ringrommet. I et slikt tilfelle vil kun forskyllefluid være i ringrommet under den oscillerende fase. To modifikasjoner til trinnene beskrevet ovenfor er nødvendig for å utføre dette. For det første må mengden av forskillefluid 43 som pumpes inn i for-ingsrøret og ringrommet foran sementslammet 44 være tilstrekkelig til å forskyve alt boreslam 42 ut av ringrommet gjennom slamreturledningen 32. For det andre istedenfor å åpne ventilen 35 under reversert strømning, holdes ventilen 35 stengt og ventilen 37 åpnes isteden. Som et resultat vil forskyllefluid bli pumpet til ringrommet istedenfor boreslammet.

Ved kun å ha forskyllefluid i det ringformede intervall som skal sementeres under den oscillatoriske fase kan fortrenging av geledannet boreslam og filterkake maksimaliseres. Dette betyr imidlertid ikke at bruken av boreslam for å oppnå oscillatorisk strømning vil være ueffektiv. Selvom gjeninn-føring av boreslam til det ringformede intervall som skal sementeres kan resultere i noe gjenforurensning av intervallet med filterkake og geledannet boreslam, bør disse for-urensinger hurtig skilles ut ved forskillefluidet under frem-adstrømningen som oppstår når sementslammet pumpes inn i ringrommet. Boreslammet bør straks skilles ut fordi svært lite vil ha hatt en sjanse til å danne gele eller danne filterkake. Borelammet vil ikke geledanne seg fordi det ikke blir etterlatt i en rolig tilstand for en tilstrekkelig lang tid under den oscillatoriske fase. Filterkaken bør straks skilles ut fordi svært lite vil samle seg på veggen til brønnboringen under den relativt korte tidsperiode som boreslammet er i det ringformede intervall som skal sementeres under den oscillatoriske fase.

Selv om oscillering av forskyllefluidet i det ringformede intervall som skal sementeres er foretrukket, kan den oscillatoriske strømningsmetode ifølge den foreliggende oppfinnelse også anvendes ved å bruke boreslam. Det er at boreslammet selv kan oscilleres i ringrommet for å løsne og skille ut filterkake og geledannet boreslam. I. dette tilfelle vil f orskillef luidet forbli i foringsrøret under den oscillatoriske fase. Etter den oscillatoriske fase pumpes forskyllefluidet i en fremad retning gjennom det ringformede intervall fremfor sementslammet for å skylle boreslammet derifra. Selv om bruk av forskyllefluid mellom boreslammet og sementslammet er foretrukket, kan det utelates i tilfelle hvor boreslam oscilleres for å rense ringrommet. Selv uten bruk av et forskyllefluid, skulle oscillering av boreslammet være i stand til å tilveiebringe bedre rensing av ringrommet enn konvensjonell ensrettede strømnings-metoder som anvender forskyllefluider. Som det vil bli omtalt nedenfor har oscillatorisk strømning flere distinkte fordeler overfor ensrettet strømning, hvilket forklarer dette over-raskende resultat.

For praktisere den oscillatoriske strømningsmetode ifølge den foreliggende oppfinnelse ved bruk av boreslam, trengs kun et par modifikasjoner til prosedyren beskrevet ovenfor. Trinnene for å utføre den oscillatoriske strømningsmetode ved bruk av boreslam er identisk til trinnene beskrevet ovenfor for det tilfelle hvor forskyllefluid blir brukt, med unntak av at forskyllefluid ikke blir pumpet inn i ringrommet før etter den oscillatoriske fase. Således etter at en tilstrekkelig mengde av fortrengningsfluid har blitt innført i foringsrøret for å forskyve forskyllefluidet 43 og første bunnplugg 47 nedad inntil like over landingsringen 50, stenges ventilene 23, 24,

31 og 41 og ventilene 25, 29, 30 og 35 blir åpnet. Dette starter reversert strømning ved å pumpe boreslam 42 nedad inn i ringrommet gjennom ledningen 27. For å endre strømningen til bake til fremadretning, stenges ventilene 25, 29, 30 og 35 og ventilene 23, 24, 31 og 41 åpnes. Dette bevirker at fortrengningsfluidet blir pumpet nedad inn i foringsrøret, hvilket bevirker at boreslammet endrer retning og strømmer oppad i ringrommet. Etter at det ønskede antall av oscillatoriske strøm-ningscykler er utført på denne måte, brukes fremadstrømningen for å innføre forskyllefluid 43 og sementslam 44 til ringrommet. Når den første bunnplugg 47 når landingsringen 50, vil den sete på denne. Den fortsatte oppbygning av trykk fra pumpeenheten 22 bryter en diafragma (ikke vist) i den første bunnplugg 47 og forskyllefluidet tvinges gjennom den selektive tilbakeslagsventil 4 6 og inn i ringrommet og forskyver boreslam 42 foran det. Fortsatt pumping bevirker at den andre bunnplugg 48 seter på den første bunnplugg 47 og bryter, og sementslam 44 pumpes gjennom den selektive tilbakeslagsventil 46 og inn i ringrommet inntil toppluggen 49 seter på landingsringen. Pumpeenheten blir så slått på og sementslam tillates å herde.

I konvensjonelle sementeringsoperasjoner, er boreslamstrømningen og forskyllefluidstrømmen ensrettet. Vanligvis er strømningen i fremadretningen, det er nedad gjennom foringsrøret og oppad gjennom ringrommet. Ved å bruke konvensjonell ensrettet strøm-ning, blir ofte signifikante mengder av geledannet boreslam og filterkake omløpt og etterlatt i ringrommet, for derved å hindre eller forurense sementslammet når det pumpes inn på plass. Som omtalt ovenfor, kan sluttresultatet være et ueffektivt sementeringsarbeide, hvilket krever hjelpesementering for å rette situasjonen. Omløping av det geledannede boreslam og filterkake i konvensjonelle sementeringsoperasjoner betyr at kraften ut-øvet på det ubevegelige geledannede boreslam og filterkake ved de ensrettede strømningsfluider ikke var tilstrekkelig hverken til å errodere dette stasjonære materiale eller til å overkomme kreftene som tenderte til å holde materialet på plass.

Evnen til den oscillatoriske strømningsmetode ifølge den foreliggende oppfinnelse for effektivt å fortrenge geledannet boreslam og filterkake fra ringrommet kan tilskrives de mange dis tinkte fordeler som oscillatorisk strømning har ovenfor konven sjonell ensrettet strømning.

Det skal gis en betraktning over virkningen av det strømmende fluid, enten boreslam eller forskyllefluid, på det stasjonære geledannede boreslam og filterkake under konvensjonell ensrettet strømning. Siden strømningen er ensrettet, vil errosjon av det stasjonære materiale ved den strømmende fluid tendere til å strømlinje materialet. Strømlinedannelse reduserer det tverr-snittsmessige overflateareal av det stasjonære materiale på den side som vender mot strømningen, og således reduserer kraften som utøves på materialet ved det strømmende fluid. Som en konsekvens av strømlinjedannelse, erverver det stasjonære materiale en asymmetri fra topp til bunn. Den oscillatoriske strøm-ningsmetode ifølge den foreliggende oppfinnelse tar fordel av denne asymmetri. Når strømningsretningen til fluidet i ringrommet endres, utøver fluidet trykk mot den ustrømlinjede side av det stasjonære materiale. Den ustrømlinjede side presenterer et større tverrsnittsmessig overflateareal for det strømmende fluid, og således utøver det strømmende fluid en større kraft på det stasjonære materiale, og forøker derved errosjonen og fortrengningen.

En andre fordel ved den oscillatoriske strømning overfor konvensjonell ensrettet strømning er at periodisk endring av strømningsretningen bidrar til en utmatningslignende svikt på den stasjonære filterkake og geledannede boreslam. Når mater-ialer blir utsatt for en oscillatorisk påkjenning, svikter de ved en lavere påkjenningsverdi enn når utsatt for en ensartet rettet påkjenning. På grunn av dette fenomen, tillater den oscillatoriske strømningsmetode ifølge den foreliggende oppfinnelse den tilgjengelige pumpekraft mer hurtig å bevirke det stasjonære materiale i ringrommet å svikte og derved bli fortrengt .

Den oscillatoriske strømningsmetode har en annen fordel over konvensjonelle sementeringsoperasjoner som bruker ensrettet fremadstrømning. Geledannet boreslam og filterkake har ofte tettheter større enn tetthetene på boreslammet og forskyllefluidet som brukes for å fortrenge dem. Den netto gravitasjons kraft som virker på det stasjonære materiale i ringrommet er vekten på materialet minus dets oppdrift. Oppdriften fastsett-es ved de relative tettheter til det stasjonære materiale og den strømmende fluid. Hvis det stasjonære materiale har større tetthet enn den strømmende fluid, så vil netto gravitasjonskraft som virker på materialet være nedad. Siden den ensrettede fremadstrømning ved konvensjonelle sementeringsoperasjoner bevirker fluidet å strømme oppad i ringrommet, er oppadkraften som utøves på det stasjonære materiale ved det strømmende fluid motsatt av den nedadvirkende netto gravitasjonskraft. I mot-setning med den oscillatoriske strømningsmetode ved den foreliggende oppfinnelse, er den nedadrettede kraft utøvet ved fluidet på det stasjonære materiale under reversert strømning for størret ved den nedadvirkende netto gravitasjonskradt. Dette øker sannsynligheten for å overvinne kreftene som tenderer til å holde den stasjonære filterkake og geledannede boreslam på plass.

Den oscillatoriske strømningsmetode ifølge den foreliggende oppfinnelse har en ytterligere fordel overfor konvensjonelle sementeringsmetoder. Med konvensjonelle sementeringsmetoder, må større mengder av forskyllefluider bli pumpet gjennom ringrommet for å øke kontakttiden mellom forskyllefluidet og det geledannede boreslam og filterkaken. Med den oscillatoriske strømningsmetode, kan kontakttiden bli øket kun ved å repetere den oscillatoriske syklus uten behov for å bruke større mengder av forskyllefluider. Denne fordel er særlig viktig hvis volumet av forskyllefluid som brukes er begrenset ved kostnader eller hydrostatiske trykkbetraktninger.

Forsøk har vært utført for å sammenligne effektiviteten av den oscillatoriske strømningsmetode ifølge den foreliggende oppfinnelse med effektiviteten til konvensjonelle metoder som bruker ensrettet strømning. Effektiviteten ble målt uttrykt i fortrengningseffektivitet ved metodene. Fortrengningseffektivitet er definert som den prosentandel av volum til ringrommet ved utprøvningsapparatet som oppfylles med sement ved metodene. Volumet til ringrommet som ikke fylles med sement fylles med ufortrengt filterkake og geledannet boreslam.

Utprøvningsapparatet innbefattet en 3.05 m lang sylinder av permeabel komprimert sand med en indre diameter på 16,5 cm, forsterket innvendig ved et perforert rørhus. Den konsoliderte samsylinder ble preparert ved å bruke en epoksyharpisk og sand, og ble konstruert for å simulere en permeabel formasjon. Denne sylinder av komprimert sand med sitt perforerte rørhus ble an-bragt på innsiden av en filtratkappe inneholdende vann og ble tillatt å bli mettet med vann. Filtratkappen ble innelukket i en oppvarmingskappe inneholdende oppvarmende olje, hvilket ble brukt til å heve temperaturen til apparatet og derved simulere tilstander nede i hullet, en 4,57 m langs seksjon av en stålforing med en 1,52 m ytre diameter ble plassert i sylinderen med komprimert sand for å danne et ringrom med et volum på omkring 26,5 1. Føringsrøret ble sentrert i sylinderen med sand for å tilveiebringe et radielt symmetrisk ringrom mellom foringsrøret og sanden.

I alle forsøkene ble det brukt boreslam og sementslam. Flere av forsøkene brukte også forskyllefluid. Bpreslammet var på 1,917 kg/l slam. Hvert fat med boreslam innbefattet det følg-ende: 110,90 1 ferskvann, 185,52 kg baritt, 6,80 kg bentonitt, 1,81 kg lignosulfonater, 0,11 kgkarboksylmetylcellulose og 0,76 1 av en 20-% oppløsning av natriumhydroksyd. Sementslammet var på 2,01 kg/l slam med hver 28,60 1 av slammet inneholdende det følgende: 42,64 kg av API klasse H Portland sement, 14,80 1 ferskvann, 0,50 % retardator og 0,50 % dispersent. Forskyllefluidet var ferskvann.

Hvert forsøk ble påbegynt ved å sirkulere boreslammet ned for-ingsrøret og opp ringrommet for en periode på 1 time ved en strømningsgrad på 3 fat/minutt og en temperatur på 82,8°C. Denne del av forsøket skulle simulere sirkulasjonen av boreslam under boring. På grunn av permeabiliteten til den komprimerte sand, dannet det seg filterkake i ringrommet under denne del av prøven. Etter en time ble sirkulasjonen stoppet og temperaturen ble hevet til 93,3°C. Boreslammet ble etterlatt i ringrommet i denne varme, rolige tilstand for en periode på ca. 24 timer for å simulere tilstandene som eksisterer i en brønn-boring før påbegynnelsen av en sementeringsoperasjon. På grunn av den rolige tilstand, ble boreslammet geleaktig. Etter gele-dannelsesperioden, ble sirkulering gjenopptatt ved en grad av 3 fat/minutt og ved 82,2°C for en periode på 1 time for å simulere kondisjoneringstrinnet av sementeringsoperasjonene.

Fem forsøk (nummerert 1-5) ble utført for å fastlegge fortreng-ningsef f ektiviteten for konvensjonell ensrettet strømning av boreslam i ringrommet. I disse forsøk, etter sirkulering av boreslam for en time for å simulere kondisjonering, ble 1589,7 liter til 3,179,4 liter sementslam pumpet ned foringsrøret og opp ringrommet ved en grad av 4 fat/minutt. Temperaturen ble så hevet til 110°C og sementslammet ble tillatt å herde for en periode på minst 24 timer, for derved å sementere forings-røret til sylinderen med konsolidert sand. Til sammen er for-ingsrøret, sementen og sylinderen med konsolidert sand med sitt perforerte rørhus kalt prøveseksjonen. Etter herdingen ble prøveseksjonen fjernet fra prøveapparatet og ble delt i syv seksjoner for å tillate målinger av fortrengningseffektiviteten. Resultatene for de individuelle prøver er gitt i tabellen nedenfor. Den midlere fortrengningseffektivitet for de fem prøver med ensrettet strømning av boreslam var 64,2%. Dette betyr at 64,2% av ringrommet ble fyllt med sement. De gjenværende 35,8% ble fylt med ufortrengt filterkake og geleformet boreslam.

To forsøk (nummerert 6 og 7) ble utført for å prøve fortreng-ningsef f ektiviteten for oscillatorisk strømning av boreslam i ringrommet. I disse forsøk, etter sirkulering av boreslam i

fremadretningen for en time for å stimulere kondisjonering,

ble strømningen endret til den reverserte retning og ti fat av boreslam ble pumpet ned ringrommet og opp foringsrøret. Strøm-ningsretningen ble så endret tilbake til fremadretningen og ti fat med boreslam ble pumpet ned foringsrøret og opp ringrommet. I forsøk 7, ble syklusen repetert en gang til ved å endre strømningsretningen til å reversere og så fremad, hvor det ble pumpet ti fat av boreslam i hver retning. Således ble boreslam oscillert i ringrommet for en fullstendig syklus av oscillerende strømning i prøven 6 og for to fullstendige sykler i forsøk 7. En strømningsgrad på 4 fat pr. minutt ble brukt under den oscillatoriske fase. Etter denne oscillatoriske fase ble 1589,7 1 sementslam pumpet ned foringsrøret og opp ringrommet ved en grad på fire fat pr. minutt. Temperaturen ble så hevet til 110°C, hvor så sementslammet ble tillatt å herde for i det minste 24 timer og prøveseksjonen ble fjernet og skåret i syv seksjoner. Inspeksjon av disse seksjoner gjenga over-raskende fortrengningseffektiviteter på 83,8% for forsøk 6 og 94,4% for forsøk 7, for en midlere fortrengningseffektivitet på 89,1%. Denne sammenlignes svært fordelaktig med de midlere 64,2% ved de ensrettede strømningsprøver.

Prøver ble også utført for å sammenligne ensrettet strømning med oscillatoriske strømninger hvor en forskyllefluid ble brukt. Tre forsøk (nummerert 8-10) ble utført ved bruk av ensrettet strømning av forskyllefluid. Disse prøver ble utført på den samme måte som de fem forsøk beskrevet ovenfor for ensrettet strømning med boreslam, unntatt at 10 til 50 fat med forskyllefluid ble pumpet ned foringsrøret og opp ringrommet ved en grad av 4 fat/minutt etter kondisjoneringstrinnet og før inn-føring av sementslam til ringrommet. Disse forsøk ga en midlere fortrengningseffektivitet på 80,8% for ensrettet strømning av forskyllefluid. På grunn av bruken av forskyllefluidet, ble disse resultater mye bedre enn den 64,2% fortrengningseffektivitet som resulterte av de fem forsøk med ensrettet strømning av boreslam alene. Imidlertid til tross for forbedringen frem-bragt ved bruk av forskyllefluid, kom fortreningseffektiviteten for ensrettet strømning fortsatt til kort overfor de 89,1% for-trengningsef f ektivitet funnet for oscillatorisk strømning av boreslam ålene.

To forsøk (nummerert 11 og 12) ble utført ved å bruke oscillatorisk strømning med en forskyllefluid. Disse forsøk var iden-tiske til de to forsøk beskrevet ovenfor for oscillatorisk strømning av boreslam alene, unntatt at ti fat med forskyllefluid ble pumpet med hver endring i strømningsretningen, istedenfor i fat med boreslam. Således ble forskyllefluid oscillert i ringrommet for en fullstendig syklus av oscillatorisk strøm-ning i forsøk 11.og for to fullstendige sykler i forsøk 12. I forsøk 11, ble en fortrengningseffektivtet på 94,5% målt. I forsøk 11 ble fortrengningseffektiviteten 90,2%, som således gir en midlere effektivitet på 92,3%. Dette overskrider de 80,8% effektivitet funnet for ensrettet strømning av forskyllefluid, og overgår til og med de 89,1% effektivitet funnet for oscillatorisk strømning av boreslam alene. Det følgende er en tabell som inneholder resultatene av alle forsøkene omtalt ovenfor:

Disse forsøk, som ble nøye konstruert for å simulere virkelige brønnsementeringstilstander, demonstrerer at den oscillatoriske strømningsmetode ifølge den foreliggende oppfinnelse er over-legen den ensrettede strømnings brukt i konvensjonelle semen-teringsoperas j oner . Disse forsøk viser virkelig det overrask-ende resultat at oscillatorisk strømning av boreslam uten bruk av et forskyllefluid har en bedre fortreningseffektivitet enn ensrettet strømning ved bruk av et forskyllefluid. Ved å øke fortrengningseffektiviteten med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, kan mer filterkake og geleformet boreslam bli fortrengt ut av ringrommet. Som en konsekvens er det mindre hindr-inger og forurensning av sementslammet, resulterer i en sterk, ensartet hylse av sement som omgir foringsrøret og binder det til veggen av brønnboringen. Probleme i tilknytning til et ueffektivt sementeringsarbeide slik som kommunikasjon mellom formasjoner, produksjon av uønskede formasjonsfluider og tap av brønnbehandlingsfluider blir således minimert ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen og derfor vil færre kostbare hjelpe-sementeringsarbeider være nødvendig.

Så lenge som den foreliggende oppfinnelse er gjenstand for mange variasjoner, modifikasjoner og endringer i detaljer,

er det ment at alt som er omtalt ovenfor og vist i de vedlagte tetninger er ment som illustrative og ikke på en begrensende måte. F.eks. kan den oscillatoriske fase utføres før pumping av sementslam inn i foringsrøret. Slike variasjoner, modifikasjoner og endringer i detaljer er innbefattet innenfor opp-finnelsens ramme som definert ved de følgende krav.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte for sementerings av en brønnboring som har et foringsrør som forløper i lengderetningen deri som tilveiebringer et ringrom mellom foringsrøret og veggen til brønnboringen, karakterisert ved at fremgangsmåten innbefatter: (a) å innføre et fluid i nevnte ringrom; (b) å bevirke at fluidet strømmer i nevnte ringrom; (c) å endre strømningsretningen på fluidet i det minste gang ; (d) å innføre en sementslam til i det minste et intervall av nevnte ringrom, for derved å fortrenge nevnte fluid fra intervallet; og (e) å tillate sementslammet å herde.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fluidet er boreslam.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at fluidet er et forskyllefluid.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at ringrommet inneholder boreslam før innføringen av forskyllefluidet til ringrommet, hvor boreslammet blir i det minste delvist fortrengt fra ringrommet av forskyllefluidet.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at strømningsretningen på fluidet endres i det minste fire ganger.

6. Fremgangsmåte for sementering av en brønnboring som har et foringsrør som forløper i lengderetningen deri og som tilveiebringer et ringrom mellom foringsrøret og veggen av brønn-boringen, hvor ringrommet inneholder boreslam, karakterisert ved at fremgangsmåten innbefatter: (a) å bevirke boreslammet å strømme i nevnte ringrom; (b) å endre strømningsretningen på boreslammet i det minste en gang; (c) å innføre en sementslam til i det minste et intervall av nevnte ringrom for derved å fortrenge boreslam fra intervallet; og (d) å tillate sementslammet å herde.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at strømningsretningen på boreslammet endres i det minste fire ganger.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at forskyllefluidet innføres til intervallet etter trinn (b) og før trinnet (c), hvor forskyllefluidet fortrenger boreslammet fra intervallet og hvor forskyllefluidet fortrenges fra intervallet under trinn (c).

9. Fremgangsmåte for sementerings av en brønnboring på et brønnsted, hvor brønnboringen har et foringsrør som forløper i lengderetningen deri som tilveiebringer et ringrom mellom foringsrøret og veggen av brønnboringen, hvor foringsrøret har en åpning ved sin nedre ende som tillater fluidkommunikasjon mellom ringrommet og det indre av foringsrøret, hvor brønnsted-et har innretninger for å sirkulere fluid nedad gjennom forings-røret og oppad gjennom nevnte ringrom og for å sirkulere fluid nedad gjennom ringrommet og oppad gjennom foringsrøret, hvor foringsrøret og ringrommet inneholder boreslam, karakterisert ved at fremgangsmåten innbefatter: (a) å pumpe en sementslam nedad gjennom foringsrøret for derved å fortrenge boreslam nedad gjennom foringsrøret og oppad gjennom ringrommet; (b) å pumpe et fortrengningsfluid nedad gjennom foringsrøret for derved å fortrenge sementslammet nedad mot den nedre ende av foringsrøret, og derved fortrenge boreslammet oppad gjennom ringrommet; (c) å pumpe boreslam nedad gjennom ringrommet for derved å bevirke at boreslammet i nevnte ringrom endrer retning og strømning nedad gjennom ringrommet og oppad gjennom for-ingsrøret ; (d) å pumpe fortrengningsfluid nedad gjennom foringsrøret, for derved å bevirke at boreslam endrer retning og strømm-er nedad gjennom foringsrøret og oppad gjennom ringrommet; (e) å repetere trinnene (c) og (d) et ønsket antall ganger i en alternerende sekvens; (f) å pumpe en tilstrekkelig mengde av fortrengningsfluid nedad gjennom foringsrøret for å bevirke sementslam å bli fortrengt ut av foringsrøret og inn i i det minste et intervall av ringrommet, for derved å fortrenge boreslam fra intervallet; og (g) å tillate sementslammet å herde.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at forskyllefluid pumpes inn i foringsrøret før trinn (a), hvor forskyllefluidet fortrenges ut av foringsrøret og gjennom intervallet under trinn (f).

11. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at boreslam sirkuleres for kondisjonering før trinnet (a) .

12. Fremgangsmåte for sementering av en brønnboring ved et brønnsted, hvor brønnboringen har et foringsrør som for-løper i lengderetningen deri som tilveiebringer et ringrom mellom foringsrøret og veggen av brønnboringen, hvor forings-røret har en åpning ved sin nedre ende som tillater fluidkommunikasjon mellom ringrommet og det indre av foringsrøret, hvor brønnstedet har innretninger for å sirkulere fluid nedad gjennom foringsrøret og oppad gjennom ringrommet og for å sirkulere fluid nedad gjennom ringrommet og oppad gjennom foringsrøret, hvor foringsrøret og ringrommet inneholder boreslam, karakterisert ved at fremgangsmåten innbefatter: (a) å pumpe et forskyllefluid nedad gjennom foringsrøret, for derved å fortrenge boreslam nedad gjennom foringsrøret og oppad gjennom ringrommet; (b) å pumpe en sementslam nedad gjennom foringsrøret for derved å fortrenge forskyllefluidet nedad gjennom forings-røret og oppad gjennom ringrommet; (c) å pumpe et fortrengningsfluid nedad gjennom foringsrøret for derved å fortrenge sementslammet nedad mot den nedre ende av foringsrøret, og derved fortrenge forskyllefluidet oppad gjennom ringrommet; (d) å pumpe boreslam nedad gjennom ringrommet for derved å bevirke at forskyllefluidet endrer retning og strømmer nedad gjennom ringrommet og oppad gjennom foringsrøret; (e) å pumpe fortrengningsfluid nedad gjennom foringsrøret for derved å bevirke at forskyllefluidet endrer retning og strømmer nedad gjennom foringsrøret og oppad gjennom ringrommet ; (f) å repetere trinnene (e) og (f) et ønsket antall ganger i en alternerende sekvens; (g) å pumpe en tilstrekkelig mengde fortrengningsfluid nedad gjennom foringsrøret for å bevirke sementslammet å bli fortrengt ut av foringsrøret og inn i i det minste et intervall av ringrommet, for derved å fortrenge forskyllefluid fra intervallet; og (h) å tillate sementslammet å herde.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at boreslammet sirkuleres for kondisjonering før trinn (a) .

14. Tilbakeslagsventil anordnet for bruk i en foringsrør-streng og som har en passasje gjennom hvilken fluid kan strømme, karakterisert ved at tilbakeslagsventilen har en flottør som er plassert under nevnte passasje og som er anordnet til å blokkere passasjen og forhindre strømning når den er i kontakt med denne, hvor flottøren har en tetthet større enn vann og mindre enn sementslammet, hvor tilbakeslagsventil en har en kurv som begrenser flottørens bevegelse nedad, hvor kurven har en massiv nedre del og en øvre del med i det minste en åpning gjennom hvilken fluider kan strømme, hvor den massive nedre del er anordnet for å skjerme flottøren fra fluidreftene som strømmer oppad gjennom nevnte tilbakeslagsventil.