RO116662B1 - Procedeu de formare a unui burlan intr-un foraj - Google Patents

Abstract

Inventia se refera la un procedeu de formare a unui burlan intr-un foraj ce traverseaza o structura subterana. Procedeul de formare a unui burlan intr-un foraj, conform inventiei, asigura continuitatea si etansarea burlanelor fata de roca inconjuratoare si consta in instalarea coloanei pierdute in sonda, coloana pierduta ce are posibilitatea de a se dilata radial, fiind prevazuta cu niste deschizaturi sub forma de fante, care se suprapun si se extind dupa directia longitudinala a coloanei pierdute. Se introduce apoi in sonda un material de etansare fluid, care se intareste in sonda astfel incat umple deschizaturile mentionate, inchizandu-le, dupa care coloana pierduta se dilata radial, utilizandu-se in dorn de dilatare. Materialul de etansare formeaza cu coloana pierduta un burlan din ciment armat cu otel. Intr-o varianta de realizare, deschizaturile de pe coloana pierduta sunt prevazute sub forma unor sectiuni cu grosime redusa a peretelui, sectiuni ce in timpul dilatarii se despica.

Description

Invenția se referă la un procedeu de formare a unui burlan într-un foraj ce traversează o structură subterană, forajul fiind, de exemplu, o sondă pentru producerea de țiței, gaz sau apă.

în mod convențional, la construcția unei astfel de sonde, un număr de burlane sunt instalate în sondă, pentru a împiedica prăbușirea peretelui puțului de foraj și pentru a preveni scurgerea nedorită a fluidului de forare în structura înconjurătoare sau pătrunderea nedorită a fluidului din structură în sondă. Sonda este realizată în etape, astfel încât, un burlan care urmează a fi instalat într-o porțiune inferioară a sondei este coborât printr-un burlan instalat, anterior, într-o porțiune superioară a sondei. Ca o consecință a acestei proceduri, burlanul porțiunii inferioare are diametrul mai mic decât burlanul porțiunii superioare. Astfel, burlanele se găsesc dispuse într-o garnitură cu diametrele burlanelor scăzând pe măsura înaintării în adâncime. între suprafețele exterioare ale burlanelor și peretele sondei sunt prevăzute niște inele din ciment, pentru a etanșa burlanele față de peretele sondei. Ca o consecință a acestei dispuneri în garnitură, la partea superioară a sondei, este necesar un diametru relativ mare al puțului de foraj. Un astfel de diametru mare al puțului de foraj implică costuri mărite, datorită echipamentului greu de manipulare a burlanelor, sapelor mari de foraj și volumelor crescute de fluid de foraj și de material rezultat din forare. în plus, este implicat un timp crescut de utilizare a instalației de forare, datorită pompării cimentului și întăririi cimentului.

în cererea de brevet internațională WO 93/25799, este prezentat un procedeu de formare a unui burlan, într-un puț de foraj, săpat într-o structură subterană, în cadrul căruia un element tubular de forma unui burlan este instalat în puțul de foraj și este dilatat radial, prin utilizarea unui dorn de dilatare. Dilatarea burlanului continuă până când burlanul intră în contact cu peretele puțului de foraj și deformează elastic structura în roca înconjurătoare. Eventual, atunci, când, în timpul forării, apar erodări ale peretelui puțului de foraj sau sunt întâlnite structuri friabile, se pompează ciment într-un spațiu inelar, în jurul burlanului, la locul unor astfel de erodări sau structuri friabile.

Deși procedeul cunoscut rezolvă problema burlanelor convenționale al căror diametru scădea pe măsura înaintării în adâncime, rămâne necesitatea unei metode de formare a unui burlan într-un foraj, în cadrul căreia să fie nevoie de o forță mai mică pentru dilatarea elementului tubular și să se realizeze o etanșare îmbunătățită între burlan și structura de teren înconjurătoare.

în publicația WO 93/25800, este descris un procedeu de formare a unei coloane pierdute într-un puț de foraj, care cuprinde următoarele etape: introducerea unei coloane tubulare într-un puț de foraj, coloana dilatându-se în direcția radială în puțul de foraj, astfel încât multitudinea de deschizături pe care le are coloana, se suprapun în direcția longitudinală a coloanei în timpul dilatării ei pe direcție radială; dilatarea radială a coloanei în puțul de foraj. Coloana din procedeul prezentat este o coloană de producție care servește drept sorb în timpul producerii de hidrocarburi fluide care se scurg din structura înconjurătoare, prin deschizături, în coloana pierdută. Este esențial, pentru această coloană pierdută, să fie menținută legătura fluidului între interiorul coloanei pierdute și structura înconjurătoare, adică este esențial să fie evitată apariția unei etanșări a coloanei pierdute, față de structura înconjurătoare. Acest aspect este contrar scopului invenției de față, care urmărește să asigure o etanșare îmbunătățită a burlanelor față de structura înconjurătoare.

RO 116662 Bl

Invenția mai urmărește realizarea unui procedeu de formare a unui burlan care să aibă o rezistență mai mare la rupere. Un alt obiectiv al invenției este acela de a realiza un procedeu de formare a unui burlan care să permită o diferență mai mică de diametru al puțului de foraj între o secțiune superioară și o secțiune inferioară a unui puț de foraj. 50

Procedeul de formare a unui burlan într-un foraj, conform invenției, asigură continuitatea și etanșarea burlanelor față de roca înconjurătoare, concomitent cu realizarea unei diferențe minime între secțiunile superioară și inferioară a garniturii de foraj, prin aceea că instalarea coloanei pierdute în sondă, coloana pierdută având posibilitatea de a se dilata radial, fiind prevăzută cu niște deschizături sub formă de 55 fante, care se suprapun și se extind după direcția longitudinală a coloanei pierdute, este urmată de introducerea în sondă a unui material de etanșare fluid, care se poate întări în sondă, astfel încât să umple deschizăturile menționate închizându-le după care coloana pierdută se dilată radial, materialul de etanșare formând cu coloana pierdută un burlan din ciment armat cu oțel. într-o primă variantă de realizare, masa de material de 6o etanșare se introduce în sondă după dilatarea coloanei pierdute, material ce pătrunde în spațiul inelar dintre coloana pierdută și peretele sondei, în interiorul coloanei și în fantele cu care este prevăzută coloana. Masa de material de etanșare este prevăzută cu fibre de armare care măresc rezistența materialului de etanșare după întărirea acestuia. După întărirea materialului de etanșare în interiorul coloanei pierdute acesta 65 este îndepărtat cu sapa de foraj. Dilatarea radială a coloanei pierdute este realizată utilizându-se un dorn de dilatare cu un diametru maxim mai mare decât diametrul interior al coloanei pierdute, domul de dilatare fiind deplasat axial prin coloana pierdută. Dornul utilizat poate fi un dorn cu role ce rulează pe suprafața interioară a coloanei pierdute, dornul fiind rotit și în același timp deplasat axial prin coloana pierdută sau poate fi dorn 70 hidraulic. Materialul de etanșare poate fi ciment, ciment Portland, ciment cu zgură de furnal, rășină, rășină epoxidică și rășină care se întărește la contactul cu un agent de întărire sau material de etanșare poliuretanic. într-o altă variantă de realizare, deschizăturile prevăzute pe coloana pierdută sunt sub forma a niște secțiuni cu grosime redusă a peretelui, secțiuni care în timpul dilatării coloanei pierdute se despică pentru 75 a forma deschizăturile menționate, fiecare secțiune cu grosime redusă corespunzând unei deschizături extinse după direcția longitudinală a coloanei pierdute. într-o a treia variantă, fantele coloanei pierdute sunt etanșate înaintea dilatării radiale a coloanei pierdute, astfel încât să permită curgerea fluidului prin coloana pierdută.

Prin aplicarea invenției, se obțin următoarele avantaje: 80

- obținerea unor secțiuni de burlan cu diametru uniform, fiind evitată dispunerea unei garnituri de secțiuni de burlan ulterioare, ca în cazul burlanelor convenționale:

- etanșare sigură între coloana pierdută și peretele puțului de foraj;

- dilatare radială mare a coloanei pierdute;

- formarea unui burlan de foraj armat continuu; 85

- forță radială semnificativ redusă față de forța necesară dilatării burlanului solid din procedeele cunoscute;

- după dilatarea sa, coloana pierdută are un diametru final mai mare decât diametrul sculei de dilatare utilizate. Diferența dintre diametrul final permanent și cel mai mare diametru al sculei de dilatare este denumită dilatarea excendentară permanentă; 90

- prin prevederea masei de material de etanșare cu fibre de armare, se obține o rezistență suplimentară a coloanei pierdute.

RO 116662 Bl

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției în legătură și cu fig. 1 și 2, care reprezintă:

- fig.1, secțiune longitudinală schematică, printr-un puț de foraj în faza de introducere a coloanei pierdute;

- fig.2, secțiune longitudinală, prin puțul de foraj, în faza de dilatare a coloanei pierdute.

Procedeul de formare a unui burlan într-un foraj, conform invenției, constă în instalarea unei coloanei pierdute tubulare în puțul de foraj, coloana pierdută având posibilitatea de a se dilata radial, în puțul de foraj, deoarece este prevăzută cu mai multe deschizături, care sunt așezate pe direcție longitudinală pe peretele coloanei pierdute.

După întărirea materialului de etanșare, coloana având deschizăturile umplute cu material de etanșare, formează un burlan de foraj armat continuu. Astfel, procedeul conform invenției, prezintă avantajul că se obține o etanșare sigură între coloană și peretele puțului de foraj, în timp ce deschizăturile coloanei permit o dilatare radială mare a coloanei.

Coloana este realizată în mod adecvat din oțel și poate fi furnizată sub forma unor secțiuni de coloană îmbinate sau rulate.

Masa de material de etanșare este instalată în puțul de foraj înainte de dilatarea coloanei pierdute sau într-o primă variantă de realizare a invenției, după dilatarea radială a coloanei pierdute.

în cazul în care o parte din masa menționată de material de etanșare rămâne în interiorul coloanei pierdute, această parte este îndepărtată după dilatarea coloanei pierdute, de exemplu prin forarea acelei părți din masa de material de etanșare după ce materialul de etanșare s-a întărit.

Coloana pierdută poate fi dilatată radial până intra în contact cu peretele puțului de foraj sau, ca variantă, până când între coloana pierdută și peretele puțului de foraj rămâne un spațiu inelar în care se extinde masa de material de etanșare fluid care se întărește.

în fig. 1, este prezentată partea inferioară dintr-un puț de foraj 1 realizat într-o structură subterană 2. Puțul de foraj 1 are o secțiune tubată 5, în care puțul de foraj

I este prevăzut cu un burlan 6 fixat de peretele puțului de foraj 1 prin intermediul unui strat de ciment 7, și o secțiune netubată 10.

în secțiunea netubată 1Q a puțului de foraj 1 a fost coborâtă o coloană pierdută

II din oțel prevăzută cu deschizături care se suprapun longitudinal, până într-o poziție determinată, în acest caz capătul burlanului 6. Deschizăturile coloanei pierdute 11 au fost concepute ca niște fante longitudinale 12, care se suprapun. Capătul superior al coloanei pierdute 11 prevăzute cu fantele longitudinale 12 a fost fixat de capătul inferior al burlanului 6 prin intermediul unor mijloace de îmbinare adecvate nefigurate, și în sine cunoscute.

în etapa următoare, un material de etanșare care se întărește, reprezentat de ciment amestecat cu fibre nefigurate, este introdus în coloana pierdută 11. Cimentul formează o masă de ciment 13 în puțul de foraj 1, o parte din ciment scurgându-se prin fantele longitudinale 12 ale coloanei pierdute 11 și pe la capătul inferior al coloanei pierdute 11, într-un spațiu inelar 14, dintre coloana pierdută 11 și peretele puțului de foraj 1, iar altă parte din ciment rămâne în interiorul coloanei pierdute 11.

RO 116662 Bl

140

După introducerea cimentului în puțul de foraj 1, coloana pierdută 11 este dilatată prin utilizarea unui dorn de dilatare 15. Coloana pierdută 11, la coborâre, este așezată pe domul de dilatare 15. Pentru a dilata coloana pierdută 11, dornul de dilatare 15 este deplasat în sus, prin coloana pierdută 11 fiind tras de o coloană 16. Dornul de dilatare 15 are o conicitate în sensul în care este deplasat prin coloana pierdută 11 deci, acesta își reduce diametrul către partea superioară a puțului 1. Diametrul maxim al dornului de dilatare 15 este mai mare decât diametrul interior al coloanei pierdute 11.

Fig. 2 prezintă coloana pierdută 11, în stare parțial dilatată și anume dilatată la partea ei inferioară. Fantele longitudinale 12 se deformează, devenind niște deschizături 12. Pe măsură ce dornul de dilatare 15 se deplasează prin coloana pierdută 11, cimentul care se află în interiorul coloanei pierdute 11 este împins de către dornul de dilatare 15 prin fantele longitudinale 12 către spațiul inelar 14. Dat fiind faptul că, datorită dilatării coloanei pierdute 11, spațiul inelar 14 se restrânge, cimentul este împins către peretele puțului de foraj 1, iar coloana pierdută 11 dilatată este înglobată în ciment.

După ce coloana pierdută 11a fost dilatată radial pe toată lungimea sa, masei de ciment 13 i se permite să se întărească astfel încât se obține un burlan din ciment armat cu oțel în cadrul căruia fibrele asigură burlanului o armare suplimentară. Orice parte din masa de ciment 13 întărit care rămâne eventual în interiorul coloanei pierdute 11 poate fi îndepărtată prin coborârea în coloana pierdută 11a unei garnituri de foraj nefigurată care străpunge și evacuează partea respectivă din masa de ciment 13. Burlanul armat cu oțel astfel obținut împiedică prăbușirea structurii de rocă din jurul puțului de foraj 1 și protejează structura de rocă împotriva fisurării datorate presiunilor înalte care pot apărea pe timpul forării unor secțiuni ulterioare mai adânci ale puțului de foraj. încă un avantaj al burlanului din ciment armat cu oțel este acela că, coloana pierdută din oțel protejează cimentul de uzură pe durata forării unor astfel de secțiuni ulterioare ale puțului de foraj.

Deplasarea dornului de dilatare 15 poate avea loc și în sens descendent prin coloana pierdută 11 în cursul dilatării acesteia.

Dornul de dilatare 15, utilizat se poate contracta și dilata. Mai întâi, coloana pierdută 11 este coborâtă în puțul de forja 1 și apoi fixată, după care dornul de dilatare 15 în stare contractată, este coborât prin coloana pierdută 11. în continuare, dornul de dilatare 15 este dilatat și tras în sus, astfel încât să dilate coloana pierdută 11.

Procedeul de formare a unui burlan într-un foraj, conform invenției, poate fi aplicată într-o secțiune verticală, într-o secțiune înclinată sau într-o secțiune orizontală a unui puț de foraj.

în locul domului de dilatare 15 tronconic, descris mai sus, poate fi utilizat un dorn de dilatare prevăzut cu role, role care pot rula pe suprafața interioară a coloanei pierdute 11 odată cu rotirea dornului, caz în care dornul este în același timp rotit și deplasat axial prin coloana pierdută 11.

Conform unei alte variante de realizare, dornul de dilatare 15 se prezintă sub forma unei scule de dilatare hidraulice care este umflată radial atunci când este alimentată cu un fluid sub presiune, drept pentru care etapa de dilatare a metodei,

145

150

155

160

165

170

175

180

RO 116662 Bl conform invenției, cuprinde furnizarea către scula menționată a fluidului sub presiune menționat.

Pentru formarea masei de material de etanșare poate fi utilizat orice material de etanșare care se întărește, adecvat, de exemplu ciment, cum ar fi ciment Portland utilizat în mod convenabil sau ciment cu zgură de furnal, sau o rășină, cum ar fi o rășină epoxidică. Poate fi utilizată, de asemenea, și orice rășină care se întărește în contact cu un agent de întărire, de exemplu aplicând pe coloana pierdută 11 pe interior sau pe exterior, un prim strat de rășină și un al doilea strat de agent de întărire, astfel încât în cursul dilatării coloanei pierdute 11 cele două straturi sunt presate în deschizăturile coloanei pierdute 11 și se amestecă între ele, agentul de întărire determinând solidificarea rășinii.

Materialul de etanșare poate fi introdus în spațiul inelar dintre coloana pierdută 11 și puțul de foraj 1 prin circularea materialului de etanșare prin coloana pierdută 11 pe la capătul ei inferior în spațiul inelar 14. în altă variantă, materialul de etanșare poate circula în sensul opus, adică prin spațiul inelar 14 pe la capătul inferior al coloanei pierdute 11 și prin coloana pierdută 11.

într-o a doua variantă de realizare, coloana pierdută 11 este prevăzută cu niște secțiuni având o grosime redusă a peretelui, astfel încât, în cursul dilatăriii radiale a coloanei pierdute 11, fiecare secțiune cu grosime redusă a peretelui se despică pentru a forma una dintre deschizăturile menționate. De exemplu, fiecare secțiune cu grosime redusă a peretelui se poate prezenta sub forma unei caneluri practicate în peretele coloanei pierdute 11. De preferință, fiecare canelură se extinde după direcția longitudinală a coloanei pierdute.

într-o a treia variantă, fluidul se pompează prin coloana pierdută 11 înainte de dilatarea sa radială și fantele longitudinale 12 pot fi etanșate anterior acestei dilatări radiale a coloanei pierdute 11, de exemplu cu ajutorul unui material de etanșare poliuretanic.

Revendicări

Claims (9)

1. Procedeu de formare a unui burlan într-un foraj ce traversează o structură subterană, ce cuprinde instalarea unei coloane pierdute în interiorul forajului, în continuarea unui burlan, fixat în peretele sondei prin intermediul unui strat de ciment, caracterizat prin aceea că instalarea coloanei pierdute în sondă, coloană pierdută ce are posibilitatea de a se dilata radial fiind prevăzută cu niște deschizături sub formă de fante, care se suprapun și se extind după direcția longitudinală a coloanei pierdute, este urmată de introducerea în sondă a unui material de etanșare fluid care se poate întări în sondă, astfel încât, să umple deschizăturile menționate închizându-le după care coloana pierdută se dilată radial, materialul de etanșare formând cu coloana pierdută un burlan din ciment armat cu oțel.

2. Procedeu de formare a unui burlan într-un foraj, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, într-o primă variantă de realizare, masa de material de etanșare se introduce în sondă după dilatarea coloanei pierdute, material ce pătrunde în spațiul inelar dintre coloana pierdută și peretele sondei, în interiorul coloanei și în fantele cu care este prevăzută coloana.

RO 116662 Bl

3. Procedeu de formare a unui burlan într-un foraj, conform revendicărilor 1 și

2, caracterizat prin aceea că masa de material de etanșare este prevăzută cu fibre de armare care măresc rezistența materialului de etanșare după întărirea acestuia.

4. Procedeu de formare a unui burlan într-un foraj, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că după întărirea materialului de etanșare în interiorul coloanei 230 pierdute, acesta este îndepărtat cu sapa de foraj.

5. Procedeu de formare a unui burlan într-un foraj, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că dilatarea radială a coloanei pierdute este realizată utilizânduse un dorn de dilatare cu un diametru maxim mai mare decât diametrul interior al coloanei pierdute, dornul de dilatare fiind deplasat axial prin coloana pierduta. 235

6. Procedeu de formare a unui burlan într-un foraj, conform revendicării 5, caracterizat prin aceea că dornul utilizat poate fi un dorn cu role, ce rulează pe suprafața interioară a coloanei pierdute, dornul fiind rotit și în același timp deplasat axial prin coloana pierduta sau poate fi dorn hidraulic.

7. Procedeu de formare a unui burlan într-un foraj, conform revendicărilor 1 și 240 2, caracterizat prin aceea că materialul de etanșare poate fi ciment, ciment Portland, ciment cu zgură de furnal, rășină, rășină epoxidică și rășină care se întărește la contactul cu un agent de întărire sau material de etanșare poliuretanic.

8. Procedeu de formare a unui burlan într-un foraj, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, într-o a doua varianta de realizare, deschizăturile prevăzute 245 pe coloana pierdută sunt sub forma a niște secțiuni cu grosime redusă a peretelui, secțiuni care în timpul dilatării coloanei pierdute se despică pentru a forma deschizăturile menționate, fiecare secțiune cu grosime redusă corespunzând unei deschizături extinse după direcția longitudinală a coloanei pierdute.

9. Procedeu de formare a unui burlan într-un foraj, conform revendicării 1, 250 caracterizat prin aceea că, într-o a treia variantă, fantele coloanei pierdute sunt etanșate înaintea dilatării radiate a coloanei pierdute, astfel încât să permită curgerea fluidului prin coloana pierdută.