NO335290B1

NO335290B1 - Fremgangsmåte for boring av et borehull

Info

Publication number: NO335290B1
Application number: NO20042441A
Authority: NO
Inventors: Jimmie D Weaver; Larry S Eoff; Vikram M Rao; James B Terry; Frank Zamora; Baireddy Raghava Reddy; Russell M Fitzgerald; Chen-Kang D Chen; Thomas M Gaynor; Colin Walker; Lance Everett Brothers; Jr John Ransford Hardin; Glenda Wylie; Beegamudre N Murali; Anthony Vann Palmer; John M Wilson; Denise Berryhill; Anne M Culotta; Roger Boulton; Dan Gleitman
Original assignee: Halliburton Energy Serv Inc
Priority date: 2001-11-14
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2014-11-03
Also published as: AU2009201056A1; GB0412535D0; GB2420808B; CA2466771A1; NO20042441L; CA2466771C; CA2666180C; AU2002361632B2; GB2420808A; US8011446B2; US20070187146A1; US20050241855A1; WO2003042489A3; CA2666180A1; WO2003042489A2; US7225879B2; GB0603009D0; US7571777B2; US20090308616A1; CA2576138C

Abstract

Det er beskrevet en sammenstilling og fremgangsmåter for oppbygging av en monobrønn som har et monodiameter foringsrør som er anordnet i en monodiameter brønnboring som har diametrisk effektivitet med et produksjonsleveringssystem med monoboring som er anordnet inne i monodiameter foringsrøret. En sammenstilling for oppbygging av en monodiameter brønnboring inkluderer en bunnhullssammenstilling som har et hullboreelement med utvidet kaliber, en retningsstyresammenstilling, et verktøy for måling under boring og et verktøy for logging under boring; en arbeidsstreng som er festet til bunnhulissammenstillingen og som strekker seg til overflaten; borefluider som strømmer gjennom arbeidsstrengen og bunnhulissammenstillingen; kjemisk foringsrør som forer borehullet; ekspanderbare foringsrør som er anordnet i brønnboringen; og en tetningskompo sisjon som er anordnet mellom de ekspanderbare foringsrør og brønnboringen. En fremgangsmåte til boring av et monodiameter borehull inkluderer boring av et initialt parti av borehullet med en boresam menstilling som har en borkrone, nedihulis motor og rømmer, påføring av et katalysator basismateriale på borehullets vegg under boring; bakoverrømming av borehullet ettersom boresammenstillingen heves gjennom det initiale borehullsparti; påføring a v et oppsettingsmateriale på borehullets vegg ett ersom borehullet bakoverrømmes; dannelse av et kj emisk foringsrør ved å la oppsettingsmaterialet reagere med katalysatormaterialet; gjentagelse av d e ovenstående trinn ved boring av ytterligere bor ehullspartier inntil borehullet er boret; og inst allering av en streng av foringsrør i borehullet.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører fremgangsmåte for boring av et borehull, og inkluderer også fremgangsmåter for boring av en monodiameter brønnboring for et monodiameter foringsrør

Tradisjonell oppbygging av brønner, så som boringen av en olje- eller gassbrønn, inkluderer en brønnboring eller et borehull som blir boret gjennom en serie av formasjoner. Hver formasjon, som brønnen passerer gjennom, må tettes for å unngå en uønsket passasje av formasjonsfluider, gasser eller materialer ut av formasjonen og inn i borehullet eller fra borehullet inn i formasjonen. I tillegg er det vanligvis ønskelig å isolere både produserende og ikke-produserende formasjoner fra hverandre, for å unngå kontaminering av en formasjon med fluidene fra en annen formasjon.

Ettersom brønnen bores dypere, inkluderer en konvensjonell brønn-arkitektur foring av borehullet for å isolere eller tette hver formasjon. Formasjonen kan også fores for å oppnå stabilitet av borehullet med henblikk på geo-mekanikken i formasjonen, så som kompakteringskrefter, seismiske krefter og tektoniske krefter. Foringsrørene hindrer at borehullets vegg faller sammen, og hindrer den uønskede utstrømning av borefluider inn i formasjonen eller inn-strømningen av fluider fra formasjonen, inn i borehullet. Det kan være at det er nødvendig å fore borehullet på grunn av ekvivalent sirkulerende tetthet og hydraulikk som når eller overstiger formasjonsporetrykket eller overstiger fraktur-gradienttrykket, hvilket gjør at fluid eller gasser kan overføres mellom formasjoner og borehullet. Hvis formasjonene er ikke-produserende, eller ikke i det ønskede produserende intervall, (enkelte intervaller produserer, men ved lave nivåer) så kan formasjonene fores sammen. Hvis grunt vann strømmer (hvor vann strømmer flere hundre fot under havbunnen), eller hvis det er en mulig kommunikasjon blant formasjonene, så blir formasjonen foret. Foringsrørene strekker seg nedover i hullet, og blir plassert etter hverandre over formasjonene som brønnboringen eller borehullet passerer gjennom. Foringsrørene kan være foringer som ikke strekker seg til brønnboringens overflate. Tradisjonelle stålforingsrør har blitt brukt til å fore formasjoner.

Ved standard praksis har hvert etterfølgende foringsrør som plasseres i brønnboringen en utvendig diameter som er betydelig redusert i størrelse sammenlignet med foringsrøret som tidligere ble installert, særlig for å gi plass til hengere for de indre strengene, og dette kan beskrives som en serie av foringsrør- strenger som er plassert inne i hverandre. Borehullet bores i intervaller, hvorved et foringsrør, som skal installeres i et nedre borehullsintervall, senkes gjennom et tidligere installert foringsrør i et øvre borehullsintervall. Som en konsekvens av denne prosedyre har foringsrøret i det nedre intervall en mindre diameter enn foringsrøret i det øvre intervall. Foringsrørene er følgelig i et arrangement hvor de er plassert inne i hverandre, hvor foringsrørdiametere minker i retning nedover.

Bruken av en serie av foringsrør, som har sekvensielt reduserte diametere, er utledet fra lang erfaring. Antallet foringsrør som er påkrevd for å nå en gitt måldybde bestemmes prinsipielt av egenskapene i de formasjoner som penetreres, og ved hjelp av trykkene i fluidene som befinner seg i formasjonene. Hvis boreren treffer på en forlenget serie av høytrykks/lavtrykks intervall, kan antallet av foringer som er påkrevd under slike omstendigheter være slik at brønnen ikke kan kompletteres på en nyttig måte, hvilket skyldes den vedvarende reduksjon av foringsrørdiametere som er påkrevd. Sammen med operasjonene med neddimensjoneringen av serien av foringsrør, kan det også være at produksjonsrørene må neddimensjoneres, hvilket ytterligere reduserer brønnens leveringskapasitet.

Hvis borehullet strekker seg gjennom en formasjon som er tilbøyelig til å falle inn, og følgelig forårsaker at borehullet blir svært ustabilt, må det installeres foringsrørinnsatser for å holde borehullet åpent. En foringsrørinnsats er en type nødforingsrørstreng som støtter opp en ustabil formasjon, og som er en ytterligere seksjon av foringsrør som settes gjennom dette ustabile parti av borehullet. Ved å kreve en foringsrørinnsats i denne ustabile formasjon, så blir et foringsrør av en enda mindre størrelse enn det som var planlagt påkrevd for å komplettere brønnen. Dette reduserer diameteren av brønnen, og følgelig den endelige innvendige diameter som er tilgjengelig for produksjonsrørene. Det kan være at foringsrørinnsatsen ikke er mulig, hvilket krever at det utføres en forbiboring i brønnen, hvilket resulterer i en brønnboring med en betydelig redusert diameter.

Ulempene ved å plassere foringsrør og foringer i hverandre er åpenbare ved tynnhullsboring. En tynnhullsbrønn er en hvor 90% eller mer av lengden av brønnen bores med borkroner som er mindre enn 177,8 mm i diameter. Se SPE 19525: An Innovative Approach to Exploration and Exploitation Drilling: The Slim-Hole High-Speed Drilling System av Walker og Millheim, september 1990, som herved inkorporeres heri ved referanse. Tynnhullsboring fokuserer på å starte med et lite borehull og å avslutte med et enda mindre borehull for produksjon.

Foringsrøret festes på borehullet med et sementlag mellom den utvendige vegg av foringsrøret og veggen i borehullet. Under boringen av brønnboringen blir ringrom anordnet mellom de utvendige overflater av foringsrøret og borehullets vegg, og en komposisjon, som enkelte ganger benevnes "oljefelf-sement, innføres i ringrommet for sementering av foringsrøret inne i brønnboringen. Foringsrøret blir vanligvis sementert på plass etter installasjonen av hvert foringsrør. Når foringsrør er lokalisert i sin ønskede posisjon i brønnen, pumpes en sementslurry via det indre av foringsrøret og rundt den nedre ende av forings-røret, og oppover inn i ringrommet, hvilket bevirker at sementslurryen driver borefluidet oppover i ringrommet. Så snart ringrommet rundt foringsrøret er tilstrekkelig fylt med sementslurryen, stoppes injeksjon av sement inn i brønnen, og sementslurryen tillates å herde. Sementen setter seg i ringrommet, støtter og posisjonerer foringsrøret og danner en hovedsakelig ugjennomtrengelig barriere som deler brønnboringen i underjordiske soner.

Borehullet når til slutt målet, og bores gjennom en hydrokarbonholdig formasjon eller et reservoar for å produsere hydrokarboner. Det kan være at borehullet ikke fores gjennom det hydrokarbonholdige reservoar for å muliggjøre hovedsakelig ubegrenset innstrømming av fluider fra formasjonen inn i borehullet. Når formasjonen er så svak at den ville falle sammen, kompletteres den uforede borehullsseksjon med en foring. Det er vanlig praksis å installere en foring i reservoaret ved å henge foringen opp i borehullet gjennom reservoaret og deretter pumpe en sementslurry inn i ringrommet. Etter at sement har satt seg til en herdet masse, forlenges perforeringer gjennom foringen og sementlegemet og inn i den hydrokarbonholdige formasjon rundt brønnen for å tillate innstrømming av hydro-karbonfluider fra reservoaret, så som olje eller gass inn i brønnen.

Foringen kan være forsynt med spalter for å tillate innstrømming av fluid inn i borehullet. Foringen er vanligvis i sin øvre ende fastholdt til den nedre ende av det ikke-produktive barriereforingsrør som tidligere er installert i borehullet. Fordi foring med spalter må passere gjennom det tidligere satte foringsrøret, må den ha en utvendig diameter som er mindre enn den innvendige diameter av den forede seksjon. Over tid kan formasjonen falle inn og sette seg mot den utvendige vegg av foringen, slik at området rundt foringen blir fylt med partikler. US-patent 5.366.012 og 5.667.011 beskriver en ekspanderbar foring som ekspanderes ved hjelp av en ekspansjonsdor ved å bevege doren gjennom foringen for radial ekspansjon av foringen til en større diameter i borehullet.

Hensikten med sementlegemet rundt foringsrøret er å fastholde foringsrøret i brønnen og å tette borehullet rundt foringsrøret for å hindre vertikal strøm av fluid langs foringsrøret mot andre formasjonslag eller til og med til jordens overflate. Foringsrør blir tradisjonelt sementert på plass av to hoved-årsaker, (i) for å tette av og hindre lekkasjeløp mellom permeable soner og/eller overflaten, og (ii) å gi støtte og stabilitet til foringsrørene. Sementen hindrer fluidutveksling mellom eller blant formasjonslag som brønnboringen passerer gjennom, og forebygger den uønskede migrasjon av fluider mellom soner, eller hindrer gass i å stige opp til overflaten. Det er viktig at det ikke er noen gass- eller fluidlekkasje etter at sementen har satt seg og brønnen er komplettert.

Et problem som generelt påtreffes under sementering av foringsrøret er, på grunn av forskjellige faktorer, så som eksistensen av varierende trykk og temperaturgradienter langs lengden av foringsrøret og krymping av sementlegemet under herding av dette, det skjer relative forflytninger mellom foringsrøret og den herdede sementmasse, hvilket kan resultere i dårlig binding eller oppsprekking mellom sementlegemet og foringsrøret. Dårlig binding kan resultere i tilstedeværelse av såkalte mikroringrom mellom foringsrøret og sementlegemet, idet mikroringrom kan strekke seg langs en betydelig del av lengden av forings-røret. Forekomsten av et mikroringrom er særlig farlig i en gassbrønn, ettersom betydelig mengder av gass kan unnslippe til overflaten. I enkelte tilfeller kan hydrogensulfid eller naturgass unnslippe til atmosfæren. Denne tilstanden kan også føre til forurensning på overflaten eller av grunnvann. De resulterende problemer er meget kostbare å rette opp.

Den dårlige binding av sementen kan tilskrives kontaminering med borefluid, eller at sementen bindes til foringsrøret etter at sementen har satt seg og/eller kontaminering med olje eller på grunn av sluttbehandling ved maskinering på overflaten av foringsrøret, eller den kan tilskrives pågående boring eller at den utsettes for store trykk og store trykkdifferanser før herding og under operasjonen. Som velkjent innen faget, forårsaker herding av sement generelt en liten reduksjon i sementens volum. En mer fundamental årsak er tapet av hydrostatisk trykk under herdingen av sementen, slik at formasjonstrykket overstiger ringromstrykket, og det opptrer gassmigrering, hvilket forårsaker kanaldannelse i sement og etter-følgende lekkasje. Forskjellige additiver og påføringsteknikker i forhold til sementen har blitt brukt for å redusere forekomsten av dette problem. Under sementeringsoperasjoner er det vanlig både å føre foringsrøret frem og tilbake og å rotere foringsrøret under operasjonen med pumping av sement for å bryte opp eller lukke eventuelle sementkanaler rundt foringsrøret. Kompressible sementslurryer har også additiver som river med gass, hvilken under operasjonen med pumping av sement blir komprimert, og når det hydrostatiske trykk mistes under herding av sementen, skjer det deretter en ekspansjon av den medrevne gassen, og dette hindrer tap av poretrykket, slik at formasjonsgassen hindres i å migrere inn i ringrommet. Denne teknikken resulterer imidlertid i en sement med lavere fasthet. Tiksotropiske sementslurryer avhenger av at sementen oppnår høye gel-fastheter i løpet av meget korte tidsperioder. Hvis det oppnås en rask statisk gel-fasthet, blir gassmigrering og kanaldannelse redusert eller forhindret. Disse spesialiserte sementadditiver er kostbare og krever bestemte operasjonelle teknikker. Det er følgelig essensielt at det dannes en god binding mellom sementlegemet og både foringsrøret og borehullets vegg.

Det er forskjellige typer av brønner, så som landbaserte brønner og offshorebrønner. Brønner gjelder for alt som produserer olje, gass, vann eller hydrater. Offshorebrønner kan være brønner som er grunne eller som er på dypt vann. En grunn offshorebrønn borer typisk fra en plattform som er i vann med en dybde på opptil 914,4 m. En dypvannsbrønn bores fra en flytende plattform eller et fartøy med et stigerør som strekker seg fra havbunnen til plattformen eller en nedsenkbar rigg. Alt vann som er dypere enn 1524 m krever et borefartøy, typisk et boreskip.

Forskjellige typer av foringsrør kan installeres i brønnen, inkludert lederør, overflateforingsrør, mellomliggende foringsrør eller produksjonsforingsrør og produksjonsforinger. En landbasert brønn starter typisk med et foringsrør som er 508 mm/473,1 mm eller større, og teleskoperer ned gjennom to eller tre mellomliggende foringsrør, til en avsluttende foringsrørstørrelse som typisk er på 161,9 mm, med en foring på 127 mm installert. Hvert foringsrør fastholdes med sement som fyller et ringrom som har en størrelse som typisk varierer fra 25,4 til 254 mm over lengden av foringsrøret, og som kan være så mye som 355,6 til 533,4 mm eller større ved en utvasking i borehullets vegg. Figur 1 er et skjematisk riss av en komplettering av en konvensjonell dyp-vanns-brønn. Størrelse og antall av foringsrørstrenger og produksjonsrørstrenger vil øke eller minke avhengig av den brønnplan de er basert på, for eksempel dybden av brønnen, produksjonsrørets leveringstørrelse, den strukturelle støtte og havbunnsformasjonens støtte. Hvis havbunnsformasjonen er ukonsolidert og har liten støtte, så er det strukturelle foringsrøret eller lederøret større og det settes dypere. Hvis det initiale lederøret er i fjell, så kan det være mindre med betydelig mindre dybde. For eksempel blir et strukturelt foringsrør eller lederør og et stige-rør initialt senket fra en boreplattform og drevet, boret eller ved hjelp av væske-stråle ført inn i havbunnen for å tilveiebringe støtte for et overflateforingsrør. Det strukturelle foringsrør eller lederøret kan være eller ikke være sementert. Figur 1 viser et foringsrørprogram på 914,4 mm ganger 406,4 mm ganger 273,1 mm ganger 177,6 mm, med tillegg av én eller flere produksjonsrørstrenger. Etter at lederøret på 914,4 mm er satt, installeres én eller flere overflateboringsrør. Et borehull bores for et overflateforingsrør på 508 mm, hvilket senkes på plass med et overflateforingsstigerør på 533,4 mm festet til dette. Et undervanns brønnhode med utblåsingssikringsutstyr, så som en utblåsingssikring på 476,1 mm, installeres på overflateforingsrøret. Undervannsbrønnhodet kan støttes med et strukturelt foringsrør.

Videre kan et borehull bores gjennom stigerøret og brønnhodet og gjennom en problematisk formasjon for å forlenge et strukturelt foringsrør gjennom problemformasjonen. For eksempel er det saltformasjoner på dypt vann i den meksikanske gulf. Det strukturelle foringsrør danner en barriere over formasjonen, samtidig som det også understøtter brønnhodet. Det strukturelle foringsrør har en tykkere vegg og tilveiebringer en stabil støtteramme for og kan bære lasten på undervannsbrønnhodet. Et strukturelt foringsrør på 406,4 mm kan bores, installeres og sementeres gjennom en saltformasjon for å tette av saltformasjonen mot brønnboringen som blir boret. Det skal forstås at hvis det ikke er noen problematisk formasjon, så som en saltsone, en sone med en strøm av grunt vann, en sone med sirkulasjonssvikt, eller en annen problemsone, så er et strukturelt foringsrør ikke nødvendig for å tette det problematiske området, men det vil understøtte undervannsbrønnhodet eller plattformbrønnhodet, avhengig av brønntype.

Et annet borehull blir deretter boret for en mellomliggende foringsrør-streng på 339,7 mm, hvilket senkes inn i borehullet, festes til et annet stigerør, og sementeres på plass. Deretter kan et borehull bores for et annet mellomliggende foringsrør, så som et foringsrør på 301,6 mm, og dette kan sementeres på plass. Borehullet for produksjonsforingsrørstrengen, så som et foringsrør på 244,5 mm, blir boret, og produksjonsstrengen landes. Den kan sementeres eller ikke sementeres på plass. Boringen utføres gjennom utblåsingssikringsutstyr.

Deretter blir et produksjonsrør installert og boret inne i brønnhodet på en produksjonsrørhenger, et hengersystem eller et ankersystem. Produksjonsrøret er typisk et rør på 88,9 mm, men det kan være så lite som 38,1 mm eller så stort som 304,8 mm. Etter at produksjonsrørhengerens tetninger har blitt testet, fjernes utblåsingssikringsutstyr, og et ventiltre eller et undervannstre installeres. Hvis brønnen er landsbasert eller bores fra en plattform, er utblåsingssikringsutstyret ved overflaten. Hvis brønnen er en undervannsbrønn, installeres utblåsingssikringsutstyret og treet undervann. Videre kan produksjonsrøret installeres gjennom undervannstreet eller en undervanns brønnramme. Konvensjonelle teknikker bruker følgelig en flerhet av konsentriske foringsrørstrenger med varierende diameter, og har ikke en monodiameter arkitektur. Det bør forstås at konvensjonelle brønnarkitekturer kan variere avhengig av de geologiske tilstander og boretilstandene.

Som en følge av det arrangement av foringsrørene hvor de er plassert inne i hverandre, er et borehull med en relativt stor diameter påkrevd ved den øvre del av borehullet. Fordi det eller de øvre foringsrør må være større enn det eller de nedre foringsrør, slik at det eller de nedre foringsrør kan passere gjennom det eller de øvre foringsrør, har det øvre parti av borehullet typisk en mye større diameter enn den tiltenkte sluttdiameter ved bunnen av borehullet. Store borehull er en ulempe ved at de genererer store mengder borekaks, og krever økte volumer av borefluid og sement. I standard konfigurasjonen for et brønnforingsrør, blir det initialt produsert store mengder av borekaks, og omfattende logistikk er påkrevd under de tidlige faser av boringen. Generelt sagt, tar det lengre tid å bore borehull med stor størrelse enn borehull med mindre diameter ved den samme dybde. For eksempel er økt tid for boreriggen involvert på grunn av den påkrevde sementpumping og sementherding. Videre krever en stor borehullsdiameter ofte rigger med større fluid- og hestekraftkapasitet, hvilket genererer økte kostnader på grunn av tungt utstyr for å håndtere foringsrør og store borkroner. Konvensjonelt utstyr resulterer følgelig i at det bores større borehull for hver formasjon, utstyr som er større dimensjonert, større fluidvolumer, og større foringsrørstrenger enn det som absolutt er påkrevd for å tilveiebringe et borehull for en brønn, for en injeksjon eller produksjon eller overvåking.

Bruk av store borehull bevirker ofte bruk av et bredt mangfold av utstyr og fluider som gjør at det kanskje ikke oppnås maksimal effektivitet for det borede borehull. Hvis det oppstår problemer, må ytterligere fluider pumpes og ytterligere sement må brukes for å sementere formasjonen for å overvinne de varianser som påtreffes under konvensjonell brønnoppbygging, ellers må det utføres etforbi-boringshull.

Konvensjonell brønnarkitektur, engineering og planlegging tar hånd om potensiell problemmigrering, brønnplanvarians og eventualiteter. Det tilveiebringes derfor store toleranser i utstyr og prosedyrer i forventning om varianser i lengden og/eller komposisjonen av formasjonene, geomekanikk og design med hensyn på utvidelse/belastning. Kompensasjon i brønnarkitektur, engineering og planlegging må inkluderes i brønnplanen med hensyn på uforutsette hendelser på grunn av slike store toleranser, inkludert boring med henblikk på ytterligere foringsrørstrenger på grunn av geomekaniske problemer og forbiboringer og fornyede boringer for installasjon av foringsrørinnsatser før man når reservoarformasjonen.

Det kan forstås at problemer med konvensjonell brønnarkitektur forverres i en dypvannsbrønn. I tillegg til at det må bores større borehull, det større dimensjonerte kompletteringsutstyr, de større fluidvolumer og de større forings-rørstrenger, krever en dypvannsbrønn også større stigerør som strekker seg til vannets overflate. Stigerørene krever bruk av ytterligere store fluidvolumer, så som for borefluider og sement, for å bore og sementere foringsrørstrengene. Videre gir de store stigerørene en betydelig ekstra kostnad og ekstra stort dimensjonert kompletteringsutstyr.

Det har lenge vært en hensikt å oppnå en monodiameterbrønn hvor brønnboringen bores fra borestart til total dybde ved bruk av en borehullsstørrelse. For eksempel kan monodiameterbrønnen ved borestart ha et drevet lederør med en diameter på 193,7 mm til 244,5 mm. Deretter bores et borehull for hver borehullsseksjon, kanskje en diameter på 177,6 mm. Borehullet blir deretter forsynt med foringsrør eller foring med ekspanderbare foringsrør eller foringer. Sement eller en annen innovativ tetningskomposisjon blir deretter brukt som den ringformede trykktetning. Den neste seksjon av borehullet bores ved bruk av en boring av hullet med utvidet kaliber av samme størrelse, og deretter blir det igjen forsynt med foringsrør eller foring med ekspanderbare foringsrør eller foringer av samme størrelse. Prosessen gjentas til måldybden. Se SPE 65184: "Towards a Mono-Diameter Well - Advances in Expanding Tubing Technology", av Benzie, Burge og Dobson, presentert ved SPE European Program Committee Conference, avholdt 24.-25. oktober 2000.

Monodiameterbrønnen er designet basert på den borehullsstørrelse som er påkrevd over reservoaret. Riggkapasitet og alt bore- og kompletteringsutstyret for hele brønnen er dimensjonert i henhold til størrelsen av borehullet i reservoaret. Ved ankomsten av monodiameterbrønnen, vil den teleskoperende brønn-design med alt dens tilhørende og myriader av valg av bore- og kompletteringsutstyr bli foreldet. Monodiameterbrønnen vil oppnå dramatiske reduksjoner i kostnader for oppbygging av brønner. Utfordringen for industrien er å utvikle en full rekke av muliggjørende og komplementære teknologier som vil være påkrevd for å bore og komplettere en monodiameterbrønn. Denne rekken av utstyr vil inkludere blant annet boreutstyr, rømming under boring (reaming while drilling, RWD), bisenterborkroner, energibalanserte borkroner, rømmere nær borkronen, ringformet tetning for åpne hull, brønnkontrollprosedyrer, brønnkontrollutstyr og brønnhoder.

Det utvikles ekspanderbare rør, hvor foringsrør og foringer ekspanderes diamentralt etter at de er plassert i brønnboringer. Den mest fordelaktige bruk av ekspanderbare rør er i en monodiameterbrønn, hvor hele brønnen i realiteten bores og fores ved bruk av én hullstørrelse. Et fast stålrør kan lett ekspanderes ved bruk av krefter, enten mekaniske eller hydrauliske, som er tilgjengelige på de fleste bore- og overhalingsrigger. Ekspanderbare rør kan brukes i åpne hull enten som en midlertidig boreforing, eller som en permanent foring som er tilknyttet den forrige foringsrørstreng. Se SPE 54508: The Reeled Monodiameter Well", av Pointing, Betts, Bijleveld og Al-Rawahi, presentert ved 1999 SPE/CoTA Coiled Tubing Roundtable, 25.-26. mai 1999, som herved inkorporeres heri ved referanse, og SPE 65184: "Towards a Mono-Diameter Well - Advances in Expanding Tubing Technology", av Benzie, Burge og Dobson, presentert ved SPE European Petroleum Conference, 24.-25. oktober 2000, som herved inkorporeres heri ved referanse.

Konseptet med ekspandering av et fast rør er relativt enkelt. En dor eller "pigg" hvis utvendige diameter er større enn rørets innvendige diameter tvinges gjennom røret, hvilket plastisk deformerer rørmaterialet til en størrelse med større diameter. Et fast rør kan ekspanderes ved bruk av en kjegle av keramisk materiale, wolframkarbid eller herdet stål, som enten trekkes mekanisk gjennom røret eller skyves hydraulisk. Det faste røret kan ekspanderes til rundt 30%-40%, selv om et område fra 10%-20% sannsynligvis vil være mer typisk. Kombinasjonen av ekspansjonskjeglens radius, materialkarakteristika, ekspansjonsforhold, ringformet tetningsmateriale og kalibertoleranse for det åpne borehullet eller foringsrøret som røret skal ekspanderes i, bestemmer alle sammen ekspansjons-kreftene og toleransene eller tilpasningen av det ferdig ekspanderte røret i brønn-boringen. Under ekspansjonsprosessen øker rørets fasthet, siden ekspansjonsprosessen er en kald bearbeiding av materialet. Kollapsstyrken til et etter-ekspandert rør er imidlertid mindre enn i et forhåndsekspandert rør, men er innenfor de designgrenser som forventes for de påkrevde borehullstrykk.

Ett av kravene til ekspanderbare foringsrør/foringer er å kjøre en borkrone gjennom foringsrøret og bore et hull med større diameter enn det forrige forings-røret. Den neste seksjon av foringsrør vil deretter bli kjørt gjennom den forrige, og ekspanderes mot denne. En forstørret brønnboring som har en diameter som er større enn den utvendige diameter av det foregående installerte foringsrør må følgelig bores så som ved "boring av nulling med utvidet kaliber" ("overgauge hole drilling"), hvilket omfatter bruk av ekspanderbare borkroner, bisenterborkroner eller eksentriske borkroner eller tilsvarende, rømming under boring (reaming while drilling, RWD), underrømmere eller tilsvarende verktøy og andre nye boremetoder som er kjent for fagfolk innenfor dette området, så som ekspanderbare/tilbake-trekkbare stabilisatorer. Typiske borkroner for boring av hull med utvidet kaliber inkluderer bisenterborkroner og eksentriske borkroner. En bisenterborkrone har en veldefinert pilot borkroneseksjon og en eksentrisk ving som er montert lenger bak på borkronens legeme. En eksentrisk borkrone ligner mer på en konvensjonell borkrone, men en flanke på siden med høy kam har en lengre profil enn på den andre siden. Eksentriske borkroner brukes generelt i mykere formasjoner, mens bisenterborkroner er mer vanlig å bruke i hardere formasjoner. Hoved- forskjellen både ved bisenterborkroner og eksentriske borkroner i forhold til underrømmere er at en seksjon av borehull kan bores til den påkrevde størrelse i én kjøring. En underrømmer tilveiebringer imidlertid en jevnere og mer diametrisk borehullsvegg.

Ved en ønsket dybde, eller når det ellers blir bestemt å forsyne brønn-boringen med foringsrør eller foring og sementere brønnboringen, blir et ekspanderbart foringsrør eller en ekspanderbar foring, hvis største eksterne (utvendige) diameter nærmer seg, det vil si kun er litt mindre enn, den innvendige diameter i foringsrøret eller foring som tidligere er installert, senket gjennom de tidligere installerte foringsrør eller foringer og inn i det nylig borede åpne, for-størrede borehull. Det senkede foringsrøret eller foringen er et rør som er laget av et deformerbart materiale. Det deformerbare foringsrøret/foringen kan ha en redusert veggtykkelse. Det senkede foringsrøret/foringen er slik posisjonert i forhold til brønnboringen at den øvre ende av det senkede foringsrøret/foringen overlapper den nedre ende av det tidligere installerte foringsrør.

Ved ekspandering av det ekspanderbare foringsrør/foring, blir et bakke-element, så som en dor eller kjegle, trukket eller pumpet gjennom lengden av det senkede foringsrør for å ekspandere foringsrøret in situ. Bakkeelementet har en egnet form og komposisjon, så som av herdet stål, og er tilpasset eller dimensjonert og utformet til å ekspandere foringen til diameteren for det tidligere installerte foringsrør. Bakkeelementet er utformet og designet til å tilveiebringe et i det minste hovedsakelig enhetlig ekspandert eller deformert foringssegment med en sirkulær eller tilnærmet sirkulær omkrets.

Den øvre ende av bakkeelementet er forbundet til en kjørestreng og trekkes gjennom foringsrøret. Videre kan bakkeelementet ha en fluidtett tetning, så som en kopptetning, for tetning av bakkeelementet inne i foringsrøret, og for å tillate tilstrekkelig fluidtrykk å frembringe bevegelse av bakkeelementet. Ethvert egnet brønnboringsfluid eller -væske som er tilgjengelig kan brukes for forflytning av bakkeelementet. For å gjøre ekspansjonsprosessen lettere, kan den innvendige diameter av foringsrøret smøres for å gjøre at bakkeelementet eller ekspansjonskjeglen beveger seg jevnt gjennom foringsrøret. Hastigheten av oppoverrettet justering eller bevegelse av bakkeelementet ved oppoverrettet bevegelse av kjørestrengen og påføringen av trykk under bakkeelementet kan korreleres, for å redusere bevegelse av bakkeelementet opp gjennom foringsrøret med sammenfallende gradvis deformasjon og ekspansjon av foringsrøret, hvilket tilveiebringer en ekspansjon hvor det oppnås en utvendig diameter som er lik eller som nærmer seg, fortrinnsvis er litt større eller videre enn, diameteren av det tidligere installerte foringsrør.

Gjengede forbindelser mellom lengder av ekspanderbart foringsrør eller foring forblir førstevalget for forbindelse. Forbindelsen må imidlertid flukte innvendig, for å gjøre det mulig for bakkeelementet å passere gjennom forbindelsen, og flukte utvendig for å muliggjøre ekspansjon med konstant ekspansjonskraft. SPE 54508: "The Reeled Monodiameter Well" av Pointing, Betts, Bijleveld og Al-Rawahi, presentert ved 1999 SPE/CoTA Coiled Tubing Roundtable, 25.-26. mai 1999, som herved inkorporeres ved referanse, viser bruk av kveilet foringsrør som opprettholder en enkelt diameter av brønnboringen hele veien. Kveilet foringsrør kan brukes ved fremstillingen av en monodiameter brønnboring, så vel som ekspandert foringsrør av skjøtte rør. Kveilet foringsrør kan ekspanderes eller installeres ikke-ekspandert. Et oppspolet monodiameter foringsrør eller en foring har den samme gjennomgående boring.

Ekspansjonen bevirker en virtuell presspasning ved overlappingen mellom den øvre ende av det ekspanderte nedre foringsrør/foring inn i den nedre ende av det tidligere installerte foringsrør. Hengere er følgelig ikke påkrevd, siden forings-røret/foringen bæres av den tidligere installerte strengen. En konstant gjennomgående boring opprettholdes ved overlappingen. Brønnen blir deretter komplettert ved innvendig innkledning av den siste foringsrørstrengen. Innkledning av de overlappende partier av de tilstøtende foringsrør gjør at de nedre foringsrør blir støttet ved innkledningen av de øvre foringsrør, og gjør at de øvre og nedre foringsrør kan trykktettes ved overlappingen. Røret over området (overlappingen) som skal kles inn kan inkludere et korrosjonsbestandig belegg. En type ekspanderbare rør er beskrevet i US-patent 6.085.838, som herved inkorporeres heri ved referanse.

Det nye brønnkonseptet med bruk av ekspanderbare foringsrør og foringer nødvendiggjør et smalt ringrom med en diameter i området 76,2 til 101,6 mm eller mindre mellom foringsrørene/foringene og borehullets vegg. Et kvalitetsborehull og en optimal borehullsstørrelse er følgelig påkrevd. Brønn-boringen eller borehullet må ha diametrisk effektivitet. Diametrisk effektivitet er opprettholdelsen av den optimale hullstørrelse uansett andre krav eller restriksjoner til oppbyggingen av brønnen. Diametrisk effektivitet opprettholder fortrinnsvis den optimale borehullsstørrelse fra overflaten gjennom det produserende reservoar. Bruken av ekspanderbare foringsrør/foringer krever opprettholdelse av diametrisk effektivitet for å oppnå en monodiameter brønn. Diametriske løsninger som opprettholder eller forbedrer diametrisk effektivitet i et område av anvendelser fra multilateraler, høyt trykk/høy temperatur (high pressure/high temperature, HPHT), forlenget rekkevidde, horisontaler og dypvannsomgivelser og avhjelpende anvendelser (dvs forbiboringer) må utvikles for å bruke ekspanderbare.

Det skal nå vises til figur 2, hvor det er vist en klokke-endedesign som er beskrevet i artikkelen fra SPE 54508. Ringrommet er oppdelt i to deler: (i) hvor foringen ekspanderes mot det forrige foringsrøret/foringen, enten i full lengde eller overlapping, og (ii) hvor foringsrøret ekspanderes over den åpne borehullsseksjon.

De ringformede klaringer mellom foringsrøret/foringen og borehullets vegg må tillate at sementslurryer fortrenger borefluidet effektivt. Grenseflaten eller overlappingen mellom foringsrør/foringstrenger må ha den mekaniske evne at grenseflaten står i mot aksiale belastninger, og den må ha den hydrauliske evne at den danner en trykktett tetning mellom de to strenger av foringsrør/foring.

En enkel ekspansjon av metall mot metall tilveiebringer ikke en pålitelig tetning. Elastomeriske tetninger brukes for å tilveiebringe en trykktetning mellom de overlappede foringsrørender. Inne i et tidligere foringsrør eller et kanonløphull gjennom harde formasjoner, kan en elastomer eller et elastisk gummibelegg påføres utenpå foringsrøret/foringen. Dette kan deformeres elastisk med ekspansjonen av foringsrøret/foringen, og danne en tetning mellom foringsrøret/- foringen og/eller formasjonen.

Et tykkere lag av gummi som mykner ved oppvarming, hvilket kan være belagt på utsiden av det ekspanderbare rør, kan brukes i borehull som har en litt utvidet kaliber. Den varmplastiske gummi omformes in situ til sin endelige form ved å utføre foringsrør/foring-ekspansjonsprosessen ved en høyere temperatur, hvilket kan oppnås ved å varme opp brønnen enten før eller under ekspansjonsprosessen.

Tidligere har et mangfold av sementkomposisjoner blitt brukt til sementering ved åpenhullsanvendelser. Sement er imidlertid uønsket til bruk sammen med ekspanderbare foringsrør. Oljefeltsement eller hydrauliske sement komposisjoner er inkompressible og tilbøyelige til å motstå ekspansjonen av foringsrøret eller foringen, hvilket gjør ekspansjonen vanskeligere. Ekspansjon av foringsrøret/foringen kan følgelig føre til knusing av sementen, og følgelig tap av effektivitet i sonene. Dette problem forverres ved den lille ringformede klaring som er forbundet med ekspanderbare foringsrør/foringer. Med de nye brønnkonsepter slik det er beskrevet og de trange ringrom som dannes i området med en diameter fra 76,2 til 101,6 mm eller mindre, må andre isolasjonsmaterialer nå vurderes. Isolasjonsmaterialer må være duktile for å danne en passende tetning. Konvensjonell sement vil være særlig skjør og svak i slike tynne kapper eller tykkelser, og er følgelig et uegnet tetningsmedium. Derfor er en komposisjon med en fasthet som er sammenlignbar med sement, men med en større elastisitet og kompressibilitet, påkrevd for sementering av ekspanderbare foringsrør.

Andre problemer kan påtreffes ved bruk av oljefeltsement eller hydraulisk sement som tetningskomposisjon for ekspanderbare foringsrør/foringer. Hvis sementkomposisjonen danner gel eller setter seg før utførelser av ekspansjonen, så blir sementkomposisjonen knust i det ringformede rom mellom veggene i brønnen og det ekspanderbare foringsrør eller den ekspanderbare foring, slik at den ikke funksjonerer slik at den tetter det ekspanderte foringsrør eller den ekspanderte foring i brønnboringen.

En konvensjonell sement-tetningsmiddelkomposisjon under ekspansjons-tilstander, med passende sementoppskrift for å forebygge den for tidlige setting av sementen kan brukes. Tetningsmiddelkomposisjoner er påkrevd for å tette ekspanderbare foringsrør eller foringer i brønnboringer. Slike komposisjoner er kompressible og opprettholder de egenskaper som er påkrevd for å tilveiebringe en tetning mellom veggene i brønnboringen og de ekspanderte foringsrør eller foringer. Flere typer av tetningsmiddelmaterialer har blitt testet. To materialer er silisiumgel og tokomponent silisiumgummi. Egnede fuktemidler kan brukes, så som barytt eller jernmikropellets. Silisiumgelen er et høyviskøst materiale. Tokomponent silisiumgummien består av to materialer som er blandet i likt volum og vekt. Blandingen vil automatisk settes seg, men en forsinker kan tilsettes for å regulere tidene for at den setter seg. Silisiumgeler eller -gummier er meget duktile.

Før ekspansjonen kan tetningsmiddelmaterialet pumpes inn i ringrommet mellom veggene i brønnboringen og det uekspanderte foringsrør eller foring på en tilsvarende måte som ved konvensjonelle sementeringsteknikker. Så snart det er på plass ekspanderes foringsrøret og materialet får sette seg. I et alvorlig vasket borehull, så som myke formasjoner med utvaskinger og fremspring, kan det være at tetningsmiddelmaterialet ikke er tilstrekkelig.

I den tradisjonelle brønn kan brønnboringen være åpen 3 til 5 dager før stabilitet av borehullet vil bli et problem. Deretter kan partier av borehullets vegg begynne å falle inn i borehullet. Ved bruk av ekspanderbare foringsrør/foringer vil lengre intervaller bli boret, hvilket lar borehullet være åpent lengre enn 3 til 5 dager. Det er følgelig en mye lengre tidsperiode enn ved konvensjonell boring som borehullets vegg ikke er støttet av foringsrør under boring. Det er viktig at borehullets vegg forblir stabilt i disse lengre tidsperiodene. Derfor må spesielle borefluider brukes til å bore de forstørrede borehull for ekspanderbare foringsrør/ foringer for å sikre stabilitet av borehullet over lengre tidsperioder.

Borefluid sirkuleres nedover gjennom borestrengen, gjennom borkronen og oppover i ringrommet mellom veggene i brønnboringen og borestrengen. Borefluidet funksjonerer slik at det fjerner borekaks fra brønnboringen og danner en filterkake på borehullets vegg. Når borefluidet sirkuleres, dannes en filterkake av faststoffer fra borefluidet på veggene i brønnboringen. Oppbyggingen av filterkake er et resultat av initialt fluidtap inn i permeable formasjoner og soner som penetreres av brønnboringen. Tilstedeværelsen av filterkaken reduserer ytterligere fluidtap når brønnen bores.

I tillegg til å fjerne borekaks fra brønnboringen og danne filterkake på brønnboringen, avkjøler og smører borefluidet borkronen og opprettholder et hydrostatisk trykk mot brønnboringens vegger for å forhindre utblåsinger, dvs for å hindre at trykksatte formasjonsfluider strømmer inn i brønnboringen når formasjoner som inneholder de trykksatte fluider penetreres. Det hydrostatiske trykk som dannes av borefluidet i brønnboringen kan frakturere formasjoner med lav mekanisk fasthet som penetreres av brønnboringen, hvilket gjør at borefluid kan forsvinne inn i formasjonene. Når dette skjer må boringen av brønnboringen stoppes og utbedrende trinn må tas for å tette frakturene. Slike utbedrende handlinger er tidkrevende og kostbare.

Det er foretrukket å bore et så langt intervall som mulig uten at man må stoppe boringen og fore borehullet. For å forsikre seg om at frakturering av formasjoner med lav mekanisk fasthet som er penetrert av brønnboringen, og andre lignende problemer, ikke skjer, kan det imidlertid bli nødvendig å fore og sementere borehullet. Som tidligere drøftet er det foretrukket å unngå hyppig installasjon av sementfdringsrør, fordi boring må stoppes og hyppig foring av borehullet kan forårsake en reduksjon i den produserende borehullsdiameter.

Et annet problem som skjer ved boring og komplettering av brønn-boringer, er at når brønnboringen bores inn i og gjennom ukonsoliderte svake soner eller formasjoner. Ustabile materialer så som leire, leirskifer, sandstein og lignende utgjør en høy prosentandel av de formasjoner hvor brønner bores, og størstedelen av problemer med brønnboring er et resultat av ustabiliteten i slike materialer, særlig ustabilitet i leirskifer. Leirskifer er sedimentære bergarter som inneholder et mangfold av leirer. Leirskifer som inneholder montmorrillonitt, som ofte benevnes smektittleirer, sveller og dispergerer når de får kontakt med vann. Leirskifer som sveller ved kontakt med vann benevnes ofte svellende eller avfallende leirskifer. Slik leirskifer sveller og sprekker opp ved kontakt med vandige borefluider, hvilket gjør brønnboringens vegg ustabil. I slike tilfeller faller brønnboringens vegg inn i brønnboringen. Når leirskifer og andre lignende ustabile materialer faller inn i brønnboringen, kan dette forårsake at borestrengen blir fastkjørt, og dette kan forstørre brønnboringen, hvilket resulterer i store underjordiske hulrom. I tillegg, når avfalling skjer mens borkronen blir forandret ved overflaten, blir brønnboringen oppfylt og må renskes opp før boring kan fortsette.

Videre, det svellende ustabile materialet som er opphengt i borefluidet øker sitt innhold av faststoffer, og som et resultat at dette øker viskositeten i borefluidet i det punkt hvor borefluidet må behandles kjemisk for å redusere sin viskositet, eller det må uttynnes, fulgt av tilsetting av vektmaterialet for å opprettholde sin slamvekt. Ustabiliteten til leire, leirskifer, sandstein og lignende forårsakes også av hydrauliske trykkdifferanser, hvilket fører til fluidtransport, og ved trykkforandringer nær brønnboringen når borefluidet komprimerer porefluidet og sprer en trykkfront inn i formasjonen.

Konsolidering av ukonsoliderte svake soner eller formasjoner som er dannet av leire, leirskifer, sandstein og lignende under boring av en brønnboring hindrer at leire, leirskifer, sandstein og lignende faller av og inn i brønnboringen, og forebygger behovet for implementering av tidkrevende og kostbare utbedrings-trinn. Det er foretrukket å øke den mekaniske fasthet i brønnboringen, hvorved hydrostatisk trykk som utøves på brønnboringen av borefluidet ikke forårsaker at det opptrer frakturer eller lignende i brønnboringen. Slike frakturer forårsaker at borefluid blir tapt, og gjør også at det kreves stans i boreoperasjonen, og det må utføres kostbare utbedrende trinn.

En annen vesentlig fordel ved å øke den mekaniske fasthet i brønn-boringen er reduksjonen eller elimineringen av foringsrørintervall hvor foringsrør eller foringer er sementert i brønnboringen, hvilket reduserer eller eliminerer den samlede tid og kostnad ved sementering av brønnen. En ytterligere fordel er at brønnboringen har en større diameter i produksjonssonen, hvilket skyldes færre foringsrørintervall, hvilket øker produktiviteten.

En monoboring er et uttrykk som brukes innen industrien for produksjons-leveringssystemer med full boring. OTC 8585: "Case History, Well Completion and Servicing Strategies for the Hibernia Field" av Wylie, Maier, Shamloo, Huffman og Downton, presentert ved 1998 Offshore Technology Conference, 4.-7. mai 1998, som herved inkorporeres heri ved referanse, definerer en monoboring. For å finne løsninger for de samlede kompletteringskriterier, ble en design med monoboring valgt for Hibernia-feltet for de initiale kompletteringer. Denne designen tillot adkomst til strømningsboringen over brønnens produserende sone uten diameterrestriksjoner (ikke nødvendigvis konstant diameter).

Ved konvensjonelle kompletteringer er det innvendige ventiler og målere som rager inn i boringen i kompletteringsrøret. Disse gjør at den innvendige diameter av kompletteringsrørene blir trangere. Hver restriksjon i kompletterings-rørene forårsaker et trykkfall over dette punkt, hvilket forårsaker at det skjer avleiring og korrosjon på disse punkter. Når kompletteringsrørene blir trangere, reduserer dette også strømmen og derfor produksjonen.

Den foreliggende oppfinnelse overvinner manglene ved kjent teknikk.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for boring av et borehull. Fremgangsmåten omfatter: boring av en første andel av borehullet ved anvendelse av et borefluid med en boreenhet;

påføring av et katalysatorgrunnmateriale til borehullsveggen under boring;

bakoverrømming av borehullet ettersom boringsenheten heves gjennom den første borehullsandel;

påføring av et oppsettingsmateriale på borehullsveggen ettersom borehullet bakoverrømmes;

danning av et kjemisk foringsrør ved å la oppsettingsmateriale reagere med katalysatormateriale;

repetering av trinnene ovenfor ved boring av tilleggsborehullsandeler; og

installering av en foringsrørstreng i borehullet over de kjemisk forede borehullsandeler.

Foreliggende oppfinnelse vedrører også en fremgangsmåte for boring av et borehull. Fremgangsmåten omfatter: boring av en første andel av borehullet ved anvendelse av et borefluid med en boreenhet;

heving av boringsenheten i den første borehullsandelen;

introdusering av et kjemisk foringsrør inn i borehullet;

tillate at det kjemiske foringsrøret herder og danner et kjemisk foringsrør på borehullsveggen;

boring gjennom det kjemiske foringsrøret i borehullet;

repetering av trinnene ovenfor ved boring av tilleggsborehullsandeler; og

Den foreliggende redegjørelse beskriver et system for å oppnå en monobrønn, og den tilveiebringer en samlet løsningsmåte for oppbyggingen av brønnen i en monodiameter brønnboring og monobrønn. Sammenstillingen og fremgangsmåten bygger opp en monobrønn som har et monodiameter foringsrør og en gjennomstrømning i en monoboring. Monodiameter foringsrøret er anordnet i en monodiameter brønnboring som har diametrisk effektivitet. Monoboringen er et produksjonsleveringssystem med full boring, hvilket enten strekker seg gjennom monodiameter foringsrøret fra overflaten til formasjonsbarrieren, eller strekker seg gjennom monodiameter foringsrøret fra overflaten og gjennom den produserende formasjon. Et produksjonsleveringssystem med full boring vil ha den samme nominelle innvendige diameter gjennom hele produksjonsrørkanalen, uansett om hvorvidt brønnen er en injeksjonsbrønn eller en produserende brønn. Produksjonslevering med full boring blir typisk tilveiebrakt med produksjonsrør. Når en brønn kan ha en monodiameter arkitektur, kan den ha eller ikke ha et produksjonsleveringssystem med full boring. Sammenstillingen og fremgangsmåtene kan følgelig inkludere eller utelukke et produksjonsleveringssystem med full boring. Hvis brønnen har karakteristika både for et monodiameter foringsrør og et produksjonsleveringssystem med monoboring, hvilket enten strekker seg til formasjonsbarrieren eller gjennom den produserende formasjon, så kan brønn-designet kalles en "monobrønn". En monobrønn har både karakteristika for monodiameter og karakteristika for full levering. Enhver kombinasjon av de forskjellige utførelser mellom monodiameteren og produksjonsleveringssystemet med full boring kan danne en monobrønn. "Monodiameter" betyr at borehullet som danner brønnboringen har en hovedsakelig felles diameter langs hele sin lengde, dvs fra overflaten enten til reservoarbarrieren eller bunnen av brønnen. Monodiameter brønnboringen strekker seg fra overflaten i det minste til reservoarbarrieren, og kan strekke seg til bunnen av brønnboringen.

Sammenstillingen og fremgangsmåtene beskrevet er like anvendbare på landbrønner eller offshorebrønner, hvor riggen er landbasert henholdsvis en offshoreplattform eller et fartøy. Selv om monodiameter brønnboringen kan ha en hvilken som helst dybde, så som 30,48 m eller mer, er monodiameter brønn-boringen særlig fordelaktig i en dyp brønn, så som en brønn som har en dybde som er større enn 1000 m. Sammenstillingen og fremgangsmåtene kan brukes ved produksjons- og injeksjonsbrønnarkitekturer, eller en hvilken som helst kombinasjon av disse.

Monodiameter brønnboringen har fortrinnsvis en minimalisert arkitektur med minst én nominell foringsrørstreng som strekker seg fra toppen av brønnen til toppen av reservoaret, og som kan bygges i seksjoner eller som en enhet. Foringsrøret kan være kjemisk foringsrør, ekspanderbart foringsrør, inkludert metallisk, kompositter, glassfiber eller en kombinasjon av disse. Kjemisk forings-rør og/eller ekspanderbart foringsrør tillater boring av en stor borehullsdiameter som strekker seg over alle de ikke-produserende formasjoner, og hvor det oppnås et felles innvendig foringsrør som strekker seg i hele borehullets lengde. Dette frembringer en monodiameter brønnboring eller en borehullsdiameter med et hovedsakelig monodiameter foringsrør, og dette erstatter konvensjonelle multiple strenger av konsentriske foringsrør med forskjellige borehullsdiametere.

En sammenstilling for å bygge opp en monodiameter brønnboring inkluderer en bunnhullssammenstilling som har et element for boring av et hull med utvidet kaliber og/eller et energibalansert boreelement med en borkrone med forlenget kaliberseksjon, en retningstyresammenstilling, et verktøy for måling under boring, og et verktøy for logging under boring; en arbeidsstreng som er festet til bunnhullssammenstillingen og som strekker seg til overflaten; borefluider som strømmer gjennom arbeidsstrengen og bunnhullssammenstillingen; kjemisk foringsrør som er anordnet i borehullet; ekspanderbart foringsrør som er anordnet i brønnboringen; og en tetningskomposisjon som er anordnet mellom det ekspanderbare foringsrør og brønnboringens vegg.

En fremgangsmåte for boring av et monodiameter borehull inkluderer boring av et initialt parti av borehullet med en boresammenstilling som har en borkrone, en nedihulls motor og en rømmer; påføring av et katalysator basismateriale på borehullets vegg under boring; bakoverrømming av borehullet når boresammenstilling heves gjennom det initiale borehullparti; påføring av et oppsettingsmateriale på borehullets vegg når borehullet bakoverrømmes; dannelse av et kjemisk foringsrør ved å la oppsettingsmaterialet reagere med katalysatormaterialet; gjentagelse av de ovenstående trinn ved å bore ytterligere borehullspartier inntil borehullet er boret; og installasjon av en streng av foringsrør i borehullet.

Fremgangsmåten til dannelse av monodiameter brønnboringen inkluderer boring av et monodiameter borehull fra overflaten til toppen av den produserende formasjon, og påføring av et kjemisk foringsrør på borehullets vegg. Monodiameter brønnboringen blir deretter fortrinnsvis foret med ekspanderbart foringsrør ved kompletteringen av boringen av brønnboringen. Det er fordelaktig å bore en brønnboring fra overflaten ned til toppen av reservoarbarrieren med en foringsrørstreng installert gjennom brønnboringen. I en annen fase bores borehullet over reservoaret ved bruk av midlertidig tetting, underbalanserte, overbalanserte eller spesielle borefluider. Alternativt kan seksjoner av borehullet som danner brønnboringen fores med ekspanderbart foringsrør etter at hver borehullsseksjon har blitt boret, hvilket opprettholder et monodiameter foringsrør.

Det oppnås design optimalisering og effekti vitete r ved å redusere borehullets størrelse ved bruk av ekspanderbart foringsrør og/eller kjemisk foringsrør. Bruken av ekspanderbart foringsrør og/eller kjemisk foringsrør reduserer antallet og størrelse av foringsrørstrenger, hvilket reduserer de materialer som er påkrevd for å bore og komplettere en monodiameterbrønn. Videre kan antall og størrelse av høytrykks stigerør reduseres i en dypvanns-brønn. Utvidbart foringsrør muliggjør også innkledning eller tetting, og kjemisk foringsrør tillater bruken av tetningsmidler. Det ekspanderbare foringsrør tillater konsolidering av konvensjonelle foringsrørstrenger og operasjoner. Ved å anvende ekspanderbare foringsrør blir borehullets størrelse ikke ytterligere redusert, hvilket ellers ville være påkrevd på grunn av foringsrørhengere, avstanden i ringrommet mellom foringsrørstrenger, og flottørsko. I tillegg til dette, innkledningen av tilstøtende seksjoner av ekspanderbart foringsrør eliminerer store uhåndterlige foringshengere, hvilket ellers krever ytterligere bruk av borehullsdiameter. Utvidbare foringsrørhengere kan brukes. Monodiameter brønn-arkitekturen vil imidlertid ikke kreve at foringen må ha støtte ved en større diameter. Foringsrør med større diameter krever selvsagt ikke bare en større mengde borefluid for å bore borehullet, men også en større mengde sement for å sementere foringsrøret i borehullet.

Monobrønnarkitekturen har flere unike trekk og fordeler i forhold til den tradisjonelle arkitektur for oppbygging av brønner. Fremgangsmåtene ifølge den foreliggende oppfinnelse danner en monodiameter brønnboring i brønnen, hvilket reduserer samlede dimensjoner av borehullet. Monobrønnen minimaliserer følgelig krav til fluid og volumer, størrelse/volumer av utstyret og materialer som er påkrevd innen virksomhet med hydrokarboner, gass og vann, og/eller en hvilken som helst annen bore- og produksjonsvirksomhet. Den bruker mindre borefluider og sement. Borefluidene og sementen som er påkrevd for brønnen er redusert fordi borehull med stor diameter og foringsrør med stor diameter ikke er påkrevd. Dette er særlig fordelaktig i dypvannsbrønner hvor utstyrsstørrelse og fluidvolumer må optimaliseres på grunn av høy kostnad. Den reduserer mengden av grunnen som skjæres, og reduserer følgelig borekakset som dannes. Den har mindre innvirkning på miljøet enn en konvensjonell brønnboring ved at den reduserer de materialer som brukes, grunnen den er i kontakt med, de materialer man må kvitte seg med og den energi som forbrukes under prosessen med oppbyggingen av brønnen.

Reduksjon av materialene tilveiebringer mange fordeler. Mindre borefluid og sement er påkrevd, boretiden reduseres, og rigger med mindre fluidvolum og hestekraftkapasitet kan brukes. I tillegg til dette elimineres bulklagring på stedet, og krav til hestekrefter blir betydelig redusert.

Ved å redusere samlede borehullsdimensjoner, blir konvensjonelle foringsrør, foringer og produksjonsrør, så vel som stigerør i undervannsbrønner, redusert i størrelse, eller de elimineres. Monodiameter foringsrøret eliminerer seriene av foringsrør med forskjellig diameter som er plassert inne i hverandre. I en undervannsbrønn, istedenfor å ha et lederør på 914,4 mm, kan lederøret være 431,8 til 457,2 mm. Bore-utblåsingssikringen reduseres fra den standard BOP på 476,3 mm til en BOP på 346,1 mm. Diameteren av stigerøret som strekker seg fra havbunnen til overflaten blir også redusert. Antallet og størrelse av overflate foringsrør og mellomliggende foringsrør og høytrykksstigerør kan reduseres i en dypvannsbrønn. Størrelsen av hengerne reduseres. Det benyttes et mindre brønnhode, foringsrør og stigerør for den endelige reservoarpenetrering.

Monobrønnarkitektur tillater også reduksjon i utstyrsstørrelse, hvilket muliggjør bruk av en liten borerigg, en overhalingsrigg, eller en brønn-intervensjonsinnretning. Fremgangsmåtene og anordningene som er beskrevet tillater slik bruk at en mindre, mindre sofistikerte offshorerigg, så som en annen eller tredje generasjonsrigg, kan brukes til å bore brønnen istedenfor en femte eller sjette generasjons rigg som håndterer større borehull og foringsrør i tilfelle av dypvannsoperasjoner. Mindre landrigger kan også brukes, særlig i horisontale brønner og lange brønner med forlenget rekkevidde.

Andre hensikter og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse.

For en detaljert beskrivelse av foretrukne monodiameter utførelser ifølge oppfinnelsen, skal det nå vises til de ledsagende tegninger, hvor: Figur 1 er et skjematisk riss av en konvensjonell dypvannsbrønn; Figur 2 er et skjematisk riss fra siden av et system med klokke-ende som bruker utvidbare foringsrør; Figur 3 er et skjematisk riss fra siden av både det ikke-produserende borehull og det produserende borehull som har blitt boret og foret med produsjons-rør installert; Figur 4 er et skjematisk riss av driftdiameteren for en borkrone og et vektrør i en rett borehull; Figur 5 er et skjematisk riss av driftdiameteren for en borkrone og et vektrør i et spiraliserende borehull; Figur 6 er et skjematisk riss av en monobrønn bunnhullssammenstilling; Figur 7 er et skjematisk riss av en monobrønn, hvilket illustrerer kjemiske løsninger for brønnboringen; Figur 8 er et skjematisk riss av lengder av foringsrør som blir strukket gjennom de kjemiske løsninger som er vist på figur 7; Figur 9A er et skjematisk riss fra siden av en initial seksjon av et ikke-produserende borehull for en monodiameter brønnboring som blir boret med en glattborings-borkrone; Figur 9B er et skjematisk riss fra siden av borehullsseksjonen på figur 9A med en rømmer nær borkronen som forstørrer borehullsseksjonen; Figur 9C er et skjematisk riss fra siden av borehullsseksjonen på figur 9B foret med kjemisk foringsrør; Figur 9D er et skjematisk riss fra siden av en annen seksjon av ikke-produserende borehull for en monodiameter brønnboring som blir boret med en glattborings-borkrone; Figur 9E er et skjematisk riss fra siden av den andre borehullsseksjonen på figur 9D med en rømmer nær borkronen som forstørrer den andre borehullsseksjonen; Figur 9F er et skjematisk riss fra siden av det ikke-produserende borehullet for monodiameter brønnboringen på figur 9A-E etter at den har blitt boret, bakoverrømmet og kjemisk foringsrør har blitt påført; Figur 9G er et skjematisk riss fra siden av det ikke-produserende borehull for monodiameter brønnboringen på figur 9F, med metallforingsrør installert; Figur 10 er et sideriss, delvis i tverrsnitt, av et glattboringssystem; Figur 11 er et sideriss, delvis i tverrsnitt, av et glattboringssystem med en roterende boresammenstilling; Figur 12 er et skjematisk sideriss av et ikke-produserende borehull som blir boret med en standard borkrone, og det kjemiske foringsrør som blir blandet med boreslammet; Figur 13A er et skjematisk sideriss av en initial seksjon av ikke-produserende borehull for en monodiameter brønnboring som har blitt boret, og en initial seksjon av ekspanderbart foringsrør som er installert i borehullet uten kjemisk foringsrør; Figur 13B er et skjematisk sideriss av en annen seksjon av ikke-produserende borehull for en monodiameter brønnboring som har blitt boret, og med en neste seksjon av ekspanderbart foringsrør i den uekspanderte posisjon anordnet inne i en annen borehullsseksjon; Figur 13C er et skjematisk sideriss av den andre seksjon av ekspanderbare foringsrør som er ekspandert mot og innkledd på den initiale seksjon av ekspanderbart foringsrør; Figur 13D er et forstørret riss av det overlappede parti av de tilstøtende seksjoner av ekspanderbart foringsrør på figur 13C; Figur 13E er et skjematisk sideriss av det ikke-produserende borehull for monodiameter brønnboringen med en flerhet av seksjoner av ekspanderbart foringsrør installert; Figur 14 er et skjematisk sideriss av en monodiameter brønnboring som har både kjemisk foringsrør og ekspanderbart foringsrør; Figur 15 er et skjematisk sideriss av en monodiameter brønnboring som er kombinert med et strukturelt foringsrør; Figur 16 er et skjematisk riss av en monobrønnkomplettering med produksjonsrør i det øvre borehull, hvilket har den samme innvendige diameter som foringen som strekker seg gjennom reservoaret; Figur 17 er et skjematisk riss av en monobrønn med ekspanderbare som er plassert inne i hverandre i den øvre boring, hvilken har mekaniske løsninger og en ekspanderbar foringshenger, og med en gasstett ekspanderbar foring og ekspanderbare skjermer som strekker seg gjennom reservoaret; Figur 18 er et skjematisk riss av en monobrønn som har et monodiameter foringsrør på 177,8 mm og et leveringssystem for full produksjon med monoboring på et 114,3 mm til 139,7 mm, hvor det brukes mekaniske teknologier og fluid-teknologier; Figur 19A er et skjematisk riss av en monodiameter multilateral brønn; Figur 19B er et skjematisk riss av en monodiameterbrønn med en forbiboring; Figur 20 er et skjematisk sideriss av en monodiameter brønnboring som har både kjemisk foringsrør og ekspanderbart foringsrør som strekker seg gjennom hele brønnboringen for en vannbrønn; Figur 21 er et skjematisk sideriss av en monodiameter brønnboring som blir boret med komposittkveilrør ved hjelp av en bunnhullssammenstilling med et fremdriftssystem; Figur 22 er et skjematisk sideriss av en kablet komposittboreenhet for reservoarboring og komplettering; og Figur 22A er et tverrsnitt gjennom det kablede komposittkveilrør, hvilket viser ledere som er innleiret i veggen i komposittrøret.

Selv om oppfinnelsen kan ha forskjellige modifikasjoner og alternative former, er bestemte utførelser av denne vist som et eksempel på tegningene, og disse vil her bli beskrevet i detalj. Det skal imidlertid forstås at tegningene og den detaljerte beskrivelse av denne ikke er ment å begrense oppfinnelsen til den bestemte form som er beskrevet, men tvert i mot, intensjonen er å dekke alle modifikasjoner, ekvivalenter og alternativer som faller innenfor ideen og rammen av den foreliggende oppfinnelse slik den er angitt i de vedføyde krav.

Sammenstillingen og fremgangsmåtene som er beskrevet bygger opp en monobrønn (et uttrykk som har blitt gitt ny mening) som har en monodiameter og en monoboring. Monodiameteren er et monodiameter foringsrør som er anordnet i en monodiameter brønnboring som har diametrisk effektivitet. Monoboringen er et nominelt produksjonsleveringssystem med full boring. En monobrønn strekker seg fra overflaten i det minste til reservoarbarrieren, og kan strekke seg til bunnen av brønnboringen. Et monodiameter foringsrør er et foringsrør som har en hovedsakelig ensartet utvendig nominell diameter, eksempelvis med en utvendig diameter som varierer mindre enn nominelt 76,2 mm og fortrinnsvis mindre enn 25,4 mm, fra overflaten til formasjonsbarrieren. Monodiameter foringsrøret kan være ekspanderbart foringsrør og/eller kjemisk foringsrør.

En monoboring er et produksjonsleveringssystem med en nominell full boring, så som et produksjonsrør, hvilket enten strekker seg gjennom mono-diameter foringsrøret fra produksjonsrørhengeren til formasjonsbarrieren, eller strekker seg gjennom monodiameter foringsrøret fra overflaten og gjennom den produserende formasjon. I et foretrukket tilfelle strekker monoboringen seg fra produksjonsrørhengeren ned gjennom den produserende formasjon. Et produksjonsleveringssystem med full boring inkluderer en rørstreng eller et kontinuerlig rør, sammen med alle produksjonskomponenter i strengen eller røret, og har en boring for full produksjon, dvs den samme nominelle innvendige diameter gjennom hele rørkanalen, uansett om brønnen er en injeksjonsbrønn eller en produserende brønn. Det er ingen nedtrappinger i produksjons-rørkanalen, og alle produksjonskomponenter i produksjonsrørkanalen har full boring, inkludert for eksempel nedihulls sikkerhetsventiler, nipler og trykk/- temperaturmålere. Selv om en brønn kan ha en monodiameterarkitektur, kan den ha eller ikke ha et produksjonsleveringssystem med full boring. Sammenstillingen og fremgangsmåtene beskrevetkan følgelig inkludere eller utelukke et produksjonsleveringssystem med full boring. Hydrokarboner kan for eksempel produseres gjennom produksjonsforingsrøret og produksjonsforingen, hvor produksjonsforingsrøret og produksjonsforingen er beskyttet mot korrosjon, så som med et belegg av korrosjonsinhibitor.

Hvis brønnen både har karakteristikaene for et monodiameter foringsrør og et produksjonsleveringssystem med en monoboring som enten strekker til formasjonsbarrieren eller gjennom den produserende formasjon, så kan brønn-designen kalles en "monobrønn". En monobrønn har både karakteristika for monodiameter og karakteristika for full levering. Enhver kombinasjon av de forskjellige utførelser mellom monodiameteren og produksjonsleveringssystemet med full boring kan danne en monobrønn.

Hvis brønnen har alle de karakteristika som er beskrevet ovenfor for monodiameterarkitekturen fra reservoarbarrieren til overflaten, pluss som et minimum, en felles enhetlig rørkanal med en nominell indre diameter fra reservoarbarrieren til overflaten, hvilken vanligvis benevnes produksjonsrør og tilknyttet kompletteringsutstyr så som sikkerhetsventiler, og også videre. Så er brønnen en monobrønn.

"Monodiameter" betyr en hovedsakelig felles diameter. For eksempel er

et "monodiameter foringsrør" et foringsrør som har en hovedsakelig felles nominell utvendig diameter langs hele sin lengde. Monodiameter foringsrøret har fortrinnsvis også en hovedsakelig felles nominell innvendig diameter langs hele sin lengde, selv om dette ikke er påkrevd. En "monodiameter brønnboring" er et borehull som danner brønnboringen som har en hovedsakelig felles diameter langs hele sin

lengde. Monodiameter brønnboringen strekker seg fra overflaten i det minste til reservoarbarrieren, og kan strekke seg til bunnen av brønnboringen. Selv om monodiameter brønnboringen kan ha enhver dybde, så som 30,48 m eller mer, er monodiameter brønnboringen særlig fordelaktig i en dyp brønn, så som en brønn som har en dybde som er større enn 1000 m.

Det beskrives fremgangsmåter og anordninger for å bore en monodiameter brønnboring for mottak av et monodiameter foringsrør, hvilket i sin tur kan motta et produksjonsleveringssystem med monoboring for oppbygging av en monobrønn. En monobrønn kan ha eller ikke et monodiameter borehull, hvilket vil avhenge av formasjonen.

Den foreliggende oppfinnelse vil bli beskrevet til bruk ved olje- og gass-leting og utviklingsvirksomhet. Oppfinnelsen kan imidlertid anvendes på enhver og alle penetrasjoner av grunnen, inkludert gruveindustrien, vannindustri og andre industrier som involverer boring av et borehull.

Den foreliggende oppfinnelse er også rettet mot enkle og komplekse brønnstrukturer som inkluderer multilaterale brønner, konsentriske brønner eller multiformasjonsbrønner, komplekse brønner, eller brønner med kunstig løft hvor fluider kan injiseres og/eller produseres samtidig, alt innenfor den samme brønn-boringen. Injeksjonen kan skje ned gjennom strømningsboringen i arbeidsstrengen, og produksjonen passerer deretter opp ringrommet, eller motsatt.

Det er vist bestemte utførelser av den foreliggende oppfinnelse med den forståelse at den foreliggende redegjørelse skal anses som en eksemplifisering av prinsippene ved oppfinnelsen, og det er ikke meningen å begrense oppfinnelsen til det som her er illustrert og beskrevet. Forskjellige dimensjoner, størrelser, kvantiteter, volumer, mengder og andre numeriske parametere og tall har blitt brukt med hensyn på illustrasjon og eksemplifisering av prinsippene ved oppfinnelsen, og det er ikke meningen å begrense oppfinnelsen til de numeriske parametere og størrelser som er vist, beskrevet eller på annen måte her angitt.

Særlig beskrives forskjellige utførelser av et antall forskjellige konstruksjoner, anordninger og fremgangsmåter til boring, foring og komplettering av en monobrønn, idet hver av disse kan brukes til å bore, fore og komplettere en monobrønn for en landbasert brønn eller en undervannsbrønn, inkludert et nytt borehull, et vertikalt borehull, et rett borehull, et borehull med forlenget rekkevidde, forlengelse av et eksisterende borehull, et borehull med forbiboring, en horisontal brønn, et avviksborehull, et multilateralt borehull og andre typer av borehull for boring og komplettering av én eller flere produksjonssoner.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører videre både produserende brønner og injeksjonsbrønner. Enda videre vedrører den foreliggende oppfinnelse ikke bare nye brønner, men eksisterende brønner. Det beskrives også en flerhet av fremgangsmåter til boring, foring og komplettering av en monodiameter brønnboring. Alt det ovenstående er også anvendbart på monobrønnarkitekturen. I andre tilfeller betyr dette generelt leveringsmidler med full rørkanal fra reservoaret (produserende formasjon) til brønnhodet.

Monodiameteren kan gjelde for alle multilateraler inkludert den primære brønnboring eller individuelle sidebrønnboringer. Monoboringen kan anvendes over forgreningen for sidebrønnene, dvs at leveringssystemet ved full boring har en innvendig rørkanal med en diameter med full boring som strekker seg over forgreningen for sidebrønnene. Sidebrønnene kan være eller ikke være ekspanderbare foringsrør eller skjermer, og kan ha en diameter som er lik eller mindre enn monodiameter foringsrøret.

Den forskjellige lære ved utførelsene som er drøftet kan anvendes separat eller i en hvilken som helst egnet kombinasjon for å frembringe de ønskede resultater.

De følgende definisjoner vil bli fulgt i beskrivelsen. Som her brukt viser uttrykket "forstørret brønnboring" til en brønnboring eller et borehull som har en diameter som er større enn den innvendige diameter i det foregående foringsrør eller foring, fortrinnsvis større enn den utvendige diameter av det foregående foringsrør eller foring, idet en slik brønnboring anordnes eller bores på en måte som er kjent for fagpersoner innen området, som beskrevet mer fullstendig i det følgende. Som her brukt forstås uttrykket "arbeidsstreng eller borestreng" å inkludere en streng av rørelementer, så som foringsrør, produksjonsrør, skjøtt borerør, metallkveilrør, komposittkveilrør, vektrør, rørstykker og andre bore- eller verktøyelementer, hvilke strekker seg mellom overflaten og til den nedre ende av arbeidsstrengen, et verktøy som vanligvis brukes i operasjoner i en brønnboring. En arbeidsstreng eller en borestreng kan brukes til boring og være en borestreng eller et installasjonsmiddel. Det skal forstås at arbeidsstrengen eller borestrengen kan være laget av stål, en stållegering, en kompositt, glassfiber eller et annet egnet materiale. Som det vil forstås av fagpersoner innen området, er" foringsrør" en streng av rør som strekker seg fra overflaten ned inn i brønnboringen, og en "foring" er en streng av rør som strekker seg fra den nedre ende av en foringsrør-streng og ned inn i brønnboringen. Foringer kan være anordnet inne i foringsrør. Foringsrør og foringer består typisk av rørsegmenter eller seksjoner som er sammenstilt og sammenkoplet ved hjelp av egnede midler, så som med gjenger. "Foringsrør" kan brukes generisk og også inkludere foringer. Henvisning til opp eller ned vil bli gjort med henblikk på beskrivelsen, hvor uttrykkene "ovenfor", "opp", "oppover" eller "øvre" betyr bort fra bunnen av brønnboringen, og "nedenfor eller under", "ned", "nedover" eller "nedre" betyr mot bunnen av brønnboringen. Et "øvre borehull", "ikke-produserende borehull eller brønnboring" eller en "ikke-produserende formasjon" er definert som en hvilken som helst formasjon over det "nedre borehull", "produserende borehull eller brønnboring", "produserende sone", "reservoar" eller "produserende formasjon", dvs målformasjonen med den ønskede produksjons- eller injeksjonssone eller reservoar. Enkelte ikke-produserende formasjoner kan være hydrokarbonholdige. Den ønskede produksjonssone benevnes enkelte ganger målsonen for å produsere enten olje, gass eller vann, eller for injeksjon avvann, damp, gass, karbondioksid eller andre fluider. "Geomekaniske krefter" er krefter på formasjonene, så som kompakteringskrefter, seismiske krefter, tektoniske krefter eller andre krefter som vedrører borehullets stabilitet.

En tripp inn i brønnen kan være definert som operasjonen med å senke eller kjøre et verktøy inn i brønnen på en arbeidsstreng. En tripp inkluderer senking og opphenting av verktøyet på arbeids/borestrengen. I en boreoperasjon vil verktøyet inkludere en borkrone, som typisk er en del av bunnhullssammenstillingen (botton hole assembly, BHA).

I den følgende beskrivelse er like deler gjennom hele spesifikasjonen og på tegningene merket med de samme henvisningstall. Tegningsfigurene er ikke nødvendigvis i målestokk. Visse trekk kan være vist i en overdrevet målestokk eller i skjematisk form, og det kan være at enkelte detaljer ved konvensjonelle elementer ikke er vist av hensyn til å være klar og konsis.

Det skal nå initialt vises til figur 3, hvor det skjematisk er vist en monobrønn 12 med en monodiameter brønnboring 10 som strekker seg fra overflaten 14 til bunnen 15 av brønnen 12 inne i et produserende reservoar 30. Monodiameter brønnboringen 10 inkluderer minst et monodiameter borehull 10A som strekker seg fra overflaten 14 til toppen av reservoaret, dvs reservoarbarrieren 16, heretter benevnt det "øvre borehull", "ikke-produserende borehull eller brønnboring" eller "ikke-produserende formasjon", og et borehull 10B som strekker seg over eller gjennom reservoar 30 fra reservoarbarrieren 16 til bunnen av brønnen 15, heretter benevnt det "nedre borehull", "produserende borehull eller brønnboring", "produserende formasjon" eller "reservoar". Den produserende brønnboring 10B kan være eller ikke være en del av monodiameter brønnboringen 10. Det skal forstås at den ikke-produserende brønnboring kan strekke seg over en sekundær produserende sone, til forskjell fra den konvensjonelle produserende brønnboring som strekker seg over den produserende målsone. En mono-diameter brønnboring er et enkelt borehull som strekker seg fra overflaten i det minste til reservoarbarrieren, og som kan strekke seg til måldybden i brønnen. Monodiameter borehullet som danner brønnboringen 10 har en hovedsakelig felles nominell diameter langs hele sin lengde, dvs fra overflaten 14 til toppen av reservoarbarrieren 16 til forskjell fra den konvensjonelle flerhet av borehull som har forskjellige diametre, som vist kjent teknikk på figur 1. Monodiameter brønnboringen 10 kan strekke seg eller ikke strekke seg til måldybden i brønnen. Selv om monodiameter brønnboringen 10 kan ha en hvilken som helst dybde, så som 30,48 m eller mer, er monodiameter brønnboringen 10 fortrinnsvis for en dyp brønn, så som en brønn som har en dybde som er større enn 1000 m fra overflaten 14 til bunnen 15. Det skal forstås at monodiameter brønnboringen 10 vil ha en forhåndsbestemt utvendig diameter 18, som angitt i brønn- og engineeringplanen. En monodiameter er nettopp et borehull som strekker seg fra toppen til bunnen av brønnen. Et høyere nivå av engineering og teknologisk presisjon er nødvendig for å levere monodiameterbrønnens arkitektur, sammenlignet med tradisjonelle prosesser ved oppbygging av en brønn. Når en mono-diameter bores anvendes økt presisjon og aktsomhet.

Den ikke-produserende brønnboring 10A med monodiameter er foret for å danne et monodiameter foringsrør som strekker seg fra toppen til bunnen av brønnen. Selv om foringsrøret 70 kan være et konvensjonelt foringsrør som strekker seg fra overflaten 14 til reservoarbarrieren 16, er det mest foretrukket at foringsrøret er ekspanderbart foringsrør. Så snart foringsrøret er på plass, så blir det sementert inn i den øvre brønnboring 10A ved å la sement 72 strømme inn i ringrommet 74 som er dannet mellom foringsrøret 70 og brønnboringens vegg 44. Selv om et metallforingsrør er foretrukket som foringsrør 70, skal det forstås at foringsrøret 70 kan være laget av en kompositt, eller glassfiber eller et annet ikke-metallisk materiale. Det skal videre forstås at foringsrøret kan være kjemisk foringsrør, som heretter vil bli beskrevet, eller en kombinasjon av det ovenstående.

Den utvendige diameter av foringsrøret 70 har en hovedsakelig felles dimensjon fra overflaten 14 til formasjonsbarrieren 16. Foringsrøret 70 har en hovedsakelig ensartet nominell utvendig diameter langs hele sin lengde, hvilken fortrinnsvis ikke varierer over 76,2 mm og fortrinnsvis ikke varierer over 25,4 mm. Selv om det er foretrukket at foringsrøret 70 har en ensartet innvendig diameter fra overflaten 14 til formasjonsbarrieren 16, behøver foringsrøret 70 ikke å ha en ensartet innvendig diameter. Settet av foringsrør 70 har fortrinnsvis en mindre diameter som strekker seg fra overflaten 14 til formasjonsbarrieren 16, hvilken er mindre enn diameteren av serien av konvensjonelle foringsrør. Hvis produksjons-røret som passerer gjennom den produserende formasjon har den samme innvendige diameter som kompletteringsrøret 80 som strekker seg fra formasjonsbarrieren 16 til overflaten 14, så er det en monoboring. Vanligvis er en foring 17 satt nær bunnen av kompletteringsrøret 80. Kompletteringsrøret 80 stikkes fortrinnsvis inn i foringen, og ekspansjonsinnkledning kan utføres for disse for å danne en rørkanal, eller foringen kan henges av ved bruk av en foringshenger, fortrinnsvis en ekspanderbar foringshenger.

Én hensikt er å redusere den samlede diameter av brønnboringen, og det er foretrukket å bore en borehullsdiameter som ikke er større enn nødvendig. Jo større diameteren av borehullet er, jo større boreutstyr er påkrevd, jo større rigg er påkrevd, og mer effekt er påkrevd for å bore borehullet. Et borehull med større diameter krever også et større foringsrør. Videre er det mer av grunnen som må forflyttes i et borehull med større diameter, og mer sement er påkrevd for å fylle det større ringrommet. En annen årsak til å opprettholde en liten borehullsdiameter er å redusere volumet av fluider som er påkrevd for å komplettere brønnen. Dette inkluderer borefluider så vel som sement. Hele operasjonen med henblikk på et borehull med en større diameter blir følgelig mer kostbar.

Det skal nå både vises til figur 4 og 5, hvor det på figur 4 er vist et rett borehull 21 som er boret med en borkrone 23 som har en diameter Dbit, hvilken holdes av en borestreng som har et vektrør 25 med en diameter DDc- Brønn-boringens reduserte gjennomføringsareal eller "drift" har en diameter DDrift-Formelen for å beregne driftdiameteren er borkronens diameter pluss vektrørets diameter delt på 2. For eksempel, i et hull som er boret med en borkrone på 311,2 mm og et vektrør på 203,2 mm, vil den største rørdiameter som det kan garantere kan kjøres gjennom denne brønnboringen være 257,2 mm. Figur 5 viser driftdiameteren for en spiralbrønnboring 27. Gjennomføringsarealet eller drift er vist med de stiplete linjer mellom pilene. Det er følgelig åpenbart at spiralisering er uønsket, siden det reduserer driftsdiameteren.

Foringsrøret må strekke seg gjennom driftdiameteren. Mellomrommet

eller klaringen mellom den utvendige diameter av det ekspanderbare foringsrør og den innvendige diameter av borehullets vegg er fortrinnsvis 25,4 mm og kan være så stor som 76,2 eller 101,6 m. Dette mellomrommet eller klaringen er påkrevd for sementeringsoperasjonen, fortrinnsvis en klaring på 25,4 mm. Med disse mindre klaringene kan borehullet ikke være en spiral. Ved bruk av konvensjonelle forings-rør, kan klaringen være hva som helst fra ca 152,4 til 254 mm. En utvasking for konvensjonelt foringsrør kan for eksempel være hva som helst fra 152,4 til 914,4 mm eller mer.

Det foretrukne borehull har en diameter som er det minimum som er påkrevd for å installere foringsrøret med ønskede dimensjon. Dette minimaliserer selvsagt klaringen mellom foringsrøret og borehullets vegg, dvs ringrommet. Derfor, for å installere et monodiameter foringsrør, må brønnboringen være et kvalitetsborehull. En annen hensikt er å oppnå et åpent borehull, hvilket vil tillate bruk av et monodiameter foringsrør så som ekspanderbart foringsrør, dvs at brønnboringen har en diametrisk effektivitet som vil motta og sementere et monodiameter foringsrør og tillate bruk av ekspanderbart foringsrør. De nye brønnkonseptene, som beskrevet for installasjonen av ekspanderbart foringsrør, vil følgelig kreve trange ringrom, så som ringrom med en diameter på opptil ca 76,2 til 101,6 mm.

Et kvalitetsborehull er påkrevd for å utføre monobrønnen. En brønnboring av høy kvalitet anses generelt å ha (1) et hull etter mål, (2) en jevn brønnboring og (3) en brønnboring med minimum buktning. Spiralisering er den primære bidrags-yter til dårlig borehullskvalitet, og nesten hver eneste brønn inneholder en grad av spiralisering med mindre spesifikke tiltak utføres for å hindre dette. Et diametrisk effektivt borehull inkluderer kvalitetene til et borehull med høy kvalitet og inkluderer fortrinnsvis en jevn, sylindrisk borehullvegg, en borehullsdiameter som kun er litt større enn den utvendige diameter av det ekspanderbare foringsrør, og et rett borehull. Et rett borehull betyr at det ikke er noen buktning i borehullet, dvs ingen spiralisering av borehullet. Konvensjonelt forårsaker dreiemomentet på boresammenstilling en omvendt spiral i retning av boringen, hvorved boresammenstillingen borer et spiralborehull. Det spiraliserte borehull kan enkelte ganger redusere eller øke diameteren av borehullet som foringsrøret kan passere gjennom. Spiralisering må følgelig minimaliseres.

Buktning opptrer når en brønn avviker fra et rett hull. "Mikrobuktning" er der hvor hullets akse er en spiral istedenfor en rett linje, dvs at borehullet har en spiralstigning. Friksjonsfaktorer og buktningsindeks kan brukes til å kvantifisere effekten av buktning på dreiemomentet og drag. Selv om et MWD-verktøy rutine-messig registrerer inklinasjonen og retningen av brønnboringen, er MWD-verktøyet typisk 9,14 m langt, og kan derfor ikke detektere en trang spiral, fordi MWD-verktøyet spenner over flere stigninger av spiralen og opphever disse. MWD-verktøyet kan ikke detektere hullets spiral, fordi det måler inklinasjonen og retningen av driften, ikke selve brønnboringen. Mikrobuktning er definert som spiralisering av borehullet i liten skala, hvor hullets akse blir en heliks istedenfor en rett linje. Den eneste måten til detektering av mikrobuktning er ved avanserte kabelundersøkelsesteknikker, akustiske MWD kaliberverktøy eller ved hjelp av tolkningen av bakoverberegnete friksjonsfaktorer.

For eksempel i en konvensjonell brønn, vil et borehull på 311,15 mm romme et foringsrør på 244,5 mm. Foringsrøret på 244,5 mm vil motta en borkrone på 215,9 mm for installasjon av et foringsrør på 177,8 mm. Foringsrøret på 177,8 mm vil motta en borkrone på 165,1 mm. Hvis brønnboringen hadde diametrisk effektivitet, vil foringsrøret på 311,15 mm romme et foringsrør på 273,1 mm. Foringsrøret på 273,1 mm vil motta en borkrone på 241,3 mm for installasjon av et foringsrør på 222,25 mm. Foringsrøret på 222,25 mm vil motta en borkrone på 190,5 mm. Borkronen med diametrisk effektivitet øker følgelig diameteren av brønnboringen med minst 25,4 mm.

Det er foretrukket at foringsrørets utvendige diameter er svært nært borehullets innvendige diameter. Årsaken til den lille toleranse mellom borehullets vegg og foringsrøret er det ekspanderbare foringsrøret. Ekspanderbare foringsrør krever et borehull med bedre presisjon enn konvensjonelle foringsrør. Det ekspanderbare foringsrør med passende ekspanderbar foringsrørsement danner et unikt tette- og støttesystem. Borehullets vegg funksjonerer også som en delvis støtte for det ekspanderbare foringsrør.

Det er mer kritisk at det ekspanderbare foringsrør tettes mot borehullets vegg enn i en konvensjonell installasjon. For eksempel, hvis det installeres et ekspanderbart foringsrør, og et parti av det ekspanderbare foringsrør ikke er tettet mot borehullets vegg, så blir det nødvendig å installere et ytterligere ekspander bart foringsrør eller å bruke ekstra tetningsmiddelmaterialer for å fylle hulrom i det utettede parti.

Feilen med å ha korrekt tetting og støtte for sementen forverres når det brukes ekspanderbare foringsrør. Problemet forårsakes av den kjennsgjerning at det ekspanderbare foringsrør ekspanderes utover mot borehullets vegg uten støtte. Sementeringsoperasjonen skjer før det ekspanderbare foringsrør ekspanderes. Ved ekspansjonen av det ekspanderbare foringsrør, komprimeres sementen. Sementen for ekspanderbare foringsrør setter seg inntil etter at det ekspanderbare foringsrør er ekspandert. Sementen for ekspanderbare foringsrør bruker lengre tid på å sette seg, og kan inkludere en forsinker for å forsinke tiden til den setter seg. Det ekspanderbare foringsrør må ekspanderes inn i sementen, slik at det dannes og etableres en tetning mot borehullets vegg. Hvis det ekspanderbare foringsrør ikke er korrekt tettet, så kan det bli kanaldannelse, hvilket vil gjøre at forskjellige formasjoner kan kommunisere med hverandre, hvilket er mot forskrifter eller instabilitet av foringsrøret.

Hvis et stort borehull borres, så kan store utvaskinger bli forårsaket i borehullets vegg. Det parti av det ekspanderbare foringsrør som befinner seg tilstøtende utvaskingene vil ikke bli tettet ved borehullets vegg. Hvis borehullet har en utvasking, og det ekspanderbare foringsrør ikke er korrekt tettet eller støttet, så kan monobrønnen få en kortere levetid.

En spesiell sement er påkrevd for å unngå en mikrofraktur. Sementen for ekspanderbare foringsrør er mer et tetningsmiddel enn det er en konvensjonell sement for konvensjonelle foringsrør. Den ekspanderbare sement for foringsrør inneholder et silikat.

Diametrisk effektivitet er opprettholdelsen av den optimale hullstørrelse gjennom til reservoaret uansett andre krav eller restriksjoner ved oppbygging av brønnen. Ekspanderbare løsninger som opprettholder eller forbedrer diametrisk effektivitet i et område av anvendelser fra multilateraler, horisontale brønner, brønner for forlenget rekkevidde, høytrykk høytemperatur (high pressure high temperature, HPHT) og dypvannsomgivelser vil stimulere til bruk av ekspanderbare. Opprettholdelse av diametrisk effektivitet ved bruk av ekspanderbart foringsrør er et betydelig steg mot monobrønnen. For å oppnå et diametrisk effektivt borehull, må komponenter for boring av borehullet optimaliseres, inkludert bl.a. typen av brønnboring som leveres av borkronen, retningsverktøyene, bore fluidene, foringsrøret, tetningskomposisjonen for det ekspanderbare foringsrør og metoder for tetting av formasjonen.

Et høyere nivå av engineering og teknologisk presisjon er nødvendig for å levere arkitekturen til monodiameterbrønnen sammenlignet med tradisjonelle prosesser for oppbygging av en brønn. Når et monodiameter øvre borehull bores, må økt presisjon og aktsomhet anvendes på de følgende områder: en klar forståelse av formasjonen som skal bores og som blir boret; borehullets stabilitet; borehydraulikk; effektiv styring av ekvivalent sirkulerende tetthet (equivalent circulating density, ECD); borehullets kvalitet, fremgangsmåte til forsterkning av borehullet (borehullsstyring); integritet av brønnens levetid; pålitelighet og levetid for bunnhullssammenstillingen med bunnhullssammenstillingens komponenter; lengre intervaller for utførelse av sementering og plassering av foringsrør; borehullets strukturelle støtte; og levetiden, dvs. tidselementer for det åpne borehullet. SPE 77628: "Well Construction Efficiency Processes Yielding a Significant Step Change" av Wylie, Zamora, Terry og Murali, som vil bli presentert ved SPE Annual Technical Conference and Exhibition, 29. september 2002 til 2. oktober 2002, som herved inkorporeres heri ved referanse.

Den felles innvendige diameter eller bredde, dvs. monoboring, vil strekke seg over reservoaret i det fleste monobrønner. Hvis dette er tilfelle vil økt presisjon ved engineering sammenlignet med tradisjonell engineering ved brønn-komplettering bli anvendt på de følgende områder: komplettering, som begynner med boring av reservoarbarrieren; borehullets kvalitet; borehullets stabilitet over reservoaret; reservoarevaluering; reservoarproduktivitet; og minimalisering av formasjonsskade.

For å være vellykket krever monodiameter brønnboringen og mono-brønnen et høyere nivå av presisjon i alle områder, inkludert seismisk tokning, reservoarmodelering, planlagt brønnbane og design av individuelle bore-komponenter. Historisk informasjon fra boring av de omgivende brønner, sammen med seismisk og geomekanisk analyse, tilveiebringer verdifull innsikt i brønnbanen og styring av borehullets stabilitet. I leteområder er denne informasjonen begrenset, men lignende informasjon om formasjonen kan brukes, så vel som samtids informasjon.

Brønnplanlegging utføres ved valget av de anordninger og fremgangsmåter som er påkrevd for å bygge opp en monodiameter brønnboring på et bestemt sted. Komponenter kan inkluderes ettersom hva som er berettiget etter tilstandene. Større brønnplanlegging er foretrukket for en monodiameter brønnboring for å unngå geologisk hendelser og/eller feil ved engineeringen. I en konvensjonell brønn, hvis det skjer en geologisk hendelse, installeres en annen streng av foringsrør i brønnen. I en monodiameter brønnboring har brønnboringen allerede blitt redusert, slik at det er minimal plass i ringrommet for å korrigere eventuelle geologiske eller mekaniske hendelser. Feil kan forårsake en reduksjon i den planlagte diameter for brønnen. En annen ekspanderbar kan settes inn og ekspanderes inne i et eksisterende monodiameter foringsrør. En annen type feil inkluderer borefeil. Brønnplanlegging og engineering på forhånd er følgelig viktig for å unngå geologiske hendelser eller feil ved engineeringen. Det er ikke nødvendig at all analyse som beskrevet nedenfor gjøres for brønnplanleggingen og engineeringen, men dette bør undersøkes og vurderes for hver brønn.

Forskjellig informasjon er nødvendig ved planlegging og oppbygging av en monodiameter brønnboring. Seismiske analyser er nyttige for å bestemme mulige formasjonsdybder og -brudd. Geomekaniske analyser brukes til å bestemme mulige problemer med borehullets stabilitet fra alle formasjoner gjennom hele brønnboringen. Dette er også nyttig ved formulering av borefluid, design av borkronen, brønnbanetrajektorier og design av komplettering for å forlenge brønnens levetid. Det er videre nyttig for å bestemme mulige tektoniske spenninger, mulig kompaktering og mulige strømmer av grunt vann. Geomekaniske modeller og analyser er tilgjengelige, så som fra Baroid, Geomechanics Internation, Sperry Sun, og Landmark, hvilke tar hensyn til både kjemiske problemer og mekaniske problemer med borehullets stabilitet, og som kan analysere borehullets stabilitet fra et mekanisk standpunkt. Det er i ferd med å bli utviklet verktøy som kan bestemme seismisk stabilitet og borehullets stabilitet foran borkronen. Geologiske analyser, logging og seismikk brukes til å bestemme hvilken type av formasjonsstruktur, trykk og litologisammensetninger som er tilstede. Dette gjør at man kan formulere tetningsmidlene, kjemisk foringsrør, væsker som kan sette seg og som er beregnet på punktplassering, sementer og boreslamkomposisjoner, og fluidvolumer for å holde tilbake formasjonen(e).

Belastning og utvidelse av foringsrør under brønnens levetid blir vurdert i engineeringplanen for monodiameter brønnboringen. Dette inkluderer detaljerte analyser av belastning og utvidelse som tar hensyn til den reduserte toleranse, reduserte avstand og en foringsrørseksjons avhengighet av en annen foringsrør-streng i en arkitektur for en monodiameter brønn.

Den reduserte diameter av monodiameter brønnboringen krever at økt oppmerksomhet blir plassert på vurderinger som angår foringsrørets slitasje, særlig i scenarioet med det ekspanderbare foringsrør hvor røret har blitt plassert i kaldbearbeidet form ved installasjon og ekspansjon i brønnboringen.

Hydrauliske analyser er påkrevd for borkroner, borefluider og sementering. Det er kritisk å bestemme de korrekte strømningsmengder for å bestemme for eksempel borkronens kjøling, transport av borekaks, ettersom unøyaktige resultater vil føre til fastkjørt rør eller en brønnkontrollsituasjon med en resulterende fornyet boring eller en forbiboring. Forskjellige datamaskin-programmer, så som fra Security DBS, Sperry Sun, Baroid og Landmark, tilveiebringer analyse av sementering sett ut fra synsvinkelen med plassering, hydraulikk og komposisjon.

En monodiameter brønn kan bygges opp ved å plassere ekspanderbare som er plassert inne i hverandre ved de samme foringsrørintervaller hvor konvensjonelle foringsrør ville ha bli satt. En forbedring er å redusere så mange foringsrørintervaller som mulig, og å plassere brønnen nøyaktig over reservoaret. Dette tiltak krever samtids informasjon. Integrering av effektivtetsforbedringene i prosessen med oppbyggingen av brønnen kan resultere i et forandringstrinn med stor effektivitet.

I mange henseende blir brønndesign overveiende diktert av informasjon om poretrykk og fraktureringstrykk. For å forlenge hullintervaller og optimalisere plassering, bør samtidsoperasjoner som involverer innsamling, analyse og tolking av data være tilgjengelige. Modeller for visualisering kan hjelpe til ved tolkningen. Samtidsinformasjon som oppdaterer de seismiske modeller, reservoar modeller, de geomekaniske modeller og boremodellene (inkludert 3D og 4D visualiserings-modeller) gjør at oppdateringer og direktiver kan bli gitt til bunnhullssammenstillingen, slik at det kan utføres umiddelbare boretiltak.

Midler, så som Landmark Graphic's 3D Drill View og 3D Drill View KM (Knowledge Management), gjør at operatøren kan visualisere, analysere og tolke MWD/LWD og boreoperasjonsdata i samtid. 3D visualiseringen av samtids data, sammen med den forhåndsplanlagte modell av grunnen, gjør det mulig for operatøren å foreta raskere beslutninger. 3D Drill View har den evne at det kan vise og påvirke (rotere, forflytte, zoome) dataobjekter for den geovitenskapelige modell av grunnen sammen med data for boreengineering og -operasjoner, for integrert kunnskapsstyring og samtids beslutningstaking, og dette gir integrasjon og samarbeid mellom borerigg og operatør med muligheten for at man for hvert sted visuelt kan behandle data og forbedre beslutninger for hele operasjonen.

Prosessen med oppbygging av brønnen blir mer effektiv, og langtids produktivitet av brønnen forbedres ved nøyaktig plassering av brønnen og design av kompletteringen. For eksempel hjelper det følgende til med å forlenge hull-intervallene: (1) samtids tilbakemelding om faktiske kontra forutsagte poretrykk og frakturgradient, (2) samtids fremgangsmåter for å påvirke eller styre poretrykk eller frakturgradient, og (3) samtids nedihulls borefluid reologi, -viskositet og fysiske tilstand, inkludert prosentandel av faststoffer.

Samtids forutsigelse av poretrykk og mekaniske egenskaper for frakturgradienten og borehullets stabilitet kan brukes til å justere slamsystemet, sementformuleringer eller andre spesialfluider for å øke den mekaniske fasthet av formasjonen under boring. Videre kan informasjon om poretrykk og frakturgradient brukes ved beslutninger om plassering av intervaller for mekaniske foringsrør. Samtidsinformasjonen kan diktere kortere eller lengre intervaller enn planlagt. Det primære mål er imidlertid å forlenge faktisk skårede intervaller, slik at de blir så lange som mulig. Samtids tidsforløps resistivitet kan vise permeable soner i det øvre borehull, hvilke kan forårsake problemer med borehullets stabilitet. Over reservoaret kan informasjon hjelpe til ved design av den optimale kompletteringsdesign både på kort og lang sikt.

Boring av lange åpenhulls seksjoner med muligheten for økt eksponering av det åpne hullet krever mange vurderinger. Slamsystemet må velges med tanke på penetreringshastighet og borehullsrengjøring i tillegg til den tidligere omtalte stabilitet av borehullet. Kjemiske løsninger og teknikker hjelper til med å forlenge lengder for setting av foringsrør. Bruk av ekspanderbare rør som den mekaniske støtte i kombinasjon med kjemiske løsninger kan resultere i færre multidiameter seksjoner som er "plassert inne i hverandre". Bruken av kjemiske løsninger sammen med ikke-ekspandert foringsrør kan også øke lengden av tradisjonelle lengder av foringsrør som kan kjøres.

Det er foretrukket at utstyr og prinsipper, så som de som tidligere er beskrevet, brukes slik at prosessen med oppbygging av brønnen er rask og ikke forsinker noen operasjonelle forandringer når brønnen bores. Det er følgelig et behov for samtids datainnsamling og analyse. Dataene som samles inn ved borkronen kjøres inn i et nettverk og integreres ved borkronen for analyse som utføres med Insite Anywhere. Samtidsoperasjoner utføres, men er ikke essensielle. En gammastråleinnretning er foretrukket, og kan tilføres energi ved hjelp av et batteri, hvor dataene samles inn etter at gammastråleinnretningen er hentet opp fra brønnen. Enkelte store nytteverdier mistes imidlertid når dataene hentes opp i ettertid, og man kan oppleve vanskeligheter ved oppbyggingen av brønnen i den forsinkede informasjon. Se US-patentsøknad serienr. 60/209.488, innlevert 6. juni 2000, benevnt Real Time Method for Maintaining Formation Stability and Monitoring Fluid-Formation Interaction, som herved inkorporeres heri ved referanse. Fordelene ved samtidsoperasjoner er angitt i denne søknaden.

Brønnbanetrajektorie er en detaljert dreiemoment- og draganalyse som er påkrevd for å bestemme den brønnbane som er nødvendig for at monodiameter brønnboringen skal nå måldybden. Den optimale brønnbane kan designes ved bruk av Strata-steer, Insite Anywhere, Resolution 3D, en retningsbårepakke, MWD måling under boring, og verktøy for logging under boring, hvilke fortrinnsvis inkluderer en gamma-sammenstilling, som et minimum. Innretninger som ser borkronen kan og bør inkluderes i LWD-verktøyene inne i BHA.

For å oppnå et kvalitetsborehull som har diametrisk effektivitet, bør mono-diameter brønnboringen ha minimal buktning. En kontinuerlig borehullsvegg er foretrukket sammen med en brønnboring med en konstant diameter, og et over-dimensjonert eller "krokete" borehull er derfor uønsket. Et borehull med høy buktning inkluderer bøyinger og kurver som forårsaker mellomrom og økt borehullsdiameter langs borehullet. Videre gjør buktning det svært vanskelig å oppnå en god sementeringsjobb, fordi store utvaskinger i borehullet forårsaker at sementen samles sammen i mellomrommene. Det er videre vanskelig å oppnå en god sementjobb hvis det ikke er en jevn brønnboringsvegg slik at det oppnås ett konstant ringformet område rundt foringsrøret. En dårlig sementjobb reduserer også lengden av brønnens levetid. Følgelig, selv om monodiameter brønn-boringen kan oppnås, er en kvalitetssementjobb viktig over produksjonsintervallet for å unngå en stor utvasking, dårlig produksjon, erosjon og tidlig vann- eller gass-gjennombrudd.

En resulterende høy borehullskvalitet kan tilveiebringe de følgende mono-diameter-fordeler: mindre vibrasjon; jevnere borehull; og bedret respons for logge-verktøy. Mindre vibrasjon tilveiebringer lengre pålitelighet av boreverktøyet, bedre levetid for borkronen, bedre kontroll med verktøyets front, bedre vektoverføring og bedre kutterinngrep med formasjonen. Et jevnere borehull er lettere å rengjøre, det opptrer mindre dreiemoment og drag på bunnhullssammenstillingen, forings-røret er enklere å installere, og sjansen for å forlenge de lengre intervalldybder av monodiameter foringsrøret er større. Med en forbedret respons for loggeverktøy, er det mindre sjanse at verktøyene blir fastkjørt når det tilveiebringes et rent "kanonløp" borehull, og bedre loggedata kan samles inn.

Attributter ved monodiameter nedihullssammenstillingen bør inkludere et høyt nivå av nytteverdi som kommer til den ønskede lokalisering; en høy borehullskvalitet; passende borehydraulikk; og høy pålitelighet og forlenget levetid for verktøy. Borehydraulikken hindrer store utvaskinger i borehullet.

Det er nødvendig med komponenter for å oppnå et rett borehull, hvilket vil tillate at et monodiameter foringsrør fortrinnsvis inkluderer ekspanderbare forings-rør, kjemiske foringsrør, borkrone og retningsverktøy som ikke vil frembringe noen buktning. Borkronen og retningsverktøyet inkluderer fortrinnsvis en fulldrift borkrone og et geopilot ("innstill borkronen") retningssystem eller glattboringssystem. Se US-patent 6.269.892; US-patentsøknad med serienr. 09/378.023, innlevert 21. august 1999, benevnt Improved Steerable Drilling System and Method; og US-patentsøknad med serienr. 10/230.709, innlevert 29. august 2002, benevnt Improved Steerable Drilling System and Method; som alle herved inkorporeres heri ved referanse. Se også "Halliburton New Technologies and General Capabilities" (5 sider), som herved inkorporeres heri ved referanse. Borkronen har fortrinnsvis en forlenget kaliberseksjon, og kan være energibalansert, hvilket muliggjør skjæring av likt volum over hele borkronen. En energibalansert borkrone er en borkrone hvor det er tilnærmet den samme belastning på hvert av kutteelementene på borkronen. Dette gjør at borkronen slites jevnt og ikke for tidlig må erstattes eller trekkes før skjæring av hele intervallet. Se US-patent nr. 6.095.262; 6.213.225; 6.401.839 og 6.412.577; som alle inkorporeres heri ved referanse.

Den beste borkronekombinasjon for boring av monodiameter brønn-boringen er en energibalansert glatt borings borkrone med en rømmer nær borkronen. Borkronen er energibalansert ved at alle kuttere skjærer like belastninger - hvilket resulterer i lengre boreintervaller. Rømmeren nær borkronen i borestrengen tillater forstørrelse/oppåpning av brønnboringen, selv for å bore gjennom sementflottørutstyr. Designen av glattborings-borkronen med forlenget kaliberseksjon gjør at borkronen og motoren eller den roterende styrbare innretning virker sammen, hvilket muliggjør en mye jevnere brønnboring. Roterende styrbar teknologi er beskrevet i US-patenter 5.685.379; 5.706.905; 5.803.185 og 5.875.859, og britiske referanser 2.172.324; 2.172.325 og 2.307.533, som alle herved inkorporeres heri ved referanse. US-patentsøknad med serienr. 09/253.599, innlevert 14. juli 1999, benevnt Steerable Rotary Drilling Device and Directional Drilling Method, inkorporeres herved heri ved referanse.

Friksjonsfaktorer har blitt brukt for å ta hensyn til flere forskjellige komponenter som øker dreiemoment og drag i brønnboringen, hvilket i sin tur forårsaker spiralisering. De viktigste faktorer er type og komposisjon av borefluid, samlet buktning og type formasjon i åpenhullsseksjonen, og foringsrørtilstanden i den forede hullseksjonen. Forskjellen mellom de planlagte friksjonsfaktorer og de faktiske friksjonsfaktorer kalles buktningsindeksen (tortuosity index). Brønner som bores uten spiralisering har lavere dreiemoment og drag. De gjennomsnittlige friksjonsfaktorer for åpent hull reduseres fra 0,27 til 0,21 i vannbasert slam og fra 0,12 til 0,1 i oljebasert slam. Reduksjon av friksjonsfaktorer antas å være resultatet av en jevnere brønnboring.

Den foreliggende oppfinnelse reduserer buktningsindeksen, et mål for hvor mye buktning i brønnboringen, fra 1,34 til 1,08. Dette foreslår at fravær av hullspiralisering har en større innvirkning enn glide/rotasjons-virkningen (storskala buktning) fra de styrbare motorer. Dataene foreslår at spiralisering reduseres ved å bruke borkroner med forlenget kaliberseksjon. Buktningsindeksen for konvensjonelt borede brønner er 1,34, mens buktningsindeksen for en boret brønn som har en glatt boring er 1,08. Den foreliggende oppfinnelse oppnår følgelig diametrisk effektivitet, delvis ved å opprettholde buktningsindeksen under i det minste 1,10. For en detaljert omtale, se SPE 77617, benevnt "Quantifying Tortuosities by Friction Factors in Torque and Drag Model", av Tom Gaynor, Doug Hamer og David C-K Chen, datert 29. september - 2. oktober 2002, som herved inkorporeres heri ved referanse.

Spiralisering kan minimaliseres ved å bruke enten et styrbart motorboresystem eller et roterende styrbart boresystem. Det styrbare motorboresystem anvender borkronene med forlenget kaliberseksjon og har spesialdesignede slammotorer med fastholdingsforbindelser. Systemet er designet for å eliminere spiralisering. Borkronen med forlenget kaliberseksjon hindrer at borkronen beveger seg ut av senter. Se OTC 14277 "Hole Quality: Gateway to Efficient Drilling", av David C-K. Chen, Tom Gaynor og Blaine Comeaux, datert 6.-9. mai 2002, som herved inkorporeres heri ved referanse.

Med henvisning til figur 6 er det vist en foretrukket bunnhullssammenstilling 210 som inkluderer en borkrone 212 med forlenget kaliberseksjon med sensorer, et Geo-Pilot styrbar "innstill borkronen" roterende styrbart system 214, et comboverktøy 216, et sonisk verktøy 218 for bergart-mekanikk-kompresjon og langsom skjær, et magnetisk resonansbildebehandlingsverktøy 220, en rømmer 222 nær borkronen og en innretning 224 for fjerning av borekaks. Borkronen 212 med forlenget kaliberseksjon kan være en energibalansert borkrone. Combo-verktøyet 216 kan være et trippel eller kvadruppel comboverktøy. Bunnhullssammenstillingen 210 er forbundet til en arbeidsstreng 226, som strekker seg til en annen eller tredje generasjons rigg 228 eller en hvilken som helst landrigg. Et seismisk verktøy eller evalueringsverktøy som foretar undersøkelser foran borkronen kan være eller ikke være inkludert.

Boresystemene for monodiameter brønnboringen er fortrinnsvis retnings-boresystemer som inkluderer innretninger som hjelper til med å bore borehull i samsvar med brønnplanen. Slike innretninger kan inkludere eller ikke inkludere, men er ikke begrenset til det samtids roterende system 214 for innstilling av borkronen som er vist på figur 6, slike innretninger som Halliburton's Insite Anywhere, Landmark's 3D Drillview og Halliburton's Geo-Pilot Rotary Steerable System fra Sperry Sun eller andre systemer som hjelper til med å plassere en nøyaktig brønnboring, hvilket tilveiebringer en presis, samtids plassering av en brønnboring med en ren kondisjonert brønnboring.

En rømmer 222 nær borkronen, som forstørrer borehullet, som er plassert over verktøyene for måling under boring/logging under boring (MWD/LWD) kan holde bunnhullssammenstillingen 210 i senter av borehullet, hvilket forårsaker lik skjærebelastning over borehullet. Denne sentraliseringen reduserer samlet vibrasjon, utmatting og MWD/LWD-feil. En rømmer 222 nær borkronen tilveie bringer en lavere bøying i borehullskneets skarphet, hvilket resulterer i reduserte glidetider. Videre minimaliserer designen med rømmer nær borkronen vibrasjoner, hvilket resulterer i et borehull med bedre kvalitet og bedre logge-resultater.

Rømmeren 222 nær borkronen er foretrukket i forhold til bisenterbor-kronen ved boring av det øvre ikke-produserende borehull. Rømmeren nær borkronen tillater boring gjennom sementflottørskoen som er dannet under sementeringsoperasjonen av det tidligere installerte foringsrør. Rømmeren nær borkronen kan bore gjennom sementskoen og deretter fortsette med å bore det nye borehullet uten at den må stoppes. Rømmeren nær borkronen hjelper til med å bygge et jevnt borehull, hvilket muliggjør en bedre komplettering. Rømmeren nær borkronen kan brukes ved anvendelse av et formasjonskompatibelt fluid, og kan være nyttig ved påføring av kjemisk foringsrør, sementering eller forbedring av borehullets kvalitet som heretter beskrevet.

Selv om en rømmer 222 nær borkronen er vist på figur 6, kan forskjellige typer av penetreringselementer brukes for å frembringe monodiameter brønn-boringen 10. En særlig foretrukket borkrone er en som er energibalansert. Enhver type av borkrone kan imidlertid brukes sammen med det foreliggende system. Avhengig av formasjonen kan de følgende typer av penetreringselementer brukes ved boring av en arkitektur for en monodiameter brønn; borkroner med faste kuttere, rullemeisel borkroner, energibalanserte borkroner, anti-virvlingsborkroner med tre meisler, hullåpnere, rømmere nær borkronen og bisenterborkroner. De fleste av disse komponentene fremstilles av Security DBS. Selv om disse borkronene har visse designtrekk som bidrar til en bedre mono-diameter brønnboring, er boring av hullet med utvidet kaliber foretrukket. Borkroner som brukes ved boring av en monodiameter brønn utelukker imidlertid ikke disse gjenstandene.

Det er foretrukket at borkronen er "tilpasset" til retningsstyresammen-stillingen. En slik sammenstilling er Slickbore Drilling System, som anvendes av Sperry Sun, som har et system med en slammotor og en borkrone som er tilpasset hverandre, hvilket øker retningskontroll og forbedrer kvaliteten. Slickbore Drilling System inkluderer en borkrone med forlenget kaliberseksjon, en nedihulls motor og verktøy for MWD og LWD, kombinert med en rømmer nær borkronen. Et annet system er Geo-Pilots roterende styrbare system 214 for innstilling av borkronen, hvilket inkluderer en borkrone, et roterende system, en nedihulls turbin og verktøy for MWD og LWD som er kombinert med en rømmer nær borkronen. En bore-effektivitetspakke (ADT™ Applied Drilling Technology Optimization Service) som anvendes av Sperry Sun kan brukes sammen med enten Slickbore eller Geopilot boresystemer. ADT er en pakke verktøy, programvare og tjenester som er utformet for å redusere problemtid og for å optimalisere borepraksis ved bruk av tolkning av kritiske data fra et mangfold av nedihulls/overflate-sensorer og spesialiserte anvendelser. ADT tilføyer sensorer til bunnhullssammenstillingen for å tilveiebringe samtidsmålinger av forskjellige nedihulls parametere, så som hydrauliske og borehullets stabilitet, hvilket sendes til operatøren eller prosesseres ved overflaten. Disse målingene analyseres og prosesseres ved overflaten, og justeringer foretas deretter ved de operasjonelle parametere for boringer for å optimalisere boringen av borehullet. Denne optimaliseringen gjør at intervallet for boring av borehullet kan forlenges, og at lange seksjoner av borehullet i forskjellige formasjoner kan bores pålitelig uten å bytte ut borestrengen. Disse borkronene har forlenget kaliberseksjon, hvilket reduserer bøyingen mellom komponentene og gjør at komponentene i bunnhullssammenstillingen virker som en enhet. En borkrone med forlenget kaliberseksjon eller en roterende styrbar borkrone med forlenget kaliberseksjon kan brukes. Geo-Pilots roterende styrbare system 214 for innstilling av borkronen tilveiebringer det mest effektive middel til å nå mållokaliseringen hvis brønnen har forlenget rekkevidde, er horisontal, for eksempel er over 4.876,8 m. ADT anvender brønnboringens integritet, styring av hydraulikken og borestrengens integritet for å tilveiebringe forbedrede bore-effektiviteter. Se "Halliburton New Technologies and General Capabilities" (5 sider), som herved inkorporeres heri ved referanse.

Bedre borehullskvalitet kan oppnås ved å bruke en tilpasset slammotor med en fastholdingsforbindelse og en PDC-borkrone med forlenget kaliberseksjon, dvs glatt boring. Dette arrangementet reduserer avstanden fra borkronen til bøyingen ved avkorting av opplagringsseksjonen. Bedre borehullskvalitet kan også oppnås ved å styre borkronen med en avbøyning av akselen. Se drøftelsen om roterende styrbare sammenstillinger. PDC-borkronen med forlenget kaliberseksjon hindrer borkronen i å slingre på enden av borestrengen og begrenser hullets spiralisering. Retningen til borkronen med forlenget kaliberseksjon styres ved avbøyning av en aksel. Belastning på borkronen er derfor aksial, hvilket muliggjør effektivt konsentrisk skjæring av formasjonen, og fører til økt penetreringsrate (rate of penetration, ROP), økt levetid for borkronen og en regel-messig hullgeometri, hvilket er kritiske faktorer for å bygge opp en monodiameter brønn.

Å nå den ønskede lokalisering ved hjelp av de mest effektive midler er en ønsket egenskap ved bunnhullssammenstillingen. Forlengelse av lengder av

foringsrør krever at bunnhullssammenstillingen borer lenger med større presisjon. Effektiv konsentrisk skjæring av formasjonen, økt levetid for borkronen, og en jevn hullgeometri er kvaliteter som er nødvendig i et monodiameter borehull. Systemet styres ved å sammenligne virkelige data med kravene i brønnplanen ved hjelp av det samtidssystemet som avleser informasjon fra sensorene for litologi og inklinasjon ved borkronen. Denne fremgangsmåten gjør at det kan foretas umiddelbare forandringer i retningen for det styrbare system, istedenfor forsinkede korreksjoner. Samtidsinformasjon, sammen med de riktige retningsverktøy, tilveiebringer den mest effektive måte til å komme til mållokaliseringen med det jevneste borehullet.

På grunn av den trange monodiameter brønnboringen og de forskjellige formasjoner som bores, kan forskjellige verktøy brukes sammen med bunnhullssammenstillingen under boring for å detektere de forskjellige formasjoner som borehullet vil passere gjennom. For eksempel kan spesielt utstyr for MWD (måling under boring) og LWD (logging under boring) brukes, for å kjøres under boring av brønnen. Dette hjelper til med å overvåke frakturgradienter, problemer med borehullets stabilitet og problemer med fastkjørt rør. Formasjonstilstander kan forandres raskt, og det kan være at de ikke er forventet. Andre verktøy for formasjonsevaluering inkluderer, men er ikke begrenset til, innretninger for trykk under boring (pressure while drilling, PWD), så som de som anvendes av Sperry Sun, for å identifisere formasjonstilstander, strømningsforbindelsesinnretninger for å detektere utlufting av brønnhullet, og bimodale akustiske verktøy (bi-modal acoustic tool, BAT) som anvendes som Sperry Sun, foran borkronen og seismiske verktøy. Se US-patent nr. 5.886.303; 5.899.958; 6.026.913; 6.102.152; 6.131.694; 6.151.554; 6.196.335; 6.478.107 og 6.400.646, som alle herved inkorporeres heri ved referanse. Dette inkluderer også verktøy for LWD som hjelper til med å samle inn data for å utføre geomekaniske analyser ved borkronen og foran borkronen. Formasjonsevalueringsverktøyene og de geomekaniske analyser i samtid kan indikere at et slamsystem med høyere eller lavere vekt bør brukes for en bestemt formasjon. Boreslammet, sementen, det kjemiske foringsrør eller det ekspanderbare foringsrør blir deretter modifisert for de detekterte formasjoner.

Borehullshydraulikk vurderes i designen av bunnhullssammenstillingen.

Monobrønnens øvre borehull kan muligens bores med kun én full tripp, fordi bore-intervallet kan forlenges til lengden av brønnen. Lag av borekaks kan bygges opp, hvilket forårsaker mulige problemsteder eller en fastkjørt bunnhullssammenstilling. In-line turbulatorer (løpehjul for lag av borekaks) 224 som rører om lag av borekaks kan bli inkludert i borestrengen for å hjelpe til med å rengjøre brønn-boringen, særlig i tangentseksjonene (ved boring av et retningshull). Løpehjul for lag av borekaks hindrer oppbygging og muliggjør fjerning av lag av borekaks, hvilket reduserer situasjoner med fastkjørt rør og dreiemoment på borestrengen. De foreliggende utførelser er ikke begrenset til noen bestemte brønnverktøy. For eksempel behøver brønnverktøyene ikke å være begrenset til et verktøy for MWD og LWD. Ethvert verktøy for MWD eller LWD kan brukes.

Til slutt, pålitelighet og levetid av bunnhullssammenstillingen kan forlenges ved å modellere og måle vibrasjon, trykk og litologi fra nede i hullet og rapportere dette til overflaten. Justeringer kan deretter gjøres ved overflaten for å innpasse hendelser nede i hullet. Disse justeringene kan resultere i en lengre levetid for bunnhullssammenstillingen.

I den tradisjonelle brønnen kan brønnboringen være åpen i 3 til 5 dager før stabilitet av borehullets vegg blir et problem. Etter dette kan partier begynne å falle inn i borehullet. Ved den foreliggende oppfinnelse kommer lenger intervaller til å bli boret, hvilket lar borehullet være åpent mer enn 3 til 5 dager. Det er følgelig en forlenget tid hvor borehullets vegg ikke er støttet av foringsrør under boring. Borehullets vegg må følgelig forbli stabil over en lengre tidsperiode enn ved konvensjonell boring. Dette lengre tidselementet skyldes boring av lengre intervaller. For å oppnå dette må borefluidsystemet virke korrekt. Borkronen og retningsverktøy må være tilpasset hverandre og innrettet med hverandre.

Mer åpent hull forblir åpent og over lengre perioder enn ved konvensjonell boring, hvilket gir mer tid til at det skjer reaksjoner mellom borefluidene, formasjonsfluidene og formasjonslitologien. Man kan ikke ha aggresive, ustabiliserende kjemiske reaksjoner eller mekaniske reaksjoner, fordi disse reaksjonene er destruktive. Disse reaksjonene kan skje langs lagene av leirskifer og sand. Kjemikalier så som klorider og bromider, kan brukes til å forsinke disse reaksjonene for å redusere deres ødeleggende virkning.

Stabilitet av borehullet er et krav til en monodiameter brønnboring. Hvis et parti av borehullets vegg faller inn i brønnboringen, er det vanskelig å oppnå en monodiameter brønnboring. Dette forhindres ved hjelp av borefluidsystemet. Borehullets stabilitet oppnås ved hjelp ved type borefluid som brukes, geo-mekanikken, borkronen, retningsverktøyet, idet alle disse gjør seg gjeldende. Kjemisk foringsrør kan også brukes til å oppnå stabilitet av borehullet, istedenfor at man må sette en ny foringsrørstreng. Tradisjonelt måtte en type av metallfdrings-rør settes. Setting av ytterligere metallfdringsrør forårsaker imidlertid at borehullet blir redusert i diameter, hvilket til slutt reduserer diameteren av produksjons-strømningsboringen. Dette reduserer deretter reservoarets produksjon. Ekspanderbare er derfor foretrukket for å redusere tapet av borehullsdiameter.

Monodiameterens fluidsystem må oppfylle flere og tettere parametere enn gjennomsnittlige brønner, inkludert: stabilitet av borehullet i et bredt mangfold av formasjonslitologier og med økt tidseksponering og temperaturvariasjoner pga at økte lengder må bores over multiple formasjoner; evne til å bore med smalere bånd av ekvivalente sirkulerende tettheter og frakturgradientparametere; økt effektivitet ved rengjøring av borehullet og hydraulikk pga at lengre lengder og mindre diametere blir boret, sammen med redusert friksjon mellom borestrengen og borehullet ved bruk av et mer smørende borefluid; avkjøling av bunnhullssammenstillingen for lengre intervaller som skal bores; og nyttevirkning for miljøet, for den beste samlede effektivitet ved oppbygging av brønnen og overensstemmelse med forskrifter.

Fremgangsmåten med monodiameter henvender seg til stabilitet av borehullet i et bredt mangfold av formasjonslitologier med økt tidseksponering og temperaturvariasjon. Stabilitet av borehullet er påkrevd for å være i stand til å bore i smalere bånd av ekvivalente sirkulerende tettheter med hensyn på frakturgradientparametere. Kull, leirskifer, sandstringere, karbonater, reaktive leirer (gumbo) og mer kan bores fra overflaten til reservoarbarrieren. I primære problemer som må løses ved valg av et borefluid for monodiameterbrønnen inkluderer tilklining av borkronen, forstørrelse av hullet, reaktiv leirskifer og kryping av formasjonen. Flere av disse problemer er et resultat av slamtrykkpenetrering. Invasjon av slamfiltrat og den resulterende samvirkning med formasjonsleire kan resultere i instabilitet av borehullet. Slamsystemet må derfor frembringe en slamkake som effektivt kan regulere hydraulisk trykk, kjemiske forskjeller og elektriske forskjeller, under en lengre tidseksponeringsomgivelse enn tradisjonelle boreoperasjoner. Slamsystemer, så som oljebaserte og syntetisk baserte systemer, kan tilveiebringe denne slamkaken. Tradisjonelle vannbaserte slamsystemer kan imidlertid ikke regulere hydraulisk trykk, kjemisk forskjell og elektriske forskjeller i leirskifer over lange tidsperioder. Et spesielt ikke-tradisjonelt vannbase-slamsystem er påkrevd. Ikke-tradisjonelle vannbaserte membranslam-systemer kan hjelpe til med å hindre ioneutbytting mellom vannet i borefluidet og leirskiferen.

Å sørge for at leirskiferens poreradius og radien til de hydratiserte ioner i boreslammet er ekvivalente, og at de kjemiske potensialer for borefluidet og leirskiferen er de samme, kan hjelpe til med å oppnå disse mål. Tester viser pore-trykksforskjeller og kjemiske forskjeller som har større membraneffektiviteter og mindre osmotiske utvekslinger. Forståelse av poretrykkforandringer fra utviklinger av membranslamsystem løser de potensielle problemer med brønnhullets instabilitet som er relatert til lengre tidseksponeringer. Disse problemene må løses ved boring fra overflate foringsrør til forlengede foringsrørlengder (eventuelt til reservoarets barriere) for monodiameter brønnen.

Borehullets rengjøring og hydraulikk er essensielle ved boring av awiks-brønner med lange, forlengede foringsrørintervaller. Mindre borekaks i et turbulent strømningsregime kan gjøre at hullet blir lettere å rengjøre i et mindre borehull (avhengig av effektiv ringromsavstand) vs. i foringsrørintervaller med større diameter som tilveiebringer lavere ringromshastigheter, slik dette ses i tradisjonell brønnoppbyggings design. Syntetiske og vannbaserte slamsystemer, sammen med en korrekt designet borkrone og bunnhullsinnretninger så som turbulatorer, tilveiebringer effektiv rengjøring av borehullet avhengig av formasjonskravene.

Borehullets hydraulikk vurderes under brønnplanlegging og under boringen av brønnen. Under initiale monodiameter installasjoner, forventer man ikke at monodiameter brønnen vil være i et leteområde inntil mer historie er samlet inn om teknologien. Historisk informasjon om borkronen og fluidhydraulikk som brukes med informasjon om virkelig brønnoverflate (borekaks) fra tidligere brønner kan være verdifull ved planlegging av de slamhastigheter som er påkrevd for programmet for oppbygging av monodiameter brønnen. Den historiske, hydrauliske informasjon sammenlignes med samtids informasjon om brønn-hydraulikkens formasjon og retningsinformasjon, slik at intervallet for den maksimalt mulige lengde kan bores med få vanskeligheter.

I tillegg kan samtidsinformasjon foran borkronen og trykk ved borkronen

hjelpe slamingeniøren til å styre ECD, inkludert frakturgradienten, fordi ingeniøren kan anvende de korrekt designede borefluidformuleringer. Samtidsinformasjonen deles med sementeringsingeniøren, som deretter kan styre disse sonene effektivt uten store tap, eller sonene kan håndteres gjennom påføring av et kjemisk

foringsrør, som heretter vil bli beskrevet.

Friksjon mellom borehullet og borestrengen minimaliseres for det lange monodiameter borehullet. Mens syntetiske og oljebaserte systemer har en høy grad av smøreevne, har vannbaserte systemer generelt ikke dette. I et vannbasert system kan smøremiddeladditiver hjelpe til med å minimalisere friksjon og hjelpe til med å holde bunnhullssammenstillingen ren, hvilket tillater mer effektiv vekt ved borkronen, men reduserer dreiemoment og drag.

Bunnhullssammenstillingens evne til å kjøre større lengder av foringsrør (dvs hele lengden fra overflateforingsrøret til toppen av reservoaret) vil kreve at borefluid (slam)-systemet bistår ved avkjøling av borkronen. Hvis borkronens kjøling er den eneste karakteristikk som vurderes, vil et vannbasert slamsystem ikke beholde så mye varme som et syntetisk basert slamsystem eller et oljebasert slamsystem. Det kan være at vannbaserte slamadditiver som øker veggens kake og filtertap ikke er så stabile som andre syntetiske eller oljebaserte systemer ved høye temperaturer. Temperatur spiller en rolle ved design av vannbaserte additiver for boring av lengre foringsrørintervaller.

Mens monodiameter brønnen blir boret, kan det opptre sirkulasjonssvikt, og frakturtrykk kan bli overskredet. Samtids overflate- og formasjonsovervåking kan hjelpe til med å bestemme om disse problemene forekommer. For å opprettholde monodiameter brønndesign, blir små problemer med sirkulasjonssvikt løst ved å inkorporere materialer for sirkulasjonssvikt i slammet, eller ved å bruke kjemikalier så som utfortynnede harpikser eller harpikser som er inkorporert i slam eller piller for sirkulasjonssvikt. Hvis det skjer mer alvorlig sirkulasjonssvikt, kan ekspanderbare foringsrør hjelpe til med å tette sonen. Bruk av systemet med monodiameter ekspanderbare foringsrør som er satt inne i hverandre gjør det mulig med kortere eller lengre intervaller enn det som var planlagt uten at dette har en stor innvirkning på den samlede design eller besparelser ved monodiameteren.

Det kan være at miljømessig aksept ikke anses som en unik karakteristikk som er spesifikk for monodiameter fluidsystemet. Hvis borefluidsystemet imidlertid best utfører oppbyggingen av brønnen, men den samlede kostnad ved håndtering av borekaks, rengjøring og transport er for høy, så er den primære hensikt med monodiameterbrønnen, å redusere kostnadene ved oppbyggingen av brønnen, ikke oppfylt. Den samlede kostnad og fordeler ved borefluidsystemet må sammenlignes fra et holistisk standpunkt - før, under og etter boring. Et vannbasert slamsystem resulterer i mindre oljete borekaks, mindre transport og mindre samlet innvirkning på miljøet.

Borefluidsystemer som oppfyller kravene til monodiameter design inkluderer diesel, syntetiske og vannbaserte systemer eller en blanding av disse. Syntetiske systemer inkluderer vegetabilsk ester, systemer som er basert på indre olefiner, mineraler, eller en blanding av hvilke som helst av det ovenstående. Eksempler på syntetisk inkluderer lineære alfaolefiner, indre olefiner, parafiner, vegetabilske estere og lignende. Vannbasesystemer inkluderer slam som inneholder polymeriske viskositetsøkere, kommersielle leirer, silikater, membran-effektive eller saltløsningsbaserte systemer. Eksempler inkluderer natriumklorid, kaliumklorid, bromid eller formiater. Individuelle formasjoner, områder, mål for brønnen og omgivelsene vurderes imidlertid ved valgt av det optimale borefluidsystem for den individuelle monodiameter brønn.

Siden monodiameter brønnboringen hovedsakelig har en diameter fra overflaten til reservoarbarrieren, men kan fortsette til bunnen av brønnboringen over produksjonsreservoarsonen, er borefluidene fortrinnsvis "tilpasset" til de formasjoner som blir boret. Hvis formasjonene er en vannsensitiv leire eller leirskifer, kan formasjonene falle av og inn i brønnboringen hvis det har blitt brukt et vannbasert fluid som ikke er et inhibitivt slamsystem eller det har blitt brukt et system med en oljebase eller en syntetisk base. Denne situasjonen forårsaker at det opptrer store erosjonsseksjoner i enkelte formasjoner hvis borefluidene ikke oppfyller formasjonens krav til stabilitet av borehullet.

Det skal nå vises til figur 7, hvor systemet inkluderer borefluider, så som vann eller syntetisk, ved bruk av et membraneffektivt slamsystem 230 som tillater boring av et ensartet trangt borehull, dvs et generelt sylindrisk borehull som ikke gir etter for feil i borehullet. Slamsystemet frembringer en slamkake som effektivt kan styre hydraulisk trykk, kjemiske forskjeller og elektriske forskjeller, i en lengre tidseksponeringsomgivelse enn tradisjonelle boreoperasjoner. Borefluidsystemer, så som oljebaserte og syntetisk baserte systemer, kan tilveiebringe denne slamkaken. Et tradisjonelt vann-skadebasert slamsystem kan imidlertid ikke tilveiebringe disse krav i leirskifer over lange tidsperioder. Nye vannbaserte membran-borefluidsystemer kan hjelpe til med å hindre ioneutbytting mellom vannet og borefluidet og leirskifer, avhengig av boretiden og borefluidet og kompletteringen som brukes.

Evnen til å bore med et smalt bånd av ekvivalent sirkulerende tetthet og frakturgradient er påkrevd for å være i stand til å levere et jevnt borehull for monodiameter foringsrøret som skal installeres. Andre ønskede karakteristika inkluderer motstand mot kontaminering, evne til å redusere fluidtap ved høyt trykk - høy temperatur (high pressure - high temperature, HPHT) og økt reologi. En vegetabil ester og et syntetisk borefluidsystem som er basert på indre olefiner, så som Accolade, kan tilveiebringe disse karakteristika. Accolade er beskrevet i US-patentsøknad med serienr. 09/929.465, innlevert 14. august 2001, og internasjonal patentsøknad rn. PCT/US00/35609 og PCT/US00/35610, begge innlevert 29. desember 2000, benevnt Method of Formulating and Using a Drilling Mud with Fragile Gels, som alle herved inkorporeres heri ved referanse.

Avhengig av formasjonen kan oljebaserte, syntetisk baserte eller vannbaserte fluider brukes for boring av monodiameter brønnboringen. Enkelte av disse fluidtypene inkluderer Accolade - en vegetabilsk ester og et fluidsystem som er basert på indre olefiner; BarOmega - et membraneffektivt vannbasert fluidsystem; Hydro-Gard - et inhibitivt vannbasert fluid; kalsiumkloridbaserte systemer som har innvendige brytere N-Flow, Petrofree LV, et esterbasert borefluid; Briendril N, et kalsiumkloridbasert system; aldehydbaserte boresystemer; borefluider som inneholder kalsiumklorid eller kaliumklorid; eller formiat slamsystemer. Alle de borefluider det er referert til er Halliburton borefluider. Accolade, BarOmega, Hydro-Gard, Brinedril N og N-Flow er produkter fra Baroid. Alle disse borefluidene samvirker med formasjonene for å danne et ensartet trangt borehull som ikke har store erosjonssoner gjennom formasjonens seksjoner. De nevnte borefluider minimaliserer disse erosjonssoner for å tilveiebringe et ensartet trangt borehull rundt borestrengen. Denne typen borehull minimaliserer de store utvaskinger og tillater bedre sementering av foringsrøret, hvilket muliggjør bedre stabilitet. BarOmega er beskrevet i internasjonal patentsøknad nr. PCT/US00/35686, innlevert 30. desember 2000, benevnt Novel Compounds and Associated Mechanisms for Generating a Highly Efficient Membrane in Water-Based Drilling Fluids, som herved inkorporeres heri ved referanse. Hydro-Gard er beskrevet i "Halliburton New Technologies and General Capabilities" (5 sider), som herved inkorporeres heri ved referanse.

Petrofree, Petrofree LV og andre borefluider er beskrevet i US-patenter

6.422.325 og 6.290.001; US-patentsøknad med serienr. 09/887.138, innlevert 22. juni 2001 og benevnt Methods of Using Reversible Phase Oil Based Drilling Fluid; US-patentsøknad med serienr. 09/929.465, innlevert 14. august 2001, og benevnt Blends of Esters with Isomerized Olefins and Other Hydrocarbons as Base Oils for Invert Emulsion Oil Muds; US-patentsøknad med serienr. 09/939.990, innlevert 27. august 2001 og benevnt Electrically Conductive Oil-Based Mud; US-patentsøknad med serienr. 09/999.799, innlevert 31. august 2001 og benevnt Additive for Oil-Based Mud; US-patentsøknad med serienr. 10/151.260, innlevert 20. mai 2002 og benevnt Methods and Composition for Delaying the Crosslinking of Crosslinkable Polysaccharide-Based Lost Circulation Materials; US-patentsøknad med serienr. 10/175.272, innlevert 19. juni 2002 og benevnt Method of Formulating and Using a Drilling Mud with Fragile Gels; som alle herved inkorporeres heri ved referanse.

For ytterligere informasjon om andre borefluider, se US-patent 5.925.598 benevnt Water-Based Drilling Fluid for Use In Shale Formations; US-patent 5.869.434, benevnte Free-Flowing Borehole Servicing Preparations Containing Linear a-Olefins, More Particularly Corresponding Drilling Fluids; US-patent Re. 36.066, benevnt Use of Selected Ester Oils In Drilling Fluids and Muds; US-patent 5.555.937, benevnt Method and Combination of Materials for Releasing a Stuck Pipe; US-patent 5.252.554, benevnt Drilling Fluids and Muds Containing Selected Ester Oils; US-patent 5.252.554, benevnt Drilling Fluids and Muds Containing Selected Ester Oils; US-patent 5.232.910, benevnt Use of Selected Ester Oils in Drilling Fluids and Muds; US-patent 4.758.357, benevnt Dispersible Hydrophilic Polymer Composition for Use in Viscosifying Heavy Brines, som alle herved inkorporeres heri ved referanse.

Spesialiserte sveip kan kjøres i forbindelse med borefluidene, for å tilveiebringe både ytterligere hullrengjøring og dempe sirkulasjonssvikt. Disse sveipene kan formuleres slik at de inneholder et mangfold av materialer, så som

Sweep-Wate fremstilt av Halliburton. Se US-patent 6.290.001 og "Halliburton New Technologies and General Capabilities" (5 sider), som begge herved inkorporeres heri ved referanse. Et sveip utføres etter eller under borefasen. Et sveip brukes til å rengjøre borehullet pga en akkumulering av borekaks, hvilket krever at borehullet rengjøres under boreoperasjonen. Sveipet er særlig nødvendig ved brønner med forlenget rekkevidde, hvilke er brønner som er mer horisontale, og derved forårsaker at borkakset er tilbøyelig til å samles sammen.

Forskjellige teknikker brukes til å inkorporere kjemiske materialer i borehullet for å redusere antallet foringsrørstrenger, hvilket er et av de primære mål for monobrønnen, og for å tilveiebringe en diametrisk effektiv borehullsvegg. Under boringen av et monodiameter borehull, kan det anvendes kjemikalier når man møter på formasjoner med lav mekanisk fasthet, ukonsoliderte svake soner eller unormale geotrykkprofiler som vil tillate en forlengelse av foringsrørets lengde.

Med fornyet henvisning til figur 7, kan det oppstå problemer under boringen av forskjellige formasjoner. Det er vist utvaskingsområder 232, 234 i borehullet, hvilke hovedsakelig reduserer diametrisk effektivitet. Hvis det skjer store utvaskinger under boringen, kan det være nødvendig å fylle inn borehullets utvaskingsområder før foring av borehullet. Borekaks, salter, leirskifter, for stor oppbygging av slamkake og utvaskinger kan resultere i et borehull som ikke har kvalitet og som er ujevnt (høy buktning). Disse problematiske situasjonene krever konvensjonelt en foringsrørstreng for å tette formasjonen. I en konvensjonell bore-prosess, stoppes boring mens foringsrørstrengen eller foringen settes, en kostbar prosedyre som forbruker riggtid og kostbare materialer. I tillegg reduseres brønn-boringens diameter ved installasjonen av hver tradisjonelle mekaniske foringsrør-streng. I monobrønnen er intervall-lengden som skal bores forlenget. Et ekspandert foringsrør påføres over problemområdet, og den alvorlige størrelses reduksjon skjer ikke.

Utvaskinger og hulrom kan utbedres ved bruk av forskjellige kjemiske løsninger som kan påføres på borehullet, hvilket gjør det mulig å forlenge lengden av monodiameter foringsrøret. Slike løsninger inkluderer punktplasserings materialer som kan sette seg eller klebemidler når brønnboringen kan gi etterfor spenninger. Punktplasseringsmaterialer som kan sette seg er materialer som presses inn i formasjonen og deretter setter seg. Materialene og klebemidlene vil virke slik at de stabiliserer brønnboringen, og det oppnås et jevnt borehull, slik at permanente foringsrør eller ekspanderbare foringsrør kan kjøres inn i mono-diameter brønnboringen. Kjemikalier kan brukes under boring for å forsterke formasjonsområder. Kjemikaliene penetrerer inn i formasjonen og gir en trykkfasthet for å forsterke området for å støtte setting av metalliske eller ikke-metalliske (kompositt) foringsrørstrenger. Et punktplasseringsmateriale som kan sette seg, så som et tiksotropisk materiale for kjemisk foringsrør, Flo-Stop, Channel Seal eller et harpiks, kan punktplasseres i det utvaskede området eller andre hulrom.

Et seigt materiale 236 for kjemisk foringsrør er en løsning som kan anvendes i disse situasjoner. Kjemisk foringsrør kan brukes til å løse problemer med svake formasjoner, som kanskje ikke tillater at foringsrør blir satt eller har styrke. Det kjemiske foringsrør kan øke den mekaniske trykkstyrke og konsolidere og isolere soner for å hindre fluidmigrering. Én form for kjemisk foringsrør brukes til å forsterke formasjonen. Det kjemiske foringsrør kan også brukes til å forsterke et svekket foringsrør ved å bygge et kjemisk foringsrør bak et eksisterende mekanisk foringsrør.

Det er flere systemer for levering av kjemiske foringsrør. Et leveringssystem er et punktplasseringssystem hvor borehullet fylles med kjemisk foringsrør, tillates å stivne og deretter bores et borehull gjennom det. Et foretrukket leveringssystem inkluderer å plassere en katalysator i borefluidene og deretter senere sirkulere et oppsettingsmateriale for å bevirke at det kjemiske foringsrøret settes opp. Oppettingsmaterialet og katalysatoren reagerer for å bevirke at det kjemiske foringsøret stivner. Et annet leveringssystem inkluderer blanding av det kjemiske foringsrør med boreslam. Enda et annet leveringssystem bruker selve det kjemiske foringsrør som boreslam. Se US-patentsøknad med serienr. 10/170.400, innlevert 13. juni 2002 og benevnt Methods of Consolidating Formations or Forming Chemical Casing or Both While Drilling, som herved inkorporeres heri ved referanse. Klebemidler kan også inkluderes i borefluidene.

Ved punktplassering av det kjemiske foringsrør over problemformasjonen, blir bunnhullssammenstillingen enten fjernet fra borehullet eller hevet til en dybde over den seksjon av borehullets vegg som skal fores kjemisk. Borestrengen kan fjernes eller ikke fjernes. I én utførelse kan borestrengen forbli i borehullet og ekspanderes for å funksjonere som et foringsrør. Et katalytisk basismateriale og oppsettingsmateriale blandes, og blandingen pumpes ned det øvre borehull 10A og bringes til å trenge inn i formasjonen rundt borehullets vegg. Blandingen får deretter forbli i borehullet 10A i en bestemt tidsperiode. For at det kjemiske foringsrøret skal sette seg som et faststoff er det nødvendig å vente en betydelig tidsperiode for at det kjemiske foringsrøret skal stivne fullstendig. Katalytiske aktivatorer kan tilsettes til blandingen for å øke hastigheten ved stivningen av det kjemiske foringsrøret. Etter å ha ventet noen timer, blir resten av det kjemiske foringsrøret boret ut så som med et boreslam, hvilket lar resten av blandingen trenge inn i borehullets vegg, og etterlater en kjemisk flate av boringsrøret på borehullets vegg for å danne det kjemiske foringsrøret. Prosessen inkluderer følgelig boring gjennom én av flere formasjoner, kjemisk foring av denne formasjonen, og deretter fortsettelse av boringen av borehullet.

Den kjemiske foringsrørløsningen kan alternativt påføres i en to-fase-prosess. Borefluider virker først som en bærer for en katalysator som kan adsorberes kjemisk på de svake eller ukonsoliderte formasjoner og danne en filterkake. Deretter blir et vannløselig eller dispergerbart materiale av harpiks-typen, med eller uten faststoffer som danner filterkake, sirkulert over de behandlede formasjoner. Den tidligere adsorberte katalysator herder harpiksen for å forsterke eller konsolidere formasjonene, og danner et herdet kjemisk foringsrør eller tetning.

Siden monodiameter brønnboringen hovedsakelig har en diameter fra overflaten til reservoarbarrieren, men kan fortsette videre til bunnen av brønn-boringen over den produserende reservoarsone, er det kjemiske foringsrør fortrinnsvis "tilpasset" til de formasjoner som blir boret.

En første foretrukket fremgangsmåte benytter et enkelt kjemisk foringsrør-fluid for å bore brønnboringen og samtidig konsolidere svake soner eller formasjoner ved lokaliseringer hvor det er kjent at ukonsoliderte svake soner og formasjoner vil bli påtruffet. En annen foretrukket fremgangsmåte benytter både et borefluid og et behandlingsfluid ved boreanvendelser hvor det er ukjent om ukonsoliderte svake soner eller formasjoner vil bli påtruffet. I den andre fremgangsmåten, hvis ukonsoliderte svake soner eller formasjoner ikke påtreffes, er trinnet med behandlingsfluidet ikke påkrevd, og tiden og kostnaden som er påkrevd for å utføre trinnet med behandlingsfluidet vil bli spart.

Den første fortrukne fremgangsmåte til konsolidering av ukonsoliderte svake soner omfatter boring av brønnboringen med et borefluid som har en pH i området fra ca 6 til ca 10, fortrinnsvis ca 8. Borefluidet består av vann, en polymerisk kationisk katalysator som er i stand til å motta og avgi protoner som er adsorbert på den ukonsoliderte formasjon, en vannløselig eller dispergerbar polymer som fornettes av en varmherdende harpiks og bevirker at harpiksen blir hard og seig når den herdes, og en vannløselige eller dispergerbar varmherdende harpiks som fornetter polymeren, katalyseres og herdes av katalysatoren og konsoliderer de svake soner eller formasjoner.

Vannet som brukes til å danne borefluidet kan være ferskvann, umettede saltløsninger eller mettede saltløsninger, inkludert saltløsning og sjøvann. Generelt kan vann fra en hvilken som helst kilde brukes så lenge det ikke negativt reagerer med komponenter i borefluidet.

Eksempler på polymeriske kationiske katalysatorer som er i stand til å motta og avgi protoner som er adsorbert på formasjonen inkluderer, men ikke begrenset til, polyetylenimin, poly(dimetylaminoetylmetakrylat) og poly(dimetylaminopropylmetakrylat). Av disse er polyetylenimin foretrukket. Den polymeriske kationiske katalysator er generelt inkludert i borefluidet i en mengde i området fra ca 1% til ca 15% av vekten av vann i borefluidet, mer foretrukket i en mengde i området fra ca 2% til ca 10% av vekten av vann, og mest foretrukket i en mengde på ca 6%.

De vannløselige eller dispergerbare polymerer som fornettes av de varmherdende harpikser som benyttes i samsvar med denne oppfinnelsen er polymerer som inneholder én eller flere av hydroksyl-, amid-, karboksyl- og epoksyfunksjonelle grupper. Eksempler på slike polymerer inkluderer, men er ikke begrenset til, akryllatekser, polyvinylalkohol, polyvinylbutyral, polyestere, polyalkylakrylsyrer, polyuretaner, akrylamidpolymerer, proteiner, polyoler og polysakkarider så som chitosan, hydroksyetylcellulose, karboksymetylhydroksyetylcellulose, vannløselige stivelser, guargummi, xantangummi, welangummi, carragenangummi og arabisk gummi. Av disse er polysakkarider foretrukket. Den vannløselige eller dispergerbare polymer som fornettes med varmherdende harpikser er generelt inkludert i borefluidet i en mengde i området fra ca 0,5% til ca 20% av vekten av vannet i borefluidet, mer foretrukket i en mengde i området fra ca 1% til ca 10% av vekten av vannet, og mest foretrukket i en mengde på ca 3%.

De vannløselige eller dispergerbare varmherdende harpikser (som inkluderer partikkelformede faste varmherdende harpikser som har en partikkel-størrelse i området fra ca 50 til ca 1000) som benyttes i samsvar med denne oppfinnelsen er valgt fra harpikser fra melamin-formaldehydtypen, dvs aminoharpikser som er laget av melamin og formaldehyd, harpikser av urea-formaldehydtypen, dvs aminoharpikser som er laget av urea og formaldehyd, og harpikser av fenol-formaldehydtypen, dvs syntetiske varmherdende harpikser som er laget av fenol og formaldehyd. Mer bestemt de varmherdende harpikser som brukes er valgt fra alkyletere av melamin-formaldehydharpikser og alkyletere av urea-formaldehydharpikser. Av disse er alkyletere av melamin-formaldehydharpikser foretrukket. En alkyleter av melamin-formaldehydharpiks som er særlig egnet er kommersielt tilgjengelig under handelsnavnet "ASTRO MEL CR1™" fra Borden Chemical, Springfield, Oregon, USA. Den vannløselige eller dispergerbare varmherdende harpiks som brukes i den ovenfor beskrevne fremgangsmåte er generelt til stede i borefluidet i en mengde i området fra ca 5% til ca 80% av vekten av vann i borefluidet, mer foretrukket i en mengde i området fra ca 20% til 70% av vekten av vann, og mest foretrukket i en mengde på ca 50%.

De varmherdende harpikser som er beskrevet ovenfor, når de katalyseres med varme, katalysatorer eller andre midler, danner hovedsakelig usmeltelige eller uløselige materialer som ikke mykner ved fornyet oppvarming. Når de er fornettet og herdet, blir de varmherdende polymerer sterke, harde og seige.

Som det vil forstås av fagpersoner innen området, kan borefluidene inkludere andre konvensjonelle komponenter så som vektmaterialer, viskositet-søkere, dispergeringsmidler og midler for å hindre fluidtap.

Den andre foretrukne fremgangsmåte til konsolidering av ukonsoliderte svake soner eller formasjoner består de følgende trinn. Brønnboringen bores med et borefluid som har en pH i området fra ca 6 til ca 10, fortrinnsvis 8, og som består av vann og en polymerisk kationisk katalysator som er i stand til å motta og avgi protoner som er adsorbert på formasjonen. Deretter bringes brønnboringen i kontakt med et behandlingsfluid som har en pH i området fra ca 6 til ca 10, fortrinnsvis 8, og som består av vann, vannløselig eller dispergerbar polymer som kan fornettes av en varmherdende harpiks og som forårsaker at harpiksen blir hard og seig når den herder, og en vannløselig eller dispergerbar varmherdende harpiks som fornetter polymeren, katalyseres og herdes av katalysatoren og konsoliderer de svake soner eller formasjoner slik at det forhindres at de faller ut.

Komponentene i borefluidet og behandlingsfluidet ved den ovenfor beskrevne fremgangsmåte, dvs vannet, den polymeriske kationiske katalysator, den vannløselige eller dispergerbare polymer som kan fornettes med en varmherdende harpiks og den vannløselige eller dispergerbare varmherdende harpiks er de samme som de som tidligere er beskrevet.

Den polymeriske kationiske katalysator er til stede i borefluidet i en mengde generelt i området fra ca 1% til ca 15% av vekten av vannet i borefluidet, mer foretrukket i en mengde i området fra ca 2% til ca 10% av vekten av vannet, og mest foretrukket i en mengde på ca 6%.

Den vannløselige eller dispergerbare polymer som kan fornettes av en varmherdende harpiks er tilstede i behandlingsfluidet i en generell mengde i området fra ca 0,5% til ca 20% av vekten av vannet i behandlingsfluidet, mer foretrukket i en mengde i området fra ca 1% til ca 10% av vannet, og mest foretrukket i en mengde på ca 3%. Den vannløselige eller dispergerbare varmherdende harpiks er til stede i behandlingsfluidet generelt i en mengde i området fra ca 5% til ca 80% av vekten av vannet, og mest foretrukket i en mengde på ca 50%.

Borefluidet så vel som behandlingsfluidet kan også inkludere andre additiver som er velkjente for fagpersoner innen området, så som vektmaterialer, viskositetsøkere, dispergeringsmidler og midler for å hindre fluidtap.

Bor-videre-prosessen som bruker bor-videre-materiale 238 er en annen fremgangsmåte som anvender feltprøvede kjemiske teknikker for å nå det produserende mål, og som eliminerer behovet for å sette en foringsrørstreng eller en foring. Denne prosessen utføres når boretrykksvinduet blir smalere mellom hull-kollapstrykk, poretrykk og frakturtrykk-profiler. Prosessen inkorporerer en serie av innpumpings- og avstengningstrinn med en kjemisk behandling som kommer inn i hulrommene, naturlige frakturer, eller permeabilitet av formasjonen. Denne serien av innpumpings- og avstengningstrinn benevnes vanligvis lekkasje-tester (leakoff tests, LOT). Behandlingene kan være designet slik at de konsoliderer svake soner, installerer beskyttende barrierer i vannsensitive formasjoner, isolerer høye poretrykk, øker brønnboringens inneslutning, eller en hvilken som helst kombinasjon av disse faktorer. Isolering av høye poretrykk tilveiebringer sparkstyring ved bruk av lavere boreslamvekter. Alternativt kan øking av brønnboringens trykkinneslutning tillate at operatøren øker tettheten i boreslammet og når den produserende målsone uten å sette en foring eller en foringsrørstreng. Bor-videre-prosessen kan også brukes for å korrigere en svak sementsko eller et svakt sted i foringsrøret og forsterke formasjonen rundt svakhetene.

Hvis formasjonen har strømmer av grunt vann og ikke tillater at formasjonen er åpen lenge nok til at et intervall blir boret fullstendig før borehullet faller sammen, så kan andre typer av stoppmaterialer som kan sette seg brukes, så som Flo-Stop, Foamed Slag, Flo-Stop 1 og Flo-Stop 5000 som er beskrevet i US-patentene 5.588.489; 5.571.318 og 6.273.191, som alle inkorporeres heri ved referanse.

Channel Seal er et punktplasseringsmateriale som kan sette seg, og er en spesialisert type sement. Channel Seal brukes imidlertid ikke som sement. Channel Seal brukes til punktplassering og til å konsolidere borehullets vegg. Channel Seal brukes til å fylle ut utvaskinger eller hulrom for å stabilisere borehullet før installasjon av regulære ekspanderbare foringsrør. Channel Seal er et Halliburton produkt. Channel Seal kan brukes sammen med ekspanderbare foringsrør eller regulære foringsrør eller i andre situasjoner hvor stabilisering må utføres rundt borehullet for inneslutning. Det er foretrukket at Channel Seal ikke brukes sammen med kjemisk foringsrør. Channel Seal er beskrevet i US-patent 6.138.759 og 6.315.042, som begge inkorporeres heri ved referanse.

Andre mekaniske støtter for borehullet kan også brukes i de ekspanderbare som er plassert inne i hverandre, så vel som i tilfellene med kjemisk løsning, for å redusere antallet foringsrørstrenger. Tradisjonelle foringsrør som brukes som en annen barriere for de kjemiske eller ekspanderbare rør kan anvendes. Se figur 17. Videre kan kveilrør eller kontinuerlige komposittrør brukes som en primær eller sekundær barriere. Kveilrør eller kontinuerlige komposittrør har færre mulige forbindelseslekkasjer, og kan utplassere med raskere midler. Hvis styring av samtids poretrykk og frakturgradient kan oppnås, kan dette resultere i lengre foringsrørintervaller. Tradisjonelle foringsrør kan brukes, men ytterligere spenningsbelastninger vurderes i designen, basert på de lengre lengder, temperaturvariasjoner og trykkvariasjoner.

Det skal forstås at flere typer av foringsrør kan brukes sammen med den foreliggende oppfinnelse for å tilveiebringe mekanisk støtte i borehullet. Forskjellige utførelser har blitt beskrevet, hvilke inkluderer bruk av konvensjonelle foringsrør, kjemisk foringsrør og ekspanderbare foringsrør. Tradisjonell, konvensjonell brønnarkitektur bruker herdede, ikke-deformerbare foringsrør av en jernholdig legering, av en besemt fasthet og grad for de individuelle formasjonsseksjoner. Den foreliggende oppfinnelse bruker kjemiske foringsrør og eventuelt ekspanderbare foringsrør. Forskjellige fremgangsmåter til foring kan imidlertid brukes i en monodiameter brønnboring. Foringsrørmaterialer kan inkludere stål og/eller andre metaller, kompositter, plast, kjemikalier, jernholdige og ikke-jernholdige materialer eller et hvilket som helst annet materiale som har de karakteristika som er påkrevd for å danne en foringsrørvegg. Foringsrørmaterialer kan belegges med elastikk, plast eller teflon over metallene for korrosive formål. Foringsrørmaterialene kan også være produkter av nanoteknologiprosesser. Fremgangsmåtene kan også kombineres eller separeres og være midlertidige eller permanente.

Ekspanderbare foringsrør kan brukes til å løse problemer med borehullets stabilitet. Ekspanderbare foringsrør brukes i den opprinnelige, permanente oppbygging av brønnboringen som permanent foringsrør. Det kan også brukes til å fore en brønnboring som har falt sammen, eller til å hjelpe til med å opprettholde sluttdiameteren i en penetrering med en brønnboring når et ytterligere foringsrør kan være påkrevd. For eksempel, under prosessen med oppbygging av brønnen, kan grunnen falle sammen eller det kan skje at foringsrør kan slites, hvilket etterlater et hull i den opprinnelige, permanent oppbygde barriere. En ny barriere vil være påkrevd. Ekspanderbare foringsrør vil gjøre at sluttdiameteren ved reservoarpenetreringen opprettholdes. Hvis konvensjonelle foringsrør brukes, er det usannsynlig at sluttdiameteren ved penetreringen kan opprettholdes over reservoaret.

Fremgangsmåter til foring inkluderer også mekanisk foring under boring, hvilket kan inkludere eller ikke inkludere ekspansjonen av foringsrør under eller etter boring. Videre kan komposittrør brukes som foringsrøret, hvilke kan ekspanderes eller ikke-ekspanderes under prosessen med oppbygging av brønnen. Komposittrør lages av Fiber-Spar og Wellstream, men kan være laget av andre. Komposittrør kan følgelig ekspanderes over en formasjon. I tillegg til dette kan borehullets vegg fores ved smelting, så som med lasere, under eller etter boring. Enda en annen fremgangsmåte inkluderer boring med foringsrør, hvilket inkluderer bruk av borestrengen som foringsrør, hvilken kan ekspanderes eller ikke ekspanderes under oppbyggingsprosessen. En ytterligere fremgangsmåte inkluderer bruk av ekstruderingsmaterialer hvor brønnboringen kan fores med ekstrudert materiale under prosessen med oppbygging av brønnen. Det ekstruderte materiale kan forbli permanent i brønnboringen. En annen fremgangsmåte inkluderer bruk av teleskoperende foringsmaterialer, hvilket resulterer i en avsmalende brønnboring. Den avsmalende brønnboring opprettholder imidlertid de normale grenser for en monodiameter brønnboring. Teleskoperende foringer er en serie av foringer som hver har en litt mindre innvendig diameter. Ekspanderbare foringshengere kan brukes for å hjelpe til med teleskoperingen.

Det skal også forstås at foringsrøret kan installeres på en av flere måter. For eksempel kan foringsrøret kjøres ved bruk av en borerigg. Det kan også installeres ved bruk av et uttakbart lederør i en sperrekonfigurasjon. Foringsrøret kan også installeres ved fremgangsmåter til boring og foring som anvendes av Sperry og Halliburton. Videre kan foringsrør drives ned inn i formasjonen, eller de kan vaskes ned. Foringsrøret kan også settes ut ved å benytte et fremdriftssystem. Se US-patent 6.003.606 og US-patentsøknad med serienr. 10/265.786, innlevert 7. oktober 2002, benevnt Well System, som begge herved inkorporeres heri ved referanse. Foringsrør kan for eksempel installeres ved bruk av kveilrør, en overhalingsenhet eller en hydraulisk overhalingsenhet. Foringsrør kan installeres ved bruk av en utførelse med en sugeinnretning, hvilken kan inkludere et uttakbart lederør i en sperrekonfigurasjon. Se US-patentsøknad med serienr. 10/193.609, innlevert 11. juli 2002, og benevnt Retrievable Suction Embedment Chamber Assembly, som herved inkorporeres heri ved referanse.

Annet utstyr som brukes,inkluderer et brønnhode for å støtte og henge av undervanns/overflaterør, tilveiebringe strukturell støtte, støtte-foringsrør og støtte-produksjonsrør. Pga ringrommet med den lille diameter og det reduserte antall ringrom pga den lengre lengde av den borede brønnseksjon, kan opphengene for foringsrør og produksjonsrørhengeren ekspanderes eller spesialmaskineres. Brønnhodet kan også ha en redusert størrelse, hvilket reduserer den påkrevde rigglastkapasitet. Tradisjonelt brønnhodeutstyr kan også brukes. En ekspanderbar produksjonsrørhenger kan brukes, men er ikke nødvendigvis foretrukket.

Ekspanderbare foringsrør kan installeres inne i brønnboringen ved hjelp av innkledning, og behøver ikke nødvendigvis å sementeres på plass. Hvis det ekspanderbare foringsrør har et ytre borehull med en konstant diameter, vil det fortsatt utgjøre en monodiameter brønnboring.

De smale ringrom for ekspanderbare foringsrør/foringer krever at det brukes andre tetningskomposisjoner eller isolasjonsmaterialer. Slike komposisjoner og materialer må være duktile for å danne en passende tetning. Det er foretrukket at konvensjonell sement ikke brukes sammen med ekspanderbare foringsrør, ettersom det kan utvikles mikroringrom, hvilket tillater gassmigrering og dårlig isolasjon. Oljefeltsement vil være særlig skjør og svak i slike tynne kapper, og er følgelig et upassende tetningsmedium. Formuleringen for den ekspanderbare foringsrørsement er forskjellig fra vanlig sement.

Sementering av foringsrøret kan oppnås med forskjellige fremgangsmåter, inkludert bruk av tetningsmidler, teknologi med punktplassering av substanser som kan sette seg, konvensjonell primær sementering, harpikser, skumsement, lateks og slam-til-sementformuleringer. Disse materialene kan utgis gjennom borkronen, et aktivert rørstykke, en applikator eller et børstesystem.

Flere vurderinger gjøres ved sementering av de lengre øvre intervaller i monobrønnen, inkludert: Hva må veggen (og sementbarrieren) tåle i løpet av sin levetid? Hvilken effekt vil den økte lengde og temperaturvariasjoner ha på spenningsbelastning ved sementering og helhet? Hvilke karakteristika for de kjemiske formuleringer av sementen er påkrevd? Hvilke utførelsespraksiser kan anvendes for å redusere uvirksom tid? Det spesifikke mål for monobrønnen er å reduseres levetidskostnad pr ekvivalent enhet av olje eller gass ved å øke nytte-verdiene. For å oppnå dette mål vurderes hele brønnoppbyggingen og langttids produksjon/injeksjon.

Lengre forings- og sementeringsintervaller må tåle temperatur- og trykkvariasjoner, inkludert krymping og ekspansjon, så vel som binding til forskjellige formasjoner og forskjellige mekaniske og kjemiske strukturelle støtter. Sementer med en høy elastisitetsmodul er mer mottakelige for skade fra trykk- og temperaturforandringer. Elastisitetsmodulen kan også være viktig i tilfelle hvor det kan anvendes tetningsmidler. Skummede sementer har god elastisk oppførsel. Mekaniske responser har blitt modellert, inkludert binding, oppsprekking, plastiske deformasjoner, krymping og ekspansjon. En finite-elementanalyse og en design-prosedyre utføres i sementeringsprogrammet for monobrønnen for å estimere fare for sementsvikt som en funksjon av formasjonsegenskaper, sementkappe og brønnens spenningsbelastning, men forskjellige formasjoner, temperaturer, trykk, belastninger, mekaniske/kjemiske bindinger, og brønnfunksjoner, må tas hånd om i finite-elementanalysen. Denne løsningsmåten hjelper operatører best til å bestemme den optimale sementformulering for monobrønnen som krysser over multiformasjoner og lengre lengder.

På grunn av den ensartete brønnboring for monodiameter arkitekturen, vurderes flere faktorer ved sementeringsanalysen: sementeringen vil bli utført i mindre ringromsavstand; sementeringen vil oppleve raskere termiske sykluser; og sementkomposisjonen vil måtte tilpasses mer til et "liv tilpasset brønnen" i en hardere eksponert tilstand. Alle disse faktorene må tas hensyn til under engineeringsprosessen og designprosessen.

Sementslurrytetthet er ofte større enn tettheten til de borefluider (slam) som brukes til å bore intervallet. Lengre intervaller av strenger av foringsrør kan ytterligere øke ECD under sementering, hvilket skyldes den økte høyde av den hydrostatiske søyle. I mange tilfeller kan de ytelsesegenskaper som er påkrevd for en bestemt anvendelse oppnås med lette slurryer. Høy trykkfasthet, som ofte oppnås med slurryer med høyere tetthet, er kanskje ikke alltid det man vurderer som viktigst.

Typen av strukturell mekanisk støtte vil være relevant når sementformuleringer velges. I tilfellet med det ekspanderbare rør, vil sementeringen måtte tåle trykk-krefter, og ikke herdes så mye at det opptrer fremkalt langtids-oppsprekking. Sementslurryer bør derfor designes slik at de passer til formasjonen og mekanisk støtte ved å oppnå en ønsket elastisitetsmodul og binding. I begge tilfeller må binding ved de forskjellige formasjoner til sementens grenseflate, og sementens binding til mekaniske (eller kjemiske) strukturelle støttegrenseflater vurderes. Om hvorvidt en enkelt basissement med varierende additiver kan formuleres slik at den håndterer de forskjellige formasjoner bestemmes for den spesifikke brønn og lokalisering.

Det er videre foretrukket at borefluidet er en type fluid som er enkelt å fortrenge for at det skal en fortrengning gjennom det trangere ringrommet. Dette

vil tillate at det skjer en forflytning fra borefluider til sementfluider i brønnboringen.

I en ukonsolidert formasjon kan områder av det borede borehullet ekspandere til en diameter på for eksempel 457,2 til 914,4 mm. Det er foretrukket at borehullet har en diameter som ikke er større enn ca 304,8 til 330,2 mm for foringsrør på 273,1 mm. Borefluidet må følgelig være lett å bevege gjennom ringrommet, men fortsatt beholde de egenskaper at det kan opprettholde brønnkontroll, for eksempel beholde borehullets stabilitet.

Videre er det påkrevd med et borefluid som genererer en tynn filterkake. Hvis det utvikles en tykk filterkake, vil den falle av, hvilket resulterer i store erosjonshull som er vanskelige eller umulige å sementere enhetlig. Fordi det er vanskelig å forflytte fluid gjennom ringrommet, er det mest bevegelige eller flytende borefluid foretrukket, slik at det vil passere og strømme gjennom alle de ringformede områder og mellomrom rundt borestrengen. Fortrengning av borefluider til sement vil kreve en "ren" differensiell fase mellom de to fluider for å få en jevn og ren fortrengning. Mens fortrengning i en typisk brønn vanligvis skjer ved å gå ned borestrengen og tilbake opp ringrommet, kan fortrengning for mono-diameter brønnen skje tradisjonelt eller ved hjelp av den omvendte sirkulasjons-metode, dvs ned ringrommet og retur tilbake opp borestrengen, særlig der hvor det er svært lange intervaller å sementere.

Utførelse av sementering for det lengre sementeringsintervall starter fortrinnsvis med et kjemisk avstandsfluid som har blitt designet spesifikt for effektivt å rengjøre hullet for det spesialiserte borefluid, og utføre en fortrengning i borehullet for den nye sementen. Feilaktig fortrengning eller inkompabiliteter mellom borefluidet og sementen kan resultere i en kostbar, dårlig sementjobb.

Avstandsfluidet tilveiebringer en barriere mellom borefluidene og sementen, slik at sementen ikke kontaminerer borefluidet. Når borefluidet bringes til å strømme, kan kanaler eller strenger i borefluidet og sementen blandes sammen pga turbulente strømninger. Strenger mellom borefluidet og sementen vil resultere i at sementen har dårlig trykkfasthet eller er lite helhetlig. For å unngå denne blandingen, kjøres et avstandsfluid mellom borefluidet og sementen, hvilket funksjonerer som en barriere mellom de to fluider. Avstandsfluidet er et differensierende fluid, hvilket, når det pumpes gjennom ringrommet, skyver borefluidene, skyver avstandsfluidet og forflyttes sammen med sementen eller tetningsmiddelkomposisjonen eller - materialet. Dette sikrer at sementen er ren når den passerer opp eller ned ringrommet.

Borefluidet blir deretter sirkulert ut av ringrommet, fulgt av sementen. Noe sement kan være et skum som er lett. Den kan være lettere enn borefluidet. Borefluidet vil følgelig være tilbøyelig til å forbli ringrommet, siden det er tyngre fluid enn skumsementen. Et avstandsfluid brukes fortrinnsvis til å separere borefluidet fra skumsementen.

Omvendt sirkulering av sementslurryen (omvendt sirkulering) er en alternativ fremgangsmåte til å plassere sement i monobrønnen. Denne teknikken anvendes når (1) ECD må reduseres for å forhindre nedbryting av formasjonen, eller (2) lange intervaller av foringsrør krever sement med betydelige temperatur-differanser fra bunnen til toppen av sementen. Forflytningsmekanikk ved omvendt sirkulering for hastighet og slurryreologi maksimeres pga hydraulikken fra det hydrostatiske trykk i sementslurryen. Den omvendt sirkulerende sement utsetter ikke hele slurrysystemet for sirkulerende bunnhullstemperaturer. Den teknikken maksimerer evnen til å plassere sementslurryer som er designet for den bestemte formasjonens mekaniske karakteristika og temperaturprofiler.

Monodiameter brønnarkitekturen oppviser spesifikke utfordringer for sementering av en brønnboring. Det vil være lengre sementeringsseksjoner, siden det kan være så mye som to eller tre formasjonsseksjoner i brønnboringen. Ringrommet mellom foringsrøret og borehullets vegg vil være trangt for å pumpe sement mellom foringsrøret og brønnboringen, hvilket enkelte ganger resulterer i lavere pumpemengder og begrensede trykk. Høye pumpemengder kan resultere i høy ekvivalent sirkulerende tetthet (equivalent circulating density, ECD) som over-trykksetter frakturgradienten ved pumping av sementen inn i formasjonen. Lave pumpemengder kan være påkrevd pga det trange ringrommet. En lav pumpe-mengde krever spesielle forsinkere, slik at sementen ikke vil sette seg eller bli hard når den pumpes. Forsinkere må tillate at sementen pumpes, men må også sørge for at sementens trykkfasthet utvikles etter at sementen har ankommet til sin permanente lokalisering i ringrommet. Videre kan det være at avstanden fra brønnboringen og sentraliseringen er mulig eller ikke mulig, hvilket skyldes mellomrommet i ringrommet. Konvensjonell sement er avhengig av hydraulikk for å bringe sementen til å strømme gjennom ringrommet. Tetningskomposisjonen er et fluid som strømmer til ethvert mellomrom mellom det ekspanderbare foringsrør og borehullets vegg. Et punktplasseringsmateriale, så som Channel Seal, brukes før sementering for å stenge eventuelle utvaskinger i borehullets vegg.

Brønner med forlenget rekkevidde og horisontale brønner kan kreve at foringsrøret "fløtes" ved bruk av et oppdriftssystem. Man kan vurdere BACE-systemet (et balansert oppdriftssystem), US-søknad med serienr. 09/655.623, innlevert 31. august 2000, og benevnt Methods and Apparatus for Creating a Downhole Buoyant Casing Chamber, som herved inkorporeres heri ved referanse. Et "fløte"- og oppdriftssystem kan brukes, og kan være laget av et kompositt-materiale.

Ved bruk av ekspanderbare foringsrør kan komprimering av det metalliske foringsrør over sementen i enkelte tilfelle, hvis sementformuleringen ikke tillater forsinket setting, bestandighet og elastisitet, frembringe problemet med mikro-frakturering av sementen og ufullstendig helhet av sementen. Tetningsmidler kan brukes i enkelte tilfelle. Sementformuleringene må følgelig være spesifikke for operasjoner med ekspanderbare foringsrør, inkludert det trangere ringrom som vil være i en monodiameterbrønn.

Det skal nå vises til figur 8, idet én foretrukket tetningskomposisjon 240 for ekspanderbare foringsrør/foringer er beskrevet i US-patentsøknad med serienr. 10/006.109, innlevert 4. desember 2001, benevnt Resilient Cement; US-patentsøknad med serienr. 10/243.001, innlevert 13. september 2002, benevnt Methods and Compositions for Sealing An Expandable Tubular in A Well Bore; som begge herved inkorporeres heri ved referanse. Tetningskomposisjonen omfatter en blanding av lateks, ditiokarbamat, sinkoksid og svovel, for tetting av en underjordisk sone som er penetrert av en brønnboring. Den svovelholdige komponent vulkaniserer lateksen slik at det dannes et faststoff. Lateksen inkluderer fortrinnsvis en styren/butadien kopolymer lateksemulsjon som er fremstilt ved emulsjonspolymerisasjon. Forholdet mellom styren og butadien i lateksen kan variere fra 10:90 til 90:10. Emulsjonen er en kolloidal dispersjon av kopolymeren. Den kolloidale dispersjon inkluderer vann fra ca 40-80% av vekten av emulsjonen. I tillegg til den dispergert kopolymer, inkluderer lateksen ofte små kvantiteter av en emulgator, en polymerisasjonskatalysator, kjedemodifiserende midler og lignende. Videre blir styren/butadien lateksene ofte kommersielt produsert som ter-polymerlatekser, hvilke inkluderer opptil ca 3 vekt% av en tredje monomer for å hjelpe til ved stabilisering av lateksemulsjonene. Lateksen kan være en hvilken som helst av et mangfold av velkjente gummimaterialer som er kommersielt tilgjengelige, hvilke inneholder umetting i polymerens ryggrad. Ikke-ioniske grupper som oppviser stearineffekter og som inneholder lange etoksylat eller hydrokarbonhaler kan også være tilstede. Tetningskomposisjonen kan videre omfatte stearinsyre. Vektmidlet kan være silikamel eller alternativt vektadditiv av manganoksid eller som et ytterligere alternativ krystallinsk silika. Tetningskomposisjonen kan videre omfatte acetylenalkohol for avskumming.

I en annen utførelse som er beskrevet i US-patentsøknad med serie nr. 10/006.109, inkluderer tetningskomposisjonen en blanding av lateks, ditiokarbamat, sinkoksid, svovel og et skummingsmiddel, hvor blandingen skummes. Komposisjonen kan videre omfatte et vektmiddel. Tetningskomposisjonen er kompressibel i sin satte tilstand når den plasseres mot en porøs geologisk formasjon, og den alternative utførelse av tetningskomposisjonen er kompressibel i både satte og usatte tilstander når den plasseres i et tettet system.

Fremgangsmåter til å tette ekspanderbare rør er beskrevet i US-patent-søknad med serienr. 10/177.568, innlevert 21. juni 2002, benevnt Methods of Sealing Expandable Pipe in Well bores and Sealing Compositions, som herved inkorporeres heri ved referanse. Én foretrukket fremgangsmåte til tetting av et ekspanderbart rør, så som et foringsrør eller en foring i en brønnboring, inkluderer først å plassere det ekspanderbare rør i brønnboringen og deretter bringe en kompressibel, hydraulisk sement-tetningsmiddelkomposisjon til å strømme, hvilken forblir virksom når den komprimeres, gjennom ringrommet mellom brønnboringen og røret. Tetningsmiddelkomposisjonen tillates å herde til en ugjennomtrengelig masse, og deretter ekspanderes det ekspanderbare røret, hvorved den herdede tetningsmiddelkomposisjon komprimeres.

I en annen fremgangsmåte som er beskrevet i US-patentsøknad med serienr. 10/177.568, plasseres et ekspanderbart foringsrør i brønnboringen. En kompressibel skummet tetningsmiddelkomposisjon, som består av en hydraulisk sement, en gummilateks, en gummilateksstabilisator, en gass og en blanding av skummende og skumstabiliserende overflateaktive midler, blir deretter plassert i ringrommet mellom brønnboringen og foringsrøret. Det ekspanderbare foringsrør ekspanderes, og skumtetningsmiddelkomposisjonen komprimeres ved ekspansjonen av det ekspanderbare foringsrør.

Eksempler på den hydrauliske sement som kan benyttes i de ovennevnte fremgangsmåter inkluderer, men er ikke begrenset til, kalsiumaluminatsement, Portland-sement og Portland-masovnsement. Av disse er kalsiumaluminatsement foretrukket. Et mangfold av velkjente gummilatekser kan brukes, inkludert styren/- butadien kopolymer lateksemulsjon, polykloroprenemulsjon, polyisoprenemulsjon og akrylonitrilibutadienemulsjon. Av disse er styren/butadien lateksemulsjon foretrukket. For å hindre at den vandige lateks for tidlig koagulerer og øker viskositeten i den skummede tetningsmiddelkomposisjon, inkluderes en virksom mengde av lateksstabiliserende overflateaktivt middel i komposisjonen. Det lateksstabiliserende overflateaktive middel som brukes inkluderes i den skummede tetningsmiddelkomposisjon i området fra ca 3% til 6% av vekten av gummilateksen i den skummede tetningsmiddelkomposisjon, fortrinnsvis i en mengde på 4%. Gassen i den kompressible skummete tetningsmiddelkomposisjon kan være luft eller nitrogen, hvor nitrogen er foretrukket. Forskjellige blandinger av skum og skumstabiliserende overflateaktive midler kan brukes i de kompressible skummete tetningsmiddelkomposisjoner. En blanding av etoksylert alkoholetersulfat overflateaktivt middel, et alkyl eller alken amidopropylbetain overflateaktivt middel og et alkyl eller alken amidopropyldimetylaminoksid overflateaktivt middel er foretrukket. Den kompressible skumtetningsmiddelkomposisjon kan også inkludere et viskositetsøkende middel for suspendering av partikkelformede faststoffer i dette. En benotonitt er fortrukket. Den kompressible skumtetningsmiddelkomposisjon kan også inkludere et partikkelformet fast tetthetsjusterende vektmateriale som er suspendert deri. Jernoksid er foretrukket. Den kompressible skummede tetningsmiddelkomposisjon kan også inkludere en setningsforsinker. Sitronsyre er foretrukket. Et mangfold av andre konvensjonelle additiver kan også brukes i den kompressible skummete tetningsmiddelkomposisjon, inkludert, men ikke begrenset til, additiver for fluidtapsbegrensning, akseleratorer, dispergeringsmidler og materialer for sirkulasjonssvikt.

Ved fremgangsmåtene komprimerer ekspansjonen av det ekspanderbare rør gassen i den skummete tetningsmiddelkomposisjon, men komposisjonen

opprettholder sin virkeevne, dvs sin integritet og tetningsegenskaper, hvorved den hindrer den uønskede migrering av fluider mellom soner eller formasjoner som er penetrert av brønnboringen og fysisk støtter og posisjonerer røret i brønnboringen.

Sensorer kan være anordnet i det ringformede området fra og inkludert foringsrørets vegg til borehullets vegg for å måle og samle inn data og informasjon som er nyttig ved boringen, komplettering, produksjon og overhaling av brønnen. For eksempel kan sensorer være anordnet i foringsrøret/foringens vegg, på den utvendige overflate av foringsrøret/foringen, i sementen eller tetningskomposisjonen i ringrommet, i det kjemiske foringsrør, i borefluidet eller i kjemikaliet på eller som er reagert med brønnboringens vegg. Sensorene kan være innenfor metallurgien i metallforingsrøret, eller være innleiret i veggen i komposittforingsrøret. Sensorer kan være anordnet i de kjemiske løsninger for borehullet. Sensorer kan også være anordnet i sementen eller tetningskomposisjonen, så vel som det kjemiske foringsrør. Sensorene kan også være anordnet på utsiden av monodiameter foringsrøret ved bruk av en kappe. Disse sensorer kan være anordnet enten i den øvre borehullsseksjon eller i den nedre borehullsseksjon som strekker seg gjennom den produserende formasjon.

Sensorene kan være av forskjellige typer. Én type sensor kan lages ved bruk av nanoteknologi. Sensorene er nødvendigvis ikke metalliske sensorer, men kan være et plasma, et fluid eller et kjemikalie eller partikler eller være partikulære. Sensorene behøver ikke å være elektriske. Dataene eller informasjon fra sensorene innsamles med forskjellige midler, så som ved bruk av akustikk, vibrasjonsteknologi, bredbåndsteknologi, radiofrekvensteknologi eller lignende. Sensorene behøver ikke å fordre ledninger eller andre ledere for å sende eller lagre dataene og informasjonen fra sensorene.

Sensorene kan brukes til å samle inn enhver type av nedihulls parametere, om reservoaret eller seismiske, eller om tilstanden til utstyr som er installert eller kjørt i brønnboringen. Sensorene anordnes i brønnen under boringen av brønnen. Signalene som sendes av sensorene under boring vil forplante seg til overflaten eller til en annen mottaker for å tilveiebringe informasjon under boringen av en brønn. Sensorene kan brukes til å identifisere frakturer eller forkastninger i formasjonen, så vel som seismiske data om formasjonen. For eksempel kan en ny brønn bores tilstøtende en eksisterende brønn. Sensorene kan være både i den eksisterende brønn og i brønnen som blir boret. Brønnen som blir boret bores ved hjelp av en bunnhullssammenstilling som har verktøy for MWD og LWD, hvilke er i stand til å motta signalene fra sensorene i den til-støtende brønn. Sensorene kan måle hastigheten ved overføringen av bølger eller vibrasjoner mellom de to brønner. De kan også detektere en strømningsfront som brer seg mellom brønnene. For eksempel kan vann injiseres i en brønn, hvilket forårsaker at vannet strømmer til en produserende brønn. Sensorene er i stand til å detektere om hvorvidt gode sveipeffektiviteter oppnås, så som gjen-vinningssveip. Sensorene kan også samle inn informasjon relatert til boring. Sensorene vil også være nyttige der hvor brønnen er i et meget korrosivt område. Sensorene kan angi om hvorvidt borehullet kommer til å bli vasket ut eller om det har skjedd korrosjon.

De ovenfor beskrevne fremgangsmåter og anordninger brukes til å bore og komplettere en monodiameter brønnboring med et kvalitetsborehull som har diametrisk effektivitet. Det følgende beskriver forskjellige anordninger og fremgangsmåter til foring av monodiameter borehullet med et monodiameter foringsrør. Når formasjonsbarrieren nås, kan et produksjonsleveringssystem med monoboring brukes i monodiameter foringsrøret for å frembringe en monobrønn, som heretter vil bli beskrevet i detalj.

Figur 3 og 9 A-G viser de forskjellige trinn ved fremgangsmåten til boring og komplettering. Figur 9 A-G og 3 viser de sekvensielle trinn eller steg ved boring og komplettering av brønnen. Figur 3 og 9 A-G er eksemplifiserende for én foretrukket fremgangsmåte og anordning. Selv om fremgangsmåten og anordningen beskrevet er like anvendbare på landbrønner hvor riggen er landbasert eller på offshorebrønner hvor riggen er en offshoreplattform eller et fartøy, illustrerer figur 3 og 9 A-G, av hensyn til beskrivelsen, et eksempel på en landbasert brønn.

Integrerte monobrønnteknologier kan anvendes ved hjelp av en tradisjonell offshorerigg, en tradisjonell landrigg, en hydraulisk overhalingsenhet, en kveilrørsenhet, eller et kablet komposittkveilrør. Ved de tradisjonelle offshore-og landrigger, reduserer de reduserte slamvolumer effektivt kravene til riggen. Bore-og-foresystemer kan tilveiebringe en ekstra fordel ved oppbygging av monobrønnen, så som ved å redusere tripper og borerør. De generelle prinsipper for å øke brønnoppbyggingens effektivitet støttes og vurderes ved design av en bestemt monobrønn. Selv om tradisjonelle rigger kan brukes til å bore mono-brønnens reservoarseksjoner, utledes ytterligere fordeler fra bruk av kablet komposittkveilrør og underbalanse-teknikker, som heretter vil bli beskrevet.

Selv om brønnen 12 kan dannes ved bruk av forskjellige boreutstyr og boreteknikker, illustrerer figur 3 og 9 A-G en nedihulls sammenstilling 20 som er anordnet på enden av en arbeidsstreng 22. Arbeidsstrengen 22 kan for eksempel være et skjøtt rør 29 som strekker seg fra overflaten 14 fra en rigg 34, eller et boreskip i tilfelle av en undervanns brønn. Med særlig henvisning til figur 9 A, kan nedihulls sammenstillingen 20 inkludere retningsboring (dvs slammotorer), en geo-pilot eller formasjonsevalueringsverktøy. Nedihulls sammenstillingen 20 inkluderer fortrinnsvis en borkrone 24, en nedihulls motor 26, en rømmer 28 nær borkronen, en sammenstilling 30 for måling under boring (measurement while drilling assembly, MWD) 30 og en sammenstilling 32 for logging under boring (logging while drilling, LWD). Det skal forstås at borkronen kan være en jernholdig eller ikke-jernholdig borkrone, og at den kan inkludere eller ikke inkludere sensorer. MWD-verktøy bestemmer lokaliseringen av borkronen i forhold til dybden, og LWD-verktøyene inkluderer loggeverktøy for formasjonsevaluering. Nedihulls sammenstillingen 20 kan også inkludere retningsverktøy over eller under LWD-sammenstillingen 32. Det skal også forstås at nedihulls sammenstilling 20 kan inkludere "foran borkronen" teknologi fra Halliburton, hvor MWD-sammenstillingen 30 og LWD-sammenstillingen 32 måler nedihulls parametere foran borkronen, så som ved å sende pulsbølger inn i formasjonen foran borkronen og måle LWD og seismiske parametere. Nedihulls sammenstillingen kan inkludere teknologi for innstilling av borkronen som anvendes fra Geo-Pilot, så vel som en roterbar, styrbar innretning.

Selv om rømmeren 28 nær borkronen kan være lokalisert mellom borkronen 24 og motoren 26, er den fortrinnsvis lokalisert over motoren 26. Selv om én rømmer nær borkronen er foretrukket, er det ikke påkrevd. Én fordel ved rømmeren 28 nær borkronen er at rømmeren nær borkronen gjør at borehullet kan bakoverrømmes ved påføring av kjemisk foringsrør som heretter beskrevet, eller den kan brukes under boringen av formasjonen for å fjerne eventuell overskytende formasjonsskade eller for å jevne ut et ujevnt borehull for å gjøre borehullet jevnere for det ekspanderbare foringsrør, den ekspanderbare skjerm eller kompletteringen som skal påføres.

Det skal forstås at kjemisk foringsrør kan påføres på ethvert tidspunkt under boringen av borehullet, som heretter forklart.

Borkronen 24 og nedihulls motoren 26 er fortrinnsvis en glattborings-borkrone, med en tilpasset slammotorsammenstilling, hvor slammotorsammen-stillingen 26 er festet direkte til borkronen 24. Denne kombinasjonen minimaliserer buktning i borehullet 10, slik at borehullets diameter kan være ensartet og jevn. En glattborings-borkrone er foretrukket for det ikke-produserende borehull 10A for de første 4267,2 m. En Geo-Pilot, roterende styrbar innretning med en borkrone med en forlenget lang kaliberseksjon er foretrukket for større dybder.

Selv om det ikke er påkrevd for det ikke-produserende borehull 10 A blir glattborings-borkronen 24, eller Geo-Pilot/borkronen benyttet ved boring av det produserende borehull 10B gjennom reservoarets produserende sone 30. Slickbore System (glattboringssystemet) inkluderer en borkrone 24 og en slammotor 26, som fortrinnsvis er enheter som er tilpasset hverandre, for å unngå at borkronen er tilbøyelig til å bore i én retning mens motoren er tilbøyelig til å bevege seg i en annen retning, hvilket innfører buktning i borehullet. Slickbore System og Geo-Pilot System er en del av fulldrift boresystemene som frembringer et kvalitetsborehull. Buktninger danner lommer i borehullets vegg, hvilket tillater utvaskinger av borehullet, slik at foringsrøret ikke blir skikkelig støttet i borehullet. Perfekt sementeringsstøtte er vanskelig å oppnå der hvor det er buktning.

Det skal nå vises til figur 10 og 11, hvor figur 10 viser en bunnhullssammenstilling som har en fortrengningsmotor (positive displacement motor, PDM) som drives ved å pumpe nedihulls fluid gjennom motoren for å rotere borkronen, og figur 11 viser en BHA med en roterende styrbar innretning (rotary steerable device, RSD), slik at borkronen roteres ved å rotere borestrengen ved overflaten. BHAens nedre hus som omgir den roterende aksel er fortrinnsvis "glatt" ved at den har hovedsakelig enhetlig diameter på husets utvendige overflate, uten stabilisatorer som strekker seg radialt derfra. Huset på en PDM har en bøy. Bøyen på en PDM skjer ved krysningen mellom kraftseksjonens sentrale akse og den nedre lagerseksjonens sentrale akse. Bøyevinkelen på en PDM er vinkelen mellom disse to akser. Huset på en RSD har ikke noen bøy. Bøyen på en RSD opptrer ved krysningen mellom husets sentrale akse og den akselens sentrale akse. Bøyevinkelen på en RSD er vinkelen mellom disse to akser. Bunnhullssammenstillingen inkluderer en borkrone med en lang kaliberseksjon, hvor borkronen har en borkronefront på hvilken det er kuttere, og som avgrenser en borkronediameter, og en lang sylindrisk kaliberseksjon over borkronens front. Den samlede lengde av kaliberseksjonen på borkronen er minst 75% av borkronens diameter. Den samlede lengde av kaliberseksjonen på en borkrone er den aksiale lengde fra det punkt hvor den fremre skjærestruktur når full diameter til toppen av kaliberseksjonen. Minst 50% av den samlede lengde av kaliberseksjonen er hovedsakelig full kaliber. Det viktigste er at den aksiale avstand mellom bøyen og borkronens front styres slik at den er mindre enn 12 ganger borkronens diameter.

Det skal nå vises til figur 10, hvor det er vist et glattboringssystem som inkluderer en bunnhullssammenstilling (bottom hole assembly, BHA) 310 som har en fortrengningsmotor (PDM) 312 som på konvensjonell måte er opphengt i brønnen fra den gjengede rørstrengen, så som en borestreng 344, selv om PDM 312 alternativt kan være opphengt i brønnen fra kveilrør. PDM 312 inkluderer et motorhus 314 som har en hovedsakelig sylindrisk utvendig overflate langs i det minste hovedsakelig hele sin lengde. Motoren har en øvre kraftseksjon 316 som inkluderer en konvensjonell kamformet rotor 317 for å rotere motorens utgangs-aksel 315 som respons på at fluid blir pumpet gjennom kraftseksjonen 316. Fluid strømmer således gjennom motorens stator for å rotere den aksialt krummede eller kamformete rotor 317. Et nedre lagerhus 318 rommer en lagerpakke-sammenstilling 319, hvilken omfatter både aksiallagre og radiallagre. Huset 318 er anordnet under borerørsleddet eller det bøyede huset 330, slik at kraftseksjonens sentrale akse 332 er bøyet fra den nedre lagerseksjons sentrale akse 344 med den valgte bøyevinkel. Denne bøyevinkelen er på figur 10 overdrevet av hensyn til klarheten, og er mindre enn ca 1,5 grader. Figur 10 viser også på enkel måte lokaliseringen av et MWD-system 340 som er posisjonert over motoren 312. MWD-systemet 340 sender signaler til overflaten av brønnen i samtid. BHA 310 inkluderer også en vektrørsammenstilling 342 som tilveiebringer den ønskede vekt på borkronen (weight-on-bit, WOB) på den roterende borkronen. Hoveddelen av borestrengen 344 omfatter lengder av metallisk borerør, og forskjellige nedihulls verktøy, så som tverrforbindelsesrørstykker, stabilisatorer, slagrør osv, kan være inkludert langs lengden av borestrengen.

Uttrykket "motorhus" slik det her brukes betyr den utvendige komponent av PDM 312 fra i det minste den øverste ende av kraftseksjonen 316 til den nederste ende av det nedre lagerhus 318. På motorhuset er det ikke inkludert stabilisatorer, hvilket er komponenter som strekker seg radialt utover fra den ellers sylindriske utvendige overflate av et motorhus, hvilke er i inngrep med side-veggene i borehullet for å stabilisere motoren. Disse stabilisatorene er funksjonelt deler av motorhuset, og uttrykket "motorhus" slik det her brukes vil følgelig inkludere alle radialt forløpende komponenter, så som stabilisatorer, som strekker seg utover fra den sylindriske utvendige overflate av motorhuset som ellers har en enhetlig diameter, for inngrep med borehullets vegg for å stabilisere motoren.

Det bøyete huset eller borerørsleddet 330 inneholder følgelig bøyen 331 som opptrer ved krysningen mellom kraftseksjonens sentrale akse 332 og den nedre lagerseksjons sentrale akse 334. Den valgte bøyevinkelen er vinkelen mellom disse aksene. I en foretrukket utførelse er borerørsleddet 330 et justerbart borerørsledd, slik at vinkelen ved bøyen 331 kan justeres selektivt på feltet av boreoperatøren. Borerørsleddet 330 kan alternativt ha en bøy 331 med en fast bøyevinkel.

BHA 310 inkluderer også en roterende borkrone 320 som har en borkrone endefront 322. En borkrone 320 inkluderer en lang kaliberseksjon 324 med en hovedsakelig sylindrisk utvendig overflate 326. Faste PDC kuttere 328 er fortrinnsvis posisjonert rundt borkronens front 322. Borkronens front 322 er i ett med den lange kaliberseksjonen 324. Den samlede kaliberlengde av borkronen er minst 75% av borkronens diameter, slik dette er definert ved den største diameter av den skjærende endefront 322, og fortrinnsvis er den samlede kaliberlengde minst 90% av borkronens diameter. Ved mange anvendelser vil borkronen 320 ha en samlet kaliberlengde fra én til én og en halv gang borkronens diameter. Den samlede kaliberlengde av en borkrone er den aksiale lengde fra det punkt hvor den fremre skjærestruktur når full diameter til toppen av kaliberseksjonen 324, hvilken hovedsakelig enhetlige sylindriske utvendige overflate 326 er parallell med borkronens akse og virker slik at den stabiliserer skjærestrukturen i sideretning. Den lange kaliberseksjonen 324 på borkronen kan være litt underdimensjonert sammenlignet med borkronens diameter. Den hovedsakelig enhetlige sylindriske overflate 326 kan være litt konisk eller avtrappet, for å unngå de uheldige effekter av akkumulert toleranse hvis borkronen settes sammen av én eller flere separat maskinerte deler, og fortsatt tilveiebringer sidestabilitet til skjærestrukturen. For ytterligere å tilveiebringe sidestabilitet til skjærestrukturen anses minst 50% av den samlede kaliberlengde å ha hovedsakelig full kaliber.

Den foretrukne borkrone kan være konfigurert til å ta hånd om styrke, abrasivitet, plastisitet og boreevne for den bestemte bergart som blir boret i awiks-hullet. Systemer for boreanalyse som beskrevet i US-patent 5.704.436, 5.767.399 og 5.794.720, som alle herved inkorporeres heri ved referanse, kan benyttes slik at den borkronen som benyttes ideelt sett kan være tilpasset til den tiltenkte type av bergart og boreparametere. Borkronen med lang kaliberseksjon funksjonerer som en stabilisator nær borkronen, hvilket tillater at man bruker lavere bøyevinkler og lav WOB for å oppnå den samme oppbyggingshastighet.

Sensorer kan fortrinnsvis brukes når de plasseres i en rullemeisel borkrone med forseglede lagre. Sensorer som måler temperaturen, trykk og/eller konduktivitet i smøreoljen i rullemeislenes lagerkammer kan brukes til å foreta målinger som indikerer at tetningssvikt eller lagersvikt enten har skjedd eller er umiddelbart forestående.

Det skal nå vises til figur 11, hvor drivkilden for den roterende borkrone ikke er en PDM-motor, men isteden er en roterende styrbar anvendelse, idet det roterende styrbare hus 412 mottar akselen 414 som roteres ved å rotere borestrengen ved overflaten. Forskjellige lagerelementer 420, 474, 472 er aksialt posisjonert langs akselen 414. Igjen vil fagpersoner innen området forstå at den roterende styrbare mekanisme som er vist på figur 11 er svært forenklet. Borkronen 460 kan inkludere forskjellige sensorer 466, 468 som kan være montert på en innsatspakke 462 som er forsynt med en dataport 464.

Glattboringskonseptet kan også anvendes ved roterende styrbare anvendelser. En roterende styrbar innretning (rotary steerable device, RSD) er en innretning som skråstiller eller påfører en kraft utenfor aksen på borkronen i den ønskede retning for å styre en retningsbrønn mens hele borestrengen roterer. En RSD vil typisk erstatte en PDM i BHA, og borestrengen vil bli rotert fra overflaten for å rotere borkronen. Det kan være omstendigheter hvor en rett PDM kan plasseres over en RSD av flere årsaker: (1) for å øke borkronens rotasjonshastighet til å være høyere enn borestrengens rotasjonshastighet for en høyere RQP; (ii) for å tilveiebringe en kilde for dreiemoment og effekt i kort avstand fra borkronen; (iii) og for å tilveiebringe rotasjon og dreiemoment for borkronen under boring med kveilrør.

Figur 11 viser en anvendelse hvor det brukes en roterende styrbar innretning (rotary steerable device, RSD) 410 istedenfor PDM. RSD har en kort lengde mellom bøyen og borkronens front, og en borkrone med lang kaliberseksjon. Under styring ligner retningskontroll med RSD retningskontroll med PDM. De primære fordeler kan følgelig anvendes ved styring med RSD.

En RSD gjør at hele borestrengen kan roteres fra overflaten for å rotere borkronen, selv under styring av en retningsbrønn. En RSD gjør det følgelig mulig for boreren å opprettholde den ønskede verktøyfront og bøyevinkel, under maksimering av borestrengens RPM og øking av ROP. Siden det ikke er noen glidning som er involvert med RSD, blir de tradisjonelle problemer som er relatert til glidning, så som diskontinuerlig vektoverføring, differansetrykkfastsuging, hull-rengjøring og problemer med drag, sterkt redusert. Med denne teknologien har brønnboringen en jevn profil når operatøren forandrer kurs. Lokale borehullsknær blir minimalisert, og effektene av buktning og andre hullproblemer blir sterkt redusert. Med dette systemet optimaliserer man muligheten til å komplettere brønnen samtidig som ROP forbedres og borkronens levetid forlenges.

Figur 11 viser en BHA for boring av et borehull hvor RDS 410 erstatter PDM 312. RSD på figur 11 inkluderer en kontinuerlig, hul, roterende aksel 414 inne i et hovedsakelig ikke-roterende hus 412. Radial avbøyning av den roterende aksel inne i huset ved hjelp av en dobbel eksentrisk ringkamenhet 474 forårsaker at den nedre ende 422 av akselen 414 dreier rundt et sfærisk lagersystem 420. Krysningen mellom den sentrale akse i huset 430 og den sentrale akse 424 for dreieakselen under det sfæriske lagersystem bestemmer bøyen 432 for retnings-boringsformål. Under styring holdes bøyen 432 i en ønsket verktøyfront og bøye-vinkel ved hjelp av den doble eksentriske kamenhet 474. For å bore rett er de doble eksentriske kammere anordnet slik at avbøyningen av akselen avlastes, og den sentrale akse 424 for akselen under det sfæriske lagersystem plasseres på linje med den sentrale akse 430 for huset 412. Trekkene ved denne RSD er beskrevet nedenfor i ytterligere detalj.

RSD 410 på figur 11 inkluderer et hovedsakelig ikke-roterende hus 412 og en roterende aksel 414. Husets rotasjon er begrenset av en anti-rotasjons-innretning 416 som er montert på det ikke-roterende hus 412. Den roterende aksen 414 er festet til den roterende borkrone 460 ved bunnen av RSD 410 og til drivrørstykket 417 som er lokalisert nær den øvre ende av RSD gjennom monteringsinnretninger 418. En sfærisk lagersammenstilling 420 monterer den roterende aksel 414 til det ikke-roterende hus 412 nær den nedre ende av RSD. Den sfæriske lagersammenstilling 420 avgrenser den roterende aksel 414 til det ikke-roterende hus 412 i de aksiale og radiale retninger samtidig som den tillater den roterende aksel 414 å dreie seg i forhold til det ikke-roterende hus 412.

Under styring utføres retningskontroll ved radial avbøying av den roterende aksel 414 i den ønskede retning og med den ønskede størrelse inne i det ikke-roterende hus 412 ved et punkt over den sfæriske lagersammenstilling 420. Avbøyning kan utføres ved bruk av en dobbel, eksentrisk ringkamenhet 474.

Fremgangsmåten til å danne monodiameter brønnboringen 10 inkluderer boring av et monodiameter ikke-produserende borehull 10A fra overflaten 14 til reservoarbarrieren 16, fortrinnsvis i én tripp inn i brønnen, ved bruk av nedihulls sammenstillingen 20. Etter at den ikke-produserende brønnboring 10A har blitt dannet som vist på figur 3, blir arbeidsstrengen 22 og nedihulls sammenstillingen 20 tatt opp av den ikke-produserende brønnboring 10A med en hovedsakelig felles diameter 18 forløpende fra overflaten 14 til toppen av reservoaret 30 i brønnen 12. Etter at det ikke-produserende borehull 10A er boret, bores et monodiameter produserende borehull 10B fra reservoarbarrieren 16 og over eller gjennom reservoar 30 til bunnen av brønnen 15. Det skal forstås at selv om figur 9 A-G og 3 illustrerer en vertikal brønn, kan brønnen være på land eller offshore, og den kan være et nytt borehull, et vertikalt borehull, et rett borehull, et borehull med forlenget rekkevidde, forlengelse av et eksisterende borehull, et forbiboret borehull, en horisontal brønn, et awiksborehull, et multilateralt borehull eller en annen type borehull for boring og komplettering av én eller flere produksjonssoner.

Figur 3 og 9 A-G illustrerer eksempler på de forskjellige trinn med boring av en monodiameter brønnboring 10 ved bruk av en foretrukket utførelse.. Med særlig henvisning til figur 9A, er et lederør 38 for understøttelse av et brønnhode 40 installert i grunnens overflate 14, så som ved boring, eller i tilfelle av en undervanns brønn, så som ved væskestråling inn i havbunnen. Nedihullssammenstillingen 20 på arbeidsstrengen 22 borer en initial seksjon 46 av borehullet 10A med borefluid 68 som passerer gjennom arbeidsstrengen for å tilveiebringe effekt til slammotoren 26 og fjerne borekaks opp ringrommet 42 som er dannet av arbeidsstrengen 22 og borehullets vegg 44. Boreslammotoren 26 tilfører i sin tur effekt til fulldrift borkronen 24 som frembringer et borehull 48 med enhetlig diameter. Borkronen kan være eller ikke være energibalansert. Den første seksjon 46 av borehullet 12 bores ned til og gjennom en formasjonsbarriere 50 ved bruk av borefluid 68. Visse karakteristika ved borefluidene støtter boring av monodiameter brønnboringen som heretter omtalt.

Formasjonsbarrieren 50 kan være enhver forandring i formasjonen. Leirskifer er en typisk formasjonsbarriere som deler forskjellige litologier, trykksoner eller soner med ekvivalent sirkulerende tetthet (equivalent circulating density, ECD). Så snart boring når en av disse typer barrierer, så fores borehullet enten med kjemisk foringsrør, ekspanderbare foringsrør eller en kombinasjon av disse.

I de fleste brønner, særlig dypere brønner som passerer gjennom multiple formasjoner, er det nødvendig å tilveiebringe støtte for formasjonen rundt den monodiameter ikke-produserende brønnboring 10A, og å inneslutte formasjonsfluider, materialer eller faststoffer i grunnen som ellers ville blande seg med boreslam og/eller produksjonsfluider. I mer permeable formasjoner er det også nødvendig å tette borehullet for å hindre fluidtap inn i formasjonen. Hver av disse funksjonene kan tilveiebringes ved å fore den ikke-produserende brønnboring 10A enten med kjemisk foringsrør eller ved innkledning med ekspanderbare foringsrør eller innkledning med foringsrør med vanlige foringsrør etter at forskjellige kjemiske løsninger har blitt brukt over formasjonsbarrieren 50.

Det skal nå vises til figur 9B, så snart nedihulls sammenstillingen 20 borer ned gjennom barrieren 50, blir armene 52 med roterende kuttere 54 på rømmeren 28 nær borkronen ekspandert for å rømme borehullsseksjonen 46 når rømmeren 28 nær borkronen roteres og beveges oppover inne i seksjonen 46 ved hjelp av arbeidsstrengen 22. Når rømmeren 28 nær borkronen trekkes tilbake opp gjennom den tidligere borede seksjon 46, blir borehullet bakoverrømmet og forstørret til en større diameter 58. Rømmeren 28 tjener også andre funksjoner, så som rengjøring av det tidligere borede borehull for bedre og jevnere borehulls geometri.

Ettersom borehullets bores, kan et kjemisk foringsrør 60 påføres på borehullets vegg 44. Kjemisk foringsrør 60 inkluderer kjemikalier som trenger gjennom formasjonen rundt den ikke-produserende brønnboring 10A og forandrer de mekaniske karakteristika i formasjonen. Fdringsrør-kjemikaliene stivner i formasjonen og danner kjemisk foringsrør 60. Det faste kjemisk foringsrør 60 tetter og kleber seg til formasjonen, og stivner følgelig slik at det dannes en barriere rundt borehullets vegg 44. Avhengig av type kjemisk foringsrør som brukes, kan stivning være en funksjon av tid og/eller temperatur eller kan utløses ved kontakt mellom foringsrørets kjemikalier og væsker eller gasser i formasjonen. For eksempel stivner en del blandinger for kjemiske foringsrør ved kontakt med formasjonsvann.

Det skal nå vises til figur 9C, hvor det kjemiske foringsrør 60 kan støtte seksjonen 46 i borehullet 10A inntil hele borehullet 10 er boret, deretter kan brønnen 12 fores med andre foringsrør, så som et metallforingsrør. Det er foretrukket å påføre kjemisk foringsrør 60 under boring, siden det tilveiebringer en støtte til formasjonens vegg 44 uten å begrense diameteren av borehullet 10, hvilket tilveiebringer hovedsakelig én enkelt diameter. Se US-patentsøknad med serienr. 10/170.400, innlevert 13. juni 2002 og benevnt Methods of Consolidating Formations or Forming Chemical Casing or Both While Drilling, som herved inkorporeres heri ved referanse.

Én utførelse av det kjemiske foringsrør 60 inkluderer et to-komponent-system, nemlig et katalytisk basismateriale og et oppsettingsmateriale. Det katalytiske basismateriale er inaktivt inntil det blir aktivert av oppsettingsmaterialet. Det katalytiske basismateriale er et penetrerende materiale som penetrerer formasjonen. Deretter strømmer oppsettingsmaterialet inn i bak det katalytiske basismaterialet, hvor det katalytiske basismaterialet virker som en katalysator for oppsettingsmaterialet, hvilket forårsaker at det stivner. Det katalytiske basismaterialet blir fortrinnsvis blandet med borefluidene 68 og trenger inn i formasjonen under boring. Oppsettingsmaterialet blir deretter påført, hvilket aktiverer det katalytiske basismaterialet til å danne et fast og kjemisk foringsrør 60. Oppsettingsmaterialet punktplasseres i prosessen, slik at det trenger inn i formasjonen. Ved inntrenging i formasjonen, tetter det katalytiske oppsettingsmaterialet formasjonen rundt borehullets vegg 44. Det kjemiske foringsrør 60 kan trenge inn i formasjonen og forandre formasjonens mekaniske karakteristika, eller det kan kun belegge borehullets vegg 44, slik at det dannes et fast ringformet kjemisk foringsrør inne i borehullet 10.

Det katalytiske basismateriale kan være en polymer som funksjonerer som en katalysator for oppsettingsmaterialet, hvilket kan være en harpiks. Kjemisk foringsrør 60 er typisk kombinasjonen av en polymer med en harpiks-teknologi. En polymer er en polyetylenimin (PEI) polymer og én harpiks er en harpiks av melamintypen. For eksempel vil en teknologi med en harpiks av melamintypen, når den kombineres med PEI-polymeren, stivne slik at den danner et kjemisk foringsrør. Polymeren påføres først, og deretter påføres harpiksen, hvor polymeren funksjonerer som en katalysator for harpiksen. PEI-polymeren penetrerer for eksempel formasjonen, og virker som en katalysator for melamin-harpiksen.

Harpiksen kan påføres enten i en flytende eller en fast tilstand. Det er to typer av melaminharpiks, en løselig harpiks som er en klar væske og er fullstendig løsbar, eller et faststoff som er et partikulært materiale. Væsken trenger inn i formasjonen der hvor polymeren er lokalisert, og katalyseres i formasjonen og forandrer de mekaniske karakteristika i formasjonen. Det avhenger av den ønskede egenskap for formasjonen. Partikkelmaterialet bygger en vegg for det kjemiske foringsrør 60. Hvis de mekaniske egenskaper til formasjonen skal forandres, vil harpiksen være i flytende tilstand for å trenge inn i formasjonen. Hvis kun et lag skal dannes rundt den innvendige vegg 44 i borehullet, er harpiksen et partikkelmateriale som kun danner en vegg. Denne fleksibiliteten gjør at formasjonen kan behandles som ønskelig, avhengig av den bestemte formasjon.

Én foretrukket fremgangsmåte til å danne et kjemisk foringsrør i en brønnboring for å forbedre den mekaniske fasthet i denne og tilveiebringe soneisolasjon for å hindre fluidstrømning mellom soner eller formasjoner under boring av brønnboringen er som følger. Brønnboringen bores med et borefluid som har en pH i området fra ca 6 til ca 10, fortrinnsvis 8. Borefluidet består av vann, en vannløselig eller vanndispergerbar polymer som kan fornettes med en varmherdende harpiks, og som bevirker at harpiksen blir hard og seig når den herder, en partikulær herdbar fast varmherdende harpiks, en vannløselig varmherdende harpiks, og en forsinket dispergerbar syrekatalysator for å herde den faste varmherdende harpiks og den vannløselige varmherdende harpiks. Borefluid-komponentene danner en filterkake på veggene i brønnboringen, hvilken herder til et hardt og seigt fornettet kjemisk foringsrør derpå.

Den vannløselige eller dispergerbare polymer som er fornettet med en varmherdende harpiks valgt fra gruppen bestående av polymerer som inneholder én eller flere av hydroksyl-, amid-, karboksyl- og epoksyfunksjonelle grupper. Eksempler på slike polymerer inkluderer, men er ikke begrenset til, akryllatekser, polyvinylalkohol, polyvinylbutyral, polyestere, polyalkylakrylsyrer, polyuretaner, akrylamidpolymerer, proteiner, polyoler og polysakkarider så som chitosan, hydroksyetylcellulose, karboksymetylhydroksyetylcellulose, vannløselige stivelser, guargummi, xantangummi, welangummi, carragenangummi og arabisk gummi. Polymeren er inkludert i borefluidet i en mengde i området fra ca 0,5% til ca 20% av vekten av vannet i borefluidet, mer foretrukket i en mengde i området fra ca 1 % til 10% av vekten av vannet, og mest foretrukket i en mengde på ca 3%.

Som nevnt over har den partikulære herdbare faste varmherdende harpiks en partikkelstørrelse i området fra ca 50 til ca 1000 mikron og er valgt fra parikkelformede faste harpikser av melamin-formaldehydtypen, harpikser av urea-formaldehydtypen eller harpikser avfenol-formaldehydtypen, og mer foretrukket fra partikulære faste alkylestere av melamin-formaldehydharpikser og partikulære faste alkylestere av urea-formaldehydharpikser. Av disse er de partikulære faste alkylestere av melamin-formaldehydharpikser foretrukket. Den partikulære herdbare faste varmherdende harpiks som brukes er inkludert i borefluidet i den generelle mengde i området fra ca 5% til ca 50% av vekten av vann i borefluidet, mer foretrukket i en mengde i området fra ca 10% til ca 30% av vekten av vann, og mest foretrukket i en mengde på ca 15%.

Den vannløselige varmherdende harpiks er valgt fra vannløselige harpikser av melamin-formaldehydtypen, harpikser av urea-formaldehydtypen eller harpikser av fenol-formaldehydtypen, og mer foretrukket fra vannløselige alkylestere av melamin-formaldehydharpikser og vannløselig alkylestere av urea-formaldehydharpikser. Av disse er vannløselige alkylestere av melamin-formaldehydharpikser foretrukket. Den vannløselige varmherdende harpiks som brukes er inkludert i borefluidet i en mengde i området fra ca 5% til ca 80% av vekten av vann i borefluidet, mer foretrukket i en mengde i området fra ca 20% til ca 70% av vekten av vann, og mest foretrukket i en mengde på ca 50%.

Syren i den forsinkede dispergerbare syrekatalysator er en organisk eller inorganisk syre valgt fra gruppen bestående av p-toluensulfonsyre, dinonyl-naftalensulfonsyre, dodecylbenzensulfonsyre, oksalsyre, maleinsyre, heksamsyre, en kopolymer av ftalsyre og akrylsyre, trifluormetansulfonsyre, fosforsyre, svovel-syre, saltsyre, sulfamidsyre og ammoniumsalter som frembringer syrer når det oppløses i vann. Av disse er ammoniumklorid foretrukket. Syren i den forsinkede syre som brukes er inkludert i borefluidet i en generell mengde i området fra ca 0,5% til ca 8% av vekten av varmherdende harpiks i borefluidet, mer foretrukket i en mengde i området fra ca 1 % til ca 6% av vekten av harpiks og mest foretrukket i en mengde på ca 4%.

Syren i den forsinkede dispergerbare syrekatalysator kan forsinkes ved bruk av forskjellige teknikker som er kjent for fagpersoner innen området. En foretrukket teknikk til å regulere avgivelse av syrekatalysatoren som brukes er å bevirke at syren absorberes inn i et partikulært porøst fast materiale, hvorved syren innkapsles. Når den innkapslede syre kombineres med borefluidet, blir den langsomt avgitt inn i borefluidet. Selv om et mangfold av porøse faste materialer kan brukes, er slike materialer som er særlig egnede inorganiske porøse, faste materialer som forblir tørre og frittstrømmende etter absorbsjon av flytende kjemisk additiv. Eksempler på slike porøse, faste materialer inkludert, men ikke begrenset til, metalloksider, eksempelvis silika og alumina; metallsalter av aluminasilikater, eksempelvis zeolitter, leirer og hydrotalkitter; og andre. Av de forskjellige partikulære porøse faste materialer som kan brukes, er partikulær porøs silika foretrukket, med utfelt silika som den mest foretrukne.

Den forsinkede avgivelse av flytende kjemisk additiv, som er absorbert i partikulært porøst utfelt silika, skjer ved hjelp av osmose, hvor det innkapslede flytende kjemikalie diffunderer gjennom det porøse faste materiale som et resultat av at det er ved en høyere konsentrasjon inne i det porøse materiale enn dets konsentrasjon i det flytende fluid på utsiden av det porøse materiale. For ytterligere å forsinke avgivelsen av et flytende kjemisk additiv, kan det porøse utfelte silika belegges med et langsomt løsbart belegg. Eksempler på egnede langsomt løsbare materialer som kan brukes inkludert, men ikke begrenset til, EDPM-gummi, polyvinyldiklorid (PVDC), nylon, vokser, polyuretaner, fornettete delvis hydrolyserte akryler og lignende. En mer detaljert beskrivelse av inn-kapslingsteknikkene som er beskrevet ovenfor er fremsatt i US patent nr. 6.209.646, bevilget 3. april 2001 til Reddy et al., hvis redegjørelse inkorporeres heri ved referanse til dette.

For å forsterke det kjemiske foringsrør som dannes i brønnboringen, kan ett eller flere uløselige forsterkningsmaterialer inkluderes i borefluidet. Forsterkningsmaterialene blir en del av filterkaken som avsettes på veggene i brønnboringen, hvilken herder til et hardt og seig foringsrør derpå. Tilstedeværelsen av forsterkningsmaterialene i det sterke, harde og seige kjemiske foringsrør tilveiebringer ytterligere fasthet til det kjemiske foringsrør. De uløselige forsterkningsmaterialer som kan brukes, men er ikke begrenset til, karbonfibre, glassfibre, mineralfibre, cellulosefibre, silika, zeolitt, alumina, kalsiumsulfat-halvhydrat, akryllatekser, polyol-polyestere og polyvinylbutyral. Av disse er fibrøse materialer eller kalsiumsulfat halvhydrat foretrukket. Når det brukes er forsterkningsmaterialet inkludert i borefluidet i en mengde i området fra ca 2% til ca 25% av vekten av vann i borefluidet, mer foretrukket i en mengde i området fra ca 5% til ca 20% av vekten av vann, og mest foretrukket i en mengde på ca 10%.

Som nevnt over kan borefluidet inkludere andre konvensjonelle borefluid-additiver som er kjent for fagpersoner innen området.

En kombinert fremgangsmåte for både å konsolidere ukonsoliderte svake soner eller formasjoner og for dannelse av et kjemisk foringsrør i en brønnboring som penetrerer de svake soner eller formasjoner for å forbedre den mekaniske fasthet av dette og/eller for å tilveiebringe soneisolasjon under boring av brønn-boringen er som følger. En brønnboring bores med et borefluid som har en pH i området fra ca 6 til ca 10, fortrinnsvis 8. Borefluidet består av vann, en polymerisk kationisk katalysator som er i stand til å motta og avgi protoner som er adsorbert på de ukonsoliderte leirer, leirskifere, sandstein og lignende, en vannløselig eller dispergerbar polymer som er fornettet av en varmherdende harpiks, og som forårsaker at harpiksen blir hard og seig når den herder, en partikulær herdbar fast varmherdende harpiks, en vannløselig varmherdende harpiks og en forsinket dispergerbar syrekatalysator for å herde den varmherdende harpiks, idet borefluidet danner en filterkake på veggene av brønnboringen, hvilken herder og konsoliderer de ukonsoliderte svake soner og formasjoner som er penetrert av brønnboringen, slik at avfalling forebygges og det dannes et hardt og seigt fornettet kjemisk foringsrør på veggene i brønnboringen.

Den polymeriske kationiske katalysator i borefluidet er valgt fra gruppen bestående av polyetylenimin, poly(dimetylaminoetylmetakrylat) og poly(dimetylaminopropylmetakrylat). Av denne er polyetylenimin foretrukket. Den polymeriske kationiske katalysator er inkludert i borefluidet i en mengde i området fra ca 1 % til ca 15% av vekten av vann i borefluidet, mer foretrukket i en mengde i området fra ca 2% til ca 10% av vekten av vann, og mest foretrukket i en mengde på ca 6%.

Den vannløselige eller dispergerbare polymer som er fornettet av en varmherdende harpiks som brukes i borefluidet er valgt fra polymerer som inneholder én eller flere av hydroksyl-, amid-, karboksyl- og epoksyfunksjonelle grupper. Eksempler på slike polymerer inkluderer, men er ikke begrenset til, akryllatekser, polyvinylalkohol, polyvinylbutyral, polyestere, polyalkylakrylsyrer, polyuretaner, akrylamidpolymerer, proteiner, polyoler og polysakkarider så som chitosan, hydroksyetylcellulose, karboksymetylhydroksyetylcellulose, vannløselige stivelser, guargummi, xantangummi, welangummi, carragenangummi og arabisk gummi. Av disse er polysakkarider foretrukket. Den vannløselige eller dispergerbare polymer som er fornettet med en varmherdende harpiks er generelt til stede i borefluidet i en mengde i området fra ca 0,5% til ca 20% av vekten av vann i borefluidet, mer foretrukket i en mengde i området fra ca 1 % til ca 10% av vekten av vann, og mest foretrukket i en mengde på ca 3%.

Den partikulære herdbare faste varmherdende harpiks, hvilken fortrinnsvis har en partikkelstørrelse i området fra ca 50 til ca 1000 mikron, er valgt fra partikulære, faste harpikser av melamin-formaldehydtypen, harpikser av urea-formaldehydtypen eller harpikser av fenol-formaldehydtypen, og mer foretrukket fra partikulære faste alkyletere av melamin-formaldehydharpikser og partikulære faste alkyletere av harpikser av urea-formaldehydtypen. Av disse er partikulære faste alkyletere av melamin-formaldehydharpikser foretrukket. Den partikulære herdbare faste varmherdende harpiks er generelt inkludert i borefluidet i en mengde i området fra ca 5% til ca 50% av vekten av vann i borefluidet, mer foretrukket i en mengde i området fra ca 10% til ca 30% av vekten av vann, og mest foretrukket i en mengde på ca 15%.

Den vannløselige varmherdende harpiks er valgt fra gruppen bestående av vannløselige alkyletere av melamin-formaldehydharpikser, vannløselige alkyletere av urea-formaldehydharpikser, og vannløselige harpikser av fenol-formaldehydtypen. Av disse er vannløselig alkyleter av melamin-formaldehydharpiks foretrukket. Den vannløselige varmherdende harpiks er inkludert i borefluidet i en mengde i området fra ca 5% til ca 80% av vekten av vann i borefluidet, mer foretrukket i en mengde i området fra ca 20% til ca 70% av vekten av vann, og mest foretrukket i en mengde på ca 50%.

Syren i slik forsinket syrekatalysator i slikt borefluid er en organisk eller inorganisk syre valgt fra gruppen bestående av p-toluensulfonsyre, dinonyl-naftalensulfonsyre, dodecylbenzensulfonsyre, oksalsyre, maleinsyre, heksamsyre, en kopolymer av ftalsyre og akrylsyre, trifluormetansulfonsyre, fosforsyre, svovel-syre, saltsyre, sulfamidsyre og ammoniumsalter som frembringer syrer når de oppløses i vann. Av disse er ammoniumkloridsyre foretrukket. Syren i den forsinkede syrekatalysator som brukes er generelt til stede i borefluidet i en mengde i området fra ca 0,5% til ca 8% av vekten av den varmherdende harpiks i borefluidet, mer foretrukket i en mengde i området fra ca 1 % til ca 6% av vekten av harpiks og mest foretrukket i en mengde på ca 4%.

Borefluidet kan valgfritt inkludere et uløselig kjemisk forsterkningsmateriale for foringsrør som er valgt fra gruppen bestående av karbonfibre, glassfibre, mineralfibre, cellulosefibre, silika, zeolitt, alumina, kalsiumsulfat-halvhydrat, akryllatekser, polyol-polyestere og polyvinylbutyral. Av disse er fibrøst materiale eller kalsiumsulfat halvhydrat foretrukket. Når det brukes er det uløselige forsterkningsmaterialet generelt til stede i borefluidet i en mengde i området fra ca 2% til ca 25% av vekten av vann i borefluidet, mer foretrukket i en mengde i området fra ca 5% til ca 20% av vekten av vann, og mest foretrukket i en mengde på ca 10%.

Som nevnt over kan borefluidet også inkludere konvensjonelle additiver som er kjent for fagpersoner innen området.

En annen fremgangsmåte til å konsolidere ukonsoliderte svake soner eller formasjoner og å danne et kjemisk foringsrør i en brønnboring som penetrerer de svake soner eller formasjoner for å forbedre den mekaniske fasthet til brønn-boringen og/eller å tilveiebringe soneisolasjon under boring av brønnboringen består av trinnene: (a) boring av brønnboringen med et borefluid som har en pH i området fra ca 6 til ca 10, fortrinnsvis 8, og som består av vann, en polymerisk kationisk katalysator som er i stand til å motta og avgi protoner som er adsorbert på de ukonsoliderte leirer, leirskifere, sandstein og lignende, en partikulær herdbar fast varmherdende harpiks og en forsinket syrekatalysator for herding av den faste harpiks, idet borefluidet danner en filterkake på veggene i brønnboringen, hvilken herder og konsoliderer de ukonsoliderte svake soner og formasjoner som er penetrert av brønnboringen, slik at avfalling forebygges; og (b) bringe brønn-boringen i kontakt med et behandlingsfluid som består av vann, en vannløselig eller dispergerbar polymer som er fornettet av en varmherdende harpiks og som forårsaker at harpiksen blir hard og seig når den herder, og en vannløselig eller dispergerbar varmherdende harpiks, idet behandlingsfluidets komponenter avsettes på filterkaken som er dannet i trinn (a) og de varmherdende harpikser herder til et hardt og seigt fornettet kjemisk foringsrør på veggene i brønnboringen.

Komponentene i borefluidet og behandlingsfluidet er de samme som komponentene beskrevet ovenfor i forbindelse med den foregående fremgangsmåte.

Den polymeriske kationiske katalysator er generelt til stede i borefluidet i en mengde i området fra ca 2% til ca 25% av vekten av vann i borefluidet, mer foretrukket i en mengde i området fra ca 5% til 20% av vekten av vann, og mest foretrukket i en mengde på ca 10%.

Den partikulære herdbare faste varmherdende harpiks er generelt til stede i borefluidet i en mengde i området fra ca 5% til ca 50% av vekten av vann i borefluidet, mer foretrukket i en mengde i området fra ca 10% til ca 30% av vekten av vann, og mest foretrukket i en mengde på ca 15%.

Syren i den forsinkede syrekatalysator er generelt til stede i borefluidet i en mengde i området fra ca 0,5% til ca 8% av vekten av den varmherdende harpiks i borefluidet, mer foretrukket i en mengde i området fra ca 1% til ca 6% av vekten av vann, og mest foretrukket i en mengde på ca 4%.

Den vannløselige eller dispergerbare polymer som er fornettet av den varmherdende harpiks er generelt til stede i behandlingsfluidet i en mengde i området fra ca 0,5% til ca 20% av vekten av vann i behandlingsfluidet, mer foretrukket i en mengde i området fra ca 1% til ca 10% av vekten av vann, og mest foretrukket i en mengde på ca 3%.

Den vannløselige eller dispergerbare varmherdende harpiks er generelt til stede i behandlingsfluidet i en mengde i området fra ca 5% til ca 80% av vekten av vann i borefluidet, mer foretrukket i en mengde i området fra ca 20% til ca 70% av vekten av vann, og mest foretrukket i en mengde på ca 50%.

Borefluidet kan valgfritt inkludere et forsterkningsmateriale for å forsterke det kjemiske foringsrør, som beskrevet ovenfor i forbindelse med den foregående fremgangsmåte. Når det brukes er forsterkningsmaterialet generelt inkludert i borefluidet i en mengde i området fra ca 5% til ca 50%, mer foretrukket i en mengde i området fra ca 10% til ca 30% av vekten av vann, og mest foretrukket i en mengde på ca 15%.

Som nevnt kan borefluidet også inkludere konvensjonelle additiver som er kjent for fagpersoner innen området.

Andre foretrukne komposisjoner og fremgangsmåter er beskrevet i US-patentsøknad med serienr. 10/170.400, innlevert 13. juni 2002 og benevnt

Methods of Consolidating Formations or Forming Chemical Casing or Both While Drilling, som herved inkorporeres heri ved referanse.

Hvis formasjonene kan bære selv, så kan det være at bakoverrømming eller påføring av det kjemiske foringsrør kanskje ikke er nødvendig.

Borehullet bores fra toppen av brønnen til så langt som mulig under overvåking av ECD og frakturgradient vindusbåndet. Hvis mulig bores borehullet over seksjoner av det ikke-produserende området som har forskjellige formasjoner, trykksoner og ECD-målinger. Hvis ECD og frakturgradientens vindu er smalt eller andre parametere indikerer at det kan være en mulighet for at borehullet blir ustabilt, så kan kjemisk foringsrør eller ekspanderbart foringsrør brukes til å støtte borehullet. Hvis det i det hele tatt er mulig, bores borehullet fra overflaten til reservoarbarrieren.

Det skal forstås at formuleringen av det kjemiske foringsrør kan variere med typen av formasjon som borehullet strekker seg gjennom. Hver seksjon av borehullet kan følgelig, når det er kjemisk foret, ha en forskjellig formulering for det kjemiske foringsrør, hvilken er formulert for den seksjonen av formasjonen.

Harpiks- og polymerteknologi er beskrevet i US-patent 4.664.713; 4.773.481; 4.799.550; 5.181.568; 5.146.986; 5.304.620; 5.335.726; 6.176.315 og 6.271.181, som alle herved inkorporeres heri ved referanse. Andre kjemikalier inkluderer formasjonsstabiliseringsmidler, så som fibrøse materialer. Kjemisk foringsrør kan også inkludere flytendegjort metalliske foringsrør.

Det kjemiske foringsrør 60 kan påføres ved bruk av forskjellige fremgangsmåter. Med hensyn på figur 3 og 9 A-G, blandes det katalytiske basismaterialet i borefluidene 68. Når glattborings-borkronen 24 med forlenget kaliberseksjon eller den roterende styrbare borkrone med forlenget kaliberseksjon på nedihulls sammenstillingen 20 borer den initiale seksjon 46 av borehullet 10A, passerer det modifiserte borefluid 68 med katalytisk basismateriale gjennom arbeidsstrengen 22 og gjennom borkronens dyser. Det katalytiske basismaterialet penetrerer formasjonen som omgir borehullets vegg 44. Et polymerisk, katalytisk basismateriale trenger best inn i formasjonen i et slamsystem med lavt vanntap mens borehullet blir boret.

Deretter, etter at borehullseksjonen 46 har blitt boret, blir borehullsseksjonen 46 etterboret, og oppsettingsmaterialet påføres under et sveip av borehullsseksjonen. Når borehullet blir bakeroverrømmet, påføres påsettings- materialet på borehullets vegg 44, når rømmeren passerer oppover gjennom borehullet 10A. Oppsettingsmaterialet strømmer i sin flytende form ned strømnings-boringen i arbeidsstrengen 22 og gjennom dyser i rømmeren 28. Når kutterbladene på rømmeren 28 roterer, sprayer dysene borehullets vegg 44 med oppsettingsmateriale, hvilket gjør at oppsettingsmaterialet penetrerer og ekstruderer inn i formasjonen som omgir borehullets vegg 44. Fluidtrykk tvinger oppsettingsmaterialet for det kjemiske foringsrør 60 til å strømme og trenge inn i formasjonen. Oppsettingsmaterialet får kontakt med det katalytiske basismaterialet, hvilket virker som en katalysator for å aktivere oppsettingsmaterialet, hvilket forårsaker at det stivner og danner kjemisk foringsrør 60. I en utførelse dekker harpiksen borehullets vegg 44 med en polymerkatalysator, hvilket forårsaker at harpiksen stivner og derved danner det kjemiske foringsrør 60.

Oppsettingsmaterialet kan enten være en løsbar væske, og, avhengig av anvendelsen, kan være et faststoff. For eksempel vil anvendelsen avhenge av permeabiliteten i formasjonsmaterialet, så som leirskifer eller sandstein. Hvis det skal bygges opp et kjemisk foringsrørlag, brukes det faste partikulære oppsettingsmateriale, hvilket vil danne et belegg på formasjonen. Hvis de mekaniske karakteristika til bergarten og formasjonen imidlertid skal forandres, brukes et løsbart oppsettingsmateriale. Det løsbare oppsettingsmateriale trenger inn i og stivner i formasjonen, hvilket forandrer formasjonens mekaniske karakteristika.

Det kjemiske foringsrør 60 funksjonerer også som et tetningsmiddel for å tette borehullet 10A. Et foretrukket kjemisk foringsrør 60 tetter borehullets vegg 44, slik at til og med gasser ikke kan penetrere borehullets vegg 44.

Selv om det kjemiske foringsrør 60 fortrinnsvis påføres gjennom dyser i rømmeren 28 nær borkronen, kan det kjemiske foringsrør 60 påføres gjennom dyser i borkronen. For maksimal penetrering er det fordelaktig å påføre det kjemiske foringsrør 60 gjennom dyser i en modifisert rømmer 28 nær borkronen eller en modifisert underrømmer, med dyser som er rettet mot borehullets vegg for å muliggjøre maksimal penetrering av borehullets vegg. I motsetning til en konvensjonell borkrone hvor stråler er mer hydraulisk fokusert nedover, er dysene tilstøtende kutterene på rømmeren 28 eller underrømmer fokusert mot borehullets vegg 44, hvilket påfører det kjemiske foringsrør 60 direkte inn i veggen 44. Selv

om det er foretrukket å rette påføringen av det kjemiske foringsrør mot borehullets vegg istedenfor bunnen av brønnen, skal det forstås at det kjemiske foringsrør kan

påføres gjennom dyser i en konvensjonell anti-virvlingsborkrone eller energibalansert borkrone. Kjemisk foringsrør kan også påføres med en modifisert børsteanordning, en turbulatoranordning eller en innretning av applikatortypen. Det skal forstås at det katalytiske basismaterialet kan blandes med borefluidene 68, og deretter kan oppsettingsmaterialet selektivt påføres eller ikke-påføres på et visst parti av den seksjon av borehullet som bores.

Kjemisk foringsrør tilveiebringer mange fordeler. Det reduserer ikke diameteren av brønnboringen 10. Med kjemisk foringsrør kan det være at borestrengen ikke behøver å fjernes fra brønnen ved boring av den ikke-produserende brønnboring 10A. Fdringsrørkjemikaliene kan tilveiebringe en slik sterk overflate på borehullets vegg 44 at det kan være mulig å bore borehullet fra overflaten 14 til formasjonsbarrieren 16 ved bruk av én streng av foringsrør. Det kjemiske forings-rør 60 kan også danne en barriere over flere formasjoner. Kjemisk foringsrør gjør at det ikke-produserende borehull 10A med monodiameter kan strekke seg fra overflaten til reservoarbarrieren 16. Et formasjonskompatibelt kjemisk foringsrør kan tillate at det produserende borehull 10B strekker seg gjennom den produserende formasjon 30.

Med henvisning til figur 9D og 9E, etter at det kjemiske foringsrør 60 har blitt påført på seksjonen 46 og borehullet har blitt bakoverrømmet, behøver nedihulls sammenstillingen 20 ikke å bli trukket fullstendig ut av borehullet 10A, og kan senkes tilbake gjennom den kjemisk forede seksjon 46 for å fortsette boring av borehullet 48 med liten diameter for den neste seksjon 56 av borehullet 10A, hvilket best ses på figur 9E. Når den neste seksjon 56 bores, kan den påtreffe en annen barriere 62. Trinnet med bakoverrømming eller påføring av kjemisk forings-rør blir deretter gjentatt.

Med henvisning til figur 9F, kan ytterligere borehullsseksjoner, så som seksjon 66, bakoverrømmes og fores kjemisk som påkrevd for å forlenge den ikke-produserende brønnboring 10A fra overflaten 14 til reservoarbarrieren 16. Trinnene med å bore med glattboringsborkronen 24, bakoverrømming med rømmeren 28 nær borkronen eller innretningen med påføring av kjemisk forings-rør, og påføring av det kjemiske foringsrør, gjentas følgelig inntil borehullet 10A når reservoar grensebarrieren 16.

Med henvisning til figur 9G, etter boring og bakoverrømming av borehullet 10A, fores den ikke-produserende brønnboring 10A med monodiameter med konvensjonelle foringsrør 70 som strekker seg fra overflaten 14 til reservoarbarrieren 16, og deretter blir sementert i brønnboringen 10A ved å la sement 72 strømme inn i ringrommet 74 som er dannet mellom foringsrøret 70 og brønn-boringens vegg 44. Selv om et metallfdringsrør, så som et ekspanderbart foringsrør, er foretrukket som foringsrør 70, skal det forstås at foringsrør 70 kan være laget av en kompositt eller glassfiber. Det ekspanderbare foringsrør kan være ekspanderbare komposittrør, ekspanderbare metalliske foringsrør, eller ekspanderbare metalliske kveilrør.

Videre kan foringsrøret være en streng av ekspanderbart foringsrør som strekker seg fra overflaten 14 til reservoarbarrieren 16. Patenter som er relatert til ekspanderbare foringsrør inkluderer US-patent 3.191.677; 3.191.680; 4.069.573; 4.976.322; 5.348.095; 5.984.568 og 6.029.748, og internasjonal publikasjon WO 98/22690, som alle herved inkorporeres heri ved referanse. Publiserte søknader som er relatert til ekspanderbare foringsrør inkluderer publisert US-patent søknad nr. 20020060068, publisert 23. mai 2002; publisert US-patentsøknad nr. 20020060069, publisert 23. mai 2002 og publisert US-patentsøknad nr. 20020060078, publisert 23. mai 2002, som alle herved inkorporeres heri ved referanse. US-patent 6.470.966, som herved inkorporeres heri ved referanse, er relatert til fremgangsmåter og anordninger for ekspandering av ekspanderbare foringsrør. Andre publiserte søknader som vedrører fremgangsmåter og anordninger for ekspandering av ekspanderbare foringsrør inkluderer publisert US-patentsøknad nr. 20010045289, publisert 29. november 2001; US-patent-søknad nr. 20010047866, publisert 6. desember 2001; publisert US-patentsøknad nr. 20020074130, publisert 20. juni 2002; publisert US-patentsøknad nr. 20020074134, publisert 20. juni 2002; publisert US-patentsøknad nr. 20020084078, publisert 4. juli 2002; publisert US-patentsøknad nr. 20020092657, publisert 18. juli 2002; publisert US-patentsøknad nr. 20020096338, publisert 25. juli 2002; publisert US-patentsøknad nr. 20020100593, publisert 1. august 2002; publisert US-patentsøknad nr. 20020100594, publisert 1. august 2002 og publisert US-patentsøknad nr. 20020100595, publisert 1. august 2002; som alle herved inkorporeres heri ved referanse. Se også SPE 77612, benevnt Reaching Deep Reservoir Targets using Solid Expandable Tubulars, av Rune Gusevik og Randy Merritt, datert 29. september - 2. oktober 2002, som herved inkorporeres heri ved referanse. Som omtalt i nærmere detalj nedenfor, i utførelser hvor det brukes et metallforingsrør, er det foretrukket å bruke ekspanderbare metallforingsrør, for å unngå eventuelle reduksjoner i borehullsdiameter som vil være nødvendig med konvensjonelle metallforingsrør.

Det er foretrukket at kjemiske foringsrør 60 brukes uten metallforingsrør under boreoperasjonen inntil alle formasjonsintervaller er boret fra overflaten til formasjonsbarrieren, og at det kjemiske foringsrør brukes til produksjon avhengig av formasjonen. I det nedre produksjonsborehull kan kjemisk foringsrør brukes med eller uten metallforingsrør eller foring. Kjemisk foringsrør brukes kun som et midlertidig foringsrør ved boring av det ikke-produserende borehull 10A, og et permanent metallforingsrør installeres i borehullet 10A for å funksjonere som produksjonsforingsrøret. Bruken av kjemisk foringsrør 60 gjør at monodiameter borehullet 10A kan bores uten installasjon av et mellomliggende metallforingsrør, slik at et metallforingsrør 70 med felles diameter kan installeres permanent i brønnboringen for produksjon etter at borehullet 10A har blitt fullstendig boret. Det kjemiske foringsrør 60 oppnår følgelig målet med å unngå flere mellomliggende foringsrørstrenger under boring. Konvensjonelle mellomliggende foringsrør-strenger forårsaker en reduksjon i diameteren av borehullet. Ved kjemisk foringsrør unngås at man må sette et metallforingsrør for en seksjon av borehullet for å nå slutt-målformasjonen.

Fremgangsmåtene og anordningene som er beskrevet ovenfor er rettet mot å bore brønnen i en tripp, og å installere foringsrøret i brønnen, alt samtidig. Slikt er særlig anvendbart på grunne brønner, dvs brønnboringer som er mindre enn 1000 meter dype. En brønn som kun er 609,6 eller 914,4 meter dyp kan bruke konvensjonelle borerør til å bore brønnen der hvor brønnen kun inkluderer én eller to formasjoner. Ved bruk av et konvensjonelt borerør, kan konseptet med bruk av ekspanderbare foringsrør fortsatt brukes. Videre kan borerøret ekspanderes og brukes som foringsrør.

Det ikke-produserende borehull 10A blir fortrinnsvis behandlet separat fra det produserende borehull 10B som strekker seg fra reservoarets grenser 16, gjennom reservoarets produserende sone 30. Det øvre borehull 10A fores før boring gjennom reservoarets produserende sone 30. Det samme er tilfelle med hensyn på barrierer 50, 62 ved at de fores i det minste med kjemisk foringsrør før videre boring.

De sekvensielle trinn for å bygge opp den ikke-produserende brønnboring 10A med monodiameter vil variere pga de tallrike geologiske formasjoner som må penetreres for å nå produksjonssonen, og de tallrike boreoperasjoner og påkrevd utstyr som må brukes for å oppfylle brønnplanen for boring og komplettering av en brønn. Den sekvensielle prosess med oppbygging av brønnen som er beskrevet med hensyn til figur 9A-G og 3 vil variere avhengig av omstendighetene i brønnen. For eksempel kan tilsynsorgan kreve at den ikke-produserende brønnboring 10A støttes av metallforingsrør når borehullet for brønnboringen 10A blir dannet, så som der hvor brønnen er en dyp brønn, eller der hvor borehullet passerer gjennom flere forskjellige formasjoner, eller der hvor borehullet passerer gjennom produserende soner som har forskjellige trykk, eller hvor borehullet passerer gjennom ustabile formasjoner, tektonisk aktive soner, eller en kombinasjon av dette. Det er ikke sannsynlig at slike hendelser opptrer i dypere formasjoner hvor brønnboringen vil strekke seg gjennom flere forskjellige formasjoner. I slike tilfeller, kan det være at borehullet som blir dannet for monodiameter brønnen må fores med metallforingsrør ettersom boringen av borehullet går fremover, hvilket heretter vil bli beskrevet.

Det skal forstås at brønnen kan bores ved bruk av ekspanderbare borerør. Borerøret kan være skjøtt rør eller kveilrør. Sementering kan gjøres konvensjonelt ned borerøret og tilbake opp gjennom ringrommet, eller sementering kan gjøres ved sirkulering ned ringrommet mellom formasjonsborehullet og borerøret, og tilbake opp strømningsboringen i borerøret. Borerøret kan deretter ekspanderes. Bunnhullssammenstillingen fjernes fra borerøret enten med snubbingrør, kveilrør eller kabel. Bunnhullssammenstillingen kan også være permanent anordnet ved bunnen av brønnen og sementeres i brønnen. Borerøret funksjonerer da som foringsrøret. Se US-patentsøknad med seriernr. 10/262.136, innlevert 1. oktober 2002, og benevnt Apparatus and Methods for Installing Casing in a Borehole, som herved inkorporeres heri ved referanse.

Med henvisning til figur 12, inkluderer en alternativ utførelse av det som er beskrevet med henvisning til figur 3 og 9A-G sammenblandingen av borefluidet og kjemisk foringsrør i et system slik at blandingen av borefluidet/kjemisk foringsrør brukes til boring av borehullet under samtidig kjemisk foring av borehullet. Boresammenstillingen som består av en glattboring og en borkrone med forlenget kaliberseksjon brukes sammen med komposittfluidet av borefluid, kjemisk forings- rør for å oppnå borehullskvalitet for monodiameter brønnboringen. Rømmeren nær borkronen kan være eller ikke være tilstede i bunnhullssammenstillingen, ettersom den kan brukes til å hjelpe til med å oppnå et jevnt borehull og å bringe komposittfluidblandingen dypere inn i borehullet. Det skal forstås at en glatt-boringsborkrone og en rømmer nær borkronen kan brukes sammen for samtidig å bore og rømme borehullet når boresammenstillingen danner borehullet 10A.

Komponentene i det kjemiske foringsrør 60 blandes med borefluidene 68 som passerer ned strømningsboringen i arbeidsstrengen 22. Borefluidet som inneholder fdringsrørkjemikaliene 60 passerer gjennom borkronen 86 og opp ringrommet 42 som er dannet mellom arbeidsstrengen 22 og borehullets vegg 44.

Kjemikaliene i det kjemiske foringsrør 60 stivner under boring, og man unngår følgelig å måtte stoppe boringen eller å heve nedihullssammenstillingen 20 og arbeidsstrengen 22 i borehullet 10A. Boring og foring er følgelig en kontinuerlig prosess. Denne kontinuerlige prosessen med foring under boring blir fortrinnsvis utført for hele lengden av det ikke-produserende borehull 10A fra overflaten 14 til toppen av reservoarbarrieren 16 i en tripp inn i brønnen 12. Foringen under boring kan alternativt utføres for en flerhet av geologiske formasjoner, eller den kan utføres fra toppen av brønnen til måldybden. Forskjellige komposittsystemer for kjemisk foringsrør/borefluid kan påføres under boreprosessen for en brønnboring, hvor komposittsystemet for det kjemiske foringsrør/borefluidet påføres på de forskjellige formasjoner som borehullet bores gjennom.

Foringsrørkjemikaliet 60 som blandes med borefluidet 68 trenger inn i formasjonens vegg 44 som omgir borehullet 10A for kjemisk å fore borehullet 10A under boring. Kombinasjonen av borefluid/kjemisk foring inkluderer en lim-komposisjon som kleber eller tetter sammen materialene som utgjør borehullets vegg 44 for å tilveiebringe strukturell støtte for borehullets vegg 44. Dette er forskjellig fra andre borefluider, fordi konvensjonelle borefluider ikke penetrerer inn i formasjonen, og kun danner en filterkake på borehullets vegg 44, hvilken skaller av og flaker av over en kort tidsperiode. Kompositten av kjemisk foringsrør/- borefluid vil støtte og belegge borehullet over en lengre tidsperiode enn konvensjonelle borefluider. Foringsrørkjemikaliet 60 inkluderer også et borehulls tetningsmiddel som tetter mot foringsrørlekkasjer og penetrerer inn i formasjonen rundt veggen 44 i grunnen, for å tette formasjonen.

En alternativ utførelse til kombinasjonen av borefluider og kjemisk foringsrør inkluderer bruk av det kjemiske foringsrør som borefluidet, slik at det kjemiske foringsrør i sin flytende form brukes til boring av borehullet samtidig med kjemisk foring av borehullet. Det kjemiske foringsrør utfører funksjonene til konvensjonelt boreslam, så som avkjøling av borkronen og fjerning av borekakset. Det skal forstås at denne utførelsen også inkluderer boring med en borkrone med et borefluidsystem som kan stabilisere formasjonen, dvs borehullets vegg 44.

Istedenfor å påføre det kjemiske foringsrør under boring, inkluderer en annen alternativ foretrukket fremgangsmåte til kjemisk foring av en monodiameter brønnboring å stoppe boringen etter komplettering av boringen av en borehullsseksjon, og påføring av kjemisk foringsrør.

Det er flere teknikker for å påføre det kjemiske foringsrør 60. En teknikk inkluderer å pumpe det katalytiske basismaterialet ned ringrommet 42 som er dannet av borestrengen og borehullets vegg, idet oppsettingsmaterialet pumpes ned strømningsboringen i borestrengen 22 og deretter blandes med det katalytiske basismaterialet når borestrengen 22 heves i borehullet 10A, og injiseres inn i formasjonen. Det kjemiske foringsrør kan også påføres ved først å la det katalytiske basismaterialet strømme ned strømningsboringen i borestrengen 22, og deretter opp rundt ringrommet 42, fulgt av oppsettingsmaterialet som da trenger inn i formasjonen og aktiveres med det katalytiske basismaterialet.

En annen teknikk til å påføre det kjemiske foringsrør involverer sirkulering av det katalytiske basismaterialet ned borehullet og borerørets ringrom, og å returnere det tilbake gjennom borerørets/borkronens boring. Trykk påføres, og materialet presses faktisk inn i formasjonen.

Påføring av kompositten av borefluid/kjemisk foringsrør og singulære kompositter kan påføres på formasjonen gjennom innretninger som fremmer at fluidene penetrerer dypt inn i borehullets formasjonsvegg ved bruk av "klemme"-innretninger for boring.

Det skal nå vises til figur 13A-13E, hvor det er vist enda en annen utførelse. I denne foretrukne utførelse brukes ekspanderbart foringsrør 90 til å fore borehullet 10 istedenfor kjemisk foringsrør. Selv om den ikke-produserende brønnboring 10A kan dannes fullstendig og deretter fores med ekspanderbare foringsrør 90, kan hver seksjon av borehullet for ikke-produserende brønnboring 10A, så som borehullsseksjonene 46, 56, 66 som er vist på figur 13E, alternativt fores med ekspanderbare foringsrør 90 etter at den har blitt boret, inntil brønnboringen 10A har blitt fullstendig boret og foret med ekspanderbare foringsrør 90. Kjemisk foringsrør påføres ikke i denne utførelse. Hvis det forekommer store utvaskinger under boringen, kan det være nødvendig å fylle inn borehullets vegger før foring av borehullet. Et punktplasseringsmateriale som kan sette seg kan punktplasseres i de utvaskede områder, og det ekspanderte foringsrør kan påføres over det.

Siden det kjemiske foringsrør 60 ikke brukes, er det foretrukket å bruke kombinasjonen av glattboringsborkronen med forlenget kaliberseksjon eller den roterende styrbare borkrone med forlenget kaliberseksjon og/eller rømmeren nær borkronen for å sørge for at borehullet har tilstrekkelig kvalitet til setting av det ekspanderbare foringsrør.

Hvis hele borehullet 10A skal bores før det fores, blir det ekspanderbare foringsrør 90 installert fra overflaten 14 til reservoarbarrieren 16 for brønnen, alt på en gang. Videre kan nedihulls sammenstillingen 82 på figur 12 brukes til å bore borehullet 10A med nedihulls motoren 84 og en standard fullborkrone 86. Trinnet med bakoverrømming i utførelsen på figur 9A-G og 3 er følgelig ikke lenger nødvendig, men kan utføres. Figur 13A viser at borehullsseksjonen 46 i borehullet 10A har blitt boret ved bruk av en standard full borkrone 86.

Fortrinnsvis ekspanderbare foringsrør 90 kan imidlertid installeres i trinn der hvor en seksjon av ekspanderbare foringsrør installeres etter at hver seksjon av borehullet 10A har blitt boret. Der hvor ekspanderbare foringsrør 90 installeres i seksjoner, må borkronen passere gjennom den tidligere forede seksjon av borehullet 10A, og en full standard dimensjonert borkrone, så som borkronen 86, som hadde blitt brukt til å bore det tidligere foringsrørborehull, kan ikke brukes, siden den ikke vil passere gjennom den tidligere installerte seksjon av ekspanderbare foringsrør. Det er følgelig foretrukket å bruke en boresammenstilling som inkluderer drilling av hullet med utvidet kaliber, så som en bisenterborkrone eller en borkrone med en rømmer med vinger eller en borkrone med en underrømmer, som hver vil passere gjennom den tidligere installerte seksjon av ekspanderbare foringsrør for deretter å bore borehullet med den samme diameter under den tidligere forede seksjon av borehullet 10A.

Selv om kjemisk foringsrør er den minimum tetningsmekanisme ved hjelp av hvilken den ikke-produserende seksjon 10A kan tettes før boring av reservoar seksjonen, er det foretrukket at det øvre borehull har blitt holdt inne ved ett av det følgende: konvensjonelle foringsrør, ekspanderbare foringsrør, kompositt forings-rør, ekspanderbare kompositt foringsrør, kveilrør eller ekspanderbare kveilrør. Bunnhullssammenstillingen på figur 9A kan brukes.

Til forskjell fra fremgangsmåten på figur 3 og 9A-G, blir borehullsseksjonen 46 fortrinnsvis foret med metallforingsrør før den neste borehullsseksjonen 56 bores. Figur 13A viser en ekspandert øvre seksjon 92 av ekspandert foringsrør 90 installert inne i borehullsseksjonen 46 av ikke-produserende brønnboring 10A.

Det skal forstås at den øverste seksjon av foringsrør i borehullet 10A kan være en streng av konvensjonelt foringsrør som ikke krever noen ekspansjon, unntatt et eventuelt overlappet parti med et neste foringsrør 94. Den første foringsrørstreng kan være et konvensjonelt foringsrør som har blitt sementert på plass inne i borehullet ved bruk av konvensjonell sement. Sementen 108 i bunnen av den initiale streng av foringsrør bores ut, og et borehull med den samme diameter blir videre boret inn i brønnen. En seksjon av ekspanderbare foringsrør 90 blir deretter installert i det nylig borede borehull ved å føre dette foringsrøret gjennom den øvre lengde av konvensjonelt foringsrør.

Det ekspanderbare foringsrør 90 sementeres på plass inne i brønn-boringen 10A. Hvis hele det ekspanderbare foringsrør 90 installeres fra overflaten 14 til reservoarbarrieren 16 i brønnen samtidig, så sementeres hele foringsrør-strengen samtidig. Hvis foringsrøret 90 installeres i trinn der hvor en seksjon av ekspanderbart foringsrør installeres etter at en lengde av borehullet 10A er boret, så vil hver seksjon av ekspanderbart foringsrør 90 bli sementert etter at det har blitt installert i den nylig borede seksjon av borehullet. Når visse seksjoner av borehullet 10A må støttes når borehullet bores, så installeres det ekspanderbare foringsrør 90 imidlertid i seksjoner for å stabilisere borehullets vegg 44 når seksjoner av borehullet 10A bores.

Med henvisning til figur 13B, er en ytterligere borehullsseksjon 56 av borehullet 10A boret. Etter at borehullsseksjonen 56 har blitt boret, så blir en neste seksjon 94 av uekspandert ekspanderbart foringsrør deretter kjørt gjennom den øvre foringsrørstreng 92, og denne er vist i ferd med å bli installert i borehullsseksjonen 56. Regulært foringsrør kan brukes og ekspanderes som det ekspanderbare foringsrør 90. Den innvendige diameter 98 av den ekspanderte øvre seksjon 92 er større enn den utvendige diameter 102 av den uekspanderte neste seksjon 94. Neste foringsrør 94 har en diameter 102 som nominelt er litt mindre enn diameteren 98 av det øvre foringsrør 92. Størrelsen av ekspansjonen av foringsrøret 90 vil avhenge av dets størrelse og vekt. Ekspansjonen er typisk mellom 10% og 20% av diameteren av det ekspanderbare foringsrørets diameter, og fortrinnsvis 20%. Den neste seksjon 94 kan derfor senkes gjennom den øvre seksjon 92, slik at det fortrinnsvis er en overlapp 96 mellom den nedre ende av den øvre seksjon 92 og den øvre ende av neste seksjon 94.

Med henvisning til figur 13C, etter at den neste seksjon 94 er på plass som vist på figur 13B, anordnes et stempel, en pigg, en kile, en kjegle eller en plunger 100 på en arbeidsstreng 101 inne i det neste foringsrør 94, og dette aktueres hydraulisk og føres gjennom den uekspanderte neste seksjon 94. Når stempelet 100 beveger seg gjennom strømningsboringen i den neste seksjon 94, ekspanderes den neste seksjon 94 til en ekspandert diameter 104 som hovedsakelig er den samme som den ekspanderte diameter 98 av den ekspanderte øvre seksjon 92. Stempelet 100 kan passere oppover fra bunnen av foringsrør 94, eller det kan passere nedover fra toppen av foringsrøret 94. Foringsrøret 90 ekspanderes langs sin lengde når stempelet 100 pumpes gjennom den ekspanderbare foringsrørstreng. Hver ny lengde av ekspanderbart foringsrør 90 ekspanderes følgelig slik at det har den samme diameter som den forrige installerte lengde av ekspanderbart foringsrør. Stempelet 100 kan bevege seg hele veien tilbake opp til overflaten 14, eller kun bevege seg gjennom det ekspanderbare foringsrør 90 og deretter bores ut.

Stempelet 100 behøver ikke å fjernes fra det ekspanderbare foringsrør 90 hvis det er laget av en kompositt og kan bores ut. Arbeidsstrengen 101 løsgjøres fra stempelet 100, og en borkrone kjøres gjennom det ekspanderbare foringsrør 90 for å bore ut stempelet 100. Hvis stempelet 100 skyves nedover gjennom det ekspanderbare foringsrør 90, er stempelet 100 laget av en kompositt, og det bores deretter ut for boring av den neste seksjon av borehullet. Det er mulig at stempelet 100 ikke kan fjernes, og følgelig er det nødvendig å bore det ut. Hvis stempelet er en kompositt, gir dette fleksibilitet hvis stempelet kjører seg fast.

Det skal forstås at det ekspanderbare foringsrør 90 kan settes eller kjøres ved hjelp av forskjellige midler, så som ved bruk av trykk, mekaniske, hydrauliske, elektriske, termiske og/eller kryogeniske fremgangsmåter. Kjøringen av det ekspanderbare foringsrør 90 kan også forbedres med friksjonsreduserende midler in situ, eller som er pålagt.

De tilstøtende overlappede ender av seksjonene 92, 94 innkles sammen ved hjelp av et tetningsmiddel. Når den neste seksjon 94 av ekspanderbart foringsrør 90 kjøres inn i brønnen 12, inkluderer det overlappende parti av seksjonen 94 et tetningsmiddel 95, hvilket best er vist på figur 13D, rundt den øvre ende av den nye seksjon 94 av ekspanderbart foringsrør 90. Når den nye seksjon 94 ekspanderes og det overlappende parti av seksjonen 94 ekspanderes utover, aktiveres tetningsmidlet 95 for å tette det innkledde parti. Det skal forstås at et tetningsmiddel ikke alltid blir brukt.

Det skal nå vises til figur 13D, hvor overlappen 96 er forstørret. Den øvre ende av den neste foringsrørseksjon 94 er festet til den nedre ende av den øvre foringsrørseksjon 92 ved hjelp av ekspansjon av den øvre ende av den neste foringsrørseksjon 94 inne i den nedre ende av den øvre foringsrørseksjon 92. Når stempelet 100 passerer gjennom overlappingen 96, blir både den nedre ende av den forrige ekspanderte foringsrørseksjon 92 og den øvre ende av neste forings-rørseksjon 94 ekspandert, slik at overlappingen 96 også har en diameter som er felles med diameteren i de ekspanderte seksjoner 92, 94. Overlappingen 96 mellom seksjoner 92, 94 av ekspanderbart foringsrør 90 er flatet ut for å redusere enhver restriksjon i diameter mellom seksjonene 92, 94 av ekspanderbart forings-rør 90, slik at de to seksjoner av ekspanderbare foringsrør 92, 94 hovedsakelig har den samme innvendige diameter. Hver av seksjonene 92, 94 av ekspanderbart foringsrør 90 har fortrinnsvis en innvendig diameter som er innenfor et par millimeter av den felles diameter av den ovenforliggende lengde av foringsrør 90. Spesiell oppmerksomhet vies den samlede strekkfasthet for foringsrøret, den samlede belastning av foringsrøret, og den mulige slitasje av foringsrøret som foringsrøret må motstå under prosessen med oppbyggingen av brønnen.

Ringrommet 106 mellom den nye seksjon 94 av ekspanderbare foringsrør 90 og borehullets vegg 44 er trangere enn i konvensjonelle brønner. Ringrommet 106 er fortrinnsvis minst 25,4 mm og ikke mer enn 76,2 mm. Det er foretrukket å ha én klaring på minst 25,4 mm for å tillate et tilstrekkelig strømningsløp for sementen 108. Sement 108 pumpes ned gjennom strømningsboringen i det ekspanderbare foringsrør 90 fra dets øvre ende, og deretter rundt dets nedre avsluttende ende og opp det trange ringrommet 106. Sementen 108 pumpes deretter meget langsomt inn i ringrommet 106. Sementen 108 inkluderer fortrinnsvis mer tetningsmiddel enn vanlig sement. I denne initiale seksjon av ekspanderbare foringsrør 92, vil ethvert fluid foran sementen 108 bli skjøvet opp gjennom ringrommet 106 og tilbake til overflaten 14. Sementeringen kan også gjøres i motsatt retning. Hvis den øvre seksjone 92 av ekspanderbare foringsrør 90 allerede har blitt sementert på plass, sementeres den nye seksjon 94 på plass ved å bevirke at den nye sementen presser enhver søyle av borefluider i ringrommet til å passere mellom de overlappede partier av foringsrøret 92, 94 (før ekspansjon og innkledning) og/eller presses ut inn i formasjonen rundt borehullets vegg 44. Sementeringen kan også skje etter at alle seksjoner av ekspanderbart foringsrør 90 har blitt installert.

For å minimalisere diameteren av ikke-produserende brønnboring 10A som skal bores, er en minimal klaring, så som 25,4 mm, tilveiebrakt for ringrommet 106 som er dannet mellom det ekspanderbare foringsrør 90 og borehullets vegg 44 i brønnboringen 10A. Det er derfor foretrukket å bruke en elastisk polymer, en elastisk polymerisk sement eller en skumsement for å sementere foringsrøret 90. Komposisjoner som er egnet til bruk på denne måte er beskrevet i US-patent-søknad med serienr. 10/006.109, innlevert 4. desember 2001, benevnt Resilient Cement, som herved inkorporeres heri ved referanse, og US-patentsøknad med serie nr. 10/177.568, innlevert 21. juni 2002, benevnt Methods of Sealing Expandable Pipe in Well bores and Sealing Compositions, som herved inkorporeres heri ved referanse. Se også US-patenter 5.873.413; 5.875.844; 5.957.204; 6.006.835; 6.069.117; 6.244.344; som alle herved inkorporeres heri ved referanse.

Andre patenter som vedrører ekspanderbare foringsrør og kjemiske foringsrør inkluderer US-patentene 4.716.965; 5.366.012; 5.667.011; 5.787.984; 5.791.416 og 6.085.838, som alle herved inkorporeres heri ved referanse.

Det skal nå vises til figur 13E, hvor en seksjon av ekspanderbart foringsrør 90, så som for eksempel seksjonene 92, 94, 110, er installert etter en seksjon av ikke-produserende borehull 10A, slik at borehullsseksjoner 46, 56, 66 bores slik at ekspanderbare foringsrør 90 installeres i trinn. Ytterligere seksjoner av borehullet blir deretter boret, så som gjennom en annen barriere 63, med ytterligere lengder av ekspanderbare foringsrør 90 installert, ekspandert og festet til den ekspanderbare foringsrørseksjon over den. Dette gjentas inntil det ikke- produserende borehull 10A er fullstendig foret med ekspanderbare foringsrør 90. Det resulterende borehull har hovedsakelig en størrelse med den samme diameter gjennom hele sin lengde, for å tilveiebringe en felles borehullsdiameter fra overflaten 14 til reservoarbarrieren 16.

Med boring av borehullet i seksjoner og deretter foring av det i seksjoner, brukes ekspanderbare foringsrør 90 istedenfor konvensjonelle, konsentriske foringsrør, for å unngå betydelig reduksjon i den indre brønnboringens anvende-lige plass for produksjonsrør. Det er foretrukket å bore og fore brønnen i seksjoner ved bruk av ekspanderbare foringsrør 90, for bedre å styre boring gjennom de forskjellige formasjoner (hvis det er påkrevd sett ut fra hensynet til en frakturgradient) istedenfor å bore hele borehullet 10A samtidig og deretter installere et ekspanderbart foringsrør eller et konvensjonelt foringsrør. Når foringsrøret 90 installerer én seksjon om gangen, tilveiebringer det ekspanderbare foringsrør mekanisk fasthet til det tidligere borede borehull der hvor borehullets vegg 44 kanskje ellers ikke holder når man forsøker å bore hele borehullet samtidig.

Med eksanderbare foringsrør 90 oppnås det ikke bare en hovedsakelig felles innvendig diameter, men det tilveiebringes også en hovedsakelig felles utvendig diameter som er anordnet i den ikke-produserende brønnboring 10A med monodiameter. Hvis foringsrør med forskjellige diametere brukes til å fore mono-diameter brønnboringen 10, vil borehull med forskjellig størrelse måtte bores, og følgelig hinde en monodiameter brønnboring. Som nevnt ovenfor er dette uønsket av en rekke årsaker, inkludert det resulterende behov for et større volum av borefluid. Ekspanderbare foringsrør 90 muliggjør en konstant nominell foringsrør-diameter over multiple formasjoner for å frembringe en ikke-produserende brønn-boring med monodiameter. Ekspanderbare foringsrør 90 opprettholder følgelig en konstant diameter når brønnen må bores i seksjoner.

Det er ønskelig å øke vekten av borefluidene (slam) når borehullet bores dypere. Hvis borehullet strekker seg gjennom et lavtrykksreservoar og til slutt gjennom et høyttrykksreservoar, vil borefluid være tilbøyelig til å strømme inn i lavtrykksreservoaret. Lavtrykksreservoaret må følgelig fores og tettes for å hindre tap av borefluid. For eksempel krever dette at boreslamvekten økes fra 3,63 kg slam til 4,08 kg slam eller en økt slamvekt. Kjemisk foringsrør eller ekspanderbare foringsrør eller begge deler kan brukes i hver borehullsseksjon for å isolere og tette formasjoner med lavt eller høyt trykk. Så snart foringsrøret er satt over den øvre eller nedre trykkformasjon, så kan boreslammet, så som boreslam på 3,63 eller 4,08 kg økes i tetthet til 4,54 eller 6,35 kg boreslam for å plassere mer trykk på høytrykksformasjonen. Den ekstra slamvekten hindrer en eventuell utblåsing av formasjonen med høyere trykk. Hensikten er å opprettholde borehullets stabilitet, holde formasjonen intakt og ikke falle inn eller frakturere.

Ytterligere beskrivelse av et ekspanderbart foringsrør i en monodiameter brønn kan finnes i "The Reeled Mondiameter Well", av Pointing, Betts, Bijleveld og Al-Rawahi fra Shell International, SPE 54508, 25.-6. mai 1999, og i "Towards a Mono-Diameter Well", av Benzie, Burge og Dobson fra e2 TECH Ltd, SPE 65184, 24.-5. oktober 2000, som begge herved inkorporeres heri ved referanse.

Med henvisning til figur 14, kan et kjemisk foringsrør 60 brukes sammen med ekspanderbart foringsrør 90. I én utførelse påføres det kjemiske foringsrør 60 som beskrevet med henvisning til figur 9 A-G og 3. Ved bruk av nedihulls sammenstillingen 20 sammen med glattborings-borkronen 24, nedihulls motoren 26 og rømmeren 28 nær borkronen, borer glattborings-borkronen 24 en initial seksjon 46 av borehullet 10A, med et borefluid 68, hvilket er modifisert til å inkludere et katalytisk basismateriale for oppsettingsmaterialet av det kjemiske foringsrør, idet det passerer gjennom arbeidsstrengen for å tilveiebringe effekt til slammotoren 26 og fjerne borekaks opp ringrommet 42 som er dannet av arbeidsstrengen 22 og borehullets vegg 44. Boreslammotoren 26 tilfører i sin tur effekt til glattborings-borkronen 24. Glattborings-borkronen 24 frembringer et borehull 48 med liten diameter. Den første seksjon 46 av borehullet 12 bores ned til en formasjonsbarriere 50 ved bruk av de modifiserte borefluider (slam) som passerer gjennom slammotoren 26 og borkronen 24.

Etter at nedihulls sammenstillingen 20 har boret ned gjennom barrieren

50, ekspanderes armene 52 med kuttere 54 på rømmeren 28 nær borkronen, for å rømme borehullet når rømmeren nær borkronen roteres og beveges oppover inne i den tidligere borede ikke-produserende borehullsseksjon 46 ved hjelp av arbeidsstrengen 22, hvilket bakoverrømmer og forstørrer borehullet til en større diameter 58. Rømmeren 28 rengjør også og jevner ut veggen i det tidligere borede borehull.

Når borehullet bakoverrømmes, påføres kjemisk foringsrør 60 på borehullets vegg 44 når rømmeren 28 passerer oppover gjennom borehullet 10A. Kjemisk foringsrør 60, i sin flytende form, strømmer ned strømningsboringen i arbeidsstrengen 22 og gjennom dyser i rømmeren 28 for å spraye borehullets vegg 44 med kjemisk foringsrør 60, hvilket gjør at det kjemiske foringsrør 60 kan penetrere og tette veggen 44 i grunnen. Trykk presser kjemikaliene i det kjemiske foringsrør 60 til å strømme og trenge inn i formasjonen som omgir borehullets vegg 44. Følgelig, ettersom borehullet rømmes og forstørres, påføres det kjemiske foringsrør 60 under rømming. Det faste kjemiske foringsrør 60 tetter og kleber seg til formasjonen, og settes følgelig opp slik at det dannes en barriere rundt borehullets vegg 44.

Det kjemiske foringsrør 60 støtter seksjon 46 av borehullet 10A inntil en seksjon av ekspanderbart foringsrør 90 installeres i borehullets seksjon 46, slik at borehullet 10A fores både med kjemisk foringsrør 60 og ekspanderbart foringsrør 90. Etter at seksjon 92 er installert og sementert, blir den neste seksjon 56 av borehullet 10A boret, bakoverrømmet, og kjemisk foringsrør påføres. En neste seksjon 94 av ekspanderbart foringsrør installeres, som beskrevet med henvisning til den utførelse som er vist på figur 13A-E. Alternativt blir hver seksjon av borehullet for den ikke-produserende brønnboring 10A, så som seksjonene 46, 56, 66 som er vist på figur 13E, boret, bakoverrømmet og kjemisk foret, og deretter blir en seksjon av ekspanderbart foringsrør 90, så som seksjonene 92, 94,110, installert inntil brønnboringen 10A har blitt fullstendig boret og foret med kjemisk foringsrør 60 og ekspanderbart foringsrør 90.

En annen foretrukket utførelse inkluderer påføring av det kjemiske foringsrør i seksjoner for den ikke-produserende brønnboring 10A, og deretter installasjon av det ekspanderbare foringsrør i en operasjon over alle seksjonene.

Én fremgangsmåte til å bygge opp en landbasert monodiameter brønn-boring i samsvar med den foreliggende oppfinnelse inkluderer følgelig setting av lederør, setting av strukturelle foringsrør og sementering av foringsrørene på plass, boring av formasjonen ved bruk av borefluider (slam) og kjemisk foringsrør, kjøring av ekspanderbare foringsrør og sementering av de ekspanderbare foringsrørene på plass, og ekspandering av foringsrørene.

Selv om den foretrukne utførelse på figur 14 inkluderer påføring av kjemisk foringsrør 60 under bakoverrømmingen av det tynne borehull som er boret med glattborings-borkronen 24, skal det forstås at det ekspanderbare foringsrør 60 kan brukes sammen med den utførelse som er beskrevet med henvisning til figur 3. Borehullet 10 bores ved bruk av en blanding av boreslammet og kjemisk foringsrør kombinert inn i et system, slik at borehullet bores mens det blir kjemisk foret. Borefluidet 68 med det kjemiske foringsrør 60 forårsaker følgelig at forings-rørkjemikaliene trenger inn i formasjonens vegg 44 som omgir borehullet 10A for å fore borehullet 10A under boring. Siden boreslammet 68 er blandet med det kjemiske foringsrør 60, er trinnet med bakoverrømming i utførelsen på figur 9A-H og 3 ikke lenger nødvendig, men kan fortsatt brukes for å sørge for at det kjemiske foringsrør penetrerer grundig og dypt inn i formasjonen.

Som beskrevet med henvisning til figur 14, blir en seksjon av ekspanderbare foringsrør 90, så som for eksempel seksjonene 92, 94, 110, installert etter en seksjon av ikke-produserende borehull 10A, slik at seksjonene 46, 56, 66 bores slik at ekspanderbare foringsrør 90 installeres i trinn. Ytterligere lengder av borehull blir deretter boret med ytterligere seksjoner eller lengder av ekspanderbare foringsrør 90 installert, ekspandert og festet til foringsrørseksjonen over det. Det gjentas inntil det ikke-produserende borehull 10A er fullstendig foret med ekspanderbare foringsrør 90. Det er foretrukket, hvis borefluidet/det kjemiske foringsrør kan støtte borehullet, at foringsrøret installeres som en fullstendig foringsrørstreng istedenfor å installeres foringsrøret i trinn.

En alternativ utførelse til bruken av ekspanderbare foringsrør etter boring av en borehullsseksjon ved bruk av en blanding av borefluider og kjemisk forings-rør inkluderer bruk av det kjemiske foringsrør som borefluidet, slik at det kjemiske foringsrør, i sin flytende form, brukes til å bore borehullet under kjemisk foring av borehullet. Det kjemiske foringsrør utfører funksjonene til konvensjonelt boreslam, så som kjøling av borkronen og fjerning av borekaks. Det skal forstås at denne utførelsen også inkluderer en borkrone som borer med et borefluidsystem som stabiliserer formasjonen, dvs borehullets vegg 44. Som beskrevet med henvisning til figur 13E, blir en seksjon av ekspanderbare foringsrør 90, så som for eksempel seksjonene 92, 94,110, installert etter en seksjon av ikke-produserende borehull 10A, slik at seksjonene 46, 56, 66 bores slik at ekspanderbart foringsrør installeres i trinn. Ytterligere lengder av borehull blir deretter boret med ytterligere seksjoner eller lengder av ekspanderbart foringsrør 90 installert, ekspandert og festet til foringsrørseksjonen over det. Dette gjentas inntil det ikke-produserende borehull 10A er fullstendig foret med ekspanderbart foringsrør 90. Det er foretrukket, hvis borefluidet/det kjemiske foringsrør kan støtte borehullet, at det ekspanderbare foringsrør installeres i en fullstendig foringsrørstreng, istedenfor å installere foringsrøret i trinn.

I de tidligere beskrevne utførelser skal det forstås at det kjemiske forings-rør 60 kan påføres langs hele det ikke-produserende borehull 10A, langs kun én eller flere av de individuelle borehullsseksjoner, eller langs kun et parti av en individuell borehullsseksjon. Videre skal det forstås at formuleringen av det kjemiske foringsrør 60 kan varieres i henhold til geologien i en formasjon som påtreffes i en borehullsseksjon. Påføringen og formuleringen av det kjemiske foringsrør 60 er følgelig selektiv og valgfri for de forskjellige partier av formasjonen som borehullet 10 strekker seg gjennom.

Videre kan den selektive og valgfrie isolasjon av borehullets vegg utføres ved hjelp av forskjellige teknikker ved bruk av kjemisk foringsrør og ekspanderbare foringsrør. For eksempel kan en leirskiferformasjon valgfritt isoleres med ekspanderbare foringsrør, mens en sandsteinsformasjon valgfritt kan isoleres med kjemisk foringsrør som enklere kan trenge inn i en sandsteinsformasjon. Følgelig, med både ekspanderbare og kjemiske foringsrør tilgjengelig, kan et bestemt parti av borehullet 10 valgfritt og selektivt fores.

En av fordelene ved bruk av samtids målinger av MWD og LWD er å identifisere de bestemte formasjoner som glattborings-borkronen 24 borer gjennom i borehullet 10. Følgelig, så snart en borehullsseksjon er boret og borehullet blir utvidet, kan forskjellige kjemiske foringsrør punktplasseres over de forskjellige formasjoner som borehullet 10 strekker seg gjennom. Selv om det kjemiske foringsrør 60 blir påført under boringen av borehullet 10, kan formasjonene som borehullet 10 strekker seg gjennom være kjent, hvilket gjør at formuleringen av det kjemiske foringsrør kan variere ettersom borkronen borer gjennom en bestemt formasjon. Formuleringen av det kjemiske foringsrør 60 kan da varieres for hvert forskjellige strata eller formasjon som borehullet 10 strekker seg gjennom. For eksempel, ett formasjonsstrata kan være myk sand, et annet formasjonsstrata kan være hard leirskifer, og enda et annet formasjonsstrata kan være granitt, idet hver av disse blir kjemisk foret med en forskjellig kjemisk foringsrørs-formulering eller foret med ekspanderbare foringsrør, eller begge blir kjemisk foret og foret med ekspanderbare foringsrør.

Kjemisk foringsrør 60 gjør at en borehullsseksjon kan bores dypere og lengre enn ved kjent teknikk før en lengde av ekspanderbare foringsrør må installeres for å støtte formasjonen. Hvis et for stort antall av ekspanderbare foringsrørstrenger må installeres pga et stort antall av foringsrørintervaller, vil det store antall av ekspanderbare foringsrørstrenger begynne å redusere borehullets diameter. Kjemisk foringsrør kan anvendes uten uttrekking av borestrengen. Ved installasjon av det ekspanderbare foringsrør, må borehullet behandles, og deretter blir det ekspandbare foringsrør satt, sementert og ekspandert. Ekspanderbare foringsrør kan ikke installeres under boring. Boring må stoppes og deretter gjenopptas. Det er følgelig en betydelig kostnadsbesparelse ved å bruke kjemiske foringsrør til å forlenge borehullsintervallet. Det kjemiske foringsrør tilveiebringer en midlertidig støtte for formasjonen, slik at lengden av ekspanderbare foringsrør som skal installeres kan maksimaliseres. Kjemiske foringsrør gjør følgelig at borehullet kan bores dypere før en lengde av ekspanderbare foringsrør må settes i borehullet.

Det skal også forstås at det kjemiske foringsrør 60 ikke behøver å strekke seg hele lengden av borehullet 10. En av begrensningene med kjemisk foringsrør er temperatur. Så snart en forhåndsbestemt temperatur er nådd, kan visse kjemiske foringsrør ikke lengre brukes, og ekspanderbare foringsrør må brukes. Så snart borehullet når en viss dybde hvor nedihulls temperaturen overstiger begrensningene ved det kjemiske foringsrør, brukes ekspanderbare foringsrør. Tradisjonelle kjemiske foringsrør kan følgelig kun anvendes i de borehullsseksjoner hvor konvensjonelle mellomliggende foringsrør ellers kan brukes. Materialer for kjemiske foringsrør som nominelt er for høyere temperatur kan brukes og anvendes i brønnboringer med høyere temperatur. Det kjemiske foringsrør strekker seg

derfor typisk til formasjonsbarrieren 16.

Hvis borehullstemperaturen for eksempel overstiger grensene for det kjemiske foringsrør før det når formasjonsbarrieren 16, vil det kjemiske foringsrør stoppe ved den dybde hvor borehullets temperatur overstiger grensene for det kjemiske foringsrør, og resten av borehullet, ned til formasjonsbarrieren 16, vil blir foret ved bruk av et kjemisk foringsrør av høyere kvalitet eller et ekspanderbart foringsrør hvis dette er påkrevd. En produksjonsforing, så som en produksjons-streng, kan settes ved formasjonsbarrieren 16 og strekke seg ned gjennom målformasjonen. Der hvor det kjemiske foringsrør ikke er tilgjengelig, kan det kun brukes ekspanderbare foringsrør.

Antallet av seksjoner av ekspanderbare foringsrør som må installeres i brønnboringen er avhengig av at man har en konsolidert formasjon eller konsolidering av formasjonen for å hindre innfalling inn i brønnboringen, og for å hindre at fluider fra en formasjon blandes med fluider i en annen formasjon. Det er også foretrukket å bore et så langt intervall som mulig for å redusere kostnader. Det er følgelig foretrukket å bruke kjemiske foringsrør og kjemiske løsninger for å muliggjøre boring av lengre intervaller. Mer bestemt kan kjemiske foringsrør ikke bare konsolidere en ukonsolidert formasjon, men kan også tilveiebringe en hard innvendig vegg i brønnboringen, hvilken vil hindre sammenblanding av fluider fra tilstøtende formasjoner, og følgelig muliggjøre boring av et lengre intervall og reduksjon av antallet seksjoner av ekspanderbare foringsrør. Ett eller flere kjemiske foringsrør kan redusere antallet seksjoner av ekspanderbare foringsrør. Følgelig, der hvor kjemisk foringsrør vil forhindre sammenblanding av fluid mellom to formasjoner, unngås ytterligere seksjoner av ekspanderbare foringsrør. Det kjemiske foringsrør konsoliderer og herder borehullets vegg lenge nok til å tillate boring av et lengre intervall før installasjon av ekspanderbare foringsrør. Hensikten er å bruke én eller flere kjemiske foringsrørseksjoner for å forlenge det intervall som er påkrevd for et ekspanderbart foringsrør.

Det skal nå vises til figur 15, hvor det er vist enda en annen. På figur 15 passerer monodiameter brønnboringen 10 gjennom en saltformasjon 180. Det kan være at tilsynsorgan ikke tillater at kun ett foringsrør passerer gjennom multiple formasjoner, og følgelig krever et ekstra foringsrør 182. Tilsynsorgan er opptatt av sammenblanding av brønnfluider fra en produserende formasjon med brønnfluider i en annen produserende eller ikke-produserende formasjon. De er også opptatt av blanding av salt med en produserende formasjon eller sammenblanding av hydrokarboner fra to forskjellige produserende formasjoner. Tilsynsorgan kan følgelig kreve en dobbel barriere til formasjonene for å være sikker på at blanding av formasjonene ikke skjer.

Foringsrørsystemet på figur 13A-E er vist for brønnen på figur 15. Selv om det ekspanderbare foringsrør 90 og det kjemiske foringsrør 60 danner barrierer over multiple formasjoner, kan et strukturelt foringsrør 182 brukes til å danne en ytterligere barriere over formasjonen. Strukturelt foringsrør er foringsrør som brukes til å understøtte brønnhodet, og som bærer lasten av brønnhodet. Det har en tykkere vegg og tilveiebringer en stabil understøttelsesramme for brønnhodet, uansett om det er for undervannsoperasjoner eller landoperasjoner.

I brønner som strekker seg gjennom en saltformasjon, så som i den meksikanske gulf, kan det strukturelle foringsrør 182 forlenges fra brønnhodet 40, typisk noen få hundre fot, for å funksjonere som en understøttelse for brønnhodet. Det strukturelle foringsrør 182 kan være et konvensjonelt foringsrør eller et ekspanderbart foringsrør. Videre er det viktig at foringsrøret 90 opprettholder sin integritet. Et ytre foringsrør kan plasseres gjennom saltformasjonen for å beskytte det primære foringsrør i brønnboringen mot saltkorrosjon og mulig skade.

En bore-brønnramme settes på havbunnen 14. Foringsrør settes for å

penetrere gjennom slamlinjen, så som lederør 38, og sementeres på plass. Dette kan være et rør med en diameter på 914,4 mm. Det strukturelle foringsrør 182 på 339,7 mm blir deretter satt og sementert på plass. Foringsrørstrenger blir deretter satt over formasjonen eller en sone hvor det er farlig å bore, så som saltformasjonen 180. Borehullet blir deretter boret ved bruk av borefluider og/eller kjemisk foringsrør. Det ekspanderbare foringsrør blir deretter kjørt, sementert på plass og ekspandert. Denne prosessen gjentas. Til slutt blir foringsrørstrengen deretter satt til toppen 16 av reservoaret 30.

Brønnboringen 10 og borehullet for det strukturelle foringsrør 182 kan bores med kjemisk foringsrør og deretter kompletteres med ekspanderbare foringsrør. Det er foretrukket at det strukturelle foringsrør ikke er ekspanderbart. Det strukturelle foringsrør 182 behøver imidlertid ikke å være kjemisk foringsrør og ekspanderbart foringsrør. Det indre foringsrør 90 kan være kjemisk foringsrør og ekspanderbart foringsrør, eller det kan være et konvensjonelt foringsrør eller kompositt foringsrør. Det ytre foringsrør 60 kan være et ekspanderbart foringsrør eller et konvensjonelt foringsrør.

Et annet foringsrør kan tilveiebringe en annen barriere over saltformasjonen 180, pga det krav at brønnen har minst trykkbarrierer. Selv om det er en hensikt å begrense antallet foringsrørstrenger som strekker seg inn i brønnen, må visse formasjoner stenges av, så som saltformasjonen 180, og derfor kan det være at en ytterligere barriere må installeres.

Hvis det for eksempel var en annen saltformasjon mellom saltformasjonen 180 og reservoaret 30, kunne barriereforingsrøret 182 fortrinnsvis strekke seg gjennom saltformasjoner for å stenge dem av fra brønnboringen 10. En foring i barriereforingsrøret 182 kunne brukes til å stenge av en nedre saltformasjon ved å henge foringen tilstøtende enden av barriereforingsrøret 182. Det er imidlertid foretrukket å forlenge barriereforingsrøret 182 gjennom begge formasjoner.

Det strukturelle foringsrør kan drives ned med pæler eller sug istedenfor ved tradisjonell boring. I dette tilfellet kan det anvendes operasjoner med foring og boring, hvilket danner denne ytre foringsrørstruktur.

I monobrønnen skjer formasjonsevaluering primært under boringen istedenfor senere. Formasjonskunnskap maksimaliseres ved igangsettingen, slik at en operatør bedre kan håndtere problemer med borestabilitet eller problemer med komplettering. I det øvre borehull bør borkronen bevege seg den optimale brønnbane. Videre gjøres evaluering for design av den optimale komplettering. Bunnhullssammenstillingen inkluderer fortrinnsvis å ta trykk under boring, vibrasjoner, buktning, litologikarakteristika, forkastnings-(frakturerings)karakteristika, og boremålinger som gjør at brønnbanen kan evalueres på ny i samtid under boring. Disse dataene er integrert med reservoaret og geomekanikkmodellene, slik at det kan tas beslutninger som resulterer i oppbyggingen av en optimal monobrønn. Disse beslutningene er fokusert på de følgende områder: optimal bane for optimal reservoarutvinning; kvalitetsborehull; borehullsstabilitet; slamhåndtering inkludert ECD; pålitelighet ved bunnhullssammenstillingen, borehullsstyring (kunnskap om hvor og når man skal anvende borehulls-forsterkende materialer og reservoar-kompletterings optimalisering), formasjonsskade, formasjonsproduktivitet og andre relaterte områder.

Over kompletteringsseksjonen antar bunnhullssammenstillingen de ytterligere krav med å bestemme reservoaret, slik at det utføres en optimal komplettering. Reservoaret evalueres derfor både fra et petrofysisk synspunkt og et produktivitetssynspunkt. For monodiameteren/monoboringen, inkluderer den beste formasjonsevaluering målinger ved bruk av soniske eller nukleære magnetiske resonnansverktøy (NMR) fordi de tilveiebringer informasjon om: porøsitet, permeabilitet, fluidenes identifikasjon; produserbarhet, fluidfordeling, oljekvalitet, poretrykk, seismisk tid-dybdekorrelasjon, gassdeteksjon, bergartens mekaniske egenskaper, og deteksjon av forkastninger og frakturer.

Et sonisk verktøy er også anbefalt i det øvre borehull 10A, fordi borehullsstabilitet og design av slam og sementering av foringsrør kan forbedres med data om det følgende: poretrykk, seismisk tid-dybde, gassdeteksjon, forkastnings/- frakturdeteksjon og bergartens mekaniske egenskaper. Det soniske verktøy tilveiebringer informasjonen om når man skal anvende ekspanderbare foringsrør, materiale for å bore videre, materiale for kjemisk foringsrør og et spesialformulert borefluidsystem for den bestemte formasjon som bores. Over formasjonen tillater kombinasjonen av soniske og nukleære magnetiske måler at det følgende skjer: optimal plassering av skjerm og foring over formasjonen; stabilitet av borehullet i relasjon til perforeringer og lengden av kompletteringens levetid; perforerings-orientering; valg av stimulering (hvis det er påkrevd), komplettering av design med hensyn på fremtidig mulig påkrevd overensstemmelse; og kvalitet av borehullet som bidrar til bedre utførelse av komplettering og i det lange løp bedre produksjon.

Kompletteringen av monobrønnen begynner med boringen av reservoar seksjonen. Optimal brønnytelse og pålitelighet er den primære fokus. Til slutt fører borehullets kvalitet til bedre produksjon. Boring av borehullet med en slammotor og borkrone som er tilpasset til hverandre, og underrømming av hullet i den samme tripp, gjør at en jevn brønnboring kan oppnås med minimum formasjonsskade. Den initiale borkronepenetrering har den mest konsentriske kutter-kontakt, mens underrømmeren som følger etter tilveiebringer en jevn brønnboring. Borefluidet innvirker på borehullets kvalitet og samlede brønnproduktivitet. Et borings-kompletteringsfluid som grunnleggende "tetter" formasjonen minimaliserer fluidtap, tilveiebringe en rørkanal for installasjon av borehullets strukturelle støtte, og tilveiebringer effektiv levering av brønnboringens produksjon. Disse metodene fører til bedre formasjonsevaluering for brønnboringen og installasjon av borehullets støttestruktur, uansett som det brukes en konvensjonell foring eller en ekspanderbar foring eller en skjerm.

Fluidene som brukes ved boring gjennom den nedre produserende sone beskytter reservoaret og minimaliserer fluidtap for maksimal brønnproduktivitet. Utvaskinger minimaliseres, fordi langsiktig brønnproduktivitet, sammen med formasjonsevaluering, generelt blir påvirket. Borefluider for reservoaret, så som saltløsningsfluider, karbonatfluider med in situ syrebrytere og leire-stabiliserings-fluider stabiliserer monoborings/monodiameter brønnboringen med minst formasjonsskade.

Den nedre produserende sone bores med samtids formasjonsevaluering, slik at eksakt plassering av kompletteringsutstyret kan modifiseres mens boring fortsatt pågår, hvilket minimaliserer nedetid som er forbundet med fornyet plan legging av kompletteringen etter logging. For eksempel kan ubearbeidede seksjoner og utvendige foringsrørpakninger (external casing packers, ECP) tilføyes, pga avvik i stratigrafi eller fluidkontakt fra det som opprinnelig var planlagt. I tillegg vurderes mulige problemer med overensstemmelse.

Foreningen av designparametere for monodiameter og monoboring konvergerer ved den nedre produserende sone. Monodiameter designen streber mot å redusere brønnboringens dimensjon, men monoboringsdesignen streber mot å maksimalisere reservoarets eksponering og brønnens produktivitet. Bruk av den ekspanderbare foringshenger gjør det mulig at denne foreningen skjer. Fra foringshengeren til brønnens totale dybde (TD), kan ekspanderbare foringer, ekspanderbare skjermer, tradisjonelle foringer, tradisjonelle skjermer, andre ikke-metalliske foringer eller løsninger med fluid/proppemateriale (eksempelvis harpikser) brukes avhengig av de inneværende og fremtidige krav til reservoaret. Den primære hensikt er å samtidig optimalisere både innstrømmingsytelsen og produksjonsrørets utstrømmingsytelse.

I ukonsoliderte sandsteinsformasjoner kan ekspanderbare skjermer tilveiebringe den største enhetlige reservoar eksponering, og har rapportert noen av de største fordeler. Utvikling og utplassering av ekspanderbare sandskjermer har fordeler som inkluderer: reduksjon i punkterosjons-lokaliseringer, økt bore-hullsadgang for intervensjoner, økt borehull for brønn-leveringsevne, økte produksjonsmengder (pga mer effektiv perforeringspakking), og mer pålitelige kompleks horisontal gruspakking.

Hvis den produserende formasjon er et karbonat, hvilket er en hard bergart eller en hard sandstein så som en som har 0,1 millidarcy, så kan det oppnås et monodiameter borehull. Hvis den produserende formasjon imidlertid er ukonsolidert sand, så som en som krever gruspakking, hvor formasjonen for eksempel har 2 darcy, så kan et kjemisk foringsrør eller et bore/kompletteringsfluid med en indre bryter og en ekspanderbar skjerm strekke seg over formasjonen. Dette kan fordre eller ikke fordre perforering. Det er også mulig kun å gå inn og frac-pakke den produserende formasjon. Det betyr også at diameteren gjennom den produserende formasjon vil bli redusert. Flere skjermer som strekker seg over den produserende formasjon forårsaker at brønnboringen blir trangere gjennom den produserende formasjon.

Kjemisk foringsrør kan brukes i det nedre borehull som strekker seg gjennom den produserende formasjon, så lenge det ikke trenger gjennom eller går for langt inn i formasjonen slik at det skader reservoaret. Det er viktig å oppnå et meget smalt, lavt fluidtap over den produserende formasjon. Hvis kjemisk forings-rør eller regulær sement brukes gjennom det nedre borehull som strekker seg gjennom den produserende formasjon, så må det perforeres.

Halliburton har kjemikalier som gjør at den nedre vegg av borehullet som strekker seg gjennom det produserende reservoar stivner, og fortsatt gjør at brønnfluider kan produseres gjennom den. Slike kjemikalier kan plasseres i det nedre borehull som strekker seg gjennom den produserende formasjon uten at dette fordrer perforering.

Én type kjemikalie er en konduktivitetsøker som gjør at hydrokarboner kan produseres gjennom det nedre borehullets vegg. Konduktivitetsøkeren forblir på borehullets vegg, og deretter settes en ekspanderbar skjerm over den produserende formasjon. Konduktivitetsøkeren er en forskjellig type kjemisk foringsrør, slik at den konsoliderer formasjonen og gjør formasjonen stiv, men fordrer ikke perforering, og den vil muliggjøre produksjon av fluider gjennom den. Konduktivitets-økeren er et substitutt for kjemisk foringsrør eller sement. Én konduktivitetsøker inkluderer et kalsiumkarbonatfluid som har indre bryterstimulerende midler, og som brukes sammen med ekspanderbare skjermer. Konduktivitetsøkeren kan

brukes under boring med en foring eller en skjerm, og deretter ekspandere foringen eller skjermen og etterlate den i borehullet. Boring kan utføres gjennom foringen, hvilken kan inkludere eller ikke inkludere en skjerm på sin nedre ende. Foringen er typisk et fast rør, og er perforert for å produsere fra brønnen.

Monobrønnen kan vurderes for enhver brønn, pga fordelen ved den mindre øvre støttestruktur og maksimum rørkanal for brønnlevering. Initial komplettering oppnås med kveilrør (eller kablete komposittrør) for mulig plassering av rørene, proppemateriale og skjerm. Selv om denne fremgangsmåten tradisjonelt ikke brukes i dag, kan det å bruke den generere ytterligere besparelser, fordi den større riggen kan frigis når boring og komplettering av reservoaret begynner. Den store riggen kan også frigis når det initiale kjemiske foringsrør eller det ekspanderbare borehull som er satt inne i hverandre installeres for det øvre borehull. Kveilrørsenheten eller det kablete komposittrør kan brukes til å installere tilknytningen (annen barriere).

Det skal nå vises til figur 16, hvor det er vist en komplettert brønn. Et ekspandert foringsrør 242 er vist sementert ved 244 inn i monodiameter brønn-boringen 246. En pakning 248 er satt ved den nedre ende av en kompletterings-streng 250. En ekspanderbar foringshenger 251 støtter en foring 253 som har en flerhet av skjermer 255 på sin nedre ende. Borefluidet har en in situ bryter. Kompletteringsutstyret 250 for komplettering av brønnen inkluderer en kompletter-ingsstreng 252 som har full boring for å komplettere sluttleveringen av en optimalisert brønnarkitektur. Avhengig av lokaliseringen, sikkerhet og miljø-betraktninger, så vel som offentlige forskrifter og reservoaret, kan kompletteringsutstyret inkludere sikkerhetsventiler 254 i full boring, reservoartrykkovervåking 256, avstengninger 258, nipler 260 med full boring, målinger, evaluering og forskjellige andre innretninger.

Smarte brønner vurderes med hensyn på langsiktig kostnadsreduksjon ved at man er i stand til å styre reservoaret ved sandflaten. Smarte brønner inkluderer sensorer og ledere for å sende de data og informasjon som er målt og samlet inn av sensorene til overflaten. Lederene kan være elektriske ledninger, fiberoptikk, hydrauliske eller en annen type dataledere. Fiberoptikk kan tilveiebringe data og informasjon til overflaten. For eksempel kan fiberoptikk brukes til å måle nedihulls temperatur og trykk og sende disse målingene til overflaten i samtid for brønnstyring. Smarte brønner kan tilveiebringe dette så vel som å være i stand til å styre forskjellige reservoarfluider og -soner. I tillegg kan smart brønninstalla-sjon integreres med det kablete komposittkveilrør for langtids samtids dynamisk prosessovervåking og styring av reservoaret. Se US-patent 6.257.332, bevilget 10. juli 2001, benevnt Well Management System, som herverd inkorporeres heri ved referanse. Flere detaljer om boring og komplettering av komposittkveilrørs-enheter vil heretter bli fremsatt. Ledere er fortrinnsvis innleiret i veggen i komposittkveilrøret for å sende samtidsdata og informasjon til overflaten for analyse og prosessering. Fiberoptikk kan være foretrukket, siden fiberoptikk kan sende mer data enn elektriske ledere og har mer data over hele reservoarinter-vallet istedenfor kun data i en lokal posisjon. Produksjon strømmer til en flytende miniproduksjons satelittenhet 262 som har et kommunikasjonssystem 264 for å sende data og annen produksjonsinformasjon til en sentral lokalisering. Det skal forstås at lederene inkluderer elektriske, fiberoptiske og hvilke som helst andre midler ved hjelp av hvilke informasjonen eller instrumentkommandoene kan leveres. Kommandoer og data som sendes fra kompletterings- eller boreinn-retninger kan sendes med akustikk, vibrasjoner, hydraulikk, radiofrekvens, kort-bånd eller bredbånd, eller en hvilken som helst annen energimekanisme. For eksempel, basert på dataene og informasjonen fra sensorene, kan kompletterings-innretningene åpnes, lukkes, justeres eller på annen måte betjenes ved hjelp av kommandoer eller signaler som sendes til innretningene gjennom lederene.

Det skal nå vises til figur 17, hvor det er vist en monobrønn 270 som har en monodiameter 272 med ekspanderbare foringsrør 274 som er plassert inne i hverandre. Det øvre borehull har en flerhet av ekspanderbare seksjoner. En annen barriere, i form av en tradisjonell foringsrørtilknytning 284, kan installeres inne i monodiameteren 272. Et strukturelt rør 278 har blitt installert. Et leveringssystem 280 med full boring med en sikkerhetsventil 282 med full boring er anordnet inne i en tradisjonell foringsrørtilknytning 284. Mekaniske løsninger og en ekspanderbar foringshenger 286 under en pakning 288 brukes. For reservoaret bærer foringshengeren 286 en gasstett ekspanderbar foring med ekspanderbare skjermer 292.

Monodiameteren, monoboringen og monobrønnen på figur 17 utføres ved å bore og fore én formasjonssekvens om gangen sekvensielt. Ekspanderbare foringsrør 274 som er plassert inne i hverandre og gasstette produksjonsforinger 290 brukes for å oppnå monodiameteren. Plasseringen av de ekspanderbare inne i hverandre tillater bruk av en annen eller tredje generasjons halvt nedsenkbar plattform der hvor brønnen bygges opp i en dypvannsomgivelse.

366 Med henvisning til figur 18, kan andre teknologier brukes til å oppnå monodiameteren og monoboringen i kombinasjon med eller separat fra de ovenstående teknologier. I systemet er vist på figur 18, blir formasjonene boret og isolert mens deres mekaniske trykkintegritet økes gjennom kjemiske prosesser, så som bor-videre-materialet 238 og kjemisk foringsrørmateriale 236. Dette gjør at større partier av det øvre borehull 10A kan bores. Regulære eller ekspanderbare foringsrør274 blir da brukt for strukturen i det øvre borehull 10A. Hvis fremgangsmåter til samtids kjemisk påføring blir brukt, vil systemet på figur 18 resultere i færre trinn, dvs mindre tid ved prosessen for brønnkonstruksjon av det øvre borehull. Over det produktive intervall 300, brukes innboringsfluider med tettende egenskaper, med eller uten indre brytere, til boring av seksjonen. Hvis visse soner ikke er produserende soner, men krever oppmerksomhet for å muliggjøre boring

av den neste produserende sone, vil bruk av et bor-videre-materiale 238 for å forbedre trykkintegriteten i formasjonen hjelpe til med å oppnå produktiv boring. Reservoarseksjonen 300 kan kompletteres som åpenhulls, med ekspanderbare skjermer 292 eller ekspanderbare rørforminger 290, vist på figur 17, eller tradisjonelle foringer for å opprettholde monodiameteren over den nedre produserende sone 300. Installasjon av en ekspanderbar foringshenger 286 og en kort seksjon av ekspanderbart rør 302 i krysningen mellom det øvre borehull 10A og den produserende sone 300 kan hjelpe til med å opprettholde monodiameteren og monoboringen, hvis dette er ønskelig.

Hvis monodiamteren skal opprettholdes kun i den øvre brønnboring 10A, er kompletteringsvalgmuligheter åpne over den nedre produserende sone 300: frac-pakker, gruspakker, forede foringer, foringshengere osv. Krysningen mellom den øvre borehullsseksjon 10A og den nedre produserende sone 10B kan inkludere tradisjonelt utstyr eller ekspanderbare hvis dette er ønskelig.

Den nedre produserende sone 10B bores fortrinnsvis med glattboring og/eller en rømmer nær borkronen, eller roterende styrbar eller roterende styrbar borkrone med lang kaliberseksjon, energibalansert borkrone eller et annet borkronesystem, et system med fulldrift borkrone, eller et engangs borkronesystem. Innboringsfluid er borefluid som er kompatibelt med formasjonen, og er definert som at det har et minimum på 65% returpermeabilitet når det testes mot formasjonslitologi og faktisk innborings-borefluid.

Det skal forstås det nedre produserende borehull kan bores med et kompatibelt innboringsfluid og etterlates som et åpent hull; borehullet kan bores med innboringsfluid og perforeres, borehullet kan bores med innboringsfluid, etterbores enten ved at man går ned eller opp, og formasjonen kan tettes; borehullet kan bores med innboringsfluid og en ekspanderbar skjerm eller en ekspanderbar kompositt kan installeres; borehullet kan bores med innboringsfluid, tettes og fores ved hjelp av konvensjonelle foringsrør eller ekspanderbare (kveilrør, kompositter eller rør) og perforeres; produksjonsintervallet kan bores med kompatible borefluider (innboringsfluider) rømmes med en rømmer nær borkronen, perforeres, stimuleres (fraktureres), og permanent støtte kan settes på stedet, så som ekspanderbare (rør eller skjermer), konvensjonelle rør eller skjermer, skjermer med vekslende løp eller komposittskjermer; det produserende intervall kan bores ved bruk av en kombinasjon av borkrone og foring som bore streng, forlates i hullet og ekspanderes eller ikke-ekspanderes. Foringen kan være eller ikke være en kompositt, et rør, ekspanderbare materialer, ikke-jernholdige legeringer, jernholdige materialer eller nanoteknologi-materialer.

Det skal igjen vises til figur 3, hvor det er vist et bestemt eksempel på en monobrønn. Et monodiameter produserende borehull 10B er boret fra reservoarbarrieren 16 og over eller gjennom reservoaret 30 til bunnen av brønnen 15, med midlertidig tetting, overbalanserte, underbalansene eller spesielle borefluider. I det produserende borehull 10B er rømmer nær borkronen foretrukket, fordi den bygger et jevnt borehull, hvilket muliggjør bedre komplettering - uansett om den kun er en ekspanderbar skjerm, væskeskjerm, en type stimulering og skjerm, eller perforering og foringen av borehullet. Rømmeren nær borkronen kan brukes ved påføring av et formasjonskompatibelt fluid for å produsere gjennom det, så som et spesialisert innboringsfluid som har indre brytere som kan dispergeres med tiden. Kompatibelt innboringsfluid kan ha eller ikke ha de indre brytere eller tradisjonell sement eller ekspanderbar foringsrørsement. Kjemiske løsninger som ikke resulterer i dyp reservoar skade kan også påføres ved boring av reservoaret.

Ved boring gjennom den produserende formasjon 30, særlig i sandstein, brukes kalsiumkarbonat til å bygge en brønnkake for å holde tilbake trykket i den produserende formasjon. Fluidet som danner kakeveggen kan inkludere en innkapslet bryter eller en forsinket bryter. Bryterene er fullstendig fordelt i fluidet for kakeveggen. Bryteren er typisk en syre. Den tidsutløsende innkapslede syre avgis over tid i kakeveggen. Innkapslingen oppløses, hvilket gjør at syren mulig-gjør produksjon fra formasjonen gjennom kakeveggen. Dermed unngås eller minimaliseres behovet for syrebehandling av formasjonen. Behandling, så som syrebehandling, er ofte ikke effektiv langs hele intervallet som eksponeres for den produserende formasjon. De indre brytere er jevnere fordelt i kakeveggen gjennom det produserende intervall, slik at når de blir avgitt, syrebehandles hele det produserende intervall for å øke produksjonen.

Sementen kan være flytende kjemisk foringsrør. Hvis den er dispergert over ukonsolidert formasjon, så kan den ikke være sement, men fluidoppdemming som kalles væskeskjermer. Væskeskjermer eller en væskeskjerm med ekspanderbare skjermer som har den samme diameter som den øvre boring, dvs monodiameter, kan plasseres over reservoaret. Se beskrivelsen til Sandwedge i US-patentene 5.775.425; 5.787.986; 5.833.000; 5.839.510; 5.853.048; 5.871.049; 6.047.772 og 6.209.643, som alle herved inkorporeres heri ved referanse.

Det produserende borehull 10B er vanligvis ikke kjemisk foret, selv om dette er mulig. Ekspanderbare foringsrør med ekspanderbare fdringsrørsement eller tradisjonell sement og foring kan brukes. Mer tradisjonelle foringer kan være opphengt i den nedre ende av monodiameter foringsrøret og gjennom den nedre produserende sone. Et kjemisk foringsrør kan imidlertid være en del av den produserende sone, et initialt borefluidsystem eller et separat fluid eller et fluid slurrysystem som kan påføres når den nedre produserende sone etterbores. En produksjons foring og/eller skjerm 78 kan være opphengt ved enden av forings-røret 70 og strekke seg inn i eller gjennom det nedre produserende borehull 10B. Skjermen kan være ekspanderbar eller ikke-ekspanderbar. Produksjonsrør 80 installeres inne i foringsrøret 70, 78 for å produsere fra produksjonsreservoaret 30. Foringsrøret 70, 78 og produksjonsrøret 80 kan være konvensjonelt foringsrør eller ekspanderbart foringsrør eller ekspanderbar skjerm og produksjonsrør. Brønnen 12 kan kompletteres ved å perforere foringsrøret 78 ved det produserende reservoar 30 med perforeringene, hvilket gjør at produserte fluider kan strømme inn i produksjonsrøret 80 og strømme til overflaten 14, hvilket er velkjent innen teknikken. Det er ikke påkrevd at brønnen perforeres, den kan etterlates som en åpenhulls brønn og skjermes (ekspanderbare eller konvensjonelle). Kun i tilfelle av den faste foring (eller faste ekspanderbare) vil perforering være absolutt påkrevd.

Det nedre produserende borehull 10B kan bores med en innborings foring og fores på stedet. En innborings foring er enten en del av borestrengen eller er montert på borestrengen over borkronen. Bore-foringen kan være arbeidsstrengen. Foringen kan være montert rett over borkronen, hvilket gjør at borkronen kan trekkes tilbake gjennom foringen ved fullføring av boringen av borehullet. Der hvor foringen er montert over borkronen, kan borkronen frakoples fra innboringsforingen og fjernes ved innfesting av en innsats som er montert på en borestreng, som er forbundet til borkronen. Innsatsen med borkronen blir deretter trukket ut av foringen og fjernes og hentes opp. Foringen kan være fast, ekspanderbar, en skjerm eller ekspanderbar skjerm. En skjerm kan brukes istedenfor foringen der hvor skjermen har den nødvendige mekaniske fasthet til å motstå de belastninger som påføres den pga boreoperasjonen. Innborings foringen kan bestå av eller ikke bestå av uttakbare MWD/LWD og borkrone. Videre kan den sementeres eller ikke sementeres på plass. Bunnhullssammenstillingen inkluderer en MWD og LWD, hvilken kan være eller ikke være i stand til å bli hentet ut av bunnhullssammenstillingen. Det kan være at bunnhullssammenstillingen kun etterlates i borehullet som en engangs sammenstilling. En plunger blir deretter løftet i foringen eller skjermen for å ekspandere den utover. Det skal forstås at enkelte andre midler kan brukes til å ekspandere foringen eller skjermen. I essens blir arbeidsstrengen på bunnhullssammenstillingen da brukt som en foring.

Figur 3 viser en monoboring, dvs et leveringssystem med full boring. Et produksjonsleveringssystem med full boring har et kompletteringsrør med en monodiameter produksjonsboring, dvs at den samme nominelle innvendige diameter gjennom den indre rørkanal strekker seg fra overflaten til bunnen av brønnen. Monoboringen strekker seg ikke nødvendigvis gjennom produksjons-foringsrøret, eller den kan strekke seg ned gjennom foringsrøret, foringen eller skjermen. Selv om en brønn kan ha en monodiameter arkitektur, kan den ha eller ikke ha et produksjonsleveringssystem med full boring. Hvis brønnen har karakteristika både for et monodiameter foringsrør og et

produksjonsleveringssystem med full boring, så benevnes brønndesignen en monobrønn.

I designet av monoboringskompletteringen, ses foringen som en forlengelse av produksjonsrøret. Det første krav til en monoboringskomplettering er at den tilveiebringer en ensartet diameter hele veien. I den foreliggende utførelse, for å oppnå monoboringen, er det foretrukket, men ikke nødvendig, at brønnhodet og ventiltreet har full boring, for å tilveiebringe full adkomst til reservoaret. Det er ikke påkrevd. De fleste brønner med monoboring vil ikke ha et brønnhode og et ventiltre med full boring. Monoboringen er avgrenset slik at den kun strekker seg fra produksjonsrørhengeren og ned til formasjonsbarrieren. Den behøver ikke å strekke seg gjennom ventiltreet og brønnhodet. Produksjonen har full boring hvis produksjonsrøret har full boring fra produksjonsrørhengeren til formasjonsbarrieren.

Antallet og type av kompletteringskomponentene vil variere i henhold til feltet og brønnens behov. Målerene for måling av trykk og temperatur og sikkerhetsventilen har full boring. Niplen 22 nær bunnen av produksjonsrøret har også full boring. Videre har Halliburton en nippel med gjennomgående boring som har full boring. Den foreliggende utførelse tilveiebringer følgelig ingen restriksjoner ved den produserende boring fra formasjonsbarrieren til overflaten. Disse er alle en del av kompletterings-produksjonsrørstrengen, og har en innvendig diameter som er felles for hele strengen. Den innvendige diameter av kompletteringsrørene har vanligvis den samme innvendige relative nominelle diameter. Kompletterings-komponenter har vanligvis ikke den samme relative nominelle diameter, men er foretrukket i monoboringen.

I én type monodiameter, blir det øvre borehull 10A foret og deretter blir det nedre borehull 10B som går gjennom den produserende formasjon foret med den nedre foringsrør/foring overlappende den nedre ende av det øvre foringsrør, og innkledd til dette. Ved overlapping øker innkledningen tykkelsen av mono-diameter foringsrøret pga overlappingen mellom de to foringsrørstrenger. Produksjonsrør strekker seg gjennom det ekspanderbare foringsrør i det øvre borehull 10A og gjennom det nedre borehull 10B gjennom den produserende formasjon. Foringsrøret som strekker seg gjennom den produserende formasjon blir perforert. Ved denne fremgangsmåten er det ingen varians mellom foringen og produksjonsrøret. Dette er en ekte monoboring.

I en annen fremgangsmåte, istedenfor innkledning av en foringsrørstreng, blir en ekspanderbar foringshenger, som henger opp en ekspanderbar foring, anordnet fra den nedre ende av foringsrøret som strekker seg gjennom det øvre borehull 10A. For å oppnå monodiameter foringsrøret, blir foringen og foringshengeren ekspandert. Denne ekspanderbare henger inkluderer en tetningsboring for mottak av den nedre ende av produksjonsrøret. I en annen fremgangsmåte stikkes produksjonsrøret inn i toppen av foringen. En pakning anordnes mellom produksjonsrøret og foringen. Ekspansjonen av foringen nærmer seg den utvendige diameter av det tidligere satte foringsrør i det øvre borehull 10A, men er ikke den samme. Det er en varians. Ved denne fremgangsmåten, selv om det er enkelte variasjoner, er de følgelig relativt små, og brønnen kan fortsatt benevnes en monobrønn fordi brønnen fortsatt oppnår hensiktene ved monobrønnen. Den ekspanderbare foring sementeres på plass, og blir deretter ekspandert. Produksjon kan skje gjennom foringen og foringsrøret.

De tidligere beskrevne utførelser inkluderer først boring og foring av den ikke-produserende brønnboring 10A og deretter boring og komplettering av den produserende brønnboring 10B. Reservoarformasjonen 30 blir typisk behandlet forskjellig fra de ikke-produserende formasjoner, særlig med hensyn på fluidene, så som borefluidene. Det skal imidlertid forstås at de ikke-produserende formasjoner og de produserende formasjoner kan behandles hovedsakelig på samme måte, hvorved monodiameter brønnboringen 10 strekker seg hele lengden av borehullet, dvs fra overflaten 14 til bunnen 15 (kompletteringens måldybde) i brønnen 12. Dette er særlig anvendbart der hvor hovedsakelig alle formasjonene er sandstein, så som i Saudi-Arabia. Den eneste forskjell mellom de ikke-produserende og de produserende brønnboringer vil være at de produserende brønnboringsfluider bør være kompatible og ikke resultere i formasjonsskade dypt i reservoaret, hvilket hindrer maksimal produksjon.

Med henvisning til figur 19A og B, kan de ovenstående utførelser rettes mot multilaterale brønner og forbiborede brønner. En multilateral brønn kan være en modifisert monobrønn som strekker seg fra forgreningen til overflaten. Multi-lateralen er nedenfor forgreningen. Figur 19A er et skjematisk riss av en multilateral brønn 190 som har en hoveddel eller et øvre borehull 192 som strekker seg til overflaten 14 og en flerhet av avgreningsborehull 194a, 194b som strekker seg til den samme eller forskjellige produserende soner 30. Det øvre borehull 190 er forbundet til avgreningsborehull 194a, 194b ved en forgrening 196. Det øvre borehull 192 i multilateral brønnen kan være en monodiameter brønnboring. Sidebore-hullene kan være eller ikke være monodiameter seksjoner under forgreningen 196.

Figur 19B er et skjematisk riss av en forbiboret brønn 200 som har et primært borehull 202 og et forbiboret sideborehull 204. Det primære borehull 200 kan være en ny brønn eller en eksisterende brønn. Det primære borehull 202 kan være en monodiameter brønnboring, og det forbiborede siderettete borehull 204 under forgreningen 206 kan også være en monodiameter brønnboring.

Alle de tidligere senarier som har blitt omtalt ovenfor med henvisning til det ikke-produserende borehull og det produserende borehull er anvendbare på andre typer av brønner. Den seksjonen som benevnes produserende kan være en vannproduserende brønn, en vanninjeksjonsbrønn, en blandbar gassbrønn, en brønn hvor vann veksler med gass eller en hvilken som helst annen type brønn som penetrerer grunnen.

Det skal nå vises til figur 20, hvor det er vist en foretrukket utførelse av en monodiameter vannbrønn. Figur 20 illustrerer monodiameter brønnboringen 10 i det kompletterte trinn. En lederør 38 for understøttelse av et brønnhode er installert i grunnens overflate 14. Både kjemisk foringsrør 60 og ekspanderbart foringsrør 90 har blitt installert. Kombinasjonen av foringsrørkjemikaliet og ekspanderbare rør tilveiebringer en barriere mot formasjoner gjennom hvilken brønnboringen 10 strekker seg, så som for eksempel problemformasjoner 65. En produksjonsrørstreng 80 strekker seg fra overflaten 14 til toppen av reservoaret 16 i brønnen. Et spesialisert borefluid eller et kjemisk foringsrør stabiliserer reservoaret ved å stivne nær brønnboringens vegg 44, samtidig som det ikke penetrerer så dypt at det skader formasjonen. Midlertidig stabilisering kan oppnås med kjemisk foringsrør 60 inntil et metallisk foringsrør eller et kompositt foringsrør, så som et ekspanderbart foringsrør 90 eller eventuelt konvensjonelt foringsrør kjøres.

I tillegg til dette kan de ovenstående utførelser være rettet mot en mono-diameter brønnboring for en brønn med kunstig løft, så som en brønn som inneholder gassløft, en strålepumpe eller en nedsenkbar pumpe.

Visse komponenter av konstruksjonen med monodiameter brønnen har blitt brukt for å minimalisere potensielle problemer, og er særlig nyttige under oppbygging av en monodiameter brønn, hvilket skyldes problemer med borehullets stabilitet eller problemer med integritet, hvilke må løses med ikke-konvensjonelle midler.

Monodiameter brønnboringen kan bores med forskjellige midler, inkludert et fremdriftssystem (se US-patent 6.296.066), en borerigg, kveilrør, pæledrift, en hydraulisk overhalingsenhet eller et hvilket som helst annet middel. Konvensjonell boreteknologi kan brukes. Videre kan Anaconda boresystemet brukes (se US-patent 6.296.066). Til slutt, lasere som blir utviklet på University of Colorado vil bli brukt til boring. En fremgangsmåte til å bore brønnboringen inkluderer innretninger av rørdrifttypen. Ved denne type innretning drives røret inn i formasjonen. For eksempel kan trykkluftbor brukes til boring av borehullet.

Med henvisning til figur 21, er det vist en annen foretrukket fremgangsmåte til oppbygging av en brønn for å bygge opp monodiameter borehullet ved bruk av et kveilrørsboresystem 150 for å bore en monodiameter brønnboring 10 som har et ikke-produserende borehull 10A som strekker seg fra overflaten 14 til reservoarbarrieren 16, og et produserende borehull eller injeksjonsborehull 10B som strekker seg fra reservoarbarrieren 16 til bunnen 15 av den produserende sone eller injeksjonssone 30. Se figur 14. Figur 21 viser en seksjon 66 av den ikke-produserende brønnboring 10A idet den blir boret. Kveilrørssystemet 120 inkluderer en kraftforsyning 122, en prosessor 124 og en kveilrørspole 126 ved overflaten 14. En injektorhodeenhet 128 mater og fører kveilrør 130 fra spolen 126 inn i borehullet som blir boret for monodiameter brønnboringen 10. Kveilrøret 130 kan være av stål eller være et komposittkveilrør. Boresystemet 150 inkluderer en kveilrørsstreng 130 med en bunnhullssammenstilling 132 som er forbundet til dens nedre ende og som strekker seg inn i brønnboringen 10.

Kveilrørsoperasjonen 120 benytter en spole 126 til å mate kveilrøret 130 over en føring og gjennom en injektor 128 og en avstryker 134. Kveilrøret 130 presses gjennom utblåsingssikringen 136 og inn i brønnen 10 ved hjelp av injektoren 128. Det skal forstås at utblåsingssikringer og annet påkrevd sikkerhets kontrollutstyr kan utplasseres ved overflaten 14 for boring og komplettering av brønnen 12. Videre skal det forstås at denne utførelse er beskrevet for eksemplifiserende formål, og at den foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset til det bestemte borehull som er omtalt, idet det forstås at den foreliggende oppfinnelse kan brukes ved forskjellige brønnplaner. Operasjonelle parametere under oppbyggingen av monodiameter brønnen kan inkludere boring og komplettering med overbalanserte tilstander, balanserte tilstander eller underbalansene tilstander. Alle betingelser oppfylles med anordningen og fremgangsmåtene beskrevet heri

Bunnhullssammenstillingen 132 brukes til boring av borehullet og inkluderer forskjellige komponenter, så som for eksempel et fremdriftssystem, en kraftseksjon, en elektronikkseksjon, et resistivitetsverktøy, en styrbar sammenstilling, en gammastråle- og inklinometer-instrumentpakke, og en borkrone 140. Kraftseksjonen tilveiebringer kraft for rotasjon av borkronen 140. Borkronen 140 er fortrinnsvis en glattborings-borkrone med en rømmer nær borkronen rett over den. Resistivitetesverktøyet bestemmer formasjonsresistiviteten rundt bunnhullssammenstillingen 132. Den styrbare sammenstilling forandrer trajektorien til borehullet, og gammastråle- og inklinometer-instrumentpakken evaluerer karakteristikaene for formasjonen ved borkronen 140, og frembringer tidlig informasjon om orienteringen og vinkelstyringen til borkronen 140 innenfor borehullet. Kraftseksjonen er typisk en nedihulls motor som drives av borefluidene som passerer gjennom kveilrøret 130. Bunnhullssammenstillingen kan inkludere et verktøy for seismikk ved borkronen eller testing under boring. Se US foreløpig patentsøknad med serienr. 60/381.243, innlevert 17. mai 2002, benevnt MWD Formation Tester, som herved inkorporeres heri ved referanse. Et foretrukket kveilrørsboresystem som bruker komposittkveilrør er beskrevet i US-patent 6.296.066, som herved inkorporeres heri ved referanse. Se også SPE 60750 "Anaconda: Joint Developement Project Leads to Digitally Controlled Composite Coiled Tubing Drilling System", av Marker, Haukvik, Terry, Paulk, Coats, Wilson, Estep, Farabee, Berning og Song, datert 5.-6. april 2000, som herved inkorporeres heri ved referanse.

Bunnhullssammenstillingen 132 og borkronen 140 er vist idet de borer borehullsseksjonen 66 etter å ha boret og foret den øvre seksjon eller seksjoner av borehullet 10A, så som seksjoner 46, 56 som er vist på figur 14. Borefluider 144 strømmer gjennom strømningsboringen i kveilrøret 130, og tilbake opp ringrommet 146. Selv om figur 21 illustrerer borehullet 10A idet det blir foret med kjemisk foringsrør 60 og ekspanderbart foringsrør 90, kan kveilrørssystemet 120 brukes sammen med kjemisk foringsrør, ekspanderbare foringsrør, kveilrør eller ekspanderbare kveilrør - metalliske eller av kompositt, eller en kombinasjon av kjemiske foringsrør og ekspanderbare foringsrør. Det skal forstås at kveilrørs-systemet kan brukes sammen med en hvilken som helst av de tidligere beskrevne fremgangsmåter og anordninger.

Med henvisning til figur 22, den kablede komposittkveilrørsenhet 150 med en integrert MWD/LWD kan tilveiebringe store fordeler under prosessen med oppbygging av monobrønnen. Systemet muliggjør kontinuerlig datasendig under alle operasjonelle prosedyrer, inkludert prosedyrer under hvilke tidligere konvensjonell datasendig blir satt ut av funksjon. Videre er sendehastigheten sterkt økt, hvilket for eksempel resulterer i samtidsdata med høy oppløsning fra sensorer for formasjonsevaluering, retningsavlesninger, trykkmåling og strekk/vekt på borkronen (WOB). Den kontinuerlige datasending med høy oppløsning hjelper til med å løse de mulige utfordringer som introduseres ved boring av en mono-diameter brønn. Disse utfordringer inkluderer høyere ECD, lengre åpenhulls intervaller, reduserte klaringer, og mer. Dataene med høy kvalitet har også den mulighet at de muliggjør mer effektiv bruk av andre nye teknologier som er rettet mot den geomekaniske omgivelse for brønnen. Det kablede komposittkveilrørs-system 150 kan identifisere permeable soner, frakturer som forårsakes av boring, og oppsvulming av borehullet.

Den kontinuerlige adgang til dataene, inkludert under tripper, kan hjelpe til med å tilveiebringe tidlige indikasjoner på potensielle problemer, så som igangsetting av frakturering eller borehullsinstabilitet. Kunnskap om lokaliseringen til tapssoner kan forbedre effektiviteten ved kjemiske behandlinger for å øke frakturbestandigheten for det åpne hullet. Denne kunnskapen er særlig nyttig når det kan være at bor-videre-materialer eller materialer for kjemisk foringsrør må brukes for å fylle et utvasket område før de ekspanderbare settes i en sekvensiell brønnoppbyggingsprosess. Videre kan det når kjemisk foringsrør kan brukes være ganske nyttig å bore lange intervaller før foringsrør settes.

I visse situasjoner kan styring av ECD være viktig for vellykketheten ved et monodiameter brønnoppbyggingsprosjekt. Det kablede komposittkveilrør 130 med et boresystem med en MWD/LWD bunnhullssammenstilling kan øke muligheten for å styre ECD. Bruken av kveilrør som en borestreng muliggjør kontinuerlig sirkulasjon under innkjøring i hullet, og muliggjør kontinuerlig optimalisering av borefluidets egenskaper gjennom hele borehullet og det aktive borefluidsystem. Kontinuerlig adgang til målinger av trykk i ringrommet, hvilke sendes gjennom det kablede kveilrøret, tilveiebringer nyttig informasjon om ECD. Med denne informasjonen blir boreparameteret og fluidegenskaper kontinuerlig justert til å være innenfor grensene for poretrykk og frakturtrykk (lekkasje). Reduksjoner i trykk som er et resultat av stempelsuging elimineres på en jevn, kontinuerlig måte ved å pumpe gjennom kveilrørsborestrengen 130 under uttrekking fra borehullet.

I tillegg til den forbedrede mulighet til å styre trykket i brønnboringen, forbedrer systemet muligheten for å måle poretrykk og frakturtrykk. Hvis det observeres gassinnstrømming når pumpene er stoppet eller har redusert hastighet, kan trykket i brønnboringen under denne hendelsen måles nøyaktig. Likeledes kan det utføres en formasjonsintegritetstest (formation integrity test, FIT) eller en LOT med samtids nedihulls målinger av den transienten trykkoppførsel under testen. Under en LOT, som involverer frakturering av formasjonen, forårsaker disse høyoppløsningsdataene en forbedring og økt hastighet ved tolkningen av testen. Under FIT, hvor frakturering ikke er ønskelig, kan den høye kvaliteten av samtidsdataene hindre uforvarende frakturering av formasjonen. Konstante PWD-målinger som fremskaffes gjennom det kablede komposittboresystem gir også en høy grad av styring.

Disse karakteristika ved systemet frembringer muligheten for sikrere å operere innenfor et smalt vindu med poretrykk og frakturgradient enn det som er mulig med tidligere teknologi. Mens reservoarets hull bores, gjør den forbedrete styring av trykk i brønnboringen, sammen med muligheten for økt forståelse av frakturbestandighet, at sjansen for å miste brønnfluider til reservoaret reduseres. Denne reduksjonen hjelper til med å hindre produksjonsproblemer som er forbundet med slike tap.

397 Det kablede komposittrør 130 gjør at bunnhullssammenstillingen 132 kan konstrueres forskjellig fra konvensjonelle MWD/LWD-systemer. Konvensjonelle systemer er selvforsynt med energi enten med batterier eller turbiner. Batterier er kostbare, farlige og må periodisk byttes. Turbiner er komplekse mekaniske innretninger som er ømfintlige for erosjon og tilstopping. Slampulsinnretningen lider også under disse mekaniske feil. Pulsinnretningen er en langsom telemetri-metode. Den kan sende kun en brøkdel av sensormålingene til overflaten i samtid. Den kan kun operere under sirkulasjon, og den hindrer derfor telemetri under innkjøring med skjøtt rør. Denne attributten krever at disse systemene i henhold til kjent teknikk lagrer størstedelen av sine innsamlede data i nedihulls verktøyets minne. Disse dataene kan fremskaffes kun ved uttrekking av bunnhullssammenstillingen fra hullet, og nedlasting gjennom en kabel ved overflaten. Disse verktøyene i henhold til kjent teknikk er forhåndskonfigurert til å forsøke å optimalisere lagringen og telemetrien av dataene. Store prosessorer brukes i nedihulls verktøyene for å prosessere sensorsignalene og rådata for å minimalisere størrelsen av de lagrede data. De data som er nødvendig for å foreta beslutninger blir ofte ikke sendt i samtid, og etterlates i verktøyets minne inntil den neste uttrekking fra hullet.

398 Det kablede komposittrør 130 og bunnhullssammenstillingen 132 er i stand til å unngå dette paradigme pga de kabler som er innleiret i røret. Effekt tilveiebringes fra overflaten, hvilket eliminerer behovet for batterier eller turbiner. Alle rådata fra sensoren sendes umiddelbart til overflaten i samtid, hvilket opphever behovet for en pulsinnretning. Disse tre komponentene har typisk den høyeste svikthyppighet ved konvensjonelle MvVD/LWD-systemer. Fordi rådataene

fra sensoren prosesseres ved overflaten, er store prosessorer eller nedihulls minne unødvendig. Denne fordelen reduserer kompleksitet og eliminerer store komponenter på trykkete kretskort i nedihulls verktøyene, hvilke er ømfintlige overfor vibrasjon og støt. Kvalitetssikring overvåkes enkelt for det kablede komposittrør og bunnhullssammenstillingen. Det viktigste er at tilgjengeligheten til alle dataene, hele tiden, tillater at det kan utføres nøyaktige samtids beslutninger under boring.

En rekke faktorer er viktige for ytelsen og påliteligheten ved en horisontal komplettering. Reservoarkarakteristika, effektiv brønnlengde og tilstander nær brønnboringen bestemmer kompletteringens innstrømmingsytelse. Formasjons-karakteristika, så som sandens enhetlighet og innhold av leirskifer, sammen med innstrømmingsytelsen, er viktige for påliteligheten til kompletteringer i ukonsoliderte formasjoner. Mer effektiv plassering av den horisontale brønn i den ønskede produksjonssone fører til forbedringer i ytelse og pålitelighet.

Sensorer for formasjonsevaluering i det kablede komposittkveilrør og bunnhullssammenstillingen består av en asimutalt fokusert gammastrålesensor for bestemmelse av lagets fallvinkel og en resistivitetssensor med multiple under-søkelsesdybder for optimal plassering av brønnboringen. Disse sensorene er særlig egnet for brønner med høy inklinasjon og geostyring av brønnbanen over eller gjennom reservoaret.

Perforeringer, ekspanderbare skjermer, avstengninger for mekanisk komplettering og kjemiske løsninger/teknikker, blir mer effektivt plassert ved bruk av det kablede komposittkveilrør og bunnhullssammenstillingen. For en brønn med monodiameter/monoboring er det viktigste mål å ha den mest effektive prosess til brønnoppbygging som er mulig med den maksimale produksjon som er mulig. Bore-kompletteringssystemet med kablet komposittkveilrør støtter denne generelle filosofi.

Monobrønn/monodiameter arkitekturen kan brukes sammen med en hviken som helst type av reservoar formasjon og en hvilken som helst omgivelse (dypvann, offshore eller land). Monobrønnoppbyggingen kan vurderes for harde bergarter, marginale leteområder, marginale produksjonsfelt og boring i innfyllings-felt. Alle disse områdene fordrer at produksjonen maksimaliseres og at kostnaden minimaliseres så mye som mulig. Før en brønn bores bør attributtene ved under balansert boring også vurderes, sammen med hvordan disse attributtene støtter monobrønnen.

Anacondas fremdriftssystem og kablede komposittkveilrør 130 gjør at det kan settes som et foringsrør eller en kompletteringsfdring direkte over intervallet. Fremdriftssystemet kan fjernes eller ikke fjernes fra brønnen. Kablingen inne i veggen i komposittrøret 130 kan brukes til å aktuere en fråkopling ved toppen av kveilen for å muliggjøre permanent setting i brønnen.

Selv om underbalansert boring kan skje ved bruk av den tradisjonelle rigg, er den optimale løsning for monobrønnen å integrere det kablede komposittkveil-rør med underbalansen boring. Bruk av underbalanseinnretninger, så som en trippventil som tillater at bunnhullssammenstillingen kan hentes opp uten å drepe brønnen, kan tillate samtids brønntesting ved å la brønnen produsere til et separasjonsfartøy. Videre kan data for slamlogging, data for nedihulls brønn-testing, nedihulls trykk og litologier samles inn fra det kablede komposittkveilrør og bunnhullssammenstilligens boresystem for datainnsamling og analyse. Dette integrerte underbalanserte kablede komposittboresystem er et optimalt produk-sjonsboresystem til vurdering ved oppbygging av en monobrønn.

Avhengig av monobrønnens innvendige diametere i brønnboringen, borehydraulikk og produksjonskrav, kan toleranser med hensyn på differansetrykk fastsuging være svært begrensede. Underbalansert boring kan hjelpe til med å redusere, hvis ikke eliminere, differeransetrykk fastsuging, hvilket muliggjør oppbygging av mindre diametere.

I enda en annen foretrukket fremgangsmåte og anordning kan kveilrøret brukes som foringsrøret, eller det kan ekspanderes og brukes som foringsrøret. Ytterligere detaljer er fremsatt i US-patentsøknad med serienr. 10/016.786, innlevert 10. desember 2001, benevnt "Casing While Drilling", som herved inkorporeres heri ved referanse. Se også IADC/SPE 59126 "Simultaneous Drill and Case Technology - Case Histories, Status and Options for Further Developement", av Hahn, Van Gestel, Frohlich og Stewart, datert 23.-25. februar 2000, som herved inkorporeres heri ved referanse.

Det er vist bestemte utførelser av den foreliggende oppfinnelse med den forståelse at den foreliggende redegjørelse skal anses som en eksemplifisering av prinsippene ved oppfinnelsen, og det er ikke meningen at dette skal begrense oppfinnelsen til det som her er vist og beskrevet. Forskjellige dimensjoner, størrelser, kvantiteter, volumer, hastighet og andre numeriske parametere og tall har blitt brukt med henblikk på illustrasjon og eksemplifisering av prinsippene ved oppfinnelsen, og er ikke ment for å begrense oppfinnelsen til de numeriske parametere og tall som er vist, beskrevet eller på annen måte her angitt.

Claims

1. Fremgangsmåte for boring av et borehull, idet fremgangsmåten omfatter: boring av en første andel (46) av borehullet (10A) ved anvendelse av et borefluid med en boreenhet (20);karakterisert vedpåføring av et katalysatorgrunnmateriale til borehullsveggen under boring; bakoverrømming av borehullet ettersom boringsenheten heves gjennom den første borehullsandel; påføring av et oppsettingsmateriale på borehullsveggen ettersom borehullet bakoverrømmes; danning av et kjemisk foringsrør ved å la oppsettingsmateriale reagere med katalysatormateriale; repetering av trinnene ovenfor ved boring av tilleggsborehullsandeler (56, 66); og installering av en foringsrørstreng (70) i borehullet over de kjemisk forede borehullsandeler (46, 56, 66).

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, hvori en spesiell borehullsandel kan selektivt kjemisk fores eller fores med et ekspanderbart foringsrør (90).

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, ytterligere omfattende: blanding av et kjemisk foringsrør med borefluid (68) for boring av borehuller; og boring av andelene av borehullet ved anvendelse av borefluidet.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, hvori kun valgte tilleggsborehullsandeler fores kjemisk.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, hvori dannelsen av det kjemiske foringsrøret varieres med i forhold til geologien rundt borehullsandelene.

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, ytterligere omfattende anvendelse av kjemisk foringsrør som borefluid for boring av borehullet.

7. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, ytterligere omfattende: boring av en andel av borehullet med boringsenheten; heving av boringsenheten i borehullsandelen; introdusering av et kjemisk foringsrør inn i borehullet; tillate at det kjemiske foringsrører herder og danner et kjemisk foringsrør på borehullsveggen; og boring gjennom det kjemiske foringsrøret i borehullet.

8. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, ytterligere omfattende: blanding av et kjemisk foringsrør med borefluid for boring av borehullet; boring av en første andel av borehullet ved anvendelse borefluidet med boringsenheten; danne et kjemisk boringsrør på borehullsveggen; installering av en foringsrørstreng i den første borehullsandelen; boring av en andre borehullsandel ved bruk av borefluidet; dannelse av et kjemisk foringsrør på borehullsveggen; installering av en ekspanderbar foringsrørstreng i den andre borehullsandelen; og repetering av trinnene nevnt over ved boring av tilleggsborehullsandeler og installering av ekspanderbare foringsrør inntil borehullet er boret.

9. Fremgangsmåte i henhold til krav 8, ytterligere omfattende: anvendelse av kjemisk foringsrør som borefluid for boring av borehullet; boring av en første andel av borehullet ved anvendelse av borefluid med bunnhullsenheten inkludert en boringsenhet med en borkrone og en nedihullsmotor; dannelse av et kjemisk foringsrør på borehullsveggen; installering av en foringsrørstreng i det første borehullet; boring av en andre andel av borehullet ved anvendelse av borefluid; dannelse av et kjemisk foringsrør på borehullsveggen; installering av en ekspanderbar foringsrørstreng i det andre borehullet; og repetering av trinnene nevnt over ved boring av tilleggsborehullsandeler og installering av ekspanderbare foringsrør inntil borehullet er boret.

10. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, hvori de borede borehullspartier (46, 56, 66) danner et ikke-produserende borehull (10A) og installering av strengen av foringsrør inkluderer installering av en eller flere strenger av ekspanderbart foringsrør (90) i det ikke-produserende borehullet, videre omfattende: boring av et produserende borehull (10B) med boringsenheten; og installering av produksjonsrør (80) i det produserende borehullet (1 OB).

11. Fremgangsmåte i henhold til krav 10, hvori borehullsandelene bores ved bruk av en boringsenhet plassert på enden av en kveilerørstreng.

12. Fremgangsmåte i henhold til krav 11, hvori kveilerørstrengen er ikke-metallisk.

13. Fremgangsmåte i henhold til krav 11, hvori borehullsandelene fores under boring.

14. Fremgangsmåte i henhold til krav 9, hvori den første borehullsandelen er et ikke-produserende borehull og den andre borehullsandelen er et produserende borehull.

15. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, ytterligere omfattende: bakoverrømming av borehullet ettersom boringsenheten heves gjennom den opprinnelige borehullsandelen; plassering av ekspanderbare rør i nevnte opprinnelige borehullsandel; plassering av et tettemiddel i nevnte opprinnelige borehullsandel, hvori nevnte tettemiddel forblir komprimert når det komprimeres i ringrommet mellom nevnte borehull og nevnte ekspanderbare rør; tillate at tettemiddelblandingen herder; ekspandering av nevnte ekspanderbare rør hvorved nevnte herdede tettemiddelblanding er komprimert; og repetering de ovenfor nevnte trinn ved boring av tilleggsborehullsandeler inntil borehullet er boret og foret.

16. Fremgangsmåte i henhold til krav 15, hvori nevnte tettingsblanding er en komprimerbar skummet tettemiddelblanding omfattende: en hydraulisk sement; en gummilateks; en gummilateksstabilisator; en gass; og en blanding av skummende og skumstabiliserende overflateaktive stoffer.

17. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 for boring av et borehull gjennom en ukonsolidert formasjon, idet fremgangsmåten videre omfatter: boring av borehullet med et borefluid med en pH i området fra 6 til 10 og som omfatter vann, en polymerisk kationisk katalysator i stand til å akseptere og donere protoner som blir absorbert på nevnte ukonsoliderte formasjon, en vannløselig eller dispergerbar polymer som er i stand til å bli tverrbundet av en termisk herdnet harpiks og som forårsaker at nevnte harpiks blir hard og slagfast når den herder og en vannløslig eller dispergerbar varmeherdende harpiks som tverrbinder med nevnte polymer, blir katalysert og herdet av nevnte katalysator og konsoliderer med nevnte ukonsoliderte formasjon; repetering av de ovenfor nevnte trinn ved boring av tilleggsborehullsandeler inntil brønnboringen er boret; og installering av strengen med foringsrør i borehullet.

18. Fremgangsmåte i henhold til krav 17, hvori nevnte polymeriske kationiske katalysator er valgt fra gruppen bestående av polyetylenamin, poly (dimetylaminoetylmetakrylat) og poly (dimetylaminopropylmetakrylat).

19. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 for boring av borehullet gjennom en ukonsolidert formasjon, idet fremgangsmåten ytterligere omfatter: boring av borehullet med borefluid med en pH i området fra omtrent 6 til omtrent 10 og som består av vann og en polymerisk kationisk katalysator i stand til å akseptere og donere protoner som er adsorbert på nevnte ukonsoliderte formasjon; kontaktføring av borehullet med et behandlingsfluid med en pH i området fra omtrent 6 til omtrent 10, og som omfatter vann, en vannløslig eller dispergerbar polymer som er i stand til å bli tverrbundet med en varmeherdende harpiks og som forårsaker at nevnte harpiks blir hard og slagfast når den herder og en vannløslig eller dispergerbar varmeherdende harpiks som tverrbinder nevnte polymer, blir katalysert og herder av nevnte katalysator og konsoliderer nevnte ukonsoliderte formasjon.

20. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 for konsolidering av ukonsoliderte formasjoner og dannelse av et kjemisk foringsrør i en brønnboring som penetrerer formasjoner for å forbedre den mekaniske styrken av denne under boring av brønnboringen omfattende boring av nevnte brønnboring med et borefluid med en pH i området på omtrent 6 til omtrent 10 og som omfatter vann, en polymerisk kationisk katalysator i stand til å akseptere og donere protoner som er adsorbert på nevnte ukonsoliderte leirer, leirskifer, sandstein og tilsvarende, en vannløselig eller dispergerbar polymer som er i stand til å bli tverrbundet med en varmeherdende harpiks og som forårsaker nevnte harpiks å bli hard og slagfast når den herder, en partikkelformig herdbar fast varmeherdende harpiks, en vannløslig varmeherdende harpiks og en dispergerbart forsinket syrekatalysator for herding av nevnte varmeherdende harpikser, i det nevnte borefluid danner en filterkake på veggene av nevnte brønnboring som herder og konsoliderer nevnte ukonsoliderte formasjoner penetrert av nevnte brønnboring og som danner et hardt og slagfast tverrbundet kjemisk foringsrør på veggene av nevnte brønnboring.

21. Fremgangsmåte for boring av et borehull, idet fremgangsmåten omfatter: boring av en første andel (46) av borehullet (10A) ved anvendelse av et borefluid med en boreenhet (20);karakterisert vedheving av boringsenheten i den første borehullsandelen; introdusering av et kjemisk foringsrør inn i borehullet; tillate at det kjemiske foringsrøret herder og danner et kjemisk foringsrør på borehullsveggen; boring gjennom det kjemiske foringsrøret i borehullet; repetering av trinnene ovenfor ved boring av tilleggsborehullsandeler (56, 66); og installering av en foringsrørstreng (70) i borehullet over de kjemisk forede borehullsandeler (46, 56, 66).