NO342432B1 - Fremgangsmåte og apparat for selektiv fluidforbindelse nede i brønnen - Google Patents

Abstract

En fremgangsmåte og apparat for perforering av en formasjon i et borehull uten å perforere et borehullsforingsrør. Fremgangsmåten og apparatet omfatter en ekstern foringsrørperforeringsinnretning konfigurert for ikke å perforere foringsrøret. Det indre av perforeringsinnretningen tjener som en fluidstrømningsbane mellom foringsrøret og formasjonen etter perforering, og en ventil i foringsrøret åpner og stenger selektivt strømningsbanen.

Description

Oppfinnelsen angår generelt et apparat og en fremgangsmåte for selektivt å produsere og/eller behandle en eller flere hydrokarbonbærende undergrunnsformasjoner. Især angår utførelser av oppfinnelsen apparat og fremgangsmåter for å komplettere en undergrunnsbrønn hvor flere soner kan behandles og produseres selektivt. Især angår utførelser av oppfinnelsen apparat og fremgangsmåte for å perforere den ene eller de flere formasjoner og selektivt etablere fluidkommunikasjon mellom den ene eller de flere formasjoner og et borehull.

Ved boring av olje- og gassbrønner blir et borehull formet ved å bruke borkroner anbrakt i en nedre ende av en borestreng som blir tvunget ned i jorden. Etter boring til en bestemt dybde eller når omstendighetene avgjør, blir borestrengen og kronen fjernet og borehullet blir foret med en streng av foringsrør. Et ringformet område dannes mellom strengen og foringsrøret og formasjonen. En sementeringsoperasjon blir så utført for å fylle ringrommet med sement. Kombinasjonen med sement og foringsrør styrker borehullet og gjør det lettere å isolere bestemte områder eller soner bak foringsrøret, herunder de som inneholder hydrokarboner. Boreoperasjonen blir typisk utført i trinn og et antall foringsrør eller foringsstrenger kan kjøres inn i borehullet inntil borehullet er i den ønskete dybde og plassering.

Foringsrøret og sement og en nærliggende hydrokarbonbærende formasjon eller formasjoner blir typisk perforert ved å bruke en rekke eksplosive eller ”perforerende” ladninger. En slik rekke ladninger kan senkes inn i borehullets foringsrør inne i et evakuert rør, og et slikt ladningsinneholdende rør er typisk kjent som en ”perforeringskanon”. Under detonering gjennomtrenger eller perforerer ladningene veggene av foringsrøret og eventuell nærliggende sement og den nærliggende formasjon for derved å muliggjøre fluidkommunikasjon mellom det indre av foringsrøret og formasjonen. Produksjonsfluider kan strømme inn i foringsrøret fra formasjonen, og behandlingsfluider kan pumpes fra foringsrøret inn i formasjonen gjennom perforeringene gjort av ladningene.

I mange tilfeller kan et enkelt borehull krysse flere hydrokarbonbærende formasjoner som ellers er isolert fra hverandre i jorden. Det er ofte ønskelig å behandle slike hydrokarbonbærende formasjoner med trykkbehandlingsfluider før disse formasjonene produserer, eller på et annet tidspunkt under brønnens levetid. For å sikre at en skikkelig behandling utføres på en ønsket formasjon, blir typisk formasjonen isolert fra andre formasjoner som krysses av borehullet. Det kan også være ønskelig å produsere en gitt formasjon eller formasjoner i isolasjon fra andre formasjoner felles for det kryssende borehull. Eksempler på selektiv formasjonsstimuleringsbehandling og produksjonsteknikker er beskrevet i US patent 5823 265 til Crow m.fl.

I US 2003/230406 A1 beskrives en anordning for å penetrere en formasjon og selektivt etablere fluidkommunikasjon mellom et borehullsrør og formasjonen.

US 3650212 A angår brønnperforering. Det er beskrevet perforeringskanoer som delvis eller totalt er laget av et materiale som blir oppløselig i et valgt fluidum.

For å oppnå sekvensiell behandling av flere formasjoner i en ny brønn, blir foringsrøret nær den nederste formasjonen perforert, mens foringsrørdelene nær andre formasjoner felles med borehullet blir etterlatt uperforert. Den perforerte sone blir så behandlet ved å pumpe behandlingsfluid under trykk inn i sonen gjennom perforeringene. Etter behandling blir en brønnplugg satt over den perforerte sone for å isolere den. Den neste sone i rekken opp gjennom borehullet (opphulls) blir deretter perforert, behandlet og isolert med en plugg over. Denne fremgangsmåte gjentas inntil alle sonene av interesse har blitt behandlet. Etterfølgende produksjon av hydrokarboner fra disse soner krever at de sekvensielt innsatte plugger blir fjernet fra brønnen. En slik fjerning krever at fjerningsutstyret kjøres ned i brønnen på en transportstreng som typisk kan være en vaierledning, et kveilrør eller et leddet rør.

Formasjonsisolering i en eksisterende perforert brønn kan foretas ved en riktig plassering av en overbygningspakningsanordning og/eller plugger. Mens selektiv behandling kan tilveiebringes ved å bruke et slikt utstyr, kan fremgangsmåten og utstyret være komplisert og kostbart.

I den ovennevnte behandlingsprosess representerer perforeringen og pluggsettingen eller overbygningspakningstrinn hver en egen ekskursjon eller ”tripp” inn og ut av borehullet med det nødvendige utstyr. Hver tripp tar ekstra tid og øker kompleksiteten av den totale innsats. Slike faktorer kan forverres i forbindelse med borehull som ikke er vertikale, og spesialisert transportutstyr er ofte påkrevd i horisontale borehull.

Følgelig er det et behov for forbedrede fremgangsmåter og apparater for selektivt å etablere fluidkommunikasjon med en eller flere formasjoner. Videre er det et behov for forbedrede systemer som kan perforere flere soner og selektivt isolere borehullet fra sonene. Videre er det et behov for forbedret fremgangsmåte og et apparat som selektivt kan etablere fluidkommunikasjon mellom et borehull og en eller flere soner som krysses av dette.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt et apparat, som angitt i krav 1, for å penetrere en formasjon og en fremgangsmåte, som angitt i krav 6, for selektivt å etablere kommunikasjon mellom et indre av et foringsrør og en formasjon.

Ifølge oppfinnelsen er det generelt tilveiebrakt et formasjonsperforerende system med et apparat for selektivt å tilveiebringe fluidkommunikasjon mellom et indre av et borehullsrør og en perforert formasjon. Videre er det tilveiebrakt fremgangsmåter for å perforere en borehullsformasjon for selektivt å etablere fluidkommunikasjon mellom den perforerte formasjon og et indre av et borehullsrør.

Især omfatter apparatet et apparat for å penetrere en formasjon og selektivt etablere fluidkommunikasjon mellom et borehullsrør og formasjonen som omfatter: et borehullsrør med minst én åpning gjennom en vegg og som omfatter et ventilelement som har en første posisjon der åpningen er hindret, og en andre posisjon hvor åpningen er åpen, og

minst én energiinnretning anbrakt utenfor røret og konfigurert for å perforere, penetrere og/eller frakturere en formasjon som omslutter røret uten å perforere røret.

Videre omfatter fremgangsmåtene selektivt å etablere fluidkommunikasjon mellom et indre av et borehullsrør og en nærliggende formasjon som omfatter:

tilveiebringe et borehullsrør og en energiinnretning nær en formasjon av interesse,

perforere, penetrere og/eller frakturere formasjonen av interesse samtidig som borehullsrøret ikke perforeres, ved å bruke energiinnretningen, og

åpne en fluidstrømningsbane mellom formasjonen av interesse og et indre av borehullsrøret.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til utførelser og tegninger, der

fig. 1 er et skjematisk riss av et foret borehull med brønnsammenstillinger ifølge en utførelse,

fig.2 er et skjematisk riss av en brønnsammenstilling ifølge en utførelse, fig. 3 er et skjematisk riss av en brønnsammenstilling ifølge en utførelse, fig. 3B er et forstørret riss av en del av fig. 3.

Fig. 1 viser et skjematisk riss av foret borehull 101. Et formingsrør 102 er anbrakt i borehullet 101. Et ringrom 103 mellom foringsrøret 102 og borehullet 101 er fortrinnsvis fylt med sement 200 for å forankre foringsrøret og isolere en eller flere formasjoner eller produksjonssoner 105A-N. ”A-N” blir brukt her for å vise et variabelt antall gjenstander slik benevnt hvor antallet slike gjenstander kan være en eller flere opp til og omfatte ethvert antall ”N”. Eventuelt kan en gjenstand benevnt med suffikset ”A-N” omfatte en eller flere, enten suffikset blir brukt i en gitt sammenheng eller ikke. Alternativt kan delene av eller hele borehullet 101 ikke omfatte sement 200 og sonen eller –formasjonsenheten isolering kan være tilveiebrakt for eksempel ved eksterne foringsrørpakninger eller ekspandert metallrør. I en utførelse omfatter borehullet 101: en eller flere sammenstillinger 100 for selektivt å etablere fluidkommunikasjon mellom en boring 108 av foringsrøret 102 og en eller flere produksjonssoner 105A-N. Fortrinnsvis er sammenstillingen 100 integrert mens foringsrøret 102 før plassering i borehullet 101 og blir deretter senket med foringsrøret 102 inn i borehullet 101 som en integrert sammenstilling eller sammenstillinger 100. Hver sammenstilling 100 omfatter en eller flere energiinnretninger 104A-N og en eller flere ventilelementer 106A-N. De en eller flere energiinnretninger 104A-N kan være tilveiebrakt i hver av produksjonssonene 105A-N. Energiinnretningene 104A-N kan omfatte enhver passende perforeringsmekanisme. Eksempler på energiinnretninger 104A-N kan omfatte perforeringskanoner. En eller alle energiinnretningene 104A-N kan omfatte drivbærersystemer, og i én utførelse kan en eller flere energiinnretninger 104A-N omfatte en formet ladningsperforeringskanon med drivmiddel i og/eller utenfor perforeringskanonen. En eller flere energiinnretninger 104A-N kan omfatte et passende trykkgenereringssystem, perforeringssystem eller kombinasjoner av disse, for eksempel som beskrevet i US patent 5598 891, US patent 5775 426, US patent 6 082 450 og US patent 6 263 283 alle til Snider m.fl. Hver av disse energiinnretningene 104A-N kan perforere eller støte penetreringsenergi på undergrunnsformasjonen eller produksjonssoner 105. I en utførelse er energiinnretningen 104 en eksplosivformet ladningsperforeringskanon. Energiinnretningene 104A-N kan selektivt utløses fra overflaten av styreledninger 107. Eventuelt kan energiinnretningene 104A-N utløses av radiofrekvensidentifikasjon (”RIFD”)-tagger hvor lesere, der en er forbundet til energiinnretningen 104 og den andre blir transportert fra jordoverflaten eller annet sted i brønnen. Andre passende utløsningssignalmekanismer omfatter fiberoptikk, elektrisk ledning, trådløst, elektromagnetisk telemetri, akustiske eller andre trådløse kommunikasjonsmekanismer, borehullstrykk eller trykkpulsing enten på innsiden og/eller på utsiden av et borehullsrør, borehullsfluidstrøm med sirkulasjon og/eller passende kombinasjoner av det foregående, der en tilsvarende signalmottaker er operativt forbundet til en utløser av energiinnretningen 104. En eller flere energiinnretninger 104 kan anbringes ved siden av samme produksjonssone 105 og kan anbringes på en eller flere perifere og/eller aksiale steder i forhold til foringsrøret. Som et eksempel omfatter produksjonssonen 105A to energiinnretninger 104A og 104E anbrakt perifert omtrent 180 grader fra hverandre på samme aksiale sted i borehullet 101. Passende vinkelforskyvning kan imidlertid brukes og ethvert passende antall av en, to eller flere energiinnretninger 104 kan anbringes rundt foringsrøret på tilsvarende måte og/eller aksialt avstandsliggende ved en eller flere av sonene 105.

På fig. 1 kan de en eller flere energiinnretninger 104A-N være anbrakt i ringrommet 103 på utsiden av foringsrøret og tilpasset eller innrettet for å perforere produksjonssonene 105A-N. Eventuelt kan foringsrøret 103 nær energiinnretningene 104A-N være underdimensjonerte og eksentrisk posisjonerte i borehullet for derved å frembringe mer plass for energiinnretningene 104A-N. Perforatorene av energiinnretningene 104A-N er konfigurert for å rette energiradialt utover av energiinnretningen bare i valgte retninger. Fortrinnsvis er energiinnretningen 104A-N innrettet slik at de vil perforere nærliggende formasjoner 105, men ikke perforere foringsrøret 102. For å etablere fluidkommunikasjon mellom en av undergrunnsformasjonene 105A-N og foringsrøret 102, brukes energiinnretningen 104 og forårsaker følgelig penetrering av den nærliggende produksjonssone 105 uten å penetrere foringsrøret 102. Energiinnretningen 104, selv om den er vist parallell med foringsrøret 102, kan ha enhver konfigurasjon, for eksempel kan den være spiralviklet rundt foringsrøret 102 så lenge energiinnretningen 104 er anordnet for å perforere produksjonen 105 uten å perforere foringsrøret 102.

Fig. 2 viser en typisk sammenstilling 100 for selektiv etablering av fluidkommunikasjon under boringen 108 og produksjonssonen 105. Tilhørende fremgangsmåter og apparat forbedret etter denne beskrivelsen her, for å etablere fluidkommunikasjon mellom et foringsrør og en undergrunnsformasjon er beskrevet i US patent 6 386 288, US patent 6 536 524 og US patent 6 761 219 alle til Snider m.fl. Energiinnretningen 104 er anbrakt i ringrommet 103. Energiinnretningen 104 er anbrakt nær foringsrøret 102 og produksjonssonen 105.

Et ekspandert riss av den typiske sammenstillingen 100 som inneholdt i A-A på fig. 1, er vist på fig. 2. I en utførelse er energiinnretningen 104 en perforeringskanon som omfatter minst én og fortrinnsvis flere eksplosive ladninger 208 anbrakt i et ledningsrør 210. Det skal bemerkes at energiinnretningen 104 kan være enhver passende perforeringsinnretning. I en utførelse omfatter energiinnretningen 104 et avfyringshode 209 båret på et ledningsrør 210 for å detonere de eksplosive ladninger 208. Avfyringshodet 209 er festet til en detoneringsledning 207 som løper langsetter ledningsrøret 210. Avfyringshodet 209 kan akuteres ved å bruke en styreledning fra overflaten, borehullstrykket, RFID-taggen/lesersystemet, EM-telemetri eller en annen passende aktueringsmekanisme. Hver av de eksplosive ladninger 208 er anbrakt nær ledningen 207. Når avfyringshodet 209 fungerer, vil den sende ut en detoneringsenergi. Denne energi blir overført til ledningen 207 for derved å detonere den og detonere de eksplosive ladninger 208. I en utførelse er ladningene i kanonen 104 innrettet slik at perforeringene 214 som er generert der, penetrerer sementen 200 og den nærliggende formasjon, men ikke foringsrøret 102. De eksplosive ladninger 208 penetrerer veggen av ledningsrøret 210 og inn i den nærliggende produksjonssone 105 og frembringer ett eller flere hull 212 i perforeringskanonen 104 og en eller flere perforeringer 214 i produksjonssonen 105 som vist på fig. 3. En strømningsbane 203 blir derved frembrakt mellom produksjonssonen 105, perforeringene 214, hullene 212 og ledningsrøret 210. I en utførelse omfatter energiinnretningen 104 en formasjonsfraktureringsinnretning, for eksempel en fluidtrykkgenerator som etter initialiseringen av energiinnretningen 104 øker fluidtrykket lokalt nær produksjonssonen 105 hvorved fluid penetrerer og frembringer frakturer eller fissurer 214 i sonen 105 eller formasjonen.

Materialene eller strukturene er brukt for å støtte ladningene 208 og detoneringsledningen 207 i ledningsrøret 210 kan delvis eller fullstendig oppløses etter detoneringen og hindrer derved potensielle hindringer i strømningsbanen 203 gjennom energiinnretningen 104. Alternativt kan hele energiinnretningen 104 med eventuelt ledningsrøret 210 oppløses og etterlate en aksial tunnel gjennom den omsluttende sement i ringrommet 103, der tunnelen er nærliggende og i fluidkommunikasjon med det ytre av åpningen 205 og/eller ventilen 106 som danner foringsrøret 102. Under forhold hvor det ikke finnes sement i ringrommet 103, kan enten ringrommet 103 og/eller ledningsrøret 210 danne en passende fluidstrømningsbane 203 mellom produksjonssonen 105 og et indre av foringsrøret 102.

Etter at formasjonen har blitt perforert, kan fluidkommunikasjonen mellom produksjonssonen 105 og boringen 108 selektivt etableres ved å bruke ventilelementet 106. Når ventilen 106 blir åpnet som vist på fig. 3, strømmer fluid fra produksjonssonen gjennom perforeringene 214, hullene 212, ledningsrøret 210, koplingen 202, åpningene 205, 206 og til det ytre 108 av foringsrøret 102. Alternativt kan fluid strømme fra det indre 108 av foringsrøret 102 til produksjonssonen 105 gjennom ovennevnte strømningsbane i motsatt rekkefølge. Når ventilen er stengt, kan fluid strømme fra produksjonssonen gjennom perforeringene 214, hullene 212, ledningsrøret 210, koplingen 202 og et ytre av åpningene 205. Fluid kan også strømme gjennom det indre av foringsrøret 102 og til åpningene 206. Ventilen 106 kan selektivt åpnes for å etablere fluidkommunikasjon mellom boringen 108 og fluidkommunikasjonsbanen 204 og følgelig strømningsbanen 203.

Ventilen 106 kan selektivt åpnes og/eller stenges fra overflaten av elektriske, hydrauliske og/eller fiberoptiske styreledninger. Eksempler på en styreledning drevet av ventilsystemet er beskrevet i US patent 6179 052 til Purkis m.fl. I enkelte utførelser omfatter ventilen 106 en lagret energikilde, for eksempel et batteri. Ventilen 106 kan åpnes og stenges ved å bruke fluidtrykket på en passende anordnet stempelflate nede i brønnen eller ved å drive en elektrisk eller optisk energi på en passende aktuator, for eksempel en motor eller solenoid. Eventuelt kan ventilen 106 signaleres for å fungere ved radiofrekvensidentifikasjon (”RFID”)-tagger og lesere der en er operativt koplet til ventilene 106 og den andre er transportert fra jordoverflaten eller for øvrig inn i brønnen. Annet passende funksjonsinitieringssignal eller kraftoverføringsmekanisme omfatter fiberoptikk, elektrisk ledning, trådløst elektromagnetisk telemetri, akustiske eller andre trådløse kommunikasjonsmekanismer, borehullstrykk eller trykkpulsing enten innenfor og/eller utenfor et borehullsrør, borehullsfluidstrøm med sirkulasjon og/eller passende kombinasjon av det foregående, der en tilsvarende signalmottaker er operativt koplet til en aktuator av ventilen 106. Eventuelt er ventilen 106 konfigurert for selektivt å åpne og stenge flere ganger for derved å muliggjøre flere diskrete stimuleringer/behandlinger, produksjon/eller avstengningsperiode. I en utførelse er ventilen 106 konfigurert for å åpnes automatisk som svar på en funksjonering eller initialisering av energiinnretningen 104. En slik automatisk åpning kan velges for en bestemt tidsperiode før eller etter eller umiddelbart ved funksjoneringen av energiinnretningen 104. Etter en slik automatisk åpning, kan ventilen 106 selektivt stenges og gjenåpnes ved å bruke et passende skiftverktøy eller signal/kraftoverføringsmekanisme.

I en utførelse er ventilelementet 106 en glidende hylse 220 som er anbrakt i foringsrørstrengen 102. Alternativt kan ventilelementet 106 være en struper nede i brønnen og ventilelementene 106 kan omfatte strupere nede i brønnen, glidehylser og andre passende brønnventiler enten alene eller i kombinasjon. En glidehylse er et brønnverktøy forbundet til eller integrert med et rør som selektivt tillater og hindrer fluidstrøm gjennom veggen i røret. Et eksempel på en aksialt bevegelig glidehylseventil er beskrevet i US patent 5 263 683 til Wong. I en utførelse er røret et foringsrør 102 gjennom borehullet 101. Røret kan imidlertid være ethvert rør nede i brønnen, for eksempel foring, rør, en borstreng, et spolerør osv. I en utførelse omfatter glidehylsen 220 et legeme 221 med en eller flere åpninger 205 og en strømningsreguleringshylse 222 aksialt og bevegelig anbrakt i legemet 221. Glidehylsen 220 kan selektivt tilpasse og feiltilpasse de første åpninger 205 og den andre åpninger 206. Åpningene 205 er i en del av foringsrøret 102 eller legemet 221 og åpningen 206 er i hylsen 220. Strømningsreguleringshylsen 222 er bevegelig for å dekke og avdekke åpningene 205. Strømningsreguleringshylsen 222 kan være aksialt eller dreibart bevegelig. I en utførelse er strømningsreguleringshylsen 222 aksialt bevegelig mellom ventilens åpne og stengte posisjoner. Skiftverktøy kan senkes inn i foringsrøret 102 og blir brukt for å bevege strømningsreguleringshylsen 222 mellom en ventilåpen og ventilstengt posisjon. Alternativt kan hydraulikken brukes for å åpne eller stenge glidehylsen 220.

Når åpningene 205 og 206 er på linje, står boringen 108 av foringsrøret 102 i fluidkommunikasjon med et ytre av foringsrøret 102 og fortrinnsvis med fluidkommunikasjon med et ytre av foringsrøret 202 og fortrinnsvis med fluidkommunikasjonsbanen 204 av koplingen 202. Fluidkommunikasjonsbanen 204 kommuniserer med fluidstrømningsbanen 203 av ledningsrøret 210 og fluid kan strømme gjennom perforeringene 214 inn i banene 203, 204 mellom boringen 108 av røret 103 og formasjonen 105. Fluidkommunikasjonen mellom fluidkommunikasjonsbanen 204 og boringen 108 kan selektivt etableres og reetableres ved å tilpasse og feiltilpasse åpningene 205 og 206.

I en utførelse der en ventil 106 ikke finnes, blir åpningene 205 frembrakt på stedet enten før eller etter bruken av energiinnretningen 104. En perforeringsinnretning for foringsrøret blir senket inn i boringen 108 til et ønsket sted nær en sone 105A-N av interesse og blir aktivert derved for å frembringe en åpning eller åpninger 205 i en vegg i foringsrøret 102. En slik innretning for foringsrørperforering kan omfatte en spesialisert grunnpenetreringsperforeringskanon med en eller flere formete ladninger kjent som ”rørpunsj”-ladninger. Slike ladninger er spesifikt konfigurert for å perforere en vegg av et rør bare med minimal restpenetrering. Et ventil- eller pluggelement kan settes inn i borehullet for å stenge åpningene 205 når dette er ønskelig.

I en utførelse er koplinger 202 koplet til en øvre og/eller en nedre ende av energiinnretningen 104 og til foringsrøret 102. Koplingene 202 kan omfatte hylse anbrakt rundt minst én del av foringsrøret 202. Koplingene 202 kan omfatte hylser anbrakt rundt minst én del av det ytre av foringsrøret 102 og åpningene 205. Eventuelt kan koplingene 202 tettes rundt det ytre av foringsrøret 102. Koplingen 202 har en fluidkommunikasjonsbane 204 som løper langs det indre derav og som står i fluidforbindelse med åpningene 205. Fluidforbindelsesbanen 204 står i fluidkommunikasjon med en strømningsbane 203 av energiinnretningen 104. En eller flere koplinger 202 kan være anbrakt på ethvert sted langs energiinnretningen 104 og foringsrøret 102 for å oppnå flere utgangspunkter for fluidkommunikasjon mellom formasjonen 105 og boringen 108. Koplingene er fortrinnsvis anbrakt i korrespondanse med åpningene i foringsrørets 102 vegg eller en del av et legeme 221.

I en utførelse løper strømningsbanen 203 av energiinnretningen 104 aksialt gjennom ledningsrøret 210 og fluid kan strømme mellom den perforerte produksjonssone 105 og åpningen 205 og/eller koplingen 202 gjennom ledningsrøret 210. Strømningsbanen 203 kan først finnes innenfor ledningsrøret 210 eller kan frembringes når energiinnretningen 104 perforerer produksjonssonen 105. Strømningsbanen 203 lar fluid strømme til og/eller fra produksjonen 105 gjennom perforeringene 214, hullene 212 og ledningsrøret 210. Ledningsrøret 210 kan formes av energiinnretningens 104 legeme. Fluid strømmer aksialt gjennom det indre av ledningsrøret 210 og inn i koplingene 202 som står i forbindelse med en åpning 205 av ventilen 106 eller foringsrøret 102. Hver kopling 202 har en fluidkommunikasjonsbane 204 for plassering av boringen 108 av foringsrøret 102 i fluidkommunikasjon med strømningsbanen 203. Hver av koplingene 202 er anbrakt nær og i fluidkommunikasjon med et ytre av minst én tilsvarende åpning 205 og/eller ventil 106.

I en utførelse tjener ledningsrøret 210 av den fungerende energiinnretning 104 som en manifold for å samle eller fordele fluider fra eller til flere baner, for eksempel perforeringene 214 og/eller sprekker i sementfyllingen i ringrommet 103. Slike utførelser kan være særlig fordelaktige under forhold hvor en eller flere soner 105A-N er lang og/eller vertikalt mindre permeabel for fluidstrøm. Etter bruk av energiinnretningen 104, tilveiebringer ledningsrøret 110 en relativt ren strømningsbane over hele den vertikale lengde av den perforerte sone 105. Alternativt kan en slik strømningsbane være tilveiebrakt av et tomrom som blir igjen etter bruk av energiinnretningen 104. Fluidsamling eller fordelingsåpninger 205 kan være anbrakt på et begrenset antall aksiale steder langsetter den vertikale lengde. En distribuert volumetrisk strømningsrate mellom den vertikale lengde og åpningene 205 blir ikke svekket av relativt sjeldne åpninger 205 siden fluid fritt kan vandre vertikalt langs et indre av ledningsrøret 210 mellom åpningene 205 og den distribuerte, vertikale lengde av sonen 105.

I en utførelse kan fluid strømme direkte mellom formasjonen og koplingen 202 eller åpningene 205, for derved å omføres ledningsrøret 210 etter perforeringen av sonen 105. I en utførelse omfatter systemet en energiinnretning 104 og en åpning 205, men ikke nødvendigvis en kopling og følgelig står åpningene 205 i direkte fluidkommunikasjon med et område av ringrommet, sementen og/eller formasjonen som omslutter foringsrøret 102 eller legemet 221. Bruken av energiinnretningen 104 frembringer tilstrekkelig fluidkommunikasjonsbaner fra formasjonen til det ytre av foringsrøret 102, slik at kommunikasjonen mellom et indre 108 av foringsrøret 102 og formasjonen 105 kan etableres uten behov for en strømningsbane gjennom ledningsrøret 210. Strømningsbaner kan omfatte perforeringer 214, sprekker i sementen, i ringrommet 103, et tomrom i sementen, i ringrommet 103 etterlatt av en oppløst energiinnretning 104 eller en annen passende bane for fluidstrømmen.

I en virksom utførelse av de flere sammenstillinger 100A-N, kan det være ønskelig å behandle hydrokarbonbærende formasjoner 105A-N med trykkbehandlingsfluider uten å bruke flere tripper inn i borehullet 101. For å sikre at skikkelig behandling utføres på en bestemt formasjon 105, er det ønskelig at formasjonen 105 blir isolert fra andre formasjoner 105 som krysses av borehullet 101 under en slik behandling. For forberedelse før en slik behandling, kan sammenstillingene 100A-N vist på fig. 1, 2 og/eller 3 omfatte en eller flere ventiler 106 og energiinnretninger 104 per sone 105A-N og/eller per borehull 101. Sammenstillingene 100A-N er anbrakt nær en eller flere av de respektive produksjonssoner 105A-N. En eller flere eller alle energiinnretningene 104A-N kan aktiveres selektivt eller samtidig for derved å perforere de respektive, nærliggende produksjonssoner 105A-N. Når en eller flere av produksjonssonene 105 blir perforert, blir en eller flere strømningsbaner 203 frembrakt i sonene 105 gjennom energiinnretningen 104 til fluidkommunikasjonsbanen 204 av koplingen 202. Ett eller flere av ventilelementene 106 forblir i en stengt posisjon inntil det blir nødvendig å etablere fluidkommunikasjon med boringen 108 av foringsrøret 102. Et skiftverktøy eller annen passende ventilmekanisme blir ført inn i borehullet og anbrakt i et operativt forhold med ventilen 106. Ventilelementet 106 blir deretter åpnet for derved å åpne en strømningsbane mellom formasjonen 105 og boringen 108.

Alternativt kan ventilen 106 omfatte et stempel som er konfigurert for å beveges som svar på et differensialt trykk mellom et indre og et ytre av foringsrøret eller mellom to valgte steder innenfor foringsrøret, der bevegelsen av stempelet opererer ved drivventilen 106 mellom en åpen og stengt posisjon. I tillegg eller alternativt, kan et slikt stempel aktiveres av et trykk etablert i en styreledning fra overflaten. Etter at ventilen 106 blir åpnet, blir trykkbehandlingsfluider (ikke vist) ført inn i den tilsvarende produksjonssone 105 gjennom åpninger 206 i ventilelementet 220, åpningene 205 av foringsrøret 102 og gjennom fluidkommunikasjonsbanen 204 av koplingen 202. Trykkfluidene strømmer deretter gjennom strømningsbanen 203 av energiinnretningen 104 inn i perforeringene 214 frembrakt av energiinnretningen 104 og inn i produksjonssonen 105. Hvert av de stengte ventilelementer 106 isolerer deres respektive produksjonssoner 105, slik at disse sonene forblir isolert fra trykkfluidene, mens behandlingen utføres. Etter at behandlingen er fullført, kan det åpne ventilelement 106 deretter stenges inntil sonen 105 blir produsert eller en annen fluidkommunikasjon blir påkrevd. Denne fremgangsmåte kan gjentas for ethvert antall soner 105A-N i borehullet 101.

Når en eller flere behandlingsoperasjoner er fullført, kan borehullet 101 forberedes for å produsere produksjonsfluid. Fortrinnsvis blir produksjonsrør (ikke vist) kjørt inn i borehullet 101 over produksjonssonen 105A-N som skal produseres. Fortrinnsvis kan ethvert overbalansert hydrostatisk trykk over produksjonssonene 105A-N i boringen 108 avlastes før ventilelementet 106A-N for den tilsvarende sone eller sonene 105A-N blir åpnet. Med ventilen eller ventilene 106A-N åpne, strømmer produksjonsfluid inn i boringen 108. Hver produksjonssone 105 kan produseres på samme måte og samtidig eller på forskjellig tidspunkt og/eller på forskjellig måte etter ønske. Etter at produksjonen i en gitt sone er fullført, kan det tilsvarende ventilelement 106A-N stenges for derved å isolere produksjonssonen 105A-N fra boringen 108.

Claims (10)

Patentkrav

1. Apparat for å penetrere en formasjon og selektivt etablere fluidkommunikasjon med formasjonen, karakterisert ved å omfatte:

et fôringsrør (102) med minst én åpning gjennom en vegg og som omfatter et ventilelement (106A-N) som er posisjonert ved den indre side av fôringsrøret (102), og som har en første posisjon hvor åpningen blir hindret og en andre posisjon hvor åpningen er åpen, og

minst én energiinnretning (104A-N) anbrakt utenfor fôringsrøret (102) og konfigurert for å penetrere en formasjon som omslutter fôringsrøret (102) uten å penetrere dette.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at ventilelementet (106A-N) omfatter en glidehylse (220).

3. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at det videre omfatter en fluidstrømningsbane mellom et indre av energiinnretningen (104A-N) og åpningen.

4. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at energiinnretningen (104A-N) omfatter en perforeringskanon.

5. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at energiinnretningen (104A-N) omfatter en manifold.

6. Fremgangsmåte for selektivt å etablere kommunikasjon mellom et indre av et fôringsrør og en formasjon av interesse, karakterisert ved å omfatte:

å penetrere formasjonen av interesse og ikke perforere fôringsrøret (102) ved å bruke en energiinnretning, og

å åpne en fluidstrømningsbane mellom formasjonen av interesse og et indre av fôringsrøret (102) ved å hydraulisk frakturere.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at penetreringen omfatter å penetrere med en perforeringskanon.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at en åpning omfatter en åpningsventil.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at den videre omfatter å la et fluid strømme gjennom energiinnretningen.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at den videre omfatter å oppløse den indre struktur av perforingskanonen.