DE1234164B

DE1234164B - Probe completion

Info

Publication number: DE1234164B
Application number: DEK40227A
Authority: DE
Inventors: Clarence James Coberly
Original assignee: Kobe Inc
Current assignee: Kobe Inc
Priority date: 1960-03-21
Filing date: 1960-03-21
Publication date: 1967-02-16

Description

Sondenkomplettierung Die Erfindung bezieht sich auf eine Sondenkomplettierung mit mehreren direkt im Bohrloch einzementierbaren Steigrohren, von denen. eines der Förderung und dem Einsatz einer hydraulisch bewegbaren Tiefpumpe dient, unter Verwendung eines gegen die Bohrlochwandung aufspreizbaren Zementkorbes.Probe completion The invention relates to probe completion with several risers that can be cemented directly in the borehole, of which. one the promotion and the use of a hydraulically movable deep pump serves, under Use of a cement basket that can be expanded against the wall of the borehole.

Es ist bekannt, die Sondenkomplettierung eines Bohrloches ohne Verwendung von Futterrohren auszuführen und die Steigrohre direkt im Bohrloch einzuzementieren. Normale Steigrohre werden dabei als Futterrohre verwendet. Da in vielen Fällen für die Förderung kein innerer Steigrohrstrang notwendig ist, ist diese Art der Sondenkomplettierung auch als »steigrohrlose Komplettierung« bekanntgeworden.It is known to probe completion of a borehole without use of casing and cement the risers directly in the borehole. Normal riser pipes are used as casing pipes. As in many cases for If the conveyance does not require an internal riser pipe, this type of probe completion is also known as "complete without riser pipe".

Eine hydraulisch bewegbare Tiefpumpe kann durch das der Förderung dienende Steigrohr eingesetzt werden. Falls eine Zementation durchgeführt werden soll, ergeben sich jedoch insofern Schwierigkeiten, als die Verwendung des der Förderung und dem Einsatz der Tiefpumpe dienenden Steigrohres für die Zementzufuhr bedenklich erscheint. An den Verbindungsstellen der einzelnen Rohrabschnitte verbleibende Zementreste können nämlich leicht den Durchgang der Tiefpumpe erschweren und insbesondere deren äußere Dichtungen beschädigen.A hydraulically movable deep pump can through the promotion serving riser pipe are used. If cementation is to be performed however, difficulties arise in that the use of the promotion and the use of the riser pipe serving for the cement feed is questionable appears. Remnants of cement remaining at the connection points of the individual pipe sections namely can easily complicate the passage of the deep pump and especially their damage external seals.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die bisher bei der Zementation für Sondenkomplettierungen ohne Futterrohr auftretenden Schwierigkeiten zu beseitigen und einen dichten Abschluß auch in den unteren Bereichen des Zementstutzens zu erzielen.The object of the invention is the previously in the cementation to eliminate difficulties encountered for probe completions without casing and to achieve a tight seal also in the lower areas of the cement socket.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- löst, daß ein weiteres Steigrohr der Zementzufuhr dient.This object is according to the invention thereby solves Ge, that a further riser pipe the cement supply is used.

Dieses Steigrohr kann am unteren Ende unmittelbar über dem Boden des Zementkorbes Zuführöffnungen aufweisen, durch die Zement in das Bohrloch oberhalb des Zementkorbes gedrückt wird.This riser can be at the lower end just above the bottom of the Have cement basket feed openings through the cement in the borehole above of the cement basket is pressed.

Durch die getrennte Zufuhr des Zementes in einem zusätzlichen Steigrohr werden Schwierigkeiten beim Einsetzen der Tiefpumpe, die infolge von noch vorhandenen Zementresten an den Verbindungsstellen der einzelnen Rohrabschnitte auftreten können, vermieden. Außerdem wird durch die Anordnung von öffnungen unmittelbar am unteren Ende des der Zementzufuhr dienenden Steigrohres über dem Boden des Zementkorbes ein dichter Abschluß auch in den unteren Bereichen des Zementstutzens erzielt, wobei sich ein dichtes Zementgefüge in diesem Abschnitt ergibt.Due to the separate supply of the cement in an additional riser pipe Difficulties in inserting the deep pump due to existing Cement residues can occur at the connection points of the individual pipe sections, avoided. In addition, the arrangement of openings directly at the bottom End of the riser pipe used to supply cement above the bottom of the cement basket a tight seal also achieved in the lower areas of the cement socket, with a dense cement structure results in this section.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise ini Zusammenhang mit einer Erdölfördersonde beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch ein Bohrloch, der die Anordnung der einzementierten Steigrohre erkennen läßt, und F i g. 2 eine Querschnittansicht nach der Linie 2-2 der F i g. 1. The invention is described below with reference to the drawing, for example in connection with a petroleum production probe. It shows F i g. 1 shows a vertical section through a borehole, which shows the arrangement of the cemented riser pipes, and FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1.

Das Bohrloch 30 reicht von der Erdoberfläche 32 durch unproduktive Erdschichten 34 hindurch in und durcheine ölführende Schicht 36. In das obere Ende des Bohrloches 30 ist ein Standrohr 38 eingesetzt, das die Friscliwasserzone gegen Verunreinigungen schützt und das in der üblichen Weise (nicht dargestellt) einzementiert ist. Die Höchsttiefe, auf der das Standrohr erforderlich ist, beträgt bis zu 100 in Tiefe und mehr. Der unterhalb des unteren Endes vom Standrohr 38 liegende übrige Teil des Bohrloches bleibt ohne Futterrohre, so daß die Wand des Bohrloches freiliegt.The borehole 30 extends from the earth's surface 32 through unproductive layers of earth 34 into and through an oil-bearing layer 36. A standpipe 38 is inserted into the upper end of the borehole 30 , which protects the Frisian water zone from contamination and which is cemented in the usual manner (not shown) is. The maximum depth at which the standpipe is required is up to 100 in depth and more. The remaining part of the borehole lying below the lower end of the stand pipe 38 remains without casing, so that the wall of the borehole is exposed.

In das Bohrloch 30 sind von einem am oberen Ende des Standrohres 38 befindlichen Bohrlochkopf 40 Rohrstränge 42 abgesenkt, die ein der Förderung und dem Einsatz einer hydraulisch bewegbaren Tiefpumpe dienendes Steigrohr 44, zwei Hilfsrohre 46 und 48 und ein weiteres Steigrohr 50, das der Zementzufuhr dient, enthalten. Oberhalb des Kopfes 40 befindet sich am oberen Ende der Rohrstränge 42 gelvorrichtung 52, in die alle Rohre 44, 46, eine Reg 48 und 50 geführt sind. Diese Regelvorrichtung 52 enthält eine Ventileinrichtung, die, den Flüssigkeitsstrom durch die verschiedenen Rohre hindurch regelt.From a wellhead 40 located at the upper end of the standpipe 38, pipe strings 42 are lowered into the borehole 30 ; , contain. Above the head 40, at the upper end of the pipe strings 42, there is a gel device 52, into which all the pipes 44, 46, a Reg 48 and 50 are guided. This regulating device 52 contains a valve device which regulates the flow of liquid through the various tubes.

Von den Rohrsträngen 42 wird nahe ihren unteren Enden eineVorrichtung 54 mit einem Kopf 56 getragen, über die die Rohre 44, 46, 48 und 50 mit dem unterhalb des Kopfes 56 befindlichen Bohrlochabschnitt in Verbindung stehen. Die Rohre stehen parallel zueinander. Das Steigrohr 44 und Hilfsrohre 44, 46 und 48 durchsetzen den Kopf 56 und sind mit dem Kopi 56 verbunden, während das der Zementzuführun- dienende Steiarohr 50 in Strömungsverbindung mit einer den Kopf durchsetzenden Bohrung 58 steht. Die Vorrichtung 54 enthält auch einen nach oben Gerichteten Zementschirin 60, über dem sich ein Zementstopfen 62 befindet. Unter dem Ausdruck »Zement« ist jedes zementartige, für das Zementieren von ölbohrlöchem geeignete Material zu verstehen. Der Zeinentstopfen 62 ummantelt die Rohre 44, 46, 48 und 50 und liegt an der Wand des Bohrloches 30 an. Der Zeinentstopfen erstreckt sich von dem Zementschirin 60 um ein Ausmaß nach oben, das von den in dem jeweiligen Bohrloch vorhandenen örtlichen Gegebenheiten abhängt. Die Vorrichtung 54 enthält ein perforiertes Rohr oder Liner 64, das von dem Kopf 56 getragen wird und das in der ölführenden Zone 36 des Bohrloches 30 liegt. Das Rohr 64 verhütet ein Verlagern der ölführenden Erdschicht 36 in das Bohrloch 30, wenn diese Erdschicht schwach verfestigt ist. In Fällen, in denen die ölführende Schicht gut verfestigt ist, kann - ebenenfalls das cetal Rohr 64 weggelassen werden. The tubing strings 42 carry a head 56 device 54 near their lower ends by which the tubing 44, 46, 48 and 50 are in communication with the wellbore section below the head 56. The pipes are parallel to each other. The riser pipe 44 and auxiliary pipes 44, 46 and 48 pass through the head 56 and are connected to the Kopi 56, while serving the Zementzuführun- Steiarohr is in flow communication with a head passes through bore 58 50th The device 54 also includes an upwardly directed cement shirin 60 over which a cement plug 62 is located. The term "cement" means any cementitious material suitable for cementing oil wells. The zein unplug 62 encases the pipes 44, 46, 48 and 50 and rests against the wall of the borehole 30 . The zein unplug extends upwardly from the cement shirin 60 an amount which depends on the local conditions in the particular borehole. The device 54 includes a perforated pipe or liner 64 which is carried by the head 56 and which lies in the oil-carrying zone 36 of the borehole 30. The pipe 64 prevents the oil-bearing soil layer 36 from shifting into the borehole 30 when this soil layer is weakly consolidated. Just in case the CETAL tube 64 can be omitted - in cases where the oil-bearing layer is well bonded can.

Die Vorrichtung 54 enthält auch ein Sohlenzwischenstück 66, das mit dem unteren Ende des Steigrohres 44 verbunden ist und mit diesem fluchtet. Das Steigrohr 44 und die Hilfsrohre 46 und 48 stehen mit dem Zwischenstück 66 in Strömungsverbindung. Das Zwischenstück 66 weist eine Ringbüchse 68, einen Sohlenschuh 70 und ein Gehäuse 72 auf, das ein Saugventilgehäuse sein kann.The device 54 also includes a sole interface 66 which is connected to and is aligned with the lower end of the riser pipe 44. The riser pipe 44 and the auxiliary pipes 46 and 48 are in flow connection with the intermediate piece 66. The intermediate piece 66 has an annular sleeve 68, a sole shoe 70 and a housing 72 , which can be a suction valve housing.

Der Innenraum des Zwischenstückes 66 steht mit dem Innenraum des Rohres 64 über das Gehäuse 72 in Strömungsverbindung.The interior of the intermediate piece 66 is in flow connection with the interior of the tube 64 via the housing 72.

Soll das Bohrloch ausgebaut werden, nachdem das Bohrloch 30 durch die unproduktiven Erdschichten 34 hindurch in und durch die ölführende Erdschicht 36 hindurchgebohrt ist und festgestellt wurde, daß die ölführende Schicht eine genügende Ausbeute ergibt, werden die Rohrstränge 42 mit der daran befestigten Vorrichtung 54 in das Bohrloch in der nachstehend beschriebenen Weise abgesenkt.If the borehole is to be expanded after the borehole 30 has been drilled through the unproductive layers of earth 34 into and through the oil-bearing earth layer 36 and it has been determined that the oil-bearing layer gives a sufficient yield, the tubing strings 42 with the device 54 attached to it are inserted into the Well lowered in the manner described below.

Zuerst wird die Vorrichtung 54, die aus dem Kopf 56, dem Zementschirm 60, dem perforierten Rohr 64 und dem Zwischenstück 66 besteht, zusammengesetzt. Hierbei wird die den Kopf 56 durchsetzende Bohrung 58 mittels eines herausnehmbaren Verschlusses, beispielsweise mittels eines bohrbaren Stopfens 74 aus Metall oder einem anderen zweckdienlichen Material, zeitweilig geschlossen. Abschnitte der Rohre 44, 46, 48 und 50 werden dann in der dargestellten Weise mit der Vorrichtung 54 verbunden. Der unterste Abschnitt des der Zementzufuhr dienenden Rohres 50 hat Zementöffnungen 76, die unmittelbar oberhalb des Bodens des Zementkorbes 60 zu liegen kommen. Beim Absenken der Vorrichtun- 54 in das Bohrloch 30 werden weitere oder zusätzliche C, Rohrabschnitte der Rohrc44, 46, 48 und 50 mit den bereits angeschlossenen Abschnitten verbunden. Dies wird so lange fortgesetzt, bis die Vorrichtung 54 die gewünschte Stellung einnimmt, in der sich das Rohr 64 in der ölführenden Erdschicht 36 befindet und der Zementkorb 60 an oder oberhalb der ölführenden Erdschicht 36 liegt.First, the device 54, which consists of the head 56, the cement screen 60, the perforated tube 64 and the intermediate piece 66 , is assembled. Here, the bore 58 passing through the head 56 is temporarily closed by means of a removable closure, for example by means of a drillable stopper 74 made of metal or another suitable material. Portions of tubes 44, 46, 48 and 50 are then connected to device 54 as shown. The lowermost section of the pipe 50 serving for the cement supply has cement openings 76 which come to lie directly above the bottom of the cement basket 60. When the device 54 is lowered into the borehole 30 , further or additional C, pipe sections of the pipes 44, 46, 48 and 50 are connected to the sections that have already been connected. This is continued until the device 54 assumes the desired position in which the pipe 64 is located in the oil-carrying soil layer 36 and the cement basket 60 is on or above the oil-carrying soil layer 36 .

Nachdem die dir, Vorrichtung 54 tragenden Rohrstränge 42 in der beschriebenen Weise in das Bohrloch ab-esenkt worden sind, können die Rohrstränge 42 im Bohrloch einzementiert werden, was vorzugsweise nach dem Verbinden der Rohrstränge mit dem Bohrlochkopf 40 geschieht. Zement wird dann im Rohr 50 nach unten gepumpt und durch die Zementöffnungen 76 hindurch in das Bohrloch 30 oberhalb des Zementkorbes 60 gefördert. Ein Abwärtsfließen des Zementes durch die Bohrung 58 hindurch wird von dem in dieser Bohrung befindlichen Stopfen 74 verhindert. Der Zementkorb 60 verhindert ein Abwärtsfließen des Zementes in die ölführende Schicht des Bohrloches, so daß der in das Bohrloch eingeführte Zement oberhalb des Zementkorbes 60 nach oben steigt und den Zementstopfen 62 bildet, der die Rohre 44, 46, 48 und 50 ummantelt und an der Wand des Bohrloches anliegt, Das Zuführen des Zementes wird so lange fortgesetzt, bis die Ebene des Zementstopfens auf die gewünschte Höhe reicht, die kurz oberhalb des Zementkorbes 60 oder innerhalb des Mantelrohres 38 oder an der Oberfläche 32 liegen kann.After the tubing strings 42 carrying the device 54 have been lowered into the borehole in the manner described, the tubing strings 42 can be cemented in the borehole, which is preferably done after the tubing strings have been connected to the wellhead 40. Cement is then pumped down the pipe 50 and conveyed through the cement openings 76 into the borehole 30 above the cement basket 60 . A downward flow of the cement through the bore 58 is prevented by the plug 74 located in this bore. The cement basket 60 prevents the cement from flowing down into the oil-bearing layer of the borehole, so that the cement introduced into the borehole rises above the cement basket 60 and forms the cement plug 62 which surrounds the pipes 44, 46, 48 and 50 and on the The supply of the cement is continued until the level of the cement plug reaches the desired height, which can be just above the cement basket 60 or within the casing pipe 38 or on the surface 32 .

Nachdem das Bohrloch 30 auf die gewünschte Höhe mit Zement gefüllt worden ist, wird das Steigrohr 50 von Zement befreit, ehe der Zement erhärtet ist. Das Rohr 50 kann von Zement frei gemacht werden, indem im Rohr 50 ein Stopfen aus Zement, Kunststoff, Metall oder einem anderen zweckdienlichen Material nach unten Gedrückt wird. Beim Abwärtsdrücken im Rohr 50 drückt der Stopfen den darunter befindlichen Zement aus den Zementöffnun--en 76 heraus und macht auf diese Weise das Rohr 50 von Zement frei. Der Stopfen kann durch das Rohr 50 hindurch nach unten mittels einer zweckdienlichen Flüssigkeit gedrückt werden, die dem Rohr 50 oberhalb des Stopfens zugeführt wird. Bohrschlamm ist für diesen Zweck gut geeignet. Nachdem der in das Bohrloch eingefüllte Zement fest geworden ist, werden der zur Reinigung des Rohres 50 nach unten gedrückte Stopfen, der Stopfen 74 und der zwischen den beiden Stopfen eingeschlossene Zement mit einem zweckdienlichen Werkzeug, das in das Rohr 50 eingeschoben wird, herausgebohrt, so daß dieses Rohr mit der unterhalb des Kopfes 56 befindlichen ölfährenden Schicht in Strömungsverbindung gebracht wird. Das Rohr 50 dient dann zum Ableiten von Flüssigkeit, vorzugsweise Gas, aus der ölführenden Schicht. Der außerhalb des Rohres 50 vorhandene Zement dichtet die Zementöffnunaen 76 wirksam ab.After the borehole 30 has been filled with cement to the desired height, the riser pipe 50 is cleared of cement before the cement has hardened. The pipe 50 can be cleared of cement by pushing down a plug made of cement, plastic, metal or other suitable material in the pipe 50. When it is pressed downwards in the pipe 50 , the plug presses the cement located below it out of the cement openings 76 and in this way clears the pipe 50 of cement. The stopper can be pushed down through the tube 50 by means of an appropriate liquid supplied to the tube 50 above the stopper. Drilling mud is well suited for this purpose. After the cement filled into the borehole has solidified , the plug pressed down to clean the pipe 50 , the plug 74 and the cement enclosed between the two plugs are drilled out with a suitable tool which is inserted into the pipe 50, see above that this tube is brought into flow communication with the oil-polluting layer located below the head 56. The pipe 50 is then used to divert liquid, preferably gas, from the oil-carrying layer. The cement present outside the pipe 50 effectively seals the cement openings 76.

Claims

Patent claim: probe assembly with a plurality of einzementierbaren directly in the borehole Steigorohren, one of which is the promotion and application is a hydraulically Move-able submersible pump, featuring using an expandable against the borehole cement basket, d a d u rch g e that a further riser (50 ) serves to supply cement. Contemplated publications: USA. Patents No. 171563, 2 351322, 2357145, 2605637, 2685930, 2822048;. »The Oil and Gas Journak April 20, 1959, p. 84 ff.