NO324088B1

NO324088B1 - Method and extension pipe for cementing a drill well

Info

Publication number: NO324088B1
Application number: NO20056242A
Authority: NO
Inventors: Halvor Kjorholt
Original assignee: Statoil Asa
Priority date: 2005-12-30
Filing date: 2005-12-30
Publication date: 2007-08-13
Also published as: NO20056242L

Abstract

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for sementering av en brønn som fores med ekspanderbare forlengelsesrør, der det bores ut en lengde under en allerede foret del av brønnen, hvoretter et ikke ekspandert forlengelsesrør føres ned i den utborede lengde og der sement pumpes inn eller plasseres i mellomrommet mellom det uekspanderte forlengelsesrøret og formasjonen, hvoretter forlengelsesrøret ekspanderes. Det uekspanderte forlengelsesrør er lukket ved sin nedre ende og at ekspanderingsprosessen starter ved det uekspanderte forlengelsesrørets øvre ende, hvorved dette rørets øvre ende ekspanderes til mer eller mindre full tetting med den nedre del av det allerede installerte foringsrør. Oppfinnelsen vedrører også et forlengelsesrør for gjennomføring av fremgangsmåten.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of cementing a well lined with expandable extension tubes, drilling a length below an already lined portion of the well, after which a non-expanded extension tube is inserted into the drilled length and where cement is pumped or placed in the space. between the non-expanded extension tube and the formation, after which the extension tube is expanded. The non-expanded extension tube is closed at its lower end and the expansion process starts at the upper end of the non-expanded extension tube, whereby the upper end of this tube is expanded to more or less full sealing with the lower portion of the already installed casing. The invention also relates to an extension tube for carrying out the method.

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for sementering av en brønn som fores med ekspanderbare forlengelsesrør, der det bores ut en lengde i en formasjon under en allerede foret og sementert del av brønnen, hvoretter et ikke ekspandert forlengelsesrør, som ved sin nedre ende er lukket, føres ned i den utborede lengde i formasjonen og der sement pumpes inn eller plasseres i mellomrommet mellom det forlengelsesrøret og formasjonen, og at det innførte, uekspanderte forleng-elsesrøret ved sin øvre ende forankres i den nedre ende av et sementert foringsrør, hvoretter det uekspanderte forleng-elsesrør ekspanderes ved hjelp av en ekspanderingsinnretning i retning ovenfra og nedover. Oppfinnelsen vedrører også et ekspanderbart forlengelsesrør beregnet på å settes inn ved den nedre enden av et allerede installert og sementert foringsrør i en brønn, der det ekspanderbare forlengelses-røret er konfigurert for påfølgende sementering etter installasjon i en utboret del av et borehull. The invention relates to a method for cementing a well that is lined with expandable extension pipes, where a length is drilled out in a formation below an already lined and cemented part of the well, after which an unexpanded extension pipe, which is closed at its lower end, is led down in the drilled length in the formation and where cement is pumped in or placed in the space between the extension pipe and the formation, and that the inserted, unexpanded extension pipe is anchored at its upper end in the lower end of a cemented casing, after which the unexpanded extension pipe is expanded by means of an expanding device in the direction from top to bottom. The invention also relates to an expandable extension pipe intended to be inserted at the lower end of an already installed and cemented casing in a well, where the expandable extension pipe is configured for subsequent cementing after installation in a drilled part of a borehole.

Ved ekspansjon av rør er det kjent å plassere et konisk legeme ved forlengelsesrørens nedre ende og ekspandere dette ved å trekke et ekspansjonsverktøy nedenfra og opp. Det vises i denne sammenheng til NO 316, 930 Bl og WO 2004/027200 A2. When expanding pipes, it is known to place a conical body at the lower end of the extension pipe and expand this by pulling an expansion tool from below upwards. Reference is made in this context to NO 316, 930 Bl and WO 2004/027200 A2.

WO 2004/027200 beskriver et ekspanderbart forlengelses-rør som benyttes i tilknytning til boring av olje- og gass-brønner. Foringsrør forlenges trinnvis etter hvert som boringen gjennomføres og det tilstrebes å konstruere en brønn med mer eller mindre samme diameter på foringsrørene gjennom hele brønnen. Denne type brønner kalles monodiameterbrønn - "Mono-diameter Well" (MDW). Ved denne løsningen pumpes sementeringsmassen igjennom før røret plugges ved hjelp av en bunnplugg. Deretter anvendes et ekspanderingsverktøy utstyrt med en konisk enhet for å ekspandere forlengelsesrøret i retning nedenfra og opp. Ekspansjonsverktøy beveges nedenfra og opp enten ved trekkraft eller trykk eller en kombinasjon av disse. Ved denne løsning vil et eventuelt overskudd av sementeringsmassen eller slam presses inn i brønnen ved forlengelsesrørets øvre kant så lenge forlengelsesrørets øvre ende er uekspandert. WO 2004/027200 describes an expandable extension pipe which is used in connection with the drilling of oil and gas wells. Casings are extended step by step as the drilling is carried out and the effort is made to construct a well with more or less the same diameter of the casings throughout the well. This type of well is called a mono-diameter well - "Mono-diameter Well" (MDW). With this solution, the cementing mass is pumped through before the pipe is plugged using a bottom plug. Next, an expanding tool equipped with a conical unit is used to expand the extension tube in a bottom-up direction. Expansion tools are moved from the bottom up either by traction or pressure or a combination of these. With this solution, any excess cementing mass or mud will be pressed into the well at the upper edge of the extension pipe as long as the upper end of the extension pipe is unexpanded.

NO 316,930 beskriver en tilsvarende løsning der det ekspanderbare forlengelsesrøret ekspanderes i retning nedenfra og opp, men der det ekspanderte forlengelsesrøret sementeres etter at forlengelsesrøret er ekspandert. NO 316,930 describes a similar solution where the expandable extension pipe is expanded in the direction from below upwards, but where the expanded extension pipe is cemented after the extension pipe has been expanded.

I GB 2,384,803; GB 2,399,580; GB 2,400,624 og CA 2,471,053 er det beskrevet fremgangsmåter og anordninger som omhandler ekspandering av rør i borehull, der ekspansjonen av røret skjer i retning nedenfra og opp og der tett forbindelse med det allerede installerte, og sementerte rør først skjer ved fullført ekspandering. In GB 2,384,803; GB 2,399,580; GB 2,400,624 and CA 2,471,053 describe methods and devices that deal with the expansion of pipes in boreholes, where the expansion of the pipe takes place in a bottom-up direction and where a tight connection with the already installed and cemented pipes only occurs when expansion is complete.

US 6,290,934 beskriver en løsning der det settes ned et forlengelsesrør, idet det etableres en tetting mellom den nedre enden av det sementerte foringsrør og den øvre ende av forlengelsesrøret ved hjelp av ekspansjon, men der den resterende del av foringsrøret ikke ekspanderes. US 6,290,934 describes a solution where an extension pipe is put down, a seal being established between the lower end of the cemented casing and the upper end of the extension pipe by means of expansion, but where the remaining part of the casing is not expanded.

US 2003/0127225 beskriver en løsning der tetting mellom den nedre enden av det ferdigsementerte foringsrør og den øvre enden av det uekspanderte forlengelsesrør etableres først, hvoretter sementering finner sted. US 2003/0127225 describes a solution in which sealing between the lower end of the cemented casing and the upper end of the unexpanded extension pipe is established first, after which cementing takes place.

Et formål med oppfinnelsen er å fremskaffe en løsning som sikrer god sementering av brønnrøret og■som samtidig sikrer god tetting mot den omliggende formasjon. One purpose of the invention is to provide a solution which ensures good cementation of the well pipe and which at the same time ensures good sealing against the surrounding formation.

Et videre formål ved oppfinnelsen er å sikre styring til enhver tid på hvor sementmassen som skal injiseres eller pumpes inn befinner seg i systemet. A further purpose of the invention is to ensure control at all times of where the cement mass to be injected or pumped in is located in the system.

Et annet formål er å sikre at den injiserte eller pumpede masse kan påføres et trykk som sikrer god tetting mot grunnformasjonene rundt det utborede hull. Another purpose is to ensure that the injected or pumped mass can be applied to a pressure that ensures good sealing against the base formations around the drilled hole.

Nok et formål er å sikre at sementmassen ikke utilsiktet tillates å strømme inn i foringsrøret under og etter plasseringen i ringrommet som dannes mellom det utborede hull og foringsrøret/forlengelsesrøret. Another purpose is to ensure that the cement mass is not inadvertently allowed to flow into the casing during and after placement in the annulus formed between the drilled hole and the casing/extension pipe.

Nok et formål ved oppfinnelsen er å forspenne både selve foringen og formasjonen rundt det utborede hull i brønnen forut for herding av sementmassen. Another purpose of the invention is to prestress both the liner itself and the formation around the drilled hole in the well prior to hardening of the cement mass.

Ifølge oppfinnelsen er formålene oppnådd ved en løsning som er nærmere definert i de selvstendige krav 1 og 10, og■da spesielt i den karakteriserende del, sett i lys av den innledende del av de selvstendige krav. According to the invention, the objects are achieved by a solution which is further defined in the independent claims 1 and 10, and especially in the characterizing part, seen in the light of the introductory part of the independent claims.

Ulike utførelsesformer av oppfinnelsen er videre Various embodiments of the invention are further

definert i de uselvstendige patentkrav. defined in the independent patent claims.

Ifølge oppfinnelsen starter ekspansjonen ved det ekspanderbare forlengelsesrørets øvre ende og at røret ekspanderes i retning nedad. I og med at forlengelsesrøret er utstyrt med et stengsel ved sin nedre ende, betyr dette at etter at ekspansjonen har startet, vil det umiddelbart dannes en tett forbindelse mellom den nedre del av det forrige foringsrør og det nye, i og med at det nye forlengelsesrøret overlapper den nedre delen av det allerede installerte foringsrør, og at forlengelsesrøret ekspanderes så langt ut at den indre veggen i det ekspanderte forlengelsesrør flukter med den indre veggen i det allerede etablerte foringsrør. Derved er det dannet en muffeforbindelse mellom de to rørendene. According to the invention, the expansion starts at the upper end of the expandable extension tube and that the tube expands in a downward direction. As the extension pipe is fitted with a fence at its lower end, this means that after expansion has started, a tight connection will immediately form between the lower part of the previous casing and the new one, as the new extension pipe overlaps the lower part of the already installed casing, and that the extension pipe is expanded so far out that the inner wall of the expanded extension pipe is flush with the inner wall of the already established casing. Thereby, a sleeve connection is formed between the two pipe ends.

Ifølge en alternativ utførelsesform kan det ekspander-baré forlengelsesrøret ekspanderes ut slik at.det danner en tett forbindelse med det forrige foringsrøret, men der det ekspanderbare forlengelsesrørets ytre diameter tilsvarer den indre diameter i det forrige foringsrøret. Ved en slik løsning mistes diameter fra et rør til det neste, men i langt mindre grad enn det som er tilfelle ved de konvensjonelle løsningene. According to an alternative embodiment, the expander-baré extension tube can be expanded so that it forms a tight connection with the previous casing, but where the outer diameter of the expandable extension tube corresponds to the inner diameter of the previous casing. With such a solution, diameter is lost from one pipe to the next, but to a far lesser extent than is the case with the conventional solutions.

Ved videre ekspansjon vil fluid (sement) i ringrommet mellom forlengelsesrørets utside og formasjonen rundt for-lengelsesrøret, bli fortrengt. I og med at forlengelsesrøret er tettet ved sin nedre ende, og i og med den tette forbindelse med foringsrøret over, er det bare en vei som overskuddsmassen kan unnslippe, nemlig inn i formasjonen. Plassering av sementen kan tenkes gjort på ulike måter. En Upon further expansion, fluid (cement) in the annulus between the outside of the extension pipe and the formation around the extension pipe will be displaced. Because the extension pipe is sealed at its lower end, and because of the tight connection with the casing above, there is only one way that the excess mass can escape, namely into the formation. Placing the cement can be done in different ways. One

f f

måte er å pumpe massen på plass fra overflaten etter at forlengelsesrøret er ført ned i brønnen og før forlengelses-røret er ekspandert. En alternativ måte kan eksempelvis være å plassere sementmassen i bunnen av forlengelsesrøret og så bare trykke dette ut etter at forlengelsesrøret er kommet til riktig dyp. I dette siste tilfellet unngår en at sementmassen pumpes gjennom ekspansjonsverktøyet. En tredje måte kan som nevnt være å plassere sementmassen i brønnen før forleng-elsesrøret kjøres ned i brønnen. way is to pump the mass into place from the surface after the extension pipe has been led down into the well and before the extension pipe has been expanded. An alternative way could, for example, be to place the cement mass at the bottom of the extension pipe and then only press this out after the extension pipe has reached the correct depth. In this last case, one avoids the cement mass being pumped through the expansion tool. As mentioned, a third way can be to place the cement mass in the well before the extension pipe is driven down into the well.

Ved å tillate at formasjonen sprekker opp, kan man ekspandere forlengelsesrøret selv om ringrommet mellom forlengelsesrøret og den omliggende formasjon er et lukket rom, det vil si at sement eller masse er avstengt fra å strømme både inn i bunnen av forlengelsesrøret og forbi toppen av forlengelsesrøret. By allowing the formation to crack open, the extension pipe can be expanded even if the annulus between the extension pipe and the surrounding formation is a closed space, that is, cement or slurry is blocked from flowing both into the bottom of the extension pipe and past the top of the extension pipe.

Dette gir en rekke fordeler: This offers a number of advantages:

Det muliggjør ekspansjon av forlengelsesrøret uten behov for noen åpning inn i brønnen der overskytende sement eller andre væsker'kan evakuere i forbindelse med ekspansjonen. På den måten unngås usikkerhet med hvor sementen til en hver tid befinner seg. Sementen vil heller ikke skape problemer inne i brønnen eller i ekspansjonsverktøyet. Hvis oppsprekking ikke tillates, må sement i forbindelse med ekspansjon enten tillates å strømme inn i bunnen av forlengelsesrøret eller inn gjennom en åpning fortrinnsvis i toppen av forlengelses-røret . Åpningen i toppen kan være av en type som i ettertid kan stenges og gjøres gasstett. It enables expansion of the extension tube without the need for any opening into the well where excess cement or other fluids can evacuate in connection with the expansion. In this way, uncertainty about where the cement is located at any given time is avoided. The cement will also not cause problems inside the well or in the expansion tool. If cracking is not permitted, cement in connection with expansion must either be allowed to flow into the bottom of the extension pipe or through an opening preferably at the top of the extension pipe. The opening in the top can be of a type that can subsequently be closed and made gas-tight.

Ved ekspansjon gjennom ekspansjon av det ekspanderbare forlengelsesrøret mot det lukkete ringrom vil trykket i ringrommet stige inntil formasjonen sprekker opp og sement og/eller slam evakuerer ut i sprekken(e). When expanding through expansion of the expandable extension pipe towards the closed annulus, the pressure in the annulus will rise until the formation cracks open and cement and/or mud evacuates into the crack(s).

Trykket i ringrommet vil etter sprekkeinitieringen synke til et trykk som tilsvarer propageringstrykket for sprekken(e) under resten av ekspansjonen. Når ekspansjonen er avsluttet vil trykket i sprekken(e), og derved også trykket i ringrommet, stille seg inn på det trykket formasjonen utøver for å prøve å lukke sprekken(e). Dette lukketrykket overføres til væsken i sprekken(e),• som så forplanter seg til hele væskevolumet av sement og slam. Det er vanlig å anta at en sprekk dannes i den retning der spenningen på tvers av sprekken(e) er lavest. Dette gir vanligvis en vertikal sprekk fordi horisontale spenningen i berget ofte er lavere enn den vertikale. Ut fra målinger er det mulig å fastlegge-denne minste spenningen. Denne settes inn i kjente formeler for å beregne sprekketrykket (minste hovedspenning pluss netto sprekketrykk) med akseptabel nøyaktighet. Det forutsettes'da at bergets E-modul er kjent eller kan estimeres med rimelig nøyaktighet-After crack initiation, the pressure in the annulus will drop to a pressure that corresponds to the propagation pressure for the crack(s) during the rest of the expansion. When the expansion is finished, the pressure in the crack(s), and thereby also the pressure in the annulus, will adjust to the pressure exerted by the formation to try to close the crack(s). This closing pressure is transferred to the liquid in the crack(s),• which then propagates to the entire liquid volume of cement and mud. It is common to assume that a crack forms in the direction where the stress across the crack(s) is lowest. This usually produces a vertical crack because the horizontal stress in the rock is often lower than the vertical. Based on measurements, it is possible to determine this minimum voltage. This is inserted into known formulas to calculate the cracking pressure (minimum principal stress plus net cracking pressure) with acceptable accuracy. It is then assumed that the E-module of the rock is known or can be estimated with reasonable accuracy.

Det at trykket i ringrommet etter ekspansjonen blir høyere med sprekk enn uten betyr at både berg og forlengelsesrør blir "forspent" i fasen forut for herdingen. I forbindelse med at sementen størkner har den tendens til å krympe. Den .nevnte forspenningen vil bidra til at foringsrøret og formasjon "følger på" når sementen krymper slik at en i mindre grad enn The fact that the pressure in the annulus after expansion is higher with a crack than without means that both rock and extension pipe are "prestressed" in the phase before hardening. As the cement solidifies, it tends to shrink. The aforementioned prestress will contribute to the casing and formation "following" when the cement shrinks so that to a lesser extent than

tradisjonelt ender opp med et "mikro"-ringrom mellom, sementen og formasjon/foringsrør. Dette øker styrken på den nedre delen av forlengelsesrørets sko, og sko-styrke er en essensiell parameter i boring. Sko-styrken traditionally ends up with a "micro" annulus between, the cement and formation/casing. This increases the strength of the lower part of the extension pipe shoe, and shoe strength is an essential parameter in drilling. The shoe strength

indikerer hvor høyt trykk hullet under forlengelsesrøret kan trykkes opp uten å få lekkasje langs det sementerte foringsrøret eller mellom sement og formasjon. indicates how high a pressure the hole under the extension pipe can be pushed up without leaking along the cemented casing or between cement and formation.

Ekspansjon mot lukket ringrom vil gi økt ekspansjons-kraft. Økningen blir imidlertid ikke større enn at det ligger innenfor ekspansjonsverktøyets kapasitet. Expansion towards a closed annulus will give increased expansion power. However, the increase will not be greater than it is within the capacity of the expansion tool.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene, der: Figurene 1-6 viser forskjellige, typiske stadier ifølge en fremgangsmåte for sementering av en borebrønn, der sement er pumpet inn i brønnhullet forut for plassering av forlengelsesrøret, idet The invention will be described in more detail in the following with reference to the drawings, where: Figures 1-6 show different, typical stages according to a method for cementing a borehole, where cement is pumped into the wellbore prior to placement of the extension pipe, as

figur 1 viser et utboret hull med sement plassert i hullet; figure 1 shows a drilled hole with cement placed in the hole;

figur 2 viser trinnet .der et uekspandert forlengelsesrør er nesten plassert helt ned i det sementfylte, utborede brønnhull, forut for ekspandering av forlengelsesrøret; figure 2 shows the step where an unexpanded extension pipe is placed almost all the way down the cement-filled, drilled wellbore, prior to expansion of the extension pipe;

figur 3 viser trinnet der det uekspanderbare røret er plassert i ønsket posisjon, men forut for ekspanderingen av dette; figure 3 shows the step where the non-expandable tube is placed in the desired position, but prior to the expansion thereof;

figur 4 viser trinnet der ekspanderingen er startet og der forlengelsesrørets øvre ende er ekspandert til full diameter; figure 4 shows the stage where the expansion is started and where the upper end of the extension tube is expanded to its full diameter;

figur 5 viser trinnet der ekspanderingen er neste fullført; figure 5 shows the stage where the expansion is next completed;

figur 6 viser trinnet der forlengelsesrøret er ferdig ekspandert, men forut for tilbaketrekking av ekspanderings-verktøyet; figure 6 shows the step where the extension tube is fully expanded, but prior to the withdrawal of the expansion tool;

figurene 7-13 viser en alternativ fremgangsmåte for sementering av en borebrønn, der sement pumpes ned gjennom en streng, inn i et forlengelsesrør og ut av dette ved forlengelsesrørets nedre ende, idet figures 7-13 show an alternative method for cementing a borehole, where cement is pumped down through a string, into an extension pipe and out of it at the lower end of the extension pipe, as

figur 7 viser skjematisk et uekspandert forlengelsesrør som nesten er fullstendig innført i det utborete borhull; Figure 7 schematically shows an unexpanded extension pipe which is almost completely inserted into the drilled borehole;

figur 8 viser et senere stadium der forlengelsesrøret er på riktig nivå og der sement pumpes ned i forlengelsesrøret gjennom strengen; figure 8 shows a later stage where the extension pipe is at the correct level and where cement is pumped down the extension pipe through the string;

figur 9 viser et påfølgende trinn i fremgangsmåten der all sementen er på plass inne i forlengelsesrøret; figure 9 shows a subsequent step in the process where all the cement is in place inside the extension tube;

figur 10 viser et neste trinn der all sementen er pumpet ut av forlengelsesrøret og inn i ringrommet utenfor ■ forlengelsesrøret; figure 10 shows a next step where all the cement has been pumped out of the extension pipe and into the annulus outside ■ the extension pipe;

figur 11 viser det første stadiet i ekspanderingen av forlengelsesrøret, der de første sprekkdannelser er i ferd med å tre fram; figure 11 shows the first stage in the expansion of the extension pipe, where the first crack formations are about to appear;

figur 12 viser et mellomstadium av ekspanderingen av forlengelsesrøret, der trykket i sementen er økt og der sprekkene har utviklet seg videre; og figure 12 shows an intermediate stage of the expansion of the extension pipe, where the pressure in the cement has increased and where the cracks have developed further; and

figur 13 den avslutende fasen av sementeringen der ekspanderingen er fullført, men der ekspanderingsverktøyet ennå ikke er trukket ut; figure 13 the final phase of the cementation where the expansion has been completed but where the expansion tool has not yet been withdrawn;

figurene 14-20 viser en variant av fremgangsmåten vist på figurene 7-13, der sementen transporteres inn i borehullet ved hjelp av det ekspanderbare forlengelsesrør, idet figures 14-20 show a variant of the method shown in figures 7-13, where the cement is transported into the borehole by means of the expandable extension pipe,

figur 14 viser trinnet der det ekspanderbare forleng-elsesrør med sement er nesten senket ned i borehullet; figure 14 shows the stage where the expandable extension pipe with cement is almost sunk into the borehole;

figur 15 viser fasen der det ekspanderbare forleng-elsesrør med sement er senket helt ned til ønsket nivå; figure 15 shows the phase where the expandable extension pipe with cement is lowered all the way down to the desired level;

figur 16 viser fasen der sementen er delvis pumpet ut av det ekspanderbare forlengelsesrør; figure 16 shows the phase where the cement is partially pumped out of the expandable extension tube;

figur 17 viser fasen der sementen er pumpet ut av forlengelsesrøret, men forut for ekspanderingen av dette; figure 17 shows the phase where the cement has been pumped out of the extension pipe, but prior to the expansion thereof;

figur 18 viser den innledende fasen av ekspanderingen av forlengelsesrøret; figure 18 shows the initial phase of the expansion of the extension tube;

figur 19 viser et mellomstadium av ekspanderingen av forlengelsesrøret; og figure 19 shows an intermediate stage of the expansion of the extension tube; and

figur 20 viser det trinn der forlengelsesrøret er ferdig ekspandert, men forut for fjerning av ekspanderingsverktøyet. figure 20 shows the stage where the extension tube is fully expanded, but prior to removal of the expansion tool.

Innledningsvis skal det anføres at i den følgende beskrivelse benyttes like henvisningstall for de samme konstruksjonselementer. At the outset, it should be stated that in the following description, the same reference numbers are used for the same structural elements.

Figur 1 viser det første stadium i en installasjon av et forlengelsesrør 12 ifølge oppfinnelsen. Som vist på figuren er den nedre enden av brønn 13 ferdig utboret. Boringen er utført gjennom et foringsrør 11, som eksempelvis tidligere kan være installert og ekspandert som beskrevet nedfor. I ekspanderingsprosessen kan foringsrøret 11 ifølge den utførelsesform som er vist, være utstyrt med en utvidelse 15 ved sin nedre ende. Ifølge den beskrevne utførelsesform er sement 10 pumpet inn i det utborede hulrom 13 etter at boreoperasjonen er fullført. Sementen 10 kan pumpes inn på en hvilket som helst egnet måte. Som videre vist på figur 1 er det kun den nedre del av hulrommet som er fylt med sement 10. Figure 1 shows the first stage in an installation of an extension pipe 12 according to the invention. As shown in the figure, the lower end of well 13 has been fully drilled. The drilling is carried out through a casing pipe 11, which may, for example, have previously been installed and expanded as described below. In the expanding process, the casing 11 can, according to the embodiment shown, be equipped with an expansion 15 at its lower end. According to the described embodiment, cement 10 is pumped into the drilled cavity 13 after the drilling operation has been completed. The cement 10 may be pumped in in any suitable manner. As further shown in Figure 1, only the lower part of the cavity is filled with cement 10.

Figur 2 viser en neste fase i sementerings og installasjonsfasen av en brønn. Her er et ekspanderbart forlengelsesrør 12 i uekspandert stilling ført ned gjennom foringsrøret 11 og nesten helt ned i hulrommet 13. Det .ekspanderbare forlengelsesrøret 12 er lukket ved sin nedre ende 20 av et stengsel 17. Stengselet 17 er med fordel utstyrt med en tilbakeslagsventil 19 som tillater strøm ut av forlengelsesrøret 12, men ikke strøm inn i dette. Videre har det ekspanderbare forlengelsesrør 12 i området for dets nedre, lukkede ende en i lengderetningen fordypning og/eller sko 26. Figure 2 shows a next phase in the cementing and installation phase of a well. Here, an expandable extension pipe 12 in an unexpanded position is led down through the casing 11 and almost all the way down into the cavity 13. The expandable extension pipe 12 is closed at its lower end 20 by a fence 17. The fence 17 is advantageously equipped with a non-return valve 19 which allows current out of the extension tube 12, but not into it. Furthermore, the expandable extension tube 12 in the area of its lower, closed end has a longitudinal recess and/or shoe 26.

Når det uekspanderte forlengelsesrøret 12 senkes ned i sementen 10 som er plassert på forhånd, så vil forlengelses-røret 12 fortrenge sementen 10 hvorved nivået på sementen 10 i ringrommet vil stige. When the unexpanded extension pipe 12 is lowered into the cement 10 which has been placed in advance, the extension pipe 12 will displace the cement 10 whereby the level of the cement 10 in the annulus will rise.

Forlengelsesrøret 12 senkes ned gjennom foringsrøret 11 og ned i sementmassen 10 i det utborede hullet 13 ved hjelp av en rørformet streng 16. Ved strengens 16 nedre ende er det montert et verktøy 18 som omfatter en stroker 23, et konisk utformet ekspansjonsverktøy 24 og en henger 25. Nevnte stroker 23 omfatter en hydraulikksylinder som, når et anker er festet til rørveggen ovenfor,, vil skyve ekspansjonskonen 24 nedover og ekspandere det uekspanderte forlengelsesrør. Under hele nedsenkingen av forlengelsesrøret 12 gjennom foringen 11 og ned i det utborede hull 13 holdes forlengelsesrøret 12 fast av hengeren 25. Hengeren 25 er av en type som er utformet med en radielt ekspander flate som presser mot forlengelsesrørets 12 indre vegg og utøver en radiell kraft på forlengelsesrørets indre vegg. The extension pipe 12 is lowered through the casing 11 and into the cement mass 10 in the drilled hole 13 by means of a tubular string 16. At the lower end of the string 16 a tool 18 is mounted which comprises a stroker 23, a conically designed expansion tool 24 and a hanger 25. Said stroker 23 comprises a hydraulic cylinder which, when an anchor is attached to the pipe wall above, will push the expansion cone 24 downwards and expand the unexpanded extension pipe. During the entire immersion of the extension pipe 12 through the liner 11 and into the drilled hole 13, the extension pipe 12 is held firmly by the hanger 25. The hanger 25 is of a type which is designed with a radially expanding surface which presses against the inner wall of the extension pipe 12 and exerts a radial force on the inner wall of the extension tube.

Den ferdigstilte del av brønnen inneholder foringsrør 11 som er ferdig ekspandert og sementert (ikke vist). Hulrommet mellom det ferdigstilte foringsrøret 11 og formasjonen fylles med en sementmasse 10 for å stabilisere foringsrøret 11 og hindre langsgående væske- og gasstrømming. The completed part of the well contains casing 11 which has been fully expanded and cemented (not shown). The cavity between the completed casing 11 and the formation is filled with a cement mass 10 to stabilize the casing 11 and prevent longitudinal liquid and gas flow.

Som viste er forlengelsesrører 12 i denne fasen uekspandert, det vil si at rørets 12 ytre diameter er mindre enn diameteren til foringsrøret 11 beliggende over. Figur 3 viser det neste stadium av installasjonspro-sessen der sementmasse er pumpet inn i hulrommet mellom formasjonen 14 og der forlengelsesrøret 12 er ført hit ned i brønnen 13. Figur 4 viser trinnet der ekspansjonen av forlengelses-røret 12 er startet opp. Ekspansjonsprosessen starter med at et øvre anker (ikke vist) ekspanderes radiell til festende inngrep med den indre vegg i det ferdig sementerte foringsrør 11. Deretter presses ekspansjonsverktøyet 24 av strokeren 23 i retning nedad. Etter at den øverste ende på forlengelses-røret 12 er ekspandert til festende anlegg mot den nedre del av foringsrøret 11, frigjøres hengeren 25 og ekspansjonen fortsetter i retning nedad. Som en konsekvens av denne ekspansjonen stiger sementnivået i ringrommet til det ikke lenger er ledig rom. En videre ekspansjon vil deretter øke trykket i sementen inntil veggene i formasjonen sprekker opp. Dette vil bli omtalt i ytterligere detalj nedenfor. As shown, extension pipes 12 are unexpanded in this phase, that is to say that the outer diameter of the pipe 12 is smaller than the diameter of the casing pipe 11 located above. Figure 3 shows the next stage of the installation process where cement mass is pumped into the cavity between the formation 14 and where the extension pipe 12 is led down into the well 13. Figure 4 shows the step where the expansion of the extension pipe 12 is started. The expansion process starts with an upper anchor (not shown) being expanded radially to secure engagement with the inner wall of the fully cemented casing 11. The expansion tool 24 is then pressed by the stroker 23 in a downward direction. After the upper end of the extension pipe 12 has expanded to secure contact with the lower part of the casing pipe 11, the hanger 25 is released and the expansion continues in a downward direction. As a consequence of this expansion, the cement level in the annulus rises until there is no more free space. A further expansion will then increase the pressure in the cement until the walls of the formation crack open. This will be discussed in further detail below.

Som videre vist på figur 4 er det i skjøten mellom den nedre del av foringsrøret 11 og den øvre del av det ekspanderte forlengelsesrør 12 med fordel anordnet en tettende foring 28. Figuren indikerer videre at den omliggende formasjon har begynt å sprekke opp på grunn av økende trykk i sementen. Figur 5 viser et neste stadium i ekspansjonsprosessen der forlengelsesrøret 12 er ekspandert nesten ned til den nedre utvidelsen 26 og skoen med innlegg. Som indikert på denne figuren er sprekkene i ferd med å øke i omfang på grunn av ekspasjonen av forlengelsesrøret 12. Figur 6 viser forlengelsesrøret 12 i en posisjon der ekspansjonen er fullført, men forut for fjerning av verktøyet 18. Som vist på figuren er det etablert en nedre sko 26 som er ferdig ekspandert til en diameter som er større enn den resterende diameter på det ekspanderte forlengelsesrør 12. As further shown in Figure 4, a sealing liner 28 is advantageously arranged in the joint between the lower part of the casing pipe 11 and the upper part of the expanded extension pipe 12. The figure further indicates that the surrounding formation has started to crack due to increasing pressure in the cement. Figure 5 shows a next stage in the expansion process where the extension tube 12 is expanded almost down to the lower extension 26 and the shoe with inserts. As indicated in this figure, the cracks are increasing in size due to the expansion of the extension tube 12. Figure 6 shows the extension tube 12 in a position where the expansion is complete, but prior to the removal of the tool 18. As shown in the figure, it is established a lower shoe 26 which has been expanded to a diameter greater than the remaining diameter of the expanded extension tube 12.

Under ekspansjon av forlengelsesrøret 12 økes rørets 12 diameter gradvis ovenfra og nedover inntil forlengelsesrøret 12 er ferdig ekspandert i hele sin lengde, hvorved trykket i sementeringsmassen 10 økes tilsvarende gradvis, fordi denne massen ikke kan slippe ut av det lukket rom som er dannet mellom den nedre del av det ferdiginstallerte foringsrør 11, den øvre del av det ekspanderte forlengelsesrør 12, den resterende del av forlengelsesrøret 12 og den omliggende formasjon 14. Når trykket forårsaket av denne ekspansjon blir stor nok, vil det kunne dannes sprekker 21 i den omliggende formasjon. For at formasjonen skal sprekke opp, må trykket i ringrommet økes, eksempelvis noen titalls bar vanligvis. Dette skjer i den første fasen av ekspansjonen. Når det først er dannet en sprekk vil denne vokse utover i formasjonen etter hvert som ekspansjonen fortrenger slam/sement. Derved vil det etableres nye volum som fylles med sementmasse, hvorved trykket i sementmassen i ringrommet reduseres til samme nivå som trykket i sprekken(e) 21. Figurene 7-13 viser en alternativ fremgangsmåte for sementering av en borebrønn 13, der sement 10 pumpes ned gjennom en streng 16, for eksempel fra en plattform, inn i et forlengelsesrør 12 og ut av dette ved forlengelsesrørets 12 nedre ende. Figur 7 viser trinnet der forlengelsesrøret 12 er senket nesten helt ned i brønnen. Som for utførelseseksempelet vist på figurene 1-6 henger det uekspanderte forlengelsesrøret 12 i hengeren 25, som selv er hengt opp i en hul streng 16. Figur 8 viser trinnet der sement 10 pumpes ned i for-lengelsesrøret 12 og gjennom strengen 16. Som antydet på figuren står tilbakeslagsventilen 19 ved den nedre ende 20 nå åpen. Figur 9 viser fasen der all sement 10 er pumpet inn i forlengelsesrøret 12, mens figur 10 viser trinnet der sementen 10 i forlengelsesrøret 12 er fullstendig pumpet ut i ringrommet utenfor forlengelsesrøret 12. Figur 11 viser den innledende fasen av ekspanderingen av det ekspanderbare forlengelsesrør 12, ved rørets 12 øvre ende. Som antydet på figuren er det etablert en tett forbindelse mellom den nedre ende av foringsrøret 11 og den øvre ende av forlengelsesrøret 12. En pakning 28 kan med fordel være plassert i forbindelsen mellom foringsrøret 11 og forlengelsesrøret 12. Som også antydet på figuren er ringrommet nå mer eller mindre fylt med sement 10 som er satt under trykk, slik at sprekker 21 er i ferd med å dannes i formasjonen 14. Figur 12 viser trinnet der det ekspanderbare forleng-elsesrør 12 er nesten ferdig ekspandert. Som antydet har nå sprekkdannelsen utviklet seg videre. Figur 13 viser fullført ekspandering av det ekspanderbare forlengelsesrør 12, men forut for fjerning av ekspan-deringsverktøyet og videre utboring av den nedre enden eller skoen 20 i rører og påfølgende utboring av ny brønnseksjon. Figurene 14-20 viser en variant av fremgangsmåten vist på figurene 7-13, der sementen 10 transporteres inn i borehullet 13 i det ekspanderbare forlengelsesrør 12. Utover dette er trinnene for ekspandering sammenfallende med trinnene vist på figurene 7-13 og beskrevet ovenfor. During expansion of the extension pipe 12, the diameter of the pipe 12 is gradually increased from top to bottom until the extension pipe 12 is fully expanded in its entire length, whereby the pressure in the cementing mass 10 is correspondingly increased gradually, because this mass cannot escape from the closed space formed between the lower part of the pre-installed casing 11, the upper part of the expanded extension pipe 12, the remaining part of the extension pipe 12 and the surrounding formation 14. When the pressure caused by this expansion becomes great enough, cracks 21 will be able to form in the surrounding formation. In order for the formation to crack open, the pressure in the annulus must be increased, usually a few tens of bars, for example. This happens in the first phase of the expansion. Once a crack has formed, it will grow outwards in the formation as the expansion displaces mud/cement. Thereby, a new volume will be established which is filled with cement mass, whereby the pressure in the cement mass in the annulus is reduced to the same level as the pressure in the crack(s) 21. Figures 7-13 show an alternative method for cementing a borehole 13, where cement 10 is pumped down through a string 16, for example from a platform, into an extension pipe 12 and out of this at the extension pipe 12's lower end. Figure 7 shows the step where the extension pipe 12 is lowered almost completely into the well. As for the embodiment shown in Figures 1-6, the unexpanded extension pipe 12 hangs in the hanger 25, which is itself suspended in a hollow string 16. Figure 8 shows the step where cement 10 is pumped down into the extension pipe 12 and through the string 16. As indicated in the figure, the non-return valve 19 at the lower end 20 is now open. Figure 9 shows the phase where all the cement 10 has been pumped into the extension pipe 12, while Figure 10 shows the stage where the cement 10 in the extension pipe 12 is completely pumped out into the annulus outside the extension pipe 12. Figure 11 shows the initial phase of the expansion of the expandable extension pipe 12, at the upper end of the tube 12. As indicated in the figure, a tight connection has been established between the lower end of the casing pipe 11 and the upper end of the extension pipe 12. A gasket 28 can advantageously be placed in the connection between the casing pipe 11 and the extension pipe 12. As also indicated in the figure, the annulus is now more or less filled with cement 10 which has been put under pressure, so that cracks 21 are about to form in the formation 14. Figure 12 shows the stage where the expandable extension pipe 12 is almost completely expanded. As indicated, the crack formation has now developed further. Figure 13 shows completed expansion of the expandable extension pipe 12, but prior to removal of the expansion tool and further drilling of the lower end or shoe 20 in pipes and subsequent drilling of a new well section. Figures 14-20 show a variant of the method shown in Figures 7-13, where the cement 10 is transported into the borehole 13 in the expandable extension pipe 12. Beyond this, the steps for expansion coincide with the steps shown in Figures 7-13 and described above.

Som antydet med tynnere strek på figurene kan den nederste del 20 av forlengelsesrøret 12 med fordel være utstyrt med en nedre sylinder av et lettere borbart materiale, så som for eksempel aluminium. Denne nederste, lettere borbare delen 20 er beregnet på delvis å ekspanderes et lite stykke ned i denne delen 20, for derigjennom å sikre at forlengelsesrøret 12 er ekspandert helt ned. Ved videre boring vil alt under den ekspanderte delen av den nedre delen 20 bores ut. As indicated by thinner lines in the figures, the lower part 20 of the extension tube 12 can advantageously be equipped with a lower cylinder of a more easily drillable material, such as, for example, aluminum. This lower, more easily drillable part 20 is intended to be partially expanded a small distance down into this part 20, thereby ensuring that the extension pipe 12 is expanded all the way down. During further drilling, everything below the expanded part of the lower part 20 will be drilled out.

Sementen som brukes må gis de rette herde- og flyte-egenskapene, slik at den ikke herder før ekspansjonen er ferdig og at den kan strømme inn i en sprekk. En mulig variant er at kun deler av ringrommet fylles med sement og at man satser på at det er slam som skal forsvinne inn i sprekken(e). Selve sprekken(e) er vist som horisontal(e) i figur 5. I virkeligheten vil imidlertid sprekken(e) 21 mest sannsynlig være vertikal(e). The cement used must be given the right setting and flow properties, so that it does not harden before the expansion is complete and that it can flow into a crack. A possible variant is that only parts of the annulus are filled with cement and that you bet that it is sludge that will disappear into the crack(s). The crack(s) itself is shown as horizontal in Figure 5. In reality, however, the crack(s) 21 will most likely be vertical.

Ved fullført sementering trekkes ekspanderingsutstyret ut av brønnen hvorved borestrengen med borekrone innføres igjen. I den påfølgende boreoperasjon bores den nedre delen 20 av det ekspanderte forlengelsesrør 11 ut sammen med mulig underliggende sement masse. Deretter bores en ny brønnseksjon ut, hvoretter prosessen som antydet på figurene 2-4 gjentas. When cementing is complete, the expansion equipment is pulled out of the well, whereby the drill string with drill bit is inserted again. In the subsequent drilling operation, the lower part 20 of the expanded extension pipe 11 is drilled out together with possible underlying cement mass. A new well section is then drilled out, after which the process as indicated in Figures 2-4 is repeated.

Med sement i foreliggende søknad forstås ikke bare sement i tradisjonell forstand, men et hvilket som helst egnet stoff eller væske som er egnet til å plasseres i ringrommet for å herde/størkne i den hensikt å tette ringrommet for strømning og for å stabilisere foringsrøret mekanisk. Nevnte stoff eller væske er av en type som er pumpbar før herdet tilstand og som fremviser fasthet etter herding. Stoffene/væskene er av en type som er velkjent for fagmannen på området. By cement in the present application is meant not only cement in the traditional sense, but any suitable substance or liquid which is suitable to be placed in the annulus to harden/solidify for the purpose of sealing the annulus for flow and to stabilize the casing mechanically. Said substance or liquid is of a type which is pumpable before the hardened state and which exhibits firmness after hardening. The substances/liquids are of a type that is well known to the person skilled in the art.

Med injeksjon ifølge foreliggende oppfinnelse menes å pumpe, plassere i hulrommet eller injisere, idet den massen som injiseres fortrenger borevæsken som eventuelt måtte være tilstede i hulrommet. By injection according to the present invention is meant pumping, placing in the cavity or injecting, as the mass that is injected displaces the drilling fluid that may be present in the cavity.

Ved fremgangsmåtene ifølge oppfinnelsen vil eventuelle filterkakerester fra den borevæsken som var der før sementen kom på plass presses mer mot formasjonen enn vanlig. På den måten sikres en bedre binding til formasjonen og hindrer muligheten for væskemigrasjon utenfor rørforingen 11. With the methods according to the invention, any filter cake residues from the drilling fluid that was there before the cement came into place will be pressed against the formation more than usual. In this way, a better bond to the formation is ensured and prevents the possibility of liquid migration outside the pipe lining 11.

Claims

1. Procedure for cementing a well that is lined with expandable extension pipes (12), where a length (13) is drilled out in a formation (14) under an already lined and cemented part of the well, after which a non-expanded extension pipe (12) , which is closed at its lower end, is led down into the drilled length (13) in the formation (14) and where cement (10) is pumped in or placed in the space between the extension pipe (12) and the formation (14), and that the the introduced, unexpanded extension pipe (12) is anchored at its upper end in the lower end of a cemented casing (11), after which the unexpanded extension pipe (12) is expanded - by means of an expanding device (24) in the direction from above downwards, characterized in that a sufficient amount of cement (10) is introduced into the lower part of the drilled length (13) of the borehole prior to the immersion of the unexpanded extension pipe (12) and that an unexpanded casing pipe (12) is then lowered into the cement mass (10) , and/or that cement (10) is led down through a placed, unexpanded extension pipe (12) through a valve (19) at the lower end of the extension pipe (12), so that the displaced cement mass (10) at least partially rises in the space between the unexpanded extension pipe (12) and the formation (14), after which a pressure-tight connection is established between the lower end of the already cemented casing (11) and the upper end of the unexpanded extension pipe (12), so that a closed space is formed between the extension pipe (12) and the formation (14), after which the pressure in the space is increased by expanding the unexpanded extension pipe (12), so that a more or less complete sealing of the formation (14) is established.

2. Method according to claim 1, where further expansion of the extension pipe (12) in a downward direction increases the pressure in the surrounding injected mass so that this presses against the surrounding formation (14).

3. Method according to claim 1 or 3, where the pressure caused by the expansion is made so great that the surrounding formation (14) at least partially cracks open and injected mass is allowed to flow into said crack formation(s) (21) in the formation (14) ).

4. Method according to one of claims 1-3, where the pressure in the injected mass is allowed to increase as the expandable extension tube (12) expands downwards.

'5. Method according to one of claims 1-4, where drilling is then done through the bottom of the last inserted extension pipe (12). and then further into the formation (14) after the cement (10) has hardened.

6. Method according to one of claims 1-5, where the mass is injected into the space between the unexpanded extension pipe (12) and the surrounding formation (14) through a valve (19) arranged at the bottom of the unexpanded extension pipe (12).

7. Method according to one of claims 1-6, where only parts of the space between the unexpanded extension pipe (12) and the surrounding formation (14) are filled with mass.

8. Method according to claim 7, where the degree of filling is adapted to the volume that is desired to be filled.

9. Method according to one of claims 1-8, where the mass used is such that the hardening and flow properties of the mass are such that the mass does not harden before the expansion of the expandable extension tube (12) is fully expanded.

10. An expandable extension pipe (12) intended to be inserted at the lower end of an already installed and cemented casing (11) in a well, where the expandable extension pipe (12) is configured for subsequent cementing after installation in a drilled part ( 13) of a borehole, characterized in that the extension pipe (12) is closed at its lower end, possibly designed with a check valve (19) which is configured to prevent mass in a space on the outside of the extension pipe (12) from penetrating into the extension pipe (12), as that a downwardly closed, hollow and preferably liquid-tight hollow body is formed.

11. Extension pipe (12) according to claim 10, where the lower end and bottom of the extension pipe (12) are formed of a material that allows removal by means of, for example, a drilling operation.