NO332439B1

NO332439B1 - Method and apparatus for plugging an underwater well

Info

Publication number: NO332439B1
Application number: NO20101460A
Authority: NO
Inventors: Per Lund; Per Buset
Original assignee: Subsea P&A As
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2012-09-17
Also published as: BR112013010329A2; NO20101460A1; US20130319671A1; AU2011321094A1; WO2012057631A1

Description

FREMGANGSMÅTE OG ANORDNING FOR Å PLUGGE EIM UNDERVANNSBRØNN METHOD AND DEVICE FOR PLUGING AN UNDERWATER WELL

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å plugge en undervannsbrønn. Nærmere bestemt dreier det seg om en fremgangsmåte for å plugge en undervanns-brønn hvor det er anordnet en brønnhodeventil ved sjøbunnen, og hvor fremgangsmåten omfatter: - å forskyve et perforeringsverktøy inn i brønnen og perforere en første perforering gjennom et indre foringsrørs vegg; - å perforere en andre perforering gjennom det indre foringsrørs vegg på en betydelig avstand fra den første perforering; - å fylle i det minste en andel av et ringrom i et område mellom den første og den andre perforering. This invention relates to a method for plugging an underwater well. More specifically, it concerns a method for plugging an underwater well where a wellhead valve is arranged at the seabed, and where the method comprises: - moving a perforation tool into the well and perforating a first perforation through an inner casing wall; - perforating a second perforation through the inner casing wall at a considerable distance from the first perforation; - to fill at least a portion of an annular space in an area between the first and the second perforation.

Oppfinnelsen omfatter også en anordning for å utøve fremgangsmåten. The invention also includes a device for carrying out the method.

Undervannsbrønner, det vil si brønner som er boret fra sjøbunnen, typisk petroleums-brønner, må plugges forsvarlig før de forlates permanent. I flere land foreligger det myndighetskrav med hensyn til hvordan arbeidet skal utføres og til den endelige utfø-relse. Underwater wells, i.e. wells drilled from the seabed, typically petroleum wells, must be securely plugged before they are permanently abandoned. In several countries, there are official requirements with regard to how the work is to be carried out and to the final execution.

Det kan for eksempel være nødvendig å fylle et ringrom utenfor et foringsrør med støpemasse i en lengde av flere hundre meter. I noen land må pluggearbeidet, av sik-kerhetsmessige årsaker, foregå med en brønnhodeventil påmontert brønnen. For example, it may be necessary to fill an annulus outside a casing with casting compound in a length of several hundred metres. In some countries, plugging work must, for safety reasons, take place with a wellhead valve fitted to the well.

GB-patent 2414492 beskriver hvordan et pluggearbeid kan utføres ved å perforere et foringsrør og anvende en dobbelplugg. Dobbelpluggens to deler avstenges og løsgjø-res fra et verktøy i en sekvens ved hjelp av signaler fra overflaten. Fremgangsmåten i henhold til dette dokument er uegnet når en brønnhodeventil befinner seg i posisjon på brønnen. GB patent 2414492 describes how plugging work can be carried out by perforating a casing and using a double plug. The two parts of the double plug are shut off and released from a tool in a sequence using signals from the surface. The procedure according to this document is unsuitable when a wellhead valve is in position on the well.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk. The purpose of the invention is to remedy or reduce at least one of the disadvantages of known technology.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav. The purpose is achieved according to the invention by the features indicated in the description below and in the subsequent patent claims.

Det er tilveiebrakt en fremgangsmåte for å plugge en undervannsbrønn hvor det er anordnet en brønnhodeventil ved sjøbunnen, og hvor fremgangsmåten omfatter: - å forskyve et perforeringsverktøy inn i brønnen og perforere en første perforering i et indre foringsrørs vegg; - å perforere en andre perforering i det indre foringsrørs vegg på en betydelig avstand fra den første perforering; - å fylle støpemasse i det minste i en andel av et ringrom i et område mellom den første og den andre perforering. A method is provided for plugging an underwater well where a wellhead valve is arranged at the seabed, and where the method comprises: - moving a perforating tool into the well and perforating a first perforation in an inner casing wall; - perforating a second perforation in the inner casing wall at a considerable distance from the first perforation; - to fill molding compound at least in a proportion of an annulus in an area between the first and the second perforation.

Fremgangsmåten kjennetegnes ved at den videre omfatter: The procedure is characterized by the fact that it further includes:

- å anbringe et koplingshus mellom brønnen og brønnhodeventilen; - å gjennomføre den første perforering gjennom minst det indre foringsrørs vegg på et høydenivå hvor perforeringen åpner for tilgang til et borehulls vegg; - å sette en plugg (eng. packer) i det indre foringsrør mellom de to perforeringer; - å kople et forsyningsrør (eng. stinger) til koplingshuset hvor forsyningsrøret kommuniserer med den første perforering; - å sirkulere væske gjennom et ringrom som befinner seg utenfor det indre foringsrør, mellom den første og den andre perforering for å rengjøre ringrommet; og - å fylle støpemasse i det indre foringsrør nedenfor pluggen og i det minste i en andel av ringrommet mellom den første og den andre perforering. - placing a coupling housing between the well and the wellhead valve; - carrying out the first perforation through at least the inner casing wall at a height level where the perforation opens access to a borehole wall; - to put a plug (eng. packer) in the inner casing between the two perforations; - to connect a supply pipe (eng. stinger) to the coupling housing where the supply pipe communicates with the first perforation; - circulating fluid through an annulus located outside the inner casing, between the first and second perforations to clean the annulus; and - to fill molding compound in the inner casing below the plug and at least in a part of the annulus between the first and the second perforation.

Dersom pluggen utgjør en del av forsyningsrøret, settes pluggen etter at forsyningsrø-ret er anbrakt i det indre foringsrør, men før sirkulasjon av rensevæske igangsettes. If the plug forms part of the supply pipe, the plug is inserted after the supply pipe has been placed in the inner casing, but before circulation of cleaning liquid is initiated.

Den andre perforering kan befinne seg nær havbunnen. Det er vanlig at fyllingen foretas ved hjelp av pumping. The second perforation may be near the seabed. It is common for the filling to be carried out by means of pumping.

Sirkulasjonen av rensevæske kan foretas via koplingshuset, forsyningsrøret, et parti av det indre foringsrør, den første perforering, ringrommet, den andre perforering, et parti av det indre foringsrør og tilbake via koplingshuset. Pluggen forhindrer rensevæske og støpemasse fra å strømme tilbake via det indre foringsrør. The circulation of cleaning liquid can be carried out via the coupling housing, the supply pipe, a part of the inner casing, the first perforation, the annulus, the second perforation, a part of the inner casing and back via the coupling housing. The plug prevents cleaning fluid and casting compound from flowing back through the inner casing.

Støpemasse tilføres via den nevnte strømningsvei, men stanses når en passende mengde støpemasse er tilført. Mengden støpemasse må være tilstrekkelig til å sikre at støpemassen fyller nødvendig lengde av ringrommet. Molding compound is supplied via the aforementioned flow path, but is stopped when a suitable amount of molding compound has been supplied. The amount of molding compound must be sufficient to ensure that the molding compound fills the necessary length of the annulus.

Fremgangsmåten kan videre omfatte å fjerne pluggen og forsyningsrøret. Disse kan relativt enkelt trekkes opp etter at støpemassen har satt seg og pluggen er avlastet. Fremgangsmåten kan utøves ved hjelp av et pluggeverktøy for plugging av en under-vannsbrønn hvor det er anordnet en brønnhodeventil ved sjøbunnen, og hvor verkt-øyet kjennetegnes ved at det omfatter et koplingshus som tettende passer mellom brønnen og brønnhodeventilen og hvor koplingshuset er utformet med en gjennomgående, aksial boring, et første rørløp som forløper fra koplingshusets utside og inn til boringen, og et andre rørløp som forløper fra koplingshusets utside og som kommuniserer med et foringsrørs rørløp. The method may further include removing the plug and the supply pipe. These can be relatively easily pulled up after the molding compound has set and the plug has been relieved. The procedure can be carried out with the help of a plugging tool for plugging an underwater well where a wellhead valve is arranged at the seabed, and where the tool is characterized by the fact that it comprises a coupling housing that fits tightly between the well and the wellhead valve and where the coupling housing is designed with a through, axial drilling, a first pipe run which extends from the outside of the coupling housing into the bore, and a second pipe run which extends from the outside of the coupling housing and which communicates with the pipe run of a casing pipe.

Koplingshuset muliggjør sirkulasjon av fluider i tilstrekkelig mengde utenom brønn-hodeventilen. The coupling housing enables circulation of fluids in sufficient quantity outside the wellhead valve.

Verktøyet omfatter et forsyningsrør som er løsbart, tettende anbrakt i koplingshuset, idet forsyningsrøret kommuniserer med det første rørløp og med den første perforering. The tool comprises a supply pipe which is releasably, sealingly placed in the coupling housing, the supply pipe communicating with the first pipe run and with the first perforation.

Forsyningsrøret utgjør således en rørforbindelse mellom koplingshuset og den første perforering. The supply pipe thus constitutes a pipe connection between the coupling housing and the first perforation.

Forsyningsrøret omfatter en ekspanderbar plugg som er innrettet til å kunne tette det indre foringsrørs rørløp. The supply pipe comprises an expandable plug which is designed to be able to seal the pipe run of the inner casing.

I det minste ett av det første rørløp og det andre rørløp i koplingshuset kan være i kommuniserbar forbindelse med et fartøy. Fluider for sirkulasjon og tilførsel til brøn-nen kan derved ved hjelp av egnet utstyr pumpes ned i brønnen fra et fartøy. At least one of the first pipe run and the second pipe run in the coupling housing can be in communicable connection with a vessel. Fluids for circulation and supply to the well can thereby be pumped down into the well from a vessel using suitable equipment.

I det minste ett av det første rørløp og det andre rørløp kan være forsynt med en ventil. Normalt vil det være krav til at et rørløp i koplingshuset skal være sikret med minst en stengeventil. At least one of the first pipe run and the second pipe run can be provided with a valve. Normally, there will be a requirement for a pipe run in the coupling housing to be secured with at least one shut-off valve.

Fremgangsmåten og anordningen i henhold til oppfinnelsen muliggjør en vesentlig forenkling av pluggearbeider i brønner som har brønnhodeventilen, BOP, montert, idet oppfinnelsen tilrettelegger for tilstrekkelig sirkulasjonskapasitet gjennom brønnen. Dette muliggjør igjen at pluggmgen kan gjøres der det er krav/regelverk om bruk av brønnhodeventil ved brønnarbeid. Pluggingen kan således utføres fra et fartøy, noe som betyr en betydelig kostnadsbesparelse sammenlignet med å benytte en borerigg. The method and device according to the invention enables a significant simplification of plugging work in wells that have the wellhead valve, BOP, installed, as the invention facilitates sufficient circulation capacity through the well. This again makes it possible for plugging to be done where there are requirements/regulations regarding the use of a wellhead valve during well work. The plugging can thus be carried out from a vessel, which means a significant cost saving compared to using a drilling rig.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket fremgangsmåte og utfø-relsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser en prinsippskisse av en undervannsbrønn som er forsynt med et koplingshus ifølge oppfinnelsen; Fig. 2 viser det samme som i fig. 1, men etter at en plugg er satt og sirkulasjon av In what follows, an example of a preferred method and embodiment is described which is visualized in the accompanying drawings, where: Fig. 1 shows a principle sketch of an underwater well which is equipped with a connection housing according to the invention; Fig. 2 shows the same as in fig. 1, but after a plug has been inserted and circulation off

rensevæske kan finne sted; og cleaning fluid may take place; and

Fig. 3 viser det samme som i fig. 2, men etter at støpemasse er tilført brønnen. Fig. 3 shows the same as in fig. 2, but after casting compound has been added to the well.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 undervannsbrønn som forløper fra sjøbun-nen 2 og nedover i grunnen 4. En typisk brønn 1 omfatter et lederør 6 med minst ett foringsrør 8 og et indre foringsrør 10 som er koplet til et produksjonsrør 12 ved hjelp av en produksjonsplugg 14. Områdene mellom et borehull 16 og de ulike rør 6, 8, 10 og 12 kan i det minste delvis være fylt med masser, som for eksempel støpemasser og sand. Brønnen 1 er ellers fylt med væske 20. In the drawings, the reference number 1 denotes an underwater well that extends from the seabed 2 and down into the ground 4. A typical well 1 comprises a guide pipe 6 with at least one casing pipe 8 and an inner casing pipe 10 which is connected to a production pipe 12 by means of a production plug 14 The areas between a borehole 16 and the various pipes 6, 8, 10 and 12 can be at least partially filled with masses, such as for example molding compounds and sand. The well 1 is otherwise filled with liquid 20.

Et koplingshus 22 er anordnet mellom brønnen 1, det vil si ett eller flere av formgsrø-rene 6, 8, 10 i brønnen 1, og en brønnhodeventil 24. Koplingshuset 22 er i figurene vist som en enhet, men kan omfatte ulike ikke viste komponenter. A coupling housing 22 is arranged between the well 1, i.e. one or more of the forming tubes 6, 8, 10 in the well 1, and a wellhead valve 24. The coupling housing 22 is shown in the figures as a unit, but may include various components not shown .

En gjennomgående, sentrisk boring 26 tilveiebringer en fluidforbindelse mellom brønnhodeventilen 24 og brønnen 1. Et første rørløp 28 forløper fra koplingshusets 22 utside og inn til boringen 26. Det første rørløp 28 kommuniserer med et ikke vist far-tøy via en første ventil 30 og en første rørforbindelse 32. A continuous, centric bore 26 provides a fluid connection between the wellhead valve 24 and the well 1. A first pipe run 28 extends from the outside of the coupling housing 22 into the bore 26. The first pipe run 28 communicates with a vessel, not shown, via a first valve 30 and a first pipe connection 32.

Et andre rørløp 34 forløper fra koplingshusets 22 utside og munner ut i brønnen 1. Det andre rørløp 34 kommuniserer med det ikke viste fartøy via en andre ventil 36 og en andre rørforbindelse 38. A second pipe run 34 extends from the outside of the coupling housing 22 and opens into the well 1. The second pipe run 34 communicates with the vessel, not shown, via a second valve 36 and a second pipe connection 38.

Når brønnen 1 skal plugges, sluses et perforeringsverktøy 40 ned i brønnen 1 via brønnhodeventilen 24 og koplingshuset 22. I fig. 1 er perforeringsverktøyet 40 vist i to posisjoner for perforering av en første perforering 42 og en andre perforering 44. When the well 1 is to be plugged, a perforating tool 40 is sluiced down into the well 1 via the wellhead valve 24 and the coupling housing 22. In fig. 1, the perforating tool 40 is shown in two positions for perforating a first perforation 42 and a second perforation 44.

Perforeringsverktøyet 40 trekkes deretter ut av brønnen 1 før et forsyningsrør 46 for-skyves inn i brønnen 1, se fig. 2. Forsyningsrøret 46 er forsynt med en ekspanderbar plugg 48 som etter ekspansjon tetter mot det indre foringsrør 10. Forsyningsrøret 46 munner ut nedenfor pluggen 48 i det indre foringsrør 10. The perforation tool 40 is then pulled out of the well 1 before a supply pipe 46 is pushed into the well 1, see fig. 2. The supply pipe 46 is provided with an expandable plug 48 which, after expansion, seals against the inner casing 10. The supply pipe 46 opens below the plug 48 in the inner casing 10.

Forsyningsrøret 46 er videre utformet med et boss 50 som tettende passer i koplingshusets 22 boring 26. Forsyningsrøret 46 kommuniserer med det første rørløp 28. The supply pipe 46 is further designed with a boss 50 which fits tightly in the bore 26 of the coupling housing 22. The supply pipe 46 communicates with the first pipe run 28.

Sirkulasjonsvæske for rengjøring av et ringrom 52 som befinner seg utenfor det indre foringsrør 10, kan deretter sirkuleres via den første rørforbindelse 32, den første ventil 30, det første rørløp 28, forsyningsrøret 46, det indre foringsrørs 10 rørløp, den første perforering 42, ringrommet 52, den andre perforering 44, det indre foringsrørs 10 rør- Circulating fluid for cleaning an annulus 52 located outside the inner casing 10 can then be circulated via the first pipe connection 32, the first valve 30, the first pipe run 28, the supply pipe 46, the inner casing 10 pipe run, the first perforation 42, the annulus 52, the second perforation 44, the inner casing 10 tube-

løp, det andre rørløp 34, den andre ventil 36 og den andre rørforbindelse 38. race, the second pipe race 34, the second valve 36 and the second pipe connection 38.

Etter at renseoperasjonen er ferdig, tilføres brønnen støpemasse 54 via den nevnte After the cleaning operation is finished, casting compound 54 is supplied to the well via the aforementioned

strømningsvei inntil en tilstrekkelig lengde av ringrommet 52 er fylt med støpemasse 54. I det indre foringsrørs 10 nedre parti nedenfor den første perforering 42, kan det være anordnet en ikke vist plugg for å holde støpemassen 54 atskilt fra væsken 20 i brønnen 1. Ellers etableres et skille mellom støpemassen 54 og væsken 20 i brønnen 1 ved hjelp av såkalt balansert strømning. flow path until a sufficient length of the annulus 52 is filled with molding compound 54. In the lower part of the inner casing 10 below the first perforation 42, a plug (not shown) can be arranged to keep the molding compound 54 separated from the liquid 20 in the well 1. Otherwise, established a separation between the casting mass 54 and the liquid 20 in the well 1 by means of so-called balanced flow.

Etter at støpemassen 54 har satt seg, er brønnen 1 plugget. Pluggen 48 kan avlastes og sammen med forsyningsrøret 44 trekkes ut fra brønnen 1. Brønnhodeventilen 24 og koplingshuset 22 kan deretter fjernes. After the casting mass 54 has set, the well 1 is plugged. The plug 48 can be relieved and together with the supply pipe 44 pulled out from the well 1. The wellhead valve 24 and the coupling housing 22 can then be removed.

Claims

1. Method for plugging an underwater well (1) where a wellhead valve (24) is arranged at the seabed (2), and where the method comprises: - moving a perforation tool (40) into the well (1) and perforating a first perforation (42) through an inner casing (10) wall; - perforating a second perforation (44) in the wall of the inner casing (10) at a considerable distance from the first perforation (42); - filling molding compound (54) at least in a part of an annular space (52) in an area between the first perforation (42) and the second perforation (44), characterized in that the method further comprises: - placing a coupling housing (22 ) between the well (1) and the wellhead valve (24); - carrying out the first perforation (42) in at least the inner casing (10) wall at a height level where the perforation opens access to a borehole (16) wall; - placing a plug (48) in the inner casing (10) between the two perforations (42, 44); - connecting a supply pipe (46) to the coupling housing (22) where the supply pipe (46) communicates with the first perforation (42); - circulating fluid through an annulus (52), located outside the inner casing (10), between the first perforation (42) and the second perforation (44) to clean the annulus (52); and - to fill molding compound (54) in the inner casing (10) below the plug (48) and at least in a part of the annulus (52) between the first perforation (42) and the second perforation (44).

2. Method according to claim 1, characterized in that the method further comprises removing the plug (48) and the supply pipe (46).

3. Device for plugging tools for plugging an underwater well (1) where a wellhead valve (24) is arranged at the seabed (2), characterized in that the tool comprises a coupling housing (22) which fits tightly between the well (1) and the wellhead valve (24) and where the coupling housing (22) is designed with a continuous, axial bore (26), a first pipe run (28) which extends from the outside of the coupling housing (22) into the bore (26), and a second pipe run (34) which extending from the outside of the coupling housing (22) and which communicates with the pipe run of a casing pipe (8, 10), and where a supply pipe (46) is releasably and sealingly placed in the coupling housing (22), the supply pipe (46) communicating with the first pipe run (28) and with the first perforation (42), and where the supply pipe (46) comprises an externally expandable plug (48).

4. Device according to claim 3, characterized in that at least one of the first pipe run (28) and the second pipe run (34) communicates with a vessel.

5. Device according to claim 3, characterized in that at least one of the first pipe run (28) and the second pipe run (34) is provided with a valve (30, 36).