DD267532A1 - Anordnung zum fangen von auf der bohrlochsohle befindlichen material - Google Patents

Abstract

Anordnung zum Fangen von auf der Bohrlochsohle befindlichen Material kommt in Tiefbohrungen und Flachbohrungen zum Saeubern der Bohrlochsohle, insbesondere bei Havariebehebungsarbeiten zur Anwendung. Das Ziel der Erfindung ist es, die Wirkung von mechanischen und magnetischen Fangvorrichtungen zu verbessern. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass oberhalb der mechanischen oder magnetischen Fangvorrichtung bzw. einer Kombination solcher Fangvorrichtungen eine Schraubenpumpe eine Saugwirkung erzeugt und dadurch eine direkte Stroemung der Spuelung von der Bohrlochsohle in die Fangvorrichtung erfolgt. Mit der Spuelung wird moegliches Metall von der Bohrlochsohle in die Fangvorrichtung gespuelt. Der Antrieb der Schraubenpumpe kann ueber das Gestaenge von uebertage bzw. durch eine Turbine, Elektromotor o. ae. untertage erfolgen. Durch ein Ventil, das Oeffnungen zum Ringraum oberhalb der Schraubenpumpe frei gibt, zirkuliert die Spuelung im kurzen Kreislauf ohne wesentlichen Druck.

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung kommt in Tiefbohrungen und Flachbohrungen beim Fangen von auf der Bohrlochsohle befindlichen Materials, insbesondere bei Havariearbeiten zur Unterstützung der Wirksamkeit von Fangwerkzeunon wie Magnetfängern, Klappenfängern u.a.,zum Einsatz.

Charakteristik dor bekannten technischen Lesungen

Zum Fangen durch verschiedene Ursachen, z. B. Brüchen an Bohrwerkzeugen, Materialausbrüchen aus der Bohrgarnitur bzw. Rohrtour, Absturz von Teilen der Übertageausrüstungen u. ä. auf der Bohrlochsohle befindlichen Materialien sind folgende Möglichkeiten bekr.i.it:

— Magnetische Materialien werden mit einem starken Permanentmagneten, der mit der Bohrgarnitur oder am Kabel auf die Bohrlochsohle gebracht wird, gefangen.

Zur Verbesserung der Fangergebnisse des Magneten werden die Spülungskanäle so angeordnet, daß sie wie Injektionsdüsen wirken und bei Spülungszirkulation eine Saugwirkung auf der Bohrlochsohle erreicht wird. Mit der Spülung wird das zu fangende Material in Richtung des Magneten gespült.

— Eine Säuberung der Bohrlochsohle kann mittels eines offenen Rohres an dessen untoren Innenteil Klappen, Stahlfedern oder ähnliches angebracht sind, dio Kleinteile in das Rohrende einlassen und deren Herausfallen verhindern, so daß cie von der Bohrlochsohle mit der Bohrgarnitur nach übertage ausgebaut werden können, erfolgen.

Dieser Fangvorgang kann ebenfalls durch eine Anordnung der Spülungskanäle als Injektordüsen, die auf der Bohrlochsohle eine in das Fangrohr gerichtete Strömung erzeugen, verstärkt werden.

Von einer Vielzahl von Herstellern werden Magnetfänger und mechanische Fänger prinzipiei! *hn'<cher Konstruktion bei denen die zum Fänger gerichtete Strömung durch eine entsprechende Führung der Spülungskanäle erzeugt wird, angeboten (Composite Catalog 1986-1987, World Oil, Gulf Publishing Company Publication, Houston, Texas).

Bei diesen sogenannten hydraulischen Fängern ist die Saugwirkung durch die indirekte Strömung gering und es werden häufig unbefriedigende Fangergebnisse erzielt.

— Es ist weiterhin bekannt die Fließbewegung in Richtung eines Fängers durch den Druckausgleich zwischen dem mit Spülung gefüllten Bohrlochringraum und den nicht bzw. nur teilweise mit Spülung gefüllten Steigraum der Bohrgarnitur zu erzeugen.

Dazu wird die Bohrgarnitur unten verschlossen eingebaut und direkt oberhalb der Bohrlochsohle dieser Verschluß geöffnet. Wegen der Vielzahl der möglichen Probleme im Bohrloch wird diese Methode kaum genutzt. Da bei dieser Verfahrensweise während des Einbaues die Garnitur nicht gespült werden kann, sind Einbauschwierigkeiten häufig. Durch abgesetztes Gesteinsmaterial kann in der Regel der Fänger nicht direkt bis auf die Bohrlochsohle und damit an das zu fangende Material gebracht werden. Diese Linkszirkulation über das gesamte Bohrloch kann zu Entlastungen an der Bohrlochwand mit den damit verbundenen Gefährdungen führen.

Ziel der Erfindung

Der Erf i luung liegt die Aufgabe zugrunde, an der Bohrlochsohle eine solche Saugwirkung zu erzeugen, daß auf der Bohrlochsohle befindliches Material mit hoher Sicherheit in einen mechanischen Fänger gespült bzw. die Wirkung eines magnetischen Fängers verbessert wird und mit der Fanganordnung während des Ein- und Ausbaues die üblichen Operationen zur Gewährleistung der problemlosen Befahrbarkeit im Boh. Hch wie Nachbohren und Spülen der Bohrgarnitur ausgeführt werden können.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß oberhalb dos mechanischen oder magnetischen Fängers eine 1:2 gängige oder mehrgängige Schraubenpumpe nach dem Moineau Prinzip mit der Bohrgarnitur eingebaut wird. Der At.trieb der Schraubenpumpe erfolgt durch Drehung des Bohrgestänges oder mittels Turbine, die von der durch das Gestänge gepumpten Spülung angetrieben wird. In Abhängigkeit von Drehzahl und Konstruktion der Schraubenpumpe kann eine solche hohe Förderleistung erzeugt werden, d&3 damit eine starke Saugwirkung auf der Bohrlochaohle entsteht und das zu fangende Material mit dem Spülstrom in den mechanischen Fänger bzw. an den Magneten des magnetischen Fängers gespült wird. Diese Fänger können einzeln bzw. kombiniert eingesetzt werden und sind so unterhalb der Schraubenpumpe angeordnet, daß der Flüssigkeitsstrom von der Bohrlochsohle direkt durch die Fangvorrichtung fließt. Gegenüber den beschriebenen bekannten technischen Lösungen ergaben sich folgende Vorteile:

— Die Fließrichtung der Spülung direkt von Bohrlochsohle durch den mechanischen bzw. magnetischen Fänger verbessert das Fangergebnis.

— Die Saugwirkung auf das zu fangende Material ist durch die wesentlich größeren Fördermengen und den dadurch entstehenden größeren Fließgeschwindigkeiten auf Sohle höher. Damit wird die Wirkung mechanischer bzw. magnetischer Fänger verbessert.

— Die Fanganordnung läßt beim Ein- und Ausbau alle Operationen zur Sicherung der Befahrbarkeit im Bohrloch wie Spülen, Drehen und Nachbohren zu.

— Da die Saugleistung direkt proportional der Drehzahl ist kann durch Steigerung der Drehzahl, z.B. durch uen Einsatz einer Turbine eine solche Saugkraft erzeugt werden, daß größere Metallteile von der Bohrlochsohle abgehoben werdan.

Die mögliche Saugleistung ist ein Mehrfaches der bekannten hydraulischen Fänger.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll an 2 Ausführungsbeispielen erläutert werden

In den dazugehörigen Zeichnungen zeigt

Fig. 1: die schematische Anordnung der Fangvorrichtung mit Antrieb der Schraubenpumpen durch Rotation des Gestänges. Fig. 2: die schematische Anordnung der Fangvorrichtung mit Antrieb der Schraubenpumpe durch eine Turbine.

In das Bohrloch wird am Bohrgestänge 1 eine Schraubenpumpe 2 {z. B. eignet sich auch ein heim Bohren üblicher Bohrlochsohlehschraubenantrieb) an deren unteren Wellenanschluß 11 ein magnetischer L* w. Klappenfänger 3 oder eine Kombination beider Fängertypen angebracht ist, eingebaut.

Mit dieser Schraubenpumpe 2, bestehend aus einer ein- bzw. mehrgängigen schraubenförmigen Welle 4 in eine um jeweils einen Gang größeren schraubenförmigen schwach elastischen Manschette 5, die mit dein Gehäuse 7 der Schraubenpumpe 2 fest verbunden ist, wobei über ein Kardangelenk 6 und Lager 10 relative Drehbewegungen >r. beiden Richtungen zwischen der Welle 4 und der elastischen Manschette 5 möglich sind, kann durch Drehen des Gehäuses 7 oder der Welle 4 eine Flüssigkeit verpumpt bzw. beim Durchpumpen von Flüssigkeit das Genauso 7 bzw. die schraubenförmige Welle 4 gedreht werden.

Treten beim Einbau Probleme im Bohrloch auf, die ein Spülen und Nachbohren erforderlich machen, kann in der beim Bohren mit hydraulischen Bohrlochsohlenantrieben üblichen Weise Spülung zirkuliert werden, wobei der Fänger 3 als Nachbohrwerkzeug rotiert. Dabei wird aus den Umlaufbehältern 15 mit der Spülpumpe 16 über das Manifold 17, Spülkopf 12 und Gestänge 1, Spülung ins Bohrloch gepumpt.

Ein oberhalb der Schraubenpumpe 2 angebrachtes Ventil 9 schließt dabei unter den hydraulischen Druck der zirkulierenden Spülung die Öffnungen 8 zum ßohrlochringraum.

Die Spülung fließt durch die Schraubenpumpe 2 und versetzt die Schraubenwelle 4 mit Kardan 6, den unterem Weilenanschluß 11 und Fangwerkzeug 3 in Drehbewegung.

Die Schraubenpumpe 2 arbeitet in dieser Weise als Antrieb. Nach dem Durchfluß durch den Fänger 3 steigt die Spülung im Bohrlochringraum auf und wirj am Bohrlochkopf über den Ausguß 13 wieder den Umlaufbehältern zugeführt. In dieser Form kann sicher die Bohrlochsohle erreicht und von abgesetzten Gesteins- und Bohrkleinmaterial freigespült werden. Beim Fangvorgang wird aas Fangwerkzeug 3 ohne Zirkulation auf die Bohrlochsohle abgesetzt.

Die Verzahnung der äußeren Gehäuserippen des Fängers 3 preßt sich beim Absetzen in die Bohrlochsohle und verankert den Fänger 3.

Das Ventil 9 oberhalb der Schraubenpumpe 2 öffnet bei Wegfall der Spülungszirkulation die Öffnungen 8 vom Gestängesteigraum zum Bohrlochringraum. Mit dem übertägigen Drehtisch 14 wird das Gesl änge 1 und damit das Gehäuse 7 der Schraubenpumpe 2 gedreht. Durch diese Rotation des Gehäuses 7 saugt die Schrauben! impe 2 von der Bohrlochsohle über den Fängar 3 die im Ringraum befindliche Spülung an und über die öffnungen 8 direkt berhalb der Schraubenpumpe 2 wird die Spülung wieder in den Ringraum gepreßt und wird wieder angesaugt.

Durch diese Fließbewegung wird über den Fänger das an der Bohrlochsohle befindliche Material an die Fangvorrichtung 3, z. B.

einen Magnet oder/und oberhalb der Klappen eines Klappenfängers gespült und dort in bekannter Weise so aufgefangen, daß es nach übertage ausgebaut werden kann.

In Abhängigkeit von der Drehzahl kann die Fördermenge der Schraubenpumpe so gesteigert werden, daß eine starke Saugwirkung an der Bohrlochsohle erzielt wird.

Da der notwendige Förderdruck auf Grund des kurzen Zirkulationskreislaufes beim Fangen gering ist, wird nur eine relativ geringe Antriebsleistung für die Arbeit der Schraubenpumpe benötigt, damit eignet sich eine Turbine mit hoher Drehzahl als Antriebsaggregat für die Schraubenpumpe.

In Fig. 2 ist eine entsprechende Anordnung dargestellt. Der prinzipielle Aufbau entspricht der Anordnung nach dem oben beschriebenen Beispiel. Oberhalb der Schraubenpumpe 2 befindet sich eine hendelsübliche Bohrturbine 18, üblicherweise eine mehrstufige Einsektionsturbine mit hoher Drehzahl. Die Turbinenwelle 19 ist mit einem als Schiebehüise 22 ausgebildeten Siebrohr 20 verbunden, bei dem die Öffnungen 21

zwischen Ringracm und Steigraum bei Belastung von oben auf die Schiebehülse 22 freigegeben werden. Beim Einbau der

Anordnung sind die öffnungen 20 durch die zueinander verschobene Stellung der Schiebehülse 22 verschlüssen. Bei der frei

hängenden Anordnung fließt die Spülung durch die Turbine 18, das Siebrohr 20, durch das oberhalb der Schraubenpumpebefindliche Ventil 9. schließt dort die öffnungen 8 zum Gestängeringraum und wird durch die Schraubenpumpe 2 gepreßt undbringt dabei die Schraubenwelle 4 zum Drehen.

Um eine Drehung der Turbine 18 bei diesem Nachbohrvorgang auszuschalten und nur die relativ geringe Drehzahl der Schraubenpumpe zum Nachbohren zu nutzen, kann man die Lager dar Turbine 18 so ausführen, daß sie bei hängender Anordnung blockieren und die Spülung ohne Drehung des Turbinenrotors durch die Turbine 18 gepumpt werden kann. Beim Fangvorgang wird das Fangwerkzeug 3 in gleicher Weise wie im 1. Beispiel ohne Zirkulation auf die Bohrlochsohle

abgesetzt.

Das Ventil S öffnet die Zirkulationsöffnungen 8. Durch ti'e weitere Entlastung der Bohrgarnitur werden die Öffnungen 21 zum Ringraum Im Siebrohr 20 freigegeben. Durch Spülungszii kulation mit der Spülpumpe 16 beginnt die Turbine 18 zu arbeiten. Von der Turbinenweüe 19 wird über Siebrohr 20 das Gehäuse 7 der Schraubenpumpe 2 mit der elastischen Manschette 5 gedreht und damit saugt die Schraubenpumpe 2 von unten Spülung an. Die Zirkulationsflüssigkeit zum Ant: ieb der Turbine 18 strömt nach dem Austritt aus den öffnungen 21 am Siebrohr 20 im Bohrlochringraum nach übertage und über Ausguß 13 zur erneuten Verwendung in die Umlaufbehälter. Die im unteren Kreislauf von der Schraubenpumpe 2 über den Fänger 3 angesaugte Spülung tritt an den Öffnungen 8 ebenfalls

in den Ringraum und wird erneut über den Fänger angesaugt und führt dabei mögliches, lose auf der Bohrlochsohle befindliches

Material mit, das vom Fänger 3 aufgefangen wird. Durch die hohe Drehzah! der Turbine 18 wird eine große Fördermenge der Schraubenpumpe 2 und damit eine hohe Fließgeschwindigkeit im unteren Zirkulationskreislauf erreicht. Fine teilweise Vermischung der Spülung des oberen Turbinenkreislaufes mit dem unteren Schraubenpumpenkreislauf hat

keinen Einfluß auf die Wirkung.

Claims (4)

1. Anordnung zum Fangen von auf der Bohrlochsohle befindlichen Material, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Bohrstrang und Fangwerkzeug bzw. zwischen Turbine und Fangwerkzeug eine modifizierte Schraubenpumpe angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Schraubenpumpe Zirkulationsöffnungen zum Bohrlochringraum und ein Ventil angeordnet wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und ?, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Turbine und Schraubenpumpe eine Vorrichtung mit Schiebehülse und Siebrohr angeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulationsöffnungen nach Entlastung der Turbine freigegeben werden.