DE10028015A1 - Schmier- und Selbstreinigungssystem für Aufweitungsdorn - Google Patents
Schmier- und Selbstreinigungssystem für AufweitungsdornInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine aufweitbare Gewindeverbindung mit einem ersten rohrförmigen Element, einem zweiten rohrförmigen Element und einer Gewindeverbindung zum Verbinden der rohrförmigen Elemente und enthaltend ein oder mehrere Dichtungselemente.
Description
Diese Erfindung betrifft allgemein Schachtbohrungs-
Verschalungen und insbesondere Schachtbohrungs-Verschalungen,
die unter Verwendung von aufweitbarem Rohrwerk bzw. aufweit
baren Rohren gebildet werden.
Wenn eine Schachtbohrung erzeugt wird, wird herkömmlich eine
Anzahl von Verschalungen in dem Bohrloch installiert, um ein
Einbrechen der Bohrwand zu verhindern, und um ein unerwünsch
tes Ausströmen von Bohrfluid in die Formation oder ein Ein
strömen von Fluid aus der Formation in das Bohrloch zu ver
hindern. Das Bohrloch wird in Zwischenräumen gebohrt, wobei
eine Verschalung, die in einem unteren Bohrlochzwischenraum
installiert werden soll, durch eine vorab installierte Ver
schalung eines oberen Bohrlochzwischenraums abgesenkt wird.
Infolge dieses Vorgangs besitzt die Verschalung des unteren
Zwischenraums einen kleineren Durchmesser als die Verschalung
des oberen Zwischenraums. Die Verschalungen befinden sich in
ineinander gesteckter Anordnung, wobei die Verschalungsdurch
messer in Abwärtsrichtung abnehmen. Zementringe sind zwischen
den Außenseiten der Verschalungen und der Bohrlochwandung
vorgesehen, um die Verschalungen gegenüber der Bohrlochwan
dung abzudichten. Infolge dieser ineinander gesteckten Anord
nung ist ein relativ großer Bohrlochdurchmesser im oberen
Teil der Schachtbohrung erforderlich. Ein derartiger großer
Bohrlochdurchmesser bringt erhöhte Kosten aufgrund einer
schweren Verschalungs-Handhabungseinrichtung, großer Bohr
spitzen und großer Volumina von Bohrfluid und Bohrabfällen
mit sich. Darüber hinaus ist eine erhöhte Bohrgerätenutzungs
zeit aufgrund des benötigten Zementpumpens, Zementaushärtens,
erforderlicher Einrichtungsänderungen aufgrund großer Schwan
kungen bezüglich der Lochmesser, die im Verlauf des Schachts
gebohrt werden, und der großen Volumina erforderlich, die ge
bohrt und entfernt werden müssen.
Herkömmlicherweise wird am Oberflächenende der Schachtbohrung
ein Schachtkopf gebildet, der typischerweise eine Oberflä
chenverschalung, eine Anzahl von Produktions- und/oder Bohr
spulen, Ventilen und einen Weihnachtsbaum umfaßt. Typischer
weise umfaßt der Schachtkopf außerdem eine konzentrische An
ordnung von Verschalungen, einschließlich einer Produktions
verschalung sowie einer oder mehrerer Zwischenverschalungen.
Die Verschalungen werden typischerweise abgestützt unter Ver
wendung von Lasttrageankern, die über Grund angeordnet sind.
Die herkömmliche Auslegung und der herkömmliche Aufbau von
Schachtköpfen sind teuer und komplex.
Herkömmlicherweise kann eine Schachtbohrungs-Verschalung
nicht während des Bohrens der Schachtbohrung ausgebildet wer
den. Typischerweise wird die Schachtbohrung gebohrt und dar
aufhin wird eine Schachtbohrungs-Verschalung in dem neu ge
bohrten Abschnitt der Schachtbohrung installiert. Dies verzö
gert die Fertigstellung eines Schachtes.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine oder mehrere
der Grenzen existierender Verfahren zum Ausbilden von
Schachtbohrungen und Schachtköpfen zu überwinden.
Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Ver
fahren zum Bilden einer Schachtbohrungs-Verschalung, aufwei
send die Schritte: Installieren einer rohrförmigen Ausklei
dung und eines Dorns in der Schachtbohrung, Einspritzen von
Fluidmaterial in die Schachtbohrung und radiales Aufweiten
der Auskleidung in der Schachtbohrung durch Pressen der Aus
kleidung weg von dem Dorn.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zum Bilden einer Schachtboh
rungs-Verschalung bereitgestellt, aufweisend den Schritt:
Bohren eines neuen Abschnitts der Schachtbohrung benachbart
zu der bereits existierenden Verschalung. Eine rohrförmige
Auskleidung und ein Dorn werden daraufhin in dem neuen Ab
schnitt der Schachtbohrung plaziert, wobei die rohrförmige
Auskleidung eine bereits existierende Verschalung überlappt.
Ein aushärtbares Fluiddichtungsmaterial wird in einen ring
förmigen Bereich zwischen der rohrförmigen Auskleidung und
dem neuen Abschnitt der Schachtbohrung eingespritzt. Der
ringförmige Bereich zwischen der rohrförmigen Auskleidung und
dem neuen Abschnitt der Schachtbohrung wird daraufhin fluid
mäßig von dem inneren Bereich der rohrförmigen Auskleidung
unter dem Dorn isoliert. Ein nicht aushärtbares Fluidmaterial
wird daraufhin in den inneren Bereich der rohrförmigen Aus
kleidung unter dem Dorn eingespritzt. Die rohrförmige Aus
kleidung wird von dem Dorn weggepreßt. Die Überlappung zwi
schen der rohrförmigen Auskleidung und der bereits existie
renden Verschalung wird abgedichtet. Die rohrförmige Ausklei
dung wird durch Überlappung mit der bereits existierenden
Verschalung abgestützt. Der Dorn wird aus dem Bohrloch ent
fernt. Die Unversehrtheit der Abdichtung der Überlappung zwi
schen der rohrförmigen Auskleidung und der bereits existie
renden Verschalung wird getestet. Zumindest ein Teil der
zweiten Menge des aushärtbaren Fluiddichtungsmaterials wird
aus dem Innern der rohrförmigen Auskleidung entfernt. Die
verbleibenden Teile des flüssigen aushärtbaren Fluiddich
tungsmaterials werden ausgehärtet. Zumindest ein Teil des
ausgehärteten flüssigen aushärtbaren Dichtungsmaterials in
nerhalb der rohrförmigen Auskleidung wird entfernt.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird eine Vorrichtung zum Aufweiten eines rohrför
migen Elements bereitgestellt, aufweisend ein Tragelement,
einen Dorn, ein rohrförmiges Element und einen Schuh. Das
Tragelement umfaßt einen ersten Fluiddurchlaß. Der Dorn ist
mit dem Tragelement verbunden und umfaßt einen zweiten Fluid
durchlaß. Das rohrförmige Element ist mit dem Dorn verbunden.
Der Schuh ist mit der rohrförmigen Auskleidung verbunden und
umfaßt einen dritten Fluiddurchlaß. Die ersten, zweiten und
dritten Fluiddurchlässe sind betriebsmäßig verbunden.
In Übereinstimmung einem weiteren Aspekt schafft die vorlie
gende Erfindung eine Vorrichtung zum Aufweiten eines rohrför
migen Elements, aufweisend ein Tragelement, einen aufweitba
ren Dorn, ein rohrförmiges Element, einen Schuh und zumindest
ein Dichtungselement. Das Tragelement umfaßt einen ersten
Fluiddurchlaß, einen zweiten Fluiddurchlaß und ein Strömungs
steuerungsventil, welches mit den ersten und zweiten Fluid
durchlässen verbunden ist. Der aufweitbare Dorn ist mit dem
Tragelement verbunden und umfaßt einen dritten Fluiddurchlaß.
Das rohrförmige Element ist mit dem Dorn verbunden und umfaßt
ein oder mehrere Dichtungselemente. Der Schuh ist mit dem
rohrförmigen Element verbunden und umfaßt einen vierten Flu
iddurchlaß. Das zumindest eine Dichtungselement ist dazu aus
gelegt, das Eindringen von Fremdmaterial in den inneren Be
reich des rohrförmigen Elements zu verhindern.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung
ein Verfahren zum Verbinden eines zweiten rohrförmigen Ele
ments mit einem ersten rohrförmigen Element, wobei das erste
rohrförmige Element einen Innendurchmesser aufweist, der grö
ßer ist als der Außendurchmesser des zweiten rohrförmigen
Elements, aufweisend die Schritte: Positionieren eines Dorns
innerhalb eines inneren Bereichs des zweiten rohrförmigen
Elements. Ein Teil des inneren Bereichs des zweiten rohrför
migen Elements wird unter Druck gesetzt, und das zweite rohr
förmige Element wird von dem Dorn weg in Eingriff mit dem er
sten rohrförmigen Element gepreßt.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine rohrförmige Auskleidung, aufweisend
ein ringförmiges Element mit einem oder mehreren Gleitelemen
ten an einem Endabschnitt des ringförmigen Elements und ein
oder mehrere Druckentlastungsdurchlässe an einem Endabschnitt
des rohrförmigen Elements.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung
eine Schachtbohrungs-Verschalung, aufweisend eine rohrförmige
Verkleidung und einen ringförmigen Körper aus einem ausgehär
teten Fluiddichtungsmaterial. Die rohrförmige Auskleidung
wird gebildet durch das Verfahren, die rohrförmige Ausklei
dung von dem Dorn wegzupressen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
eine Rückbindungsauskleidung zum Auskleiden einer existieren
den Schachtbohrungs-Verschalung vorgesehen, aufweisend eine
rohrförmige Auskleidung und einen rohrförmigen Körper aus ei
nem ausgehärteten Fluiddichtungsmaterial. Die rohrförmige
Auskleidung wird gebildet durch das Verfahren, die rohrförmi
ge Auskleidung von einem Dorn weg zu pressen. Der ringförmige
Körper eines ausgehärteten Fluiddichtungsmaterials wird mit
der rohrförmigen Auskleidung verbunden.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Vorrichtung zum Aufweiten eines rohr
förmigen Elements, aufweisend ein Tragelement, einen Dorn,
ein rohrförmiges Element und einen Schuh. Das Tragelement um
faßt einen ersten Fluiddurchlaß. Der Dorn ist mit dem Trag
element verbunden. Der Dorn umfaßt einen zweiten Fluiddurch
laß, der mit dem ersten Fluiddurchlaß betriebsmäßig verbunden
ist, und einen inneren Abschnitt sowie einen äußeren Ab
schnitt. Der innere Abschnitt des Dorns ist ausbohrbar. Das
rohrförmige Element ist mit dem Dorn verbunden. Der Schuh ist
mit dem rohrförmigen Element verbunden. Der Schuh umfaßt ei
nen Fluiddurchlaß, der mit dem zweiten Fluiddurchlaß be
triebsmäßig verbunden ist, und einen inneren Abschnitt und
einen äußeren Abschnitt. Der innere Abschnitt des Schuhs ist
ausbohrbar.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung einen Schachtkopf, aufweisend eine äußere
Verschalung und mehrere konzentrische innere Verschalungen,
die mit der äußeren Verschalung verbunden sind. Jede innere
Verschalung ist durch Kontaktdruck zwischen der Außenseite
der inneren Verschalung und einer Innenseite der äußeren Ver
schalung getragen.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung einen Schachtkopf, aufweisend eine äußere
Verschalung, die zumindest teilweise innerhalb einer Schacht
bohrung positioniert ist, und mehrere im wesentlichen konzen
trische innere Verschalungen, die mit der Innenseite der äu
ßeren Verschalung verbunden sind. Eine oder mehrere der inne
ren Verschalungen sind mit der äußeren Verschalung durch Auf
weiten von einer oder mehreren der inneren Verschalungen in
Kontakt mit zumindest einem Teil der Innenseite der äußeren
Verschalung verbunden.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung ein Verfahren zum Bilden einer Schachtboh
rung, aufweisend den Schritt: Bohren einer Schachtbohrung.
Eine äußere Verschalung wird zumindest teilweise innerhalb
des oberen Teils der Schachtbohrung positioniert. Ein zweites
rohrförmiges Element wird innerhalb der äußeren Verschalung
positioniert. Zumindest ein Teil des ersten rohrförmigen Ele
ments wird in Kontakt mit einer Innenseite der äußeren Ver
schalung aufgeweitet. Ein zweites rohrförmiges Element wird
innerhalb der ersten Verschalung und dem ersten rohrförmigen
Element positioniert. Zumindest ein Teil des zweiten rohrför
migen Elements wird in Kontakt mit dem inneren Teil der äuße
ren Verschalung aufgeweitet.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Vorrichtung, aufweisend ein äußeres
rohrförmiges Element und mehrere im wesentlichen konzentri
sche und überlappende innere rohrförmige Elemente, die mit
dem äußeren rohrförmigen Element verbunden sind. Jedes innere
rohrförmige Element ist durch Kontaktdruck zwischen der Au
ßenseite der inneren Verschalung und der Innenseite der äuße
ren Verschalung getragen.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Vorrichtung, aufweisend ein äußeres
rohrförmiges Element und mehrere im wesentlichen konzentri
sche innere rohrförmige Elemente, die mit der Innenseite des
äußeren rohrförmigen Elements durch den Prozeß verbunden
sind, eines oder mehrere der inneren rohrförmigen Elemente in
Kontakt mit zumindest einem Teil der Innenseite des äußeren
rohrförmigen Elements aufzuweiten.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Schachtbohrungs-Verschalung, aufwei
send ein erstes rohrförmiges Element und ein zweites rohrför
miges Element, welches mit dem ersten rohrförmigen Element in
überlappender Beziehung verbunden ist. Der Innendurchmesser
des ersten rohrförmigen Elements ist im wesentlichen gleich
dem Innendurchmesser des zweiten rohrförmigen Elements.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung wird eine Schachtbohrungs-Verschalung ge
schaffen, aufweisend ein rohrförmiges Element mit zumindest
einem dünnen Wandabschnitt und einem dicken Wandabschnitt und
einem zusammendrückbaren ringförmigen Element, welches mit
jedem dünnen Wandabschnitt verbunden ist.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen einer Verklei
dung in einer Schachtbohrung, die in einer unterirdischen
Formation angeordnet ist, aufweisend die Schritte: Abstützen
einer rohrförmigen Auskleidung und eines Dorns in einer
Schachtbohrung unter Verwendung eines Tragelements. Ein Flu
idmaterial wird in die Schachtbohrung eingespritzt. Ein inne
rer Bereich des Dorns wird unter Druck gesetzt. Ein Teil des
Dorns wird relativ zu dem Tragelement verschoben. Die rohr
förmige Auskleidung wird aufgeweitet.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Schachtbohrungsverschalung, aufwei
send ein erstes rohrförmiges Element mit einem ersten Innen
durchmesser und ein zweites rohrförmiges Element mit einem
zweiten Innendurchmesser, der im wesentlichen gleich dem er
sten Innendurchmesser ist, verbunden mit dem ersten rohrför
migen Element in überlappender Beziehung. Die ersten und
zweiten rohrförmigen Elemente sind miteinander durch den Pro
zeß verbunden, einen Teil des zweiten rohrförmigen Elements
in Kontakt mit einem Teil des ersten rohrförmigen Elements zu
verformen.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Vorrichtung zum Aufweiten eines rohr
förmigen Elements, aufweisend ein Tragelement mit einem Flu
iddurchlaß, einem Dorn, der mit dem Tragelement beweglich
verbunden ist, einschließlich einem Aufweitungskonus, zumin
dest eine Druckkammer, die durch das Tragelement und den Dorn
festgelegt und zwischen diesen positioniert sind, der fluid
mäßig mit dem ersten Fluiddurchlaß verbunden ist, und einen
oder mehrere lösbare Träger, die mit dem Tragelement verbun
den und dazu ausgelegt sind, das rohrförmige Element abzu
stützen.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Vorrichtung, aufweisend ein oder meh
rere massive rohrförmige Elemente, wobei jedes massive rohr
förmige Element eine oder mehrere externe Dichtungen auf
weist, ein oder mehrere geschlitzte rohrförmige Elemente, die
mit dem massiven rohrförmigen Elementen verbunden sind, und
einen Schuh, der mit einem der geschlitzten rohrförmigen Ele
mente verbunden ist.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung ein Verfahren zum Verbinden eines zweiten
rohrförmigen Elements mit einem ersten rohrförmigen Element,
wobei das erste rohrförmige Element einen Innendurchmesser
aufweist, der größer ist als der Außendurchmesser des zweiten
rohrförmigen Elements, aufweisend den Schritt: Positionieren
eines Dorns innerhalb eines inneren Bereichs des zweiten
rohrförmigen Elements. Ein Teil des inneren Bereichs des
Dorns wird unter Druck gesetzt. Der Dorn wird relativ zu dem
zweiten rohrförmigen Element verschoben. Zumindest ein Teil
des zweiten rohrförmigen Elements wird von dem Dorn weg in
Eingriff mit dem ersten rohrförmigen Element gepreßt.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Vorrichtung, aufweisend ein oder meh
rere massive Rohre, wobei jedes primäre massive Rohr eine
oder mehrere ringförmige Dichtungen umfaßt, n geschlitzte
Rohre, die mit dem primären massiven Rohren verbunden sind,
n - 1 massive Zwischenrohre, die mit den Rohren verbunden und
zwischen diesen verschachtelt sind bzw. ineinander gesteckt
sind, wobei jedes massive Zwischenrohr eine oder mehrere ex
terne ringförmige Dichtungen aufweist, und einen Schuh, der
mit einem der geschlitzten Rohre verbunden ist.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung ein Verfahren zum Isolieren einer ersten
unterirdischen Zone von einer zweiten unterirdischen Zone in
einer Schachtbohrung, aufweisend: Das Positionieren von einem
oder mehreren primären massiven Rohren in der Schachtbohrung,
wobei die primären massiven Rohre die erste unterirdische Zo
ne queren. Ein oder mehrere geschlitzte Rohre werden eben
falls in der Schachtbohrung positioniert, wobei die ge
schlitzten Rohre die zweite unterirdische Zone queren. Die
geschlitzten Rohre und die massiven Rohre werden fluidmäßig
gekoppelt. Der Durchlaß von Fluiden von der ersten unterirdi
schen Zone zu der zweiten unterirdischen Zone innerhalb der
Schachtbohrung außerhalb der massiven und geschlitzten Rohre
wird verhindert.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung schafft die vorliegende Erfindung ein Ver
fahren zum Austragen von Materialien aus einer unterirdischen
Produktionszone in einer Schachtbohrung, wobei zumindest ein
Teil der Schachtbohrung eine Verschalung aufweist, aufweisend
den Schritt: Positionieren von einem oder mehreren primären
massiven Rohren innerhalb der Schachtbohrung. Die primären
massiven Rohre werden mit der Verschalung fluidmäßig verbun
den. Ein oder mehrere geschlitzte Rohre werden in der Brun
nenbohrung positioniert, wobei die geschlitzten Rohre die un
terirdische Produktionszone queren. Die geschlitzten Rohre
werden fluidmäßig mit den massiven Rohren verbunden. Die un
terirdische Produktionszone wird von zumindest einer weiteren
unterirdischen Zone innerhalb der Schachtbohrung fluidmäßig
isoliert. Zumindest eines der geschlitzten Rohre wird fluid
mäßig von der unterirdischen Produktionszone getrennt.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen einer Verscha
lung in einer Schachtbohrung, während zusätzlich bzw. außer
dem die Schachtbohrung gebohrt wird, aufweisend die Schritte:
Installieren einer rohrförmigen Auskleidung, eines Dorns und
einer Bohranordnung in der Schachtbohrung. Ein Fluidmaterial
wird in die rohrförmige Auskleidung, in den Dorn, in die
Bohranordnung eingespritzt. Zumindest ein Teil der rohrförmi
gen Auskleidung wird radial aufgeweitet, während die Schacht
bohrung unter Verwendung der Bohranordnung gebohrt wird. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Einspritzen
das Einspritzen von Fluidmaterial in eine aufweitbare Kammer.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Vorrichtung, aufweisend ein Tragele
ment, wobei das Tragelement einen ersten Fluiddurchlaß um
faßt, einen Dorn, der mit dem Tragelement verbunden ist, und
einen zweiten Fluiddurchlaß umfaßt, ein rohrförmiges Element,
welches mit dem Dorn verbunden ist und einen Schuh, der mit
der rohrförmigen Auskleidung verbunden ist und einen dritten
Fluiddurchlaß aufweist, und eine Bohranordnung, die mit dem
Schuh verbunden ist, wobei die ersten, zweiten und dritten
Fluiddurchlässe und die Bohranordnung betriebsmäßig verbunden
sind.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung ein Verfahren zum Bilden einer unterirdi
schen Rohrleitung innerhalb eines unterirdischen Tunnels,
aufweisend zumindest ein erstes rohrförmiges Element und ein
zweites rohrförmiges Element, wobei das erste rohrförmige
Element einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als
der Außendurchmesser des zweiten rohrförmigen Elements, auf
weisend die Schritte: Positionieren des ersten rohrförmigen
Elements innerhalb des Tunnels, Positionieren des zweiten
rohrförmigen Elements innerhalb des Tunnels in überlappender
Beziehung mit dem ersten rohrförmigen Element, Positionieren
eines Dorns und eine Bohranordnung innerhalb eines inneren
Bereichs des zweiten rohrförmigen Elements, Einspritzen von
Fluidmaterial in den Dorn, die Bohranordnung und das zweite
rohrförmige Element, Pressen von zumindest einem Teil des
rohrförmigen Elements weg von dem Dorn in Eingriff mit dem
ersten rohrförmigen Element und Bohren des Tunnels.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Vorrichtung, aufweisend eine Schacht
bohrung, wobei die Schachtbohrung durch den Prozeß gebildet
ist, die Schachtbohrung zu bohren, und eine innere Verscha
lung, die innerhalb der Schachtbohrung angeordnet ist, wobei
die rohrförmige Auskleidung gebildet ist durch den Prozeß,
die rohrförmige Auskleidung von dem Dorn wegzupressen, wäh
rend die Schachtbohrung gebohrt wird. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist die rohrförmige Auskleidung gebildet
durch den Prozeß: Plazieren der rohrförmigen Auskleidung und
des Dorns innerhalb der Schachtbohrung und Unterdrucksetzen
eines inneren Teils der rohrförmigen Auskleidung.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung ein Verfahren zum Bilden einer Schachtboh
rungs-Verschalung in einer Schachtbohrung, aufweisend den
Schritt: Ausbohren der Schachtbohrung, während die Schacht
bohrungs-Verschalung gebildet wird.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung ein Verfahren zum Aufweiten eines rohrför
migen Elements, aufweisend die Schritte: Plazieren eines
Dorns innerhalb des rohrförmigen Elements, Unterdrucksetzen
eines ringförmigen Bereichs innerhalb des rohrförmigen Ele
ments und Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen
Element.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung ein Verfahren zum Verbinden eines rohrför
migen Elements mit einer bereits existierenden Struktur, auf
weisend: Positionieren des rohrförmigen Elements in überlap
pender Beziehung mit der bereits existierenden Struktur, Pla
zieren eines Dorns innerhalb des rohrförmigen Elements, Un
terdrucksetzen eines ringförmigen Bereichs innerhalb des
rohrförmigen Elements und Verschieben des Dorns relativ zu
dem rohrförmigen Element.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung ein Verfahren zum Reparieren eines Defekts
in einer bereits existierenden Struktur unter Verwendung ei
nes rohrförmigen Elements, aufweisend: Positionieren des
rohrförmigen Elements in überlappender Beziehung mit dem De
fekt in der bereits existierenden Struktur, Plazieren eines
Dorns innerhalb des rohrförmigen Elements, Unterdrucksetzen
eines ringförmigen Bereichs innerhalb des rohrförmigen Ele
ments und Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen
Element.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Vorrichtung zum radialen Aufweiten
eines rohrförmigen Elements, aufweisend ein erstes rohrförmi
ges Element, ein zweites rohrförmiges Element, welches inner
halb des ersten rohrförmigen Elements positioniert ist, ein
drittes rohrförmiges Element, welches mit dem zweiten rohr
förmigen Element verbunden und in diesem positioniert ist,
ein erstes ringförmiges Dichtungselement zum Abdichten einer
Grenzfläche zwischen den ersten und zweiten rohrförmigen Ele
menten, ein zweites rohrförmiges Dichtungselement zum Abdich
ten einer Grenzfläche zwischen den zweiten und dritten rohr
förmigen Elementen und einen Dorn, der innerhalb des ersten
rohrförmigen Elements positioniert und mit einem Ende des
dritten rohrförmigen Elements verbunden ist.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Vorrichtung, aufweisend ein rohrför
miges Element, einen Kolben, der dazu ausgelegt ist, den
Durchmesser des rohrförmigen Elements aufzuweiten, welches
innerhalb des rohrförmigen Elements positioniert ist, und ei
ne ringförmige Kammer, welche durch den Kolben und das rohr
förmige Element festgelegt ist. Der Kolben umfaßt einen
Durchlaß zum Fördern von Fluiden aus dem rohrförmigen Element
hinaus.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Schachtbohrungs-Verschalung, aufwei
send ein erstes rohrförmiges Element und ein zweites rohrför
miges Element, das mit dem ersten rohrförmigen Element ver
bunden ist. Das zweite rohrförmige Element ist mit dem ersten
rohrförmigen Element verbunden durch den Prozeß: Positionie
ren des zweiten rohrförmigen Elements in überlappender Bezie
hung mit dem ersten rohrförmigen Element, Plazieren eines
Dorns innerhalb des zweiten rohrförmigen Elements, Unter
drucksetzen eines ringförmigen Bereichs innerhalb des zweiten
rohrförmigen Elements und Verschieben des Dorns relativ zu
dem zweiten rohrförmigen Element.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Vorrichtung, aufweisend eine bereits
existierende Struktur und ein rohrförmiges Element, welches
mit der bereits existierenden Struktur verbunden ist. Das
rohrförmige Element ist mit der bereits existierenden Struk
tur verbunden durch den Prozeß: Positionieren des rohrförmi
gen Elements in überlappender Beziehung mit der bereits exi
stierenden Struktur, Plazieren eines Dorns innerhalb des
rohrförmigen Elements, Unterdrucksetzen eines ringförmigen
Bereichs innerhalb des rohrförmigen Elements und Verschieben
des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Vorrichtung, aufweisend eine bereits
existierende Struktur mit einem defekten Abschnitt und ein
rohrförmiges Element, welches mit dem defekten Abschnitt der
bereits existierenden Struktur verbunden ist. Das rohrförmige
Element ist mit dem defekten Abschnitt der bereits existie
renden Struktur verbunden durch den Prozeß: Positionieren des
rohrförmigen Elements in überlappender Beziehung mit dem De
fekt der bereits existierenden Struktur, Plazieren eines
Dorns innerhalb des rohrförmigen Elements, Unterdrucksetzen
eines ringförmigen Bereichs innerhalb des rohrförmigen Ele
ments und Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen
Element.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung ein Verfahren zum Aufweiten eines rohrför
migen Elements, aufweisend die Schritte: Plazieren eines
Dorns innerhalb des rohrförmigen Elements, Unterdrucksetzen
eines Bereichs innerhalb des rohrförmigen Elements und Ver
schieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung ein Verfahren zum Verbinden eines rohrför
migen Elements mit einer bereits existierenden Struktur, auf
weisend: Positionieren des rohrförmigen Elements in überlap
pender Beziehung mit der bereits existierenden Struktur, Pla
zieren eines Dorns innerhalb des rohrförmigen Elements, Un
terdrucksetzen eines inneren Bereichs mit dem rohrförmigen
Element und Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen
Element.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung ein Verfahren zum Reparieren eines Defekts
in einer bereits existierenden Struktur unter Verwenden eines
rohrförmigen Elements, aufweisend: Positionieren des rohrför
migen Elements in überlappender Beziehung mit dem Defekt in
der bereits existierenden Struktur, Plazieren eines Dorns in
nerhalb des rohrförmigen Elements, Unterdrucksetzen eines in
neren Bereichs innerhalb des rohrförmigen Elements und Ver
schieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Vorrichtung zum radialen Aufweiten
eines rohrförmigen Elements, aufweisend ein erstes rohrförmi
ges Element, ein zweites rohrförmiges Element, das mit dem
ersten rohrförmigen Element verbunden ist, ein drittes rohr
förmiges Element, das mit dem zweiten rohrförmigen Element
verbunden ist, und einen Dorn, der innerhalb des zweiten
rohrförmigen Elements positioniert und mit einem Ende des
dritten rohrförmigen Elements verbunden ist.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Vorrichtung, aufweisend ein rohrför
miges Element, einen Kolben, der dazu ausgelegt ist, den
Durchmesser des rohrförmigen Elements aufzuweiten, der inner
halb des rohrförmigen Elements positioniert ist, wobei der
Kolben einen Durchlaß zum Fördern von Fluiden aus dem rohr
förmigen Element heraus aufweist.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Schachtbohrungs-Verschalung, aufwei
send ein erstes rohrförmiges Element und ein zweites rohrför
miges Element, das mit dem ersten rohrförmigen Element ver
bunden ist. Das zweite rohrförmige Element ist mit dem ersten
rohrförmigen Element durch den Prozeß verbunden: Positionie
ren des zweiten rohrförmigen Elements in überlappender Bezie
hung mit dem ersten rohrförmigen Element, Plazieren eines
Dorns innerhalb des zweiten rohrförmigen Elements, Unter
drucksetzen eines inneren Bereichs innerhalb des zweiten
rohrförmigen Elements und Verschieben des Dorns relativ zu
dem zweiten rohrförmigen Element.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Vorrichtung, aufweisend eine bereits
existierende Struktur und ein rohrförmiges Element, das mit
der bereits existierenden Struktur verbunden ist. Das rohr
förmige Element ist mit der bereits existierenden Struktur
durch den Prozeß verbunden: Positionieren des rohrförmigen
Elements in überlappender Beziehung mit der bereits existie
renden Struktur, Plazieren eines Dorns innerhalb des rohrför
migen Elements, Unterdrucksetzen eines inneren Bereichs in
nerhalb des rohrförmigen Elements und Verschieben des Dorns
relativ zu dem rohrförmigen Element.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Vorrichtung, aufweisend eine bereits
existierende Struktur mit einem defekten Abschnitt und ein
rohrförmiges Element, das mit dem defekten Abschnitt der be
reits existierenden Struktur verbunden ist. Das rohrförmige
Element ist mit dem defekten Abschnitt der bereits existie
renden Struktur verbunden durch den Prozeß: Positionieren des
rohrförmigen Elements in überlappender Beziehung mit dem De
fekt in der bereits existierenden Struktur, Plazieren eines
Dorns innerhalb des rohrförmigen Elements, Unterdrucksetzen
eines inneren Bereichs innerhalb des rohrförmigen Elements
und Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Ele
ment.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Vorrichtung, aufweisend ein erstes
rohrförmiges Element, ein zweites rohrförmiges Element und
eine Gewindeverbindung bzw. Schraubverbindung zum Verbinden
des ersten rohrförmigen Elements mit dem zweiten rohrförmigen
Element. Die Gewindeverbindung umfaßt ein oder mehrere Dich
tungselemente zum Abdichten der Grenzfläche zwischen den er
sten und zweiten rohrförmigen Elementen.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Vorrichtung, aufweisend eine rohrför
mige Anordnung mit einem ersten rohrförmigen Element, einem
zweiten rohrförmigen Element und eine Gewindeverbindung zum
Verbinden des ersten rohrförmigen Elements mit dem zweiten
rohrförmigen Element. Die Gewindeverbindung umfaßt ein oder
mehrere Dichtungselemente zum Abdichten der Grenzfläche zwi
schen den ersten und zweiten rohrförmigen Elemente. Die rohr
förmige Anordnung ist gebildet durch den Prozeß: Radiales
Aufweiten der rohrförmigen Anordnung.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vor
liegende Erfindung eine Vorrichtung, aufweisend ein rohrför
miges Element und einen Dorn, der innerhalb des rohrförmigen
Elements positioniert ist, das eine konische Oberfläche mit
einem Angriffwinkel umfaßt, der von etwa 10 bis 30 Grad
reicht.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen bei
spielhaft näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine fragmentarische Querschnittsansicht zur Ver
deutlichung des Bohrens eines neuen Abschnitts ei
nes Schachtbohrlochs,
Fig. 2 eine fragmentarische Querschnittsansicht zur Ver
deutlichung der Plazierung einer Ausführungsform
einer Vorrichtung zum Erzeugen einer Verschalung
innerhalb des neuen Abschnitts des Schachtbohr
lochs;
Fig. 3 eine fragmentarische Querschnittsansicht zur Ver
deutlichung des Einspritzens einer ersten Menge ei
nes Fluidmaterials in den neuen Abschnitt des
Schachtbohrlochs,
Fig. 3a eine weitere fragmentarische Querschnittsansicht
zur Verdeutlichung des Einspritzens einer ersten
Menge eines aushärtbaren Fluiddichtungsmaterials in
den neuen Abschnitt des Schachtbohrlochs,
Fig. 4 eine fragmentarische Querschnittsansicht zur Ver
deutlichung des Einspritzens einer zweiten Menge
eines Fluidmaterials in den neuen Abschnitt des
Schachtbohrlochs,
Fig. 5 eine fragmentarische Querschnittsansicht zur Ver
deutlichung des Ausbohrens eines Teils des ausge
härteten aushärtbaren Fluiddichtungsmaterials aus
dem neuen Abschnitt des zweiten Schachtbohrlochs,
Fig. 6 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der
Überlappungsverbindung zwischen benachbarten rohr
förmigen Elementen,
Fig. 7 eine fragmentarische Querschnittsansicht einer be
vorzugten Ausführungsform der Vorrichtung zur Er
zeugung einer Verschalung innerhalb des Schacht
bohrlochs,
Fig. 8 eine fragmentarische Querschnittsansicht der Pla
zierung eines aufgeweiteten rohrförmigen Elements
innerhalb eines weiteren rohrförmigen Elements,
Fig. 9 eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausfüh
rungsform einer Vorrichtung zum Bilden einer Ver
schalung mit einem ausbohrbaren Dorn und einem
Schuh,
Fig. 9a eine weitere Querschnittsansicht der Vorrichtung
von Fig. 9,
Fig. 9b eine weitere Querschnittsansicht der Vorrichtung
von Fig. 9,
Fig. 9c eine weitere Querschnittsansicht der Vorrichtung
von Fig. 9,
Fig. 10a eine Querschnittsansicht einer Schachtbohrung mit
einem Paar von benachbarten überlappenden Verscha
lungen,
Fig. 10b eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung und ei
nes Verfahrens zur Erzeugung einer Rückbindungsaus
kleidung unter Verwendung eines aufweitbaren rohr
förmigen Elements,
Fig. 10c eine Querschnittsansicht des Pumpens von Fluiddich
tungsmaterial in den ringförmigen Bereich zwischen
dem rohrförmigen Element und der existierenden Ver
schalung,
Fig. 10d eine Querschnittsansicht zur Verdeutlichung des Un
terdrucksetzens des Innern des rohrförmigen Ele
ments unterhalb des Dorns,
Fig. 10e eine Querschnittsansicht zur Verdeutlichung des
Pressens des rohrförmigen Elements weg von dem
Dorn,
Fig. 10f eine Querschnittsansicht der Rückbindungsausklei
dung vor Ausbohren des Schuhs und eines Dichtungs
rings (Dichtstücke),
Fig. 10g eine Querschnittsansicht der fertiggestellten Rück
bindungsauskleidung, erzeugt unter Verwendung des
aufweitbaren rohrförmigen Elements,
Fig. 11a eine fragmentarische Querschnittsansicht zur Ver
deutlichung des Bohrens eines neuen Abschnitts ei
nes Schachtbohrlochs,
Fig. 11b eine fragmentarische Querschnittsansicht zur Ver
deutlichung des Plazierens einer Ausführungsform
einer Vorrichtung zum Aufhängen einer Verschalung
innerhalb des neuen Abschnitts des Schachtbohr
lochs,
Fig. 11c eine fragmentarische Querschnittsansicht zur Ver
deutlichung des Einspritzens einer ersten Menge von
aushärtbarem Fluiddichtungsmaterial in den neuen
Abschnitt des Schachtbohrlochs,
Fig. 11d eine fragmentarische Querschnittsansicht des Ein
führens eines Wischerankers in den neuen Abschnitt
des Brunnenbohrlochs,
Fig. 11e eine fragmentarische Querschnittsansicht zur Ver
deutlichung des Einspritzens einer zweiten Menge
von aushärtbarem Fluiddichtungsmaterial in den neu
en Abschnitt des Schachtbohrlochs,
Fig. 11f eine fragmentarische Querschnittsansicht der Ver
vollständigung der rohrförmigen Auskleidung,
Fig. 12 eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausfüh
rungsform eines Schachtkopfsystems unter Verwendung
von aufweitbarer rohrförmiger Elemente,
Fig. 13 eine Querschnittsteilansicht einer bevorzugten Aus
führungsform des Schachtkopfsystems von Fig. 12,
Fig. 14a eine Darstellung der Ausbildung einer Ausführungs
form einer Schachtbohrungsauskleidung mit einheit
lichem bzw. einem einzigen Durchmesser,
Fig. 14b eine weitere Darstellung der Ausbildung der
Schachtbohrungsverschalung mit einheitlichem Durch
messer,
Fig. 14c eine weitere Darstellung der Ausbildung der
Schachtbohrungsverschalung mit einheitlichem Durch
messer,
Fig. 14d eine weitere Darstellung der Ausbildung der
Schachtbohrungsverschalung mit einheitlichem Durch
messer,
Fig. 14e eine weitere Darstellung der Ausbildung der
Schachtbohrungsverschalung mit einheitlichem Durch
messer,
Fig. 14f eine weitere Darstellung der Ausbildung der
Schachtbohrungsverschalung mit einheitlichem Durch
messer,
Fig. 15 eine Darstellung einer Ausführungsform einer Vor
richtung zum Aufweiten eines rohrförmigen Elements,
Fig. 15a eine weitere Darstellung der Vorrichtung von Fig.
15,
Fig. 15b eine weitere Darstellung der Vorrichtung von Fig.
15,
Fig. 16 eine Darstellung einer Ausführungsform einer Vor
richtung zur Bildung einer Schachtbohrungsausklei
dung mit einheitlichem Durchmesser,
Fig. 17 eine Darstellung einer Ausführungsform einer Vor
richtung zum Aufweiten eines rohrförmigen Elements,
Fig. 17a eine weitere Darstellung der Vorrichtung von Fig.
16,
Fig. 17b eine weitere Darstellung der Vorrichtung von Fig.
16,
Fig. 18 eine Darstellung einer Ausführungsform einer Vor
richtung zum Bilden einer Schachtbohrungsverscha
lung mit einheitlichem Durchmesser,
Fig. 19 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform ei
ner Vorrichtung zum Aufweiten eines rohrförmigen
Elements,
Fig. 19a eine weitere Darstellung der Vorrichtung von Fig.
17,
Fig. 19b eine weitere Darstellung der Vorrichtung von Fig.
17,
Fig. 20 eine Darstellung einer Ausführungsform einer Vor
richtung zum Ausbilden einer Schachtbohrungs-
Verschalung mit einheitlichem Durchmesser,
Fig. 21 eine Darstellung der Isolation von unterirdischen
Zonen unter Verwendung aufweitbarer Rohre,
Fig. 22a eine fragmentarische Querschnittsansicht einer Aus
führungsform einer Vorrichtung zum Bilden einer
Schachtbohrungs-Verschalung, während einer Schacht
bohrung gebohrt wird,
Fig. 22b eine weitere fragmentarische Querschnittsansicht
der Vorrichtung von Fig. 22a,
Fig. 22c eine weitere fragmentarische Querschnittsansicht
der Vorrichtung von Fig. 22a,
Fig. 22d eine weitere fragmentarische Querschnittsansicht
der Vorrichtung von Fig. 22a,
Fig. 23a eine fragmentarische Querschnittsansicht zur Dar
stellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung
und eines Verfahrens zum Aufweiten von rohrförmigen
Elementen,
Fig. 23b eine weitere fragmentarische Querschnittsansicht
der Vorrichtung von Fig. 23a,
Fig. 23c eine weitere fragmentarische Querschnittsansicht
der Vorrichtung von Fig. 23a,
Fig. 24a eine fragmentarische Querschnittsansicht einer Aus
führungsform einer Vorrichtung und eines Verfahrens
zum Aufweiten von rohrförmigen Elementen,
Fig. 24b eine weitere fragmentarische Querschnittsansicht
der Vorrichtung von Fig. 24a,
Fig. 24c eine weitere fragmentarische Querschnittsansicht
der Vorrichtung von Fig. 24a,
Fig. 24d eine weitere fragmentarische Querschnittsansicht
der Vorrichtung von Fig. 24a,
Fig. 24e eine weitere fragmentarische Querschnittsansicht
der Vorrichtung von Fig. 24a,
Fig. 25 eine Querschnittsteilansicht eines Aufweitungsdorns
zum Aufweiten eines rohrförmigen Elements,
Fig. 26 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen
dem sich ausbreitenden Druck und dem Angriffwinkel
des Aufweitungsdorns,
Fig. 27 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform ei
nes aufweitbaren Verbinders,
Fig. 28 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausfüh
rungsform eines aufweitbaren Verbinders,
Fig. 29 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausfüh
rungsform eines aufweitbaren Verbinders,
Fig. 30 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausfüh
rungsform eines aufweitbaren Verbinders.
Erläutert werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bil
den einer Schachtbohrungs-Verschalung in einer unterirdischen
Formation. Die Vorrichtung und das Verfahren erlauben die
Bildung einer Schachtbohrungs-Verschalung in einer unterirdi
schen Formation durch Plazieren eines rohrförmigen Elements
und eines Dorns in einem Abschnitt einer Schachtbohrung, und
daraufhin durch Pressen des rohrförmigen Elements weg von dem
Dorn durch Unterdrucksetzen eines inneren Teils des rohrför
migen Elements. Die Vorrichtung und das Verfahren erlauben
außerdem, daß benachbarte rohrförmige Elemente in der
Schachtbohrung verbunden werden unter Verwendung einer Über
lappungsverbindung, welche einen Fluid- und/oder Gasdurchlaß
verhindert. Die Vorrichtung und das Verfahren erlauben es au
ßerdem, daß ein neues rohrförmiges Element durch ein existie
rendes rohrförmiges Element abgestützt wird, indem ein neues
rohrförmiges Element in Eingriff mit einem existierenden
rohrförmigen Element aufgeweitet wird. Die Vorrichtung und
das Verfahren minimieren außerdem die Verringerung der Loch
größe der Schachtbohrungs-Verschalung, hervorgerufen durch
das Hinzufügen neuer Abschnitte einer Schachtbohrungs-
Verschalung.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bilden einer Rückbin
dungsauskleidung unter Verwendung eines aufweitbaren rohrför
migen Elements sind außerdem vorgesehen. Die Vorrichtung und
das Verfahren erlauben es, daß eine Rückbindungsauskleidung
erzeugt wird durch Pressen eines rohrförmigen Elements weg
von einem Dorn durch Unterdrucksetzen eines inneren Ab
schnitts des rohrförmigen Elements. Auf diese Weise wird eine
Rückbindungsauskleidung erzeugt. Die Vorrichtung und das Ver
fahren erlauben es außerdem, daß benachbarte rohrförmige Ele
mente in der Schachtbohrung verbunden werden unter Verwendung
einer Überlappungsverbindung, welche verhindert, daß Fluid
und/oder Gas hindurchtreten. Die Vorrichtung und das Verfah
ren erlauben es außerdem, daß ein neues rohrförmiges Element
durch ein existierendes rohrförmiges Element abgestützt wird,
indem das neue rohrförmige Element in Eingriff mit dem exi
stierenden rohrförmigen Element aufgeweitet wird.
Außerdem werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Auf
weiten eines rohrförmigen Elements erläutert, die ein auf
weitbares rohrförmiges Element, einen Dorn und einen Schuh
umfassen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bestehen
die inneren Abschnitte der Vorrichtung aus Materialien, die
es erlauben, daß innere Abschnitte entfernt werden unter Ver
wendung einer herkömmlichen Bohrvorrichtung. Auf diese Weise
kann im Fall einer Fehlfunktion eines lochabwärtigen Bereichs
die Vorrichtung problemlos entfernt werden.
Erläutert werden außerdem eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Aufhängen bzw. Abhängen einer aufweitbaren rohrförmigen
Auskleidung in einer Schachtbohrung. Die Vorrichtung und das
Verfahren erlauben es, daß eine rohrförmige Auskleidung an
einem existierenden Abschnitt der Verschalung angebracht
wird. Die Vorrichtung und das Verfahren sind außerdem anwend
bar auf das Verbinden von rohrförmigen Elementen im allgemei
nen.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bilden eines Schacht
kopfsystems werden außerdem erläutert. Das Verfahren und die
Vorrichtung erlauben es, daß ein Schachtkopf gebildet wird,
enthaltend eine Anzahl von aufweitbaren rohrförmigen Elemen
ten, die in einer konzentrischen Anordnung positioniert wer
den. Die Schachtbohrung umfaßt bevorzugt eine äußere Verscha
lung, welche mehrere konzentrische Verschalungen unter Ver
wendung eines Kontaktdrucks zwischen den inneren Verschalun
gen und der äußeren Verschalung abstützt. Das resultierende
Schachtkopfsystem beseitigt zahlreiche der herkömmlicherweise
erforderlichen Spulen, verringert die Höhe des Weihnachts
baums unter Erleichterung der Bedingung, verringert die Last
trageflächen bzw. -bereiche des Schachtkopfs, was zu einem
stabileren System führt, und teure und aufwendige Aufhän
gungssysteme vermeidet.
Ferner werden erläutert eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Bilden einer Schachtverschalung mit einheitlichem Durch
messer. Die Vorrichtung und das Verfahren erlauben die Erzeu
gung einer Schachtverschalung in einer Schachtbohrung mit im
wesentlichen konstantem Innendurchmesser. Auf diese Weise
wird der Betrieb eines Öl- oder Gasschachtes stark verein
facht.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufweiten von rohrför
migen Elementen werden außerdem erläutert. Die Vorrichtung
und das Verfahren verwenden eine Kolben-Zylinder-
Konfiguration, in welcher eine Druckkammer verwendet wird, um
einen Dorn anzutreiben, damit dieser rohrförmige Elemente ra
dial aufweitet. Auf diese Weise können höhere Betriebsdrücke
eingesetzt werden. Durch den radialen Aufweitungsprozeß wird
das rohrförmige Element unter keinen Umständen in direkten
Kontakt mit den Betriebsdrücken gebracht. Auf diese Weise
wird eine Beschädigung des rohrförmigen Elements verhindert,
während außerdem eine gesteuerte radiale Aufweitung des rohr
förmigen Elements in der Schachtbohrung möglich ist.
Erläutert werden ferner eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Bilden einer Schachtbohrungs-Verschalung mit einheitli
chem Durchmesser. Die Vorrichtung und das Verfahren verwenden
eine Kolben-Zylinder-Konfiguration, in welcher eine Druckkam
mer verwendet wird, um einen Dorn anzutreiben, damit dieser
rohrförmige Elemente radial aufweitet. Auf diese Weise können
höhere Betriebsdrücke eingesetzt werden. Durch den radialen
Aufweitungsprozeß wird das rohrförmige Element niemals in di
rektem Kontakt mit den Betriebsdrücken gebracht. Auf diese
Weise wird eine Beschädigung des rohrförmigen Elements ver
hindert, während außerdem eine gesteuerte radiale Aufweitung
des rohrförmigen Elements in der Schachtbohrung ermöglicht
wird.
Erläutert werden ferner eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Isolieren von einer oder mehreren unterirdischen Zonen
von einer oder mehreren anderen unterirdischen Zonen. Die
Vorrichtung und das Verfahren erlauben es, daß eine Produkti
onszone von einer Nicht-Produktionszone isoliert wird unter
Verwendung einer Kombination von massiven und geschlitzten
Rohren. In der Produktionsbetriebsart können die Lehren der
vorliegenden Offenbarung genutzt werden in Kombination mit
einer herkömmlichen bekannten Produktionsvervollständigungs
einrichtung und Verfahren unter Verwendung von Dichtstücken,
massivem Rohrwerk, perforiertem Rohrwerk und Gleitbuchsen,
die in die offenbarte Vorrichtung eingeführt werden, um die
Vereinigung und/oder Isolation der unterirdischen Zonen mit
bzw. voneinander zu ermöglichen.
Erläutert werden ferner eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Bilden einer Schachtbohrungs-Verschalung, während die
Schachtbohrung vorgetrieben bzw. gebohrt wird. Auf diese Wei
se kann die Schachtbohrungs-Verschalung gleichzeitig mit dem
Ausbohren eines neuen Brunnenabschnitts gebildet werden. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Vorrichtung
und das Verfahren in Kombination mit einer oder mehreren Vor
richtungen und Verfahren verwendet, die in der vorliegenden
Offenbarung offenbart werden zum Bilden von Schachtbohrungs-
Verschalungen unter Verwendung aufweitbarer Rohre. Alternativ
können das Verfahren und die Vorrichtung verwendet werden, um
eine Rohrleitung oder ein Tunnel in zeitlich effizienter Wei
se zu erzeugen.
Erläutert wird ferner ein aufweitbarer Verbinder. Gemäß einer
bevorzugten Implementation wird der aufweitbare Verbinder zur
Verbindung mit einer oder mehreren der offenbarten Ausfüh
rungsformen zum Aufweiten von rohrförmigen Elementen einge
setzt. Auf diese Weise wird die Aufweitung von mehreren rohr
förmigen Elementen, die miteinander verbunden werden, unter
Verwendung des aufweitbaren Verbinders, optimiert.
In mehreren alternativen Ausführungsformen werden die Vor
richtung und das Verfahren verwendet, um Schachtbohrungs-
Verschalungen, Rohrleitungen und/oder strukturelle Stützen
bzw. Träger zu bilden.
Zunächst wird unter Bezug auf Fig. 1 bis 5 eine Ausführungs
form einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum Bilden einer
Schachtbohrungs-Verschalung in einer unterirdischen Formation
erläutert. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist eine Schachtbohrung 100
in einer unterirdischen Formation 105 angeordnet bzw. posi
tioniert. Die Schachtbohrung 100 umfaßt einen existierenden
verschalten Abschnitt 110 mit einer rohrförmigen Auskleidung
115 und einer ringförmigen äußeren Zementschicht 120.
Um die Schachtbohrung 100 in die unterirdische Formation 105
vorzutreiben, wird in an sich bekannter Weise ein Bohrgestän
ge 125 verwendet, um Material aus der unterirdischen Formati
on 105 zur Bildung eines neuen Abschnitts 130 zu bohren.
Wie in Fig. 2 gezeigt, wird daraufhin eine Vorrichtung 200
zum Bilden einer Schachtbohrungs-Verschalung in einer unter
irdischen Formation in dem neuen Abschnitt 130 der Schacht
bohrung 100 positioniert. Die Vorrichtung 200 umfaßt bevor
zugt einen aufweitbaren Dorn bzw. einen Molch 205, ein rohr
förmiges Element 210, einen Schuh 215, eine untere Becher
dichtung 220, eine obere Becherdichtung 225, einen Fluid
durchlaß 230, einen Fluiddurchlaß 235, einen Fluiddurchlaß
240, Dichtungen 245 und ein Tragelement 250.
Der aufweitbare Dorn 205 ist mit dem Tragelement 250 verbun
den und durch dieses getragen bzw. abgestützt. Der aufweitba
re Dorn 205 ist bevorzugt dazu auslegt, in radialer Richtung
gesteuert aufzuweiten. Der aufweitbare Dorn 205 kann eine be
liebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
aufweitbaren Dornen umfassen, modifiziert in Übereinstimmung
mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung. In der bevorzug
ten Ausführungsform umfaßt der aufweitbare Dorn 205 ein hy
draulisches Aufweitungswerkzeug, wie etwa in der US-A-
5 348 095 offenbart, deren Inhalt hiermit unter Bezugnahme
zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung erklärt wird, modi
fiziert in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden
Erfindung.
Das rohrförmige Element 210 wird durch den aufweitbaren Dorn
205 getragen bzw. abgestützt. Das rohrförmige Element 210
wird in der radialen Richtung aufgeweitet durch den aufweit
baren Dorn 205 und von diesem weggepreßt. Das rohrförmige
Element 210 kann aus einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen Materialien hergestellt sein,
wie beispielsweise Oilfield Country Tubular Goods (OCTG), aus
Chrom-13-Edelstahl-Rohr/Verschalung oder aus Kunststoff
rohr/Verschalung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
das rohrförmige Element 210 aus OCTG hergestellt, um die Fe
stigkeit nach der Aufweitung maximal zu gestalten. Die Innen-
und Außendurchmesser des rohrförmigen Elements 210 können
beispielsweise von ungefähr 0,75 bis 47 Inch bzw. 1,05 bis 48 Inch
reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reichen
die Innen- und Außendurchmesser des rohrförmigen Elements 210
von etwa 3 bis 15,5 Inch bzw. 3,5 bis 16 Inch, um in optima
ler Weise einen minimalen Teleskopiereffekt in den meisten
üblicherweise gebohrten Schachtbohrungsgrößen zu erhalten.
Das rohrförmige Element 210 kann bevorzugt ein massives Ele
ment umfassen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Endabschnitt
260 des rohrförmigen Elements 210 geschlitzt, perforiert oder
anderweitig modifiziert, um den Dorn 205 einzufangen oder zu
verzögern, wenn er das Aufweiten des rohrförmigen Elements
210 beendet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die
Länge des rohrförmigen Elements 210 begrenzt, um die Gefahr
von Knicken zu minimieren. Für typische Materialien des rohr
förmigen Elements 210 ist die Länge des rohrförmigen Elements
210 bevorzugt begrenzt auf zwischen etwa 40 bis 20.000 Fuß
Länge.
Der Schuh 215 ist mit dem aufweitbaren Dorn 205 und dem rohr
förmigen Element 210 verbunden. Der Schuh 215 umfaßt Fluid
durchlässe 240. Der Schuh 215 kann eine beliebige Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Schuhen umfassen, wie
etwa beispielsweise einen Super-Seal-II-Schwimmschuh, einen
Super-Seal-II-Down-Jet-Schwimmschuh oder einen Führungsschuh
mit einer Dichtungsbuchse für einen Verriegelungsstopfen, mo
difiziert in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden
Offenbarung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt
der Schuh 215 einen Aluminium-Down-Jet-Führungsschuh mit ei
ner Dichtungsbuchse für einen Verriegelungsstopfen, erhält
lich von Halliburton Energy Services in Dallas, Texas, modi
fiziert in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden
Offenbarung, um in optimaler Weise das rohrförmige Element
210 in der Schachtbohrung zu führen, um in optimaler Weise
eine angemessene Abdichtung zwischen den Innen- und Außen
durchmessern der Überlappungsverbindung zwischen den rohrför
migen Elementen bereitzustellen, und um in optimaler Weise
ein vollständiges Ausbohren des Schuhs und Stopfens nach Be
endigung der Zementierungs- und Aufweitungsvorgänge zu ermög
lichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Schuh 215
eine oder mehrere Durchgangs- und Seitenauslaßöffnungen, die
in Fluidverbindung mit dem Fluiddurchlaß 240 stehen. Auf die
se Weise spritzt der Schuh 215 in optimaler Weise aushärtba
res Fluiddichtungsmaterial in den Bereich außerhalb des
Schuhs 215 und des rohrförmigen Elements 210. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform umfaßt der Schuh 215 den Fluid
durchlaß 240 mit einer Einlaßgeometrie, die geeignet ist, ei
nen Anker und/oder ein Kugeldichtungselement aufzunehmen. Auf
diese Weise kann der Fluiddurchlaß 240 in optimaler Weise ab
gedichtet werden durch Einführen eines Stopfens, eines Ankers
und/oder von Kugeldichtungselementen in den Fluiddurchlaß
230.
Die untere Becherdichtung 220 ist mit dem Tragelement verbun
den und durch dieses abgestützt. Die untere Becherdichtung
220 verhindert, daß Fremdmaterialien in den inneren Bereich
des rohrförmigen Elements 210 benachbart zu dem aufweitbaren
Dorn 205 eindringt. Die untere Becherdichtung 220 kann eine
beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Becherdichtungen umfassen, wie etwa beispielsweise TP-Becher,
Selective-Injection-Packer(SIP)-Becher, modifiziert in Über
einstimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die untere Be
cherdichtung 220 eine SIP-Becherdichtung, erhältlich von Hal
liburton Energy Services in Dallas, Texas, um in optimaler
Weise Fremdmaterial zu blockieren und um einen Schmiermittel
körper aufzunehmen.
Die obere Becherdichtung 225 ist mit dem Tragelement 250 ver
bunden und durch dieses abgestützt. Die obere Becherdichtung
225 verhindert, daß Fremdmaterialien in den inneren Bereich
des rohrförmigen Elements 210 eintreten. Die obere Becher
dichtung 225 kann eine beliebige Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen Becherdichtungen umfassen, bei
spielsweise TP-Becher oder SIP-Becher, modifiziert in Über
einstimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die obere Be
cherdichtung 225 einen SIP-Becher, erhältlich von Halliburton
Energy Services in Dallas, Texas, um in optimaler Weise das
Eindringen von Fremdmaterialien zu blockieren und einen
Schmiermittelkörper aufzunehmen.
Der Fluiddurchlaß 230 erlaubt es, daß Fluidmaterialien zum
inneren Bereich des rohrförmigen Elements 210 unter dem auf
weitbaren Dorn 215 und aus diesem heraus transportiert wer
den. Der Fluiddurchlaß 230 ist mit dem Tragelement 250 und
dem aufweitbaren Dorn 205 verbunden und darin positioniert.
Der Fluiddurchlaß 230 erstreckt sich bevorzugt ausgehend von
einer Position benachbart zur Oberseite bis zum Boden des
aufweitbaren Dorns 205. Der Fluiddurchlaß 230 ist bevorzugt
entlang einer Mittenlinie der Vorrichtung 200 positioniert.
Der Fluiddurchlaß 230 ist bevorzugt in der Verschalungsverle
gungsbetriebsart dazu ausgelegt, Materialien zu transportie
ren, wie etwa Bohrschlamm oder Formationsfluide, mit Durch
sätzen und Drücken, die von etwa 0 bis 3.000 Gallonen/Minute
bzw. 0 bis 9.000 psi reichen, um Widerstand zu minimieren,
der auf das verlegte rohrförmige Element einwirkt, und um
Druckstöße zu minimieren, die auf die Schachtbohrung ausgeübt
werden und einen Verlust von Schachtbohrungsfluiden verursa
chen können sowie zu einem Einstürzen des Lochs führen kön
nen.
Der Fluiddurchlaß 235 erlaubt es, daß Fluidmaterialien aus
dem Fluiddurchlaß 230 entfernt werden. Auf diese Weise können
während des Plazierens der Vorrichtung 200 innerhalb des neu
en Abschnitts 130 der Schachtbohrung Fluidmaterialien zwangs
weise den Fluiddurchlaß hinauf gefördert und in die Schacht
bohrung 100 über dem rohrförmigen Element 210 freigegeben
werden, wodurch Stoßdrücke auf den Schachtbohrungsabschnitt
130 minimiert werden. Der Fluiddurchlaß 235 kann mit dem
Tragelement 250 verbunden und innerhalb desselben positio
niert werden. Der Fluiddurchlaß ist außerdem fluidmäßig mit
dem Fluiddurchlaß 230 verbunden.
Der Fluiddurchlaß 235 umfaßt bevorzugt ein Steuerventil zum
gesteuerten Öffnen und Schließen des Fluiddurchlasses 235.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Steuerven
tildruck aktiviert, um in steuerbarer Weise Druckstöße zu mi
nimieren. Der Fluiddurchlaß 235 ist bevorzugt im wesentlichen
orthogonal zur Mittenlinie der Vorrichtung 200 angeordnet.
Der Fluiddurchlaß 235 ist bevorzugt so gewählt, daß er Fluid
materialien mit Durchsätzen und Drücken fördert, die von etwa
0 bis 3.000 Gallonen/Minute bzw. 0 bis 9.000 psi reichen, um
den Widerstand auf die Vorrichtung 200 während der Einführung
in den neuen Abschnitt 130 der Schachtbohrung 100 zu reduzie
ren, und um Druckstöße auf den neuen Schachtbohrungsabschnitt
130 zu minimieren.
Der Fluiddurchlaß 240 erlaubt es, daß Fluidmaterialien zu dem
Bereich außerhalb des rohrförmigen Elements 210 und des
Schuhs 230 und ausgehend von diesem transportiert werden. Der
Fluiddurchlaß 240 ist mit dem Schuh 215 verbunden und inner
halb desselben positioniert in Fluidverbindung mit dem inne
ren Bereich des rohrförmigen Elements 210 unterhalb des auf
weitbaren Dorns 205. Der Fluiddurchlaß 240 besitzt im wesent
lichen eine Querschnittsform, die es erlaubt, daß ein Stopfen
oder eine ähnliche Einrichtung in dem Fluiddurchlaß 240 ange
ordnet wird, um einen weiteren Hindurchtritt von Fluidmate
rialien zu blockieren. Auf diese Weise kann der innere Be
reich des rohrförmigen Elements 210 unterhalb des aufweitba
ren Dorns 205 fluidmäßig von dem Bereich außerhalb des rohr
förmigen Elements 210 isoliert werden. Dies erlaubt es, daß
der innere Bereich des rohrförmigen Elements 210 unter dem
aufweitbaren Dorn 205 unter Druck gesetzt wird. Der Fluid
durchlaß 240 ist bevorzugt im wesentlichen entlang der Mit
tenlinie der Vorrichtung 200 positioniert.
Der Fluiddurchlaß 240 ist bevorzugt so gewählt, daß er Mate
rialien, wie etwa Zement, Bohrschlamm oder Epoxidharze mit
Durchsätzen und Drücken fördert, die von etwa 0 bis
3.000 Gallonen/Minute bzw. 0 bis 9.000 psi reichen, um in optimaler
Weise den ringförmigen Bereich zwischen dem rohrförmigen Ele
ment 210 und dem neuen Abschnitt 130 der Schachtbohrung 100
mit Fluidmaterialien füllt. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt der Fluiddurchlaß 240 eine Einlaßgeometrie,
die geeignet ist, einen Anker und/oder ein Kugeldichtungsele
ment aufzunehmen. Auf diese Weise kann der Fluiddurchlaß 240
durch Einführen eines Stopfens, eines Ankers und/oder von Ku
geldichtungselementen in den Fluiddurchlaß 230 abgedichtet
werden.
Die Dichtungen 245 können mit einem Endabschnitt 260 des
rohrförmigen Elements 210 verbunden und durch diesen abge
stützt werden. Die Dichtungen 245 sind außerdem auf einer Au
ßenseite 265 des Endabschnitts 260 des rohrförmigen Elements
210 positioniert. Die Dichtungen 245 erlauben es, daß die
Überlappungsverbindung zwischen dem Endabschnitt 270 der Ver
schalung 150 und dem Abschnitt 260 des rohrförmigen Elements
210 fluidmäßig abgedichtet wird. Die Dichtungen 245 können
eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhält
lichen Dichtungen umfassen, wie etwa Blei-, Gummi-, Teflon-
oder Epoxidharzdichtungen, modifiziert in Übereinstimmung mit
den Lehren der vorliegenden Offenbarung. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform sind die Dichtungen 245 geformt aus
Stratalock-Epoxidharz, erhältlich von Halliburton Energy Ser
vices in Dallas, Texas, um in optimaler Weise einen Lasttra
gegrenzflächensitz zwischen dem Ende 260 des rohrförmigen
Elements 210 und dem Ende 270 der existierenden Verschalung
115 bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Dichtungen
245 so gewählt, daß sie in optimaler Weise eine ausreichende
Reibungskraft bereitstellen, um das rohrförmige Element von
der existierenden Verschalung 215 abstützen zu können. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform wird die Reibungskraft in
optimaler Weise durch Dichtungen 245 bereitgestellt, die von
1.000 bis 1.000.000 lbf reichen, um in optimaler Weise das
aufgeweitete rohrförmige Element 210 abzustützen bzw. zu tra
gen.
Das Tragelement 250 ist mit dem aufweitbaren Dorn 205, dem
rohrförmigen Element 210, dem Schuh 215 und den Dichtungen
220 und 225 verbunden. Das Tragelement 250 umfaßt bevorzugt
ein ringförmiges Element ausreichender Festigkeit, um die
Vorrichtung 200 in den neuen Abschnitt 130 in die Schachtboh
rung hinein zu fördern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfaßt das Tragelement 250 außerdem eine oder mehrere
(nicht gezeigte) Zentrierer, um die Stabilisierung der Vor
richtung 200 zu unterstützen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt das Tragelement 250 ein Spiralrohr.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Schmiermit
telmenge 275 in dem ringförmigen Bereich über dem aufweitba
ren Dorn 205 im Innern des rohrförmigen Elements 210 vorgese
hen. Auf diese Weise wird das Pressen des rohrförmigen Ele
ments 210 weg von dem aufweitbaren Dorn 205 erleichtert. Das
Schmiermittel 275 kann eine beliebige Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen Schmiermitteln umfassen, wie
etwa beispielsweise Lubriplate, auf Chlor basierende Schmier
mittel, auf Öl basierende Schmiermittel oder Climax 1500 An
tiseize (3100). Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um
faßt das Schmiermittel 275 Climax 1500 Antiseize (3100), er
hältlich von Climax Lubricants and Equipments Co. in Houston,
Texas, um in optimaler Weise eine optimale Schmierung zur Er
leichterung des Aufweitungsprozesses bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Tragelement
250 sorgfältig vor einem Anbau an den restlichen Teilen der
Vorrichtung 200 gereinigt. Auf diese Weise wird die Einlei
tung von Fremdmaterial in die Vorrichtung 200 minimiert. Dies
minimiert die Möglichkeit, daß Fremdmaterial die verschiede
nen Strömungsdurchlässe und Ventile der Vorrichtung 200 zu
setzt bzw. verstopft.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden vor oder nach
dem Positionieren der Vorrichtung 200 in dem neuen Abschnitt
130 der Schachtbohrung 100 mehrere Schachtbohrungsvolumina
umgewälzt, um sicherzustellen, daß keine Fremdmaterialien in
nerhalb der Schachtbohrung 100 angeordnet sind, welche die
verschiedenen Strömungsdurchlässe und Ventile der Vorrichtung
200 verstopfen könnten, und um sicherzustellen, daß Fremdma
terial mit dem Aufweitungsprozeß nicht in störenden Eingriff
gelangt.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, wird der Fluiddurchlaß 235 darauf
hin verschlossen und ein aushärtbares Fluiddichtungsmaterial
305 wird daraufhin von einer Oberflächenstelle in den Fluid
durchlaß 230 gepumpt. Das Material 305 gelangt daraufhin von
dem Fluidmaterial 230 in den inneren Bereich 310 des rohrför
migen Elements 210 unterhalb des aufweitbaren Dorns 205. Das
Material 305 gelangt daraufhin von dem inneren Bereich 310 in
den Fluiddurchlaß 240. Das Material 305 verläßt daraufhin die
Vorrichtung 200 und füllt den ringförmigen Bereich 315 zwi
schen dem Äußeren des ringförmigen Elements 210 und der In
nenwandung des neuen Abschnitts 130 der Schachtbohrung 100.
Fortgesetztes Pumpen des Materials 305 veranlaßt das Material
305 dazu, zumindest einen Teil des ringförmigen Bereichs 315
zu füllen.
Das Material 305 wird bevorzugt in den ringförmigen Bereich
315 mit Drücken und Durchsätzen gepumpt, die beispielsweise
von etwa 0 bis 5.000 psi bzw. 0 bis 1.500 Gallonen/Minute
reichen. Der optimale Durchsatz und die optimalen Betriebs
drücke variieren als Funktion der Verschalung und der
Schachtbohrungsgrößen, der Schachtbohrungsquerschnittslänge,
der verfügbaren Pumpeinrichtung und von Fluideigenschaften
des Fluidmaterials, welches gepumpt wird. Der optimale Durch
satz und der optimale Betriebsdruck werden bevorzugt ermit
telt unter Verwendung herkömmlicher empirischer Methoden.
Das aushärtbare Fluiddichtungsmaterial 305 kann eine beliebi
ge Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen aus
härtbaren Fluidmaterialien umfassen, wie etwa beispielsweise
Schlackengemisch, Zement oder Epoxidharz. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform umfaßt das aushärtbare Fluiddichtungs
material 305 einen gemischten Zement, speziell zubereitet für
den speziellen Schachtabschnitt, der gebohrt werden soll, er
hältlich von Energy Halliburton Energy Services in Dallas,
Texas, um in optimaler Weise eine Abstützung für das rohrför
mige Element 210 bereitzustellen, während optimale Strömungs
eigenschaften beibehalten werden, um Schwierigkeiten während
des Verschiebens von Zement in dem ringförmigen Bereich 315
zu minimieren. Die optimale Mischung des gemischten Zements
wird bevorzugt ermittelt unter Verwendung herkömmlicher empi
rischer Methoden.
Der ringförmige Bereich 315 wird mit dem Material 305 in aus
reichenden Mengen gefüllt, um sicherzustellen, daß bei radia
ler Aufweitung des rohrförmigen Elements 210 der ringförmige
Bereich 315 des neuen Abschnitts 130 der Brunnenbohrung 100
mit Material 305 gefüllt wird bzw. ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform und wie in
Fig. 3a gezeigt, sind die Wanddicke und/oder der Außendurch
messer des rohrförmigen Elements 210 in dem Bereich benach
bart zu dem Dorn 205 verringert, um in optimaler Weise eine
Plazierung der Vorrichtung 200 in Positionen der Schachtboh
rung bei engen Zwischenräumen zu ermöglichen. Außerdem wird
auf diese Weise die Einleitung der radialen Aufweitung des
rohrförmigen Elements 210 während des Aufweitungsprozesses in
optimaler Weise erleichtert.
Sobald der ringförmige Bereich 315, wie in Fig. 4 gezeigt, in
angemessener Weise mit Material 305 gefüllt ist, wird ein
Stopfen 405 oder eine andere ähnliche Einrichtung in den Flu
iddurchlaß 240 eingeführt, um den inneren Bereich 310 von dem
ringförmigen Bereich 315 fluidmäßig zu isolieren. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird daraufhin ein nicht aushärt
bares Fluidmaterial 306 in den inneren Bereich 310 gepumpt,
wodurch der innere Bereich unter Druck gesetzt wird. Auf die
se Weise enthält das Innere des aufgeweiteten rohrförmigen
Elements 210 keine signifikanten Mengen an ausgehärtetem Ma
terial 305. Dies verringert die Kosten des gesamten Prozesses
und vereinfacht diesen. Alternativ kann das Material 305 wäh
rend dieser Phase des Prozesses verwendet werden. Sobald der
innere Bereich 310 ausreichend unter Druck gesetzt wird, wird
das rohrförmige Element 210 von dem aufweitbaren Dorn 205
weggepreßt. Während des Aufweitungsprozesses kann der auf
weitbare Dorn 205 aus dem aufgeweiteten Teil des rohrförmigen
Elements 210 herausgehoben werden. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform wird der Dorn 205 während des Aufweitungspro
zesses mit ungefähr derselben Geschwindigkeit angehoben, wie
das rohrförmige Element 210 aufgeweitet wird, um das rohrför
mige Element 210 relativ zu dem neuen Schachtbohrungsab
schnitt 130 stationär zu halten. Gemäß einer alternativen
Ausführungsform wird der Aufweitungsprozeß fortgesetzt, wenn
das rohrförmige Element 210 über dem Boden des neuen Schacht
bohrungsabschnitts 130 positioniert ist, wodurch der Dorn 205
stationär gehalten wird, und wodurch das rohrförmige Element
210 von dem Dorn 205 weggepreßt werden kann und unter den
neuen Schachtbohrungsabschnitt 130 durch Schwe 99999 00070 552 001000280000000200012000285919988800040 0002010028015 00004 99880rkraft zu fal
len vermag.
Der Stopfen 405 wird bevorzugt in den Fluiddurchlaß 240 durch
Einführen des Stopfens 405 in den Fluiddurchlaß 230 an einer
Oberflächenstelle in herkömmlicher Weise plaziert. Der Stop
fen 405 wirkt bevorzugt zum fluidmäßigen Isolieren des aus
härtbaren Fluiddichtungsmaterials 305 von dem nicht aushärt
baren Fluidmaterial 306.
Der Stopfen 405 kann eine beliebige Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen Einrichtungen zum Verstopfen bzw.
Zusetzen eines Fluiddurchlasses umfassen, wie etwa einen Mul
tiple-Stage-Cementer(MSC)-Verriegelungsstopfen, einen Omega-
Verriegelungsstopfen oder einen Drei-Wischer-Verriegelungs
stopfen, modifiziert in Übereinstimmung mit den Techniken der
vorliegenden Offenbarung. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt der Stopfen 405 einen MSC-Verriegelungs
stopfen, erhältlich von Halliburton Energy Services in Dal
las, Texas.
Nach dem Plazieren des Stopfens 405 in dem Fluiddurchlaß 240
wird ein nicht aushärtbares Fluidmaterial 306 bevorzugt in
den inneren Bereich 310 mit Drücken und Durchsätzen gepumpt,
die beispielsweise von ungefähr 400 bis 10.000 psi bzw. 30
bis 4.000 Gallonen/Minute reichen. Auf diese Weise wird die
Menge an aushärtbarem Fluiddichtungsmaterial im Innern 310
des rohrförmigen Elements 210 minimiert. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform wird nach der Plazierung des Stopfens
405 in dem Fluiddurchlaß 240 das nicht aushärtbare Material
306 bevorzugt in den inneren Bereich 310 mit Drücken und
Durchsätzen gepumpt, die von ungefähr 500 bis 9.000 psi bzw.
40 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen, um die Aufweitungsge
schwindigkeit maximal zu gestalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung
200 dazu ausgelegt, Spannungs-, Berst- und Reibungseinwirkun
gen auf das rohrförmige Element 210 während des Aufweitungs
prozesses minimal zu gestalten. Diese Effekte hängen ab von
der Geometrie des Aufweitungsdorns 205, der Materialzusammen
setzung des rohrförmigen Elements 210 und des Aufweitungs
dorns 205, dem Innendurchmesser des rohrförmigen Elements
210, der Wanddicke des rohrförmigen Elements 210, der Art des
Schmiermittels und der Dehngrenze des rohrförmigen Elements.
Üblicherweise gilt, je dicker die Wanddicke, desto kleiner
der Innendurchmesser, und desto größer die Dehngrenze des
rohrförmigen Elements 210, desto größer sind die Betätigungs-
bzw. Betriebsdrücke, die benötigt werden, um das rohrförmige
Element 210 vom Dorn 205 wegzupressen.
Für typische rohrförmige Elemente beginnt das Pressen des
rohrförmigen Elements 210 weg von dem aufweitbaren Dorn, wenn
der Druck des inneren Bereichs 310 beispielsweise ungefähr
500 bis 9.000 psi erreicht. Während des Aufweitungsprozesses
kann der aufweitbare Dorn 205 aus dem aufgeweiteten Abschnitt
des rohrförmigen Elements 210 mit Geschwindigkeiten herausge
hoben werden, die beispielsweise von etwa 0 bis 5 Fuß/Sekunde
reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird während
des Aufweitungsprozesses der aufweitbare Dorn 205 aus dem
aufgeweiteten Teil des rohrförmigen Elements 210 mit Ge
schwindigkeiten herausgehoben, die von etwa 0 bis 2 Fuß/
Sekunde reichen, um die Zeit zu minimieren, die für den Auf
weitungsprozeß erforderlich ist, während außerdem eine pro
blemlose Steuerung des Aufweitungsprozesses möglich ist.
Wenn der Endabschnitt 260 des rohrförmigen Elements 210 von
dem aufweitbaren Dorn 205 weggepreßt wird, gelangt die Außen
seite 265 des Endabschnitts 260 des rohrförmigen Elements 210
in Kontakt mit der Innenseite 410 des Endabschnitts 270 der
Verschalung 115, um eine fluiddichte Überlappungsverbindung
zu bilden. Der Kontaktdruck der Überlappungsverbindung kann
beispielsweise von ungefähr 50 bis 20.000 psi reichen. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform reicht der Kontaktdruck der
Überlappungsverbindung von etwa 400 bis 10.000 psi, um einen
optimalen Druck bereitzustellen, damit die ringförmigen Dich
tungselemente 245 aktiviert werden, und um in optimaler Weise
einen Widerstand gegenüber axialer Bewegung bereitzustellen,
um typische Spannungs- und Drucklasten aufzunehmen.
Die Überlappungsverbindung zwischen dem Abschnitt 410 der
existierenden Verschalung 115 und dem Abschnitt 265 des auf
geweiteten rohrförmigen Elements 210 stellt bevorzugt eine
Gas- und Fluiddichtung bereit. Gemäß einer besonders bevor
zugten Ausführungsform stellen die Dichtungselemente 245 in
optimaler Weise ein Fluid- und Gasdichtung in der Überlap
pungsverbindung bereit.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden der Betriebs
druck und der Durchsatz des nicht aushärtbaren Fluidmaterials
306 in gesteuerter Weise stufenweise erniedrigt, wenn der
aufweitbare Dorn 205 den Endabschnitt 260 des rohrförmigen
Elements 210 erreicht. Auf diese Weise kann ein plötzliches
Freigeben des Drucks, verursacht durch ein vollständiges
Pressen des rohrförmigen Elements 210 weg von dem aufweitba
ren Dorn 205 minimiert werden. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform wird der Betriebsdruck im wesentlichen linear
von 100% bis etwa 10% während des Endes des Aufweitungspro
zesses beginnend dann verringert, wenn der Dorn 205 sich in
nerhalb etwa 5 Fuß ausgehend von der Beendigung des Aufwei
tungsprozesses befindet.
Alternativ oder in Kombination ist ein Stoßabsorber in dem
Tragelement 250 vorgesehen, um den Stoß zu absorbieren, der
durch eine plötzliche Freigabe des Drucks verursacht wird.
Der Stoßabsorber kann beispielsweise einen beliebigen kommer
ziell erhältlichen Stoßabsorber umfassen, der zur Verwendung
bei Schachtbohrungsvorgängen geeignet ist.
Alternativ oder in Kombination ist eine Dorneinfangstruktur
in dem Endabschnitt 260 des rohrförmigen Elements 210 vorge
sehen, um den Dorn 205 einzufangen oder zumindest zu verzö
gern bzw. abzubremsen.
Sobald der Aufweitungsprozeß beendet ist, wird der aufweitba
re Dorn 205 aus der Schachtbohrung 100 entfernt. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird entweder vor oder nach der
Entfernung des aufweitbaren Dorns 205 die Unversehrtheit der
Fluiddichtung der Überlappungsverbindung zwischen dem oberen
Abschnitt 260 des rohrförmigen Elements 210 und dem unteren
Abschnitt 270 der Verschalung 115 unter Verwendung herkömmli
cher Methoden getestet.
Wenn die Fluiddichtung der Überlappungsverbindung zwischen
dem oberen Abschnitt 260 des rohrförmigen Elements 210 und
dem unteren Abschnitt 270 der Verschalung 115 zufriedenstel
lend ist, wird jeglicher nicht ausgehärtete Teil des Materi
als 305 innerhalb des aufgeweiteten rohrförmigen Elements 210
in herkömmlicher Weise entfernt, wie beispielsweise durch Um
wälzen des nicht ausgehärteten Materials aus dem Innern des
aufgeweiteten rohrförmigen Elements 210 heraus. Der Dorn 205
wird daraufhin aus dem Schachtbohrungsabschnitt 130 herausge
zogen und eine Bohrspitze oder eine Fräse wird in Kombination
mit einer herkömmlichen Bohranordnung 505 verwendet. Um jeg
liches ausgehärtete Material 305 innerhalb des rohrförmigen
Elements 210 herauszubohren. Das Material 305 innerhalb des
ringförmigen Bereichs 315 wird daraufhin aushärten gelassen.
Wie in Fig. 5 gezeigt, wird daraufhin bevorzugt jegliches
verbleibendes ausgehärtete Material 305 innerhalb des Innern
des aufgeweiteten rohrförmigen Elements 210 in herkömmlicher
Weise unter Verwendung eines herkömmlichen Bohrgestänges 505
entfernt. Der resultierende neue Abschnitt der Verschalung
510 umfaßt das aufgeweitete rohrförmige Element 210 und eine
äußere ringförmige Schicht 515 aus ausgehärtetem Material
305. Der Bodenabschnitt bzw. untere Abschnitt der Vorrichtung
200, umfassend die Schuh 215 und den Anker 405 kann daraufhin
entfernt werden durch Ausbohren des Schuhs 215 und des Ankers
405 unter Verwendung herkömmlicher Bohrmethoden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform und wie in Fig. 6 ge
zeigt, umfaßt der obere Abschnitt 260 des rohrförmigen Ele
ments 210 ein oder mehrere Dichtungselemente 605 und ein oder
mehrere Druckfreigabelöcher 610. Auf diese Weise ist die
Überlappungsverbindung zwischen dem unteren Abschnitt 270 der
Verschalung 115 und dem oberen Abschnitt 260 des rohrförmigen
Elements 210 druckdicht und der Druck auf den Innen- und Au
ßenseiten des rohrförmigen Elements 210 wird während des Auf
weitungsprozesses vergleichmäßigt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Dichtele
mente 605 innerhalb von Eintiefungen 615 zum Sitzen gebracht,
die in der Außenseite 265 des oberen Abschnitts 260 des rohr
förmigen Elements 210 gebildet sind. Gemäß einer alternativen
bevorzugten Ausführungsform werden die Dichtungselemente 650
auf die Außenseiten 265 des oberen Abschnitts 260 des rohr
förmigen Elements 210 geklebt oder dort angegossen. Die
Druckfreigabelöcher 610 werden bevorzugt in den letzten weni
gen Fuß des rohrförmigen Elements 210 positioniert. Die
Druckfreigabelöcher verringern die Betriebs- bzw. Betäti
gungsdrücke, die erforderlich sind, den oberen Abschnitt 260
des rohrförmigen Elements 210 aufzuweiten. Diese Verringerung
des erforderlichen Betriebsdrucks verringert wiederum die Ge
schwindigkeit des Dorns 205 bei Beendigung des Aufweitungs
prozesses. Diese Geschwindigkeitsverringerung ihrerseits mi
nimiert den mechanischen Stoß auf die gesamte Vorrichtung 200
bei Beendigung des Aufweitungsprozesses.
Unter Bezug auf Fig. 7 wird nunmehr eine spezielle bevorzugte
Ausführungsform einer Vorrichtung 700 zum Bilden einer Ver
schalung innerhalb einer Schachtbohrung erläutert, die bevor
zugt einen aufweitbaren Dorn bzw. einen Molch 705 umfaßt, ei
nen aufweitbaren Dorn- oder Molchbehälter 710, ein rohrförmi
ges Element 715, einen Schwimmschuh 720, eine untere Becher
dichtung 725, eine obere Becherdichtung 730, einen Fluid
durchlaß 735, einen Fluiddurchlaß 740, ein Tragelement 745,
einen Schmiermittelkörper 750, eine Überschußverbindung 755,
ein weiteres Tragelement 760 und einen Stabilisierer 765.
Der aufweitbare Dorn 705 ist mit dem Tragelement 745 verbun
den und durch dieses abgestützt. Der aufweitbare Dorn 705 ist
außerdem mit dem aufweitbaren Dornbehälter 710 verbunden. Der
aufweitbare Dorn 705 ist bevorzugt dazu ausgelegt, in gesteu
erter Weise in radialer Richtung aufzuweiten. Der aufweitbare
Dorn 705 kann eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kom
merziell erhältlichen aufweitbaren Dornen umfassen, modifi
ziert in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Of
fenbarung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der
aufweitbare Dorn 705 ein aufweitbares hydraulisches Werkzeug,
welches im wesentlichen in der US-A-5 348 095 offenbart ist,
deren Inhalt hiermit ausdrücklich zum Gegenstand der vorlie
genden Anmeldung erklärt wird, modifiziert in Übereinstimmung
mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung.
Der aufweitbare Dornbehälter 710 ist mit dem Tragelement 745
verbunden und durch dieses abgestützt. Der aufweitbare Dorn
behälter 710 ist außerdem mit dem aufweitbaren Dorn 705 ver
bunden. Der aufweitbare Dornbehälter 710 kann erstellt sein
aus einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell
erhältlichen Materialien, wie etwa beispielsweise Oilfield
Country Tubular Goods, Edelstahl, Titan oder aus hochfesten
Stählen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der auf
weitbare Dornbehälter 710 hergestellt aus einem Material mit
größerer Festigkeit als das Material, aus welchem das rohr
förmige Element 715 hergestellt ist. Auf diese Weise kann der
Behälter 710 hergestellt werden aus einem rohrförmigen Mate
rial mit dünnerer Wandungsdicke als das rohrförmige Element
210. Dies erlaubt es, daß der Behälter 710 durch enge Frei
räume hindurchgeleitet werden kann, wodurch die Plazierung
innerhalb der Schachtbohrung erleichtert wird.
Sobald der Aufweitungsprozeß beginnt, und je dicker das wenig
feste Material des aufzuweitenden rohrförmigen Elements 715
ist, desto größer ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Außendurchmesser des rohrförmigen Elements 715 als der
Außendurchmesser des Behälters 710.
Das rohrförmige Element 715 kann mit dem aufweitbaren Dorn
705 verbunden und durch abgestützt sein. Das rohrförmige Ele
ment 715 wird bevorzugt in radialer Richtung aufgeweitet und
von dem aufweitbaren Dorn 705 weggepreßt, wie in im wesentli
chen vorstehend unter Bezug auf Fig. 1 bis 6 erläutert ist.
Das rohrförmige Element 715 kann hergestellt sein aus einer
beliebigen Anzahl von Materialien, wie beispielsweise Oil
field Country Tubular Goods (OCTG), aus Stahl von Kraftfahr
zeug-Qualität oder aus Kunststoff. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist das rohrförmige Element 715 hergestellt
aus OCTG.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt das rohrför
mige Element 715 einen im wesentlichen ringförmigen Quer
schnitt. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform
besitzt das rohrförmige Element 715 einen kreisringförmigen
Querschnitt.
Das rohrförmige Element 715 umfaßt bevorzugt einen oberen Ab
schnitt 805, einen Zwischenabschnitt 810 und einen unteren
Abschnitt 815. Der obere Abschnitt 805 des rohrförmigen Ele
ments 715 ist bevorzugt festgelegt durch denjenigen Bereich,
der im Bereich des Dornbehälters 710 beginnt und mit dem obe
ren Abschnitt 820 des rohrförmigen Elements 715 endet. Der
Zwischenabschnitt 810 des rohrförmigen Elements 715 ist be
vorzugt festgelegt durch denjenigen Bereich, der im Bereich
der Oberseite des Dornbehälters 710 beginnt und mit dem Be
reich im Bereich des Dorns 705 endet. Der untere Abschnitt
des rohrförmigen Elements 715 ist bevorzugt festgelegt durch
den Bereich, der im Bereich des Dorns 705 beginnt und am Bo
den 825 des rohrförmigen Elements 715 endet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Wanddicke des
oberen Abschnitts 805 des rohrförmigen Elements 715 größer
als die Wanddicke des Zwischenabschnitts 810 und des unteren
Abschnitts 815 des rohrförmigen Elements 715, um in optimaler
Weise die Einleitung des Aufweitungsprozesses zu erleichtern,
und um in optimaler Weise zu ermöglichen, daß die Vorrichtung
700 in Stellen der Schachtbohrung mit geringen Freiräumen po
sitioniert wird.
Der Außendurchmesser und die Wandungsdicke des oberen Ab
schnitts 805 des rohrförmigen Elements 715 kann beispielswei
se von etwa 1,05 bis 48 Inch bzw. 1/8 bis 2 Inch reichen. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der Außendurch
messer der Wandungsdicke des oberen Abschnitts 805 des rohr
förmigen Elements von etwa 3,5 bis 16 Inch bzw. 3/8 bis
1,5 Inch.
Der Außendurchmesser und die Wandungsdicke des Zwischenab
schnitts 810 des rohrförmigen Elements 715 können beispiels
weise von etwa 2,5 bis 50 Inch bzw. 1/16 bis 1,5 Inch rei
chen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reichen der Au
ßendurchmesser und die Wandungsdicke des Zwischenabschnitts
810 des rohrförmigen Elements 715 von etwa 3,5 bis 19 Inch
bzw. 1/8 bis 1,25 Inch.
Der Außendurchmesser und die Wandungsdicke des unteren Ab
schnitts 815 des rohrförmigen Elements 715 können beispiels
weise von etwa 2,5 bis 50 Inch bzw. 1/16 bis 1,25 Inch rei
chen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reichen der Au
ßendurchmesser und die Wandungsdicke des unteren Abschnitts
810 des rohrförmigen Elements 715 von etwa 3,5 bis 19 Inch
bzw. 1/8 bis 1,25 Inch. Gemäß einer besonders bevorzugten
Ausführungsform ist die Wandungsdicke des unteren Abschnitts
815 des rohrförmigen Elements 715 zusätzlich vergrößert, um
die Festigkeit des Schuhs 720 zu erhöhen, wenn ausbohrbare
Materialien verwendet werden, wie beispielsweise Aluminium.
Das rohrförmige Element 715 umfaßt bevorzugt ein massives
rohrförmiges Element. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Endabschnitt 820 des rohrförmigen Elements 715 ge
schlitzt, perforiert oder anderweitig modifiziert, um den
Dorn 705 einzufangen oder zu verzögern bzw. abzubremsen, wenn
er die Aufweitung des rohrförmigen Elements 715 beendet. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Länge des rohr
förmigen Elements 715 begrenzt, um die Möglichkeit einer
Knickverformung zu minimieren. Für typische Materialien des
rohrförmigen Elements 715 ist die Länge des rohrförmigen Ele
ments 715 bevorzugt begrenzt auf zwischen etwa 50 bis 20.000
Fuß Länge.
Der Schuh 720 ist mit aufweitbaren Dorn 705 und dem rohrför
migen Element 715 verbunden. Der Schuh 720 umfaßt den Fluid
durchlaß 740. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt
der Schuh 720 außerdem einen Einlaßdurchlaß 830 sowie eine
oder mehrere Düsenöffnungen 835. Gemäß einer besonders bevor
zugten Ausführungsform ist die Querschnittsform des Einlaß
durchlasses 830 dazu ausgelegt, einen Verriegelungsanker oder
ähnliche Elemente zum Versperren des Einlaßdurchlasses 830
aufzunehmen. Das Innere des Schuhs 720 umfaßt bevorzugt einen
Körper aus massivem Material 840 zum Erhöhen der Festigkeit
des Schuhs 720. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um
faßt der Körper aus massivem Material 840 Aluminium.
Der Schuh 720 kann eine beliebige Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen umfassen, wie etwa beispielsweise
einen Super-Seal-II-Down-Jet-Schwimmschuh oder einen Füh
rungsschuh mit einer Dichtungsbuchse für einen Verriegelungs
stopfen, modifiziert in Übereinstimmung mit den Lehren der
vorliegenden Offenbarung. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt der Schuh 720 einen Aluminium-Down-Jet-
Führungsschuh mit einer Dichtungsbuchse für einen Verriege
lungsstopfen, erhältlich von Halliburton Energy Services in
Dallas, Texas, modifiziert in Übereinstimmung mit den Lehren
der vorliegenden Offenbarung, um die Führung des rohrförmigen
Elements 710 in der Schachtbohrung zu optimieren, um die
Dichtung zwischen dem rohrförmigen Element 715 und einer exi
stierenden Schachtbohrungs-Verschalung zu optimieren, und um
in optimaler Weise die Entfernung des Schuhs 720 dadurch zu
erleichtern, daß er bei Beendigung des Aufweitungsprozesses
herausgebohrt wird.
Die untere Becherdichtung 725 ist mit dem Tragelement 745
verbunden und durch dieses abgestützt. Die untere Becherdich
tung 725 verhindert, daß Fremdmaterialien in den inneren Be
reich des rohrförmigen Elements 715 über dem aufweitbaren
Dorn 705 eindringen. Die untere Becherdichtung 725 kann eine
beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Becherdichtungen umfassen, wie etwa beispielsweise TP-Becher,
oder Selective-Injection-Packer(SIP)-Becher, modifiziert in
Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die untere Be
cherdichtung 725 einen SIP-Becher, erhältlich von Halliburton
Energy Services in Dallas, Texas, um in optimaler Weise eine
Schmutzbarriere bereitzustellen, und um einen Schmiermittel
körper aufzunehmen.
Die obere Becherdichtung 730 ist mit dem Tragelement 760 ver
bunden und durch dieses abgestützt. Die obere Becherdichtung
730 verhindert, daß Fremdmaterialien in den inneren Bereich
des rohrförmigen Elements 715 eindringen. Die obere Becher
dichtung 730 kann eine beliebige Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen Becherdichtungen umfassen, wie etwa
beispielsweise TP-Becher oder Selective-Injection-
Packer(SIP)-Becher, modifiziert in Übereinstimmung mit den
Lehren der vorliegenden Offenbarung. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt die obere Becherdichtung 730 einen
SIP-Becher, erhältlich von Halliburton Energy Services in
Dallas, Texas, um in optimaler Weise eine Schmutzbarriere be
reitzustellen und einen Schmiermittelkörper aufzunehmen.
Der Fluiddurchlaß 735 erlaubt es, daß Fluidmaterialien um in
neren Bereich des rohrförmigen Elements 715 und aus diesem
heraus unter dem aufweitbaren Dorn 705 transportiert werden.
Der Fluiddurchlaß 735 ist fluidmäßig mit dem Fluiddurchlaß
740 verbunden. Der Fluiddurchlaß 735 ist bevorzugt mit dem
Tragelement 760, dem Tragelement 745, dem Dornbehälter 710
und dem aufweitbaren Dorn 705 verbunden und innerhalb dessel
ben positioniert. Der Fluiddurchlaß 735 erstreckt sich bevor
zugt ausgehend von einer Position benachbart zu der Oberflä
che zum Boden des aufweitbaren Dorns 705. Der Fluiddurchlaß
735 ist bevorzugt entlang einer Mittenlinie der Vorrichtung
700 positioniert. Der Fluiddurchlaß 735 ist bevorzugt so ge
wählt, daß er Materialien zu transportieren vermag, wie etwa
Zement, Bohrschlamm oder Epoxidharze mit Durchsätzen und
Drücken, die von etwa 40 bis 3.000 Gallonen/Minute und 500
bis 9.000 psi reichen, um in optimaler Weise ausreichende Be
tätigungs- bzw. Betriebsdrücke zu ermöglichen, um das rohr
förmige Element 715 von dem aufweitbaren Dorn 705 wegzupres
sen.
Wie vorstehend unter Bezug auf Fig. 1 bis 6 erläutert, können
während der Plazierung der Vorrichtung 700 innerhalb eines
neuen Abschnitts der Schachtbohrung Fluidmaterialien, die die
Fluiddurchlässe 735 zwangsweise hinauf transportiert werden,
in die Schachtbohrung über dem rohrförmigen Element 715 frei
gelassen werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um
faßt die Vorrichtung 700 außerdem einen Druckfreigabedurch
laß, der mit dem Tragelement 760 verbunden und innerhalb des
selben positioniert ist. Der Druckfreigabedurchlaß ist außer
dem fluidmäßig mit dem Fluiddurchlaß 735 verbunden. Der
Druckfreigabedurchlaß umfaßt bevorzugt ein Steuerventil zum
steuerbaren Öffnen und Schließen des Fluiddurchlasses. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform wird das Steuerventil
druckaktiviert, um in steuerbarer Weise Druckstöße zu mini
mieren. Der Druckfreigabedurchlaß ist bevorzugt im wesentli
chen orthogonal zur Mittenlinie der Vorrichtung 700 positio
niert. Der Druckfreigabedurchlaß ist bevorzugt so gewählt,
daß er Materialien fördert, wie etwa Zement, Bohrschlamm oder
Epoxidharze mit Durchsätzen und Drücken, die von etwa 0 bis
500 Gallonen/Minute bzw. 0 bis 1.000 psi reichen, um den Wi
derstand auf der Vorrichtung 700 während der Einführung in
den neuen Abschnitt einer Schachtbohrung zu verringern, und
um Druckstöße auf den neuen Schachtbohrungsabschnitt zu mini
mieren.
Der Fluiddurchlaß 750 ermöglicht es, daß Fluidmaterialien zu
dem Bereich außerhalb des rohrförmigen Elements 715 und aus
diesem weg transportiert werden. Der Fluiddurchlaß 740 ist
bevorzugt mit dem Schuh 720 verbunden und innerhalb desselben
positioniert in Fluidverbindung mit dem inneren Bereich des
rohrförmigen Elements 715 unter dem aufweitbaren Dorn 705.
Der Fluiddurchlaß 740 weist bevorzugt eine Querschnittsform
auf, die es einem Stopfen oder einer ähnlichen Einrichtung
erlaubt, im Einlaß 830 des Fluiddurchlasses 740 plaziert zu
werden, um dadurch einen weiteren Hindurchtritt von Fluidma
terialien zu blockieren. Auf diese Weise kann der innere Be
reich des rohrförmigen Elements 715 unterhalb des aufweitba
ren Dorns 705 optimal fluidmäßig von dem Bereich außerhalb
des rohrförmigen Elements 715 isoliert werden. Dies erlaubt
es, daß der innere Bereich des rohrförmigen Elements 715 un
terhalb des aufweitbaren Dorns 205 unter Druck gesetzt wird.
Der Fluiddurchlaß 740 ist bevorzugt im wesentlichen entlang
der Mittenlinie der Vorrichtung 700 positioniert. Der Fluid
durchlaß 740 ist bevorzugt so gewählt, daß er Materialien,
wie etwa Zement, Bohrschlamm oder Epoxidharze mit Durchsätzen
und Drücken fördert, die von etwa 0 bis 3.000 Gallonen/Minute
bzw. 0 bis 9.000 psi reichen, um in optimaler Weise einen
ringförmigen Bereich zwischen dem rohrförmigen Element 715
und einem neuen Abschnitt einer Schachtbohrung mit flüssigem
bzw. Fluidmaterialien zu füllen. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform umfaßt der Fluiddurchlaß 740 einen Einlaßdurch
laß 830 mit einer Geometrie, die geeignet ist, einen Anker
und/oder ein Kugeldichtungselement aufzunehmen. Auf diese
Weise kann der Fluiddurchlaß 240 abgedichtet werden durch
Einführen eines Stopfens, Ankers und/oder von Kugeldichtungs
elementen in den Fluiddurchlaß 230.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Vorrich
tung 700 außerdem eine oder mehrere Dichtungen 845, die mit
dem Endabschnitt 820 des rohrförmigen Elements 715 verbunden
und durch diesen abgestützt sind. Die Dichtungen 845 sind au
ßerdem auf einer Außenseite des Endabschnitts 820 des rohr
förmigen Elements 715 positioniert. Die Dichtungen 845 ermög
lichen es, daß die Überlappungsverbindung zwischen einem End
abschnitt einer bereits existierenden Verschalung und dem
Endabschnitt 820 des rohrförmigen Elements 715 fluidmäßig ab
gedichtet wird. Die Dichtungen 845 können eine beliebige An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Dichtungen
umfassen, wie etwa beispielsweise Blei-, Gummi-, Teflon- oder
Epoxidharzdichtungen, modifiziert in Übereinstimmung mit den
Lehren der vorliegenden Offenbarung. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfassen die Dichtungen 845 Dichtungen, die
aus Stratalock-Epoxidharz geformt sind, erhältlich von Halli
burton Energy Services in Dallas, Texas, um in optimaler Wei
se eine Hydraulikdichtung und einen Lasttragegrenzflächensitz
in der Überlappungsverbindung zwischen dem rohrförmigen Ele
ment 715 und einer existierenden Verschalung mit optimaler
Lasttragefähigkeit bereitzustellen, um das rohrförmige Ele
ment 715 abzustützen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Dichtungen
845 so gewählt, daß sie eine ausreichende Reibungskraft be
reitstellen, um das aufgeweitete rohrförmige Element 715 von
der existierenden Verschalung zu tragen bzw. durch diese zu
tragen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht die
durch die Dichtungen 845 bereitgestellte Reibungskraft von
etwa 1.000 bis 1.000.000 lbf, um in optimaler Weise das auf
geweitete rohrförmige Element 715 zu tragen.
Das Tragelement 745 ist bevorzugt mit dem aufweitbaren Dorn
705 und der Überschußverbindung 755 verbunden. Das Tragele
ment 745 umfaßt bevorzugt ein ringförmiges Element ausrei
chender Festigkeit, um die Vorrichtung 700 in einen neuen Ab
schnitt der Schachtbohrung hineinzutragen bzw. -fördern. Das
Tragelement 745 kann eine beliebige Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen Tragelementen umfassen, wie etwa
beispielsweise Stahlbohrrohre, Spiralrohre oder andere hoch
feste Rohre, modifiziert in Übereinstimmung mit den Lehren
der vorliegenden Offenbarung. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt das Tragelement 745 ein herkömmliches Bohr
rohr, erhältlich von verschiedenen Stahlwerken der Vereinig
ten Staaten von Amerika.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Schmiermit
telkörper 750 im ringförmigen Bereich über dem aufweitbaren
Dornbehälter 710 im Innern des rohrförmigen Elements 715 vor
gesehen. Auf diese Weise wird das Pressen des rohrförmigen
Elements 715 weg von dem aufweitbaren Dorn 705 erleichtert.
Das Schmiermittel 705 kann eine beliebige Anzahl von herkömm
lichen, kommerziell erhältlichen Schmiermitteln umfassen, wie
etwa beispielsweise Lubriplate, auf Chlor basierende Schmier
mittel, auf Öl basierende Schmiermittel oder Climax 1500 An
tiseize (3100). Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um
faßt das Schmiermittel 750 Climax 1500 Antiseize (3100), er
hältlich von Halliburton Energy Services in Dallas, Texas, um
in optimaler Weise eine Schmierung zur Erleichterung des Auf
weitungsprozesses bereitzustellen.
Die Überschußverbindung 755 ist mit dem Tragelement 745 und
dem Tragelement 760 verbunden. Die Überschußverbindung 755
erlaubt bevorzugt, daß das Tragelement 745 mit dem Tragele
ment 760 lösbar verbunden wird. Die Überschußverbindung 755
kann eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen Überschußverbindungen umfassen, wie etwa bei
spielsweise einen Innerstring-Sealing-Adapter, einen In
nerstring-Flat-Face-Sealing-Adapter oder einen EZ-Drill-
Setting-Tool-Stinger. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt die Überschußverbindung 755 einen Innerstring-Adapter
mit einer Upper-Guide, erhältlich von Halliburton Energy Ser
vices in Dallas, Texas.
Das Tragelement 760 ist bevorzugt mit der Überschußverbindung
755 und einer (nicht gezeigten) Oberflächentragstruktur ver
bunden. Das Tragelement 760 umfaßt bevorzugt ein ringförmiges
Element ausreichender Festigkeit, um die Vorrichtung 700 in
einen neuen Abschnitt einer Schachtbohrung hineinzutragen
bzw. zu fördern. Das Tragelement 760 kann eine beliebige An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Tragelemen
ten umfassen, wie etwa beispielsweise Stahlbohrrohre, Spiral
rohre oder andere hochfeste Rohre, modifiziert in Überein
stimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Tragelement 760
ein herkömmliches Bohrrohr, erhältlich von Stahlwerken in den
Vereinigten Staaten von Amerika.
Der Stabilisierer 765 ist bevorzugt mit dem Tragelement 760
verbunden. Der Stabilisierer 765 stabilisiert bevorzugt die
Bestandteile der Vorrichtung 700 innerhalb des rohrförmigen
Elements 715. Der Stabilisierer 765 umfaßt bevorzugt ein ku
gelförmiges Element mit einem Außendurchmesser, der etwa 80
bis 99% des Innendurchmessers des rohrförmigen Elements 715
beträgt, um in optimaler Weise eine Knickverformung des rohr
förmigen Elements 715 zu minimieren. Der Stabilisierer 765
kann eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen Stabilisierern umfassen, wie etwa beispielsweise
EZ-Drill-Star-Guides, Dichtstück-Schuhe oder Schleppblöcke,
modifiziert in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegen
den Offenbarung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um
faßt der Stabilisierer 765 eine obere Dichtungsadapterfüh
rung, erhältlich von Halliburton Energy Services in Dallas,
Texas.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Tragele
mente 745 und 760 vor dem Zusammenbau der übrigen Teile der
Vorrichtung 700 sorgfältig gereinigt. Auf diese Weise wird
der Eintrag von Fremdmaterial in die Vorrichtung 700 mini
miert. Dies minimiert die Möglichkeit, daß Fremdmaterial die
verschiedenen Strömungsdurchlässe und Ventile der Vorrichtung
700 verstopft.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden vor oder nach
dem Positionieren der Vorrichtung 700 innerhalb eines neuen
Schachtbohrungsabschnitts mehrere Schachtbohrungsvolumina
durch die verschiedenen Strömungsdurchlässe der Vorrichtung
700 umgewälzt, um sicherzustellen, daß keine Fremdmaterialien
in der Schachtbohrung zu liegen kommen, welche die verschie
denen Strömungsdurchlässe und Ventile der Vorrichtung 700
verstopfen könnten, und um sicherzustellen, daß kein Fremdma
terial mit dem Aufweitungsdorn 705 während des Aufweitungs
prozesses in störenden Eingriff gelangt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Vorrichtung
700 im wesentlichen so betätigt, wie unter Bezug auf Fig. 1
bis 7 erläutert, um einen neuen Verschalungsabschnitt inner
halb der Schachtbohrung zu bilden.
Wie in Fig. 8 gezeigt, werden gemäß einer alternativen bevor
zugten Ausführungsform die vorliegend erläuterte Vorrichtung
und das vorliegend erläuterte Verfahren verwendet, um eine
existierende Schachtbohrungs-Verschalung 805 durch Bilden ei
ner rohrförmigen Auskleidung 810 innerhalb der existierenden
Schachtbohrungs-Verschalung 805 zu reparieren. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist eine äußere ringförmige Ze
mentauskleidung in dem reparierten Abschnitt nicht vorgese
hen. Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform
können eine Anzahl von Fluidmaterialien verwendet werden, um
die rohrförmige Auskleidung 810 in innigen Kontakt mit dem
beschädigten Abschnitt der Schachtbohrungs-Verschalung aufzu
weiten, beispielsweise Zement, Epoxidharz, Schlackengemisch
oder Bohrschlamm. Gemäß einer alternativen bevorzugten Aus
führungsform sind Dichtungselemente 815 bevorzugt an beiden
Enden des rohrförmigen Elements vorgesehen, um in optimaler
Weise eine Fluiddichtung bereitzustellen. Gemäß einer alter
nativen bevorzugten Ausführungsform ist die rohrförmige Aus
kleidung 810 innerhalb eines horizontal positionierten Rohr
leitungsabschnitts gebildet, wie etwa demjenigen, der verwen
det wird, um Kohlenwasserstoffe oder Wasser zu transportie
ren, wobei die rohrförmige Auskleidung 810 in überlappender
Beziehung mit dem benachbarten Rohrleitungsabschnitt plaziert
ist. Auf diese können Untergrundrohrleitungen repariert wer
den, ohne daß sie ausgegraben werden müssen, und ohne daß be
schädigte Abschnitte ersetzt werden müssen.
Gemäß einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform
werden die vorliegend erläuterte Vorrichtung und das vorlie
gend erläuterte Verfahren dazu verwendet, eine Schachtbohrung
mit einer rohrförmigen Auskleidung 810 direkt auszukleiden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine äußere ring
förmige Auskleidung aus Zement zwischen der rohrförmigen Aus
kleidung 810 und der Schachtbohrung nicht vorgesehen. Gemäß
einer alternativen bevorzugten Ausführungsform kann eine be
liebige Anzahl von Fluidmaterial verwendet werden, um die
rohrförmige Auskleidung 810 in innigen Kontakt mit der
Schachtbohrung aufzuweiten, wie etwa beispielsweise Zement,
Epoxidharz, Schlackengemisch oder Bohrschlamm.
In Übereinstimmung mit Fig. 9, 9a, 9b und 9c umfaßt eine be
vorzugte Ausführungsform eine Vorrichtung 900 zum Bilden ei
ner Schachtbohrungsauskleidung ein aufweitbares rohrförmiges
Element 902, ein Tragelement 904, einen aufweitbaren Dorn
bzw. einen Molch 906 und einen Schuh 908. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform erlauben die Auslegung und Konstrukti
on des Dorns 906 und des Schuhs 908 eine problemlose Entfer
nung dieser Elemente, indem sie ausgebohrt werden. Auf diese
Weise kann die Anordnung 900 problemlos aus der Schachtboh
rung unter Verwendung einer herkömmlichen Bohrvorrichtung und
herkömmlicher Bohrmethoden entfernt werden.
Das aufweitbare rohrförmige Element 902 umfaßt bevorzugt ei
nen oberen Abschnitt 910, einen Zwischenabschnitt 912 und ei
nen unteren Abschnitt 914. Während des Betriebs der Vorrich
tung 900 wird das rohrförmige Element 902 bevorzugt von dem
Dorn 906 durch Unterdrucksetzen eines inneren Bereichs 966
des rohrförmigen Elements 902 weggepreßt. Das rohrförmige
Element 902 weist bevorzugt einen im wesentlichen ringförmi
gen Querschnitt auf.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein
aufweitbares rohrförmiges Element 915 mit dem oberen Ab
schnitt 910 des aufweitbaren rohrförmigen Elements 902 ver
bunden. Während des Betriebs der Vorrichtung 900 wird das
rohrförmige Element 915 von dem Dorn 906 durch Unterdruckset
zen des inneren Bereichs 906 des rohrförmigen Elements 902
weggepreßt. Das rohrförmige Element 915 weist bevorzugt einen
im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist die Wandungsdicke des rohr
förmigen Elements 915 größer als die Wandungsdicke des rohr
förmigen Elements 902.
Das rohrförmige Element 915 kann aus einer beliebigen Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien her
gestellt werden, wie beispielsweise aus Ölfeldrohren, Nied
riglegierungsstählen, Titan oder Edelstählen. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform ist das rohrförmige Element 915
hergestellt aus Ölfeldrohren, um in optimaler Weise ungefähr
dieselben mechanischen Eigenschaften wie für das rohrförmige
Element 902 bereitzustellen. Gemäß einer besonders bevorzug
ten Ausführungsform weist das rohrförmige Element 905 einen
plastischen Dehnpunkt auf, der von etwa 40.000 bis 135.000 psi
reicht, um in optimaler Weise ungefähr dieselben Dehnei
genschaften wie für das rohrförmige Element 902 bereitzustel
len. Das rohrförmige Element 915 kann mehrere endweise mit
einander verbundene rohrförmige Elemente aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der obere End
abschnitt des rohrförmigen Elements 915 ein oder mehrere
Dichtungselemente zum optimalen Bereitstellen einer Fluid-
und/oder Gasdichtung mit dem existierenden Abschnitt einer
Schachtbohrungs-Verschalung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die kombinierte
Länge der rohrförmigen Elemente 902, 915 begrenzt, um die
Möglichkeit einer Knickverformung zu minimieren. Für typische
rohrförmige Materialien ist die kombinierte Länge der rohr
förmigen Elemente 902 und 915 begrenzt bezüglich der Länge
auf zwischen etwa 40 bis 20.000 Fuß.
Der untere Abschnitt 914 des rohrförmigen Elements 902 ist
bevorzugt mit dem Schuh 908 durch eine Gewindeverbindung 968
verbunden. Der Zwischenabschnitt 912 des rohrförmigen Ele
ments 902 ist bevorzugt in innigem Gleitkontakt mit dem Dorn
906 angeordnet.
Das rohrförmige Element 902 kann aus einer beliebigen Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien her
gestellt sein, wie beispielsweise aus Ölfeldrohren, Niedrig
legierungsstählen, Titan oder Edelstählen. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist das rohrförmige Element 902 herge
stellt aus Ölfeldrohren, um in optimaler Weise ungefähr die
selben mechanischen Eigenschaften wie für das rohrförmige
Element 915 bereitzustellen. Gemäß einer besonders bevorzug
ten Ausführungsform besitzt das rohrförmige Element 902 einen
plastischen Dehnpunkt, der von etwa 40.000 bis 135.000 psi
reicht, um in optimaler Weise ungefähr dieselben Dehneigen
schaften bereitzustellen wie für das rohrförmige Element 915.
Die Wandungsdicke der oberen, Zwischen- und unteren Abschnit
te 910, 912, 914 des rohrförmigen Elements kann beispielswei
se von etwa 1/16 bis 1,5 Inch reichen. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform reicht die Wandungsdicke der oberen, Zwi
schen- und unteren Abschnitte 910, 912 und 914 des rohrförmi
gen Elements 902 von etwa 1/8 bis 1,25, um in optimaler Weise
eine Wandungsdicke bereitzustellen, die in etwa dieselbe ist
wie diejenige des rohrförmigen Elements 915. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform ist die Wandungsdicke des unteren
Abschnitts 914 kleiner oder gleich der Wandungsdicke des obe
ren Abschnitts 910, um in optimaler Weise eine Geometrie be
reitzustellen, welche in die engen Freiräume lochabwärts hin
einpaßt.
Der äußere Durchmesser der oberen, Zwischen- und unteren Ab
schnitte 910, 912 und 914 des rohrförmigen Elements 902 kann
beispielsweise von etwa 1,05 bis 48 Inch reichen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform reicht der Außendurchmesser der
oberen, Zwischen- und unteren Abschnitte 910, 912 und 914 des
rohrförmigen Elements 902 von etwa 3 1/2 bis 19 Inch, um in
optimaler Weise die Fähigkeit bereitzustellen, die am weite
sten verbreitet verwendeten Ölfeldrohre aufzuweiten.
Die Länge des rohrförmigen Elements 902 ist bevorzugt be
grenzt auf zwischen etwa 2 bis 5 Fuß, um in optimaler Weise
eine ausreichende Länge bereitzustellen, damit diese den Dorn
906 und einen Schmiermittelkörper aufnehmen kann.
Das rohrförmige Element 902 kann eine beliebige Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen rohrförmigen Elemen
ten umfassen, modifiziert in Übereinstimmung mit den Lehren
der vorliegenden Offenbarung. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt das rohrförmige Element 902 Oilfield Country
Tubular Goods, erhältlich von verschiedenen Stahlwerken der
USA. Das rohrförmige Element 915 kann eine beliebige Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen rohrförmigen Ele
menten umfassen, modifiziert in Übereinstimmung mit den Leh
ren der vorliegenden Offenbarung. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt das rohrförmige Element 915 Oilfield
Country Tubular Goods, erhältlich von verschiedenen Stahlwer
ken der USA.
Die verschiedenen Elemente des rohrförmigen Elements 902 kön
nen unter Verwendung einer beliebigen Anzahl herkömmlicher
Prozesse verbunden werden, wie etwa beispielsweise durch Ge
windeverbindungen, durch Schweißen, oder hergestellt aus ei
nem Stück. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die
verschiedenen Elemente des rohrförmigen Elements 902 unter
Verwendung von Schweißen verbunden sein. Das rohrförmige Ele
ment 902 kann mehrere rohrförmigen Elemente umfassen, die
endweise verbunden sind. Die verschiedenen Elemente des rohr
förmigen Elements 915 können unter Verwendung einer beliebi
gen Anzahl von herkömmlichen Prozessen verbunden sein, wie
etwa beispielsweise durch Schraubverbindungen, Schweißen oder
durch Herstellen aus einem Stück. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform sind die verschiedenen Elemente des rohrför
migen Elements 915 unter Verwendung von Schweißen miteinander
verbunden. Das rohrförmige Element 915 kann eine beliebige
Anzahl von rohrförmigen Elementen umfassen, die endweise ver
bunden sind. Die rohrförmigen Elemente 902 und 915 können un
ter Verwendung einer beliebigen Anzahl herkömmlicher Prozesse
verbunden sein, wie beispielsweise durch Schraubverbindungen,
Schweißen oder durch einstückige Herstellung.
Das Tragelement 904 umfaßt bevorzugt einen Innengestängeadap
ter 916, einen Fluiddurchlaß 918, eine obere Führung 920 und
eine Verbindung bzw. Kupplung 922. Während des Betriebs der
Vorrichtung 900 trägt das Tragelement 904 bevorzugt die Vor
richtung 900 während der Bewegung der Vorrichtung 900 inner
halb einer Schachtbohrung. Das Tragelement 904 weist bevor
zugt im wesentlichen ringförmigen Querschnitt auf.
Das Tragelement 904 kann aus einer beliebigen Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien hergestellt
sein, wie etwa beispielsweise aus Ölfeldrohren, Niedriglegie
rungsstahl, Spiralrohren oder Edelstahl. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist das Tragelement 904 hergestellt
aus Niedriglegierungsstahl, um in optimaler Weise hohe Dehn
festigkeit bereitzustellen.
Der Innengestängeadapter 916 ist bevorzugt mit einem herkömm
lichen Bohrgestängeträger ausgehend von einer Oberflächen
stelle verbunden und durch diesen getragen. Der Innengestän
geadapter 916 kann mit einem herkömmlichen Bohrgestängeträger
971 durch eine Gewindeverbindung 970 verbunden sein.
Der Fluiddurchlaß 918 wird bevorzugt verwendet, um Fluide und
andere Materialien zu der Vorrichtung 900 und von dieser weg
zu fördern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der
Fluiddurchlaß 918 fluidmäßig mit dem Fluiddurchlaß 952 ver
bunden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Flu
iddurchlaß 918 verwendet, um aushärtbare Fluiddichtungsmate
rialien zu der Vorrichtung 900 und von dieser weg zu fördern.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann der
Fluiddurchlaß 918 einen oder mehrere Druckfreigabedurchlässe
(nicht gezeigt) umfassen, um Fluiddruck während der Positio
nierung der Vorrichtung 900 innerhalb einer Schachtbohrung
freizugeben bzw. abzubauen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist der Fluiddurchlaß 918 entlang einer Längsmit
tenlinie der Vorrichtung 900 positioniert. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß 918 so gewählt,
daß er die Förderung von aushärtbaren Fluidmaterialien unter
Betriebsdrücken erlaubt, die von etwa 0 bis 9.000 psi rei
chen.
Die obere Führung 920 ist mit einem oberen Abschnitt des
Tragelements 904 verbunden. Die obere Führung 920 ist bevor
zugt dazu ausgelegt, das Tragelement 904 innerhalb des rohr
förmigen Elements 915 zu zentrieren. Die obere Führung 920
kann eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen Führungselementen umfassen, die in Übereinstimmung
mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung modifiziert sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die obere Füh
rung 920 einen Innengestängeadapter, erhältlich von Hallibur
ton Energy Services in Dallas, Texas, um in optimaler Weise
die Vorrichtung 900 in dem rohrförmigen Element 915 zu füh
ren.
Die Kupplung 922 kuppelt bzw. verbindet das Tragelement 904
mit dem Dorn 906. Die Kupplung 922 umfaßt bevorzugt eine her
kömmliche Gewindeverbindung.
Die verschiedenen Elemente des Tragelements 904 können unter
Verwendung einer beliebigen Anzahl herkömmlicher Prozesse
verbunden sein, wie etwa beispielsweise durch Schweißen,
durch Gewindeverbindungen oder durch einstückige Herstellung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die verschiede
nen Elemente des Tragelements 904 unter Verwendung von Gewin
deverbindungen verbunden.
Der Dorn 906 umfaßt bevorzugt einen Halter 924, einen Gummi
becher 926, einen Aufweitungskonus 928, einen unteren Konus
halter 930, einen Zementkörper 932, eine untere Führung 934,
eine Aufweitungsbuchse 936, einen Abstandhalter 938, ein Ge
häuse 940, eine Dichtungsbuchse 942, einen oberen Konushalter
944, einen Schmierdorn 946, eine Schmierbuchse 948, eine Füh
rung 950 und einen Fluiddurchlaß 952.
Der Halter 924 ist mit dem Schmierdorn 946, der Schmierbuchse
948 und dem Gummibecher 926 verbunden. Der Halter 924 verbin
det den Gummibecher 926 mit der Schmierbuchse 948. Der Halter
924 besitzt im wesentlichen ringförmigen Querschnitt. Der
Halter 924 kann eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kom
merziell erhältlichen Haltern umfassen, wie etwa beispiels
weise geschlitzte Federstifte oder einen Rollstift.
Der Gummibecher 926 ist mit dem Halter 924, dem Schmierdorn
946 und der Schmierbuchse 948 verbunden. Der Gummibecher 926
verhindert das Eindringen von Fremdmaterialien in den inneren
Bereich 972 des rohrförmigen Elements 902 unter den Gummibe
cher 926. Der Gummibecher 926 kann eine beliebige Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Gummibechern umfas
sen, wie etwa beispielsweise TP-Becher oder Selective-
Injection-Packer(SIP)-Becher. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt der Gummibecher 926 einen SIP-Becher, er
hältlich von Halliburton Energy Services in Dallas, Texas, um
in optimaler Weise Fremdmaterialien auszusperren bzw. zu
blockieren.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der
Schmiermittelkörper außerdem im inneren Bereich 972 des rohr
förmigen Elements 902 vorgesehen, um die Grenzfläche zwischen
der Außenseite des Dorns 902 und der Innenseite der rohrför
migen Elemente 902 und 915 zu schmieren. Das Schmiermittel
kann eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen Schmiermitteln umfassen, wie etwa beispielsweise
Lubriplate, auf Chlor basierende Schmiermittel, auf Öl basie
rende Schmiermittel oder Climax 1500 Antiseize (3100). Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Schmiermittel
Climax 1500 Antiseize (3100), erhältlich von Climax Lubri
cants and Equipment Co. in Houston, Texas, um in optimaler
Weise eine Schmierung zur Erleichterung des Aufweitungspro
zesses bereitzustellen.
Der Aufweitungskonus 928 ist mit dem unteren Konushalter 930,
dem Zementkörper 932, der unteren Führung 934, der Aufwei
tungsbuchse 936, dem Gehäuse 940 und dem oberen Konushalter
944 verbunden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden
die rohrförmigen Elemente 902 und 915 während des Betriebs
der Vorrichtung 900 von der Außenseite des Aufweitungskonus
928 weggepreßt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird
eine axiale Bewegung des Aufweitungskonus 928 verhindert
durch den unteren Konushalter 930, das Gehäuse 940 und den
oberen Konushalter 944. Eine innere radiale Bewegung des Auf
weitungskonus 928 wird verhindert durch den Zementkörper 932,
das Gehäuse 940 und den oberen Konushalter 944.
Der Aufweitungskonus 928 weist im wesentlichen ringförmigen
Querschnitt auf. Der Außendurchmesser des Aufweitungskonus
928 ist bevorzugt verjüngt, um Konusgestalt bereitzustellen.
Die Wandungsdicke des Aufweitungskonus 928 kann beispielswei
se von etwa 0,125 bis 3 Inch reichen. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform reicht die Wandungsdicke des Aufweitungskonus
928 von etwa 0,25 bis 0,75 Inch, um in optimaler Weise eine
angemessene Preßfestigkeit mit minimalem Material bereitzu
stellen. Die maximalen und minimalen Außendurchmesser des
Aufweitungskonus können beispielsweise von etwa 1 bis 47 Inch
reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der
minimale Außendurchmesser des Aufweitungskonus 928 von etwa
3,5 bis 19, um in optimaler Weise eine Aufweitung der übli
chen verfügbaren Ölfeldrohre zu ermöglichen.
Der Aufweitungskonus 928 kann aus einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien herge
stellt sein, wie etwa beispielsweise aus Keramik, Werkzeug
stahl, Titan oder Niedriglegierungsstahl. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist der Aufweitungskonus 928 aus Werk
zeugstahl hergestellt, um in optimaler Weise hohe Festigkeit
und Abriebbeständigkeit bereitzustellen. Die Oberflächenhärte
der Außenseite des Aufweitungskonus 928 kann beispielsweise
von etwa 50 Rockwell C bis 70 Rockwell C reichen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform reicht die Oberflächenhärte der
Außenseite des Aufweitungskonus 928 von etwa 58 Rockwell C
bis 62 Rockwell C, um in optimaler Weise hohe Dehnfestigkeit
bereitzustellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Aufweitungskonus 928 erwärmt, um in optimaler Weise eine har
te Außenseite und einen elastischen inneren Körper bereitzu
stellen, um in optimaler Weise Abriebbeständigkeit und Rißzä
higkeit bereitzustellen.
Der untere Konushalter 930 ist mit dem Aufweitungskonus 928
und dem Gehäuse 940 verbunden. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform wird eine axiale Bewegung des Aufweitungskonus
928 verhindert durch den unteren Konushalter 930. Bevorzugt
weist der untere Konushalter 930 im wesentlichen ringförmigen
Querschnitt auf.
Der untere Konushalter 930 ist aus einer beliebigen Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien her
gestellt, wie etwa beispielsweise aus Keramik, Werkzeugstahl,
Titan oder Niedriglegierungsstahl. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist der untere Konushalter 930 aus Werkzeug
stahl hergestellt, um in optimaler Weise hohe Festigkeit und
Abriebbeständigkeit bereitzustellen. Die Oberflächenhärte der
Außenseite des unteren Konushalters 930 kann beispielsweise
von etwa 50 Rockwell C bis 70 Rockwell C reichen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform reicht die Oberflächenhärte der
Außenseite des unteren Konushalters 930 von etwa 58 Rockwell
C bis 62 Rockwell C, um in optimaler Weise hohe Dehnfestig
keit bereitzustellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird der untere Konushalter 930 wärmebehandelt, um in optima
ler Weise eine harte Außenseite und einen elastischen inneren
Körper bereitzustellen, um in optimaler Weise Abriebbestän
digkeit und Bruchzähigkeit bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind der untere Ko
nushalter 930 und der Aufweitungskonus 928 als integrales
einstückiges Element gebildet, um die Anzahl von Bauteilen zu
verringern, und um die Gesamtfestigkeit der Vorrichtung zu
erhöhen. Die Außenseite des unteren Konushalters 930 paßt be
vorzugt mit den Innenseiten der rohrförmigen Elemente 902 und
915 zusammen.
Der Zementkörper 932 ist im Innern des Dorns 906 positio
niert. Der Zementkörper 932 stellt eine innere Tragstruktur
für den Dorn 906 bereit. Der Zementkörper 932 kann außerdem
problemlos ausgebohrt werden unter Verwendung einer herkömm
lichen Bohreinrichtung. In dieser Weise kann der Dorn 906 un
ter Verwendung einer herkömmlichen Bohreinrichtung problemlos
entfernt werden.
Der Zementkörper 932 kann eine beliebige Anzahl von herkömm
lichen, kommerziell erhältlichen Zementverbindungen umfassen.
Alternativ können anstelle von Zement Aluminium, Gußeisen
oder einige andere bohrbare metallische, Verbundstoff- oder
Aggregatmaterialien verwendet werden. Der Zementkörper 932
weist im wesentlichen ringförmigen Querschnitt auf.
Die untere Führung 934 ist mit der Aufweitungsbuchse 936 und
dem Gehäuse 940 verbunden. Während des Betriebs der Vorrich
tung 900 trägt die untere Führung 934 bevorzugt dazu bei, die
Bewegung des Dorns 906 in dem rohrförmigen Element 902 zu
führen. Die untere Führung 934 weist im wesentlichen ringför
migen Querschnitt auf.
Die untere Führung 934 kann aus einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien herge
stellt sein, wie etwa beispielsweise aus Ölfeldrohren, aus
Niedriglegierungsstahl oder Edelstahl. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform ist die untere Führung 934 aus Niedrigle
gierungsstahl hergestellt, um in optimale Weise hohe Dehnfe
stigkeit bereitzustellen. Die Außenseite der unteren Führung
934 paßt bevorzugt mit der Innenseite des rohrförmigen Ele
ments 902 zusammen, um einen Gleitsitz bereitzustellen.
Die Aufweitungsbuchse 936 ist mit der unteren Führung 934 und
dem Gehäuse 940 verbunden. Während des Betriebs der Vorrich
tung 900 unterstützt die Aufweitungsbuchse 936 die Führung
der Bewegung des Dorns 906 innerhalb des rohrförmigen Ele
ments 902. Die Aufweitungsbuchse 936 weist bevorzugt im we
sentlichen ringförmigen Querschnitt auf.
Die Aufweitungsbuchse 936 kann aus einer beliebigen Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien her
gestellt sein, wie etwa beispielsweise aus Ölfeldrohren,
Niedriglegierungsstahl oder Edelstahl. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform ist die Aufweitungsbuchse 936 aus Nied
riglegierungsstahl hergestellt, um in optimaler Weise hohe
Dehnfestigkeit bereitzustellen. Die Außenseite der Aufwei
tungsbuchse 936 paßt bevorzugt mit der Innenseite des rohr
förmigen Elements 902 zusammen, um einen Gleitsitz bereitzu
stellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die
Aufweitungsbuchse 936 und die untere Führung 934 als integra
les einstückiges Element gebildet, um die Anzahl an Bauteilen
zu minimieren und die Festigkeit der Vorrichtung zu erhöhen.
Der Abstandhalter 938 ist mit der Dichtungsbuchse 942 verbun
den. Der Abstandhalter 938 umfaßt bevorzugt den Fluiddurchlaß
952 und ist dazu ausgelegt, mit dem Aufweitungsrohr 906 des
Schuhs 908 zusammenzupassen. Auf diese Weise kann ein Stopfen
oder Anker von der Oberfläche aus durch die Fluiddurchlässe
918 und 952 in den Fluiddurchlaß 962 hinein gefördert werden.
Bevorzugt weist der Abstandhalter 938 im wesentlichen ring
förmigen Querschnitt auf.
Der Abstandhalter 938 kann aus einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien herge
stellt sein, wie etwa beispielsweise aus Stahl, Aluminium
oder Gußeisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
der Abstandhalter 938 aus Aluminium hergestellt, um in opti
maler Weise Ausbohrbarkeit bzw. Bohrbarkeit bereitzustellen.
Das Ende des Abstandhalters 938 paßt bevorzugt mit dem Ende
des Aufweitungsrohrs 960 zusammen. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform sind der Abstandhalter 938 und die Dichtungs
buchse 942 als integrales einstückiges Element gebildet, um
die Anzahl an Bauteilen zu verringern und die Festigkeit der
Vorrichtung zu erhöhen.
Das Gehäuse 940 ist mit der unteren Führung 934, der Aufwei
tungsbuchse 936, dem Aufweitungskonus 928, dem Zementkörper
932 und dem unteren Konushalter 930 verbunden. Während des
Betriebs der Vorrichtung 900 verhindert das Gehäuse 940 be
vorzugt eine innere radiale Bewegung des Aufweitungskonus
928. Bevorzugt weist das Gehäuse 940 im wesentlichen ringför
migen Querschnitt auf.
Das Gehäuse 940 kann aus einer beliebigen Anzahl von herkömm
lichen, kommerziell erhältlichen Materialien hergestellt
sein, wie etwa beispielsweise aus Ölfeldrohren, Niedriglegie
rungsstahl oder Edelstahl. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist das Gehäuse 940 aus Niedriglegierungsstahl her
gestellt, um in optimaler Weise hohe Dehnfestigkeit bereitzu
stellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die un
tere Führung 934, die Aufweitungsbuchse 936 und das Gehäuse
940 als integrales einstückiges Element gebildet, um die An
zahl an Bauteilen zu minimieren und die Festigkeit der Vor
richtung zu erhöhen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt die
Innenseite des Gehäuses 940 einen oder mehrere Vorsprünge zur
Erleichterung der Verbindung zwischen dem Gehäuse 940 und dem
Zementkörper 932.
Die Dichtungsbuchse 942 ist mit dem Tragelement 904, dem Ze
mentkörper 932, dem Abstandhalter 938 und dem oberen Konus
halter 944 verbunden. Während des Betriebs der Vorrichtung
stellt die Dichtungsbuchse 942 bevorzugt eine Abstützung für
den Dorn 906 bereit. Die Dichtungsbuchse 942 ist bevorzugt
mit dem Tragelement 904 unter Verwendung der Kupplung 922
verbunden. Bevorzugt weist die Dichtungsbuchse 942 im wesent
lichen ringförmigen Querschnitt auf.
Die Dichtungsbuchse 942 kann aus einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien herge
stellt sein, wie beispielsweise Stahl, Aluminium oder Gußei
sen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dich
tungsbuchse 942 aus Aluminium hergestellt, um in optimaler
Weise Bohrbarkeit bzw. Ausbohrbarkeit der Dichtungsbuchse 942
bereitzustellen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt die
Außenseite der Dichtungsbuchse 942 einen oder mehrere Vor
sprünge, um die Verbindung zwischen der Dichtungsbuchse 942
und dem Zementkörper 932 zu erleichtern.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind der
Abstandhalter 938 und die Dichtungsbuchse 942 integral als
einstückiges Element gebildet, um die Anzahl an Komponenten
zu minimieren.
Der obere Konushalter 944 ist mit dem Aufweitungskonus 928,
der Dichtungsbuchse 942 und dem Zementkörper 932 verbunden.
Während des Betriebs der Vorrichtung 900 verhindert der obere
Konushalter 944 bevorzugt eine axiale Bewegung des Aufwei
tungskonus 928. Bevorzugt weist der obere Konushalter 944 im
wesentlichen ringförmigen Querschnitt auf.
Der obere Konushalter 944 kann aus einer beliebigen Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien her
gestellt sein, wie etwa beispielsweise aus Stahl, Aluminium
oder Gußeisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
der obere Konushalter 944 aus Aluminium hergestellt, um in
optimaler Weise Bohrbarkeit bzw. Ausbohrbarkeit des oberen
Konushalters 944 bereitzustellen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der
obere Konushalter 944 eine Querschnittsform auf, die dazu
ausgelegt ist, erhöhte Steifigkeit bzw. Festigkeit bereitzu
stellen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform
weist der obere Konushalter 944 eine Querschnittsform auf,
die im wesentlichen I-förmig ist, um eine erhöhte Festigkeit
bereitzustellen und die Materialmenge zu minimieren, die aus
gebohrt werden muß.
Der Schmierdorn 946 ist mit dem Halter 924, dem Gummibecher
926, dem oberen Konushalter 944, der Schmierbuchse 948 und
der Führung 950 verbunden. Während des Betriebs der Vorrich
tung 900 enthält der Schmierdorn 946 bevorzugt den Schmier
mittelkörper in dem ringförmigen Bereich 972 zum Schmieren
der Grenzfläche zwischen dem Dorn 906 und dem rohrförmigen
Element 902. Bevorzugt weist der Schmierdorn 946 im wesentli
chen ringförmigen Querschnitt auf.
Der Schmierdorn 946 kann aus einer beliebigen Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien hergestellt
sein, wie etwa beispielsweise aus Stahl, Aluminium oder Guß
eisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der
Schmierdorn 946 aus Aluminium hergestellt, um in optimaler
Weise Bohrbarkeit bzw. Ausbohrbarkeit des Schmierdorns 946
bereitzustellen.
Die Schmierbuchse 948 ist mit dem Schmierdorn 946, dem Halter
924, dem Gummibecher 926, dem oberen Konushalter 944, der
Schmierbuchse 948 und der Führung 950 verbunden. Während des
Betriebs der Vorrichtung 900 trägt die Schmierbuchse 948 be
vorzugt den Ringbecher 926. Bevorzugt weist die Schmierbuchse
948 im wesentlichen ringförmigen Querschnitt auf.
Die Schmierbuchse 948 kann aus einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien herge
stellt sein, wie etwa beispielsweise aus Stahl, Aluminium
oder Gußeisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
die Schmierbuchse 948 aus Aluminium hergestellt, um in opti
maler Weise Bohrbarkeit bzw. Ausbohrbarkeit der Schmierbuchse
948 bereitzustellen.
Wie aus Fig. 9c hervorgeht, wird die Schmierbuchse 948 durch
den Schmierdorn 946 getragen bzw. gestützt. Die Schmierbuchse
948 trägt ihrerseits den Gummibecher 926. Der Halter 924 ver
bindet den Gummibecher 926 mit der Schmierbuchse 948. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform sind Dichtungen 949a und
949b zwischen dem Schmierdorn 946, der Schmierbuchse 948 und
dem Gummibecher 926 vorgesehen, um in optimaler Weise den in
neren Bereich 972 des rohrförmigen Elements 902 abzudichten.
Die Führung 950 kann mit dem Schmierdorn 946, dem Halter 924
und der Schmierbuchse 948 verbunden sein. Während des Be
triebs der Vorrichtung 900 führt die Führung 950 bevorzugt
die Vorrichtung auf dem Tragelement 904. Bevorzugt weist die
Führung 950 im wesentlichen ringförmigen Querschnitt auf.
Die Führung 950 kann aus einer beliebigen Anzahl von herkömm
lichen, kommerziell erhältlichen Materialien hergestellt
sein, wie etwa beispielsweise aus Stahl, Aluminium oder Guß
eisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Füh
rung 950 aus Aluminium hergestellt, um in optimaler Weise
Bohrbarkeit bzw. Ausbohrbarkeit der Führung 950 bereitzustel
len.
Der Fluiddurchlaß 952 ist mit dem Dorn 906 verbunden. Während
des Betriebs der Vorrichtung fördert der Fluiddurchlaß 952
bevorzugt aushärtbare Fluidmaterialien. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß 952 über der Mit
tenlinie der Vorrichtung 900 angeordnet. Gemäß einer beson
ders bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß 952
dazu ausgelegt, aushärtbare Fluidmaterialien mit Drücken und
einem Durchsatz zu fördern, die von etwa 0 bis 9.000 psi bzw.
0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen, um in optimaler Weise
Drücke und Durchsätze bereitzustellen, um Fluide während der
Installation der Vorrichtung zu verschieben und umzuwälzen.
Die verschiedenen Elemente des Dorns 906 können unter Verwen
dung einer beliebigen Anzahl von Prozessen verbunden sein,
wie etwa beispielsweise durch Schraubverbindungen, Schweiß
verbindungen oder durch Zementieren. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform sind die verschiedenen Elemente des Dorns 906
unter Verwendung von Schraubverbindungen und durch Zementie
ren verbunden.
Der Schuh 908 umfaßt bevorzugt ein Gehäuse 954, einen Zement
körper 956, eine Dichtungsbuchse 958, ein Aufweitungsrohr
960, einen Fluiddurchlaß 962 und eine oder mehrere Auslaßdü
sen 964.
Das Gehäuse 954 ist mit dem Zementkörper 956 und dem unteren
Abschnitt 914 des rohrförmigen Elements 902 verbunden. Wäh
rend des Betriebs der Vorrichtung 900 verbindet das Gehäuse
954 bevorzugt den unteren Abschnitt des rohrförmigen Elements
902 mit dem Schuh 908, um das Aufweiten und Positionieren des
rohrförmigen Elements 902 zu erleichtern. Bevorzugt weist das
Gehäuse 954 im wesentlichen ringförmigen Querschnitt auf.
Das Gehäuse 954 kann aus einer beliebigen Anzahl von herkömm
lichen, kommerziell erhältlichen Materialien hergestellt
sein, beispielsweise aus Stahl oder Aluminium. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse 954 aus Aluminium
hergestellt, um in optimaler Weise Bohrbarkeit bzw. Ausbohr
barkeit des Gehäuses 954 bereitzustellen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt die
Innenseite des Gehäuses 954 einen oder mehrere Vorsprünge zur
Erleichterung der Verbindung zwischen dem Zementkörper 956
und dem Gehäuse 954.
Der Zementkörper 956 ist mit dem Gehäuse 954 und der Dich
tungsbuchse 958 verbunden. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist die Zusammensetzung des Zementkörpers 956 so
gewählt, daß sie erlaubt, den Zementkörper problemlos unter
Verwendung herkömmlicher Bohrmaschinen und Prozesse auszuboh
ren.
Die Zusammensetzung des Zementkörpers 956 kann eine beliebige
Anzahl von Zementzusammensetzungen umfassen. Gemäß einer al
ternativen bevorzugten Ausführungsform kann ein bohrbares Ma
terial, beispielsweise Aluminium oder Eisen, anstelle des Ze
mentkörpers 956 vorgesehen sein.
Die Dichtungsbuchse 958 ist mit dem Zementkörper 956, dem
Aufweitungsrohr 960, dem Fluiddurchlaß 962 und einem oder
mehreren Auslaßdüsen 964 verbunden. Während des Betriebs der
Vorrichtung 900 ist die Dichtungsbuchse 958 bevorzugt dazu
ausgelegt, ein aushärtbares Fluidmaterial 952 in den Fluid
durchlaß 962 hinein und daraufhin in die Auslaßdüsen 964 zu
fördern, um das aushärtbare Fluidmaterial in den ringförmigen
Bereich außerhalb des rohrförmigen Elements 902 einzusprit
zen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt während
des Betriebs der Vorrichtung 900 die Dichtungsbuchse 958 au
ßerdem eine Einlaßgeometrie, die es erlaubt, daß ein herkömm
licher Stopfen oder Anker 964 im Einlaß der Dichtungsbuchse
958 untergebracht werden kann. Auf diese Weise kann der Flu
iddurchlaß 962 blockiert bzw. zugesetzt werden, wodurch der
innere Bereich 966 des rohrförmigen Elements 902 fluidmäßig
isoliert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Dichtungs
buchse 958 im wesentlichen einen ringförmigen Querschnitt
auf. Die Dichtungsbuchse 958 kann aus einer beliebigen Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien her
gestellt sein, wie etwa beispielsweise aus Stahl, Aluminium
oder Gußeisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird
die Dichtungsbuchse 958 aus Aluminium hergestellt, um in op
timaler Weise die Bohrbarkeit bzw. Ausbohrbarkeit der Dich
tungsbuchse 958 bereitzustellen.
Das Aufweitungsrohr 960 ist mit der Dichtungsbuchse 958, dem
Fluiddurchlaß 962 und einem oder mehreren Auslaßdüsen 964
verbunden. Während des Betriebs der Vorrichtung 900 ist das
Aufweitungsrohr 960 bevorzugt dazu ausgelegt, ein aushärtba
res Fluidmaterial von bzw. aus dem Fluiddurchlaß 952 in den
Fluiddurchlaß 962 und daraufhin in die Auslaßdüsen 964 zu
fördern, um das aushärtbare Fluidmaterial in den ringförmigen
Bereich außerhalb des rohrförmigen Elements 902 einzusprit
zen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt während
des Betriebs der Vorrichtung 900 die Dichtungsbuchse 960 au
ßerdem eine Einengungsgeometrie, die es erlaubt, daß ein her
kömmlicher Stopfen oder Anker 974 in dem Einlaß der Dich
tungsbuchse 958 untergebracht wird. Auf diese Weise wird der
Fluiddurchlaß 962 blockiert bzw. versperrt, wodurch der inne
re Bereich 966 des rohrförmigen Elements 902 fluidmäßig iso
liert wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform paßt ein
Ende des Aufweitungsrohrs 960 mit einem Ende des Abstandhal
ters 938 zusammen, um in optimaler Weise die Materialübertra
gung zwischen den beiden zu erleichtern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Aufwei
tungsrohr 960 einen im wesentlichen ringförmigen Querschnitt
auf. Das Aufweitungsrohr 960 kann aus einer beliebigen Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien her
gestellt sein, wie etwa beispielsweise aus Stahl, Aluminium
oder Gußeisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
das Aufweitungsrohr 960 aus Aluminium hergestellt, um in op
timaler Weise die Bohrbarkeit bzw. Ausbohrbarkeit des Aufwei
tungsrohrs 960 bereitzustellen.
Der Fluiddurchlaß 962 ist mit der Dichtungsbuchse 958, dem
Aufweitungsrohr 960 und einem oder mehreren Auslaßdüsen 964
verbunden. Während des Betriebs der Vorrichtung 900 fördert
der Fluiddurchlaß 962 bevorzugt aushärtbare Fluidmaterialien.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß
962 über der Mittenlinie der Vorrichtung 900 angeordnet. Ge
mäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Flu
iddurchlaß 962 dazu ausgelegt, aushärtbare Fluidmaterialien
mit Drücken und Durchsätzen zu fördern, die von etwa 0 bis
9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen, um in op
timaler Weise Fluide mit betriebsmäßig wirksamen Durchsätzen
bereitzustellen.
Die Auslaßdüsen 964 sind mit der Dichtungsbuchse 958, dem
Aufweitungsrohr 960 und dem Fluiddurchlaß 962 verbunden. Wäh
rend des Betriebs der Vorrichtung 900 fördern die Auslaßdüsen
964 bevorzugt aushärtbares Fluidmaterial von dem Fluiddurch
laß 962 zu dem Bereich außerhalb der Vorrichtung 900. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Schuh 908 mehre
re Auslaßdüsen 964.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Auslaß
düsen 964 Durchlässe, die in das Gehäuse 954 und den Zement
körper 956 gebohrt sind, um den Aufbau der Vorrichtung 900 zu
vereinfachen.
Die verschiedenen Elemente des Schuhs 908 können unter Ver
wendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen Prozessen
verbunden sein, wie beispielsweise durch Gewindeverbindungen,
durch Zement oder durch einstückige Materialherstellung. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die verschiedenen
Elemente des Schuhs 908 unter Verwendung von Zement verbun
den.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Anordnung
900 im wesentlichen so betrieben, wie vorstehend unter Bezug
auf Fig. 1 bis 8 erläutert, um einen neuen Verschalungsab
schnitt in einer Schachtbohrung zu erzeugen, oder um eine
Schachtbohrungs-Verschalung oder Rohrleitung zu reparieren.
Um eine Schachtbohrung in eine unterirdische Formation vorzu
treiben, wird insbesondere ein Bohrgestänge in an sich be
kannter Weise verwendet, um Material aus der unterirdischen
Formation zur Bildung eines neuen Abschnitts auszubohren.
Die Vorrichtung 900 zur Bohrung einer Schachtbohrungs-
Verschalung in einer unterirdischen Formation wird daraufhin
in dem neuen Abschnitt der Schachtbohrung positioniert. Gemäß
einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Vor
richtung 900 das rohrförmige Element 915. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform wird das aushärtbare Fluiddichtungsma
terial daraufhin von einer Oberflächenstelle in den Fluid
durchlaß 918 gepumpt. Das aushärtbare Fluiddichtungsmaterial
gelangt daraufhin von dem Fluiddurchlaß 918 in den inneren
Bereich 966 des rohrförmigen Elements 902 unter dem Dorn 906.
Das aushärtbare Fluiddichtungsmaterial gelangt daraufhin vom
inneren Bereich 966 in den Fluiddurchlaß 962. Das aushärtbare
Fluiddichtungsmaterial verläßt daraufhin die Vorrichtung 900
über die Auslaßdüsen 964 und füllt einen ringförmigen Bereich
zwischen dem Äußeren des rohrförmigen Elements 902 und der
Innenwandung des neuen Abschnitts der Schachtbohrung. Fortge
setzte Pumpen des aushärtbaren Fluiddichtungsmaterials veran
laßt dieses dazu, zumindest einen Teil des ringförmigen Be
reichs aufzufüllen.
Das aushärtbare Fluiddichtungsmaterial wird bevorzugt in den
ringförmigen Bereich mit Drücken und Durchsätzen gepumpt, die
beispielsweise von etwa 0 bis 5.000 psi bzw. 0 bis 1.500 Gal
lonen/Minute reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird das aushärtbare Fluiddichtungsmaterial in den ringförmi
gen Bereich mit Drücken und Durchsätzen gepumpt, die für den
speziellen Schachtbohrungsabschnitt ausgelegt sind, um die
Verschiebung des aushärtbaren Fluiddichtungsmaterials zu op
timieren, während keine Umwälzdrücke erzeugt werden, die hin
reichen, daß die Umwälzung verlorengeht, und die dazu führen,
daß die Schachtbohrung einbricht. Die optimalen Drücke und
Durchsätze werden bevorzugt unter Verwendung herkömmlicher
empirischer Methoden ermittelt.
Das aushärtbare Fluiddichtungsmaterial kann eine beliebige
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen aushärtba
ren Fluiddichtungsmaterialien umfassen, wie etwa beispiels
weise Schlackengemisch, Zement oder Epoxidharz. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt das aushärtbare Fluiddich
tungsmaterial gemischte Zemente, die spezielle für den
Schachtabschnitt ausgelegt sind, der ausgekleidet werden
soll, und die erhältlich sind von Halliburton Energy Services
in Dallas, Texas, um in optimaler Weise eine Abstützung für
das neue rohrförmige Element bereitzustellen, während optima
le Strömungseigenschaften außerdem beibehalten werden, um be
triebsmäßige Schwierigkeiten während der Verschiebung des Ze
ments in dem ringförmigen Bereich zu minimieren. Die optimale
Zusammensetzung der gemischten Zemente wird bevorzugt unter
Verwendung herkömmlicher empirischer Methoden ermittelt.
Der ringförmige Bereich wird bevorzugt mit dem aushärtbaren
Fluiddichtungsmaterial in ausreichenden Mengen gefüllt, um
sicherzustellen, daß bei radialer Aufweitung des rohrförmigen
Elements 902 der ringförmige Bereich des neuen Abschnitts der
Schachtbohrung mit aushärtbarem Material gefüllt wird.
Sobald der ringförmige Bereich in angemessener Weise mit aus
härtbarem Fluiddichtungsmaterial gefüllt ist, wird ein Stop
fen oder Anker oder eine ähnliche Einrichtung bevorzugt in
den Fluiddurchlaß 962 eingeführt, um dadurch den inneren Be
reich 966 des rohrförmigen Elements 902 von dem äußeren ring
förmigen Bereich zu isolieren. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform wird daraufhin ein nicht aushärtbares Fluidmate
rial in den inneren Bereich 966 gepumpt, um den inneren Be
reich 966 unter Druck zu setzen. Gemäß einer besonders bevor
zugten Ausführungsform wird ein Stopfen oder Anker 974 oder
eine ähnliche Einrichtung bevorzugt in den Fluiddurchlaß 962
durch Einführen des Stopfens oder Ankers 974 oder einer ande
ren Einrichtung in das nicht aushärtbare Fluidmaterial einge
führt. Auf diese Weise wird die Menge an ausgehärtetem Mate
rial im Innern der rohrförmigen Elemente 902 und 915 mini
miert.
Sobald der innere Bereich 966 ausreichend unter Druck gesetzt
ist, werden die rohrförmigen Elemente 902 und 915 von dem
Dorn 906 weggepreßt. Der Dorn 906 kann stationär sein oder er
kann aufweitbar sein. Während des Aufweitungsprozesses wird
der Dorn 906 aus den aufgeweiteten Abschnitten der rohrförmi
gen Elemente 902 und 915 unter Verwendung des Tragelements
904 herausgehoben. Während dieses Aufweitungsprozesses ist
der Schuh 908 bevorzugt im wesentlichen stationär.
Der Stopfen oder Anker 974 wird bevorzugt in den Fluiddurch
laß 962 durch Einführen des Stopfens oder Ankers 974 in den
Fluiddurchlaß 918 an einer Oberflächenstelle in herkömmlicher
Weise plaziert. Der Stopfen oder Anker 974 kann eine beliebi
ge Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Ein
richtungen zum Verstopfen bzw. Versperren eines Fluiddurch
lasses umfassen, wie etwa beispielsweise einen Multiple-
Stage-Cementer(MSC)-Verriegelungsstopfen, einen Omega-
Verriegelungsstopfen oder einen Drei-Wischer-
Verriegelungsstopfen, modifiziert in Übereinstimmung mit den
Lehren der vorliegenden Offenbarung. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt der Stopfen oder Anker 974 einen MSC-
Verriegelungstopfen, erhältlich von Halliburton Energy Ser
vices in Dallas, Texas.
Nach Plazierung des Stopfens oder Ankers 974 in dem Fluid
durchlaß 962 wird das nicht aushärtbare Fluidmaterial bevor
zugt in den inneren Bereich 966 mit Drücken und Durchsätzen
gepumpt, die von etwa 500 bis 9.000 psi bzw. 40 bis 3.000
Gallonen/Minute reichen, um in optimaler Weise die rohrförmi
gen Elemente 902 und 915 von dem Dorn 906 wegzupressen.
Für typische rohrförmige Elemente 902 und 915 wird das Pres
sen der rohrförmigen Elemente 902 und 915 weg von dem auf
weitbaren Dorn eingeleitet, wenn der Druck im inneren Bereich
966 ungefähr 500 bis 9.000 psi reicht. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform beginnt das Pressen der rohrförmigen Ele
mente 902 und 915 weg von dem Dorn 906 dann, wenn der Druck
des inneren Bereichs 966 ungefähr 1.200 bis 8.500 psi mit ei
nem Durchsatz von etwa 40 bis 1.250 Gallonen/Minute erreicht.
Während des Aufweitungsprozesses kann der Dorn 906 aus den
aufgeweiteten Abschnitten der rohrförmigen Elemente 902 und
915 mit Geschwindigkeiten hochgezogen werden von beispiels
weise etwa 0 bis 5 Fuß/s. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform wird der Dorn 906 während des Wegpreß- bzw. Aufwei
tungsprozesses aus den aufgeweiteten Abschnitten der rohrför
migen Elemente 902 und 915 mit Geschwindigkeiten herausgezo
gen, die von etwa 0 bis 2 Fuß/s reichen, um in optimaler Wei
se Ziehgeschwindigkeiten bereitzustellen, die ausreichen, da
mit ein ausreichender Betrieb möglich ist, und damit ein
vollständiges Aufweiten der rohrförmigen Elemente 902 und 915
vor dem Aushärten des aushärtbaren Fluiddichtungsmaterials
möglich ist; diese Geschwindigkeit ist jedoch nicht so
schnell, daß eine zeitgerechte Einstellung der Betriebspara
meter während des Betriebs verhindert wird.
Wenn der obere Endabschnitt des rohrförmigen Elements 915 von
dem Dorn 906 weggepreßt wird, kontaktiert die Außenseite des
oberen Endabschnitts des rohrförmigen Elements 915 bevorzugt
die Innenseite des unteren Endabschnitts der existierenden
Verschalung, um eine fluiddichte Überlappungsverbindung zu
bilden. Der Kontaktdruck der Überlappungsverbindung kann bei
spielsweise von ungefähr 50 bis 20.000 psi reichen. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform reicht der Kontaktdruck der
Überlappungsverbindung zwischen dem oberen Ende des rohrför
migen Elements 915 und dem existierenden Abschnitt der
Schachtbohrungs-Verschalung von ungefähr 400 bis 10.000 psi,
um in optimaler Weise einen Kontaktdruck bereitzustellen, um
die Dichtungselemente zu aktivieren und einen optimalen Wi
derstand bereitzustellen, so daß das rohrförmige Element 915
und die existierende Schachtbohrungs-Verschalung typische
Spannungs- und Drucklasten aufzunehmen vermögen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden der Betriebs
druck und der Durchsatz des nicht aushärtbaren Fluiddich
tungsmaterials in gesteuerter Weise stufenweise erniedrigt,
wenn der Dorn 906 den oberen Endabschnitt des rohrförmigen
Elements 915 erreicht. Auf diese Weise kann eine plötzliche
Druckfreigabe, verursacht durch ein vollständiges Pressen des
rohrförmigen Elements 915 weg von dem aufweitbaren Dorn 906
minimiert werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird der Betriebsdruck im wesentlichen in linearer Weise von
100% auf etwa 10% während des Endes des Aufweitungsprozesses
beginnend dann verringert, wenn der Dorn 906 ungefähr die ge
samte Arbeit bis auf die letzten 5 Fuß Extrusionsprozeß been
det hat.
Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform werden
der Betriebsdruck und/oder der Durchsatz des aushärtbaren
Fluiddichtungsmaterials und/oder des nicht aushärtbaren Flu
iddichtungsmaterials während sämtlicher Betriebsphasen der
Vorrichtung 900 gesteuert, um Stöße zu verhindern.
Alternativ oder in Kombination ist ein Stoßabsorber in dem
Tragelement 904 vorgesehen, um den Stoß zu absorbieren, der
durch eine plötzliche Druckfreigabe hervorgerufen ist.
Alternativ oder in Kombination ist eine Dorneinfangstruktur
über dem Tragelement 904 vorgesehen, um den Dorn 906 einzu
fangen oder zumindest zu verzögern bzw. abzubremsen.
Sobald der Aufweitungsprozeß beendet ist, wird der Dorn 906
aus der Schachtbohrung entfernt. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform wird entweder vor oder nach der Entfernung des
Dorns 906 die Unversehrtheit der Fluiddichtung der Überlap
pungsverbindung zwischen dem oberen Abschnitt des rohrförmi
gen Elements 915 und dem unteren Abschnitt der existierenden
Verschalung unter Verwendung herkömmlicher Methoden getestet.
Wenn die Fluiddichtung der Überlappungsverbindung zwischen
dem oberen Abschnitt des rohrförmigen Elements 915 und dem
unteren Abschnitt der existierenden Verschalung zufrieden
stellend ist, wird der nicht ausgehärtete Abschnitt von jeg
lichem aushärtbaren Fluiddichtungsmaterial innerhalb des auf
geweiteten rohrförmigen Elements 915 in herkömmlicher Weise
entfernt. Das aushärtbare Fluiddichtungsmaterial innerhalb
des ringförmigen Bereichs zwischen dem aufgeweiteten rohrför
migen Element 915 und der existierenden Verschalung und dem
neuen Abschnitt der Schachtbohrung wird daraufhin aushärten
gelassen.
Bevorzugt für jegliches verbleibende ausgehärtete aushärtbare
Fluiddichtungsmaterial im Innern der aufgeweiteten rohrförmi
gen Elemente 902 und 915 daraufhin in herkömmlicher Weise un
ter Verwendung eines herkömmlichen Bohrgestänges entfernt.
Der resultierende neue Verschalungsabschnitt umfaßt bevorzugt
die aufgeweiteten rohrförmigen Elemente 902 und 915 und eine
äußere ringförmige Schicht aus ausgehärtetem aushärtbaren
Fluiddichtungsmaterial. Der Bodenabschnitt der Vorrichtung
900, umfassend den Schuh 908, kann daraufhin durch Ausbohren
des Schuhs 908 unter Verwendung herkömmlicher Bohrverfahren
entfernt werden.
Während des Aufweitungsprozesses kann es gemäß einer alterna
tiven Ausführungsform erforderlich sein, die gesamte Vorrich
tung 900 aus dem Innern der Schachtbohrung aufgrund einer
Fehlfunktion zu entfernen. Unter diesen Umständen wird ein
herkömmliches Bohrgestänge verwendet, um die inneren Ab
schnitte der Vorrichtung 900 auszubohren, um die Entfernung
der verbleibenden Abschnitte zu erleichtern. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform werden die inneren Elemente der
Vorrichtung 900 aus Materialien, wie etwa beispielsweise Ze
ment und Aluminium, hergestellt, wodurch ein herkömmliches
Bohrgestänge verwendet werden kann, um die inneren Bestand
teile bzw. Bauteile auszubohren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Zusammen
setzung der inneren Abschnitte des Dorns 906 und des Schuhs
908 insbesondere einen oder mehrere Zementkörper 932, den Ab
standhalter 938, die Dichtungsbuchse 942, den oberen Konus
halter 944, den Schmierdorn 946, die Schmierbuchse 948, die
Führung 950, das Gehäuse 954, den Zementkörper 956, die Dich
tungsbuchse 958 und das Aufweitungsrohr 960, die ausgewählt
sind, um es zu ermöglichen, damit zumindest einige dieser
Bauteile unter Verwendung herkömmlicher Bohrverfahren und
Bohrvorrichtungen ausgebohrt werden können. Auf diese Weise
kann im Fall einer Fehlfunktion lochabwärts die Vorrichtung
900 problemlos aus der Schachtbohrung entfernt werden.
Unter Bezug auf Fig. 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f und 10g
werden nunmehr ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeu
gen einer Rückbindungsauskleidung in einer Schachtbohrung er
läutert. Wie in Fig. 10a gezeigt, ist eine Schachtbohrung
1000 in einer unterirdischen Formation 1002 angeordnet und
umfaßt eine erste Verschalung 1004 und eine zweite Verscha
lung 1006.
Die erste Verschalung 1004 umfaßt bevorzugt eine rohrförmige
Auskleidung 1008 und einen Zementring 1010. Die zweite Ver
schalung 1006 umfaßt bevorzugt eine rohrförmige Auskleidung
1012 und einen Zementring 1014. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform wird die zweite Verschalung 1006 gebildet durch
Aufweiten eines rohrförmigen Elements im wesentlichen so wie
vorstehend unter Bezug auf Fig. 1 bis 9c oder nachfolgend un
ter Bezug auf Fig. 11a bis 11f erläutert.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform überlappt
ein oberer Abschnitt der rohrförmigen Auskleidung 1012 den
unteren Abschnitt der rohrförmigen Auskleidung 1008. Gemäß
einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Außen
seite des oberen Abschnitts der rohrförmigen Auskleidung 1012
ein oder mehrere Dichtungselemente 1016 zum Bereitstellen ei
ner Fluiddichtung zwischen den rohrförmigen Auskleidungen
1008 und 1012.
Um eine Rückbindungsauskleidung zu erzeugen, welche sich aus
gehend von der Überlappung zwischen den ersten und zweiten
Verschalungen 1004 und 1006 erstreckt, ist, wie in Fig. 10b
gezeigt, eine Vorrichtung 1100 bevorzugt vorgesehen, die ei
nen aufweitbaren Dorn bzw. einen Molch 1105, ein rohrförmiges
Element 1110, einen Schuh 1115, eine oder mehrere Becherdich
tungen 1120, einen Fluiddurchlaß 1130, einen Fluiddurchlaß
1135, einen oder mehrere Fluiddurchlässe 1140, Dichtungen
1145 und ein Tragelement 1150 umfaßt.
Der aufweitbare Dorn bzw. der Molch 1105 ist mit dem Tragele
ment 1150 verbunden und durch dieses abgestützt. Der aufweit
bare Dorn 1105 ist bevorzugt dazu ausgelegt, in radialer
Richtung gesteuert aufzuweiten. Der aufweitbare Dorn 1105
kann eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen aufweitbaren Dornen umfassen, modifiziert in Über
einstimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der aufweitbare
Dorn 1105 ein hydraulisches Aufweitungswerkzeug, welches im
wesentlichen in der US-A-5 348 095 offenbart ist, deren Of
fenbarungsgehalt hiermit unter Bezugnahme zum Gegenstand der
vorliegenden Anmeldung erklärt wird.
Das rohrförmige Element 1110 ist mit dem aufweitbaren Dorn
1105 verbunden und durch diesen abgestützt. Das rohrförmige
Element 1105 wird in der radialen Richtung aufgeweitet und
von dem aufweitbaren Dorn 1105 weggepreßt. Das rohrförmige
Element 1110 kann aus einer beliebigen Anzahl von Materialien
hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus Oilfield Coun
try Tubular Goods, Chrom-13-Rohren oder Kunststoffrohren. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das rohrförmige
Element 1110 aus Oilfield Country Tubular Goods hergestellt.
Die Innen- und Außendurchmesser des rohrförmigen Elements
1110 können beispielsweise von ungefähr 0,75 bis 47 Inch bzw.
1,05 bis 48 Inch reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform reichen die Innen- und Außendurchmesser des rohr
förmigen Elements 1110 von etwa 3 bis 15,5 Inch bzw. 3,5 bis
16 Inch, um in optimaler Weise eine Überdeckung bzw. Abdec
kung für typische Ölfeldverschalungsgrößen bereitzustellen.
Das rohrförmige Element 1110 umfaßt bevorzugt ein massives
Element.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der obere Endab
schnitt des rohrförmigen Elements 1110 geschlitzt, perforiert
oder anderweitig modifiziert, um den Dorn 1105 einzufangen
oder abzubremsen, wenn er das Aufweiten des rohrförmigen Ele
ments 1110 beendet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Länge des rohrförmigen Elements 1110 begrenzt, um die
Möglichkeit einer Knickverformung zu minimieren. Für typische
Materialien des rohrförmigen Elements 1110 ist die Länge des
rohrförmigen Elements 1110 bevorzugt begrenzt auf zwischen
etwa 40 bis 20.000 Fuß Länge.
Der Schuh 1115 ist mit dem aufweitbaren Dorn 1105 und dem
rohrförmigen Element 1110 verbunden. Der Schuh 1115 umfaßt
den Fluiddurchlaß 1135. Der Schuh 1115 kann eine beliebige
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Schuhen
umfassen, wie etwa beispielsweise einen Super-Seal-II-
Schwimmschuh, einen Super-Seal-II-Down-Jet-Schwimmschuh oder
einen Führungsschuh mit einer Dichtungsbuchse für einen Ver
riegelungsstopfen, modifiziert in Übereinstimmung mit den
Lehren der vorliegenden Offenbarung. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt der Schuh 1115 einen Aluminium-Down-
Jet-Führungsschuh mit einer Dichtungsbuchse für einen Verrie
gelungsstopfen mit seitlichen Öffnungen, die von der Auslaß
strömungsöffnung strahlenförmig nach außen weg verlaufen, er
hältlich von Halliburton Energy Services in Dallas, Texas,
modifiziert in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegen
den Offenbarung, um in optimaler Weise das Führungselement
1100 zu der Überlappung zwischen dem rohrförmigen Element
1100 und der Verschalung 1012 zu führen, wird das Innere des
rohrförmigen Elements 1100 optimal fluidmäßig isoliert, nach
dem der Verriegelungsstopfen positioniert wurde, und es wird
optimal ein Ausbohren des Schuhs 1115 nach Beendigung der
Aufweitungs- und Zementierungsvorgänge ermöglicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Schuh 1115
eine oder mehrere seitliche Auslaßöffnungen 1140 in Fluidver
bindung mit dem Fluiddurchlaß 1135. Auf diese 99999 00070 552 001000280000000200012000285919988800040 0002010028015 00004 99880 Weise spritzt
der Schuh 1115 aushärtbares Fluiddichtungsmaterial in den Be
reich außerhalb des Schuhs 1115 und des rohrförmigen Elements
1110. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der
Schuh 1115 einen oder mehrere Fluiddurchlässe 1140 jeweils
mit einer Einlaßgeometrie, die geeignet ist, einen Anker
und/oder ein Kugeldichtungselement aufzunehmen. Auf diese
Weise können die Fluiddurchlässe 1140 abgedichtet werden
durch Einführen eines Stopfens, Ankers und/oder von Kugel
dichtungselementen in den Fluiddurchlaß 1130.
Die Becherdichtung 1120 ist mit dem Tragelement 1150 verbun
den und durch dieses abgestützt. Die Becherdichtung 1120 ver
hindert, daß Fremdmaterialien in den inneren Bereich des
rohrförmigen Elements 1110 benachbart zu dem aufweitbaren
Dorn 1105 eindringen. Die Becherdichtung 1120 kann eine be
liebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Becherdichtungen umfassen, wie etwa beispielsweise TP-Becher
oder Selective-Injection-Packer(SIP)-Becher, modifiziert in
Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Becher
dichtung 1120 einen SIP-Becher, erhältlich von Halliburton
Energy Services in Dallas, Texas, um in optimaler Weise eine
Barriere für Schmutz bereitzustellen und einen Schmiermittel
körper aufzunehmen.
Der Fluiddurchlaß 1130 erlaubt es, daß Fluidmaterialien zum
Innern des rohrförmigen Elements 1100 unterhalb des aufweit
baren Dorns 1105 und von diesem weg transportiert werden. Der
Fluiddurchlaß 1130 ist mit dem Tragelement 1150 und dem auf
weitbaren Dorn 1105 verbunden und in diesen angeordnet. Der
Fluiddurchlaß 1130 erstreckt sich bevorzugt ausgehend von ei
ner Position benachbart zu der Oberfläche des Bodens des auf
weitbaren Dorns 1105. Der Fluiddurchlaß 1130 ist bevorzugt
entlang einer Mittenlinie der Vorrichtung 1100 positioniert.
Der Fluiddurchlaß 1130 ist bevorzugt so gewählt, daß er Mate
rialien, wie etwa Zement, Bohrschlamm oder Epoxidharze mit
Durchsätzen und Drücken fördert, die von etwa 0 bis 3.000
Gallonen/Minute bzw. 0 bis 9.000 psi reichen, um in optimaler
Weise ausreichende Betriebsdrücke bereitzustellen, um Fluide
mit betriebsmäßig wirksamen Geschwindigkeiten umzuwälzen.
Der Fluiddurchlaß 1135 erlaubt es, daß Fluidmaterialien von
dem Fluiddurchlaß 1130 zum Innern des rohrförmigen Elements
1110 unterhalb des Dorns 1105 transportiert werden.
Die Fluiddurchlässe 1140 erlauben es, daß Fluidmaterialien zu
dem Bereich außerhalb des rohrförmigen Elements 1110 und des
Schuhs 1115 und von diesem weg transportiert werden. Die Flu
iddurchlässe 1140 sind mit dem Schuh 1115 verbunden und in
nerhalb desselben angeordnet in Fluidverbindung mit dem inne
ren Bereich des rohrförmigen Elements 1110 unter dem aufweit
baren Dorn 1105. Die Fluiddurchlässe weisen bevorzugt eine
Querschnittsform auf, die es einem Stopfen oder einer ähnli
chen Einrichtung erlaubt, in den Fluiddurchlässen 1140 pla
ziert zu werden, um dadurch einen weiteren Hindurchtritt von
Fluidmaterialien zu blockieren. Auf diese Weise kann der in
nere Bereich des rohrförmigen Elements 1110 unterhalb des
aufweitbaren Dorns 1105 fluidmäßig von dem Bereich außerhalb
des rohrförmigen Elements 1110 isoliert werden. Dies erlaubt
es, daß der innere Bereich des rohrförmigen Elements 1110 un
terhalb des aufweitbaren Dorns 1105 unter Druck gesetzt wird.
Die Fluiddurchlässe 1140 sind bevorzugt entlang der Periphe
rie des Schuhs 1115 angeordnet. Die Fluiddurchlässe 1140 sind
bevorzugt gewählt, um Materialien, wie etwa Zement, Bohr
schlamm oder Epoxidharze mit Durchsätzen und Drücken zu för
dern, die von etwa 0 bis 3.000 Gallonen/Minute bzw. 0 bis
9.000 psi reichen, um in optimaler Weise den ringförmigen Be
reich zwischen dem rohrförmigen Element 1110 und der rohrför
migen Auskleidung 1008 mit Fluidmaterialien zu füllen. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Fluiddurchläs
se 1140 eine Einlaßgeometrie, die geeignet ist, einen Anker
und/oder ein Kugeldichtungselement aufzunehmen. Auf diese
Weise können die Fluiddurchlässe 1140 abgedichtet werden, in
dem ein Stopfen, Anker und/oder Kugeldichtungselemente in den
Fluiddurchlaß 1130 eingeführt werden. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung 1100 mehrere Fluid
durchlässe 1140.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfaßt die Basis des
Schuhs 1115 einen einzigen Einlaßdurchlaß, der mit den Fluid
durchlässen 1140 verbunden und dazu ausgelegt ist, einen
Stopfen oder eine ähnliche Einrichtung aufzunehmen, damit der
innere Bereich des rohrförmigen Elements 1012 fluidmäßig vom
Äußeren des rohrförmigen Elements 1110 isoliert werden kann.
Die Dichtungen 1145 sind mit dem unteren Endabschnitt des
rohrförmigen Elements 1110 verbunden und durch diesen abge
stützt. Die Dichtungen 1145 sind außerdem auf einer Außensei
te des unteren Endabschnitts des rohrförmigen Elements 1110
angeordnet. Die Dichtungen 1145 erlauben es, daß die Überlap
pungsverbindung zwischen dem oberen Endabschnitt der Verscha
lung 1012 und dem unteren Endabschnitt des rohrförmigen Ele
ments 1110 fluidmäßig abgedichtet wird.
Die Dichtungen 1145 können eine beliebige Anzahl von herkömm
lichen, kommerziell erhältlichen Dichtungen umfassen, wie et
wa beispielsweise Blei-, Gummi-, Teflon- oder Epoxidharzdich
tungen, modifiziert in Übereinstimmung mit den Lehren der
vorliegenden Offenbarung. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfassen die Dichtungen 1145 Dichtungen, die aus
Stratalock-Epoxidharz geformt sind, das erhältlich ist von
Halliburton Energy Services in Dallas, Texas, um in optimaler
Weise eine Hydraulikdichtung in der Überlappungsverbindung
bereitzustellen, und um in optimaler Weise Lasttragefähigkeit
bereitzustellen, um den Bereich typischer Spannungs- und
Drucklasten widerstehen zu können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Dichtungen
1145 gewählt, um in optimaler Weise eine ausreichende Rei
bungskraft zum Abstützen des aufgeweiteten rohrförmigen Ele
ments 1110 von der rohrförmigen Auskleidung 1108 bereitzu
stellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht die
Reibungskraft, welche durch die Dichtungen 1145 bereitge
stellt wird, von etwa 1.000 bis 1.000.000 lbf bezüglich Span
nung und Druck, um in optimaler Weise das aufgeweitete rohr
förmige Element 1110 abzustützen.
Das Tragelement 1150 ist mit dem aufweitbaren Dorn 1105, dem
rohrförmigen Element 1110, dem Schuh 1115 und der Dichtung
1120 verbunden. Das Tragelement 1150 umfaßt bevorzugt ein
ringförmiges Element ausreichender Festigkeit, um die Vor
richtung 1100 in die Brunnenbohrung 1000 hinein zu überfüh
ren. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Trag
element 1150 außerdem einen oder mehrere herkömmliche Zen
trierer (nicht gezeigt), um die Stabilisierung des rohrförmi
gen Elements zu unterstützen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Schmiermit
telmenge 1150 in dem ringförmigen Bereich über dem aufweitba
ren Dorn 1105 im Innern des rohrförmigen Elements 1110 vorge
sehen. Auf diese Weise wird das Pressen des rohrförmigen Ele
ments 1110 weg von dem aufweitbaren Dorn 1105 erleichtert.
Das Schmiermittel kann eine beliebige Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen Schmiermitteln umfassen, wie
etwa beispielsweise Lubriplate, auf Chlor basierende Schmier
mittel oder Climax 1500 Antiseize (3100). Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform umfaßt das Schmiermittel 1150 Climax
1500 Antiseize (3100), erhältlich von Climax Lubricants and
Equipment Co. in Houston, Texas, um in optimaler Weise eine
Schmierung für den Aufweitungsprozeß bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Tragelement
1150 vor seinem Anbau an die restlichen Teile der Vorrichtung
1100 sorgfältig gereinigt. Auf diese Weise wird das Einführen
von Fremdmaterial in die Vorrichtung 1100 minimiert. Dies mi
nimiert die Möglichkeit, daß das Fremdmaterial die verschie
denen Strömungsdurchlässe und Ventile der Vorrichtung 1100
zusetzt bzw. verstopft, und es wird sichergestellt, daß kein
Fremdmaterial während des Aufweitungsprozesses in störenden
Eingriff mit dem Aufweitungsdorn 1105 gelangt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt die
Vorrichtung 1100 ein Dichtstück 1155, der mit dem Bodenab
schnitt des Schuhs 1115 zum fluidmäßigen Isolieren des Be
reichs der Schachtbohrung 1000 unter der Vorrichtung 1100
verbunden ist. Auf diese Weise werden Fluidmaterialien daran
gehindert, in dem Bereich der Schachtbohrung 1000 unter der
Vorrichtung 1100 einzudringen. Das Dichtstück 1155 kann eine
beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Dichtstücken umfassen, wie etwa beispielsweise EZ-Drill-
Packer, EZ-SV-Packer oder ausbohrbare Zementhalter. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Dichtstück einen
EZ-Drill-Packer, erhältlich von Halliburton Energy Services
in Dallas, Texas. Gemäß einer alternativen Ausführungsform
kann eine Gel-Pille hoher Festigkeit unter der Rückbindung
anstelle des Dichtstücks 1155 angeordnet werden. Gemäß einer
weiteren alternativen Ausführungsform kann das Dichtstück
1155 weggelassen sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden vor oder nach
dem Positionieren der Vorrichtung 1100 innerhalb der Schacht
bohrung 1000 mehrere Schachtbohrungsvolumina umgewälzt, um
sicherzustellen, daß keinerlei Fremdmaterialien in der
Schachtbohrung vorhanden sind, die die verschiedenen Strö
mungsdurchlässe und Ventile der Vorrichtung 1100 verstopfen
könnten, und um sicherzustellen, daß kein Fremdmaterial mit
dem Betrieb des Aufweitungsdorns 1105 in störenden Eingriff
gelangt.
Wie in Fig. 10c gezeigt, wird ein aushärtbares Fluiddich
tungsmaterial 1160 daraufhin von einer Oberflächenstelle in
den Fluiddurchlaß 1130 gepumpt. Das Material 1160 gelangt
daraufhin von dem Fluiddurchlaß 1130 in den inneren Bereich
des rohrförmigen Elements 1110 unterhalb des aufweitbaren
Dorns 1105. Das Material 1160 gelangt daraufhin von dem inne
ren Bereich des rohrförmigen Elements 1110 in die Fluiddurch
lässe 1140. Das Material 1160 verläßt daraufhin die Vorrich
tung 1100 und füllt den ringförmigen Bereich zwischen dem äu
ßeren des rohrförmigen Elements 1110 und der Innenwandung der
rohrförmigen Auskleidung 1108. Fortgesetztes Pumpen des Mate
rials 1160 veranlaßt das Material 1160 dazu, zumindest einen
Teil des ringförmigen Bereichs aufzufüllen.
Das Material 1160 kann in den ringförmigen Bereich mit Drüc
ken und Durchsätzen gepumpt werden, die beispielsweise von
etwa 0 bis 5.000 psi bzw. 0 bis 1.500 Gallonen/Minute rei
chen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Mate
rial 1160 in den ringförmigen Bereich mit Drücken und Durch
sätzen gepumpt, die speziell für die verlegten Verschalungs
größen, die zu füllenden ringförmigen Räume und die verfügba
re Pumpeinrichtung ausgelegt sind, sowie für die Eigenschaf
ten des gepumpten Fluids. Die optimalen Durchlässe und Drücke
werden bevorzugt unter Verwenden empirischer Methoden berech
net.
Das aushärtbare Fluiddichtungsmaterial 1160 kann eine belie
bige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen aus
härtbaren Fluiddichtungsmaterialien umfassen, wie etwa bei
spielsweise Schlackengemisch, Zement oder Epoxidharz. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das aushärtbare Flu
iddichtungsmaterial 1160 gemischte Zemente, die speziell aus
gelegt sind für Schachtabschnitte, die rückgebunden werden,
erhältlich von Halliburton Energy Services in Dallas, Texas,
um in optimaler Weise eine geeignete Abstützung für das rohr
förmige Element 1110 bereitzustellen, während optimale Strö
mungseigenschaften aufrechterhalten werden, um Betriebs
schwierigkeiten während der Verschiebung des Zements in dem
ringförmigen Bereich zu minimieren. Die optimale Mischung der
gemischten Zemente wird bevorzugt ermittelt unter Verwendung
herkömmlicher empirischer Methoden.
Der ringförmige Bereich kann mit Material 1160 in ausreichen
den Mengen gefüllt werden, um sicherzustellen, daß bei radia
ler Aufweitung des rohrförmigen Elements 1110 der ringförmige
Bereich mit Material 1160 gefüllt wird.
Sobald der ringförmige Bereich in angemessener Weise mit Ma
terial 1160 gefüllt wird, werden, wie in Fig. 10d gezeigt,
ein oder mehrere Stopfen 1165 oder ähnliche Einrichtungen be
vorzugt in die Fluiddurchlässe 1140 eingeführt, um dadurch
den inneren Bereich des rohrförmigen Elements 1110 vom ring
förmigen Bereich außerhalb des rohrförmigen Elements fluidmä
ßig zu isolieren. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird ein nicht aushärtbares Fluidmaterial 1161 daraufhin in
den inneren Bereich des rohrförmigen Elements 1110 unterhalb
des Dorns 1105 gebohrt, wodurch der innere Bereich unter
Druck gesetzt wird. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausfüh
rungsform werden ein oder mehrere Stopfen 1165 oder andere
ähnliche Einrichtungen in den Fluiddurchlaß 1140 zusammen mit
der Einführung des nicht aushärtbaren Fluidmaterials einge
führt. Auf diese Weise wird die Menge an aushärtbarem Fluid
material im Innern des rohrförmigen Elements 1110 minimiert.
Sobald der innere Bereich ausreichend unter Druck gesetzt
ist, wird, wie in Fig. 10e gezeigt, das rohrförmige Element
1110 von dem aufweitbaren Dorn 1105 weggepreßt. Während des
Aufweitungsprozesses wird der aufweitbare Dorn 1105 aus dem
aufgeweiteten Abschnitt des rohrförmigen Elements 1110 he
rausgehoben.
Die Stopfen 1165 werden bevorzugt in den Fluiddurchlässen
1140 durch Einführen der Stopfen 1165 in den Fluiddurchlaß
1130 an einer Oberflächenstelle in herkömmlicher Weise pla
ziert. Die Stopfen 1165 können eine beliebige Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen Einrichtungen zum Zuset
zen bzw. Verstopfen eines Fluiddurchlasses umfassen, wie etwa
beispielsweise Messingkugeln, Stopfen, Gummikugeln oder An
ker, modifiziert in Übereinstimmung mit den Lehren der vor
liegenden Offenbarung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Stopfen
1165 Gummistopfen niedriger Dichte. Gemäß einer alternativen
Ausführungsform umfassen die Stopfen 1165 für einen Schuh
1105 mit gemeinsamem zentralen Einlaßdurchlaß einen einzigen
Verriegelungsanker.
Nach Plazierung der Stopfen 1165 in den Fluiddurchlässen 1140
wird bevorzugt ein nicht aushärtbares Fluidmaterial 1161 in
den inneren Bereich des rohrförmigen Elements 1110 unterhalb
des Dorns 1105 mit Drücken und Durchsätzen gepumpt, die von
ungefähr 500 bis 9.000 psi bzw. 40 bis 3.000 Gallonen/Minute
reichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird nach Plazierung
der Stopfen 1165 in den Fluiddurchlässen 1140 das nicht aus
härtbare Fluidmaterial 1161 bevorzugt in den inneren Bereich
des rohrförmigen Elements 1110 unterhalb des Dorns 1105 mit
Drücken und Durchsätzen gepumpt, die von ungefähr 1.200 bis
8.500 psi bzw. 40 bis 1.250 Gallonen/Minute reichen, um in
optimaler Weise eine Aufweitung typischer Rohre bereitzustel
len.
Für typische rohrförmige Elemente 1110 beginnt das Pressen
des rohrförmigen Elements 1110 weg von dem aufweitbaren Dorn
1105 dann, wenn der Druck des inneren Bereichs des rohrförmi
gen Elements 1110 unter dem Dorn 1105 beispielsweise ungefähr
1.200 bis 8.500 psi erreicht. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform beginnt das Pressen des rohrförmigen Elements 1110
weg von dem aufweitbaren Dorn 1105 dann, wenn der Druck des
inneren Bereichs des rohrförmigen Elements 1110 unter dem
Dorn 1105 ungefähr 1.200 bis 8.500 psi erreicht.
Während des Wegpreßprozesses kann der aufweitbare Dorn 1105
aus dem aufgeweiteten Abschnitt des rohrförmigen Elements
1110 mit Geschwindigkeiten herausgezogen werden, die bei
spielsweise von etwa 0 bis 5 Fuß/s reichen. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform wird während des Wegpreßprozesses
der aufweitbare Dorn 1105 aus dem aufgeweiteten Abschnitt des
rohrförmigen Elements 1110 mit Geschwindigkeiten herausgeho
ben, die von etwa 0 bis 2 Fuß/s reichen, um in optimaler Wei
se eine Einstellung der Betriebsparameter bereitzustellen,
und um in optimaler Weise sicherzustellen, daß der Wegpreß
prozeß bzw. Aufweitungsprozeß beendet ist, bevor das Material
1160 aushärtet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist zumindest ein
Teil 1180 des rohrförmigen Elements 1110 einen Innendurchmes
ser kleiner als der Außendurchmesser des Dorns 1105 auf. Auf
diese Weise weitet der Dorn 1105 den Abschnitt bzw. Teil 1180
des rohrförmigen Elements 1110 auf und zumindest ein Teil des
aufgeweiteten Abschnitts 1180 bewirkt eine Abdichtung mit zu
mindest der Schachtbohrungs-Verschalung 1012. Gemäß einer be
sonders bevorzugten Ausführungsform wird die Dichtung bewirkt
durch Zusammendrücken der Dichtungen 1016 zwischen dem aufge
weiteten Abschnitt 1180 und der Schachtbohrungs-Verschalung
1012. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der Kon
taktdruck der Verbindung zwischen dem aufgeweiteten Abschnitt
1180 des rohrförmigen Elements 1110 und der Verschalung 1012
von etwa 500 bis 10.000 psi, um in optimaler Weise einen
Druck bereitzustellen, um die Dichtungselemente 1145 zu akti
vieren, und um einen optimalen Widerstand bereitzustellen, um
sicherzustellen, daß die Verbindung typischen Extremwerten
der Spannungs- und Drucklasten zu widerstehen vermag.
Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform weist im
wesentlichen die gesamte Länge des rohrförmigen Elements 1110
einen Innendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser des
Dorns 1105 auf. Auf diese Weise führt das Aufweiten des rohr
förmigen Elements 1110 durch den Dorn 1105 zu einem Kontakt
zwischen im wesentlichen den gesamten aufgeweiteten rohrför
migen Element 1110 und der existierenden Verschalung 1008.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der Kontakt
druck der Verbindung zwischen dem aufgeweiteten rohrförmigen
Element 1110 und den Verschalungen 1008 und 1012 von etwa 500
bis 10.000 psi, um in optimaler Weise einen Druck bereitzu
stellen, zum Aktivieren der Dichtungselemente 1145 und zum
Bereitstellen eines optimalen Widerstands, um sicherstellen,
daß die Verbindung typischen Extremwerten der Spannungs- und
Drucklasten zu widerstehen vermag.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden der Betriebs
druck und der Durchsatz des Materials 1161 in gesteuerter
Weise stufenweise erniedrigt, wenn der aufweitbare Dorn 1105
den oberen Endabschnitt des rohrförmigen Elements 1110 er
reicht. Auf diese Weise kann die plötzliche Druckfreigabe,
verursacht durch ein vollständiges Pressen des rohrförmigen
Elements 1110 weg von dem aufweitbaren Dorn 1105 minimiert
werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Be
triebsdruck des Fluidmaterials 1161 in im wesentlichen linea
rer Weise verringert von 100% auf etwa 10% während des Endes
des Wegpreß- bzw. Aufweitungsprozesses, der beginnt, wenn der
Dorn 1105 ungefähr den gesamten Prozeß beendet hat, bis auf
etwa 5 Fuß des Aufweitungsprozesses.
Alternativ oder in Kombination ist ein Stoßabsorber in dem
Tragelement 1150 vorgesehen, um den Stoß zu absorbieren, der
durch die plötzliche Freisetzung des Drucks verursacht wird.
Alternativ oder in Kombination ist eine Dorneinfangstruktur
im oberen Endabschnitt des rohrförmigen Elements 1110 vorge
sehen, um den Dorn 1105 einzufangen oder zumindest zu verzö
gern bzw. abzubremsen.
Sobald der Wegpreß- bzw. Aufweitungsprozeß beendet ist, wird,
unter Bezug auf Fig. 10f der aufweitbare Dorn 1105 aus der
Schachtbohrung 1000 entfernt. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform wird entweder vor oder nach Entfernung des aufweit
baren Dorns 1105 die Unversehrtheit der Fluiddichtung der
Verbindung zwischen dem oberen Abschnitt des rohrförmigen
Elements 1110 und dem oberen Abschnitt der rohrförmigen Aus
kleidung 1108 unter Verwendung herkömmlicher Methoden gete
stet. Wenn die Fluiddichtung der Verbindung zwischen dem obe
ren Abschnitt des rohrförmigen Elements 1110 und dem oberen
Abschnitt der rohrförmigen Auskleidung 1008 zufriedenstellend
ist, wird der nicht ausgehärtete Teil des Materials 1160 in
nerhalb des aufgeweiteten rohrförmigen Elements 1110 in her
kömmlicher Weise entfernt. Das Material 1160 innerhalb des
ringförmigen Bereichs zwischen dem rohrförmigen Element 1110
und der rohrförmigen Auskleidung 1080 wird darauf aushärten
gelassen.
Wie in Fig. 10f gezeigt, wird daraufhin bevorzugt jegliches
Verbleiben des ausgehärteten Materials 1160 im Innern des
aufgeweiteten rohrförmigen Elements 1110 in herkömmlicher
Weise eines herkömmlichen Bohrgestänges entfernt. Die resul
tierende Rückbindungsauskleidung der Verschalung 1170 umfaßt
das aufgeweitete rohrförmige Element 1110 und eine äußere
ringförmige Schicht 1175 aus ausgehärtetem Material 1160.
Wie in Fig. 10g gezeigt, wird daraufhin der verbleibende Bo
denabschnitt der Vorrichtung 1100, umfassend den Schuh 1115
und das Dichtstück 1155 daraufhin bevorzugt durch Ausbohren
des Schuhs 1115 und des Dichtstücks 1155 unter Verwendung
herkömmlicher Bohrverfahren entfernt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die
Vorrichtung 1100 die Vorrichtung 900.
Unter Bezug auf Fig. 11a bis 11f wird nunmehr eine Ausfüh
rungsform einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum Aufhän
gen einer rohrförmigen Auskleidung weg von einer existieren
den Schachtbohrungs-Verschalung erläutert. Wie in Fig. 11a
gezeigt, ist eine Schachtbohrung 1200 in einer unterirdischen
Formation 1205 angeordnet. Die Schachtbohrung 1200 umfaßt ei
nen existierenden verschalten Abschnitt 1210 mit einer rohr
förmigen Auskleidung 1215 und einer ringförmigen äußeren Ze
mentschicht 1220.
Um die Schachtbohrung 1200 in die unterirdische Formation
1205 vorzutreiben, wird ein Bohrgestänge 1225 in herkömmli
cher Weise verwendet, um Material aus der unterirdischen For
mation 1205 auszubohren, um einen neuen Abschnitt 1230 zu
bilden.
Wie in Fig. 11b gezeigt, wird daraufhin eine Vorrichtung 1300
zum Bilden einer Schachtbohrungs-Verschalung in einer unter
irdischen Formation in dem neuen Abschnitt 1230 der Schacht
bohrung 100 positioniert. Die Vorrichtung 1300 umfaßt bevor
zugt einen aufweitbaren Dorn bzw. einen Molch 1305, ein rohr
förmiges Element 1310, einen Schuh 1315, einen Fluiddurchlaß
1320, einen Fluiddurchlaß 1330, einen Fluiddurchlaß 1335,
Dichtungen 1340, ein Tragelement 1345 und einen Wischerstop
fen 1350.
Der aufweitbare Dorn 1305 ist mit dem Tragelement 1345 ver
bunden und durch dieses abgestützt. Der aufweitbare Dorn 1305
ist bevorzugt dazu ausgelegt, in radialer Richtung gesteuert
aufzuweiten. Der aufweitbare Dorn 1305 kann eine beliebige
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen aufweitba
ren Dornen umfassen, modifiziert in Übereinstimmung mit den
Lehren der vorliegenden Offenbarung. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt der aufweitbare Dorn 1305 ein hydrau
lisches Aufweitungswerkzeug, wie im wesentlichen in der US-A-
5 348 095 offenbart, deren Offenbarungsgehalt hiermit unter
Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung erklärt
wird, modifiziert in Übereinstimmung mit den Lehren der vor
liegenden Offenbarung.
Das rohrförmige Element 1310 ist mit dem aufweitbaren Dorn
1305 verbunden und durch diesen abgestützt. Das rohrförmige
Element 1310 wird bevorzugt in radialer Richtung aufgeweitet
und von dem aufweitbaren Dorn 1305 weggepreßt. Das rohrförmi
ge Element 1310 kann aus einer beliebigen Anzahl von Materia
lien hergestellt sein, beispielsweise aus Oilfield Country
Tubular Goods (OCTG), aus Chrom-13-Stahlrohren/Verschalungen
oder aus einer Kunststoffverschalung. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist das rohrförmige Element 1310 aus OCTG
hergestellt. Die Innen- und Außendurchmesser des rohrförmigen
Elements 1310 können beispielsweise von ungefähr 0,75 bis 47 Inch
bzw. 1,05 bis 48 Inch reichen. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform reichen die Innen- und Außendurchmesser des
rohrförmigen Elements 1310 von etwa 3 bis 15,5 Inch bzw. 3,5
bis 16 Inch, um in optimaler Weise eine minimale Tele
skop(ier)wirkung in den meisten üblicherweise angetroffenen
Schachtbohrungsgrößen bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das rohrförmi
ge Element 1310 einen oberen Teil bzw. Abschnitt 1355, einen
Zwischenabschnitt 1360 und einen unteren Abschnitt 1365. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform reichen die Wandungs
dicke und der Außendurchmesser des oberen Abschnitts 1355 des
rohrförmigen Elements 1310 von etwa 3/8 bis 1 1/2 Inch bzw. 3
1/2 bis 16 Inch. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform rei
chen die Wandungsdicke und der Außendurchmesser des Zwischen
abschnitts 1316 des rohrförmigen Elements 1310 von etwa 0,625
bis 0,75 Inch bzw. 3 bis 19 Inch. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform reichen die Wanddicke und der Außendurchmes
ser des unteren Abschnitts 1365 des rohrförmigen Elements
1310 von etwa 3/8 bis 1,5 Inch bzw. 3,5 bis 16 Inch.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Au
ßendurchmesser des unteren Abschnitts 1365 des rohrförmigen
Elements 1310 deutlich kleiner als die Außendurchmesser der
oberen und Zwischenabschnitte 1355 und 1360 des rohrförmigen
Elements 1310, um die Bildung einer konzentrischen und über
lappenden Anordnung von Schachtbohrungs-Verschalungen zu op
timieren. Auf diese Weise und wie nachfolgend in bezug auf
Fig. 12 und 13 erläutert, wird in optimaler Weise ein
Schachtkopfsystem bereitgestellt. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt die Bildung des Schachtkopfsystems
nicht die Verwendung eines aushärtbaren Fluidmaterials.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die
Wandungsdicke des Zwischenabschnitts 1360 des rohrförmigen
Elements 1310 kleiner oder gleich der Wanddicke der oberen
und unteren Abschnitt 1355 und 1365 des rohrförmigen Elements
1310, um in optimaler Weise die Einleitung des Aufweitungs
prozesses zu erläutern, und um in optimaler Weise das Plazie
ren der Vorrichtung in Bereichen der Schachtbohrung mit ge
ringen Freiräumen zu ermöglichen.
Das rohrförmige Element 1310 umfaßt bevorzugt ein massives
Element. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der obe
re Endabschnitt 1355 des rohrförmigen Elements 1310 ge
schlitzt, perforiert oder anderweitig modifiziert, um den
Dorn 1315 abzufangen bzw. abzubremsen, wenn er die Aufweitung
des rohrförmigen Elements 1310 beendet. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform ist die Länge des rohrförmigen Elements
1310 begrenzt, um die Möglichkeit einer Knickverformung zu
minimieren. Für typische Materialien des rohrförmigen Ele
ments 1310 ist die Länge des rohrförmigen Elements 1310 be
vorzugt begrenzt auf zwischen etwa 40 und 20.000 Fuß Länge.
Der Schuh 1315 ist mit dem rohrförmigen Element 1310 verbun
den. Der Schuh 1315 umfaßt bevorzugt Fluiddurchlässe 1330 und
1335. Der Schuh 1315 kann eine beliebige Anzahl von herkömm
lichen, kommerziell erhältlichen Schuhen umfassen, wie etwa
beispielsweise einen Super-Seal-II-Schwimmschuh, einen Super-
Seal-II-Down-Jet-Schwimmschuh oder einen Führungsschuh mit
einer Dichtungsbuchse für einen Verriegelungsstopfen, modifi
ziert in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Of
fenbarung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der
Schuh 1315 einen Aluminium-Down-Jet-Führungsschuh mit einer
Dichtungsbuchse für einen Verriegelungsstopfen, erhältlich
von Halliburton Energy Services in Dallas, Texas, modifiziert
in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenba
rung, um in optimaler Weise das rohrförmige Element 1310 in
die Schachtbohrung 1200 zu führen, um in optimaler Weise das
Innere des rohrförmigen Elements 1310 fluidmäßig zu isolie
ren, und um in optimaler Weise ein vollständiges Ausbohren
des Schuhs 1315 bei Beendigung der Aufweitungs- bzw. Wegpreß-
und Zementierungsvorgänge zu ermöglichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Schuh 1315
außerdem eine oder mehrere seitliche Auslaßöffnungen in Flu
idverbindung mit dem Fluiddurchlaß 1330. Auf diese Weise
spritzt der Schuh 1315 bevorzugt aushärtbares Fluiddichtungs
material in dem Bereich außerhalb des Schuhs 1315 und des
rohrförmigen Elements 1310 ein. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform umfaßt der Schuh 1315 einen Fluiddurchlaß 1330
mit einer Einlaßgeometrie, die ein Fluiddichtungsmaterial
aufzunehmen vermag. Auf diese Weise kann der Fluiddurchlaß
1330 durch Einführen eines Stopfens, Ankers und/oder von Ku
geldichtungselementen in den Fluiddurchlaß 1330 abgedichtet
bzw. versperrt werden.
Der Fluiddurchlaß 1320 ermöglicht es, daß Fluidmaterialien
zum inneren Bereich des rohrförmigen Elements 1310 und von
diesem weg unterhalb des aufweitbaren Dorns 1305 transpor
tiert werden. Der Fluiddurchlaß 1320 ist mit dem Tragelement
1345 und dem aufweitbaren Dorn 1305 verbunden und innerhalb
desselben positioniert. Der Fluiddurchlaß 1320 erstreckt sich
bevorzugt ausgehend von einer Position benachbart zur Ober
fläche zu dem Boden des aufweitbaren Dorns 1305. Der Fluid
durchlaß 1320 ist bevorzugt entlang einer Mittenlinie der
Vorrichtung 1300 positioniert. Der Fluiddurchlaß 1320 ist be
vorzugt gewählt, Materialien, wie etwa Zement, Bohrschlamm
oder Epoxidharze, mit Durchsätzen und Drücken zu fördern, die
von etwa 0 bis 3.000 Gallonen/Minute bzw. 0 bis 9.000 psi
reichen, um in optimaler Weise ausreichende Betriebsdrücke
bereitzustellen, damit Fluide mit betriebsmäßig effizienten
Geschwindigkeiten umgewälzt werden.
Der Fluiddurchlaß 1330 erlaubt es, daß Fluidmaterialien zum
Bereich außerhalb des rohrförmigen Elements 1310 und des
Schuhs 1315 sowie aus diesem wegtransportiert werden. Der
Fluiddurchlaß 1330 ist mit dem Schuh 1315 verbunden und in
nerhalb desselben positioniert in Fluidverbindung mit dem in
neren Bereich 1370 des rohrförmigen Elements 1310 unter dem
aufweitbaren Dorn 1305. Der Fluiddurchlaß 1330 weist bevor
zugt eine Querschnittsform auf, die es erlaubt, daß ein Stop
fen oder eine ähnliche Einrichtung in den Fluiddurchlaß 1330
angeordnet werden kann, um dadurch einen weiteren Hindurch
tritt von Fluidmaterialien zu blockieren. Auf diese Weise
kann der innere Bereich 1370 des rohrförmigen Elements 1310
unterhalb des aufweitbaren Dorns 1305 fluidmäßig von dem Be
reich außerhalb des rohrförmigen Elements 1310 isoliert wer
den. Dies ermöglicht es, daß der innere Bereich 1370 des
rohrförmigen Elements 1310 unterhalb des aufweitbaren Dorns
1305 unter Druck gesetzt wird. Der Fluiddurchlaß 1330 ist be
vorzugt im wesentlichen entlang der Mittenlinie der Vorrich
tung 1300 positioniert.
Der Fluiddurchlaß 1330 ist bevorzugt gewählt, um Materialien,
wie etwa Zement, Bohrschlamm oder Epoxidharze mit Durchsätzen
und Drücken zu fördern, die von etwa 0 bis 3.000 Gallo
nen/Minute bzw. 0 bis 9.000 psi reichen, um in optimaler Wei
se den ringförmigen Bereich zwischen dem rohrförmigen Element
1310 und dem neuen Abschnitt 1230 der Schachtbohrung 1200 mit
Fluidmaterialien zu füllen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt der Fluiddurchlaß 1330 eine Einlaßgeometrie,
die geeignet ist, einen Anker und/oder ein Kugeldichtungsele
ment aufzunehmen. Auf diese Weise kann der Fluiddurchlaß 1330
durch Einführen eines Stopfens, Ankers und/oder von Kugel
dichtungselementen in den Fluiddurchlaß 1320 abgedichtet bzw.
versperrt werden.
Der Fluiddurchlaß 1335 ermöglicht es, daß Fluidmaterialien zu
dem Bereich außerhalb des rohrförmigen Elements 1310 und des
Schuhs 1315 und von diesem weg transportiert werden. Der Flu
iddurchlaß 1335 ist mit dem Schuh 1315 verbunden und inner
halb desselben positioniert in Fluidverbindung mit dem Fluid
durchlaß 1330. Der Fluiddurchlaß 1335 ist bevorzugt im we
sentlichen entlang der Mittenlinie der Vorrichtung 1300 posi
tioniert. Der Fluiddurchlaß 1335 ist bevorzugt gewählt, um
Materialien, wie etwa Zement, Bohrschlamm oder Epoxidharze,
mit Durchsätzen und Drücken zu fördern, die von etwa 0 bis
3.000 Gallonen/Minute bzw. 0 bis 9.000 psi reichen, um in op
timaler Weise den ringförmigen Bereich zwischen dem rohrför
migen Element 1310 und dem neuen Abschnitt 1230 der Schacht
bohrung 1200 mit Fluidmaterialien zu füllen.
Die Dichtungen 1340 sind mit dem oberen Endabschnitt 1355 des
rohrförmigen Elements 1310 verbunden und durch diesen abge
stützt. Die Dichtungen 1340 sind außerdem auf einer Außensei
te des oberen Endabschnitts 1355 des rohrförmigen Elements
1310 positioniert. Die Dichtungen 1340 ermöglichen es, daß
die Überlappungsverbindung zwischen dem unteren Endabschnitt
der Verschalung 1215 und dem oberen Abschnitt 1355 des rohr
förmigen Elements 1310 fluidmäßig abgedichtet wird. Die Dich
tungen 1340 können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen Dichtungen umfassen, wie etwa bei
spielsweise Blei-, Gummi-, Teflon- oder Epoxidharzdichtungen,
modifiziert in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegen
den Offenbarung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um
fassen die Dichtungen 1340 Dichtungen, die gegossen bzw. ge
formt sind aus Stratalock-Epoxidharz, erhältlich von Halli
burton Energy Services in Dallas, Texas, um in optimaler Wei
se eine hydraulische Dichtung in dem Ring der Überlappungs
verbindung bereitzustellen, während eine optimale Lasttrage
fähigkeit erzeugt wird, um typischen Spannungs- und Druckla
sten widerstehen zu können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Dichtungen
1340 gewählt, um in optimaler Weise eine ausreichende Rei
bungskraft zum Abstützen des aufgeweiteten rohrförmigen Ele
ments 1310 von der existierenden Verschalung 1215 bereitzu
stellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht die
durch die Dichtungen 1340 bereitgestellte Reibungskraft von
etwa 1.000 bis 1.000.000 lbf, um in optimaler Weise das auf
geweitete rohrförmige Element 1310 abzustützen.
Das Tragelement 1345 ist mit dem aufweitbaren Dorn 1305, dem
rohrförmigen Element 1310, dem Schuh 1315 und den Dichtungen
1340 verbunden. Das Tragelement 1345 umfaßt bevorzugt ein
ringförmiges Element ausreichender Festigkeit, um die Vor
richtung 1300 in den neuen Abschnitt 1230 der Schachtbohrung
1200 zu fördern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um
faßt das Tragelement 1345 außerdem einen oder mehrere her
kömmliche Zentrierer (nicht dargestellt), um die Stabilisie
rung des rohrförmigen Elements 1310 zu fördern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Tragelement
1345 sorgfältig gereinigt, bevor es mit den restlichen Teilen
der Vorrichtung 1300 zusammengebaut wird. Auf diese Weise
wird das Einführen von Fremdmaterial in die Vorrichtung 1300
minimiert. Dies minimiert die Möglichkeit, daß Fremdmaterial
die verschiedenen Strömungsdurchlässe und Ventile der Vor
richtung 1300 verstopft, und es wird sichergestellt, daß kein
Fremdmaterial mit dem Aufweitungsprozeß in störenden Eingriff
gelangt.
Der Wischerstopfen 1350 ist mit dem Dorn 1305 im inneren Be
reich 1370 des rohrförmigen Elements 1310 verbunden. Der Wi
scherstopfen 1350 umfaßt einen Fluiddurchlaß 1375, der mit
dem Fluiddurchlaß 1320 verbunden ist. Der Wischerstopfen 1350
kann einen oder mehrere herkömmliche, kommerziell erhältliche
Wischerstopfen umfassen, wie etwa beispielsweise Multiple-
Stage-Cementer-Verriegelungsstopfen, Omega-Verriegelungs
stopfen oder einen Drei-Wischer-Verriegelungsstopfen, modi
fiziert in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden
Offenbarung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt
der Wischerstopfen 1350 einen Multiple-Stage-Cementer-
Verriegelungsstopfen, erhältlich von Halliburton Energy Ser
vices in Dallas, Texas, modifiziert in herkömmlicher Weise
für eine lösbare Anbringung an dem Aufweitungsdorn 1305.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden vor oder nach
dem Positionieren der Vorrichtung 1300 innerhalb des neuen
Abschnitts 1230 der Schachtbohrung mehrere Schachtbohrungsvo
lumina umgewälzt, um sicherzustellen, daß keinerlei Fremdma
terialien innerhalb der Schachtbohrung 1200 vorliegen, wo
durch die verschiedenen Strömungsdurchlässe und Ventile der
Vorrichtung 1300 verstopft werden könnten, und um sicherzu
stellen, daß kein Fremdmaterial in störenden Eingriff mit dem
Aufweitungsprozeß gelangt.
Wie in Fig. 11c gezeigt, wird daraufhin aushärtbares Fluid
dichtungsmaterial 1380 von einer Oberflächenstelle in den
Fluiddurchlaß 1320 gepumpt. Das Material 1380 gelangt darauf
hin vom Fluiddurchlaß 1320 durch den Fluiddurchlaß 1375 und
in den inneren Bereich 1370 des rohrförmigen Elements 1310
unter dem aufweitbaren Dorn 1305. Das Material 1380 gelangt
daraufhin von dem inneren Bereich 1370 in den Fluiddurchlaß
1330. Das Material 1380 verläßt daraufhin die Vorrichtung
1300 über den Fluiddurchlaß 1335 und füllt den ringförmigen
Bereich 1390 zwischen dem Äußeren des rohrförmigen Elements
1310 und der Innenwandung des neuen Abschnitts 1230 der
Schachtbohrung 1200. Fortgesetztes Pumpen des Materials 1380
veranlaßt das Material 1380 dazu, zumindest einen Abschnitt
des rohrförmigen Bereichs 1390 aufzufüllen.
Das Material 1380 kann in den ringförmigen Bereich 1390 mit
Drücken und Durchsätzen gepumpt werden, die beispielsweise
von etwa 0 bis 5.000 psi bzw. 0 bis 1.500 Gallonen/Minute
reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Ma
terial 1380 in den ringförmigen Bereich 1390 mit Drücken und
Durchsätzen gepumpt, die von etwa 0 bis 5.000 psi bzw. 0 bis
1.500 Gallonen/Minute reichen, um in optimaler Weise den
ringförmigen Bereich zwischen dem rohrförmigen Element 1310
und dem neuen Abschnitt 1230 der Schachtbohrung 1200 mit dem
aushärtbaren Fluiddichtungsmaterial 1380 zu füllen.
Das aushärtbare Fluiddichtungsmaterial 1380 kann eine belie
bige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen aus
härtbaren Fluiddichtungsmaterialien umfassen, wie etwa bei
spielsweise Schlackengemisch, Zement oder Epoxidharz. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das aushärtbare Flu
iddichtungsmaterial 1380 gemischte Zemente, die speziell für
den zu bohrenden Schachtabschnitt ausgelegt sind, und die
verfügbar sind von Halliburton Energy Services, um in optima
ler Weise eine Abstützung des rohrförmigen Elements 1310 wäh
rend der Verschiebung des Materials 1380 in dem ringförmigen
Bereich 1390 bereitzustellen. Die optimale Mischung des Ze
ments wird bevorzugt unter Verwendung herkömmlicher empiri
scher Methoden ermittelt.
Der ringförmige Bereich 1390 wird bevorzugt mit dem Material
1380 in ausreichenden Mengen gefüllt, um sicherzustellen, daß
bei radialer Aufweitung des rohrförmigen Elements 1310 der
ringförmige Bereich 1390 des neuen Abschnitts 1230 der
Schachtbohrung 1200 mit Material 1380 gefüllt wird.
Sobald der ringförmige Bereich 1390 angemessen mit Material
1380 gefüllt worden ist, wird, wie in Fig. 11d gezeigt, ein
Wischeranker 1395 oder eine ähnliche Einrichtung in den Flu
iddurchlaß 1320 eingeführt. Der Wischeranker 1395 wird bevor
zugt durch den Fluiddurchlaß 1320 durch ein nicht aushärtba
res Fluidmaterial 1381 gepumpt. Der Wischeranker 1395 gelangt
daraufhin bevorzugt in Eingriff mit dem Wischerstopfen 1350.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform und wie in Fig. 11e
gezeigt, veranlaßt der Eingriff des Wischerankers 1395 mit
dem Wischerstopfen 1350 den Wischerstopfen 1350 dazu, von dem
Dorn 1305 freizukommen bzw. abzurücken. Der Wischeranker 1395
und der Wischerstopfen 1350 werden daraufhin bevorzugt in dem
Fluiddurchlaß 1330 aufgenommen, wodurch sie Fluidströmung
durch den Fluiddurchlaß 1330 blockieren und den inneren Be
reich 1370 des rohrförmigen Elements 1310 fluidmäßig von dem
ringförmigen Bereich 1390 isolieren. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform wird das nicht aushärtbare Fluidmaterial 1381
daraufhin in den inneren Bereich 1370 gepumpt, um den inneren
Bereich 1370 unter Druck zu setzen. Sobald der innere Bereich
1370 ausreichend unter Druck gesetzt ist, wird das rohrförmi
ge Element 1310 von dem aufweitbaren Dorn 1305 weggepreßt.
Während des Wegpreßprozesses wird der aufweitbare Dorn 1305
aus dem aufgeweiteten Abschnitt des rohrförmigen Elements
1310 durch das Tragelement 1345 hochgehoben.
Der Wischeranker 1395 wird bevorzugt in dem Fluiddurchlaß
1320 durch Einführen des Wischerankers 1395 in den Fluid
durchlaß 1320 an einer Oberflächenstelle in herkömmlicher
Weise plaziert. Der Wischeranker 1395 kann eine beliebige An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Einrichtun
gen zum Verstopfen bzw. Versperren eines Fluiddurchlasses um
fassen, wie etwa beispielsweise Multiple-Stage-Cementer-
Verriegelungsstopfen, Omega-Verriegelungsstopfen oder Drei-
Wischer-Verriegelungsstopfen/Anker, modifiziert in Überein
stimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Wischeranker
1395 einen Drei-Wischer-Verriegelungsstopfen, der modifiziert
ist, um in dem Multiple-Stage-Cementer-Verriegelungsstopfen
1350 eine Verriegelung und Abdichtung bereitzustellen. Der
Drei-Wischer-Verriegelungsstopfen ist erhältlich von Halli
burton Energy Services in Dallas, Texas.
Nach Blockieren des Fluiddurchlasses 1330 unter Verwendung
des Wischerstopfens 1330 und des Wischerankers 1395 kann das
nicht aushärtbare Fluidmaterial 1381 in den inneren Bereich
1370 mit Durchsätzen und Drücken gepumpt werden, die bei
spielsweise von etwa 0 bis 5.000 psi bzw. 0 bis 1.500 Gallo
nen/Minute reichen, um in optimaler Weise das rohrförmige
Element 1310 von dem Dorn 1305 wegzupressen. Auf diese Weise
wird die Menge an aushärtbarem Fluidmaterial im Innern des
rohrförmigen Elements 1310 minimiert bzw. minimal gehalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird nach Blockieren
des Fluiddurchlasses 1330 das nicht aushärtbare Fluidmaterial
1381 in den inneren Bereich 1370 mit Drücken und Durchsätzen
gepumpt, die von ungefähr 5 bis 9.000 psi bzw. 40 bis 3.000
Gallonen/Minute reichen, um in optimaler Weise Betriebsdrücke
bereitzustellen, um den Aufweitungsprozeß mit Geschwindigkei
ten aufrechtzuerhalten, die ausreichen, damit Einstellungen
der Betriebsparameter während des Aufweitungsprozesses vorge
nommen werden können.
Für typische rohrförmige Elemente 1310 beginnt das Pressen
des rohrförmigen Elements 1310 weg von dem aufweitbaren Dorn
1305 dann, wenn der Druck des inneren Bereichs 1370 bei
spielsweise ungefähr 500 bis 9.000 psi erreicht. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist das Pressen des rohrförmigen
Elements 1310 weg von dem aufweitbaren Dorn 1305 eine Funkti
on des Durchmessers des rohrförmigen Elements der Wandungs
dicke des rohrförmigen Elements, der Geometrie des Dorns, des
Schmiermitteltyps, der Zusammensetzung des Schuhs und des
rohrförmigen Elements und der Dehnfestigkeit des rohrförmigen
Elements. Der optimale Durchsatz und die optimalen Betriebs
drücke werden bevorzugt unter Verwendung herkömmlicher empi
rischer Methoden ermittelt.
Während des Aufweitungsprozesses kann der aufweitbare Dorn
1305 aus dem aufgeweiteten Abschnitt des rohrförmigen Ele
ments 1310 mit Geschwindigkeiten herausgehoben werden, die
beispielsweise von etwa 0 bis 5 Fuß/s reichen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform kann während des Aufweitungspro
zesses der aufweitbare Dorn 1305 aus dem aufgeweiteten Ab
schnitt des rohrförmigen Elements 1310 mit Geschwindigkeiten
herausgehoben werden, die von etwa 0 bis 2 Fuß/s reichen, um
in optimaler Weise einen effizienten Prozeß bereitzustellen,
um einer Bedienperson die Einstellung der Betriebsparameter
optimal zu erlauben und um eine optimale Beendigung des Auf
weitungsprozesses sicherzustellen, bevor das Material 1380
aushärtet.
Wenn der obere Endabschnitt 1355 des rohrförmigen Elements
1310 von dem aufweitbaren Dorn 1305 weggepreßt wird, kontak
tiert die Außenseite des oberen Endabschnitts 1355 des rohr
förmigen Elements 1310 die Innenseite des unteren Endab
schnitts der Verschalung 1215, um eine fluiddichte Überlap
pungsverbindung zu bilden. Der Kontaktdruck der Überlappungs
verbindung kann beispielsweise von ungefähr 50 bis 20.000 psi
reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der
Kontaktdruck der Überlappungsverbindung von ungefähr 400 bis
10.000 psi, um in optimaler Weise einen Kontaktdruck bereit
zustellen, der ausreicht, eine ringförmige Dichtung bereitzu
stellen und ausreichend Widerstand bereitzustellen, um typi
schen Spannungs- und Drucklasten widerstehen zu können. Gemäß
einer besonders bevorzugten Ausführungsform stellen die Dich
tungselemente 1340 eine angemessene Fluid- und Gasdichtung in
der Überlappungsverbindung bereit.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden der Betriebs
druck und der Durchsatz des nicht aushärtbaren Fluidmaterials
1381 in gesteuerter Weise stufenweise verringert. Wenn der
aufweitbare Dorn 1305 den oberen Endabschnitt 1355 des rohr
förmigen Elements 1310 erreicht. Auf diese Weise kann eine
plötzliche Druckfreigabe, verursacht durch vollständiges
Pressen des rohrförmigen Elements 1310 weg von dem aufweitba
ren Dorn 1305 minimiert werden. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform wird der Betriebsdruck in im wesentlichen linea
rer Weise ausgehend von 100% auf etwa 10% während des Endes
des Aufweitungsprozesses beginnend dann verringert, wenn der
Dorn 1305 ungefähr dem gesamten bis auf etwa 5 Fuß des Auf
weitungsprozesses beendet hat.
Alternativ ist ein Stoßabsorber in dem Tragelement 1345 vor
gesehen, um den durch eine plötzliche Druckfreigabe hervorge
rufenen Stoß zu absorbieren.
Alternativ oder in Kombination ist eine Dorneinfangstruktur
in dem oberen Endabschnitt 1355 des rohrförmigen Elements
1310 vorgesehen, um den Dorn 1305 einzufangen oder zumindest
abzubremsen.
Sobald der Aufweitungsprozeß beendet ist, wird der aufweitba
re Dorn 1305 aus der Schachtbohrung 1200 entfernt. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform wird entweder vor oder nach
der Entfernung des aufweitbaren Dorns 1305 die Unversehrtheit
der Fluiddichtung der Überlappungsverbindung zwischen dem
oberen Abschnitt 1355 des rohrförmigen Elements 1310 und dem
unteren Abschnitt der Verschalung 1215 unter Verwendung her
kömmlicher Verfahren getestet. Wenn die Fluiddichtung der
Überlappungsverbindung zwischen dem oberen Abschnitt 1355 des
rohrförmigen Elements 1310 und dem unteren Abschnitt der Ver
schalung 1215 zufriedenstellend ist, wird der nicht ausgehär
tete Teil des Materials 1380 innerhalb des aufgeweiteten
rohrförmigen Elements 1310 in herkömmlicher Weise entfernt.
Das Material 1380 innerhalb des ringförmigen Bereichs 1390
wird daraufhin aushärten gelassen.
Bevorzugt wird jegliches verbleibendes ausgehärtete Material
1380 im Innern des aufgeweiteten rohrförmigen Elements 1310,
wie in Fig. 11fd gezeigt, daraufhin in herkömmlicher Weise
unter Verwendung eines herkömmlichen Bohrgestänges entfernt.
Der resultierende neue Abschnitt der Verschalung 1400 umfaßt
das aufgeweitete rohrförmige Element 1310 und eine äußere
ringförmige Schicht 1405 aus ausgehärtetem Material 305. Der
Bodenabschnitt der Vorrichtung 1300 mit dem Schuh 1315 kann
daraufhin entfernt werden durch Ausbohren des Schuhs 1315 un
ter Verwendung herkömmlicher Bohrverfahren.
Unter Bezug auf Fig. 12 und 13 wird nunmehr eine bevorzugte
Ausführungsform eines Schachtkopfsystems 1500, gebildet unter
Verwendung von einem oder mehreren der Vorrichtungen und Pro
zesse, die vorstehend unter Bezug auf Fig. 1 bis 11f erläu
tert sind, beschrieben. Das Schachtkopfsystem 1500 umfaßt be
vorzugt eine herkömmliche Weihnachtsbaum-Bohrspulenanordnung
1505, eine dickwandige Verschalung 1510, einen ringförmigen
Zementkörper 1515, eine äußere Verschalung 1520, einen ring
förmigen Zementkörper 1525, eine Zwischenverschalung 1530 und
eine innere Verschalung 1535.
Die Weihnachtsbaum/Bohrspulenanordnung 1505 kann eine belie
bige Anzahl von herkömmlichen Weihnachtsbaum/Bohrspulenan
ordnungen aufweisen, wie etwa beispielsweise das SS-15-
Subsea-Wellhead-System, das Spool-Tree-Subsea-Production-
System oder das Compact-Wellhead-System, erhältlich von Ver
treibern, wie etwa Drill-Quip, Cameron oder Breda, modifi
ziert in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Of
fenbarung. Die Bohrspulenanordnung 1515 ist bevorzugt be
triebsmäßig mit der dickwandigen Verschalung 1510 und/oder
der äußeren Verschalung 1520 verbunden. Die Anordnung 1505
kann mit der dickwandigen Verschalung 1510 und/oder der äuße
ren Verschalung 1520 beispielsweise durch Schweißen, durch
eine Gewindeverbindung oder durch einstückige Herstellung
verbunden sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
der Aufbau 1505 mit der dickwandigen Verschalung 1510
und/oder der äußeren Verschalung 1520 durch Schweißen verbun
den.
Die dickwandige Verschalung 1510 ist im oberen Ende einer
Schachtbohrung 1540 positioniert. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform erstreckt sich zumindest ein Teil der dick
wandigen Verschalung 1510 über der Oberfläche 1545, um in op
timaler Weise problemlosen Zugang und problemlose Anbringung
der Weihnachtsbaum/Bohrspulenanordnung 1505 bereitzustellen.
Die dickwandige Verschalung 1510 ist bevorzugt mit der Weih
nachtsbaum/Bohrspulenanordnung 1505, dem ringförmigen Zement
körper 1515 und der äußeren Verschalung 1520 verbunden.
Die dickwandige Verschalung 1510 kann eine beliebige Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen hochfesten
Schachtbohrungs-Verschalungen umfassen, wie beispielsweise
Oilfield Country Tubular Goods, Titanrohre oder Edelstahlroh
re. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die dick
wandige Verschalung 1510 Oilfield Country Tubular Goods, er
hältlich von verschiedenen ausländischen und inländischen
Stahlwerken. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist
die dickwandige Verschalung 1510 eine Dehnfestigkeit von etwa
40.000 bis 135.000 psi auf, um in optimaler Weise maximale
Berst-, Einbruch- und Spannungsfestigkeiten bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die dickwandige
Verschalung 1510 eine Störfestigkeit größer als etwa 5.000
bis 20.000 psi auf, um in optimaler Weise eine maximale Be
triebskapazität und einen Widerstand gegenüber einer Beein
trächtigung der Kapazität bereitzustellen, und zwar nach ei
nem Bohren über eine ausgedehnte Zeitperiode.
Der ringförmige Zementkörper 1515 stellt eine Abstützung für
die dickwandige Verschalung 1510 bereit. Der ringförmige Ze
mentkörper 1515 kann unter Verwendung einer beliebigen Anzahl
von herkömmlichen Prozessen bereitgestellt werden, um einen
ringförmigen Zementkörper in einer Schachtbohrung zu bilden.
Der ringförmige Zementkörper 1515 kann eine beliebige Anzahl
von herkömmlichen Zementmischungen umfassen.
Die äußere Verschalung 1520 ist mit der dickwandigen Verscha
lung 1510 verbunden. Die äußere Verschalung 1510 kann aus ei
ner beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhält
lichen rohrförmigen Elementen hergestellt sein, modifiziert
in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenba
rung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die äu
ßere Verschalung 1520 eines beliebigen von aufweitbaren rohr
förmigen Elementen, welches vorstehend unter Bezug auf Fig. 1
bis 11f erläutert ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die äußere Ver
schalung 1520 mit der dickwandigen Verschalung 1510 durch
Aufweiten der äußeren Verschalung 1520 in Kontakt mit zumin
dest einem Teil der Innenseite der dickwandigen Verschalung
1510 unter Verwendung einer der Ausführungsformen der Vor
richtungen und Verfahren verbunden, die unter Bezug auf Fig.
1 bis 11f vorstehend erläutert sind. Gemäß einer alternativen
Ausführungsform kontaktiert im wesentlichen die gesamte Über
lappung der äußeren Verschalung 1520 mit der dickwandigen
Verschalung 1510 die Innenseite der dickwandigen Verschalung
1510.
Der Kontaktdruck der Grenzfläche zwischen der äußeren Ver
schalung 1520 und der dickwandigen Verschalung 1510 kann bei
spielsweise von etwa 500 bis 10.000 psi reichen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform reicht der Kontaktdruck zwischen
der äußeren Verschalung 1520 und der dickwandigen Verschalung
1510 von etwa 500 bis 10.000 psi, um in optimaler Weise die
druckaktivierten Dichtungselemente optimal zu aktivieren und
sicherzustellen, daß die Überlappungsverbindung typischen
Spannungs- und Drucklastextremwerten optimal zu widerstehen
vermag, die während Bohr- und Produktionsvorgängen auftreten.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform und wie in
Fig. 13 gezeigt, umfaßt das obere Ende der äußeren Verscha
lung 1520 ein oder mehrere Dichtungselemente 1515, die eine
Gas- und Fluiddichtung zwischen der aufgeweiteten äußeren
Verschalung 1520 und der Innenwandung der dickwandigen Ver
schalung 1510 bereitstellen. Die Dichtungselemente 1520 kön
nen eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen Dichtungen umfassen, wie etwa beispielsweise
Blei-, Kunststoff-, Gummi-, Teflon- oder Epoxidharzdichtun
gen, modifiziert in Übereinstimmung mit den Lehren der vor
liegenden Offenbarung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfassen die Dichtungselemente 1550 Dichtungen, die ge
formt sind aus Stratalock-Epoxidharz, erhältlich von Halli
burton Energy Services, um in optimaler Weise eine hydrauli
sche Dichtung und einen Lasttragegrenzflächensitz zwischen
den rohrförmigen Elementen bereitzustellen. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform reicht der Kontaktdruck der Grenz
fläche zwischen der dickwandigen Verschalung 1510 und der äu
ßeren Verschalung 1520 von etwa 500 bis 10.000 psi, um in op
timaler Weise die Dichtungselemente 1550 zu aktivieren und um
außerdem in optimaler Weise sicherzustellen, daß die Verbin
dung den typischen Spannungs- und Drucklastextremwerten im
Betrieb während Bohr- und Produktionsvorgängen zu widerstehen
vermag.
Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform sind die
äußere Verschalung 1520 und die dickwandige Verschalung 1510
in einem einheitlichen Teil kombiniert.
Der ringförmige Zementkörper 1525 stellt eine Abstützung für
die äußere Verschalung 1520 bereit. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform wird der ringförmige Zementkörper 1525 be
reitgestellt unter Verwendung von einer der Ausführungsformen
der Vorrichtungen und Verfahren, die vorstehend unter Bezug
auf Fig. 1 bis 11f erläutert sind.
Die Zwischenverschalung 1530 kann mit der äußeren Verschalung
1520 oder der dickwandigen Verschalung 1510 verbunden sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zwischenver
schalung 1530 mit der dickwandigen Verschalung 1510 verbun
den. Die Zwischenverschalung 1530 kann aus einer beliebigen
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen rohrförmi
gen Elementen hergestellt sein, modifiziert in Übereinstim
mung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Zwischenverschalung
1530 eines der aufweitbaren rohrförmigen Elemente, die vor
stehend unter Bezug auf Fig. 1 bis 11f erläutert sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zwischenver
schalung 1530 mit der dickwandigen Verschalung 1510 durch
Aufweiten von zumindest einem Teil der Zwischenverschalung
1530 in Kontakt mit der Innenseite der dickwandigen Verscha
lung 1510 unter Verwendung von einer der vorstehend unter Be
zug auf Fig. 1 bis 11f erläuterten Verfahren und Vorrichtun
gen verbunden. Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausfüh
rungsform kontaktiert die gesamte Länge der Überlappung der
Zwischenverschalung 1530 mit der dickwandigen Verschalung
1510 die Innenseite der dickwandigen Verschalung 1510. Der
Kontaktdruck der Grenzfläche zwischen der Zwischenverschalung
1530 und der dickwandigen Verschalung 1510 kann beispielswei
se von etwa 500 bis 10.000 psi reichen. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform reicht der Kontaktdruck zwischen der Zwi
schenverschalung 1530 und der dickwandigen Verschalung 1510
von etwa 500 bis 10.000 psi, um in optimaler Weise die druck
aktivierten Dichtungselemente zu aktivieren, um in optimaler
Weise sicherzustellen, daß die Verbindung typischen Betriebs
extremwerten von Spannungs- und Drucklasten zu widerstehen
vermag, die während Bohr- und Produktionsvorgängen auftreten.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform und wie in
Fig. 13 gezeigt, umfaßt das obere Ende der Zwischenverscha
lung 1530 eines oder mehrere Dichtungselemente 1560, welche
eine Gas- und Fluiddichtung zwischen dem aufgeweiteten Ende
der Zwischenverschalung 1530 und der Innenwandung der dick
wandigen Verschalung 1510 bereitstellt. Die Dichtungselemente
1560 können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommer
ziell erhältlichen Dichtungen umfassen, wie etwa beispiels
weise Kunststoff-, Blei-, Gummi-, Teflon- oder Epoxidharz
dichtungen, modifiziert in Übereinstimmung mit den Lehren der
vorliegenden Offenbarung. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfassen die Dichtungselemente 1560 Dichtungen, die
aus Stratalock-Epoxidharz geformt sind, erhältlich von Halli
burton Energy Services in Dallas, um in optimaler Weise eine
Hydraulikdichtung und einen Lasttragegrenzflächensitz zwi
schen den rohrförmigen Elementen bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der Kontakt
druck der Grenzfläche zwischen dem aufgeweiteten Ende der
Zwischenverschalung 1530 und der dickwandigen Verschalung
1510 von etwa 500 bis 10.000 psi, um in optimaler Weise die
Dichtungselemente 1560 zu aktivieren, und um außerdem in op
timaler Weise sicherzustellen, daß die Verbindung typischen
Betriebsextremwerten von Spannungs- und Drucklasten zu wider
stehen vermag, die während Bohr- und Produktionsvorgängen
auftreten.
Die innere Verschalung 1535 kann mit der äußeren Verschalung
1520 bzw. der dickwandigen Verschalung 1510 verbunden sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die innere Ver
schalung 1535 mit der dickwandigen Verschalung 1510 verbun
den. Die innere Verschalung 1535 kann aus einer beliebigen
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen rohrförmi
gen Elementen hergestellt sein, modifiziert in Übereinstim
mung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt die innere Verschalung
1535 eines der aufweitbaren rohrförmigen Elemente, die vor
stehend unter Bezug auf Fig. 1 bis 11f erläutert sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die innere Ver
schalung 1535 mit der äußeren Verschalung 1520 durch Aufwei
ten von zumindest einem Teil der inneren Verschalung 1535 in
Kontakt mit der Innenseite der dickwandigen Verschalung 1510
unter Verwendung von einer der vorstehend unter Bezug auf
Fig. 1 bis 11f erläuterten Vorrichtungen und Verfahren ver
bunden. Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform
kontaktiert die gesamte Länge der Überlappung der inneren
Verschalung 1535 mit der dickwandigen Verschalung 1510 und
der Zwischenverschalung 1530 die Innenseiten der dickwandigen
Verschalung 1510 und der Zwischenverschalung 1530. Der Kon
taktdruck der Grenzfläche zwischen der inneren Verschalung
1535 und der dickwandigen Verschalung 1510 kann beispielswei
se von etwa 500 bis 10.000 psi reichen. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform reicht der Kontaktdruck zwischen der in
neren Verschalung 1535 und der dickwandigen Verschalung 1510
von etwa 500 bis 10.000 psi, um in optimaler Weise die druck
aktivierten Dichtungselemente zu aktivieren, und um sicherzu
stellen, daß die Verbindung typischen Extremwerten von Span
nungs- und Drucklasten zu widerstehen vermag, die üblicher
weise während Bohr- und Produktionsvorgängen auftreten.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform und wie in
Fig. 13 gezeigt, umfaßt das obere Ende der inneren Verscha
lung 1535 ein oder mehrere Dichtungselemente 1570, die eine
Gas- und Fluiddichtung zwischen dem aufgeweiteten Ende der
inneren Verschalung 1535 und der Innenwandung der dickwandi
gen Verschalung 1510 bereitstellen. Die Dichtungselemente
1570 können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommer
ziell erhältlichen Dichtungen umfassen, wie etwa beispiels
weise Blei-, Kunststoff-, Gummi-, Teflon- oder Epoxiddichtun
gen, modifiziert in Übereinstimmung mit den Lehren der vor
liegenden Offenbarung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfassen die Dichtungselemente 1570 Dichtungen, die aus
Stratalock-Epoxidharz geformt sind, erhältlich von Hallibur
ton Energy Services, um in optimaler Weise eine hydraulische
Dichtung und einen Lasttragegrenzflächensitz bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der Kontakt
druck der Grenzfläche zwischen dem aufgeweiteten Ende der in
neren Verschalung 1535 und der dickwandigen Verschalung 1510
von etwa 50 bis 10.000 psi, um in optimaler Weise die Dich
tungselemente 1570 zu aktivieren, und um außerdem in optima
ler Weise sicherzustellen, daß die Verbindung typischen Be
triebsextremwerten von Spannungs- und Drucklasten zu wider
stehen vermögen, die während Bohr- und Produktionsvorgängen
auftreten.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform können die inneren
Verschalungen 1520, 1530 und 1535 mit einem vorausgehend po
sitionierten rohrförmigen Element verbunden werden, welches
seinerseits mit der äußeren Verschalung 1510 verbunden ist.
Die vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen können allge
meiner gesagt verwendet werden, um eine konzentrische Anord
nung von rohrförmigen Elementen zu bilden.
Unter Bezug auf Fig. 14a, 14b, 14c, 14d, 14e und 14f wird
nunmehr eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung und
eines Verfahrens zum Bilden einer Schachtbohrungs-Verschalung
mit durchgehend gleichem Durchmesser innerhalb einer unterir
dischen Formation erläutert.
Wie in Fig. 14a gezeigt, ist eine Schachtbohrung 1600 in ei
ner unterirdischen Formation 1605 angeordnet. Ein erster Ver
schalungsabschnitt 1610 ist in der Schachtbohrung 1600 gebil
det. Der erste Verschalungsabschnitt 1610 umfaßt einen ring
förmigen äußeren Zementkörper 1615 und einen ringförmigen
Verschalungsabschnitt 1620. Der erste Verschalungsabschnitt
1610 kann in der Schachtbohrung 1600 unter Verwendung her
kömmlicher Verfahren und Vorrichtungen gebildet werden. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform wird der erste Verscha
lungsabschnitt 1610 unter Verwendung von einem oder mehreren
der Verfahren und Vorrichtungen gebildet, die vorstehend un
ter Bezug auf Fig. 1 bis 13 oder nachfolgend unter Bezug auf
Fig. 14b bis 17b erläutert sind.
Der ringförmige Zementkörper 1615 kann eine beliebige Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Zement- oder an
deren Lasttrage- bzw. -Abstützzusammensetzungen umfassen. Al
ternativ kann der Zementkörper 1615 weggelassen oder durch
eine Epoxidharzmischung ersetzt sein.
Der rohrförmige Auskleidungsabschnitt 1620 umfaßt bevorzugt
ein oberes Ende 1625 und ein unteres Ende 1630. Bevorzugt um
faßt das untere Ende 1625 des rohrförmigen Auskleidungsab
schnitts 1620 eine äußere ringförmige Eintiefung 1635, die
sich von dem unteren Ende 1630 des rohrförmigen Auskleidungs
abschnitts 1620 erstreckt. Auf diese Weise umfaßt das untere
Ende 1625 des rohrförmigen Auskleidungsabschnitts 1620 einen
dünnwandigen Abschnitt 1640. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist ein ringförmiger Körper 1645 aus zusammendrück
barem Material mit der äußeren ringförmigen Eintiefung 1635
verbunden und zumindest teilweise innerhalb derselben posi
tioniert. Auf diese Weise umgibt der Körper aus zusammen
drückbarem Material 1645 zumindest einen Teil des dünnwandi
gen Abschnitts 1640.
Der rohrförmige Auskleidungsabschnitt 1620 kann aus einer be
liebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Materialien hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus
Oilfield Country Tubular Goods, aus Edelstahl, aus Stahl von
Kraftfahrzeug-Qualität, aus Kohlenstoffstahl, aus Niedrigle
gierungsstahl, aus Faserglas oder Kunststoff. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform ist der rohrförmige Abschnitt 1620
hergestellt aus Oilfield Country Tubular Goods, erhältlich
von verschiedenen ausländischen und inländischen Stahlwerken.
Die Wandungsdicke des dünnwandigen Abschnitts 1640 kann von
etwa 0,125 bis 1,5 Inch reichen. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform reicht die Wandungsdicke des dünnwandigen Ab
schnitts 1640 von 0,25 bis 1,0 Inch, um in optimaler Weise
Berstfestigkeit für typische Betriebsbedingungen bereitzu
stellen, während der Widerstand bzw. die Beständigkeit gegen
über radialer Aufweitung minimiert wird. Die axiale Länge des
dünnwandigen Abschnitts 1640 kann von etwa 120 bis 2.400 Inch
reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht die
axiale Länge des dünnwandigen Abschnitts 1640 von etwa 240
bis 480 Inch.
Der ringförmige Körper aus zusammendrückbarem Material 1645
trägt dazu bei, die radiale Kraft zu minimieren, die erfor
derlich ist, die ringförmige Verschalung 1620 in Überlappung
mit dem rohrförmigen Element 1715 aufzuweiten, eine Fluid
dichtung in der Überlappung des rohrförmigen Elements 1715 zu
erzeugen und einen Grenzflächensitz zu erzeugen, der aus
reicht, damit das rohrförmige Element 1715 durch die rohrför
mige Auskleidung 1620 getragen werden kann. Der rohrförmige
Körper aus zusammendrückbarem Material 1645 kann eine belie
bige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen zu
sammendrückbaren Materialien umfassen, wie etwa beispielswei
se Epoxidharz-, Gummi-, Teflon-, Kunststoff- oder Bleirohre.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der ringförmi
ge Körper 1645 aus zusammendrückbarem Material Stratalock-
Epoxidharz, erhältlich von Halliburton Energy Services, um in
optimaler Weise eine hydraulische Dichtung in der Überlap
pungsverbindung bereitzustellen, während sie außerdem zur Mi
nimierung der radialen Kraft, die erforderlich ist, die rohr
förmige Auskleidung aufzuweiten, Nachgiebigkeit aufweist. Die
Wandungsdicke des ringförmigen Körpers aus zusammendrückbarem
Material 1645 kann von etwa 0,05 bis 0,75 Inch reichen. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform reicht die Wandungsdicke
des ringförmigen Körpers 1645 aus zusammendrückbarem Material
von etwa 0,1 bis 0,5 Inch, um in optimaler Weise eine große
zusammendrückbare Zone bereitzustellen, um die radialen Kräf
te zu minimieren, um die radialen Kräfte zu minimieren, die
erforderlich sind, die rohrförmige Auskleidung aufzuweiten,
um für Verschalungsgestänge Dicke bereitzustellen, um Kontakt
mit der Innenseite der Schachtbohrung bei radialer Aufweitung
bereitzustellen, und um eine hydraulische Dichtung bereitzu
stellen.
Um die Schachtbohrung 1600 in die unterirdische Formation
1605 vorzutreiben, wird, wie in Fig. 14b gezeigt, ein Bohrge
stänge in an sich bekannter Weise verwendet, um Material aus
der unterirdischen Formation 1605 auszubohren, um einen neuen
Schachtbohrungsabschnitt 1650 zu bilden. Der Durchmesser des
neuen Abschnitts 1650 ist bevorzugt gleich oder größer als
der Innendurchmesser des rohrförmigen Auskleidungsabschnitts
1620.
Wie in Fig. 14c gezeigt, wird daraufhin eine bevorzugte Aus
führungsform einer Vorrichtung 1700 zum Bilden einer Schacht
bohrungsverschalung mit einheitlichem Durchmesser in einer
unterirdischen Formation in dem neuen Abschnitt 1650 der
Schachtbohrung 1600 positioniert. Die Vorrichtung 1700 umfaßt
bevorzugt ein Tragelement 1705, einen aufweitbaren Dorn bzw.
einen Molch 1710, ein rohrförmiges Element 1715, einen Schuh
1720, Schleif- bzw. Gleitelemente 1725, einen Fluiddurchlaß
1730, einen oder mehrere Fluiddurchlässe 1735, einen Fluid
durchlaß 1740, einen ersten zusammendrückbaren ringförmigen
Körper 1745, einen zweiten zusammendrückbaren ringförmigen
Körper 1750 und eine Druckkammer 1755.
Das Tragelement 1705 stützt die Vorrichtung 1700 in der
Schachtbohrung 1600 ab. Das Tragelement 1705 ist mit dem Dorn
1710, dem rohrförmigen Element 1715, dem Schuh 1720 und den
Gleitelementen 1725 verbunden. Das Tragelement 1075 umfaßt
bevorzugt ein im wesentlichen hohles rohrförmiges Element.
Der Fluiddurchlaß 1730 ist in dem Tragelement 1705 positio
niert. Die Fluiddurchlässe 1735 verbunden fluidmäßig den Flu
iddurchlaß 1730 mit der Druckkammer 1755. Der Fluiddurchlaß
1740 verbindet fluidmäßig den Fluiddurchlaß 1730 mit dem Be
reich außerhalb der Vorrichtung 1700.
Das Tragelement 1705 kann aus einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien herge
stellt sein, wie etwa beispielsweise aus Oilfield Country Tu
bular Goods, Edelstahl, Legierungsstahl, Kohlenstoffstahl,
Chrom-13-Stahl, Glasfasern oder anderen hoch anderen hochfe
sten Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
das Tragelement 1705 hergestellt aus Oilfield Country Tubular
Goods, erhältlich von verschiedenen ausländischen und inlän
dischen Stahlwerken, zum optimalen Bereitstellen der be
triebsmäßigen Festigkeit und zum Erleichtern der Verwendung
von anderem standardmäßigem Öl-Explorationshandhabungsein
richtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt
zumindest ein Teil des Tragelements 1705 ein Spiralrohr oder
ein Bohrrohr. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungs
form umfaßt das Tragelement 1705 eine Lastschulter 1820 zum
Tragen des Dorns 1710, wenn die Druckkammer 1755 vom Druck
befreit wird.
Der Dorn 1710 ist durch das Tragelement 1705 und den Schuh
1720 abgestützt und gleitend mit diesen verbunden. Der Dorn
1710 umfaßt bevorzugt einen oberen Abschnitt 1760 und einen
unteren Abschnitt 1765. Bevorzugt legen sowohl der obere Ab
schnitt 1760 des Dorns 1710 wie das Tragelement 1705 gemein
sam die Druckkammer 1755 fest. Bevorzugt umfaßt der untere
Abschnitt 1765 des Dorns 1710 ein Aufweitungselement 1770 zum
radialen Aufweiten des rohrförmigen Elements 1715.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der obere Ab
schnitt 1760 des Dorns 1710 ein rohrförmiges Element 1775 mit
einem Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser des
Tragelements 1705. Auf diese Weise wird eine ringförmige
Druckkammer 1755 festgelegt durch das rohrförmige Element
1775 und das Tragelement 1705 sowie zwischen diesen positio
niert. Die Oberseite 1780 des rohrförmigen Elements 1775 um
faßt bevorzugt ein Lager und eine Dichtung zum Abdichten und
Abstützen der Oberseite 1780 des rohrförmigen Elements 1775
gegenüber der Außenseite des Tragelements 1705. Der Boden
1785 des rohrförmigen Elements 1775 umfaßt bevorzugt ein La
ger und eine Dichtung zum Abdichten und Abstützen des Bodens
1785 des rohrförmigen Elements 1775 gegenüber der Außenseite
des Tragelements 1705 bzw. des Schuhs 1720. Auf diese Weise
bewegt sich der Dorn 1710 in axialer Richtung bei Unterdruck
setzen der Druckkammer 1755.
Der untere Abschnitt 1765 des Dorns 1710 umfaßt bevorzugt ein
Aufweitungselement 1770 zum radialen Aufweiten des rohrförmi
gen Elements 1715 während des Unterdrucksetzens der Druckkam
mer 1755. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das
Aufweitungselement in der radialen Richtung aufweitbar. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform paßt die Innenseite des un
teren Abschnitts 1765 des Dorns 1710 zusammen mit der Außen
seite des Schuhs 1720 und gleitet relativ zu dieser. Der Au
ßendurchmesser des Aufweitungselements 1770 kann von etwa 90
bis 100% des Innendurchmessers der rohrförmigen Auskleidung
1620 reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht
der Außendurchmesser des Aufweitungselements 1770 von etwa 95
bis 99% des Innendurchmessers der rohrförmigen Auskleidung
1620. Das Aufweitungselement 1770 kann hergestellt sein aus
einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen Materialien, wie etwa beispielsweise aus Maschi
nenwerkzeugstahl, Keramik, Wolframcarbid, Titan oder anderen
hochfesten Legierungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form ist das Aufweitungselement 1770 hergestellt aus D2-
Maschinenstahl, um in optimaler Weise hohe Festigkeit und Ab
riebbeständigkeit bereitzustellen.
Das rohrförmige Element 1715 ist mit dem Tragelement 1705 und
den Gleitelementen 1725 verbunden und durch diese abgestützt.
Das rohrförmige Element 1715 umfaßt einen oberen Abschnitt
1790 und einen unteren Abschnitt 1795.
Der obere Abschnitt 1790 des rohrförmigen Elements 1715 um
faßt bevorzugt eine innere ringförmige Eintiefung 1800, wel
che sich ausgehend von dem oberen Abschnitt 1790 des rohrför
migen Elements 1715 erstreckt. Auf diese Weise umfaßt zumin
dest ein Teil des oberen Abschnitts 1790 des rohrförmigen
Elements 1715 einen dünnwandigen Abschnitt 1805. Das erste
zusammendrückbare ringförmige Element 1745 ist bevorzugt mit
der Außenseite des oberen Abschnitts 1790 des rohrförmigen
Elements 1715 in Gegenüberlagebeziehung zu dem dünnwandigen
Abschnitt 1805 verbunden und durch diesen abgestützt.
Der untere Abschnitt 1795 des rohrförmigen Elements 1715 um
faßt bevorzugt eine äußere ringförmige Eintiefung 1810, wel
che sich ausgehend vom unteren Abschnitt 1790 des rohrförmi
gen Elements 1715 erstreckt. Auf diese Weise umfaßt minde
stens ein Teil des unteren Abschnitts 1795 des rohrförmigen
Elements 1715 einen dünnwandigen Abschnitt 1815. Das zweite
zusammendrückbare ringförmige Element 1750 ist mit der äuße
ren ringförmigen Eintiefung 1810 des oberen Abschnitts 1790
des rohrförmigen Elements 1715 in Gegenüberlagebeziehung zu
dem dünnwandigen Abschnitt 1815 verbunden und zumindest teil
weise durch diese getragen.
Das rohrförmige Element 1715 kann aus einer beliebigen Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien her
gestellt sein, wie etwa beispielsweise Oilfield Country Tubu
lar Goods, Edelstahl, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoff
stahl, Stahl von Kraftfahrzeug-Qualität, Glasfasern, Chrom-
13-Stahl oder aus einem anderen hochfesten Material oder ei
nem hochfesten Kunststoff. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist das rohrförmige Element 1715 aus Oilfield Coun
try Tubular Goods hergestellt, erhältlich von verschiedenen
ausländischen und inländischen Stahlwerken, um in optimaler
Weise betriebsmäßige Festigkeit bereitzustellen.
Der Schuh 1720 ist durch das Tragelement 1705 abgestützt und
mit diesem verbunden. Der Schuh 1720 umfaßt bevorzugt ein im
wesentlichen hohles rohrförmiges Element. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist die Wandungsdicke des Schuhs 1720
größer als die Wandungsdicke des Tragelements 1705, um in op
timaler Weise eine vergrößerte radiale Abstützung für den
Dorn 1710 bereitzustellen. Der Schuh 1720 kann aus einer be
liebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Materialien hergestellt sein, wie etwa beispielsweise Oil
field Country Tubular Goods, Edelstahl, Stahl von Kraftfahr
zeug-Qualität, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl oder
aus hochfestem Kunststoff. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist der Schuh 1720 aus Oilfield Country Tubular
Goods hergestellt, erhältlich von verschiedenen ausländischen
und inländischen Stahlwerken, um in optimaler Weise zusammen
passende bzw. miteinander übereinstimmende betriebsmäßige Fe
stigkeit über die gesamte Vorrichtung bereitzustellen.
Die Gleitelemente 1725 sind mit dem Tragelement 1705 verbun
den und durch dieses getragen. Die Gleitelemente 1725 tragen
lösbar das rohrförmige Element 1715. Auf diese Weise tragen
während der radialen Aufweitung des rohrförmigen Elements
1715 die Gleitelemente 1725 dazu bei, das rohrförmige Element
1715 in im wesentlichen stationärer Position dadurch zu hal
ten, daß eine Aufwärtsbewegung des rohrförmigen Elements 1715
verhindert wird.
Die Gleitelemente 1725 können eine beliebige Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen Gleitelementen umfassen,
wie etwa beispielsweise mechanische RTTS-Dichtstück-Wolfram
carbid-Gleitelemente, mechanische RTTS-Dichtstückgeflecht-
Gleitelemente oder rückgewinnbare obere mechanische Brücken
stopfen-Wolframcarbid-Gleitelemente. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfassen die Gleitelemente 1725 mechanische
RTTS-Dichtstück-Wolframcarbid-Gleitelemente, erhältlich von
Halliburton Energy Services. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform sind die Gleitelemente 1725 dazu ausgelegt, axiale
Kräfte aufzunehmen, die von etwa 0 bis 750.000 lbf reichen.
Der Fluiddurchlaß 1730 fördert Fluidmaterialien von einer
Oberflächenstelle in das Innere des Tragelements 1705, die
Druckkammer 1755 und den Bereich außerhalb der Vorrichtung
1700. Der Fluiddurchlaß 1730 ist fluidmäßig mit der Druckkam
mer 1755 durch die Fluiddurchlässe 1735 verbunden. Der Fluid
durchlaß 1730 ist fluidmäßig mit dem Bereich außerhalb der
Vorrichtung 1700 durch den Fluiddurchlaß 1740 verbunden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß
1730 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien zu fördern, wie etwa
beispielsweise Zement, Epoxidharz, Bohrschlämme, Schlackenge
misch, Wasser oder Bohrgase. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist der Fluiddurchlaß 1730 dazu ausgelegt, Fluidma
terialien mit Durchsätzen und Drücken zu fördern, die von et
wa 0 bis 3.000 Gallonen/Minute bzw. 0 bis 9.000 psi reichen,
um in optimaler Weise Durchsätze und Betriebsdrücke für den
radialen Aufweitungsprozeß bereitzustellen.
Die Fluiddurchlässe 1735 fördern Fluidmaterial aus dem Fluid
durchlaß 1730 zu der Druckkammer 1755. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß 1735 dazu ausge
legt, Fluidmaterialien zu fördern, wie etwa beispielsweise
Zement, Epoxidharz, Bohrschlämme, Wasser oder Bohrgase. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß 1735
dazu ausgelegt, Fluidmaterialien mit Durchsätzen und Drücken
zu fördern, die von etwa 0 bis 500 Gallonen/Minute bzw. 0 bis
9.000 psi reichen, um in optimaler Weise Betriebsdrücke und
Durchsätze für die verschiedenen Aufweitungsprozesse bereit
zustellen.
Der Fluiddurchlaß 1740 fördert Fluidmaterialien von dem Flu
iddurchlaß 1730 zu dem Bereich außerhalb der Vorrichtung
1700. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluid
durchlaß 1740 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien zu fördern,
wie etwa beispielsweise Zement, Epoxidharz, Bohrschlämme,
Wasser oder Bohrgase. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Fluiddurchlaß 1740 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien
mit Durchsätzen und Drücken zu fördern, die von etwa 0 bis
3.000 Gallonen/Minute bzw. 0 bis 9.000 psi reichen, um in op
timaler Weise Betriebsdrücke und Durchsätze für die verschie
denen radialen Aufweitungsprozesse bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß
1740 dazu ausgelegt, einen Stopfen oder eine ähnliche Ein
richtung zum Abdichten des Fluiddurchlasses 1740 aufzunehmen.
Auf diese Weise kann die Druckkammer 1755 unter Druck gesetzt
werden.
Der erste zusammendrückbare ringförmige Körper 1745 ist mit
einer Außenseite des oberen Abschnitts 1790 des rohrförmigen
Elements 1715 verbunden und durch diese abgestützt. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform ist der erste zusammendrück
bare ringförmige Körper 1745 in Gegenüberlagebeziehung zu dem
dünnwandigen Abschnitt 1805 des rohrförmigen Elements 1715
positioniert.
Der erste zusammendrückbare ringförmige Körper 1745 trägt da
zu bei, die radiale Kraft zu minimieren, die erforderlich
ist, das rohrförmige Element 1715 in Überlappung mit der
rohrförmigen Auskleidung 1620 aufzuweiten, eine Fluiddichtung
in der Überlappung mit der rohrförmigen Auskleidung 1620 zu
erzeugen und einen Grenzflächensitz zu erzeugen, der hin
reicht, das rohrförmige Element 1715 durch die rohrförmige
Auskleidung 1620 abzustützen. Der erste zusammendrückbare
ringförmige Körper 1745 kann eine beliebige Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen zusammendrückbaren Mate
rialien umfassen, wie etwa beispielsweise Epoxidharz-, Gum
mi-, Teflon-, Kunststoff- oder hohle Bleirohre. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt der erste zusammendrückba
re ringförmige Körper 1745 Stratalock-Epoxidharz, erhältlich
von Halliburton Energy Services, um in optimaler Weise eine
hydraulische Dichtung und Zusammendrückbarkeit bereitzustel
len, um die radiale Aufweitungskraft zu minimieren.
Die Wandungsdicke des ersten zusammendrückbaren ringförmigen
Körpers 1745 kann von etwa 0,05 bis 0,75 Inch reichen. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform reicht die Wandungsdicke
des ersten zusammendrückbaren ringförmigen Körpers 1745 von
etwa 0,1 bis 0,5 Inch, um in optimaler Weise (1) eine große
zusammendrückbare Zone bereitzustellen, (2) die erforderliche
radiale Aufweitungskraft zu minimieren, (3) die radiale Kraft
auf die rohrförmigen Auskleidungen zu übertragen. Infolge
hiervon ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der ge
samte Außendurchmesser des rohrförmigen Elements 1715 in etwa
gleich dem gesamten Innendurchmesser des rohrförmigen Ele
ments 1620.
Der zweite zusammendrückbare ringförmige Körper 1750 ist mit
der äußeren ringförmigen Eintiefung 1810 des rohrförmigen
Elements 1715 verbunden und zumindest teilweise innerhalb
derselben abgestützt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ist der zweite zusammendrückbare ringförmige Körper 1750 in
Gegenüberlagebeziehung zu dem dünnwandigen Abschnitt 1815 des
rohrförmigen Elements 1715 angeordnet.
Der zweite zusammendrückbare rohrförmige Körper 1750 trägt
dazu bei, die radiale Kraft zu minimieren, die erforderlich
ist, das rohrförmige Element 1715 in Überlappung mit einem
weiteren rohrförmigen Element aufzuweiten, eine Fluiddichtung
in der Überlappung des rohrförmigen Element 1715 mit dem wei
teren Element zu erzeugen und einen Grenzflächensitz zu er
zeugen, der hinreicht, damit ein weiteres rohrförmiges Ele
ment durch das rohrförmige Element 1715 abgestützt werden
kann. Der zweite zusammendrückbare rohrförmige Körper 1750
kann eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen Materialien umfassen, wie etwa beispielsweise Epo
xidharz-, Gummi-, Teflon-, Kunststoff- oder hohle Bleirohre.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der erste zu
sammendrückbare ringförmige Körper 1750 Stratalock-
Epoxidharz, erhältlich von Halliburton Energy Services, um in
optimaler Weise eine hydraulische Dichtung in der Überlap
pungsverbindung bereitzustellen sowie eine Zusammendrückbar
keit, welche die radiale Aufweitungskraft minimiert.
Die Wandungsdicke des zweiten zusammendrückbaren ringförmigen
Körpers 1750 kann von etwa 0,05 bis 0,75 Inch reichen. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform reicht die Wandungsdicke
des zweiten zusammendrückbaren ringförmigen Körpers 1750 von
etwa 0,1 bis 0,5 Inch, um in optimaler Weise eine große zu
sammendrückbare Zone bereitzustellen, und um die radiale
Kraft zu minimieren, die erforderlich ist, das rohrförmige
Element 1715 während nachfolgender Aufweitungsvorgänge aufzu
weiten.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist der Außendurch
messer des zweiten zusammendrückbaren ringförmigen Körpers
1750 dazu ausgelegt, eine Abdichtung gegenüber der umgebenden
Formation bereitzustellen, wodurch die Notwendigkeit für ei
nen äußeren ringförmigen Zementkörper entfällt.
Die Druckkammer 1755 ist fluidmäßig mit dem Fluiddurchlaß
1730 durch die Fluiddurchlässe 1735 verbunden. Die Druckkam
mer 1755 ist bevorzugt dazu ausgelegt, Fluidmaterialien auf
zunehmen, wie etwa beispielsweise Bohrschlämme, Wasser oder
Bohrgase. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die
Druckkammer 1755 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien mit Durch
sätzen und Drücken aufzunehmen, die von etwa 0 bis 500 Gallo
nen/Minute bzw. 0 bis 9.000 reichen, um in optimaler Weise
den Aufweitungsdruck bereitzustellen. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform reicht während des Unterdrucksetzens der
Druckkammer 1755 der Betriebsdruck der Druckkammer von etwa 0
bis 5.000 psi, um in optimaler Weise den Aufweitungsdruck be
reitzustellen, während die Möglichkeit einer katastrophalen
Störung aufgrund einer Überdruckerzeugung minimiert wird.
Wie in Fig. 14d gezeigt, ist die Vorrichtung 1700 bevorzugt
in der Schachtbohrung 1600 positioniert, wobei das rohrförmi
ge Element 1715 in überlappender Beziehung mit der rohrförmi
gen Auskleidung 1620 positioniert ist. Gemäß einer besonders
bevorzugten Ausführungsform sind die dünnwandigen Abschnitte
1640 und 1805 der rohrförmigen Auskleidung 1620 und das rohr
förmige Element 1725 in gegenüberliegender Überlappungsbezie
hung positioniert. Auf diese Weise drückt die radiale Aufwei
tung des rohrförmigen Elements 1725 die dünnwandigen Ab
schnitte 1640 und 1805 und die ringförmigen zusammendrückba
ren Elemente 1645 und 1745 in innigen Kontakt miteinander zu
sammen.
Nach dem Positionieren der Vorrichtung 1700 wird ein Fluidma
terial 1825 in den Fluiddurchlaß 1730 gepumpt. Das Fluidmate
rial 1825 kann eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kom
merziell erhältlichen Materialien umfassen, wie etwa bei
spielsweise Wasser, Bohrschlamm, Bohrgase, Zement oder Epo
xidharz. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das
Fluidmaterial 1825 ein aushärtbares Fluiddichtungsmaterial,
wie etwa beispielsweise Zement, um einen äußeren ringförmigen
Körper um das aufgeweitete rohrförmige Element 1715 bereitzu
stellen.
Das Fluidmaterial 1825 kann in den Fluiddurchlaß 1730 mit Be
triebsdrücken und Durchsätzen gepumpt werden, die beispiels
weise von etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallo
nen/Minute reichen.
Das Fluidmaterial 1825, welches in den Fluiddurchlaß 1730 ge
pumpt wird, durchsetzt den Fluiddurchlaß 1740 und die Außen
seite der Vorrichtung 1700. Das Fluidmaterial 1825 füllt den
ringförmigen Bereich zwischen der Außenseite der Vorrichtung
1700 und den Innenwänden der Schachtbohrung 1600.
Wie in Fig. 14e gezeigt, wird daraufhin ein Stopfen 1835 in
den Fluiddurchlaß 1730 eingeführt. Der Stopfen 1835 wird im
Einlaß des Fluiddurchlasses 1740 aufgenommen und isoliert
fluidmäßig den Fluiddurchlaß 1730 und versperrt diesen.
Ein Fluidmaterial 1840 wird daraufhin in den Fluiddurchlaß
1730 gepumpt. Das Fluidmaterial kann eine beliebige Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien um
fassen, wie etwa beispielsweise Wasser, Bohrschlamm oder
Bohrgase. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das
Fluidmaterial 1825 ein nicht aushärtbares Fluidmaterial, wie
etwa beispielsweise Bohrschlamm oder Bohrgase, um in optima
ler Weise ein Unterdrucksetzen der Druckkammer 1755 bereitzu
stellen.
Das Fluidmaterial 1840 kann in den Fluiddurchlaß 1730 mit Be
triebsdrücken und Durchsätzen gepumpt werden, die beispiels
weise von etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 500 Gallonen/Minute
reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das
Fluidmaterial 1840 in den Fluiddurchlaß 1730 mit Betriebs
drücken und Durchsätzen gepumpt, die von etwa 500 bis 5.000 psi
bzw. 0 bis 500 Gallonen/Minute reichen, um in optimaler
Weise Betriebsdrücke und Durchsätze für eine radiale Aufwei
tung bereitzustellen.
Das in den Fluiddurchlaß 1730 gepumpte Fluidmaterial durch
setzt die Fluiddurchlässe 1735 und gelangt in die Druckkammer
1755. Fortgesetztes Pumpen des Fluidmaterials 1840 setzt die
Druckkammer 1755 unter Druck. Das Unterdrucksetzen der Druck
kammer 1755 veranlaßt den Dorn 1710 dazu, sich relativ zu dem
Tragelement 1 99999 00070 552 001000280000000200012000285919988800040 0002010028015 00004 99880705 in der durch den Pfeil 1845 bezeichneten
Richtung zu bewegen. Auf diese Weise veranlaßt der Dorn 1710
das rohrförmige Element 1715 dazu, in radialer Richtung auf
zuweiten.
Während des radialen Aufweitungsprozesses wird das rohrförmi
ge Element 1715 durch die Gleitelemente 1725 daran gehindert,
sich in Aufwärtsrichtung zu bewegen. Eine Länge des rohrför
migen Elements 1715 wird daraufhin in der radialen Richtung
durch das Unterdrucksetzen der Druckkammer 1755 aufgeweitet.
Die Länge des rohrförmigen Elements 1715, das während des
Aufweitungsprozesses aufgeweitet wurde, ist proportional zur
Hublänge des Dorns 1710. Bei Beendigung des Hubs wird der Be
triebsdruck der Druckkammer 1755 verringert und der Dorn
fällt in seine Ruhestellung, wobei das rohrförmige Element
1715 durch den Dorn 1710 getragen ist. Die Position des Trag
elements 1705 kann über den gesamten radialen Aufweitungspro
zeß eingestellt werden, um die Überlappungsbeziehung zwischen
den dünnwandigen Abschnitten 1640 und 1805 der rohrförmigen
Auskleidung 1620 und des rohrförmigen Elements 1715 aufrecht
zuerhalten. Die Hubbewegung des Dorns 1710 wird daraufhin,
falls erforderlich, wiederholt, bis der dünnwandige Abschnitt
1805 des rohrförmigen Elements 1715 in den dünnwandigen Ab
schnitt 1640 der rohrförmigen Auskleidung 1620 aufgeweitet
ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden während des
abschließenden Hubs des Dorns 1710 die Schleifelemente 1775
so nahe wie möglich an dem dünnwandigen Abschnitt 1805 des
rohrförmigen Elements 1715 positioniert, um ein Rutschen zwi
schen dem rohrförmigen Element 1715 und der rohrförmigen Aus
kleidung 1620 zum Ende des radialen Aufweitungsprozesses zu
minimieren. Alternativ oder zusätzlich wird der Außendurch
messer des ersten zusammendrückbaren Elements 1745 so ge
wählt, daß ein ausreichender Grenzflächensitz mit der rohr
förmigen Auskleidung 1620 sichergestellt wird, um eine axiale
Verschiebung des rohrförmigen Elements 1715 während des ab
schließenden Hubs zu verhindern. Alternativ oder zusätzlich
wird der Außendurchmesser des zweiten zusammendrückbaren
ringförmigen Körpers 1750 ausreichend groß gemacht, um einen
Grenzflächensitz mit den Innenwänden der Schachtbohrung 1600
zu einem früheren Punkt (bzw. Zeitpunkt) beim radialen Auf
weitungsprozeß bereitzustellen, um eine weitere axiale Ver
schiebung des rohrförmigen Elements 1715 zu verhindern. Bei
dieser abschließenden Alternative ist der Grenzflächensitz
bevorzugt so gewählt, daß er eine Aufweitung des rohrförmigen
Elements 1715 durch Ziehen des Dorns 1710 aus der Schachtboh
rung 1600 heraus ermöglicht, ohne daß die Druckkammer 1755
unter Druck gesetzt werden muß.
Während des radialen Aufweitungsprozesses sind die unter
Druck gesetzten Bereiche der Vorrichtung 1700 begrenzt auf
die Fluiddurchlässe 1730 innerhalb des Tragelements 1705 und
die Druckkammer 1755 innerhalb des Dorns 1710. Kein Fluid
druck wirkt direkt auf das rohrförmige Element 1715. Dies er
laubt die Verwendung von Betriebsdrücken, die höher sind als
diejenigen, welchen das rohrförmige Element 1715 normalerwei
se zu widerstehen vermag.
Sobald das rohrförmige Element 1715 vollständig von dem Dorn
1710 weggepreßt ist, werden das Tragelement 1705 und der Dorn
1710 aus der Schachtbohrung 1600 entfernt. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform reicht der Kontaktdruck zwischen den
verformten dünnwandigen Abschnitten 1640 und 1805 und den zu
sammendrückbaren ringförmigen Elementen 1645 und 1745 von et
wa 400 bis 10.000 psi, um in optimaler Weise das rohrförmige
Element 1715 unter Verwendung der rohrförmigen Auskleidung
1620 abzustützen.
Auf diese Weise wird das rohrförmige Element 1715 direkt in
Kontakt mit der rohrförmigen Auskleidung 1620 aufgeweitet
durch Unterdrucksetzen des Innern des Fluiddurchlasses 1730
und der Druckkammer 1755.
Sobald gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in wie in Fig.
14f gezeigt, das rohrförmige Element 1715 vollständig in der
radialen Richtung durch den Dorn 1710 aufgeweitet ist, werden
das Tragelement 1705 und der Dorn 1710 aus der Schachtbohrung
1600 entfernt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird
daraufhin der ringförmige Körper aus aushärtbarem Fluidmate
rial aushärten gelassen, um einen starren bzw. festen äußeren
ringförmigen Körper 1850 zu bilden. In dem Fall, daß das
rohrförmige Element 1715 geschlitzt ist, durchdringt das aus
härtbare Fluidmaterial bevorzugt das aufgeweitete rohrförmige
Element 1715 und hüllt dieses ein.
Der resultierende neue Abschnitt der Schachtbohrungs-
Verschalung 1855 umfaßt das aufgeweitete rohrförmige Element
1715 und den starren äußeren ringförmigen Körper 1850. Die
überlappende Verbindung 1860 zwischen der rohrförmigen Aus
kleidung 1620 und dem aufgeweiteten rohrförmigen Element 1715
umfaßt die verformten dünnwandigen Abschnitte 1640 und 1085,
und die zusammendrückbaren ringförmigen Körper 1645 und 1745.
Der Innendurchmesser der resultierenden zusammengedrückten
Schachtbohrungs-Verschalungen ist im wesentlichen konstant.
Auf diese Weise wird eine Schachtbohrungs-Verschalung mit
durchgehend gleichem Durchmesser gebildet. Dieser Prozeß des
Aufweitens rohrförmiger überlappender Elemente mit dünnwandi
gen Endabschnitten mit zusammendrückbaren ringförmigen Kör
pern in Kontakt kann für die gesamte Länge einer Schachtboh
rung wiederholt werden. Auf diese Weise kann eine Schachtboh
rungs-Verschalung für tausende Fuß in einer unterirdischen
Formation mit durchgehend gleichem Durchmesser bereitgestellt
werden.
Unter Bezug auf Fig. 15, 15a und 15b wird eine Ausführungs
form einer Vorrichtung 1900 zum Aufweiten eines rohrförmigen
Elements erläutert. Die Vorrichtung 1900 umfaßt bevorzugt ein
Bohrrohr 1905, einen Innengestängeadapter 1910, eine Dich
tungsbuchse 1915, einen inneren Dichtungsdorn 1920, einen
oberen Dichtungskopf 1925, einen unteren Dichtungskopf 1930,
einen äußeren Dichtungsdorn 1935, einen Lastdorn 1940, einen
Aufweitungskonus 1945, ein Dornstart- bzw. -ausbringgerät
1950, einen mechanischen Gleitkörper 1955, mechanische Gleit
elemente 1960, Schleppblöcke 1965, eine Verschalung 1970 und
Fluiddurchlässe 1975, 1980, 1985 und 1990.
Das Bohrrohr 1905 ist mit dem Innengestängeadapter 1910 ver
bunden. Während des Betriebs der Vorrichtung 1900 stützt das
Bohrrohr 1905 die Vorrichtung 1900 ab. Das Bohrrohr 1905 um
faßt bevorzugt ein im wesentlichen hohles rohrförmiges Ele
ment bzw. mehrere derartige Elemente. Das Bohrrohr 1905 kann
aus einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell
erhältlichen Materialien hergestellt werden, wie etwa bei
spielsweise Oilfield Country Tubular Bohrrohre, Glasfaser-
oder Spiralrohre. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
das Bohrrohr 1905 hergestellt aus einem Spiralrohr, um die
Plazierung der Vorrichtung 1900 in nicht vertikalen Schacht
bohrungen zu erleichtern. Das Bohrrohr 1905 kann mit dem In
nengestängeadapter 1910 unter Verwendung einer beliebigen An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen
Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise mit Bohr
rohrverbindern, speziellen OCTG-Kastenstiftverbindern, einem
Ratschenverriegelungsverbinder oder einem Standardkasten/
Stiftverbinder. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
das Bohrrohr 1905 mit dem Innengestängeadapter 1910 durch ei
nen Bohrrohrverbinder lösbar verbunden.
Das Bohrrohr 1905 umfaßt bevorzugt einen Fluiddurchlaß 1975,
der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien von einer Oberflä
chenstelle in den Fluiddurchlaß 1980 zu fördern. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß 1975 dazu
ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa beispielsweise Zement,
Bohrschlamm, Epoxidharz oder Schmiermittel mit Betriebsdrüc
ken und Durchsätzen zu fördern, die von etwa 0 bis 9.000 psi
bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen.
Der Innengestängeadapter 1910 ist mit dem Bohrgestänge 1905
und der Dichtungsbuchse 1915 verbunden. Der Innengestänge
adapter 1910 umfaßt bevorzugt ein im wesentlichen hohles
rohrförmiges Element oder mehrere derartige Elemente. Der In
nengestängeadapter 1910 kann aus einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien herge
stellt sein, wie etwa beispielsweise aus Oilfield Country Tu
bular Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edel
stahl oder anderen hochfesten Materialien. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform einer bevorzugten Ausführungsform ist
der Innengestängeadapter 1910 hergestellt aus Oilfield Coun
try Tubular Goods, um in optimaler Weise mechanische Eigen
schaften bereitzustellen, die eng mit denjenigen des Bohrge
stänges 1905 übereinstimmen.
Der Innengestängeadapter 1910 kann mit dem Bohrgestänge 1905
unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden
sein, wie etwa beispielsweise Bohrrohrverbindern, Spezialty
pen von Gewindeverbindern von Oilfield Country Tubular Goods,
einem ratschenverriegelbaren Aufrauhungsverbindung oder Stan
dardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form ist der Innengestängeadapter 1910 mit dem Bohrrohr 1905
durch eine Bohrrohrverbindung lösbar verbunden. Der Innenge
stängeadapter 1910 kann mit der Dichtungsbuchse 1915 unter
Verwendung einer Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen mechanischen Kupplungen verbunden sein, wie etwa
beispielsweise einer Bohrrohrverbindung, einem speziellen Ge
windeverbinder von Oilfield Country Tubular Goods, Ratschen
verriegelungs-Aufrauhungsverbindern oder einer Standardgewin
deverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der
Innengestängeadapter 1910 mit der Dichtungsbuchse 1915 durch
eine Standardgewindeverbindung verbunden.
Der Innengestängeadapter 1910 umfaßt bevorzugt einen Fluid
durchlaß 1980, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien von
dem Fluiddurchlaß 1975 in den Fluiddurchlaß 1985 zu fördern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß
1980 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa beispielswei
se Zement, Bohrschlamm, Epoxidharz oder Schmiermittel, mit
Betriebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die von etwa 0
bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen.
Die Dichtungsbuchse 1915 ist mit dem Innengestängeadapter
1910 und dem inneren Dichtungsdorn 1920 verbunden. Die Dich
tungsbuchse 1915 umfaßt bevorzugt ein im wesentlichen hohles
rohrförmiges Element oder mehrere derartige Elemente. Die
Dichtungsbuchse 1.915 kann aus einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien herge
stellt sein, wie beispielsweise aus Oilfield Country Tubular
Goods, Kohlenstoffstahl, Niedriglegierungsstahl, Edelstahl
oder anderen hochfesten Materialien. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist die Dichtungsbuchse 1915 aus Oilfield
Country Tubular Goods hergestellt, um in optimaler Weise me
chanische Eigenschaften bereitzustellen, die im wesentlichen
mit denjenigen der verbleibenden Bauteilen der Vorrichtung
1900 übereinstimmen.
Die Dichtungsbuchse 1915 kann mit dem Innengestängeadapter
1910 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen ver
bunden sein, wie etwa beispielsweise mit einer Bohrrohrver
bindung, einer speziellen Gewindeverbindung von Oilfield
Country Tubular Goods, einer Ratschenverriegelungs-Aufrau
hungsverbindung oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtungsbuchse
1915 mit dem Innengestängeadapter 1910 durch eine Standardge
windeverbindung lösbar verbunden. Die Dichtungsbuchse 1915
kann mit dem inneren Dichtungsdorn 1920 unter Verwendung ei
ner beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhält
lichen mechanischen Kupplungen verbunden sein, wie beispiels
weise mit einer Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewinde
verbindung von Oilfield Country Tubular Goods oder einer
Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist die Dichtungsbuchse 1915 mit dem inneren Dich
tungsdorn 1920 durch eine Standardgewindeverbindung lösbar
verbunden.
Die Dichtungsbuchse 1915 umfaßt bevorzugt einen Fluiddurchlaß
1985, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien aus dem Fluid
durchlaß 1980 in den Fluiddurchlaß 1990 zu fördern. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß 1985
dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa beispielsweise Ze
ment, Bohrschlamm, Epoxidharz oder Schmiermittel, mit Be
triebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die von etwa 0 bis
9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen.
Der innere Dichtungsdorn 1920 ist mit der Dichtungsbuchse
1915 und dem unteren Dichtungskopf 1930 verbunden. Der innere
Dichtungsdorn 1920 umfaßt bevorzugt ein im wesentlichen hoh
les rohrförmiges Element bzw. mehrere derartige Elemente. Der
innere Dichtungsdorn 1920 kann aus einer beliebigen Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien her
gestellt sein, wie beispielsweise aus Oilfield Country Tubu
lar Goods, Edelstahl, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoff
stahl oder anderen ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform ist der innere Dichtungsdorn
1920 aus Edelstahl hergestellt, um in optimaler Weise mecha
nische Eigenschaften bereitzustellen, die ähnlich zu denjeni
gen der übrigen Bauteile der Vorrichtung 1900 sind, während
eine glatte Außenseite bereitgestellt wird, um Dichtungen und
andere bewegliche Teile zu tragen, die mit minimalem Ver
schleiß, minimaler Korrosion und Grübchenkorrosion betrieben
werden können.
Der innere Dichtungsdorn 1920 kann mit der Dichtungsbuchse
1915 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen ver
bunden sein, wie etwa beispielsweise mit einer Bohrrohrver
bindung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield
Country Tubular Goods oder einer Standardgewindeverbindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der innere Dich
tungsdorn 1920 mit der Dichtungsbuchse 1915 durch Standardge
windeverbindungen lösbar verbunden. Der innere Dichtungsdorn
1920 kann mit dem unteren Dichtungskopf 1930 unter Verwendung
einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen mechanischen Kupplungen verbunden sein, wie etwa
beilspielsweise einer Bohrrohrverbindung oder Standardge
windeverbindungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ist der innere Dichtungsdorn 1920 mit dem unteren Dichtungs
kopf 1930 durch eine Standardgewindeverbindung verbunden.
Der innere Dichtungsdorn 1920 umfaßt bevorzugt einen Fluid
durchlaß 1990, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien aus
dem Fluiddurchlaß 1985 in den Fluiddurchlaß 1995 zu fördern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß
1990 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa beispielswei
se Zement, Bohrschlamme, Epoxidharz oder Schmiermittel mit Be
triebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die von etwa 0 bis
9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen.
Der obere Dichtungskopf 1925 ist mit dem äußeren Dichtungs
dorn 1935 und dem Aufweitungskonus 1945 verbunden. Der obere
Dichtungskopf 1925 ist außerdem beweglich mit der Außenseite
des inneren Dichtungsdorns 1920 und der Innenseite der Ver
schalung 1970 verbunden. Auf diese Weise laufen der obere
Dichtungskopf 1925, der äußere Dichtungsdorn 1935, der Auf
weitungskonus 1945 in der axialen Richtung hin und her. Der
radiale Freiraum bzw. das radiale Spiel zwischen der inneren
Zylinderfläche bzw. -seite des oberen Dichtungskopfs 1925 und
der Außenseite des inneren Dichtungsdorns 1920 kann bei
spielsweise von etwa 0,025 bis 0,05 Inch reichen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform reicht der radiale Freiraum zwi
schen der inneren Zylinderoberfläche des oberen Dichtungs
kopfs 1925 und der Außenseite des inneren Dichtungsdorns 1920
von etwa 0,005 bis 0,01 Inch, um in optimaler Weise einen
Freiraum zur Plazierung einer Druckdichtung bereitzustellen.
Der radiale Freiraum zwischen der äußeren zylindrischen Ober
fläche des oberen Dichtungskopfs 1925 und der Innenseite der
Verschalung 1970 kann beispielsweise von etwa 0,025 bis 0,375 Inch
reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht
der radiale Freiraum zwischen der äußeren zylindrischen Ober
fläche des oberen Dichtungskopfs 1925 und der Innenseite der
Verschalung 1970 von etwa 0,025 bis 0,125 Inch, um in optima
ler Weise eine Stabilisierung für den Aufweitungskonus 1945
bereitzustellen, wenn der Aufweitungskonus 1945 innerhalb der
Verschalung 1970 aufwärts bewegt wird.
Der obere Dichtungskopf 1925 umfaßt bevorzugt ein ringförmi
ges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und Au
ßenseiten. Der obere Dichtungskopf 1925 kann aus einer belie
bigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Ma
terialien hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus Oil
field Country Tubular Goods, Edelstahl, Maschinenwerkzeug
stahl oder ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist der obere Dichtungskopf 1925 her
gestellt aus Edelstahl, um in optimaler Weise hohe Festigkeit
und gleichmäßige bzw. glatte Außenseiten bereitzustellen, die
beständig gegenüber Verschleiß, Abrieb bzw. Scheuern, Korro
sion und Grübchenkorrosion sind.
Die Innenseite des oberen Dichtungskopfs 1925 umfaßt bevor
zugt ein oder mehrere ringförmige Dichtungselemente 2000 zum
Abdichten der Grenzfläche zwischen dem oberen Dichtungskopf
1925 und dem inneren Dichtungsdorn 1920. Die Dichtungselemen
te 2000 können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kom
merziell erhältlichen ringförmigen Dichtungselementen umfas
sen, wie etwa beispielsweise O-Ringe, Polypackdichtungen oder
Metallfeder-vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfassen die Dichtungselemente 2000 Polypack
dichtungen, erhältlich von Parker Seals, um in optimaler Wei
se eine Abdichtung für eine lange axiale Bewegung bereitzu
stellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der obere
Dichtungskopf 1925 eine Schulter 2005 zum Tragen bzw. Abstüt
zen des oberen Dichtungskopfs 1925 auf dem unteren Dichtungs
kopf 1930.
Der obere Dichtungskopf 1925 kann mit dem äußeren Dichtungs
dorn 1925 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen
verbunden sein, wie beispielsweise mittels einer Bohrrohrver
bindung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield
Country Tubular Goods oder aus standardgemäßen Gewindeverbin
dungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der obere
Dichtungskopf 1925 mit dem äußeren Dichtungsdorn 1935 durch
standardmäßige Gewindeverbindungen lösbar verbunden. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die mechanische
Kupplung zwischen dem oberen Dichtungskopf 1925 und dem äuße
ren Dichtungsdorn 1935 ein oder mehrere Dichtungselemente
2010 zum fluidmäßigen Abdichten der Grenzfläche zwischen dem
oberen Dichtungskopf 1925 und dem äußeren Dichtungsdorn 1935.
Die Dichtungselemente 2010 können eine beliebige Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Dichtungselementen
umfassen, wie etwa beispielsweise O-Ringe, Polypackdichtungen
oder Metallfeder-vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform umfassen die Dichtungselemente 2010
Polypackdichtungen, erhältlich von Parker Seals, um in opti
maler Weise eine Abdichtung für eine lange axiale Hubbewegung
bereitzustellen.
Der untere Dichtungskopf 1930 ist mit dem inneren Dichtungs
dorn 1920 und dem Lastdorn 1940 verbunden. Der untere Dich
tungskopf 1930 kann ebenfalls beweglich mit der Innenseite
des äußeren Dichtungsdorns 1935 verbunden sein. Auf diese
Weise laufen der obere Dichtungskopf 1925 und der äußere
Dichtungsdorn 1935 in der axialen Richtung hin und her. Der
radiale Freiraum bzw. das radiale Spiel zwischen der Außen
seite des unteren Dichtungskopfs 1930 und der Innenseite de
äußeren Dichtungsdorns 1935 kann beispielsweise von etwa
0,025 bis 0,05 Inch reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform reicht der Freiraum zwischen der Außenseite des un
teren Dichtungskopfs 1930 und der Innenseite des äußeren
Dichtungsdorns 1935 von etwa 0,005 bis 0,010 Inch, um in op
timaler Weise eine enge Toleranz mit Raum zur Installation
von Druckdichtungsringen bereitzustellen.
Der untere Dichtungskopf 1930 umfaßt bevorzugt ein ringförmi
ges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und Au
ßenseiten. Der untere Dichtungskopf 1930 kann aus einer be
liebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Materialien hergestellt sein, beispielsweise aus Oilfield
Country Tubular Goods, Edelstahl, Maschinenwerkzeugstahl oder
ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform ist der untere Dichtungskopf 1930 aus Edelstahl
hergestellt, um in optimaler Weise hohe Festigkeit und Be
ständigkeit gegenüber Verschleiß, Scheuern und Grübchenkorro
sion bereitzustellen.
Die Außenseite des unteren Dichtungskopfs 1930 umfaßt bevor
zugt ein oder mehrere ringförmige Dichtungselemente 2015 zum
Abdichten der Grenzfläche zwischen dem unteren Dichtungskopf
1930 und dem äußeren Dichtungsdorn 1935. Die Dichtungselemen
te 2015 können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kom
merziell erhältlichen ringförmigen Dichtungselementen umfas
sen, wie etwa beispielsweise O-Ringe, Polypackdichtungen oder
Metallfeder-vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfassen die Dichtungselemente 2015 Polypack
dichtungen, erhältlich von Parker Seals, um in optimaler Wei
se eine Abdichtung für einen langen axialen Hub bereitzustel
len.
Der untere Dichtungskopf 1930 kann mit dem inneren Dichtungs
dorn 1920 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen
verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbin
dung, einer Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular
Goods, durch Schweißen, durch amorphes Verbinden oder durch
eine Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform ist der untere Dichtungskopf 1930 mit dem inne
ren Dichtungsdorn 1920 durch eine Standardgewindeverbindung
lösbar verbunden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die mechani
sche Kupplung zwischen dem unteren Dichtungskopf 1930 und dem
inneren Dichtungsdorn 1920 ein oder mehrere Dichtungselemente
2020 zum fluidmäßigen Abdichten der Grenzfläche zwischen dem
unteren Dichtungskopf 1930 und dem inneren Dichtungsdorn
1920. Die Dichtungselemente 2020 können eine beliebige Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Dichtungselemen
ten umfassen, wie etwa beispielsweise O-Ringe, Polypackdich
tungen oder Metallfeder-vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfassen die Dichtungselemente
2020 Polypackdichtungen, erhältlich von Parker Seals, um in
optimaler Weise eine Abdichtung für eine lange axiale Hubbe
wegung bereitzustellen.
Der untere Dichtungskopf 1930 kann mit dem Lastdorn 1940 un
ter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden
sein, beispielsweise mittels einer Bohrrohrverbindung, mit
tels speziellen Gewindeverbindungen aus Oilfield Country Tu
bular Goods, durch Schweißen, durch amorphes Verbinden bzw.
Kleben oder durch eine Standardgewindeverbindung. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist der untere Dichtungskopf 1930
mit dem Lastdorn 1940 durch eine Standardgewindeverbindung
lösbar verbunden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um
faßt die mechanische Kupplung zwischen dem unteren Dichtungs
kopf 1930 und dem Lastdorn 1940 ein oder mehrere Dichtungs
elemente 2025 zum fluidmäßigen Abdichten der Grenzfläche zwi
schen dem unteren Dichtungskopf 1930 und dem Lastdorn 1940.
Die Dichtungselemente 2025 können eine beliebige Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Dichtungselementen
umfassen, wie etwa beispielsweise O-Ringe, Polypackdichtungen
oder Metallfeder-vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform umfassen die Dichtungselemente 2025
Polypackdichtungen, erhältlich von Parker Seals, um in opti
maler Weise eine Abdichtung für eine lange axiale Hubbewegung
bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der untere
Dichtungskopf 1930 einen Verengungsdurchlaß 2040, welcher
fluidmäßig zwischen die Fluiddurchlässe 1990 und 1995 ge
schaltet ist. Der Verengungsdurchlaß 2040 hat bevorzugt ver
ringerte Größe und ist dazu ausgelegt, einen Stopfen 2045
oder eine ähnliche Einrichtung aufzunehmen und in Eingriff
mit diesem bzw. dieser zu gelangen. Auf diese Weise wird der
Fluiddurchlaß 1990 von dem Fluiddurchlaß 1995 fluidmäßig iso
liert. Auf diese Weise wird die Druckkammer 2030 unter Druck
gesetzt.
Der äußere Dichtungsdorn 1935 ist mit dem oberen Dichtungkopf
1925 und dem Aufweitungskonus 1945 verbunden. Der äußere
Dichtungsdorn 1935 ist außerdem beweglich mit der Innenseite
der Verschalung 1970 und der Außenseite des unteren Dich
tungskopfs 1930 verbunden. Auf diese Weise laufen der obere
Dichtungskopf 1925, der äußere Dichtungsdorn 1935 und der
Aufweitungskonus 1945 in der axialen Richtung hin und her.
Der radiale Freiraum bzw. das radiale Spiel zwischen der Au
ßenseite des äußeren Dichtungsdorns 1935 und der Innenseite
der Verschalung 1970 kann beispielsweise von etwa 0,025 bis
0,375 Inch reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
reicht der radiale Freiraum zwischen der Außenseite des äuße
ren Dichtungsdorns 1935 und der Innenseite der Verschalung
1970 von etwa 0,025 bis 0,125 Inch, um in optimaler Weise ei
ne maximale Kolbenquerschnittsfläche zum Maximieren der ra
dialen Aufweitungskraft bereitzustellen. Der radiale Freiraum
zwischen der Innenseite des äußeren Dichtungsdorns 1935 und
der Außenseite des unteren Dichtungskopfs 1930 kann bei
spielsweise von etwa 0,025 bis 0,05 Inch reichen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform reicht der radiale Freiraum zwi
schen der Innenseite des äußeren Dichtungsdorns 1935 und der
Außenseite des unteren Dichtungskopfs 1930 von etwa 0,005 bis
0,010 Inch, um in optimaler Weise einen minimalen Spalt für
die Dichtungselemente zu Überbrückungs- und Dichtungszwecken
bereitzustellen.
Der äußere Dichtungsdorn 1935 umfaßt bevorzugt ein ringförmi
ges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und Au
ßenseiten. Der äußere Dichtungsdorn 1935 kann aus einer be
liebigen Anzahl von herkömmlichen kommerziell erhältlichen
Materialien hergestellt sein, wie beispielsweise aus Niedrig
legierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Chrom-13-Stahl oder Edel
stahl. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Dich
tungsdorn 1935 aus Edelstahl hergestellt, um in optimaler
Weise maximale Festigkeit und minimale Wandungsdicke bereit
zustellen, während außerdem Korrosionsbeständigkeit, Grüb
chenkorrosionsbeständigkeit und Beständigkeit gegenüber
Scheuern bereitgestellt werden.
Der äußere Dichtungsdorn 1935 kann mit dem oberen Dichtungs
kopf 1925 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen
verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbin
dung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country
Tubular Goods, aus Standardgewindeverbindungen oder durch
Schweißen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der
äußere Dichtungsdorn 1935 mit dem oberen Dichtungskopf 1925
durch eine Verbindung aus Standardgewindeverbindungen verbun
den. Der äußere Dichtungsdorn 1935 kann mit dem Aufweitungs
konus 1945 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen Kupplungen verbunden
sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbindung, einer
speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular
Goods oder einer Verbindung aus Standardgewindeverbindungen
oder Schweißen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
der äußere Dichtungsdorn 1935 mit dem Aufweitungskonus 1935
lösbar durch eine Verbindung aus Standardgewindeverbindungen
verbunden.
Der obere Dichtungskopf 1925, der untere Dichtungskopf 1930,
der innere Dichtungsdorn 1920 und der äußere Dichtungsdorn
1935 liegen gemeinsam eine Druckkammer 2030 fest. Die Druck
kammer 2030 ist mit dem Durchlaß 1990 über einen oder mehrere
Durchlässe 2035 fluidmäßig verbunden. Während des Betriebs
der Vorrichtung 1900 gelangt der Stopfen 1935 in Eingriff mit
dem Verengungsdurchlaß 2040, um den Fluiddurchlaß 1990 von
dem Fluiddurchlaß 1995 fluidmäßig zu isolieren. Die Druckkam
mer 2030 wird daraufhin unter Druck gesetzt, wodurch der obe
re Dichtungskopf 1925, der äußere Dichtungsdorn 1935 und der
Aufweitungskonus 1945 veranlaßt werden, in der axialen Rich
tung hin- und herzulaufen. Die axiale Bewegung des Aufwei
tungskonus 1945 ihrerseits weitet die Verschalung 1970 in der
radialen Richtung auf.
Der Lastdorn 1940 ist mit dem unteren Dichtungskopf 1930 und
dem mechanischen Gleitkörper 1955 verbunden. Der Lastdorn
1940 umfaßt bevorzugt ein ringförmiges Element mit im wesent
lichen zylindrische Innen- und Außenseiten. Der Lastdorn 1940
kann aus einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerzi
ell erhältlichen Materialien hergestellt sein, wie beispiels
weise aus Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegierungs
stahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder anderen ähnlich hoch
festen Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Lastdorn 1940 aus Oilfield Country Tubular Goods her
gestellt, um in optimaler Weise hohe Festigkeit bereitzustel
len.
Der Lastdorn 1940 kann mit dem unteren Dichtungskopf 1930 un
ter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden
sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbindung, einer
speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular
Goods, durch Schweißen, durch amorphes Verbinden bzw. Kleben
oder durch eine Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist der Lastdorn 1940 mit dem unteren
Dichtungskopf 1930 durch eine Standardgewindeverbindung lös
bar verbunden. Der Lastdorn 1940 kann mit dem mechanischen
Gleitkörper 1955 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplun
gen verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohr
verbindung, speziellen Gewindeverbindungen von Oilfield Coun
try Tubular Goods, durch Schweißen, durch amorphes Verbinden
oder Kleben oder durch eine Verbindung aus Standardgewinde
verbindungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der
Lastdorn 1940 mit dem mechanischen Gleitkörper 1955 durch ei
ne Verbindung aus Standardgewindeverbindungen lösbar mecha
nisch verbunden.
Der Lastdorn 1940 umfaßt bevorzugt einen Fluiddurchlaß 1995,
der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien aus dem Fluiddurch
laß 1990 zu dem bzw. in den Bereich außerhalb der Vorrichtung
1900 zu fördern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
der Fluiddurchlaß 1995 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie
etwa beispielsweise Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm
oder Schmiermittel mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu
fördern, die von etwa 0 bis 9.000 Psi bzw. 0 bis 3.000 Gallo
nen/Minute reichen.
Der Aufweitungskonus 1945 ist mit dem äußeren Dichtungsdorn
1935 verbunden. Der Aufweitungskonus 1945 ist außerdem mit
der Innenseite der Verschalung 1970 beweglich verbunden. Auf
diese Weise laufen der obere Dichtungskopf 1925, der äußere
Dichtungsdorn 1935 und der Aufweitungskonus 1945 in der axia
len Richtung hin und her. Die hin- und herlaufende Bewegung
des Aufweitungskonus 1945 veranlaßt die Verschalung 1970 da
zu, in der radialen Richtung aufzuweiten.
Der Aufweitungskonus 1945 umfaßt bevorzugt ein ringförmiges
Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und koni
schen Außenseiten. Der Außenradius der äußeren konischen
Oberfläche kann beispielsweise von etwa 2 bis 34 Inch rei
chen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der Au
ßenradius der konischen Außenseite von etwa 3 bis 28 Inch, um
in optimaler Weise Konusabmessungen für den typischen Bereich
von rohrförmigen Elementen bereitzustellen.
Die axiale Länge des Aufweitungskonus 1945 kann beispielswei
se von etwa dem 2- bis 8-fachen des größten Außendurchmessers
des Aufweitungskonus 1945 betragen. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform reicht die axiale Länge des Aufweitungskonus
1945 vom etwa 3- bis 5-fachen des größten Außendurchmessers
des Aufweitungskonus 1945, um in optimaler Weise Stabilität
und Zentrierung des Aufweitungskonus 1945 während des Aufwei
tungsprozesses bereitzustellen. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform reicht der Angriffwinkel des Aufweitungskonus
1945 von etwa 5 bis 30°, um in optimaler Weise Reibungskräfte
mit dem gewünschten Ausmaß an radialer Aufweitung auszuglei
chen. Der Angriffwinkel des Aufweitungskonus variiert als
Funktion der Betriebsparameter des speziellen Aufweitungsvor
gangs.
Der Aufweitungskonus 1945 kann aus einer beliebigen Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien her
gestellt sein, wie etwa beispielsweise aus Maschinenwerkzeug
stahl, Keramik, Wolframcarbid, Nitridstahl oder anderen ähn
lich hochfesten Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist der Aufweitungskonus 1945 aus D2-
Maschinenwerkzeugstahl hergestellt, um in optimaler Weise Fe
stigkeit und Korrosionsbeständigkeit, Verschleißbeständig
keit, Beständigkeit gegenüber Grübchenkorrosion und Scheuern
bereitzustellen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausfüh
rungsform weist die Außenseite des Aufweitungskonus 1945 eine
Oberflächenhärte auf, die von etwa 58 bis 62 Rockwell C
reicht, um in optimaler Weise hohe Festigkeit und Verschleiß
beständigkeit sowie Beständigkeit gegenüber Grübchenkorrosion
bereitzustellen.
Der Aufweitungskonus 1945 kann mit dem äußeren Dichtungsdorn
1945 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen ver
bunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbin
dung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country
Tubular Goods, durch Schweißen, durch amorphes Verbinden bzw.
Kleben oder durch eine Verbindung aus Standardgewindeverbin
dungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Auf
weitungskonus 1945 mit dem äußeren Dichtungsdorn 1935 unter
Verwendung einer Verbindung aus Standardgewindeverbindungen
verbunden, um in optimaler Weise Verbinder- bzw. Verbindungs
festigkeit für die typischen Betriebslastbelastungen bereit
zustellen, während außerdem ein problemloses Verschieben des
Aufweitungskonus 1945 bereitgestellt wird.
Das Dornstartgerät 1950 ist mit der Verschalung 1970 verbun
den. Das Dornstartgerät 1950 umfaßt einen rohrförmigen Aus
kleidungsabschnitt mit verringerter Wandungsdicke im Ver
gleich zu der Verschalung 1970. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform beträgt die Wandungsdicke des Dornstartgeräts
etwa 50 bis 100% der Wandungsdicke der Verschalung 1970. Auf
diese Weise wird die Einleitung der radialen Aufweitung der
Verschalung 1970 erleichtert, und das Einführen des Startge
räts 1950 für einen Dorn größeren Außendurchmessers in die
Schachtbohrung und/oder die Verschalung wird erleichtert.
Das Dornstartgerät 1950 kann mit der Verschalung 1970 unter
Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommer
ziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden sein.
Das Dornstartgerät 1950 kann eine Wandungsdicke aufweisen,
die beispielsweise von etwa 0,15 bis 1,5 Inch beträgt. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform reicht die Wandungsdicke
des Dornstartgeräts 1950 von etwa 0,25 bis 0,75 Inch, um in
optimaler Weise hohe Festigkeit bei bzw. mit einem kleinen
Gesamtprofil bereitzustellen. Das Dornstartgerät 1950 kann
aus einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell
erhältlichen Materialien hergestellt sein, wie etwa bei
spielsweise aus Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegie
rungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder aus ähnlich
hochfesten Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form ist das Dornstartgerät 1950 aus Oilfield Country Tubular
Goods höherer Festigkeit, jedoch geringerer Wandungsdicke als
die Verschalung 1970 hergestellt, um in optimaler Weise einen
dünnwandigen Behälter mit ungefähr derselben Berstfestigkeit
wie der Verschalung 1970 bereitzustellen.
Der mechanische Gleitkörper 1955 ist mit dem Lastdorn 1970,
den mechanischen Gleitelementen 1960 und den Schleppblöcken
1965 verbunden. Der mechanische Gleitkörper 1955 umfaßt be
vorzugt ein rohrförmiges Element mit einem inneren Durchlaß
2050, der mit dem Durchlaß 1995 fluidmäßig verbunden ist. Auf
diese Weise können Fluidmaterialien aus dem Durchlaß 2050 zu
einem Bereich außerhalb der Vorrichtung 1900 gefördert wer
den.
Der mechanische Gleitkörper 1955 kann mit dem Lastdorn 1940
unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden
sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der mecha
nische Gleitkörper 1955 mit dem Lastdorn 1940 unter Verwen
dung einer Standargewindeverbindung lösbar verbunden, um in
optimaler Weise hohe Festigkeit bereitzustellen und ein pro
blemloses Ersetzen bzw. einen problemlosen Austausch des me
chanischen Gleitkörpers 1955 zu erlauben. Der mechanische
Gleitkörper 1955 kann mit den mechanischen Gleitelementen
1955 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen ver
bunden sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der
mechanische Gleitkörper 1955 mit den mechanischen Gleitele
menten 1955 unter Verwendung von Gewinden und Gleitstahlhal
teringen verbunden, um in optimaler Weise hohe Verbindungsfe
stigkeit bereitzustellen und außerdem einen problemlosen Aus
tausch der mechanischen Gleitelemente 1955 zu erlauben. Der
mechanische Gleitkörper 1955 kann mit den Schleppblöcken 1965
unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden
sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der mecha
nische Gleitkörper 1955 mit den Schleppblöcken 1965 unter
Verwendung von Gewindeverbindungen und Stahlhaltegleitringen
lösbar verbunden, um in optimaler Weise hohe Festigkeit be
reitzustellen und außerdem einen problemlosen Austausch der
Schleppblöcke 1965 zu ermöglichen.
Die mechanischen Gleitelemente 1960 sind mit der Außenseite
des mechanischen Gleitkörpers 1955 verbunden. Während des Be
triebs der Vorrichtung 1900 verhindern die mechanischen Glei
telemente 1960 eine Aufwärtsbewegung der Verschalung 1970 und
des Dornstartgeräts 1950. Während der axial hin- und herlau
fenden Bewegung des Aufweitungskonus 1945 werden auf diese
Weise die Verschalung 1970 und das Dornstartgerät 1950 in im
wesentlichen stationärer Position gehalten. Auf diese Weise
werden das Dornstartgerät 1950 und die Verschalung 1970 in
der radialen Richtung durch die axiale Bewegung des Aufwei
tungskonus 1945 aufgeweitet.
Die mechanischen Gleitelemente 1960 können eine beliebige An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Gleitelemen
ten umfassen, wie etwa beispielsweise mechanische RTTS-
Dichtstück-Wolframcarbid-Gleitelemente, mechanische RTTS-
Dichtstück-Schleifelemente vom Wicker-Typ oder rückgewinnbare
mechanische obere Brücken-Stopfen-Wolframcarbid-
Schleifelemente vom Modell 3L. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform umfassen die mechanischen Gleitelemente 1960 me
chanische RTTS-Dichtstück-Wolframcarbid-Gleitelemente, er
hältlich von Halliburton Energy Services, um in optimaler
Weise Beständigkeit gegenüber eine axiale Bewegung der Ver
schalung 1970 während des Aufweitungsprozesses bereitzustel
len.
Die Schleppblöcke 1965 sind mit der Außenseite des mechani
schen Gleitkörpers 1955 verbunden. Während des Betriebs der
Vorrichtung 1900 verhindern die Schleppblöcke 1965 eine Auf
wärtsbewegung der Verschalung 1970 und des Dornstartgeräts
1950. Während der axial hin- und herlaufenden Bewegung des
Aufweitungskonus 1945 werden auf diese Weise die Verschalung
1970 und das Dornstartgerät 1950 in im wesentlichen stationä
rer Position gehalten. Auf diese Weise werden das Dornstart
gerät 1950 und die Verschalung 1970 in der radialen Richtung
durch die axiale Bewegung des Aufweitungskonus 1945 aufgewei
tet.
Die Schleppblöcke 1965 können eine beliebige Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Gleitele
menten umfassen, wie etwa beispielsweise mechanische RTTS-
Dichtstück-Wolframcarbid-Gleitelemente, mechanische RTTS-
Dichtstück-Gleitelemente vom Wicker-Typ oder rückgewinnbare
mechanische obere Brücken-Stopfen-Wolframcarbid-Gleitelemente
vom Modell 3L. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfas
sen die Schleppblöcke 1965 mechanische RTTS-Dichtstück-
Wolframcarbid-Gleitelemente, erhältlich von Halliburton Ener
gy Services, um in optimaler Weise Beständigkeit bzw. Festig
keit gegenüber einer axialen Bewegung der Verschalung 1970
während des Aufweitungsprozesses bereitzustellen.
Die Verschalung 1970 ist mit dem Dornstartgerät 1950 verbun
den. Die Verschalung 1970 ist außerdem mit den mechanischen
Gleitelementen und Schleppblöcken 1965 lösbar bzw. entfernbar
verbunden. Die Verschalung 1970 umfaßt bevorzugt ein rohrför
miges Element. Die Verschalung 1970 kann aus einer beliebigen
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materiali
en hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus geschlitzten
Rohren, Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegierungs
stahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder ähnlich hochfesten
Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die
Verschalung 1970 aus Oilfield Country Tubular Goods herge
stellt, erhältlich von verschiedenen ausländischen und inlän
dischen Stahlwerken, um in optimaler Weise hohe Festigkeit
bereitzustellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um
faßt das obere Ende der Verschalung 1970 ein oder mehrere
Dichtungselemente, die über der Außenseite der Verschalung
1970 angeordnet sind.
Während des Betriebs wird die Vorrichtung 1900 in einer
Schachtbohrung positioniert, wobei das obere Ende der Ver
schalung 1970 in überlappender Beziehung innerhalb der exi
stierenden Schachtbohrungsverschalung positioniert ist. Um
Druckstöße bzw. Stoßdrücke innerhalb des Bohrlochs während
der Plazierung der Vorrichtung 1900 zu minimieren, ist der
Fluiddurchlaß 1975 bevorzugt mit einem oder mehreren Druck
freigabedurchlässen versehen. Während der Plazierung der Vor
richtung 1900 in der Schachtbohrung wird die Verschalung 1970
durch den Aufweitungskonus 1945 abgestützt.
Nach dem Positionieren der Vorrichtung 1900 innerhalb des
Bohrlochs in überlappender Beziehung mit einem existierenden
Abschnitt einer Schachtbohrungs-Verschalung wird ein erstes
Fluidmaterial in den Fluiddurchlaß 1975 ausgehend von einer
Oberflächenstelle gepumpt. Das erste Fluidmaterial wird von
bzw. aus dem Fluiddurchlaß 1975 zu den bzw. in die Fluid
durchlässe 1980, 1985, 1990, 1995 und 2050 gefördert. Das er
ste Fluidmaterial verläßt daraufhin die Vorrichtung und füllt
den ringförmigen Bereich zwischen der Außenseite der Vorrich
tung 1900 und den Innenwänden des Bohrlochs.
Das erste Fluidmaterial kann eine beliebige Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien umfassen,
wie etwa beispielsweise Bohrschlamm, Wasser, Epoxidharz oder
Zement. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das
erste Fluidmaterial ein aushärtbares Fluidmaterial, wie etwa
beispielsweise Zement oder Epoxidharz. Auf diese Weise kann
eine Schachtbohrungs-Verschalung mit einer äußeren ringförmi
gen Schicht aus aushärtbarem Material gebildet werden.
Das erste Fluidmaterial kann in die Vorrichtung 1900 mit Be
triebsdrücken und Durchsätzen gepumpt werden, die beispiels
weise von 0 bis 4.500 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute
reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das er
ste Fluidmaterial in die Vorrichtung 1900 mit Betriebsdrücken
und Durchsätzen gepumpt, die von etwa 0 bis 4.500 psi bzw. 0
bis 3.000 Gallonen/Minute reichen, um in optimaler Weise Be
triebsdrücke und Durchsätze für typische Betriebsbedingungen
bereitzustellen.
Zu einem bestimmten Zeitpunkt beim Einspritzen des ersten
Fluidmaterials, wie beispielsweise dann, nachdem der ringför
mige Bereich außerhalb dar Vorrichtung 1900 auf ein vorbe
stimmtes Niveau befüllt wurde, wird ein Stopfen 2045, ein An
ker oder eine ähnliche Einrichtung in das erste Fluidmaterial
eingeführt. Der Stopfen 2045 wird in den Verengungsdurchlaß
2040 aufgenommen bzw. findet dort seinen Sitz, wodurch der
Fluiddurchlaß 1990 von dem Fluiddurchlaß 1995 fluidmäßig iso
liert wird.
Nach Plazierung des Stopfens 2045 in dem Verengungsdurchlaß
2040 wird ein zweites Fluidmaterial in den Fluiddurchlaß 1975
gepumpt, um die Druckkammer 2030 unter Druck zu setzen. Das
zweite Fluidmaterial kann eine beliebige Anzahl von herkömm
lichen, kommerziell erhältlichen Materialien umfassen, wie
etwa beispielsweise Wasser, Bohrgase, Bohrschlamm oder
Schmiermittel. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt
das zweite Fluidmaterial ein nicht aushärtbares Fluidmateri
al, wie etwa beispielsweise Wasser, Bohrschlamm oder Schmier
mittel, um Reibungskräfte zu minimieren.
Das zweite Fluidmaterial kann in die Vorrichtung 1900 mit Be
triebsdrücken und Durchsätzen gepumpt werden, die beispiels
weise von etwa 0 bis 4.500 psi bzw. 0 bis 4.500 Gallo
nen/Minute reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird das zweite Fluidmaterial in die Vorrichtung 1900 mit Be
triebsdrücken und Durchsätzen gepumpt, die von etwa 0 bis
3.500 psi bzw. 0 bis 1.200 Gallonen/Minute reichen, um in op
timaler Weise eine Aufweitung der Verschalung 1970 bereitzu
stellen.
Das Unterdrucksetzen der Druckkammer 2030 veranlaßt den obe
ren Dichtungskopf 1925, den äußeren Dichtungsdorn 1935 und
den Aufweitungskonus 1945 dazu, sich in axialer Richtung zu
bewegen. Wenn der Aufweitungskonus 1945 sich in axialer Rich
tung bewegt, zieht der Aufweitungskonus 1945 die Dornstart
einrichtung 1950 und die Schleppblöcke 1975 mit, wodurch die
mechanischen Gleitelemente eingestellt werden und eine weite
re axiale Bewegung der Dornstarteinrichtung 1950 und der Ver
schalung 1970 gestoppt wird. Auf diese Weise weitet die axia
le Bewegung des Aufweitungskonus 1945 die Dornstarteinrich
tung 1950 und die Verschalung radial auf.
Sobald der obere Dichtungskopf 1925, der äußere Dichtungsdorn
1935 und der Aufweitungskonus 1945 einen axialen Hub beenden,
wird der Betriebsdruck des zweiten Fluidmaterials verringert
und das Bohrgestänge 1905 wird angehoben. Dies veranlaßt den
inneren Dichtungsdorn 1920, den unteren Dichtungskopf 1930,
den Lastdorn 1940 und den mechanischen Gleitkörper 1955 zu
einer Aufwärtsbewegung. Hierdurch werden die mechanischen
Gleitelemente 1960 entriegelt bzw. freigegeben und die mecha
nischen Gleitelemente 1960 und die Schleppblöcke 1965 können
aufwärts innerhalb der Dornstarteinrichtung und der Verscha
lung 1970 bewegt werden. Wenn der untere Dichtungskopf 1930
den oberen Dichtungskopf 1925 berührt, wird das zweite Fluid
material erneut unter Druck gesetzt und der radiale Aufwei
tungsprozeß dauert an. Auf diese Weise werden die Dornstart
einrichtung 1950 und die Verschalung 1970 durch wiederholte
axiale Hübe des oberen Dichtungskopfs 1925, des äußeren Dich
tungsdorns 1925 und des Aufweitungskonus 1945 radial aufge
weitet. Durch den radialen Aufweitungsprozeß wird das obere
Ende der Verschalung 1970 bevorzugt in überlappender Bezie
hung mit einem existierenden Abschnitt der Schachtbohrungs-
Verschalung gehalten.
Am Ende des radialen Aufweitungsprozesses wird das obere Ende
der Verschalung 1970 in innigen Kontakt mit der Innenseite
des unteren Endes der existierenden Schachtbohrungs-
Verschalung aufgeweitet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form stellen die Dichtungselemente, die am oberen Ende der
Verschalung 1970 vorgesehen sind, eine Fluiddichtung zwischen
der Außenseite des oberen Endes der Verschalung 1970 und der
Innenseite des unteren Endes der existierenden Schachtboh
rungs-Verschalung bereit. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform reicht der Kontaktdruck zwischen der Verschalung
1970 und dem existierenden Abschnitt der Schachtbohrungs-
Verschalung von etwa 400 bis 10.000 psi, um in optimaler Wei
se einen Kontaktdruck zum Aktivieren der Dichtungselemente
bereitzustellen, um einen optimalen Widerstand gegenüber der
axialen Bewegung der aufgeweiteten Verschalung 1970 bereitzu
stellen, und um in optimaler Weise typische Spannungs- und
Drucklasten aufzunehmen.
Wenn der Aufweitungskonus 1945 sich dem Ende der Verschalung
1970 nähert, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
aktive Durchsatz des zweiten Fluidmaterials verringert, um
einen Stoß auf die Vorrichtung 1900 zu minimieren. Gemäß ei
ner alternativen Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung 1900
einen Stoßabsorber zum Absorbieren des Stoßes, der durch die
Beendigung der radialen Aufweitung der Verschalung 1970 her
vorgerufen wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der verrin
gerte Betriebsdruck des zweiten Fluidmaterials von etwa 100
bis 1.000 psi, wenn der Aufweitungskonus 1945 sich dem Ende
der Verschalung 1970 nähert, um in optimaler Weise eine ver
ringerte axiale Bewegung und Geschwindigkeit des Aufweitungs
konus 1945 bereitzustellen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform wird der Betriebsdruck des zweiten Fluidmaterials
während des Rückstellhubs der Vorrichtung 1900 auf den Be
reich von etwa 0 bis 500 verringert, um den Widerstand gegen
über der Bewegung des Aufweitungskonus 1945 zu minimieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht die Hublänge
der Vorrichtung 1900 von etwa 10 bis 45 Fuß, um in optimaler
Weise Einrichtungs- bzw. Anlagenlängen bereitzustellen, wel
che durch typische Ölschachtbohranlagen gehandhabt werden
können, während außerdem die Frequenz minimiert wird, mit
welcher der Aufweitungskonus 1945 gestoppt werden muß, so daß
die Vorrichtung 1900 für weitere Aufweitungsvorgänge erneut
in Hub versetzt werden kann.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfaßt zumindest ein
Teil des oberen Dichtungskopfs 1945 einen Aufweitungskonus
zum radialen Aufweiten der Dornstarteinrichtung 1950 und der
Verschalung 1970 während des Betriebs der Vorrichtung 1900,
um den Oberflächenbereich der Verschalung 1970 zu vergrößern,
auf welchen während des radialen Aufweitungsprozesses einge
wirkt wird. Auf diese Weise können die Betriebsdrücke verrin
gert werden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind mechanische
Gleitelemente in einer axialen Stelle zwischen der Dichtungs
buchse 1915 und dem inneren Dichtungsdorn 1920 angeordnet, um
den Betrieb und den Aufbau der Vorrichtung 1900 zu vereinfa
chen.
Bei vollständiger radialer Aufweitung der Verschalung 1970
wird das erste Fluidmaterial, falls dies möglich ist, inner
halb des ringförmigen Bereichs zwischen der Außenseite der
aufgeweiteten Verschalung 1970 und den Innenwänden der
Schachtbohrung aushärten gelassen. In dem Fall, daß die auf
geweitete Verschalung 1970 geschlitzt ist, durchsetzt das
ausgehärtete Fluidmaterial bevorzugt die aufgeweitete Ver
schalung bzw. durchdringt diese und umhüllt sie. Auf diese
Weise wird ein neuer Schachtbohrungs-Verschalungsabschnitt in
der Schachtbohrung gebildet. Alternativ kann die Vorrichtung
1900 verwendet werden, um einen ersten Abschnitt einer Rohr
leitung mit einem existierenden Rohrleitungsabschnitt zu ver
binden. Alternativ kann die Vorrichtung 1900 verwendet wer
den, um das innere der Schachtbohrung mit einer Verschalung
direkt auszukleiden, und zwar ohne die Verwendung einer äuße
ren ringförmigen Schicht aushärtbarem Material. Alternativ
kann die Vorrichtung 1900 verwendet werden, um das rohrförmi
ge Tragelement in einem Loch aufzuweiten.
Während des radialen Aufweitungsprozesses sind die unter
Druck gesetzten Bereiche der Vorrichtung 1900 begrenzt auf
die Fluiddurchlässe 1975, 1980, 1985, 1990 und die Druckkam
mer 2030. Kein Fluiddruck wirkt direkt auf die Dornstartein
richtung 1950 und die Verschalung 1970. Dies erlaubt die Ver
wendung von Betriebsdrücken höher als diejenigen, denen die
Dornstarteinrichtung 1950 und die Verschalung 1970 normaler
weise zu widerstehen vermag.
Unter Bezug auf Fig. 16 wird nunmehr eine bevorzugte Ausfüh
rungsform einer Vorrichtung 2100 zum Bilden einer Schachtboh
rungs-Verschalung mit durchgehend gleichem Durchmesser erläu
tert. Die Vorrichtung 2100 umfaßt bevorzugt ein Bohrrohr
2105, einen Innengestängeadapter 2110, eine Dichtungsbuchse
2115, einen inneren Dichtungsdorn 2120, Gleitstücke 2125, ei
nen oberen Dichtungskopf 2130, einen unteren Dichtungskopf
2135, einen äußeren Dichtungsdorn 2140, einen Lastdorn 2145,
einen Aufweitungskonus 2150 und eine Verschalung 2155.
Das Bohrrohr 2105 ist mit dem Innengestängeadapter 2110 ver
bunden. Während des Betriebs der Vorrichtung 2100 stützt das
Bohrrohr 2105 die Vorrichtung 2100 ab. Das Bohrrohr 2105 um
faßt bevorzugt ein im wesentlichen hohles rohrförmiges Ele
ment bzw. mehrere derartige Elemente. Das Bohrrohr 2105 kann
aus einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell
erhältlichen Materialien hergestellt sein, wie etwa bei
spielsweise aus Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegie
rungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder einem anderen
ähnlich hochfesten Material. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist das Bohrrohr 2105 aus einem Spiralrohr herge
stellt, um die Plazierung der Vorrichtung 1900 in nicht ver
tikalen Schachtbohrungen zu erleichtern. Das Bohrrohr 2105
kann mit dem Innengestängeadapter 2110 unter Verwendung einer
beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
mechanischen Kupplungen verbunden sein, wie beispielsweise
einer Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung
aus Oilfield Country Tubular Goods, einer Ratschenver
riegelungsverbindung oder einer standardmäßigen Gewindever
bindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das
Bohrrohr 2105 mit dem Innengestängeadapter 2110 durch eine
Bohrrohrverbindung lösbar verbunden.
Das Bohrrohr 2105 umfaßt bevorzugt einen Fluiddurchlaß 2160,
der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien von einer Oberflä
chenstelle bzw. einem Oberflächenort aus in den Fluiddurchlaß
2165 zu fördern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
der Fluiddurchlaß 2160 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie
etwa beispielsweise Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm
oder Schmiermittel mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu
fördern, die von etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallo
nen/Minute reichen.
Der Innengestängeadapter 2110 ist mit dem Bohrgestänge 2105
und der Dichtungsbuchse 2115 verbunden. Der Innengestänge
adapter 2110 umfaßt bevorzugt ein im wesentlichen hohles
rohrförmiges Element bzw. Elemente. Der Innengestängeadapter
2110 aus einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerzi
ell erhältlichen Materialien hergestellt sein, wie etwa bei
spielsweise aus Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegie
rungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder ähnlich hochfe
sten Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
der Innengestängeadapter 2110 hergestellt aus Edelstahl, um
in optimaler Weise hohe Festigkeit, niedrige Reibung und Be
ständigkeit gegenüber Korrosion und Verschleiß bereitzustel
len.
Der Innengestängeadapter 2110 kann mit dem Bohrgestänge 2105
unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden
sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbindung, einer
speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular
Goods, einer Ratschenverriegelungsverbindung oder einer Stan
dardschraubverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form ist der Innengestängeadapter 2110 lösbar mit dem Bohr
rohr 2105 durch eine Bohrrohrverbindung verbunden. Der Innen
gestängeadapter 2110 kann mit der Dichtungsbuchse 2115 unter
Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommer
ziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden sein,
wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbindung, einer spe
ziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular Goods,
einer Ratschenverriegelungsgewindeverbindung oder einer Stan
dardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form ist der Innengestängeadapter 2110 mit der Dichtungsbuch
se 2115 durch eine Standardgewindeverbindung lösbar verbun
den.
Der Innengestängeadapter 2110 umfaßt bevorzugt einen Fluid
durchlaß 2165, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien aus
dem Fluiddurchlaß 2160 in den Fluiddurchlaß 2170 zu fördern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß
2165 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa beispielswei
se Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlämme oder Schmiermit
tel mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die von
etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute rei
chen.
Die Dichtungsbuchse 2115 ist mit dem Innengestängeadapter
2110 und dem inneren Dichtungsdorn 2120 verbunden. Die Dich
tungsbuchse 2115 umfaßt bevorzugt ein im wesentlichen hohles
rohrförmiges Element bzw. mehrere derartige Elemente. Die
Dichtungsbuchse 2115 kann aus einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien herge
stellt sein, wie etwa aus Oilfield Country Tubular Goods,
Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder an
deren ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist die Dichtungsbuchse 2150 aus Edelstahl
hergestellt, um in optimaler Weise hohe Festigkeit, Oberflä
chen niedriger Reibung und Beständigkeit gegenüber Korrosion,
Verschleiß, Scheuern und Grübchenkorrosion bereitzustellen.
Die Dichtungsbuchse 2115 kann mit dem Innengestängeadapter
2110 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen ver
bunden sein, wie etwa beispielsweise einer Standardgewinde
verbindung, speziellen Gewindeverbindungen aus Oilfield Coun
try Tubular Goods, durch Schweißes, durch amorphes Verbinden
bzw. Kleben, oder eine Standardgewindeverbindung. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtungsbuchse 2115 mit
dem Innengestängeadapter 2110 durch eine Standardgewindever
bindung lösbar verbunden. Die Dichtungsbuchse 2115 kann mit
dem inneren Dichtungsdorn 2120 unter Verwendung einer belie
bigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen me
chanischen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise
einer Standardgewindeverbindung, speziellen Gewindeverbindun
gen aus Oilfield Country Tubular Goods, durch Schweißen,
durch amorphes Verbinden bzw. Kleben, oder einer Standardge
windeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
die Dichtungsbuchse 2115 mit dem inneren Gewindedorn 2120
durch eine Standardgewindeverbindung lösbar verbunden.
Die Dichtungsbuchse 2115 umfaßt bevorzugt einen ersten Fluid
durchlaß 2170, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien aus
dem Fluiddurchlaß 2165 in den Fluiddurchlaß 2175 zu fördern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß
2170 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa beispielswei
se Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm oder Schmiermit
teln, mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die von
etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute rei
chen.
Der innere Dichtungsdorn 2120 ist mit der Dichtungsbuchse
2115, Gleitelementen 2125 und dem unteren Dichtungskopf 2135
verbunden. Der innere Dichtungsdorn 2120 umfaßt bevorzugt ein
im wesentlichen rohrförmiges Element bzw. mehrere derartige
Elemente. Der innere Dichtungsdorn 2120 kann aus einer belie
bigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Ma
terialien hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus Oil
field Country Tubular Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlen
stoffstahl, Edelstahl oder anderen ähnlich hochfesten Mate
rialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der in
nere Dichtungsdorn 2110 aus Edelstahl hergestellt, um in op
timaler Weise hohe Festigkeit, Oberflächen mit niedriger Rei
bung und Korrosions- und Verschleißbeständigkeit bereitzu
stellen.
Der innere Dichtungsdorn 2120 kann mit der Dichtungsbuchse
2115 unter Verwendung eine beliebige Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen ver
bunden sein, wie etwa beispielsweise eine Bohrrohrverbindung,
eine spezielle Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular
Goods oder eine Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist der innere Dichtungsdorn 2120 lös
bar mit der Dichtungsbuchse 2115 durch eine Standardgewinde
verbindung verbunden. Die Standardgewindeverbindung stellt
hohe Festigkeit bereit und erlaubt ein problemloses Ersetzen
bzw. einen problemlosen Austausch von Bauteilen. Der innere
Dichtungsdorn 2120 kann mit den Gleitelementen 2125 unter
Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommer
ziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden sein,
wie etwa beispielsweise durch Schweißen, amorphes Verbinden
bzw. Kleben, oder eine Standardgewindeverbindung. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist der innere Dichtungsdorn 2120
mit den Gleitelementen 2115 durch eine Standardgewindeverbin
dung lösbar verbunden. Der innere Dichtungsdorn 2120 kann mit
dem unteren Dichtungskopf 2135 unter Verwendung einer belie
bigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen me
chanischen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise
einer Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung
aus Oilfield Country Tubular Goods, durch Schweißen, amorphes
Verbinden bzw. Kleben, oder einer Standardgewindeverbindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der innere Dich
tungsdorn 2120 mit dem unteren Dichtungskopf 2135 durch eine
Standardgewindeverbindung lösbar verbunden.
Der innere Dichtungsdorn 2120 umfaßt bevorzugt einen Fluid
durchlaß 2175, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien aus
dem Fluiddurchlaß 2170 in den Fluiddurchlaß 2180 zu fördern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß
2175 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa beispielswei
se Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm oder Schmiermittel
mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die von etwa
0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen.
Die Gleitelemente 2125 sind mit der Außenseite des inneren
Dichtungsdorns 2120 verbunden. Während des Betriebs der Vor
richtung 2100 halten die Gleitelemente 2175 die Verschalung
2155 in einer im wesentlichen stationären Position, während
der radialen Aufweitung der Verschalung 2155. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform werden die Gleitelemente 2125 unter
Verwendung der Fluiddurchlässe 2185 aktiviert, um unter Druck
gesetztes Material in die Gleitelemente 2125 zu fördern.
Die Gleitelemente 2125 können eine beliebige Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen hydraulischen Gleitele
menten umfassen, wie etwa beispielsweise hydraulische RTTS-
Dichtstück-Wolframcarbid-Gleitelemente oder rückgewinnbare
hydraulische Brücken-Stopfen-Gleitelemente vom Modell 3L. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Gleitele
mente 2125 hydraulische RTTS-Dichtstück-Wolframcarbid-
Gleitelemente, erhältlich von Halliburton Energy Services, um
in optimaler Weise Beständigkeit bzw. einen Widerstand gegen
über die axiale Bewegung der Verschalung 2155 während des
Aufweitungsprozesses bereitzustellen. Gemäß einer besonders
bevorzugten Ausführungsform umfassen die Gleitelemente einen
Fluiddurchlaß 2190, eine Druckkammer 2195, eine Rückstellfe
der 2200 und ein Gleitelement 2205.
Die Gleitelemente 2125 können mit dem inneren Dichtungsdorn
2120 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen ver
bunden sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die
Gleitelemente 2125 mit der Außenseite des inneren Dichtungs
dorns 2120 durch eine Gewindeverbindung lösbar verbunden, um
in optimaler Weise gegenseitige Austauschbarkeit der Teile
bzw. Austauschbarkeit derselben bereitzustellen.
Der obere Dichtungskopf 2130 kann mit dem äußeren Dichtungs
dorn 2140 und dem Aufweitungskonus 2150 verbunden sein. Der
obere Dichtungskopf 2130 ist außerdem mit der Außenseite des
inneren Dichtungsdorns 2120 und der Innenseite der Verscha
lung 2155 beweglich verbunden. Auf diese Weise läuft der obe
re Dichtungskopf 2130 in der axialen Richtung hin und her.
Der radiale Freiraum bzw. das radiale Spiel zwischen der zy
lindrischen Innenseite des oberen Dichtungskopfs 2130 und der
Außenseite des inneren Dichtungsdorns 2120 kann beispielswei
se von etwa 0,025 bis 0,05 Inch reichen. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform reicht der radiale Freiraum zwischen
der zylindrischen Innenseite des oberen Dichtungskopfs 2130
und der Außenseite des inneren Dichtungsdorns 2120 von etwa
0,005 bis 0,010 Inch, um in optimaler Weise eine Druckdich
tung bereitzustellen. Der radiale Freiraum bzw. das radiale
Spiel zwischen der zylindrischen Außenseite des oberen Dich
tungskopfs 2130 und der Innenseite der Verschalung 2155 kann
beispielsweise von etwa 0,025 bis 0,375 Inch reichen. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform reicht der radiale Freiraum
zwischen der zylindrischen Außenseite des oberen Dichtungs
kopfs 2130 und der Innenseite der Verschalung 2155 von etwa
0,025 bis 0,125 Inch, um in optimaler Weise eine Stabilisie
rung für den Aufweitungskonus 2130 während einer axialen Be
wegung des Aufweitungskonus 2130 bereitzustellen.
Der obere Dichtungskopf 2130 umfaßt bevorzugt ein ringförmi
ges Element mit im wesentlichen zylindrischen inneren und äu
ßeren Oberflächen. Der obere Dichtungskopf 2130 kann aus ei
ner beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhält
lichen Materialien hergestellt sein, wie etwa beispielsweise
aus Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder
andere ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform ist der obere Dichtungskopf 2130 aus
Edelstahl hergestellt, um in optimaler Weise hohe Festigkeit,
Korrosionsbeständigkeit und Oberflächen niedriger Reibung be
reitzustellen. Die Innenseite des oberen Dichtungskopfs 2130
umfaßt bevorzugt ein oder mehrere ringförmige Dichtungsele
mente 2210 zum Abdichten der Grenzfläche zwischen dem oberen
Dichtungskopf 2130 und dem inneren Dichtungsdorn 2120. Die
Dichtungselemente 2210 können eine beliebige Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen ringförmigen Dichtungs
elementen umfassen, wie etwa beispielsweise O-Ringe, Poly
packdichtungen oder Metallfeder-vorgespannte Dichtungen. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Dichtungs
elemente 2210 Polypackdichtungen, erhältlich von Parker Se
als, um in optimaler Weise eine Abdichtung für einen langen
axialen Hub bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der obere
Dichtungskopf 2130 eine Schulter 2215 zum Tragen des oberen
Dichtungskopfs 2130 auf dem unteren Dichtungskopf 2135.
Der obere Dichtungskopf 2130 kann mit dem äußeren Dichtungs
dorn 2140 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen
verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbin
dung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country
Tubular Goods, durch Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kle
ben, oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist der obere Dichtungskopf 2130 mit
dem äußeren Dichtungsdorn 2140 durch eine Standardgewindever
bindung lösbar verbunden. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt die mechanische Kupplung zwischen dem oberen
Dichtungskopf 2130 und dem äußeren Dichtungsdorn 2140 ein
oder mehrere Dichtungselemente 2220 zum fluidmäßigen Abdich
ten der Grenzfläche zwischen dem oberen Dichtungskopf 2130
und dem äußeren Dichtungsdorn 2140. Die Dichtungselemente
2220 können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommer
ziell erhältlichen Dichtungselementen umfassen, wie etwa bei
spielsweise O-Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfeder-
vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfassen die Dichtungselemente 2220 Polypackdichtungen,
erhältlich von Parker Seals, um in optimaler Weise eine Ab
dichtung für einen langen axialen Hub bereitzustellen.
Der untere Dichtungskopf 2135 ist mit dem inneren Dichtungs
dorn 2120 und dem Lastdorn 2145 verbunden. Der untere Dich
tungskopf 2135 ist außerdem mit der Innenseite des äußeren
Dichtungsdorns 2140 beweglich verbunden. Auf diese Weise lau
fen der obere Dichtungskopf 2130, der äußere Dichtungsdorn
2140 und der Aufweitungskonus 2150 in der axialen Richtung
hin und her. Der radiale Freiraum bzw. das radiale Spiel zwi
schen der Außenseite des unteren Dichtungskopfs 2135 und der
Innenseite des äußeren Dichtungsdorns 2140 kann beispielswei
se von etwa 0,0025 bis 0,05 Inch reichen. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform reicht der radiale Freiraum zwischen
der Außenseite des unteren Dichtungskopfs 2135 und der Innen
seite des äußeren Dichtungsdorns 2140 von etwa 0,0025 bis
0,05 Inch, um in optimaler Weise einen minimalen radialen
Freiraum bzw. ein minimales radiales Spiel bereitzustellen.
Der untere Dichtungskopf 2135 umfaßt bevorzugt ein ringförmi
ges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und Au
ßenseiten. Der untere Dichtungskopf 2135 kann aus einer be
liebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Materialien hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus
Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegierungsstahl, Koh
lenstoffstahl, Edelstahl oder anderen ähnlich hochfesten Ma
terialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der
untere Dichtungskopf 2135 aus Edelstahl hergestellt, um in
optimaler Weise hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und
Oberflächen niedriger Reibung bereitzustellen. Die Außenseite
des unteren Dichtungskopfs 2135 umfaßt bevorzugt ein oder
mehrere ringförmige Dichtungselemente 2225 zum Abdichten der
Grenzfläche zwischen dem unteren Dichtungskopf 2135 und dem
äußeren Dichtungsdorn 2140. Die Dichtungselemente 2225 können
eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhält
lichen ringförmigen Dichtungselementen umfassen, wie etwa
beispielsweise O-Ring, Polypackdichtungen oder Metallfeder-
vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfassen die Dichtungselemente Polypackdichtungen, er
hältlich von Parker Seals, um in optimaler Weise eine Abdich
tung für einen langen axialen Hub bereitzustellen.
Der untere Dichtungskopf 2135 kann mit dem inneren Dichtungs
dorn 2120 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen
verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbin
dung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country
Tubular Goods, durch Schweißen, durch amorphes Verbinden bzw.
Kleben oder eine Standardgewindeverbindung. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform ist der untere Dichtungskopf 2135
lösbar mit dem inneren Dichtungsdorn 2120 durch eine Stan
dardgewindeverbindung verbunden. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform umfaßt die mechanische Kupplung zwischen dem un
teren Dichtungskopf 2135 und dem inneren Dichtungsdorn 2120
ein oder mehrere Dichtungselemente 2230 zum fluidmäßigen Ab
dichten der Grenzfläche zwischen dem unteren Dichtungskopf
2135 und dem inneren Dichtungsdorn 2120. Die Dichtungselemen
te 2230 können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kom
merziell erhältlichen Dichtungselementen umfassen, wie etwa
beispielsweise O-Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfeder-
vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfassen die Dichtungselemente 2230 Polypackdichtungen,
erhältlich von Parker Seals, um in optimaler Weise eine Ab
dichtung für einen langen axialen Hub bereitzustellen.
Der untere Dichtungskopf 2135 kann mit dem Lastdorn 2145 un
ter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden
sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbindung, einer
speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular
Goods, durch Schweißes, amorphes Verbinden bzw. Kleben, oder
einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform ist der untere Dichtungskopf 2135 mit dem Last
dorn 2145 durch eine Standardgewindeverbindung lösbar verbun
den. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die me
chanische Kupplung zwischen dem unteren Dichtungskopf 2135
und dem Lastdorn 2145 ein oder mehrere Dichtungselemente 2235
zum fluidmäßigen Abdichten der Grenzfläche zwischen dem unte
ren Dichtungskopf 1930 und dem Lastdorn 2145. Die Dichtungs
elemente 2235 können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen Dichtungselementen umfassen, wie et
wa beispielsweise O-Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfe
der-vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfassen die Dichtungselemente 2235 Polypackdich
tungen, erhältlich von Parker Seals, um in optimaler Weise
eine Abdichtung für einen langen axialen Hub bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der untere
Dichtungskopf 2135 einen Verengungsdurchlaß 2240, der fluid
mäßig zwischen die Fluiddurchlässe 2175 und 2180 geschaltet
ist. Der Verengungsdurchlaß 2240 besitzt bevorzugt verringer
te Größe und ist dazu ausgelegt, einen Stopfen 2245 aufzuneh
men und in Eingriff mit diesem zu gelangen, oder mit einer
ähnlichen Einrichtung. Auf diese Weise ist der Fluiddurchlaß
2145 von dem Fluiddurchlaß 2180 fluidmäßig isoliert. Auf die
se Weise wird die Druckkammer 2250 unter Druck gesetzt.
Der äußere Dichtungsdorn 2140 ist mit dem oberen Dichtungs
kopf 2130 und dem Aufweitungskonus 2150 verbunden. Der äußere
Dichtungsdorn 2140 ist außerdem mit der Innenseite der Ver
schalung 2155 und der Außenseite des unteren Dichtungskopfs
2135 beweglich verbunden. Auf diese Weise laufen der obere
Dichtungskopf 2130, der äußere Dichtungsdorn 2140 und der
Aufweitungskonus 2150 in der axialen Richtung hin und her.
Der radiale Freiraum bzw. das radiale Spiel zwischen der Au
ßenseite des äußeren Dichtungsdorns 2140 und der Innenseite
der Verschalung 2145 kann beispielsweise von etwa 0,025 bis
0,375 Inch reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
reicht der radiale Freiraum zwischen der Außenseite des äuße
ren Dichtungsdorns 2140 und der Innenseite der Verschalung
2145 von etwa 0,025 bis 0,125 Inch, um in optimaler Weise
Stabilisierung für den Aufweitungskonus 2130 während des Auf
weitungsprozesses bereitzustellen. Der radiale Freiraum zwi
schen der Innenseite des äußeren Dichtungsdorns 2140 und der
Außenseite des unteren Dichtungskopfs 2135 kann beispielswei
se von etwa 0,005 bis 0,125 Inch reichen. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform reicht der radiale Freiraum zwischen
der Innenseite des äußeren Dichtungsdorns 2140 und der Außen
seite des unteren Dichtungskopfs 2135 von etwa 0,005 bis
0,010 Inch, um in optimaler Weise minimalen radialen Freiraum
bzw. minimales radiales Spiel bereitzustellen.
Der äußere Dichtungsdorn 2140 umfaßt bevorzugt ein ringförmi
ges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und Au
ßenseiten. Der äußere Dichtungsdorn 2140 kann aus einer be
liebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Materialien hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus
Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegierungsstahl, Koh
lenstoffstahl, Edelstahl oder anderen ähnlich hochfesten Ma
terialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der
untere Dichtungsdorn 2140 aus Edelstahl hergestellt, um in
optimaler Weise hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und
Oberflächen niedriger Reibung bereitzustellen.
Der äußere Dichtungsdorn 2140 kann mit dem oberen Dichtungs
kopf 2130 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen
verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbin
dung, aus einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield
Country Tubular Goods, durch Schweißen, amorphes Verbinden
oder Kleben oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist der äußere Dichtungsdorn 2140
mit dem oberen Dichtungskopf 2130 durch eine Standardgewinde
verbindung lösbar verbunden. Der äußere Dichtungsdorn 2140
kann mit dem Aufweitungskonus 2150 unter Verwendung einer be
liebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
mechanischen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispiels
weise einer Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindever
bindung aus Oilfield Country Tubular Goods, durch Schweißen,
amorphes Verbinden bzw. Kleben oder einer Standardgewindever
bindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der äu
ßere Dichtungsdorn 2140 mit dem Aufweitungskonus 2150 durch
eine Standardgewindeverbindung lösbar verbunden.
Der obere Dichtungskopf 2130, der untere Dichtungskopf 2135,
der innere Dichtungsdorn 2120 und der äußere Dichtungsdorn
2140 bilden gemeinsam eine Druckkammer 2250. Die Druckkammer
2250 ist mit dem Durchlaß 2175 über einen oder mehrere Durch
lässe 2255 fluidmäßig verbunden. Während des Betriebs der
Vorrichtung 2100 gelangt der Stopfen 2245 in Eingriff mit dem
Verengungsdurchlaß 2240, um den Fluiddurchlaß 2175 von dem
Fluiddurchlaß 2180 fluidmäßig zu isolieren. Die Druckkammer
2250 wird daraufhin unter Druck gesetzt, wodurch wiederum der
obere Dichtungskopf 2130, der äußere Dichtungsdorn 2140 und
der Aufweitungskonus 2150 in der axialen Richtung zum Hin-
und Herlaufen gebracht werden. Die axiale Bewegung des Auf
weitungskonus 2150 ihrerseits führt zu einer Aufweitung der
Verschalung 2155 in der radialen Richtung.
Der Lastdorn 2145 ist mit dem unteren Dichtungskopf 2135 ver
bunden. Der Lastdorn 2145 umfaßt bevorzugt ein ringförmiges
Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und Außen
seiten. Der Lastdorn 2145 kann aus einer beliebigen Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien her
gestellt sein, wie etwa beispielsweise aus Oilfield Country
Tubular Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl,
Edelstahl oder anderen ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform ist der Lastdorn 2145 her
gestellt aus Edelstahl, um in optimaler Weise hohe Festig
keit, Korrosionsbeständigkeit und Lagerflächen niedriger Rei
bung bereitzustellen.
Der Lastdorn 2145 kann mit dem unteren Dichtungskopf 2135 un
ter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden
sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbindung, einer
speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular
Goods, durch Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kleben oder
einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform ist der Lastdorn 2145 mit dem unteren Dichtungs
kopf 2135 durch eine Standardgewindeverbindung lösbar verbun
den, um in optimaler Weise hohe Festigkeit bereitzustellen
und einen problemlosen Austausch des Lastdorns 2145 bzw. ein
Ersetzen desselben zu ermöglichen.
Der Lastdorn 2145 umfaßt bevorzugt ein Fluiddurchlaß 2180,
der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien aus dem Fluiddurch
laß 2180 zu bzw. in den Bereich außerhalb der Vorrichtung
2100 zu fördern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
der Fluiddurchlaß 2180 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien zu
fördern, wie etwa beispielsweise Zement, Epoxidharz, Wasser,
Bohrschlamm oder Schmiermittel mit Betriebsdrücken und Durch
sätzen, die von etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallo
nen/Minute reichen.
Der Aufweitungskonus 2150 ist mit dem äußeren Dichtungsdorn
2140 verbunden. Der Aufweitungskonus 2150 ist außerdem beweg
lich mit der Innenseite der Verschalung 2155 verbunden. Auf
diese Weise laufen der obere Dichtungskopf 2130, der äußere
Dichtungsdorn 2140 und der Aufweitungskonus 2150 in der axia
len Richtung hin und her. Die hin- und herlaufende Bewegung
des Aufweitungskonus 2150 veranlaßt die Verschalung 2155 da
zu, in der radialen Richtung aufzuweiten.
Der Aufweitungskonus 2150 umfaßt bevorzugt ein ringförmiges
Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und koni
schen Außenseiten. Der Außenradius der konischen Außenseite
kann beispielsweise von etwa 2 bis 34 Inch reichen. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform reicht der Außenradius der
konischen Außenseite von etwa 3 bis 28 Inch, um in optimaler
Weise Konusabmessungen bereitzustellen, die für typische Ver
schalungen optimal sind. Die axiale Länge des Aufweitungsko
nus 2150 kann beispielsweise vom etwa 2- bis 6-fachen des
größten Außendurchmessers des Aufweitungskonus 2150 reichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht die axiale
Länge des Aufweitungskonus 2150 vom etwa 3- bis 5-fachen des
größten Außendurchmessers des Aufweitungskonus 2150, um in
optimaler Weise Stabilität und Zentrierung für den Aufwei
tungskonus 2150 während des Aufweitungsprozesses bereitzu
stellen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform
beträgt der maximale Außendurchmesser des Aufweitungskonus
2150 zwischen etwa 90 und 100% des Innendurchmessers der exi
stierenden Schachtbohrung, mit welcher die Verschalung 2155
verbunden bzw. vereinigt werden soll. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform reicht der Angriffwinkel des Aufweitungskonus
2150 von etwa 5 bis 30°, um in optimaler Weise Reibungskräfte
und radiale Aufweitungskräfte auszugleichen. Der optimale An
griffwinkel des Aufweitungskonus 2150 variiert als Funktion
der speziellen Betriebsbedingungen des Aufweitungsvorgangs.
Der Aufweitungskonus 2150 kann aus einer beliebigen Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien her
gestellt sein, wie etwa beispielsweise aus Maschinenwerkzeug
stahl, Nitridstahl, Titan, Wolframcarbid, Keramik oder aus
anderen ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform ist der Aufweitungskonus 2150 aus D2-
Maschinenwerkzeugstahl hergestellt, um in optimaler Weise ho
he Festigkeit und Beständigkeit gegenüber Verschleiß und
Grübchenkorrosion bereitzustellen. Gemäß einer besonders be
vorzugten Ausführungsform weist die Außenseite des Aufwei
tungskonus 2150 eine Oberflächenhärte auf, die von etwa 58
bis 62 Rockwell C reicht, um in optimaler Weise Verschleißbe
ständigkeit bereitzustellen.
Der Aufweitungskonus 2150 kann mit dem äußeren Dichtungsdorn
2140 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen sein,
wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbindung, einer spe
ziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular Goods,
durch Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kleben oder einer
Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist der Aufweitungskonus 2150 mit dem äußeren Dich
tungsdorn 2140 unter Verwendung einer Standardgewindeverbin
dung verbunden, um in optimaler Weise hohe Festigkeit bereit
zustellen und ein problemloses Ersetzen bzw. einen problemlo
sen Austausch des Aufweitungskonus 2150 zu ermöglichen.
Die Verschalung 2155 ist mit den Gleitelementen 2125 und dem
Aufweitungskonus 2150 lösbar verbunden. Die Verschalung 2155
umfaßt bevorzugt ein rohrförmiges Element. Die Verschalung
2155 kann aus einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kom
merziell erhältlichen Materialien hergestellt sein, wie etwa
beispielsweise aus geschlitzten Rohren, Oilfield Country Tu
bular Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edel
stahl oder anderem ähnlich hochfesten Material. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist die Verschalung 2155 aus Oil
field Country Tubular Goods hergestellt, erhältlich von ver
schiedenen ausländischen und inländischen Stahlwerken, um in
optimaler Weise hohe Festigkeit bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das obere Ende
2260 der Verschalung 2155 einen dünnwandigen Abschnitt 2265
und ein äußeres ringförmiges Dichtungselement 2270. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform beträgt die Wandungsdicke des
dünnwandigen Abschnitts 2265 in etwa 50 bis 100% der regulä
ren Wandungsdicke der Verschalung 2155. Auf diese Weise kann
das obere Ende 2260 der Verschalung 2155 problemlos aufgewei
tet und verformt werden in innigen Kontakt mit dem unteren
Ende eines existierenden Abschnitts einer Schachtbohrungs-
Verschalung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt
das untere Ende des existierenden Verschalungsabschnitts ei
nen dünnwandigen Abschnitt. Auf diese Weise führt die radiale
Aufweitung des dünnwandigen Abschnitts 2265 der Verschalung
2155 in den dünnwandigen Abschnitt der existierenden Schacht
bohrungs-Verschalung in einer Schachtbohrungs-Verschalung mit
im wesentlichen konstantem Innendurchmesser.
Das ringförmige Dichtungselement 2270 kann aus einer beliebi
gen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Dich
tungsmaterialien hergestellt sein, wie beispielsweise aus
Epoxidharz, Gummi, Metall oder Kunststoff. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist das ringförmige Dichtungselement
2270 hergestellt aus Stratalock-Epoxidharz, um in optimaler
Weise Zusammendrückbarkeit und Verschleißbeständigkeit be
reitzustellen. Der Außendurchmesser des ringförmigen Elements
2270 reicht bevorzugt von etwa 70 bis 95% des Innendurchmes
sers des unteren Abschnitts der Schachtbohrungs-Verschalung,
mit welcher die Verschalung 2155 verbunden werden soll. Auf
diese Weise stellt nach der Aufweitung das ringförmige Dich
tungselement 2270 bevorzugt eine Fluiddichtung bereit und au
ßerdem bevorzugt eine ausreichende Reibungskraft mit der In
nenseite des existierenden Abschnitts der Schachtbohrungs-
Verschalung während der radialen Aufweitung der Verschalung
2155 zum Abstützen der Verschalung 2155.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das untere En
de 2275 der Verschalung 2155 einen dünnwandigen Abschnitt
2280 und ein äußeres ringförmiges Dichtungselement 2285. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Wandungs
dicke des dünnwandigen Abschnitts 2280 etwa 50 bis 100% der
regulären Wandungsdicke der Verschalung 2155. Auf diese Weise
kann das untere Ende 2275 der Verschalung 2155 problemlos
aufgeweitet und verformt werden. Auf diese Weise kann ein
weiterer Abschnitt der Verschalung 2155 problemlos mit dem
unteren Ende 2275 der Verschalung 2175 unter Verwendung eines
radialen Aufweitungsprozesses verbunden werden. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt das obere Ende des weite
ren Verschalungsabschnitts einen dünnwandigen Abschnitt. Auf
diese Weise führt die radiale Aufweitung des dünnwandigen Ab
schnitts des oberen Endes der weiteren Verschalung in den
dünnwandigen Abschnitt 2280 des unteren Endes der Verschalung
2155 zu einer Schachtbohrungs-Verschalung mit im wesentlichen
konstanten Innendurchmesser.
Das ringförmige Dichtungselement 2285 kann aus einer beliebi
gen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Dich
tungsmaterialien hergestellt sein, wie etwa beispielsweise
aus Epoxidharz, Gummi, Metall oder Kunststoff. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist das ringförmige Dichtungsele
ment 2285 aus Stratalock-Epoxidharz hergestellt, um in opti
maler Weise Zusammendrückbarkeit und Verschleißbeständigkeit
bereitzustellen. Der Außendurchmesser des ringförmigen Dich
tungselements 2285 reicht bevorzugt von etwa 70 bis 95% des
Innendurchmessers des unteren Abschnitts der existierenden
Schachtbohrungs-Verschalung, mit welcher die Verschalung 2155
verbunden bzw. vereinigt werden soll. Auf diese Weise stellt
das ringförmige Dichtungselement 2285 bevorzugt eine Fluid
dichtung bereit und außerdem bevorzugt eine ausreichende Rei
bungskraft mit der Innenwandung der Schachtbohrung während
der radialen Aufweitung der Verschalung 2155, um die Verscha
lung 2155 abzustützen.
Während des Betriebs wird die Vorrichtung 2100 bevorzugt in
einer Schachtbohrung positioniert, wobei das obere Ende 2260
der Verschalung 2155 in überlappender Beziehung mit dem unte
ren Ende der existierenden Schachtbohrungs-Verschalung posi
tioniert wird. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungs
form wird der dünnwandige Abschnitt 2265 der Verschalung 2155
in gegenüberliegender Beziehung zu de 99999 00070 552 001000280000000200012000285919988800040 0002010028015 00004 99880m dünnwandigen Abschnitt
des äußeren ringförmigen Dichtungselements des unteren Endes
des existierenden Abschnitts der Schachtbohrungs-Verschalung
positioniert. Auf diese Weise drückt die radiale Aufweitung
der Verschalung 2155 die dünnwandigen Abschnitte und die
ringförmigen zusammendrückbaren Elemente des oberen Endes
2260 der Verschalung 2155 und des unteren Endes der existie
renden Schachtbohrungs-Verschalung in innigem Kontakt zusam
men. Während der Positionierung der Vorrichtung 2100 in der
Schachtbohrung wird die Verschalung 2155 durch den Aufwei
tungskonus 2150 abgestützt.
Nach Positionierung der Vorrichtung 2100 wird das erste Flu
idmaterial in den Fluiddurchlaß 2160 gepumpt. Das erste Flu
idmaterial kann eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kom
merziell erhältlichen Materialien umfassen, wie etwa bei
spielsweise Bohrschlamm, Wasser, Epoxidharz oder Zement. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das erste Fluid
material ein aushärtbares Fluiddichtungsmaterial, wie etwa
beispielsweise Zement oder Epoxidharz, um einen aushärtbaren
äußeren ringförmigen Körper um die aufgeweitete Verschalung
2155 bereitzustellen.
Das erste Fluidmaterial kann in den Fluiddurchlaß 2160 mit
Betriebsdrücken und Durchsätzen gepumpt werden, die bei
spielsweise von etwa 0 bis 4.500 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallo
nen/Minute reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird das erste Fluidmaterial in den Fluiddurchlaß 2160 mit
Betriebsdrücken und Durchsätzen gepumpt, die von etwa 0 bis
2.500 psi bzw. 0 bis 1.200 Gallonen/Minute reichen, um in op
timaler Weise betriebsmäßige Effizienz bereitzustellen.
Das erste Fluidmaterial, welches in den Fluiddurchlaß 2160
gepumpt wird, durchsetzt die Fluiddurchlässe 2165, 2170,
2175, 2180 und verläßt daraufhin die Vorrichtung 2100. Das
erste Fluidmaterial füllt daraufhin den ringförmigen Bereich
zwischen der Außenseite der Vorrichtung 2100 und den Innen
wänden der Schachtbohrung.
Der Stopfen 2245 wird daraufhin in den Fluiddurchlaß 2160
eingeführt. Der Stopfen 2245 wird in dem Verengungsdurchlaß
2240 aufgenommen und isoliert und versperrt den Fluiddurchlaß
2175. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden mehrere
Volumina eines nicht aushärtbaren Fluidmaterials daraufhin in
den Fluiddurchlaß 2160 gepumpt, um jegliches aushärtbare Flu
idmaterial zu entfernen, welches im Innern enthalten ist, und
um sicherzustellen, daß keine der Fluiddurchlässe blockiert
ist.
Ein zweites Fluidmaterial wird daraufhin in den Fluiddurchlaß
2160 gepumpt. Das zweite Fluidmaterial kann eine beliebige
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materiali
en umfassen, wie etwa beispielsweise Bohrschlamm, Wasser,
Bohrgase oder Schmiermittel. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt das zweite Fluidmaterial ein nicht aushärt
bares Fluidmaterial, wie etwa beispielsweise Wasser, Bohr
schlamm oder Schmiermittel, um in optimaler Weise das Unter
drucksetzen der Druckkammer 2250 bereitzustellen und Rei
bungskräfte zu minimieren.
Das zweite Fluidmaterial kann in den Fluiddurchlaß 2160 mit
Betriebsdrücken und Durchsätzen gepumpt werden, die bei
spielsweise von etwa 0 bis 4.500 psi bzw. 0 bis 4.500 Gallo
nen/Minute reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird das zweite Fluidmaterial in den Fluiddurchlaß 2160 mit
Betriebsdrücken und Durchsätzen gepumpt, die von etwa 0 bis
3.500 psi bzw. 0 bis 1.200 Gallonen/Minute reichen, um in op
timaler Weise betriebsmäßige Effizienz bereitzustellen.
Das zweite Fluidmaterial, welches in den Fluiddurchlaß 2160
gepumpt wird, durchsetzt die Fluiddurchlässe 2165, 2170 und
2175 in die Druckkammern 2195 der Gleitelemente 2125 und in
die Druckkammer 2250 hinein. Fortgesetztes Pumpen des zweiten
Fluidmaterials setzte die Druckkammern 2195 und 2250 unter
Druck.
Das Unterdrucksetzen der Druckkammern 2195 veranlaßt die
Gleitelemente 2205 dazu, in radialer Richtung aufzuweiten und
die Innenseite der Verschalung 2155 zu ergreifen. Die Ver
schalung 2155 wird daraufhin bevorzugt in im wesentlichen
stationärer Position gehalten.
Das Unterdrucksetzen der Druckkammer 2250 veranlaßt den obe
ren Dichtungskopf 2130, den äußeren Dichtungsdorn 2140 und
den Aufweitungskonus 2150 dazu, sich in axialer Richtung re
lativ zu der Verschalung 2155 zu bewegen. Auf diese Weise
veranlaßt der Aufweitungskonus 2150 die Verschalung 2155 zur
Aufweitung in der radialen Richtung.
Während des radialen Aufweitungsprozesses wird die Verscha
lung 2155 daran gehindert, sich in Aufwärtsrichtung zu bewe
gen, und zwar durch die Gleitelemente 2125. Eine Länge der
Verschalung 2155 wird daraufhin in der radialen Richtung
durch Unterdrucksetzen der Druckkammer 2250 aufgeweitet. Die
Länge der Verschalung 2155, die während dem Aufweitungsprozeß
aufgeweitet wurde, ist proportional zur Hublänge des oberen
Dichtungskopfs 2130, des äußeren Dichtungsdorns 2140 und des
Aufweitungskonus 2150.
Bei der Beendigung des Hubs wird der Betriebsdruck für das
zweite Fluidmaterial verringert und der obere Dichtungskopf
2130, der äußere Dichtungsdorn 2140 und der Aufweitungskonus
2150 fallen in ihre Ruhepositionen zusammen mit der Verscha
lung 2155, die durch den Aufweitungskonus 2150 abgestützt
ist. Die Position des Bohrrohrs 2105 wird bevorzugt einge
stellt über den radialen Aufweitungsprozeß, um die Überlap
pungsbeziehung zwischen den dünnwandigen Abschnitten des un
teren Endes der existierenden Schachtbohrungs-Verschalungen
und dem oberen Ende der Verschalung 2155 aufrechtzuerhalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird daraufhin die
Hubbewegung des Aufweitungskonus 2150 wiederholt, falls er
forderlich, bis der dünnwandige Abschnitt 2265 des oberen En
des 2260 der Verschalung 2155 in den dünnwandigen Abschnitt
des unteren Endes der existierenden Schachtbohrungs-
Verschalung aufgeweitet ist. Auf diese Weise wird eine
Schachtbohrungs-Verschalung mit zwei benachbarten Verscha
lungsabschnitten gebildet, die im wesentlichen konstanten In
nendurchmesser aufweisen. Dieser Prozeß kann daraufhin für
die gesamte Schachtbohrung wiederholt werden, um eine
Schachtbohrungs-Verschalung mit einer Länge von mehreren tau
send Fuß bereitzustellen, die im wesentlichen konstanten In
nendurchmesser aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden während des
anschließenden Hubs des Aufweitungskonus 2150 die Gleitele
mente 2152 so nahe wie möglich an dem dünnwandigen Abschnitt
2265 des oberen Endes der Verschalung 2155 positioniert, um
eine Gleitverschiebung zwischen der Verschalung 2155 und der
existierenden Schachtbohrungs-Verschalung am Ende des radia
len Aufweitungsprozesses zu minimieren. Alternativ oder zu
sätzlich wird der Außendurchmesser des ringförmigen Dich
tungselements 2270 so gewählt, daß ein ausreichender Grenz
flächensitz mit dem Innendurchmesser des unteren Endes der
existierenden Verschalung sichergestellt ist, um eine axiale
Verschiebung der Verschalung 2155 während des abschließenden
Hubs zu verhindern. Alternativ oder zusätzlich wird der Au
ßendurchmesser des ringförmigen Dichtungselements 2285 so ge
wählt, daß Grenzflächensitz mit den Innenwänden der Schacht
bohrung zu einem früheren Zeitpunkt des radialen Aufweitungs
prozesses bereitgestellt wird, um eine zusätzliche axiale
Verschiebung der Verschalung 2155 zu verhindern. Bei dieser
abschließenden Alternative wird der Grenzflächensitz bevor
zugt so gewählt, daß eine Aufweitung des Gehäuses 2155 mög
lich ist durch Ziehen des Aufweitungskonus 2150 aus der
Schachtbohrung, ohne daß die Druckkammer 2250 unter Druck ge
setzt werden muß.
Während des radialen Aufweitungsprozesses sind die unter
Druck gesetzten Bereiche der Vorrichtung 2100 begrenzt auf
die Fluiddurchlässe 2160, 2165, 2170 und 2175, die Druckkam
mern 2195 innerhalb der Gleitelemente 2125 und die Druckkam
mer 2250. Kein Fluiddruck wirkt direkt auf die Verschalung
2155. Dies erlaubt die Verwendung von Betriebsdrücken, die
höher sind als diejenigen, den die Verschalung 2155 normaler
weise zu widerstehen vermag.
Sobald die Verschalung 2155 vollständig von dem Aufweitungs
konus 2150 weggepreßt ist, werden die verbleibenden Teile der
Vorrichtung 2100 aus der Schachtbohrung entfernt. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform reicht der Kontaktdruck zwischen
den verformten dünnwandigen Abschnitten und den zusammen
drückbaren ringförmigen Elementen am unteren Ende der exi
stierenden Verschalung und dem oberen Ende 2260 der Verscha
lung 2155 von etwa 500 bis 40.000 psi, um in optimaler Weise
die Verschalung 2155 unter Verwendung der existierenden
Schachtbohrungs-Verschalung abzustützen.
Auf diese Weise wird die Verschalung 2155 radial in Kontakt
mit einem existierenden Abschnitt der Verschalung durch Un
terdrucksetzen der inneren Fluiddurchlässe 2160, 2165, 2170
und 2175 und der Druckkammer 2250 der Vorrichtung 2100 aufge
weitet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform und falls erforder
lich, wird der ringförmige Körper aus aushärtbarem Fluidmate
rial daraufhin aushärten gelassen, um einen starren äußeren
ringförmigen Körper um die aufgeweitete Verschalung 2155 zu
bilden. In dem Fall, daß die Verschalung 2155 geschlitzt ist,
durchsetzt das ausgehärtete Fluidmaterial bevorzugt die auf
geweitete Verschalung 2155 und umschließt diese. Der resul
tierende Schachtbohrungs-Verschalungsabschnitt umfaßt die
aufgeweitete Verschalung 2155 und den starren äußeren ring
förmigen Körper. Die Überlappungsverbindung zwischen der be
reits existierenden Schachtbohrungs-Verschalung und der auf
geweiteten Verschalung 2155 umfaßt die verformten dünnwandi
gen Abschnitte und die zusammendrückbaren äußeren ringförmi
gen Körper. Der Innendurchmesser der resultierenden kombi
nierten Schachtbohrungs-Verschalungen ist im wesentlichen
konstant. Auf diese Weise wird eine Schachtbohrungs-
Verschalung mit durchgehend gleichem Durchmesser gebildet.
Dieser Prozeß des Aufweitens überlappender rohrförmiger Ele
mente, die dünnwandige Endabschnitte aufweisen, mit zusammen
drückbaren ringförmigen Körpern in Kontakt kann für die ge
samte Länge der Schachtbohrung wiederholt werden. Auf diese
Weise kann eine Schachtbohrungs-Verschalung mit einheitlichem
Durchmesser für tausende Fuß in einer unterirdischen Formati
on bereitgestellt werden.
Wenn der Aufweitungskonus 2150 sich dem oberen Ende der Ver
schalung 2155 nähert, wird gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform der aktive Durchfluß des zweiten Fluidmaterials
verringert, um den Stoß auf die Vorrichtung 2100 zu verrin
gern. Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfaßt die
Vorrichtung 2100 einen Stoßabsorber zum Absorbieren des Sto
ßes, der durch die Beendigung der radialen Aufweitung der
Verschalung 2155 erzeugt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der verringer
te Betriebsdruck des zweiten Fluidmaterials von etwa 100 bis
1.000 psi, wenn der Aufweitungskonus 2130 sich dem Ende der
Verschalung 2155 nähert, um in optimaler Weise eine verrin
gerte axiale Bewegung und Geschwindigkeit für den Aufwei
tungskonus 2130 bereitzustellen. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform wird der Betriebsdruck des zweiten Fluidmateri
als während des Rückstellhubs der Vorrichtung 2100 auf einen
Bereich von 100 bis 500 psi verringert, um den Widerstand ge
genüber der Bewegung des Aufweitungskonus 2130 während des
Rückstellhubs zu minimieren. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform reicht die Hublänge der Vorrichtung 2100 von etwa
10 bis 45 Fuß, um in optimaler Weise Einrichtungslängen be
reitzustellen, die durch herkömmliche Ölbohrgeräte-
Handhabungseinrichtungen gehandhabt werden können, während
außerdem die Frequenz minimiert wird, mit welcher der Aufwei
tungskonus 2130 gestoppt werden muß, so daß die Vorrichtung
2100 erneut in Hubbewegung versetzt werden kann.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfaßt zumindest ein
Teil des oberen Dichtungskopfs 2130 einen Aufweitungskonus
zum radialen Aufweiten der Verschalung 2155 während des Be
triebs der Vorrichtung 2100, um den Oberflächenbereich der
Verschalung 2155 zu vergrößern, auf welchen während das ra
dialen Aufweitungsprozesses eingewirkt wird. Auf diese Weise
können die Betriebsdrücke verringert werden.
Alternativ kann die Vorrichtung 2100 verwendet werden, um ei
nen ersten Abschnitt einer Rohrleitung mit einem existieren
den Abschnitt einer Rohrleitung zu verbinden. Alternativ kann
die Vorrichtung 2100 verwendet werden, um das Innere der
Schachtbohrung direkt mit einer Verkleidung auszukleiden, oh
ne daß eine äußere ringförmige Schicht aus aushärtbarem Mate
rial verwendet werden muß. Alternativ kann die Vorrichtung
2100 verwendet werden, um ein rohrförmiges Tragelement in ei
nem Loch aufzuweiten.
Unter Bezug auf Fig. 17, 17a und 17b wird eine weitere Aus
führungsform einer Vorrichtung 2300 zum Aufweiten eines rohr
förmigen Elements erläutert. Die Vorrichtung 2300 umfaßt be
vorzugt ein Bohrrohr 2305, einen Innengestängeadapter 2310,
einen hydraulischen Gleitkörper 2320, hydraulische Gleitele
mente 2325, einen inneren Dichtungsdorn 2330, einen oberen
Dichtungskopf 2335, einen unteren Dichtungskopf 2340, einen
Lastdorn 2345, einen äußeren Dichtungsdorn 2350, einen Auf
weitungskonus 2355, einen mechanischen Gleitkörper 2360, me
chanische Gleitelemente 2365, Schleppblöcke 2370, eine Ver
schalung 2375, Fluiddurchlässe 2380, 2385, 2390, 2395, 2400,
2405, 2410, 2415 und 2485 und eine Dornstarteinrichtung 2480.
Das Bohrrohr 2305 ist mit dem Innengestängeadapter 2310 ver
bunden. Während des Betriebs der Vorrichtung 2300 stützt das
Bohrrohr 2305 die Vorrichtung 2300 ab. Das Bohrrohr 2305 um
faßt bevorzugt ein im wesentlichen hohles rohrförmiges Ele
ment bzw. mehrere derartige Elemente. Das Bohrrohr 2305 kann
aus einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell
erhältlichen Materialien hergestellt sein, wie etwa bei
spielsweise aus Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegie
rungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder ähnlich hochfe
sten Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird das Bohrrohr 2305 hergestellt aus Spiralrohr, um die
Plazierung der Vorrichtung 2300 in nicht vertikalen Schacht
bohrungen zu erleichtern. Das Bohrrohr 2305 kann mit dem In
nengestängeadapter 2310 unter Verwendung einer beliebigen An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen
Kupplungen verbunden werden, wie etwa beispielsweise einer
Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung aus
Oilfield Country Tubular Goods oder einer Standardgewindever
bindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das
Bohrrohr 2305 lösbar mit dem Innengestängeadapter 2310 durch
eine Bohrrohrverbindung verbunden.
Das Bohrrohr 2305 umfaßt bevorzugt einen Fluiddurchlaß 2380,
der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien von einer Oberflä
chenstelle in den Fluiddurchlaß 2385 zu fördern. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß 2380 dazu
ausgelegt, Fluidmaterialien zu fördern, wie etwa beispiels
weise Zement, Wasser, Epoxidharz, Bohrschlämme oder Schmier
mittel mit Betriebsdrücken und Durchsätzen, die von etwa 0
bis 9.000 psi bzw. 0 bis 5.000 Gallonen/Minute reichen, um in
optimaler Weise Betriebseffizienz bereitzustellen.
Der Innengestängeadapter 2310 ist mit dem Bohrgestänge 2305
und der Dichtungsbuchse 2315 verbunden. Der Innengestänge
adapter 2310 umfaßt bevorzugt ein im wesentlichen hohles
rohrförmiges Element bzw. mehrere derartige Elemente. Der In
nengestängeadapter 2310 kann aus einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien herge
stellt sein, wie etwa beispielsweise aus Oilfield Country Tu
bular Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edel
stahl oder ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist der Innengestängeadapter 2310 her
gestellt aus Edelstahl, um in optimaler Weise hohe Festig
keit, Korrosionsbeständigkeit und Oberflächen niedriger Rei
bung bereitzustellen.
Der Innengestängeadapter 2310 kann mit dem Bohrgestänge 2305
unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden
sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbindung, einer
speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular
Goods, oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform ist der Innengestängeadapter 2310
dazu ausgelegt, mit dem Bohrrohr 2305 durch eine Bohrrohrver
bindung lösbar verbunden zu werden. Der Innengestängeadapter
2310 kann mit der Dichtungsbuchse 2315 unter Verwendung einer
beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
mechanischen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispiels
weise einer Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindever
bindung aus Oilfield Country Tubular Goods oder einer Stan
dardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form ist der Innengestängeadapter 2310 mit der Dichtungsbuch
se 2315 durch eine Standardgewindeverbindung lösbar verbun
den.
Der Innengestängeadapter 2310 umfaßt bevorzugt einen Fluid
durchlaß 2385, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien aus
dem Fluiddurchlaß 2380 in den Fluiddurchlaß 2390 zu fördern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß
2385 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa beispiels
weise Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm, Bohrgase oder
Schmiermittel mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu fördern,
die von etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute
reichen.
Die Dichtungsbuchse 2315 ist mit dem Innengestängeadapter
2310 und dem hydraulischen Gleitkörper 2320 verbunden. Die
Gleitbuchse 2315 umfaßt bevorzugt ein im wesentlichen hohles
rohrförmiges Element bzw. mehrere derartige Elemente. Die
Dichtungsbuchse 2315 kann aus einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien herge
stellt sein, wie etwa beispielsweise aus Oilfield Country Tu
bular Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edel
stahl oder anderen ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtungsbuchse 2315
hergestellt aus Edelstahl, um in optimaler Weise hohe Festig
keit, Korrosionsbeständigkeit und Oberflächen niedriger Rei
bung bereitzustellen.
Die Dichtungsbuchse 2315 kann mit dem Innengestängeadapter
2310 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen ver
bunden sein, wie etwa beispielsweise mit Bohrrohrverbindun
gen, speziellen Gewindeverbindungen aus Oilfield Country Tu
bular Goods oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtungsbuchse 2315 mit
dem Innengestängeadapter 2310 durch eine Standardgewindever
bindung lösbar verbunden. Die Dichtungsbuchse 2310 kann mit
dem hydraulischen Gleitkörper 2320 unter Verwendung einer be
liebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
mechanischen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispiels
weise einer Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindever
bindung aus Oilfield Country Tubular Goods oder einer Stan
dardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form ist die Dichtungsbuchse 2315 mit dem hydraulischen
Gleitkörper 2320 durch eine Standardgewindeverbindung lösbar
verbunden.
Die Dichtungsbuchse 2315 umfaßt bevorzugt einen Fluiddurch
satz 2390, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien aus dem
Fluiddurchlaß 2385 in den Fluiddurchlaß 2395 zu fördern. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß
2315 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa beispielswei
se Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm oder Schmiermittel
mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die von etwa
0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen.
Der hydraulische Gleitkörper 2320 ist mit der Dichtungsbuchse
2315, den hydraulischen Gleitelementen 2325 und dem inneren
Dichtungsdorn 2330 verbunden. Der hydraulische Gleitkörper
2320 umfaßt bevorzugt ein im wesentlichen hohles Element bzw.
mehrere derartige Elemente. Der hydraulische Gleitkörper 2320
kann aus einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerzi
ell erhältlichen Materialien hergestellt sein, wie beispiels
weise aus Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegierungs
stahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder anderem hochfesten
Material. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der hy
draulische Körper 2320 aus Kohlenstoffstahl hergestellt, um
in optimaler Weise hohe Festigkeit bei niedrigen Kosten be
reitzustellen.
Der hydraulische Gleitkörper 2320 kann mit der Gleitbuchse
2315 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen ver
bunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbin
dung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country
Tubular Goods oder aus einer Standardgewindeverbindung. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform ist der hydraulische Gleit
körper 2320 mit der Gleitbuchse 2315 durch eine Standardge
windeverbindung lösbar verbunden. Der hydraulische Gleitkör
per 2320 kann mit den Gleitelementen 2325 unter Verwendung
einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen mechanischen Kupplungen verbunden sein, wie etwa
beispielsweise einer Bohrrohrverbindung, einer speziellen Ge
windeverbindung aus Oilfield Country Tubular Goods, durch
Schweißen, durch amorphes Verbinden oder Kleben, oder einer
Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist der hydraulische Gleitkörper 2320 mit den Glei
telementen 2325 durch einen Standardgewindeverbindung lösbar
verbunden. Der hydraulische Gleitkörper 2320 kann mit dem
inneren Dichtungsdorn 2320 unter Verwendung einer beliebigen
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechani
schen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise ei
ner Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung
aus Oilfield Country Tubular Goods, durch Schweißen, amorphes
Verbinden bzw. Kleben, oder einer Standardgewindeverbindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der hydraulische
Gleitkörper 2320 mit dem inneren Dichtungsdorn 2330 durch ei
ne Gewindeschraubverbindung lösbar verbunden.
Der hydraulische Gleitkörper 2320 umfaßt bevorzugt einen Flu
iddurchlaß 2395, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien aus
dem Fluiddurchlaß 2390 in den Fluiddurchlaß 2405 zu fördern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß
2395 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa beispielswei
se Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm oder Schmiermittel
mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die von etwa
0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen.
Der hydraulische Gleitkörper 2320 umfaßt bevorzugt einen Flu
iddurchlaß 2400, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien aus
dem Fluiddurchlaß 2395 in die Druckkammern 2420 der hydrauli
schen Gleitelemente 2325 zu fördern. Auf diese Weise werden
die Gleitelemente 2325 aktiviert bei der Unterdrucksetzung
des Fluiddurchlasses 2395, und zwar in Kontakt mit der Innen
seite der Verschalung 2375. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform sind die Fluiddurchlässe 2400 dazu ausgelegt, Flu
idmaterialien, wie etwa beispielsweise Wasser, Bohrschlamm
oder Schmiermittel mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu
fördern, die von etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallo
nen/Minute reichen.
Die Gleitelemente 2325 sind mit der Außenseite des hydrauli
schen Gleitkörpers 2320 verbunden. Während des Betriebs der
Vorrichtung 2300 werden die Gleitelemente 2325 durch Unter
drucksetzen des Fluiddurchlasses 2395 in Kontakt mit der In
nenseite der Verschalung 2375 aktiviert. Auf diese Weise hal
ten die Gleitelemente 2325 die Verschalung 2375 in im wesent
lichen stationärer Position.
Die Gleitelemente 2325 umfassen bevorzugt die Fluiddurchlässe
2400, die Druckkammern 2420, die Vorspannfeder 2425 und die
Gleitelemente 2430. Die Gleitelemente 2325 können eine belie
bige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen hy
draulischen Gleitelementen umfassen, wie etwa beispielsweise
hydraulische RTTS-Dichtstück-Wolframcarbid-Gleitelemente oder
hydraulische rückgewinnbare Brücken-Stopfen-Gleitelemente vom
Modell 3L. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen
die Gleitelemente 2325 hydraulische RTTS-Dichtstück-
Wolframcarbid-Gleitelemente, erhältlich von Halliburton Ener
gy Services, um in optimaler Weise einen Widerstand bzw. Be
ständigkeit gegenüber axiale Bewegung der Verschalung 2375
während des radialen Aufweitungsprozesses bereitzustellen.
Der innere Dichtungsdorn 2330 ist mit dem hydraulischen
Gleitkörper 2320 und dem unteren Dichtungskopf 2340 verbun
den. Der innere Dichtungsdorn 2330 umfaßt bevorzugt ein im
wesentlichen hohles rohrförmiges Element bzw. mehrere derar
tige Elemente. Der innere Dichtungsdorn 2330 kann aus einer
beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Materialien hergestellt werden, wie beispielsweise Oilfield
Country Tubular Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoff
stahl, Edelstahl oder ähnlichen hochfesten Materialien. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform ist der innere Dichtungs
dorn 2330 aus Edelstahl hergestellt, um in optimaler Weise
hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Oberflächen
niedriger Reibung bereitzustellen.
Der innere Dichtungsdorn 2330 kann mit dem hydraulischen
Gleitkörper 2320 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplun
gen verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohr
verbindung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield
Country Tubular Goods, durch Schweißen, amorphes Verbinden
bzw. Kleben, oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform ist der innere Dichtungsdorn
2330 mit dem hydraulischen Gleitkörper 2320 durch eine Stan
dardgewindeverbindung lösbar verbunden. Der innere Dichtungs
dorn 2330 kann mit dem unteren Dichtungskopf 2340 unter Ver
wendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerzi
ell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden sein, wie
etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbindung, einer speziel
len Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular Goods,
durch Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kleben, oder einer
Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist der innere Dichtungsdorn 2330 mit dem unteren
Dichtungskopf 2340 durch eine Standardgewindeverbindung lös
bar verbunden.
Der innere Dichtungsdorn 2330 umfaßt bevorzugt einen Fluid
durchlaß 2405, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien aus
dem Fluiddurchlaß 2395 in den Fluiddurchlaß 2415 zu fördern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß
2405 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa beispielswei
se Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm oder Schmiermittel
mit geringen Betriebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die
von etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute
reichen.
Der obere Dichtungskopf 2335 ist mit dem äußeren Dichtungs
dorn 2345 und dem Aufweitungsdorn 2355 verbunden. Der obere
Dichtungskopf 2335 ist außerdem beweglich mit der Außenseite
des inneren Dichtungsdorns 2330 und der Innenseite der Ver
schalung 2375 verbunden. Auf diese Weise läuft der obere
Dichtungskopf 2335 in der axialen Richtung hin und her. Der
radiale Freiraum bzw. das radiale Spiel zwischen der zylin
drischen Innenseite des oberen Dichtungskopfs 2335 und der
Außenseite des inneren Dichtungsdorns 2330 kann beispielswei
se von etwa 0,0025 bis 0,05 Inch reichen. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform reicht der radiale Freiraum zwischen
der zylindrischen Innenseite des oberen Dichtungskopfs 2335
und der Außenseite des inneren Dichtungsdorns 2330 von etwa
0,005 bis 0,01 Inch, um in optimaler Weise minimalen Freiraum
bereitzustellen. Der radiale Freiraum zwischen der zylindri
schen Außenseite des oberen Dichtungskopfs 2335 und der In
nenseite der Verschalung 2375 kann beispielsweise von etwa
0,025 bis 0,375 Inch reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform reicht der radiale Freiraum zwischen der zylindri
schen Außenseite des oberen Dichtungskopfs 2335 und der In
nenseite der Verschalung 2375 von etwa 0,025 bis 0,125 Inch,
um in optimaler Weise eine Stabilisierung für den Aufwei
tungskonus 2355 während des Aufweitungsprozesses bereitzu
stellen.
Der obere Dichtungskopf 2335 umfaßt bevorzugt ein ringförmi
ges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und Au
ßenseiten. Der obere Dichtungskopf 2335 kann aus einem belie
bigen von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien
hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus Oilfield Coun
try Tubular Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl,
Edelstahl oder ähnlichen hochfesten Materialien. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird der obere Dichtungskopf 2335
hergestellt aus Edelstahl, um in optimaler Weise hohe Festig
keit, Korrosionsbeständigkeit und Oberflächen niedriger Rei
bung bereitzustellen. Die Innenseite des oberen Dichtungs
kopfs 2335 umfaßt bevorzugt ein oder mehrere ringförmige
Dichtungselemente 2435 zum Abdichten der Grenzfläche zwischen
dem oberen Dichtungskopf 2335 und dem inneren Dichtungsdorn
2330. Die Dichtungselemente 2435 können eine beliebige Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen ringförmigen
Dichtungselementen umfassen, wie etwa beispielsweise O-Ringe,
Polypackdichtungen oder Metallfeder-vorgespannte Dichtungen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Dich
tungselemente 2435 Polypackdichtungen, erhältlich von Parker
Seals, um in optimaler Weise eine Dichtung für einen langen
axialen Hub bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der obere
Dichtungskopf 2335 eine Schulter 2440 zum Abstützen des obe
ren Dichtungskopfs auf dem unteren Dichtungskopf 1930.
Der obere Dichtungskopf 2335 kann mit dem äußeren Dichtungs
dorn 2350 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen
verbunden sein, wie beispielsweise einer Bohrrohrverbindung,
einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubu
lar Goods, durch Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kleben,
oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist der obere Dichtungskopf 2335 mit dem äu
ßeren Dichtungsdorn 2350 durch eine Standardgewindeverbindung
lösbar verbunden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um
faßt die mechanische Kupplung zwischen dem oberen Dichtungs
kopf 2335 und dem äußeren Dichtungsdorn 2350 ein oder mehrere
Dichtungselemente 2445 zum fluidmäßigen Abdichten der Grenz
fläche zwischen dem oberen Dichtungskopf 2335 und dem äußeren
Dichtungsdorn 2350. Die Dichtungselemente 2445 können eine
beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Dichtungselementen umfassen, wie etwa beispielsweise O-Ringe,
Polypackdichtungen oder Metallfeder-vorgespannte Dichtungen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Dich
tungselemente 2445 Polypackdichtungen, erhältlich von Parker
Seals, um in optimaler Weise eine Abdichtung für lange axiale
Hübe bereitzustellen.
Der untere Dichtungskopf 2340 ist mit dem inneren Dichtungs
dorn 2330 und dem Lastdorn 2345 verbunden. Der untere Dich
tungskopf 2340 ist außerdem beweglich mit der Innenseite des
äußeren Dichtungsdorns 2350 verbunden. Auf diese Weise laufen
der Dichtungskopf 2335 und der äußere Dichtungsdorn 2350 in
der axialen Richtung hin und her. Der radiale Freiraum zwi
schen der Außenseite des unteren Dichtungskopfs 2340 und der
Innenseite des äußeren Dichtungsdorns 2350 können beispiels
weise von etwa 0,0025 bis 0,05 Inch reichen. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform reicht der radiale Freiraum zwi
schen der Außenseite des unteren Dichtungskopfs 2340 und der
Innenseite des äußeren Dichtungsdorns 2350 von etwa 0,005 bis
0,010 Inch, um in optimaler Weise minimalen radialen Freiraum
bzw. minimales Spiel bereitzustellen.
Der untere Dichtungskopf 2340 umfaßt bevorzugt ein ringförmi
ges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und Au
ßenseiten. Der untere Dichtungskopf 2340 kann aus einer be
liebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Materialien hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus Öl
feldrohrelementen, aus Niedriglegierungsstahl, aus Kohlen
stoffstahl, Edelstahl oder ähnlich hochfesten Materialien.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der untere Dich
tungskopf 2340 aus Edelstahl hergestellt, um in optimaler
Weise hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Oberflä
chen niedriger Reibung bereitzustellen. Die Außenseite des
unteren Dichtungskopfs 2340 umfaßt bevorzugt ein oder mehrere
ringförmige Dichtungselemente 2450 zum Abdichten der Grenz
fläche zwischen dem unteren Dichtungskopf 2340 und dem äuße
ren Dichtungsdorn 2350. Die Dichtungselemente 2450 können ei
ne beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältli
chen ringförmigen Dichtungselementen umfassen, wie etwa bei
spielsweise O-Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfeder-
vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfassen die Dichtungselemente 2450 Polypackdichtungen,
erhältlich von Parker Seals, um in optimaler Weise eine Ab
dichtung für einen langen axialen Hub bereitzustellen.
Der untere Dichtungskopf 2340 kann mit dem inneren Dichtungs
dorn 2330 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen
verbunden sein, wie etwa beispielweise einer Bohrrohrverbin
dung, einer speziellen Gewindeverbindung von Oilfield Country
Tubular Goods, durch Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kle
ben, oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist der untere Dichtungskopf 2340 mit
dem inneren Dichtungsdorn 2330 durch eine Standardgewindever
bindung lösbar verbunden. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt die mechanische Kupplung zwischen dem unte
ren Dichtungskopf 2340 und dem inneren Dichtungsdorn 2330 ein
oder mehrere Dichtungselemente 2455 zum fluidmäßigen Abdich
ten der Grenzfläche zwischen dem unteren Dichtungskopf 2340
und dem inneren Dichtungsdorn 2330. Die Dichtungselemente
2455 können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommer
ziell erhältlichen Dichtungselementen umfassen, wie etwa bei
spielsweise O-Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfeder-
vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfassen die Dichtungselemente 2455 Polypackdichtungen,
erhältlich von Parker Seals, um in optimaler Weise eine Ab
dichtung für einen langen axialen Hub bereitzustellen.
Der untere Dichtungskopf 2340 kann mit dem Lastdorn 2345 un
ter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden
sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbindung, einer
speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular
Goods, durch Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kleben, oder
durch eine Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist der untere Dichtungskopf 2340 mit dem
Lastdorn 2345 durch eine Standardgewindeverbindung lösbar
verbunden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die
mechanische Kupplung zwischen dem unteren Dichtungskopf 2340
und dem Lastdorn 2345 ein oder mehrere Dichtungselemente 2460
zum fluidmäßigen Abdichten der Grenzfläche zwischen dem unte
ren Dichtungskopf 2340 und dem Lastdorn 2345. Die Dichtungs
elemente 2460 können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen Dichtungselementen umfassen, wie et
wa beispielsweise O-Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfe
der-vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfassen die Dichtungselemente 2460 Polypackdich
tungen, erhältlich von Parker Seals, um in optimaler Weise
eine Abdichtung für eine lange axiale Hublänge bereitzustel
len.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der untere
Dichtungskopf 2340 einen Verengungsdurchlaß 2465, der fluid
mäßig zwischen die Fluiddurchlässe 2405 und 2415 geschaltet
ist. Der Verengungsdurchlaß 2465 besitzt bevorzugt verringer
te Größe und ist dazu ausgelegt, einen Stopfen 2470 aufzuneh
men und in Eingriff mit diesem zu gelangen, oder mit einer
anderen ähnlichen Einrichtung. Auf diese Weise wird der Flu
iddurchlaß 2405 von dem Fluiddurchlaß 2415 fluidmäßig iso
liert. Auf diese Weise wird die Druckkammer 2475 unter Druck
gesetzt.
Der äußere Dichtungsdorn 2350 ist mit dem oberen Dichtungs
kopf 2335 und dem Aufweitungskonus 2355 verbunden. Der äußere
Dichtungsdorn 2350 ist außerdem beweglich mit der Innenseite
der Verschalung 2375 und der Außenseite des unteren Dich
tungskopfs 2340 verbunden. Auf diese Weise laufen der obere
Dichtungskopf 2335, der äußere Dichtungsdorn 2350 und der
Aufweitungskonus 2355 in der axialen Richtung hin und her.
Der radiale Freiraum bzw. das radiale Spiel zwischen der Au
ßenseite des äußeren Dichtungsdorns 2350 und der Innenseite
der Verschalung 2375 kann beispielsweise von etwa 0,025 bis
0,375 Inch reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
reicht der radiale Freiraum zwischen der Außenseite des äuße
ren Dichtungsdorns 2350 und der Innenseite der Verschalung
2375 von etwa 0,0025 bis 0,125 Inch, um in optimaler Weise
Stabilisierung für den Aufweitungskonus 2355 während des Auf
weitungsprozesses bereitzustellen. Der radiale Freiraum zwi
schen der Innenseite des äußeren Dichtungsdorns 2350 und der
Außenseite des unteren Dichtungskopfs 2340 kann beispielswei
se von etwa 0,0025 bis 0,375 Inch reichen. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform reicht der radiale Freiraum zwischen
der Innenseite des äußeren Dichtungsdorns 2350 und der Außen
seite des unteren Dichtungskopfs 2340 von etwa 0,005 bis
0,010 Inch, um in optimaler Weise minimalen Freiraum bereit
zustellen.
Der äußere Dichtungsdorn 2350 umfaßt außerdem ein ringförmi
ges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und Au
ßenseiten. Der äußere Dichtungsdorn 2350 kann aus einer be
liebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Materialien hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus
Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder an
deren ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist der äußere Dichtungsdorn 2350 aus Edel
stahl hergestellt, um in optimaler Weise hohe Festigkeit,
Korrosionsbeständigkeit und Oberflächen niedriger Reibung be
reitzustellen.
Der äußere Dichtungsdorn 2350 kann mit dem oberen Dichtungs
kopf 2335 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen
verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbin
dung, speziellen Gewindeverbindungen aus Oilfield Country Tu
bular Goods, durch Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kleben,
oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist der äußere Dichtungsdorn 2350 mit dem
oberen Dichtungskopf 2335 durch eine Standardgewindeverbin
dung lösbar verbunden. Der äußere Dichtungsdorn 2350 kann mit
dem Aufweitungskonus 2355 unter Verwendung einer beliebigen
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechani
schen Kupplungen verbunden sein, wie beispielsweise einer
Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung aus
Oilfield Country Tubular Goods, durch Schweißen, amorphes
Verbinden bzw. Kleben, oder einer Standardgewindeverbindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der äußere Dich
tungsdorn 2350 mit dem Aufweitungskonus 2355 durch eine Stan
dardgewindeverbindung lösbar verbunden.
Der obere Dichtungskopf 2335, der untere Dichtungskopf 2340,
der innere Dichtungsdorn 2330 und der äußere Dichtungsdorn
2350 legen gemeinsam eine Druckkammer 2475 fest. Die Druck
kammer 2475 ist mit dem Durchlaß 2405 über einen oder mehrere
Durchlässe 2410 fluidmäßig verbunden. Während des Betriebs
der Vorrichtung 2300 steht der Stopfen 2470 in Eingriff mit
dem Verengungsdurchlaß 2465, um den Fluiddurchlaß 2415 von
dem Fluiddurchlaß 2405 fluidmäßig zu isolieren. Die Druckkam
mer 2475 wird daraufhin unter Druck gesetzt, wodurch wiederum
der obere Dichtungskopf 2335, der äußere Dichtungsdorn 2350
und der Aufweitungskonus 2355 veranlaßt werden, in der axia
len Richtung hin- und herzulaufen. Die axiale Bewegung des
Aufweitungskonus 2355 ihrerseits weitet die Verschalung 2375
in der radialen Richtung auf.
Der Lastdorn 2345 ist mit dem unteren Dichtungskopf 2340 und
dem mechanischen Gleitkörper 2360 verbunden. Der Lastdorn
2345 umfaßt bevorzugt ein ringförmiges Element mit im wesent
lichen zylindrischen Innen- und Außenseiten. Der Lastdorn
2345 kann aus einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kom
merziell erhältlichen Materialien hergestellt sein, wie etwa
beispielsweise aus Oilfield Country Tubular Goods, Niedrigle
gierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder anderen ähn
lich hochfesten Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist der Lastdorn 2345 aus Edelstahl hergestellt, um
in optimaler Weise hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit
und Oberflächen niedriger Reibung bereitzustellen.
Der Lastdorn 2345 kann mit dem unteren Dichtungskopf 2340 un
ter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden
sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbindung, einer
speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular
Goods, durch Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kleben, oder
einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform ist der Lastdorn 2345 mit dem unteren Dichtungs
kopf 2340 durch eine Standardgewindeverbindung lösbar verbun
den. Der Lastdorn 2345 kann mit dem mechanischen Gleitkörper
2360 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen ver
bunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbin
dung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country
Tubular Goods, durch Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kle
ben, oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist der Lastdorn 2345 mit dem mechani
schen Gleitkörper 2360 durch eine Standardgewindeverbindung
verbunden.
Der Lastdorn 2345 umfaßt bevorzugt einen Fluiddurchlaß 2415,
der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien von bzw. aus dem
Fluiddurchlaß 2405 zu dem Bereich außerhalb der Vorrichtung
2300 zu fördern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
der Fluiddurchlaß 2415 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie
etwa beispielsweise Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm
oder Schmiermittel mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu
fördern, die von etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallo
nen/Minute reichen.
Der Aufweitungskonus 2355 ist mit dem äußeren Dichtungsdorn
2350 verbunden. Der Aufweitungskonus 2355 ist außerdem beweg
lich mit der Innenseite der Verschalung 2375 verbunden. Auf
diese Weise laufen der obere Dichtungskopf 2335, der äußere
Dichtungsdorn 2350 und der Aufweitungskonus 2355 in der ra
dialen Richtung hin und her. Das Hin- und Herlaufen des Auf
weitungskonus 2355 veranlaßt die Verschalung 2375 dazu, in
der radialen Richtung aufzuweiten.
Der Aufweitungskonus 2355 umfaßt bevorzugt ein ringförmiges
Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und koni
schen Außenseiten. Der Außenradius der konischen Außenseite
kann beispielsweise von etwa 2 bis 34 Inch reichen. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform reicht der Außenradius der
konischen Außenseite von etwa 3 bis 28 Inch, um in optimaler
Weise radiales Aufweiten typischer Verschalungen bereitzu
stellen. Die axiale Länge des Aufweitungskonus 2355 kann bei
spielsweise vom etwa 2- bis 8-fachen des größten Außendurch
messers des Aufweitungskonus 2355 reichen. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform reicht die axiale Länge des Aufwei
tungskonus 2355 vom etwa 3- bis 5-fachen des größten Außen
durchmessers des Aufweitungskonus 2355, um in optimaler Weise
Stabilität und Zentrierung des Aufweitungskonus 2355 während
des Aufweitungsprozesses bereitzustellen. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform reicht der Angriffwinkel des Aufwei
tungskonus 2355 von etwa 5 bis 30°, um in optimaler Weise
Reibungskräfte mit radialen Aufweitungskräften bereitzustel
len bzw. solche zu verhindern. Der optimale Angriffwinkel des
Aufweitungskonus 2355 variiert als Funktion der Betriebspara
meter des speziellen Aufweitungsvorgangs.
Der Aufweitungskonus 2355 kann aus einer beliebigen Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien her
gestellt sein, wie etwa beispielsweise aus Maschinenwerkzeug
stahl, Nitridstahl, Titan, Wolframcarbid, Keramik oder ähn
lich hochfesten Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist der Aufweitungskonus 2355 aus D2-
Maschinenwerkzeugstahl hergestellt, um in optimaler Weise ho
he Festigkeit, Abriebbeständigkeit und Grübchenkorrosionsbe
ständigkeit bereitzustellen. Gemäß einer besonders bevorzug
ten Ausführungsform weist die Außenseite des Aufweitungskonus
2355 eine Oberflächenhärte auf, die von etwa 58 bis 62 Rock
well C reicht, um in optimaler Weise hohe Festigkeit, Abrieb
beständigkeit und Beständigkeit gegenüber Grübchenkorrosion
bereitzustellen.
Der Aufweitungskonus 2355 kann mit dem äußeren Dichtungsdorn
2350 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen ver
bunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbin
dung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country
Tubular Goods, durch Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kle
ben, oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist der Aufweitungskonus 2355 mit dem
äußeren Dichtungsdorn 2350 unter Verwendung einer Standardge
windeverbindung verbunden, um in optimaler Weise hohe Festig
keit bereitzustellen, und um zu ermöglichen, daß der Aufwei
tungskonus 2355 problemlos ersetzt bzw. ausgetauscht werden
kann.
Die Dornstarteinrichtung 2480 ist mit der Verschalung 2375
verbunden. Die Dornstarteinrichtung 2480 umfaßt einen rohr
förmigen Auskleidungsabschnitt mit verringerter Wandungsdicke
im Vergleich zu der Verschalung 2375. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform beträgt die Wandungsdicke der Dornstartein
richtung 2480 etwa 50 bis 100% der Wandungsdicke der Verscha
lung 2375. Auf diese Weise wird die Einleitung der radialen
Aufweitung bzw. deren Beginn der Verschalung 2375 erleich
tert, und die Plazierung der Vorrichtung 2300 in eine
Schachtbohrungs-Verschalung und eine Schachtbohrung wird er
leichtert.
Die Dornstarteinrichtung 2480 kann mit der Verschalung 2375
unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden
sein. Die Dornstarteinrichtung 2480 kann eine Wandungsdicke
aufweisen, die beispielsweise von etwa 0,15 bis etwa 1,5 Inch
reicht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht die
Wandungsdicke der Dornstarteinrichtung 2480 von etwa 0,25 bis
0,75 Inch, um in optimaler Weise hohe Festigkeit bei einem
bzw. für ein minimales Profil bereitzustellen. Die Dornstart
einrichtung 2480 kann aus einer beliebigen Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien hergestellt
sein, wie beispielsweise aus Oilfield Country Tubular Goods,
Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder ähn
lich hochfesten Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist die Dornstarteinrichtung 2480 aus Oilfield
Country Tubular Goods hergestellt, die eine höhere Festigkeit
aufweisen als diejenige der Verschalung 2375, jedoch eine ge
ringere Wandungsdicke als diejenige der Verschalung 2375 auf
weisen, um in optimaler Weise einen dünnwandigen Behälter be
reitzustellen, der in etwa dieselbe Berstfestigkeit besitzt
wie die Verschalung 2375.
Der mechanische Gleitkörper 2460 ist mit dem Lastdorn 2345,
den mechanischen Gleitelementen 2365 und den Schleppblöcken
2370 verbunden. Der mechanische Gleitkörper 2460 umfaßt be
vorzugt ein rohrförmiges Element mit einem inneren Durchlaß
2485, der fluidmäßig mit dem Durchlaß 2415 verbunden ist. Auf
diese Weise können Fluidmaterialien aus dem Durchlaß 2484 zu
dem Bereich außerhalb der Vorrichtung 2300 befördert werden.
Der mechanische Gleitkörper 2360 kann mit dem Lastdorn 2345
unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden
sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der mecha
nische Gleitkörper 2360 mit dem Lastdorn 2345 unter Verwen
dung von Gewinden und Gleitstahlhalteringen lösbar verbunden,
um in optimaler Weise eine Befestigung hoher Festigkeit be
reitzustellen. Der mechanische Gleitkörper 2360 kann mit den
mechanischen Gleitelementen 2365 unter Verwendung einer be
liebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
mechanischen Kupplungen verbunden sein. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform ist der mechanische Gleitkörper 2360 mit
den mechanischen Gleitelementen 2365 unter Verwendung von Ge
winden und gleitfähigen Stahlhalteringen lösbar verbunden, um
in optimaler Weise eine Befestigung hoher Festigkeit bereit
zustellen. Der mechanische Gleitkörper 2360 kann mit den
Schleppblöcken 2370 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen
Kupplungen verbunden sein. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist der mechanische Gleitkörper 2360 mit den
Schleppblöcken 2365 unter Verwendung von Gewinden und gleit
fähigen Stahlhalteringen lösbar verbunden, um in optimaler
Weise eine Halterung bzw. Befestigung hoher Festigkeit be
reitzustellen.
Die mechanischen Gleitelemente 2365 sind mit der Außenseite
des mechanischen Gleitkörpers 2360 verbunden. Während des Be
triebs der Vorrichtung 2300 verhindern die mechanischen Glei
telemente 2365 eine Aufwärtsbewegung der Verschalung 2375 und
der Dornstarteinrichtung 2480. Auf diese Weise werden während
der axial hin- und herlaufenden Bewegung des Aufweitungskonus
2355 die Verschalung 2375 und die Dornstarteinrichtung 2480
in einer im wesentlichen stationären Position gehalten. Auf
diese Weise werden die Dornstarteinrichtung 2480 und die Ver
schalung 2375 in der radialen Richtung durch die axiale Bewe
gung des Aufweitungskonus 2355 aufgeweitet.
Die mechanischen Gleitelemente 2365 können eine beliebige An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen
Gleitelementen umfassen, wie etwa beispielsweise mechanische
RTTS-Dichtstück-Wolframcarbid-Gleitelemente, mechanische
RTTS-Dichtstück-Gleitelemente vom Wicker-Typ oder rückgewinn
bare obere mechanische Brücken-Stopfen-Wolframcarbid-
Gleitelemente vom Modell 3L. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfassen die mechanischen Gleitelemente 2365 mecha
nische RTTS-Dichtstück-Wolframcarbid-Gleitelemente, erhält
lich von Halliburton Energy Services, um in optimaler Weise
Beständigkeit bzw. Widerstand gegenüber einer axialen Bewe
gung der Verschalung 2375 während des Aufweitungsprozesses
bereitzustellen.
Die Schleppblöcke 2370 sind mit der Außenseite des mechani
schen Gleitkörpers 2360 verbunden. Während des Betriebs der
Vorrichtung 2300 verhindern die Schleppblöcke 2370 eine Auf
wärtsbewegung der Verschalung 2375 und der Dornstarteinrich
tung 2480. Während der axial hin- und herlaufenden Bewegung
des Aufweitungskonus 2355 werden auf diese Weise die Verscha
lung 2375 und die Dornstarteinrichtung 2480 in einer im we
sentlichen stationären Position gehalten. Auf diese Weise
werden die Dornstarteinrichtung 2480 und die Verschalung 2375
in der radialen Richtung durch die axiale Bewegung des Auf
weitungskonus 2355 aufgeweitet.
Die Schleppblöcke 2370 können eine beliebige Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Gleitele
menten umfassen, wie beispielsweise mechanische RTTS-
Dichtstück-Schleppblöcke oder rückgewinnbare Brücken-Stopfen-
Schleppblöcke vom Modell 3L. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfassen die Schleppblöcke 2370 mechanische RTTS-
Dichtstück-Schleppblöcke, erhältlich von Halliburton Energy
Services, um in optimaler Weise Widerstand bzw. Beständigkeit
gegenüber einer axialen Bewegung der Verschalung 2375 während
des Aufweitungsprozesses bereitzustellen.
Die Verschalung 2375 ist mit der Dornstarteinrichtung 2480
verbunden. Die Verschalung 2375 ist außerdem lösbar mit den
mechanischen Gleitelementen 2365 und den Schleppblöcken 2370
verbunden. Die Verschalung 2375 umfaßt bevorzugt ein rohrför
miges Element. Die Verschalung 2375 kann aus einer beliebigen
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materiali
en hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus geschlitzten
Rohren, aus Oilfield Country Tubular Goods, Kohlenstoffstahl,
Niedriglegierungsstahl, Edelstahl oder anderen ähnlich hoch
festen Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Verschalung 2375 aus Oilfield Country Tubular Goods
hergestellt, erhältlich von verschiedenen ausländischen und
inländischen Stahlwerken, sowie um hohe Festigkeit optimal
bereitzustellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um
faßt das obere Ende der Verschalung 2375 ein oder mehrere
Dichtungselemente, die um das Äußere der Verschalung 2375 po
sitioniert sind.
Während des Betriebs wird die Vorrichtung 2300 in einer
Schachtbohrung positioniert, wobei das obere Ende der Ver
schalung 2375 in überlappender Beziehung innerhalb der exi
stierenden Schachtbohrungs-Verschalung positioniert wird, um
Druckstöße bzw. Stoßdrücke innerhalb des Bohrlochs während
der Plazierung der Vorrichtung 2300 zu minimieren, wird der
Fluiddurchlaß 2380 bevorzugt mit einem oder mehreren Druck
freigabedurchlässen versehen. Während der Plazierung der Vor
richtung 2300 in der Schachtbohrung wird die Verschalung 2375
durch den Aufweitungskonus 2355 getragen bzw. abgestützt.
Nach dem Positionieren der Vorrichtung 2300 innerhalb des
Bohrlochs in überlappender Beziehung mit einem existierenden
Schachtbohrungs-Verschalungsabschnitt wird ein erstes Fluid
material in den Fluiddurchlaß 2380 von einer Oberflächenstel
le aus gepumpt. Das erste Fluidmaterial wird von dem Fluid
durchlaß 2380 zu den Fluiddurchlässen 2385, 2390, 2395, 2405,
2415 und 2485 gefördert. Das erste Fluidmaterial verläßt dar
aufhin die Vorrichtung 2300 und füllt den ringförmigen Be
reich zwischen der Außenseite der Vorrichtung 2300 und den
Innenwänden des Bohrlochs.
Das erste Fluidmaterial kann eine beliebige Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien umfassen,
wie etwa beispielsweise Epoxidharz, Bohrschlamm, Schlackenge
misch, Zement oder Wasser. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt das erste Fluidmaterial ein aushärtbares
Fluiddichtungsmaterial, wie etwa beispielsweise Schlackenge
misch, Epoxidharz oder Zement. Auf diese Weise kann eine
Schachtbohrungs-Verschalung gebildet werden, die eine äußere
ringförmige Schicht aus aushärtbarem Material aufweist.
Das erste Fluidmaterial kann in die Vorrichtung 2300 mit Be
triebsdrücken und Durchsätzen gepumpt werden, die beispiels
weise von etwa 0 bis 4.500 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallo
nen/Minute reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird das erste Fluidmaterial in die Vorrichtung 2300 mit Be
triebsdrücken und Durchsätzen gepumpt, die von etwa 0 bis
3.500 psi bzw. 0 bis 1.200 Gallonen/Minute reichen, um in op
timaler Weise betriebsmäßige Effizienz bereitzustellen.
Zu einem vorbestimmten Zeitpunkt des Einspritzens des ersten
Fluidmaterials, wie etwa nachdem der ringförmige Bereich au
ßerhalb der Vorrichtung 2300 auf ein vorbestimmtes Niveau be
füllt wurde, wird ein Stopfen 2470, ein Anker oder eine ähn
liche Einrichtung in das erste Fluidmaterial eingeführt. Der
Stopfen 2470 gelangt zum Sitz in dem Verengungsdurchlaß 2465
und isoliert dadurch fluidmäßig den Fluiddurchlaß 2405 von
dem Fluiddurchlaß 2415.
Nach Plazierung des Stopfens 2470 in den Verengungsdurchlaß
2465 wird ein zweites Fluidmaterial in den Fluiddurchlaß 2380
gepumpt, um die Druckkammer 2475 unter Druck zu setzen. Das
zweite Fluidmaterial kann eine beliebige Anzahl von herkömm
lichen, kommerziell erhältlichen Materialien umfassen, wie
etwa beispielsweise Wasser, Bohrgase, Bohrschlamm oder
Schmiermittel. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt
das zweite Fluidmaterial ein nicht aushärtbares Fluidmateri
al, wie etwa beispielsweise Wasser, Bohrschlamm oder Schmier
mittel.
Das zweite Fluidmaterial kann in die Vorrichtung 2300 mit Be
triebsdrücken und Durchsätzen gepumpt werden, die beispiels
weise von etwa 0 bis 4.500 psi bzw. 0 bis 4.500 Gallo
nen/Minute reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird das zweite Fluidmaterial in die Vorrichtung 2300 mit Be
triebsdrücken und Durchsätzen gepumpt, die von etwa 0 bis
3.500 psi bzw. 0 bis 1.200 Gallonen/Minute reichen, um in op
timaler Weise betriebsmäßige Effizienz bereitzustellen.
Das Unterdrucksetzen der Druckkammer 2475 veranlaßt den obe
ren Dichtungskopf 2335, den äußeren Dichtungsdorn 2350 und
den Aufweitungskonus 2355 dazu, sich in axialer Richtung zu
bewegen. Das Unterdrucksetzen der Druckkammer 2475 veranlaßt
außerdem die hydraulischen Gleitelemente 2375 dazu, in der
radialen Richtung aufzuweiten und die Verschalung 2375 in im
wesentlichen stationärer Position zu halten. Wenn der Aufwei
tungskonus 2355 sich in der axialen Richtung bewegt, zieht
außerdem der Aufweitungskonus 2355 die Dornstarteinrichtung
2480 und die Schleppblöcke 2370 mit, wodurch die mechanischen
Gleitelemente 2365 eingestellt werden und bei einer weiteren
axialen Bewegung der Dornstarteinrichtung 2480 und der Ver
schalung 2375 stoppen. Auf diese Weise weitet die axiale Be
wegung des Aufweitungskonus 2355 die Dornstarteinrichtung
2480 und die Verschalung 2375 radial auf.
Sobald der obere Dichtungskopf 2335, der äußere Dichtungsdorn
2350 und der Aufweitungskonus 2355 einen axial Hub beenden,
wird der Betriebsdruck des zweiten Fluidmaterials verringert.
Die Verringerung des Betriebsdrucks des zweiten Fluidmateri
als gibt die hydraulischen Gleitelemente 2325 frei. Das Bohr
gestänge 2305 wird daraufhin angehoben. Dies führt dazu, daß
der innere Dichtungsdorn 2330, der untere Dichtungskopf 2340,
der Lastdorn 2345 und der mechanische Gleitkörper 2360 sich
aufwärts bewegen. Dadurch werden die mechanischen Gleitele
mente 2375 entriegelt bzw. ausgerückt und ermöglichen es, daß
die mechanischen Gleitelemente 2365 und die Schleppblöcke
2370 in die Dornstarteinrichtung 2480 und die Verschalung
2375 hineinbewegt werden. Wenn der untere Dichtungskopf 2340
den oberen Dichtungskopf 2375 kontaktiert, wird das zweite
Fluidmaterial erneut unter Druck gesetzt und der radiale Auf
weitungsprozeß wird fortgesetzt. Auf diese Weise werden die
Dornstarteinrichtung 2480 und die Verschalung 2375 radial
aufgeweitet durch wiederholte axiale Hübe des oberen Dich
tungskopfs 2335, des äußeren Dichtungsdorns 2350 und des Auf
weitungskonus 2355. Durch den radialen Aufweitungsprozeß wird
das obere Ende der Verschalung 2375 bevorzugt in überlappen
der Beziehung mit einem existierenden Abschnitt der Schacht
bohrungs-Verschalung gehalten.
Am Ende des radialen Aufweitungsprozesses wird das obere Ende
der Verschalung 2375 in innigen Kontakt mit der Innenseite
des unteren Endes der existierenden Schachtbohrungs-
Verschalung aufgeweitet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form stellen die Dichtungselemente, die am oberen Ende der
Verschalung 2375 vorgesehen sind, eine Fluiddichtung zwischen
der Außenseite des oberen Endes der Verschalung 2375 und der
Innenseite des unteren Endes der existierenden Schachtboh
rungs-Verschalung bereit. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform reicht der Kontaktdruck zwischen der Verschalung
2375 und dem existierenden Abschnitt der Schachtbohrungs-
Verschalung von etwa 400 bis 10.000 psi, um in optimaler Wei
se einen Kontaktdruck bereitzustellen, die Dichtungselemente
zu aktivieren und typischen Spannungs- und Druckbelastungsbe
dingungen widerstehen zu können.
Wenn der Aufweitungskonus 2355 sich dem oberen Ende der Ver
schalung 2375 nähert, wird gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform der Betriebsdruck des zweiten Fluidmaterials ver
ringert, um einen Stoß auf die Vorrichtung 2300 zu minimie
ren. Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfaßt die Vor
richtung 2300 einen Stoßabsorber zum Absorbieren des Stoßes,
der durch die Beendigung der radialen Aufweitung der Verscha
lung 2375 hervorgerufen wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der verringer
te Betriebsdruck des zweiten Fluidmaterials von etwa 100 bis
1.000 psi, wenn der Aufweitungskonus 2355 sich dem Ende der
Verschalung 2375 nähert, um in optimaler Weise eine verrin
gerte axiale Bewegung und Geschwindigkeit des Aufweitungsko
nus 2355 bereitzustellen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform wird der Betriebsdruck des zweiten Fluidmaterials
während des Rückstellhubs der Vorrichtung 2300 auf einen Be
reich von etwa 0 bis 500 psi verringert, um den Widerstand
bzw. die Beständigkeit gegenüber der Bewegung des Aufwei
tungskonus 2355 während des Rückstellhubs zu minimieren. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht die Hublänge der
Vorrichtung 2300 von etwa 10 bis 45 Fuß, um in optimaler Wei
se eine Anlage bereitzustellen, die durch typisches Ölbohr
werkzeug gehandhabt werden kann, und um die Frequenz zu mini
mieren, unter welcher der Aufweitungskonus 2355 gestoppt wer
den muß, damit die Vorrichtung 2300 erneut in Hubbewegung
versetzt werden kann.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfaßt zumindest ein
Teil des oberen Dichtungskopfs 2335 einen Aufweitungskonus
zum radialen Aufweiten der Dornstarteinrichtung 2480 und der
Verschalung 2375 während des Betriebs der Vorrichtung 2300,
um den Oberflächenbereich der Verschalung 2375 zu vergrößern,
auf welchen eingewirkt wird, während des radialen Aufwei
tungsprozesses eingewirkt wird. Auf diese Weise können die
Betriebsdrücke verringert werden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform werden die mechani
schen Gleitelemente 2365 in einer axialen Stelle zwischen der
Dichtungsbuchse 2315 und dem inneren Dichtungsdorn 2330 posi
tioniert, um die Konstruktion und den Betrieb der Vorrichtung
2300 optimal zu gestalten.
Bei Beendigung der radialen Aufweitung der Verschalung 2375
wird das erste Fluidmaterial, falls es möglich ist, aushärten
gelassen innerhalb des ringförmigen Bereichs zwischen der Au
ßenseite der aufgeweiteten Verschalung 2375 und den Innenwän
den der Schachtbohrung. In dem Fall, daß die Verschalung 2375
geschlitzt ist, durchsetzt das ausgehärtete Fluidmaterial be
vorzugt die aufgeweitete Verschalung 2375 und umhüllt diese.
Auf diese Weise wird ein neuer Schachtbohrungs-Verschalungs
abschnitt innerhalb einer Schachtbohrung gebildet. Alternativ
kann die Vorrichtung 2300 verwendet werden, um einen ersten
Rohrleitungsabschnitt mit einem existierenden Rohrleitungsab
schnitt zu verbinden bzw. zu vereinigen. Alternativ kann die
Vorrichtung 2300 verwendet werden, um das Innere einer
Schachtbohrung mit einer Verschalung direkt auszukleiden, und
zwar ohne Verwendung einer äußeren ringförmigen Schicht aus
aushärtbarem Material. Alternativ kann die Vorrichtung 2300
verwendet werden, um ein rohrförmiges Tragelement in einem
Loch aufzuweiten.
Während des radialen Aufweitungsprozesses sind die unter
Druck gesetzten Bereiche der Vorrichtung 2300 begrenzt auf
die Fluiddurchlässe 2380, 2385, 2390, 2395, 2400, 2405 und
2410 und auf die Druckkammer 2475. Kein Fluiddruck wirkt
(deshalb) direkt auf die Dornstarteinrichtung 2480 und die
Verschalung 2375. Dies erlaubt die Verwendung von Betriebs
drücken, die höher sind als diejenigen, denen die Dornstart
einrichtung 2480 und die Verschalung 2375 normalerweise wi
derstehen können.
Unter Bezug auf Fig. 18 wird nunmehr eine bevorzugte Ausfüh
rungsform einer Vorrichtung 2500 zum Bilden einer Schachtboh
rungs-Verschalung mit durchgehend gleichem Durchmesser erläu
tert. Die Vorrichtung 2500 umfaßt bevorzugt ein Bohrrohr
2505, einen Innengestängeadapter 2510, eine Dichtungsbuchse
2515, einen hydraulischen Gleitkörper 2520, hydraulische
Gleitelemente 2525, einen inneren Dichtungsdorn 2530, einen
oberen Dichtungskopf 2535, einen unteren Dichtungskopf 2540,
einen äußeren Dichtungsdorn 2545, einen Lastdorn 2550, einen
Aufweitungskonus 2555, eine Verschalung 2560 und Fluiddurch
lässe 2565, 2570, 2575, 2580, 2585, 2590, 2595 und 2600.
Das Bohrrohr 2505 ist mit dem Innengestängeadapter 2510 ver
bunden. Während des Betriebs der Vorrichtung 2500 trägt das
Bohrrohr 2505 die Vorrichtung 2500 bzw. stützt diese ab. Das
Bohrrohr 2505 umfaßt bevorzugt ein im wesentlichen hohles
rohrförmiges Element bzw. mehrere derartige Elemente. Das
Bohrrohr 2505 kann aus einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen Materialien hergestellt sein,
wie etwa beispielsweise aus Oilfield Country Tubular Goods,
Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder an
deren ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist das Bohrrohr 2505 aus Spiralrohr herge
stellt, um die Plazierung der Vorrichtung 2500 in nicht ver
tikalen Schachtbohrungen zu erleichtern. Das Bohrrohr 2505
kann mit dem Innengestängeadapter 2510 unter Verwendung einer
beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
mechanischen Kupplungen verbunden sein, wie beispielsweise
einer Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung
aus Oilfield Country Tubular Goods, oder einer Standardgewin
deverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das
Bohrrohr 2505 mit dem Innengestängeadapter 2510 durch eine
Bohrrohrverbindung lösbar verbunden. Eine Bohrrohrverbindung
erbringt die Vorteile hoher Festigkeit und problemloser De
montierbarkeit.
Das Bohrrohr 2505 umfaßt bevorzugt einen Fluiddurchlaß 2565,
der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien von einer Oberflä
chenstelle ausgehend in den Fluiddurchlaß 2570 zu fördern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß
2565 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa beispielswei
se Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm oder Schmiermit
tel, unter Betriebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die
von etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute
reichen.
Der Innengestängeadapter 2510 ist mit dem Bohrgestänge 2505
und der Dichtungsbuchse 2515 verbunden. Der Innengestänge
adapter 2510 umfaßt bevorzugt ein im wesentlichen hohles
rohrförmiges Element bzw. mehrere derartige Elemente. Der In
nengestängeadapter 2510 kann aus einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien herge
stellt sein, wie etwa beispielsweise aus Oilfield Country Tu
bular Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edel
stahl oder anderen ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform ist der Innengestängeadapter
2510 aus Edelstahl hergestellt, um in optimaler Weise hohe
Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Oberflächen niedriger
Reibung bereitzustellen.
Der Innengestängeadapter 2510 kann mit dem Bohrgestänge 2505
unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden
sein, wie beispielsweise einer Bohrrohrverbindung, einer spe
ziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular Goods,
oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist der Innengestängeadapter 2510 lösbar mit
dem Bohrrohr 2505 durch eine Bohrrohrverbindung verbunden.
Der Innengestängeadapter 2510 kann mit der Dichtungsbuchse
2515 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen ver
bunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbin
dung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country
Tubular Goods, einer Ratschenverriegelungsgewindeverbindung
oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist der Innengestängeadapter 2510 mit der
Dichtungsbuchse 2515 durch eine Standardgewindeverbindung
lösbar verbunden.
Der Innengestängeadapter 2510 umfaßt bevorzugt einen Fluid
durchlaß 2570, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien aus
dem Fluiddurchlaß 2565 in den Fluiddurchlaß 2575 zu fördern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß
2570 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa beispielswei
se Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm oder Schmiermit
tel, mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die von
etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute rei
chen.
Die Dichtungsbuchse 2515 ist mit dem Innengestängeadapter
2510 und dem hydraulische Gleitkörper 2520 verbunden. Die
Dichtungsbuchse 2515 umfaßt bevorzugt ein im wesentlichen
hohles rohrförmiges Element bzw. mehrere derartige Elemente.
Die Dichtungsbuchse 2515 kann aus einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien herge
stellt sein, wie beispielsweise aus Oilfield Country Tubular
Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl
oder anderen ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform ist die Dichtungsbuchse 2515 aus
Edelstahl hergestellt, um in optimaler Weise hohe Festigkeit,
Korrosionsbeständigkeit und Oberflächen niedriger Reibung be
reitzustellen.
Die Dichtungsbuchse 2515 kann mit dem Innengestängeadapter
2510 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen ver
bunden sein, wie beispielsweise mit Bohrrohrverbindungen,
speziellen Gewindeverbindungen aus Oilfield Country Tubular
Goods, einer Ratschenverriegelungsgewindeverbindung oder ei
ner Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform ist die Dichtungsbuchse 2515 mit dem Innenge
stängeadapter 2510 durch eine Standardgewindeverbindung lös
bar verbunden. Die Dichtungsbuchse 2515 kann mit dem hydrau
lischen Gleitkörper 2520 unter Verwendung einer beliebigen
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechani
schen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise ei
ner Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung
aus Oilfield Country Tubular Goods, einer Ratschenverriege
lungsgewindeverbindung oder einer Standardgewindeverbindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtungs
buchse 2515 mit dem hydraulischen Gleitkörper 2520 durch eine
Standardgewindeverbindung lösbar verbunden.
Die Dichtungsbuchse 2515 umfaßt bevorzugt einen Fluiddurchlaß
2575, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien aus dem Fluid
durchlaß 2570 in den Fluiddurchlaß 2580 zu fördern. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß 2575
dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa beispielsweise Ze
ment, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm oder Schmiermittel, mit
Betriebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die von etwa 0
bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen.
Der hydraulische Gleitkörper 2520 ist mit der Dichtungsbuchse
2515, den hydraulischen Gleitelementen 2525 und dem inneren
Dichtungsdorn 2530 verbunden. Der hydraulische Gleitkörper
2520 umfaßt bevorzugt ein im wesentliches hohles rohrförmiges
Element bzw. mehrere derartige Elemente. Der hydraulische
Gleitkörper 2520 kann aus einer beliebigen Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien hergestellt
sein, wie etwa beispielsweise aus Oilfield Country Tubular
Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl
oder anderen ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform ist der hydraulische Gleitkörper
2520 aus Kohlenstoffstahl hergestellt, um in optimaler Weise
hohe Festigkeit bereitzustellen.
Der hydraulische Gleitkörper 2520 kann mit der Dichtungsbuch
se 2515 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömm
lichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen ver
bunden sein, wie beispielsweise einer Bohrrohrverbindung, ei
ner speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular
Goods, einer Ratschenverriegelungsgewindeverbindung oder ei
ner Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform ist der hydraulische Gleitkörper 2520 mit der
Dichtungsbuchse 2515 durch eine Standardgewindeverbindung
lösbar verbunden. Der hydraulische Gleitkörper 2520 kann mit
den Gleitelementen 2525 unter Verwendung einer beliebigen An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen
Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer Ge
windeverbindung oder durch Schweißen. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist der hydraulische Gleitkörper 2520 mit den
Gleitelementen 2525 durch eine Gewindeverbindung lösbar ver
bunden. Der hydraulische Gleitkörper 2520 kann mit dem inne
ren Dichtungsdorn 2530 unter Verwendung einer beliebigen An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen
Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer
Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung aus
Oilfield Country Tubular Goods, durch Schweißen, amorphes
Verbinden bzw. Kleben, oder einer Standardgewindeverbindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der hydraulische
Gleitkörper 2520 mit dem inneren Dichtungsdorn 2530 durch ei
ne Standardgewindeverbindung lösbar verbunden.
Die hydraulischen Gleitkörper 2520 umfassen bevorzugt einen
Fluiddurchlaß 2580, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien
aus dem Fluiddurchlaß 2575 in den Fluiddurchlaß 2590 zu för
dern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluid
durchlaß 2580 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa bei
spielsweise Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm oder
Schmiermittel, mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu för
dern, die von etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallo
nen/Minute reichen.
Der hydraulische Gleitkörper 2520 umfaßt bevorzugt Fluid
durchlässe 2585, die dazu ausgelegt sind, Fluidmaterialien
aus dem Fluiddurchlaß 2580 in die Druckkammern der hydrauli
schen Gleitelemente 2525 zu fördern. Auf diese Weise werden
die Gleitelemente 2525 bei Unterdrucksetzen des Fluiddurch
lasses 2580 in Kontakt mit der Innenseite der Verschalung
2560 aktiviert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind
die Fluiddurchlässe 2585 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien,
wie etwa beispielsweise Wasser, Bohrschlamm oder Schmiermit
tel mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die von
etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute rei
chen.
Die Gleitelemente 2525 sind mit der Außenseite des hydrauli
schen Gleitkörpers 2520 verbunden. Während des Betriebs der
Vorrichtung 2500 werden die Gleitelemente 2525 durch Unter
drucksetzen des Fluiddurchlasses 2580 in Kontakt mit der In
nenseite der Verschalung 2560 aktiviert. Auf diese Weise hal
ten die Gleitelemente 2525 die Verschalung 2560 in im wesent
lichen stationärer Position.
Die Gleitelemente 2525 umfassen bevorzugt die Fluiddurchlässe
2585, die Druckkammern 2605, die Vorspannfeder 2610 und die
Gleitelemente 2615. Die Gleitelemente 2525 können eine belie
bige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen hy
draulischen Gleitelementen umfassen, wie etwa beispielsweise
hydraulische RTTS-Dichtstück-Wolframcarbid-Gleitelemente oder
rückgewinnbare hydraulische Brücken-Stopfen-Gleitelemente vom
Modell 3L. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen
die Gleitelemente 2525 hydraulische RTTS-Dichtstück-
Wolframcarbid-Gleitelemente, erhältlich von Halliburton Ener
gy Services, um in optimaler Weise einen Widerstand bzw. Be
ständigkeit gegenüber der axialen Bewegung der Verschalung
2560 während des Aufweitungsprozesses bereitzustellen.
Der innere Dichtungsdorn 2530 ist mit dem hydraulischen
Gleitkörper 2520 und dem unteren Dichtungskopf 2540 verbun
den. Der innere Dichtungsdorn 2530 umfaßt bevorzugt ein im
wesentlichen hohles rohrförmiges Element bzw. mehrere derar
tige Elemente. Der innere Dichtungsdorn 2530 kann aus einer
beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Materialien hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus
Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegierungsstahl, Koh
lenstoffstahl, Edelstahl oder anderen ähnlich hochfesten Ma
terialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der
innere Dichtungsdorn 2530 aus Edelstahl hergestellt, um in
optimaler Weise hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und
Oberflächen niedriger Reibung bereitzustellen.
Der innere Dichtungsdorn 2530 kann mit dem hydraulischen
Gleitkörper 2520 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplun
gen verbunden sein, beispielsweise einer Bohrrohrverbindung,
einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubu
lar Goods, durch Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kleben,
oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist der innere Dichtungsdorn 2530 mit dem hy
draulischen Gleitkörper 2525 durch eine Standardgewindever
bindung lösbar verbunden. Der innere Dichtungsdorn 2530 kann
mit dem unteren Dichtungskopf 2540 unter Verwendung einer be
liebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
mechanischen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispiels
weise einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country
Tubular Goods, einer Bohrrohrverbindung durch Schweißen,
amorphes Verbinden bzw. Kleben, oder einer Standardgewinde
verbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der
innere Dichtungsdorn 2530 mit dem unteren Dichtungsdorn 2540
durch eine Standardgewindeverbindung lösbar verbunden.
Der innere Dichtungsdorn 2530 umfaßt bevorzugt einen Fluid
durchlaß 2590, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien aus
dem Fluiddurchlaß 2580 in den Fluiddurchlaß 2600 zu fördern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß
2590 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa beispielswei
se Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm oder Schmiermit
tel, mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die von
etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute rei
chen.
Der obere Dichtungskopf 2535 ist mit dem äußeren Dichtungs
dorn 2545 und dem Aufweitungskonus 2555 verbunden. Der obere
Dichtungskopf 2535 ist aus dem mit der Außenseite des inneren
Dichtungsdorns 2530 und der Innenseite der Verschalung 2560
verbunden. Auf diese Weise läuft der obere Dichtungskopf 2535
in der axialen Richtung hin und her. Der radiale Freiraum
bzw. das radiale Spiel zwischen der zylindrischen Innenseite
des oberen Dichtungskopfs 2535 und der Außenseite des inneren
Dichtungsdorns 2530 kann beispielsweise von etwa 0,0025 bis
0,05 Inch reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
reicht der radiale Freiraum zwischen der zylindrischen Innen
seite des oberen Dichtungskopfs 2535 und der Außenseite des
inneren Dichtungsdorns 2530 von etwa 0,005 bis 0, 010 Inch, um
in optimaler Weise minimalen radialen Freiraum bzw. minimales
radiales Spiel bereitzustellen. Der radiale Freiraum zwischen
der zylindrischen Außenseite des oberen Dichtungskopfs 2535
und der Innenseite der Verschalung 2560 kann beispielsweise
von etwa 0,025 bis 0,375 Inch reichen. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform reicht der radiale Freiraum zwischen der
zylindrischen Außenseite des oberen Dichtungskopfs 2535 und
der Innenseite der Verschalung 2560 von etwa 0,025 bis 0,125
Inch, um in optimaler Weise eine Stabilisierung für den Auf
weitungskonus 2535 während des Aufweitungsprozesses bereitzu
stellen.
Der obere Dichtungskopf 2535 umfaßt bevorzugt ein ringförmi
ges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und Au
ßenseiten. Der obere Dichtungskopf 2535 kann aus einer belie
bigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Ma
terialien hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus Oil
field Country Tubular Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlen
stoffstahl, Edelstahl oder anderen ähnlich hochfesten Mate
rialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der obe
re Dichtungskopf 2535 aus Edelstahl hergestellt, um in opti
maler Weise hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und
Oberflächen niedriger Reibung bereitzustellen. Die Innenseite
des oberen Dichtungskopfs 2535 umfaßt bevorzugt ein oder meh
rere ringförmige Dichtungselemente 2620 zum Abdichten der
Grenzfläche zwischen dem oberen Dichtungskopf 2535 und dem
inneren Dichtungsdorn 2530. Die Dichtungselemente 2620 können
eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhält
lichen ringförmigen Dichtungselementen umfassen, wie etwa
beispielsweise O-Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfeder-
vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfassen die Dichtungselemente 2620 Polypackdichtungen,
erhältlich von Parker Seals, um in optimaler Weise eine Ab
dichtung für einen langen axialen Hub bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der obere
Dichtungskopf 2535 eine Schulter 2625 zum Abstützen des obe
ren Dichtungskopfs 2535, einen äußeren Dichtungsdorn 2545 und
einen Aufweitungskonus 2555 auf dem unteren Dichtungskopf
2540.
Der obere Dichtungskopf 2535 kann mit dem äußeren Dichtungs
dorn 2545 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen
verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer speziellen Ge
windeverbindung aus Oilfield Country Tubular Goods, einer
Rohrleitungsverbindung, durch Schweißen, amorphes Verbinden
bzw. Kleben, oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform ist der obere Dichtungskopf
2535 lösbar mit dem äußeren Dichtungsdorn 2545 durch eine
Standardgewindeverbindung verbunden. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt die mechanische Kupplung zwischen dem
oberen Dichtungskopf 2535 und dem äußeren Dichtungsdorn 2545
ein oder mehrere Dichtungselemente 2630 zum fluidmäßigen Ab
dichten der Grenzfläche zwischen dem oberen Dichtungskopf
2535 und dem äußeren Dichtungsdorn 2545. Die Dichtungselemen
te 2630 können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kom
merziell erhältlichen Dichtungselementen umfassen, wie etwa
beispielsweise O-Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfeder-
vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfassen die Dichtungselemente 2630 Polypackdichtungen,
erhältlich von Parker Seals, um in optimaler Weise eine Ab
dichtung für einen langen axialen Hub bereitzustellen.
Der untere Dichtungskopf 2540 ist mit dem inneren Dichtungs
dorn 2530 und dem Lastdorn 2550 verbunden. Der untere Dich
tungskopf 2540 ist außerdem mit der Innenseite des äußeren
Dichtungsdorns 2540 beweglich verbunden. Auf diese Weise lau
fen der obere Dichtungskopf 2535, der äußere Dichtungsdorn
2545 und der Aufweitungsdorn 2555 in der axialen Richtung hin
und her.
Der radiale Freiraum bzw. das radiale Spiel zwischen der Au
ßenseite des unteren Dichtungskopfs 2540 und der Innenseite
des äußeren Dichtungsdorns 2545 kann beispielsweise von etwa
0,0025 bis 0,05 Inch reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform reicht der radiale Freiraum zwischen der Außenseite
des unteren Dichtungskopfs 2540 und der Innenseite des äuße
ren Dichtungsdorns 2545 von etwa 0,005 bis 0,01 Inch, um in
optimaler Weise minimalen radialen Freiraum bereitzustellen.
Der untere Dichtungskopf 4540 umfaßt bevorzugt ein ringförmi
ges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und Au
ßenseiten. Der untere Dichtungskopf 2540 kann aus einer be
liebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Materialien hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus
Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegierungsstahl, Koh
lenstoffstahl, Edelstahl oder anderen ähnlich hochfesten Ma
terialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der
untere Dichtungskopf 2540 aus Edelstahl hergestellt, um in
optimaler Weise hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und
Oberflächen niedriger Reibung bereitzustellen. Die Außenseite
des unteren Dichtungskopfs 2540 umfaßt bevorzugt ein oder
mehrere ringförmige Dichtungselemente 2635 zum Abdichten der
Grenzfläche zwischen dem unteren Dichtungskopf 2540 und dem
äußeren Dichtungsdorn 2545. Die Dichtungselemente 2635 können
eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhält
lichen ringförmigen Dichtungselementen umfassen, wie etwa
beispielsweise O-Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfeder-
vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfassen die Dichtungselemente 2635 Polypackdichtungen,
erhältlich von Parker Seals, um in optimaler Weise eine Ab
dichtung für einen langen axialen Hub bereitzustellen.
Der untere Dichtungskopf 2540 kann mit dem inneren Dichtungs
dorn 2530 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen
umfassen, wie etwa beispielsweise Bohrrohrverbindungen, eine
spezielle Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular
Goods oder eine Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist der untere Dichtungskopf 2540 mit
dem inneren Dichtungsdorn 2530 durch eine Standardgewindever
bindung lösbar verbunden. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt die mechanische Kupplung zwischen dem unte
ren Dichtungskopf 2540 und dem inneren Dichtungsdorn 2530 ein
oder mehrere Dichtungselemente 2640 zum fluidmäßigen Abdich
ten der Grenzfläche zwischen dem unteren Dichtungskopf 2540
und dem inneren Dichtungsdorn 2530. Die Dichtungselemente
2640 können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommer
ziell erhältlichen Dichtungselementen umfassen, wie etwa bei
spielsweise O-Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfeder-
vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfassen die Dichtungselemente 2640 Polypackdichtungen,
erhältlich von Parker Seals, um in optimaler Weise eine Ab
dichtung für einen langen axialen Hub bereitzustellen.
Der untere Dichtungskopf 2540 kann mit dem Lastdorn 2550 un
ter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen umfassen,
wie etwa beispielsweise eine Bohrrohrverbindung, eine spezi
elle Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular Goods,
durch Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kleben, oder eine
Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist der untere Dichtungskopf 2540 mit dem Lastdorn
2550 durch eine Standardgewindeverbindung lösbar verbunden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die mechani
sche Kupplung zwischen dem unteren Dichtungskopf 2540 und dem
Lastdorn 2550 ein oder mehrere Dichtungselemente 2645 zum
fluidmäßigen Abdichten der Grenzfläche zwischen dem unteren
Dichtungskopf 2540 und dem Lastdorn 2550. Die Dichtungsele
mente 2645 können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen Dichtungselementen umfassen, wie et
wa beispielsweise O-Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfe
der-vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfassen die Dichtungselemente 2645 Polypackdich
tungen, erhältlich von Parker Seals, um in optimaler Weise
eine Abdichtung für einen langen axialen Hub bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der untere
Dichtungskopf 2540 einen Verengungsdurchlaß 2650, der fluid
mäßig zwischen die Fluiddurchlässe 2590 und 2600 geschaltet
ist. Der Verengungsdurchlaß 2650 besitzt bevorzugt verringer
te Größe und ist dazu ausgelegt, einen Stopfen 2655 aufzuneh
men und in Eingriff mit diesem zu gelangen, oder mit einer
ähnlichen Einrichtung. Auf diese Weise ist der Fluiddurchlaß
2590 von dem Fluiddurchlaß 2600 fluidmäßig isoliert. Auf die
se Weise wird die Druckkammer 2660 unter Druck gesetzt.
Der äußere Dichtungsdorn 2545 ist mit dem oberen Dichtungs
kopf 2535 und dem Aufweitungskonus 2555 verbunden. Der äußere
Dichtungsdorn 2545 ist außerdem beweglich mit der Innenseite
der Verschalung 2560 und der Außenseite des unteren Dich
tungskopfs 2540 verbunden. Auf diese Weise laufen der obere
Dichtungskopf 2535, der äußere Dichtungsdorn 2545 und der
Aufweitungskonus 2555 in der axialen Richtung hin und her.
Der radiale Freiraum zwischen der Außenseite des äußeren
Dichtungsdorns 2545 und der Innenseite der Verschalung 2560
kann 99999 00070 552 001000280000000200012000285919988800040 0002010028015 00004 99880 beispielsweise von etwa 0,025 bis 0,375 Inch reichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der radiale
Freiraum zwischen der Außenseite des äußeren Dichtungsdorns
2545 und der Innenseite der Verschalung 2560 von etwa 0,025
bis 0,125 Inch, um in optimaler Weise eine Stabilisierung für
den Aufweitungskonus 2535 während des Aufweitungsprozesses
bereitzustellen. Der radiale Freiraum zwischen der Innenseite
des äußeren Dichtungsdorns 2545 und der Außenseite des unte
ren Dichtungskopfs 2540 kann beispielsweise von etwa 0,005
bis 0,01 Inch reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form reicht der radiale Freiraum zwischen der Innenseite des
äußeren Dichtungsdorns 2545 und der Außenseite des unteren
Dichtungskopfs 2540 von etwa 0,005 bis 0,01 Inch, um in opti
maler Weise einen minimalen Freiraum bereitzustellen.
Der äußere Dichtungsdorn 2545 umfaßt bevorzugt ein ringförmi
ges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und Au
ßenseiten. Der äußere Dichtungsdorn 2545 kann aus einer be
liebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Materialien hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus
Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegierungsstahl, Koh
lenstoffstahl, Edelstahl oder anderen ähnlich hochfesten Ma
terialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der
äußere Dichtungsdorn 2545 aus Edelstahl hergestellt, um in
optimaler Weise hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und
Oberflächen niedriger Reibung bereitzustellen.
Der äußere Dichtungsdorn 2545 kann mit dem oberen Dichtungs
kopf 2535 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen
verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbin
dung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country
Tubular Goods, durch Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kle
ben, oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist der äußere Dichtungsdorn 2545 mit
dem oberen Dichtungskopf 2535 durch eine Standardgewindever
bindung lösbar verbunden. Der äußere Dichtungsdorn 2545 kann
mit dem Aufweitungskonus 2555 unter Verwendung einer beliebi
gen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mecha
nischen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise
einer Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung
aus Oilfield Country Tubular Goods, durch Schweißen, amorphes
Verbinden bzw. Kleben, oder einer Standardgewindeverbindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der äußere Dich
tungsdorn 2545 mit dem Aufweitungskonus 2555 durch eine Stan
dardgewindeverbindung lösbar verbunden.
Der obere Dichtungskopf 2535, der untere Dichtungskopf 2540,
der innere Dichtungsdorn 2530 und der äußere Dichtungsdorn
2545 legen gemeinsam eine Druckkammer 2660 fest. Die Druck
kammer 2660 ist mit dem Durchlaß 2590 über einen oder mehrere
Durchlässe 2595 fluidmäßig verbunden. Während des Betriebs
der Vorrichtung 2500 gelangt der Stopfen 2655 in Eingriff mit
dem Verengungsdurchlaß 2650, um den Fluiddurchlaß 2590 von
dem Fluiddurchlaß 2600 fluidmäßig zu isolieren. Die Druckkam
mer 2660 wird daraufhin unter Druck gesetzt, wodurch der obe
re Dichtungskopf 2525, der äußere Dichtungsdorn 2545 und der
Aufweitungskonus 2555 veranlaßt werden, sich in der axialen
Richtung hin- und herzubewegen. Die axiale Bewegung des Auf
weitungskonus 2555 veranlaßt ihrerseits die Verschalung 2560
dazu, in radialer Richtung aufzuweiten.
Der Lastdorn 2550 ist mit dem unteren Dichtungskopf 2540 ver
bunden. Der Lastdorn 2550 umfaßt bevorzugt ein ringförmiges
Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und Außen
seiten. Der Lastdorn 2550 kann aus einer beliebigen Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien her
gestellt sein, wie beispielsweise aus Oilfield Country Tubu
lar Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edel
stahl oder anderen ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform ist der Lastdorn 2550 aus
Edelstahl hergestellt, um in optimaler Weise hohe Festigkeit,
Korrosionsbeständigkeit und Oberflächen niedriger Reibung be
reitzustellen.
Der Lastdorn 2550 kann mit dem unteren Dichtungsdorn 2540 un
ter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden
sein, wie etwa beispielsweise Oilfield Country Tubular Goods,
eine Bohrrohrverbindung, durch Schweißen, amorphes Verbinden
bzw. Kleben, oder eine Standardgewindeverbindung. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist der Lastdorn 2550 mit dem un
teren Dichtungskopf 2540 durch eine Standardgewindeverbindung
lösbar verbunden.
Der Lastdorn 2550 umfaßt bevorzugt einen Fluiddurchlaß 2600,
der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien aus dem Fluiddurch
laß 2590 in den Bereich außerhalb der Vorrichtung 2500 zu
fördern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Flu
iddurchlaß 2600 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa
beispielsweise Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm oder
Schmiermittel mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu fördern,
die von beispielsweise von etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis
3.000 Gallonen/Minute reichen.
Der Aufweitungskonus 2555 ist mit dem äußeren Dichtungsdorn
2545 verbunden. Der Aufweitungskonus 2555 ist außerdem mit
der Innenseite der Verschalung 2560 beweglich verbunden. Auf
diese Weise laufen der obere Dichtungskopf 2535, der äußere
Dichtungsdorn 2545 und der Aufweitungskonus 2555 in der axia
len Richtung hin und her. Die hin- und herlaufende Bewegung
des Aufweitungskonus 2555 veranlaßt die Verschalung 2560 da
zu, in der radialen Richtung aufzuweiten.
Der Aufweitungskonus 2555 umfaßt bevorzugt ein ringförmiges
Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und Außen
seiten. Der Außenradius der zylindrischen Außenseite kann
beispielsweise von etwa 2 bis 34 Inch reichen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform reicht der Außenradius der koni
schen Außenseite von etwa 3 bis 28, um in optimaler Weise ei
ne radiale Aufweitung für den größten Teil von rohrförmigen
Auskleidungen bereitzustellen. Die axiale Länge des Aufwei
tungskonus 2555 kann beispielsweise von etwa dem 2- bis 8-
fachen des größten Außendurchmessers des Aufweitungskonus
2535 betragen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht
die axiale Länge des Aufweitungskonus 2535 vom etwa 3- bis 5-
fachen des größten Außendurchmessers des Aufweitungskonus
2535, um in optimaler Weise eine Stabilisierung und Zentrie
rung des Aufweitungskonus 2555 während des Aufweitungsprozes
ses bereitzustellen. Gemäß einer besonders bevorzugten Aus
führungsform beträgt der Außendurchmesser des Aufweitungsko
nus 2555 zwischen etwa 95 bis 99% des Innendurchmessers der
existierenden Schachtbohrung, mit welcher die Verschalung
2560 verbunden bzw. vereinigt werden soll. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform reicht der Angriffwinkel des Aufwei
tungskonus 2555 von etwa 5 bis 30°, um in optimaler Weise
Reibungskräfte und radiale Aufweitungskräfte auszugleichen.
Der optimale Angriffwinkel des Aufweitungskonus 2555 variiert
als Funktion der speziellen Betriebsmerkmale des Aufweitungs
vorgangs.
Der Aufweitungskonus 2555 kann aus einer beliebigen Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien her
gestellt sein, wie etwa beispielsweise aus Maschinenwerkzeug
stahl, Nitridstahl, Titan, Wolframcarbid, Keramik oder ande
ren ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist der Aufweitungskonus 2555 aus D2-
Maschinenstahl hergestellt, um in optimaler Weise hohe Fe
stigkeit, Verschleißbeständigkeit und Beständigkeit gegenüber
Grübchenkorrosion bereitzustellen. Gemäß einer besonders be
vorzugten Ausführungsform weist die Außenseite des Aufwei
tungskonus 2555 eine Oberflächenhärte auf, die von etwa 58
bis 62 Rockwell C reicht, um in optimaler Weise hohe Festig
keit und Verschleißbeständigkeit bereitzustellen.
Der Aufweitungskonus 2555 kann mit dem äußeren Dichtungsdorn
2545 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen ver
bunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbin
dung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country
Tubular Goods, durch Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kle
ben, oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist der Aufweitungskonus 2555 mit dem
äußeren Dichtungsdorn 2545 unter Verwendung einer Standardge
windeverbindung verbunden, um in optimaler Weise hohe Festig
keit und problemlose Ersetzbarkeit des Aufweitungskonus 2555
bereitzustellen.
Die Verschalung 2560 ist mit dem Gleitelement 2555 und dem
Aufweitungskonus 2555 lösbar verbunden. Die Verschalung 2560
umfaßt bevorzugt ein rohrförmiges Element. Die Verschalung
2560 kann aus einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kom
merziell erhältlichen Materialien hergestellt sein, wie bei
spielsweise aus geschlitzten Rohren, Oilfield Country Tubular
Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl
oder anderen ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform ist die Verschalung 2560 aus Oil
field Country Tubular Goods hergestellt, erhältlich von ver
schiedenen ausländischen und inländischen Stahlwerken, um in
optimaler Weise hohe Festigkeit unter Verwendung standardi
sierter Materialien bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das obere Ende
2665 der Verschalung 2560 einen dünnwandigen Abschnitt 2670
und ein äußeres ringförmiges Dichtungselement 2675. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform beträgt die Wandungsdicke des
dünnwandigen Abschnitts 2670 etwa 50 bis 100% der regulären
Wandungsdicke der Verschalung 2560. Auf diese Weise kann das
obere Ende 2665 der Verschalung 2560 problemlos in radialer
Richtung aufgeweitet und verformt werden, in innigem Kontakt
mit dem unteren Ende eines existierenden Schachtbohrungs-
Verschalungsabschnitt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfaßt das untere Ende des existierenden Verschalungsab
schnitts außerdem einen dünnwandigen Abschnitt. Auf diese
Weise führt die radiale Aufweitung des dünnwandigen Ab
schnitts 2670 der Verschalung 2560 in den dünnwandigen Ab
schnitt der existierenden Schachtbohrungs-Verschalung zu ei
ner Schachtbohrungs-Verschalung mit im wesentlichen konstan
tem Innendurchmesser.
Das ringförmige Dichtungselement 2675 kann aus einer beliebi
gen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Mate
rialien hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus Epoxid
harz, Gummi, Metall oder Kunststoff. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist das ringförmige Dichtungselement 2675 aus
Stratalock-Epoxidharz hergestellt, um in optimaler Weise Zu
sammendrückbarkeit und Verschleißbeständigkeit bereitzustel
len. Der Außendurchmesser des ringförmigen Dichtungselements
2675 reicht bevorzugt von etwa 70 bis 95% des Innendurchmes
sers des unteren Abschnitts der Schachtbohrungs-Verschalung,
mit welcher die Verschalung 2560 verbunden bzw. vereinigt
werden soll. Auf diese Weise stellt das ringförmige Dich
tungselement 2670 nach der radialen Aufweitung in optimaler
Weise eine Fluiddichtung bereit und außerdem bevorzugt eine
ausreichende Reibungskraft in Bezug auf die Innenseite des
existierenden Schachtbohrungs-Verschalungsabschnitts während
der radialen Aufweitung der Verschalung 2560 zur Abstützung
der Verschalung 2560.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das untere En
de 2680 der Verschalung 2560 einen dünnwandigen Abschnitt
2685 und ein äußeres ringförmiges Dichtungselement 2690. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Wandungs
dicke des dünnwandigen Abschnitts 2685 etwa 50 bis 100% der
regulären Wandungsdicke der Verschalung 2560. Auf diese Weise
kann das untere Ende 2680 der Verschalung 2560 problemlos
aufgeweitet und verformt werden. Auf diese Weise kann außer
dem ein anderer Verschalungsabschnitt problemlos mit dem un
teren Ende 2680 der Verschalung 2560 unter Verwendung eines
radialen Aufweitungsprozesses verbunden werden. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt das obere Ende des anderen
Verschalungsabschnitts außerdem einen dünnwandigen Abschnitt.
Auf diese Weise führt die radiale Aufweitung des dünnwandigen
Abschnitts des oberen Endes der anderen Verschalung in den
dünnwandigen Abschnitt 2685 des unteren Endes 2680 der Ver
schalung 2560 zu einer Schachtbohrungs-Verschalung im wesent
lichen konstantem Innendurchmesser.
Das ringförmige Dichtungselement 2690 kann aus einer beliebi
gen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Dich
tungsmaterialien hergestellt sein, wie etwa beispielsweise
aus Gummi, Metall, Kunststoff oder Epoxidharz. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist das ringförmige Dichtungsele
ment 2690 aus Stratalock-Epoxidharz hergestellt, um in opti
maler Weise Zusammendrückbarkeit und Verschleißbeständigkeit
bereitzustellen. Der Außendurchmesser des ringförmigen Dich
tungselements 2690 reicht bevorzugt von etwa 70 bis 95% des
Innendurchmessers des unteren Abschnitts der existierenden
Schachtbohrungs-Verschalung, mit welcher die Verschalung 2560
verbunden bzw. vereinigt werden soll. Auf diese Weise stellt
nach radialer Aufweitung das ringförmige Dichtungselement
2690 eine Fluiddichtung bereit und außerdem eine ausreichende
Reibungskraft mit bzw. in bezug auf die Innenwandung der
Schachtbohrung während der radialen Aufweitung der Verscha
lung 2560 zur Abstützung der Verschalung 2560.
Während des Betriebs wird die Vorrichtung 2500 bevorzugt in
einer Schachtbohrung positioniert, wobei das obere Ende 2685
der Verschalung 2560 in überlappender Beziehung mit dem unte
ren Ende der existierenden Schachtbohrungs-Verschalung ange
ordnet wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hält der
dünnwandige Abschnitt 2670 der Verschalung 2560 in gegenüber
liegender Überlappungsbeziehung mit dem dünnwandigen Ab
schnitt des äußeren ringförmigen Dichtungselements des unte
ren Endes des existierenden Schachtbohrungs-Verschalungsab
schnitts positioniert. Auf diese Weise drückt die radiale
Aufweitung der Verschalung 2560 die dünnwandigen Abschnitte
und die ringförmigen zusammendrückbaren Elemente des oberen
Endes 2665 der Verschalung 2560 und das untere Ende der exi
stierenden Schachtbohrungs-Verschalung in innigen Kontakt
miteinander zusammen. Während der Positionierung der Vorrich
tung 2500 in der Schachtbohrung wird die Verschalung 2560
durch den Aufweitungskonus 2555 abgestützt.
Nach Positionierung der Vorrichtung 2500 wird ein erstes Flu
idmaterial daraufhin in den Fluiddurchlaß 2565 gepumpt. Das
erste Fluidmaterial kann eine beliebige Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen Materialien umfassen, wie etwa
beispielsweise Zement, Wasser, Schlackengemisch, Epoxidharz
oder Bohrschlamm. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um
faßt das erste Fluidmaterial ein aushärtbares Fluiddichtungs
material, wie etwa beispielsweise Zement, Epoxidharz oder
Schlackengemisch, um in optimaler Weise einen aushärtbaren
äußeren ringförmigen Körper um die aufgeweitete Verschalung
2560 herum bereitzustellen.
Das erste Fluidmaterial kann in den Fluiddurchlaß 2565 mit
Betriebsdrücken und Durchsätzen gepumpt werden, die bei
spielsweise von etwa 0 bis 4.500 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallo
nen/Minute reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird das erste Fluidmaterial in den Fluiddurchlaß 2565 mit
Betriebsdrücken und Durchsätzen gepumpt, die von etwa 0 bis
3.500 psi bzw. 0 bis 1.200 Gallonen/Minute reichen, um in op
timaler Weise betriebsmäßige Effizienz bereitzustellen.
Das erste Fluidmaterial, welches in den Durchlaß 2565 gepumpt
wird, durchsetzt die Fluiddurchlässe 2570, 2575, 2580, 2590,
2600 und gelangt daraufhin zur Außenseite der Vorrichtung
2500. Das erste Fluidmaterial füllt daraufhin bevorzugt den
ringförmigen Bereich zwischen der Außenseite der Vorrichtung
2500 und den Innenwänden der Schachtbohrung.
Der Stopfen 2655 wird daraufhin in den Fluiddurchlaß 2565
eingeführt. Der Stopfen 2655 wird in dem Verengungsdurchlaß
2650 aufgenommen und isoliert und versperrt fluidmäßig den
Fluiddurchlaß 2590. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
werden daraufhin mehrere Volumina eines nicht aushärtbaren
Fluidmaterials in den Fluiddurchlaß 2565 gepumpt, um jegli
ches aushärtbare Fluidmaterial zu entfernen, welches darin
enthalten ist, und um sicherzustellen, daß keine der Fluid
durchlässe blockiert ist.
Ein zweites Fluidmaterial wird daraufhin in den Fluiddurchlaß
2565 gepumpt. Das zweite Fluidmaterial kann eine beliebige
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materiali
en umfassen, wie etwa beispielsweise Wasser, Bohrgase, Bohr
schlamm oder Schmiermittel. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt das zweite Fluidmaterial ein nicht aushärt
bares Fluidmaterial, wie etwa beispielsweise Wasser, Bohr
schlamm oder Schmiermittel, um in optimaler Weise ein Unter
drucksetzen der Druckkammer 2660 und minimale Reibung bereit
zustellen.
Das zweite Fluidmaterial kann in die Fluiddurchlässe 2565 mit
Betriebsdrücken und Durchsätzen gepumpt werden, die bei
spielsweise von etwa 0 bis 4.500 psi bzw. 0 bis 4.500 Gallo
nen/Minute reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird das zweite Fluidmaterial in den Fluiddurchlaß 2565 mit
Betriebsdrücken und Durchsätzen gepumpt, die von etwa 0 bis
3.500 psi bzw. 0 bis 1.200 Gallonen/Minute reichen, um in op
timaler Weise betriebsmäßige Effizienz bereitzustellen.
Das zweite Fluidmaterial, das in die Fluiddurchlässe 2565 ge
pumpt wird, durchsetzt die Fluiddurchlässe 2570, 2575, 2580,
2590 und gelangt in die Druckkammern 2605 der Gleitelemente
2525 und in die Druckkammer 2660. Fortgesetztes Pumpen des
zweiten Fluidmaterials setzt die Druckkammern 2605 und 2660
unter Druck.
Das Unterdrucksetzen der Druckkammern 2605 veranlaßt die
Gleitelemente 2525 dazu, in der radialen Richtung aufzuweiten
und die Innenseite der Verschalung 2560 zu ergreifen. Die
Verschalung 2560 wird daraufhin bevorzugt in im wesentlichen
stationärer Position gehalten.
Das Unterdrucksetzen der Druckkammer 2660 veranlaßt den obe
ren Dichtungskopf 2535, den äußeren Dichtungsdorn 2545 und
den Aufweitungskonus 2555, sich in axialer Richtung relativ
zu der Verschalung 2560 zu bewegen. Auf diese Weise veranlaßt
der Aufweitungskonus 2555 die Verschalung 2560 dazu, in der
radialen Richtung aufzuweiten, beginnend mit dem unteren Ende
2685 der Verschalung 2560.
Während des radialen Aufweitungsprozesses wird die Verscha
lung 2560 durch die Gleitelemente 2525 daran gehindert, sich
in einer Aufwärtsrichtung zu bewegen. Eine Länge der Verscha
lung 2560 wird daraufhin in der radialen Richtung durch das
Unterdrucksetzen der Druckkammer 2660 aufgeweitet. Die Länge
der Verschalung 2560, die während des Aufweitungsprozesses
aufgeweitet wird, ist proportional zur Hublänge des oberen
Dichtungskopfs 2535, des äußeren Dichtungsdorns 2545 und des
Aufweitungskonus 2555.
Bei Beendigung eines Hubs wird der Betriebsdruck des zweiten
Fluidmaterials verringert und der obere Dichtungskopf 2535,
der äußere Dichtungsdorn 2545 und der Aufweitungskonus 2555
fallen in ihre Ruhepositionen, wobei dis Verschalung 2560
durch den Aufweitungskonus 2555 abgestützt ist. Die Position
des Bohrrohrs 2505 wird bevorzugt eingestellt während des ge
samten radialen Aufweitungsprozesses, um die Überlappungsbe
ziehung zwischen den dünnwandigen Abschnitten des unteren En
des der existierenden Schachtbohrungs-Verschalung und dem
oberen Ende der Verschalung 2560 beizubehalten. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird daraufhin die Hubbewegung
des Aufweitungskonus 2555 wiederholt, falls erforderlich, bis
der dünnwandige Abschnitt 2670 des oberen Endes 2665 der Ver
schalung 2560 in den dünnwandigen Abschnitt des unteren Endes
der existierenden Schachtbohrungs-Verschalung aufgeweitet
ist. Auf diese Weise wird eine Schachtbohrungs-Verschalung
gebildet, die zwei benachbarte Verschalungsabschnitte mit im
wesentlichen konstantem Innendurchmesser umfaßt. Dieser Pro
zeß kann daraufhin für die gesamte Schachtbohrung wiederholt
werden, um eine Schachtbohrungs-Verschalung bereitzustellen,
die mehrere tausend Fuß Länge und im wesentlichen konstanten
Innendurchmesser aufweist.
Während des abschließenden Hubs des Aufweitungskonus 2555
werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Gleitele
mente 2525 so nahe wie möglich an dem dünnwandigen Abschnitt
2670 des oberen Endes 2665 der Verschalung 2560 positioniert,
um ein Gleiten bzw. Verrutschen zwischen der Verschalung 2560
und der existierenden Schachtbohrungs-Verschalung am Ende des
radialen Aufweitungsprozesses zu verhindern. Alternativ oder
zusätzlich wird der Außendurchmesser des ringförmigen Dich
tungselements 2665 gewählt, einen ausreichenden Grenzflächen
sitz mit dem Innendurchmesser des unteren Endes der existie
renden Verschalung sicherzustellen, um eine axiale Verschie
bung der Verschalung 2560 während des abschließenden Hubs zu
verhindern. Alternativ oder zusätzlich wird der Außendurch
messer des ringförmigen Dichtungselements 2690 gewählt, um
einen Grenzflächensitz mit den Innenwänden der Schachtbohrung
zu einem früheren Zeitpunkt des radialen Aufweitungsprozesses
bereitzustellen, um eine axiale Verschiebung der Verschalung
2560 zusätzlich zu verhindern. Gemäß dieser abschließenden
Alternative wird der Grenzflächensitz bevorzugt gewählt, um
ein Aufweiten der Verschalung 2560 durch Ziehen des Aufwei
tungskonus 2555 aus der Schachtbohrung zu ermöglichen, ohne
daß die Druckkammer 2660 unter Druck gesetzt werden muß.
Während des radialen Aufweitungsprozesses werden die unter
Druck gesetzten Bereiche der Vorrichtung 2500 bevorzugt be
grenzt durch die Fluiddurchlässe 2565, 2570, 2575, 2580 und
2590, die Druckkammern 2605 innerhalb der Gleitelemente 2525
und die Druckkammer 2660.
Kein Fluiddruck wirkt direkt auf die Verschalung 2560. Dies
erlaubt die Verwendung von Betriebsdrücken, die höher sind
als diejenigen, welchen die Verschalung 2560 normalerweise zu
widerstehen vermag.
Sobald die Verschalung 2560 von dem Aufweitungskonus 2555
vollständig weggepreßt worden ist, werden die verbleibenden
Abschnitte der Vorrichtung 2500 aus der Schachtbohrung ent
fernt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der
Kontaktdruck zwischen den verformten dünnwandigen Abschnitten
und den zusammendrückbaren ringförmigen Elementen des unteren
Endes der existierenden Verschalung und des oberen Endes 2665
der Verschalung 2560 von etwa 400 bis 10.000 psi, um in opti
maler Weise eine Abstützung der Verschalung 2560 unter Ver
wendung der existierenden Schachtbohrungs-Verschalung bereit
zustellen.
Auf diese Weise wird die Verschalung 2560 in Kontakt mit ei
nem existierenden Abschnitt der Verschalung durch Unterdruck
setzen der inneren Fluiddurchlässe 2565, 2570, 2575, 2580 und
2590, der Druckkammern der Gleitelemente 2605 und der Druck
kammer 2660 der Vorrichtung 2500 radial aufgeweitet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird, falls erforder
lich, der ringförmige Körper aus aushärtbarem Fluidmaterial
daraufhin aushärten gelassen, um einen steifen bzw. starren
äußeren ringförmigen Körper um die aufgeweitete Verschalung
2560 bereitzustellen. In dem Fall, daß die Verschalung 2560
geschlitzt ist, durchsetzt das ausgehärtete Fluidmaterial be
vorzugt die aufgeweitete Verschalung 2560 und umhüllt sie.
Der resultierende neue Schachtbohrungs-Verschalungsabschnitt
umfaßt die aufgeweitete Verschalung 2560 und den starren äu
ßeren ringförmigen Körper. Die Überlappungsverbindung zwi
schen der bereits existierenden Schachtbohrungs-Verschalung
und der aufgeweiteten Verschalung 2560 umfaßt die verformten
dünnwandigen Abschnitte und die zusammendrückbaren äußeren
ringförmigen Körper. Der Innendurchmesser der resultierenden
kombinierten Schachtbohrungs-Verschalungen ist im wesentli
chen konstant. Auf diese Weise wird eine Schachtbohrungs-
Verschalung mit durchgehend gleichem Durchmesser gebildet.
Dieser Prozeß des Aufweitens sich überlappender rohrförmiger
Elemente, die dünnwandige Endabschnitte aufweisen, mit zusam
mendrückbaren ringförmigen Körpern in Kontakt, kann für die
gesamte Länge einer Schachtbohrung wiederholt werden. Auf
diese Weise kann eine Schachtbohrung mit durchgehend gleichem
Durchmesser für tausende Fuß in einer unterirdischen Formati
on bereitgestellt werden.
Wenn der Aufweitungskonus 2555 sich dem oberen Ende 2665 der
Verschalung 2560 nähert, wird gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform der Betriebsdruck des zweiten Fluidmaterials ver
ringert, um einen Stoß auf die Vorrichtung 2500 zu verrin
gern. Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfaßt die
Vorrichtung 2500 einen Stoßabsorber zum Absorbieren des Sto
ßes, der durch die Beendigung der radialen Aufweitung der
Verschalung 2560 erzeugt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der verringer
te Betriebsdruck des zweiten Fluidmaterials von etwa 100 bis
1.000 psi, wenn der Aufweitungskonus 2555 sich dem Ende der
Verschalung 2560 nähert, um in optimaler Weise eine verrin
gerte axiale Bewegung und Geschwindigkeit des Aufweitungsko
nus 2555 bereitzustellen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform wird der Betriebsdruck des zweiten Fluidmaterials
während des Rückstellhubs der Vorrichtung 2500 auf den Be
reich von etwa 0 bis 500 psi verringert, um den Widerstand
bzw. die Beständigkeit gegenüber der Bewegung des Aufwei
tungskonus 2555 während des Rückstellhubs zu minimieren. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht die Hublänge der
Vorrichtung 2500 von etwa 10 bis 45 Fuß, um in optimaler Wei
se Anlagenlängen bereitzustellen, die problemlos unter Ver
wendung typischer Ölbohrhandhabungseinrichtungen gehandhabt
werden kann, und außerdem die Frequenz minimieren kann, mit
welcher die Vorrichtung 2500 erneut in Hubbewegung versetzt
werden muß.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfaßt zumindest ein
Teil des oberen Dichtungskopfs 2535 einen Aufweitungskonus
zum radialen Aufweiten der Verschalung 2560 während des Be
triebs der Vorrichtung 2500, um den Oberflächenbereich der
Verschalung 2560 zu vergrößern, auf welchen während des ra
dialen Aufweitungsprozesses eingewirkt wird. Auf diese Weise
können die Betriebsdrücke verringert werden.
Alternativ kann die Vorrichtung 2500 verwendet werden, um ei
nen ersten Rohrleitungsabschnitt mit einem existierenden
Rohrleitungsabschnitt zu verbinden bzw. zu vereinigen. Alter
nativ kann die Vorrichtung 2500 verwendet werden, um das In
nere einer Schachtbohrung direkt mit einer Verschalung auszu
kleiden, und zwar ohne die Verwendung einer äußeren ringför
migen Schicht aus einem aushärtbaren Material. Alternativ
kann die Vorrichtung 2500 verwendet werden, um ein rohrförmi
ges Tragelement in einem Loch aufzuweiten.
Anhand von Fig. 19, 19a und 19b wird eine weitere Ausfüh
rungsform einer Vorrichtung 2700 zum Aufweiten eines rohrför
migen Elements nunmehr erläutert. Die Vorrichtung 2700 umfaßt
bevorzugt ein Bohrrohr 2705, einen Innengestängeadapter 2710,
eine Dichtungsbuchse 2715, einen ersten Dichtungsdorn 2720,
einen ersten oberen Dichtungskopf 2725, einen ersten unteren
Dichtungskopf 2730, einen ersten äußeren Dichtungsdorn 2735,
einen zweiten inneren Dichtungsdorn 2740, einen zweiten obe
ren Dichtungskopf 2745, einen zweiten unteren Dichtungskopf
2750, einen zweiten äußeren Dichtungsdorn 2755, einen Last
dorn 2760, einen Aufweitungskonus 2765, eine Dornstartein
richtung 2770, einen mechanischen Gleitkörper 2775, mechani
sche Gleitelemente 2780, Schleppblöcke 2785, eine Verschalung
2790 und Fluiddurchlässe 2795, 2800, 2805, 2810, 2815, 2820,
2825 und 2830.
Das Bohrrohr 2705 wird mit dem Innengestängeadapter 2710 ver
bunden. Während des Betriebs der Vorrichtung 2700 trägt das
Bohrrohr 2705 die Vorrichtung 2700. Das Bohrrohr 2705 kann
bevorzugt ein im wesentlichen hohles rohrförmiges Element
bzw. mehrere derartige Elemente umfassen. Das Bohrrohr 2705
kann aus einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerzi
ell erhältlichen Materialien hergestellt sein, wie etwa bei
spielsweise Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegie
rungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder andere ähnlich
hochfeste Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form ist das Bohrrohr 2705 aus einem Spiralrohr hergestellt,
um die Plazierung der Vorrichtung 2700 in nicht vertikalen
Schachtbohrungen zu erleichtern. Das Bohrrohr 2705 kann mit
dem Innengestängeadapter 2710 unter Verwendung einer beliebi
gen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mecha
nischen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise
einer Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung
aus Oilfield Country Tubular Goods oder einer Standardgewin
deverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das
Bohrrohr 2705 mit dem Innengestängeadapter 2710 durch eine
Bohrrohrverbindung lösbar verbunden, um in optimaler Weise
hohe Festigkeit und problemlose Demontierbarkeit zu ermögli
chen.
Das Bohrrohr 2705 umfaßt bevorzugt einen Fluiddurchlaß 2795,
der dazu ausgelegt, Fluidmaterialien von einer Oberflächen
stelle in den Fluiddurchlaß 2800 zu fördern. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß 2795 dazu
ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa beispielsweise Zement,
Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm oder Schmiermittel, mit Be
triebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die von etwa 0 bis
9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen.
Der Innengestängeadapter 2710 ist mit dem Bohrgestänge 2705
und der Dichtungsbuchse 2715 verbunden. Der Innengestänge
adapter 2710 umfaßt bevorzugt ein im wesentlichen hohles
rohrförmiges Element bzw. mehrere derartige Elemente. Der In
nengestängeadapter 2710 kann aus einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien herge
stellt sein, wie etwa beispielsweise aus Oilfield Country Tu
bular Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edel
stahl oder anderen ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform ist der Innengestängeadapter
2710 aus Edelstahl hergestellt, um in optimaler Weise hohe
Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Oberflächen niedriger
Reibung bereitzustellen.
Der Innengestängeadapter 2710 kann mit dem Bohrgestänge 2705
unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden
sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbindung, einer
speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular
Goods oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform ist der Innengestängeadapter 2710
mit dem Bohrrohr 2705 durch eine Standardgewindeverbindung
lösbar verbunden, um in optimaler Weise hohe Festigkeit und
problemlose Demontierbarkeit zu gewährleisten. Der Innenge
stängeadapter 2710 kann mit der Dichtungsbuchse 2715 unter
Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommer
ziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden sein,
wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbindung, einer spe
ziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular Goods,
einer Ratschenverriegelungsgewindeverbindung oder einer Stan
dardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form ist der Innengestängeadapter 2710 mit der Dichtungsbuch
se 2715 durch eine Standardgewindeverbindung verbunden.
Der Innengestängeadapter 2710 umfaßt bevorzugt einen Fluid
durchlaß 2800, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien aus
dem Fluiddurchlaß 2795 in den Fluiddurchlaß 2805 zu fördern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß
2800 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa beispielswei
se Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm oder Schmiermit
tel, mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die von
etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute rei
chen.
Die Dichtungsbuchse 2715 ist mit dem Innengestängeadapter
2710 und dem ersten inneren Dichtungsdorn 2720 verbunden. Die
Dichtungsbuchse 2715 umfaßt bevorzugt ein im wesentlichen
hohles rohrförmiges Element bzw. mehrere derartige Elemente.
Die Dichtungsbuchse 2715 kann aus einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien herge
stellt sein, wie etwa beispielsweise aus Oilfield Country Tu
bular Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edel
stahl oder ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist die Dichtungsbuchse 2715 aus Edel
stahl hergestellt, um in optimaler Weise hohe Festigkeit,
Korrosionsbeständigkeit und Oberflächen niedriger Reibung be
reitzustellen.
Die Dichtungsbuchse 2715 kann mit dem Innengestängeadapter
2710 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen ver
bunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbin
dung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country
Tubular Goods, durch Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kle
ben, oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist die Dichtungsbuchse 2715 mit dem
Innengestängeadapter 2710 durch eine Standardgewindeverbin
dung lösbar verbunden. Die Dichtungsbuchse 2715 kann mit dem
ersten inneren Dichtungsdorn 2720 unter Verwendung einer be
liebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
mechanischen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispiels
weise einer Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindever
bindung aus Oilfield Country Tubular Goods, durch Schweißen,
amorphes Verbinden bzw. Kleben, oder einer Standardgewinde
verbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die
Dichtungsbuchse 2715 mit dem Innengestängeadapter 2710 durch
eine Standardgewindeverbindung lösbar verbunden.
Die Dichtungsbuchse 2715 umfaßt bevorzugt einen Fluiddurchlaß
2802, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien aus dem Fluid
durchlaß 2800 in den Fluiddurchlaß 2805 zu fördern. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß 2802
dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa beispielsweise Ze
ment, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm oder Schmiermittel, mit
Betriebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die von etwa 0
bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen.
Der erste innere Dichtungsdorn 2720 ist mit der Dichtungs
buchse 2715 und dem ersten unteren Dichtungskopf 2730 verbun
den. Der erste innere Dichtungsdorn 2720 umfaßt bevorzugt ein
im wesentlichen hohles rohrförmiges Element bzw. mehrere der
artige Elemente. Der erste innere Dichtungsdorn 2720 kann aus
einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen Materialien hergestellt sein, wie etwa beispiels
weise aus Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegierungs
stahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder anderen ähnlich hoch
festen Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ist der erste innere Dichtungsdorn 2720 aus Edelstahl herge
stellt, um in optimaler Weise hohe Festigkeit, Korrosionsbe
ständigkeit und Oberflächen niedriger Reibung bereitzustel
len.
Der erste innere Dichtungsdorn 2720 kann mit der Dichtungs
buchse 2715 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen
verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbin
dung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country
Tubular Goods, durch Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kle
ben, oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist der erste innere Dichtungsdorn
2720 mit der Dichtungsbuchse 2715 durch eine Standardgewinde
verbindung lösbar verbunden. Der erste innere Dichtungsdorn
2720 kann mit dem ersten unteren Dichtungskopf 2730 unter
Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommer
ziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden sein,
wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbindung, einer spe
ziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular Goods,
durch Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kleben, oder einer
Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist der erste innere Dichtungsdorn 2720 mit dem er
sten unteren Dichtungskopf 2730 durch eine Standardgewinde
verbindung lösbar verbunden.
Der erste innere Dichtungsdorn 2720 umfaßt bevorzugt einen
Fluiddurchlaß 2805, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien
aus dem Fluiddurchlaß 2802 in den Fluiddurchlaß 2810 zu för
dern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluid
durchlaß 2805 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa bei
spielsweise Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm oder
Schmiermittel, mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu för
dern, die von etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallo
nen/Minute reichen.
Der erste obere Dichtungskopf 2725 ist mit dem ersten äußeren
Dichtungsdorn 2735, dem zweiten oberen Dichtungskopf 2745,
dem zweiten äußeren Dichtungskopf 2755 und dem Aufweitungsko
nus 2765 verbunden. Der erste obere Dichtungskopf 2725 ist
außerdem mit der Außenseite des ersten inneren Dichtungsdorns
2720 und der Innenseite der Verschalung 2790 beweglich ver
bunden. Auf diese Weise läuft der erste obere Dichtungskopf
2725 in der axialen Richtung hin und her. Der radiale Frei
raum bzw. das radiale Spiel zwischen der zylindrischen Innen
seite des ersten oberen Dichtungskopfs 2725 und der Außensei
te des ersten inneren Dichtungsdorns 2720 kann beispielsweise
von etwa 0,0025 bis 0,05 Inch reichen. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform reicht der radiale Freiraum zwischen der
zylindrischen Innenseite des ersten oberen Dichtungskopfs
2725 und der Außenseite des ersten inneren Dichtungsdorns
2720 von etwa 0,005 bis 0,125 Inch, um in optimaler Weise mi
nimalen radialen Freiraum bereitzustellen. Der radiale Frei
raum zwischen der zylindrischen Außenseite des ersten oberen
Dichtungskopfs 2725 und der Innenseite der Verschalung 2790
kann beispielsweise von etwa 0,025 bis 0,375 Inch reichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der radiale
Freiraum zwischen der zylindrischen Außenseite des ersten
oberen Dichtungskopfs 2725 und der Innenseite der Verschalung
2790 von etwa 0,025 bis 0,125 Inch, um in optimaler Weise ei
ne Stabilisierung für den Aufweitungskonus 2765 während des
Aufweitungsprozesses bereitzustellen.
Der erste obere Dichtungskopf 2725 umfaßt bevorzugt ein ring
förmiges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und
Außenseiten. Der erste obere Dichtungskopf 2725 kann aus Ma
terialien hergestellt sein, wie etwa beispielsweise Oilfield
Country Tubular Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoff
stahl, Edelstahl oder anderen ähnlich hochfesten Materialien.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste obere
Dichtungskopf 2725 aus Edelstahl hergestellt, um in optimaler
Weise hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Oberflä
chen niedriger Reibung bereitzustellen. Die Innenseite des
ersten oberen Dichtungskopfs 2725 umfaßt bevorzugt ein oder
mehrere ringförmige Dichtungselemente 2835 zum Abdichten der
Grenzfläche zwischen dem ersten oberen Dichtungskopf 2725 und
dem ersten inneren Dichtungsdorn 2720. Die Dichtungselemente
2835 können einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kom
merziell erhältlichen ringförmigen Dichtungselementen umfas
sen, wie etwa beispielsweise O-Ringe, Polypackdichtungen oder
Metallfeder-vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfassen die Dichtungselemente 2835 Polypack
dichtungen, erhältlich von Parker Seals, um in optimaler Wei
se eine Abdichtung für lange axiale Hübe bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der erste obe
re Dichtungskopf 2725 eine Schulter 2840 zum Abstützen des
ersten oberen Dichtungskopfs 2725 auf dem ersten unteren
Dichtungskopf 2730.
Der erste obere Dichtungskopf 2725 kann mit dem ersten äuße
ren Dichtungsdorn 2735 unter Verwendung einer beliebigen An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen
Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer
Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung aus
Oilfield Country Tubular Goods, durch Schweißen, amorphes
Verbinden bzw. Kleben, oder einer Standardgewindeverbindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste obere
Dichtungskopf 2725 mit dem ersten äußeren Dichtungsdorn 2735
durch eine Standardgewindeverbindung lösbar verbunden. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die mechanische
Kupplung zwischen dem ersten oberen Dichtungskopf 2725 und
dem äußeren Dichtungsdorn 2735 ein oder mehrere Dichtungsele
mente 2845 zum fluidmäßigen Abdichten der Grenzfläche zwi
schen dem ersten oberen Dichtungskopf 2725 und dem ersten äu
ßeren Dichtungsdorn 2735. Die Dichtungselemente 2845 können
eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhält
lichen Dichtungselementen umfassen, wie etwa beispielsweise
O-Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfeder-vorgespannte
Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen
die Dichtungselemente 2845 Polypackdichtungen, erhältlich von
Parker Seals, um in optimaler Weise eine Abdichtung für lange
axiale Hübe bereitzustellen.
Der erste untere Dichtungskopf 2730 ist mit dem ersten inne
ren Dichtungsdorn 2720 und dem zweiten inneren Dichtungsdorn
2740 verbunden. Der erste untere Dichtungskopf 2730 ist mit
der Innenseite des ersten äußeren Dichtungsdorns 2735 beweg
lich verbunden. Auf diese Weise laufen der erste obere Dich
tungskopf 2725 und der erste äußere Dichtungsdorn 2735 in der
axialen Richtung hin und her. Der radiale Freiraum bzw. das
radiale Spiel zwischen der Außenseite des ersten unteren
Dichtungskopfs 2730 und der Innenseite des ersten äußeren
Dichtungsdorns 2735 kann beispielsweise von etwa 0,0025 bis
0,05 Inch reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
reicht der radiale Freiraum zwischen der Außenseite des er
sten unteren Dichtungskopfs 2730 und der Innenseite des er
sten äußeren Dichtungsdorns 2735 von etwa 0,005 bis 0,01 Inch,
um in optimaler Weise minimalen radialen Freiraum be
reitzustellen.
Der erste untere Dichtungskopf 2730 umfaßt bevorzugt ein
ringförmiges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen-
und Außenseiten. Der erste untere Dichtungskopf 2730 kann aus
einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen Materialien hergestellt sein, wie etwa beispiels
weise aus Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegierungs
stahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder anderen ähnlich hoch
festen Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ist der untere Dichtungskopf 2730 aus Edelstahl hergestellt,
um in optimaler Weise hohe Festigkeit, Korrosionsbeständig
keit und Oberflächen geringer Reibung bereitzustellen. Die
Außenseite des ersten unteren Dichtungskopfs 2730 umfaßt be
vorzugt ein oder mehrere ringförmige Dichtungselemente 2850
zum Abdichten der Grenzfläche zwischen dem ersten unteren
Dichtungskopf 2730 und dem ersten äußeren Dichtungsdorn 2735.
Die Dichtungselemente 2850 können eine beliebige Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Dichtungselementen
umfassen, wie etwa beispielsweise O-Ringe, Polypackdichtungen
oder Metallfeder-vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform umfassen die Dichtungselemente 2850
Polypackdichtungen, erhältlich von Parker Seals, um in opti
maler Weise eine Abdichtung für lange axiale Hübe bereitzu
stellen.
Der erste untere Dichtungskopf 2730 kann mit dem ersten inne
ren Dichtungsdorn 2720 unter Verwendung einer beliebigen An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen
Kupplungen verbunden sein, wie etwa speziellen Gewindeverbin
dungen aus Oilfield Country Tubular Goods, durch Schweißen,
amorphes Verbinden bzw. Kleben, oder einer Standardgewinde
verbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der
erste untere Dichtungskopf 2730 mit dem ersten inneren Dich
tungsdorn 2720 durch eine Gewindeverbindung lösbar verbunden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die mechani
sche Kupplung zwischen dem ersten unteren Dichtungskopf 2730
und dem ersten inneren Dichtungsdorn 2720 ein oder mehrere
Dichtungselemente 2855 zum fluidmäßigen Abdichten der Grenz
fläche zwischen dem ersten unteren Dichtungskopf 2730 und dem
ersten inneren Dichtungsdorn 2720. Die Dichtungselemente 2855
können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell
erhältlichen Dichtungselementen umfassen, wie etwa beispiels
weise O-Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfeder-
vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfassen die Dichtungselemente 2855 Polypackdichtungen,
erhältlich von Parker Seals, um in optimaler Weise eine Ab
dichtung für lange axiale Hübe bereitzustellen.
Der erste untere Dichtungskopf 2730 kann mit dem zweiten in
neren Dichtungsdorn 2740 unter Verwendung einer beliebigen
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechani
schen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise ei
ner speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular
Goods, durch Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kleben, oder
einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform ist der untere Dichtungskopf 2730 mit dem zwei
ten inneren Dichtungsdorn 2740 durch eine Gewindeverbindung
lösbar verbunden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um
faßt die mechanische Kupplung zwischen dem ersten unteren
Dichtungskopf 2730 und dem zweiten inneren Dichtungsdorn 2740
ein oder mehrere Dichtungselemente 2860 zum fluidmäßigen Ab
dichten der Grenzfläche zwischen dem ersten unteren Dich
tungskopf 2730 und dem zweiten inneren Dichtungsdorn 2740.
Die Dichtungselemente 2860 können eine beliebige Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Dichtungen umfassen,
wie etwa beispielsweise O-Ringe, Polypackdichtungen oder Me
tallfeder-vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfassen die Dichtungselemente 2860 Polypack
dichtungen, erhältlich von Parker Seals, um in optimaler Wei
se eine Abdichtung für lange axiale Hübe bereitzustellen.
Der erste äußere Dichtungsdorn 2735 ist mit dem ersten oberen
Dichtungskopf 2725, dem zweite oberen Dichtungskopf 2745, dem
zweiten äußeren Dichtungsdorn 2755 und dem Aufweitungskonus
2765 verbunden. Der erste äußere Dichtungsdorn 2735 ist au
ßerdem mit der Innenseite der Verschalung 2790 und der Außen
seite des ersten unteren Dichtungskopfs 2730 beweglich ver
bunden. Auf diese Weise laufen der erste obere Dichtungskopf
2725, der erste äußere Dichtungsdorn 2735, der zweite obere
Dichtungskopf 2745, der zweite äußere Dichtungsdorn 2755 und
der Aufweitungskonus 2765 in der axialen Richtung hin und
her. Der radiale Freiraum zwischen der Außenseite des ersten
äußeren Dichtungsdorns 2735 und der Innenseite der Verscha
lung 2790 kann beispielsweise von etwa 0,025 bis 0,375 Inch
reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der
radiale Freiraum zwischen der Außenseite des ersten äußeren
Dichtungsdorns 2735 und der Innenseite der Verschalung 2790
von etwa 0,025 bis 0,125 Inch, um in optimaler Weise eine
Stabilisierung für den Aufweitungskonus 2765 während des Auf
weitungsprozesses bereitzustellen. Der radiale Freiraum zwi
schen der Innenseite des ersten äußeren Dichtungsdorns 2735
und der Außenseite des ersten unteren Dichtungskopfs 2730
kann beispielsweise von etwa 0,0025 bis 0,05 Inch reichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der radiale
Freiraum zwischen der Innenseite des ersten äußeren Dichtung
dorns 2735 und der Außenseite des ersten unteren Dichtungs
kopfs 2730 von etwa 0,005 bis 0,01 Inch, um in optimaler Wei
se einen minimalen radialen Freiraum bzw. ein minimales ra
diales Spiel bereitzustellen.
Der äußere Dichtungsdorn 1935 umfaßt bevorzugt ein ringförmi
ges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und Au
ßenseiten. Der erste äußere Dichtungsdorn 2735 kann aus einer
beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Materialien hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus
Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegierungsstahl, Koh
lenstoffstahl, Edelstahl oder anderen ähnlich hochfesten Ma
terialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der
erste äußere Dichtungsdorn 2735 aus Edelstahl hergestellt, um
in optimaler Weise hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit
und Oberflächen niedriger Reibung bereitzustellen.
Der erste äußere Dichtungsdorn 2735 kann mit dem ersten obe
ren Dichtungskopf 2725 unter Verwendung einer beliebigen An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen
Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise Oilfield
Country Tubular Goods, durch Schweißen, amorphes Verbinden
bzw. Kleben, oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform ist der erste äußere Dich
tungsdorn 2735 mit dem ersten oberen Dichtungskopf 2725 durch
eine Standardgewindeverbindung verbunden. Der erste äußere
Dichtungsdorn 2735 kann mit dem zweiten oberen Dichtungskopf
2745 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen ver
bunden sein, wie etwa beispielsweise einer speziellen Gewin
deverbindung aus Oilfield Country Tubular Goods, durch
Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kleben, oder einer Stan
dardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form ist der erste äußere Dichtungsdorn 2735 mit dem zweiten
oberen Dichtungskopf 2745 unter Verwendung einer Standardge
windeverbindung verbunden.
Der zweite innere Dichtungsdorn 2740 ist mit dem ersten unte
ren Dichtungskopf 2730 und dem zweiten unteren Dichtungskopf
2750 verbunden. Der zweite innere Dichtungsdorn 2740 umfaßt
bevorzugt ein im wesentlichen hohles rohrförmiges Element
bzw. mehrere derartige Elemente. Der zweite innere Dichtungs
dorn 2740 kann aus einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen Materialien hergestellt sein, wie
etwa beispielsweise aus Oilfield Country Tubular Goods, Nied
riglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder anderen
ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform ist der zweite innere Dichtungsdorn 2740 aus
Edelstahl hergestellt, um in optimaler Weise hohe Festigkeit,
Korrosionsbeständigkeit und Oberflächen niedriger Reibung be
reitzustellen.
Der zweite innere Dichtungsdorn 2740 kann mit dem ersten un
teren Dichtungskopf 2730 unter Verwendung einer beliebigen
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechani
schen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise ei
ner speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular
Goods, durch Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kleben, oder
einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform ist der zweite innere Dichtungsdorn 2740 mit dem
ersten unteren Dichtungskopf 2730 durch eine Standardgewinde
verbindung verbunden. Die mechanische Kupplung zwischen dem
zweiten inneren Dichtungsdorn 2740 und dem ersten unteren
Dichtungskopf 2730 umfaßt bevorzugt Dichtungselemente 2860.
Der zweite innere Dichtungsdorn 2740 kann mit dem zweiten un
teren Dichtungskopf 2750 unter Verwendung einer beliebigen
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechani
schen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise ei
ner speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular
Goods, durch Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kleben, oder
einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform ist der zweite innere Dichtungsdorn 2740 lösbar
mit dem zweiten unteren Dichtungskopf 2750 durch eine Stan
dardgewindeverbindung verbunden. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform umfaßt die mechanische Kupplung zwischen dem
zweiten inneren Dichtungsdorn 2740 und dem zweiten unteren
Dichtungskopf 2750 ein oder mehrere Dichtungselemente 2865.
Die Dichtungselemente 2865 können eine beliebige Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Dichtungen umfassen,
wie etwa beispielsweise O-Ringe, Polypackdichtungen oder Me
tallfeder-vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfassen die Dichtungselemente 2865 Polypack
dichtungen, erhältlich von Parker Seals.
Der zweite innere Dichtungsdorn 2740 umfaßt bevorzugt einen
Fluiddurchlaß 2810, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien
von dem Fluiddurchlaß 2805 in den Fluiddurchlaß 2815 zu för
dern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluid
durchlaß 2810 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa bei
spielsweise Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm oder
Schmiermittel, mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu för
dern, die von etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallo
nen/Minute reichen.
Der zweite obere Dichtungskopf 2745 ist mit dem ersten oberen
Dichtungskopf 2725, dem ersten äußeren Dichtungsdorn 2735,
dem zweiten äußeren Dichtungsdorn 2755 und dem Aufweitungsko
nus 2765 verbunden. Der zweite obere Dichtungskopf 2745 ist
außerdem mit der Außenseite des zweiten inneren Dichtungs
dorns 2740 und der Innenseite der Verschalung 2790 beweglich
verbunden. Auf diese Weise läuft der zweite obere Dichtungs
kopf 2745 in der axialen Richtung hin und her. Der radiale
Freiraum bzw. das radiale Spiel zwischen der zylindrischen
Innenseite des zweiten oberen Dichtungskopfs 2745 und der Au
ßenseite des zweiten inneren Dichtungsdorns 2740 kann bei
spielsweise von etwa 0,0025 bis 0,05 Inch reichen. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform reicht der radiale Freiraum
zwischen der zylindrischen Innenseite des zweiten oberen
Dichtungskopfs 2745 und der Außenseite des zweiten inneren
Dichtungsdorns 2740 von etwa 0,005 bis 0,01 Inch, um in opti
maler Weise minimalen radialen Freiraum bereitzustellen. Der
radiale Freiraum bzw. das radiale Spiel zwischen der zylin
drischen Außenseite des zweiten oberen Dichtungskopfs 2745
und der Innenseite der Verschalung 2790 kann beispielsweise
von etwa 0,025 bis 0,375 Inch reichen. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform reicht der radiale Freiraum zwischen der
zylindrischen Außenseite des zweiten oberen Dichtungskopfs
2745 und der Innenseite der Verschalung 2790 von etwa 0,025
bis 0,125 Inch, um in optimaler Weise eine Stabilisierung für
den Aufweitungskonus 2765 während des Aufweitungsprozesses
bereitzustellen.
Der zweite obere Dichtungskopf 2745 umfaßt bevorzugt ein
ringförmiges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen-
und Außenseiten. Der zweite obere Dichtungskopf 2745 kann aus
einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen Materialien hergestellt sein, wie etwa beispiels
weise aus Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegierungs
stahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder ähnlich hochfesten
Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der
zweite obere Dichtungskopf 2745 hergestellt aus Edelstahl, um
in optimaler Weise hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit
und Oberflächen niedriger Reibung bereitzustellen. Die Innen
seite des zweiten oberen Dichtungskopfs 2745 umfaßt bevorzugt
ein oder mehrere ringförmige Dichtungselemente 2870 zum Ab
dichten der Grenzfläche zwischen dem zweiten oberen Dich
tungskopf 2745 und dem zweiten inneren Dichtungsdorn 2740.
Die Dichtungselemente 2870 können eine beliebige Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen ringförmigen Dich
tungselementen umfassen, wie etwa beispielsweise O-Ringe, Po
lypackdichtungen oder Metallfeder-vorgespannte Dichtungen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Dich
tungselemente 2870 Polypackdichtungen, erhältlich von Parker
Seals, um in optimaler Weise eine Abdichtung für lange axiale
Hübe bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der zweite
obere Dichtungskopf 2745 eine Schulter 2875 zum Abstützen des
zweiten oberen Dichtungskopfs 2745 auf dem zweiten unteren
Dichtungskopf 2750.
Der zweite obere Dichtungskopf 2745 kann mit dem ersten äuße
ren Dichtungsdorn 2735 unter Verwendung einer beliebigen An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen
Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer
Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung aus
Oilfield Country Tubular Goods, einer Ratschenverriegelungs
gewindeverbindung oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite obere Dich
tungskopf 2745 mit dem ersten äußeren Dichtungsdorn 2735
durch eine Standardgewindeverbindung lösbar verbunden. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die mechanische
Kupplung zwischen dem zweiten unteren Dichtungskopf 2745 und
dem ersten äußeren Dichtungsdorn 2735 ein oder mehrere Dich
tungselemente 2880 zum fluidmäßigen Abdichten der Grenzfläche
zwischen dem zweiten oberen Dichtungskopf 2745 und dem ersten
äußeren Dichtungsdorn 2735. Die Dichtungselemente 2880 können
eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhält
lichen Dichtungselemente umfassen, wie etwa beispielsweise O-
Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfeder-vorgespannte Dich
tungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die
Dichtungselemente 2880 Polypackdichtungen, erhältlich von
Parker Seals, um in optimaler Weise eine Abdichtung für einen
langen axialen Hub bereitzustellen.
Der zweite obere Dichtungskopf 2745 kann mit dem zweiten äu
ßeren Dichtungsdorn 2755 unter Verwendung einer beliebigen
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechani
schen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise ei
ner Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung
aus Oilfield Country Tubular Goods oder einer Standardgewin
deverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der
zweite obere Dichtungskopf 2745 mit dem zweiten äußeren Dich
tungsdorn 2755 durch eine Standardgewindeverbindung lösbar
verbunden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die
mechanische Kupplung zwischen dem zweiten oberen Dichtungs
kopf 2745 und dem zweiten äußeren Dichtungsdorn 2755 ein oder
mehrere Dichtungselemente 2885 zum fluidmäßigen Abdichten der
Grenzfläche zwischen dem zweiten oberen Dichtungskopf 2745
und dem zweiten äußeren Dichtungsdorn 2755. Die Dichtungsele
mente 2885 können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen Dichtungselementen umfassen, wie et
wa beispielsweise O-Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfe
der-vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfassen die Dichtungselemente 2885 Polypackdich
tungen, erhältlich von Parker Seals, um in optimaler Weise
eine Abdichtung für lange axiale Hübe bereitzustellen.
Der zweite untere Dichtungskopf 2750 ist mit dem zweiten in
neren Dichtungsdorn 2740 und dem Lastdorn 2760 verbunden. Der
zweite untere Dichtungskopf 2750 ist mit der Innenseite des
zweiten äußeren Dichtungsdorns 2755 beweglich verbunden. Auf
diese Weise laufen der erste obere Dichtungskopf 2725, der
erste äußere Dichtungsdorn 2735, der zweite obere Dichtungs
kopf 2745, der zweite äußere Dichtungsdorn 2755 und der Auf
weitungskonus 2765 in der axialen Richtung hin und her. Der
radiale Freiraum bzw. das radiale Spiel zwischen der Außen
seite des zweiten unteren Dichtungskopfs 2750 und der Innen
seite des zweiten äußeren Dichtungsdorns 2755 kann beispiels
weise von etwa 0,0025 bis 0,05 Inch reichen. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform reicht der radiale Freiraum zwi
schen der Außenseite des zweiten unteren Dichtungskopfs 2750
und der Innenseite des zweiten äußeren Dichtungsdorns 2755
von etwa 0,005 bis 0,01 Inch, um in optimaler Weise minimalen
radialen Freiraum bereitzustellen.
Der zweite untere Dichtungskopf 2750 umfaßt bevorzugt ein
ringförmiges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen-
und Außenseiten. Der zweite untere Dichtungskopf 2750 kann
aus einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell
erhältlichen Materialien hergestellt sein, wie etwa bei
spielsweise aus Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegie
rungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder ähnlich hochfe
sten Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
der zweite untere Dichtungskopf 2750 aus Edelstahl herge
stellt, um in optimaler Weise hohe Festigkeit, Korrosionsbe
ständigkeit und Oberflächen niedriger Reibung bereitzustel
len. Die Außenseite des zweiten unteren Dichtungskopfs 2750
umfaßt bevorzugt ein oder mehrere ringförmige Dichtungsele
mente 2890 zum Abdichten der Grenzfläche zwischen dem zweiten
unteren Dichtungskopf 2750 und dem zweiten äußeren Dichtungs
dorn 2755. Die Dichtungselemente 2890 können eine beliebige
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen ringförmi
gen Dichtungselementen umfassen, wie etwa beispielsweise O-
Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfeder-vorgespannte Dich
tungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die
Dichtungselemente 2890 Polypackdichtungen, erhältlich von
Parker Seals, um in optimaler Weise eine Abdichtung für lange
axiale Hübe bereitzustellen.
Der zweite untere Dichtungskopf 2750 kann mit dem zweiten in
neren Dichtungsdorn 2740 unter Verwendung einer beliebigen
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechani
schen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise ei
ner Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung
aus Oilfield Country Tubular Goods, einer Ratschenverriege
lungsgewindeverbindung, oder einer Standardgewindeverbindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite untere
Dichtungskopf 2750 mit dem zweiten inneren Dichtungsdorn 2740
durch eine Standardgewindeverbindung lösbar verbunden. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die mechanische
Kupplung zwischen dem zweiten unteren zweiten Dichtungskopf
2750 und dem zweiten inneren Dichtungsdorn 2740 ein oder meh
rere Dichtungselemente 2895 zum fluidmäßigen Abdichten der
Grenzfläche zwischen dem zweiten Dichtungskopf 2750 und dem
zweiten Dichtungsdorn 2740. Die Dichtungselemente 2895 können
eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhält
lichen Dichtungselementen umfassen, wie etwa beispielsweise
O-Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfeder-vorgespannte
Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen
die Dichtungselemente 2895 Polypackdichtungen, erhältlich von
Parker Seals, um in optimaler Weise eine Abdichtung für einen
langen axialen Hub bereitzustellen.
Der zweite untere Dichtungskopf 2750 kann mit dem Lastdorn
2760 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen ver
bunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbin
dung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country
Tubular Goods, einer Ratschenverriegelungsgewindeverbindung
oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist der zweite untere Dichtungskopf 2750 mit
dem Lastdorn 2760 durch eine Standardgewindeverbindung ver
bunden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die
mechanische Kupplung zwischen dem zweiten unteren Dichtungs
kopf 2750 und dem Lastdorn 2760 ein oder mehrere Dichtungs
elemente 2900 zum fluidmäßigen Abdichten der Grenzfläche zwi
schen dem zweiten unteren Dichtungskopf 2750 und dem Lastdorn
2760. Die Dichtungselemente 2900 können eine beliebige Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Dichtungselemen
ten umfassen, wie etwa beispielsweise O-Ringe, Polypackdich
tungen oder Metallfeder-vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfassen die Dichtungselemente
2900 Polypackdichtungen, erhältlich von Parker Seals, um in
optimaler Weise eine Abdichtung für lange axiale Hübe bereit
zustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der zweite un
tere Dichtungskopf 2750 einen Verengungsdurchlaß 2905, der
zwischen die Fluiddurchlässe 2810 und 2815 fluidmäßig ge
schaltet ist. Der Verengungsdurchlaß 2905 besitzt bevorzugt
verringerte Größe und ist dazu ausgelegt, einen Stopfen 2910
oder eine ähnliche Einrichtung aufzunehmen und in Eingriff
mit diesem bzw. dieser zu gelangen. Auf diese Weise wird der
Fluiddurchlaß 2810 von dem Fluiddurchlaß 2815 fluidmäßig iso
liert. Auf diese Weise werden die Druckkammern 2915 und 2920
unter Druck gesetzt. Die Verwendung von mehreren Druckkammern
in der Vorrichtung 2700 erlaubt es, daß die effektive An
triebskraft multipliziert wird. Während die Verwendung eines
Paars von Druckkammern 2915 und 2920 dargestellt ist, kann
die Vorrichtung 2700 durch Verwendung zusätzlicher Druckkam
mern modifiziert sein.
Der zweite Dichtungsdorn 2755 ist mit dem ersten oberen Dich
tungsdorn 2725, dem ersten äußeren Dichtungsdorn 2735, dem
zweiten oberen Dichtungskopf 2745 und dem Aufweitungskonus
2765 verbunden. Der zweite äußere Dichtungsdorn 2755 ist au
ßerdem mit der Innenseite der Verschalung 2790 und der Außen
seite des zweiten unteren Dichtungskopfs 2750 beweglich ver
bunden. Auf diese Weise laufen der erste obere Dichtungskopf
2725, der äußere Dichtungsdorn 2735, der zweite obere Dich
tungskopf 2745, der zweite äußere Dichtungsdorn 2755 und der
Aufweitungskonus 2765 in der axialen Richtung hin und her.
Der radiale Freiraum zwischen der Außenseite des zweiten äu
ßeren Dichtungsdorns 2755 und der Innenseite der Verschalung
2790 kann beispielsweise von etwa 0,025 bis 0,375 Inch rei
chen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der ra
diale Freiraum zwischen der Außenseite des zweiten äußeren
Dichtungsdorns 2755 und der Innenseite der Verschalung 2790
von etwa 0,025 bis 0,125 Inch, um in optimaler Weise eine
Stabilisierung für den Aufweitungskonus 2765 während des Auf
weitungsprozesses bereitzustellen. Der radiale Freiraum zwi
schen der Innenseite des zweiten äußeren Dichtungsdorns 2755
und der Außenseite des zweiten unteren Dichtungskopfs 2750
kann beispielsweise von etwa 0,0025 bis 0,05 Inch reichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der radiale
Freiraum zwischen der Innenseite des zweiten äußeren Dich
tungsdorns 2755 und der Außenseite des zweiten unteren Dich
tungskopfs 2750 von etwa 0,005 bis 0,01 Inch, um in optimaler
Weise einen minimalen radialen Freiraum bereitzustellen.
Der zweite äußere Dichtungsdorn 2755 umfaßt bevorzugt ein
ringförmiges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen-
und Außenseiten. Der zweite äußere Dichtungsdorn 2755 kann
aus einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell
erhältlichen Materialien hergestellt sein, wie etwa bei
spielsweise aus Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegie
rungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder anderen ähnlich
hochfesten Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form ist der zweite äußere Dichtungsdorn 2755 aus Edelstahl
hergestellt, um in optimaler Weise hohe Festigkeit, Korrosi
onsbeständigkeit und Oberflächen niedriger Reibung bereitzu
stellen.
Der zweite äußere Dichtungsdorn 2755 kann mit dem zweiten
oberen Dichtungskopf 2745 unter Verwendung einer beliebigen
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechani
schen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise ei
ner Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung
aus Oilfield Country Tubular Goods, einer Ratschenverriege
lungsgewindeverbindung oder einer Standardgewindeverbindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite äußere
Dichtungsdorn 2755 mit dem zweiten oberen Dichtungskopf 2745
durch eine Standardgewindeverbindung lösbar verbunden. Der
zweite äußere Dichtungsdorn 2755 kann mit dem Aufweitungsko
nus 2765 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen
verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbin
dung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country
Tubular Goods, einer Ratschenverriegelungsgewindeverbindung
oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist der zweite äußere Dichtungsdorn 2755 mit
dem Aufweitungskonus 2765 durch eine Standardgewindeverbin
dung lösbar verbunden.
Der Lastdorn 2760 ist mit dem zweiten unteren Dichtungskopf
2750 und dem mechanischen Gleitkörper 2755 verbunden. Der
Lastdorn 2760 umfaßt bevorzugt ein ringförmiges Element mit
im wesentlichen zylindrischen Innen- und Außenseiten. Der
Lastdorn 2760 kann aus einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen Materialien hergestellt sein,
wie etwa beispielsweise aus Oilfield Country Tubular Goods,
Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder an
deren ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist der Lastdorn 2760 aus Edelstahl herge
stellt, um in optimaler Weise hohe Festigkeit, Korrosionsbe
ständigkeit und Oberflächen niedriger Reibung bereitzustel
len.
Der Lastdorn 2760 kann mit dem zweiten unteren Dichtungskopf
2750 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen ver
bunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbin
dung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country
Tubular Goods, einer Ratschenverriegelungsgewindeverbindung
oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist der Lastdorn 2760 mit dem zweiten unteren
Dichtungskopf 2750 durch eine Standardgewindeverbindung ver
bunden. Der Lastdorn 2760 kann mit dem mechanischen Gleitkör
per 2775 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen
verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbin
dung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country
Tubular Goods, einer Ratschenverriegelungsgewindeverbindung
oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist der Lastdorn 2760 mit dem mechanischen
Gleitkörper 2775 durch eine Standardgewindeverbindung lösbar
verbunden. Der Lastdorn 2760 umfaßt bevorzugt einen Fluid
durchlaß 2815, der dazu geeignet ist, Fluidmaterialien aus
dem Fluiddurchlaß 2810 zu dem Fluiddurchlaß 2820 zu fördern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß
2810 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa beispielswei
se Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm oder Schmiermit
tel, mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die von
etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute rei
chen.
Der Aufweitungskonus 2765 ist mit dem zweiten äußeren Dich
tungsdorn 2755 verbunden. Der Aufweitungskonus 2765 ist au
ßerdem mit der Innenseite der Verschalung 2790 beweglich ver
bunden. Auf diese Weise laufen der erste obere Dichtungskopf
2725, der erste äußere Dichtungsdorn 2735, der zweite obere
Dichtungskopf 2745, der zweite äußere Dichtungsdorn 2755 und
der Aufweitungskonus 2765 in der axialen Richtung hin und
her. Die hin- und herlaufende Bewegung des Aufweitungskonus
2765 veranlaßt die Verschalung 2790 dazu, in der radialen
Richtung aufzuweiten.
Der Aufweitungskonus 2765 umfaßt bevorzugt ein ringförmiges
Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und koni
schen Außenseiten. Der Außenradius der konischen Außenseite
kann beispielsweise von etwa 2 bis 34 Inch reichen. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform reicht der Außenradius der
konischen Außenseite von etwa 3 bis 28 Inch, um in optimaler
Weise Aufweitungskonusabmessungen bereitzustellen, die für
den typischen Bereich von Verschalungen geeignet sind. Die
axiale Länge des Aufweitungskonus 2765 kann von beispielswei
se etwa dem 2- bis 8-fachen des größten Außendurchmessers des
Aufweitungskonus 2765 reichen. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform reicht die axiale Länge des Aufweitungskonus
2765 von etwa dem 3- bis 5-fachen des größten Außendurchmes
sers des Aufweitungskonus 2765, um in optimaler Weise eine
Stabilisierung und Zentrierung des Aufweitungskonus 2765 be
reitzustellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht
der Angriffwinkel des Aufweitungskonus 2765 von etwa 5 bis
30°, um in optimaler Weise Reibungskräfte und radiale Aufwei
tungskräfte auszugleichen.
Der Aufweitungskonus 2765 kann aus einer beliebigen Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien her
gestellt sein, wie etwa beispielsweise Maschinenwerkzeug
stahl, Nitridstahl, Titan, Wolframcarbid, Keramik oder ande
ren ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist der Aufweitungskonus 2765 aus D2-
Maschinenstahl hergestellt, um in optimaler Weise hohe Fe
stigkeit und Beständigkeit gegenüber Korrosion und Grübchen
korrosion zu vermeiden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form weist die Außenseite des Aufweitungskonus 2765 eine
Oberflächenhärte auf, die von etwa 58 bis 62 Rockwell C
reicht, um in optimaler Weise hohe Festigkeit und Beständig
keit gegenüber Verschleiß und Grübchenkorrosion aufzuweisen.
Der Aufweitungskonus 2765 kann mit dem zweiten äußeren Dich
tungsdorn 2765 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplun
gen verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohr
verbindung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield
Country Tubular Goods, einer Ratschenverriegelungsgewindever
bindung oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform ist der Aufweitungskonus 2765 mit
dem zweiten äußeren Dichtungsdorn 2765 unter Verwendung einer
Standardgewindeverbindung verbunden, um in optimaler Weise
hohe Festigkeit und problemlose Austauschbarkeit des Aufwei
tungskonus 2765 bereitzustellen.
Die Dornstarteinrichtung 2770 ist mit der Verschalung 2790
verbunden. Die Dornstarteinrichtung 2770 umfaßt einen rohr
förmigen Auskleidungsabschnitt mit verringerter Wandungsdicke
im Vergleich zu der Verschalung 2790. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform beträgt die Wandungsdicke der Dornstartein
richtung 2770 etwa 50 bis 100% der Wandungsdicke der Verscha
lung 2790. Die Wandungsdicke der Dornstarteinrichtung 2770
kann beispielsweise von etwa 0,15 bis 1,5 Inch reichen. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform reicht die Wandungsdicke
der Dornstarteinrichtung 2770 von etwa 0,25 bis 0,75 Inch.
Auf diese Weise wird die Einleitung der radialen Aufweitung
der Verschalung 2790 erleichtert, und die Plazierung der Vor
richtung 2700 innerhalb der Schachtbohrungs-Verschalung und
der Schachtbohrung wird erleichtert und die Dornstarteinrich
tung 2770 besitzt eine Berstfestigkeit, die ungefähr gleich
derjenigen der Verschalung 2790 ist.
Die Dornstarteinrichtung 2770 kann mit der Verschalung 2790
unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden
sein, wie etwa beispielsweise einer Standardgewindeverbin
dung. Die Dornstarteinrichtung 2770 kann aus einer beliebigen
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materiali
en hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus Oilfield
Country Tubular Goods, aus Niedriglegierungsstahl, Kohlen
stoffstahl, Edelstahl oder anderen ähnlich hochfesten Mate
rialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die
Dornstarteinrichtung 2770 aus Oilfield Country Tubular Goods
höherer Festigkeit hergestellt als diejenige der Verschalung
2790; jedoch mit verringerter Wandungsdicke, um in optimaler
Weise einen kleinen kompakten rohrförmigen Behälter mit einer
Berstfestigkeit bereitzustellen, die ungefähr gleich derjeni
gen der Verschalung 2790 ist.
Der mechanische Gleitkörper 2775 ist mit dem Lastdorn 2760,
den mechanischen Gleitelementen 2780 und den Schleppblöcken
2785 verbunden. Der mechanische Gleitkörper 2775 umfaßt be
vorzugt ein rohrförmiges Element mit einem inneren Durchlaß
2820, der mit dem Durchlaß 2815 fluidmäßig verbunden ist. Auf
diese Weise können Fluidmaterialien aus dem Durchlaß 2820 zu
einem Bereich außerhalb der Vorrichtung gefördert werden.
Der mechanische Gleitkörper 2775 kann mit dem Lastdorn 2760
unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden
sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der mecha
nische Gleitkörper 2775 mit dem Lastdorn 2760 unter Verwen
dung einer Standardgewindeverbindung lösbar verbunden, um in
optimaler Weise hohe Festigkeit und problemlose Demontierbar
keit bereitzustellen. Der mechanische Gleitkörper 2775 kann
mit den mechanischen Gleitelementen 2780 unter Verwendung ei
ner beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhält
lichen mechanischen Kupplungen verbunden sein. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der mechanische Gleitkörper 2775
mit den mechanischen Gleitelementen 2780 unter Verwendung von
Gewindeverbindungen und Gleitstahlhalteringen entfernbar ver
bunden, um in optimaler Weise eine Befestigung bzw. Anbrin
gung hoher Festigkeit bereitzustellen. Der mechanische Gleit
körper 2775 kann mit den Schleppblöcken 2785 unter Verwendung
einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen mechanischen Kupplungen verbunden sein. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform ist der mechanische Gleitkör
per 2775 mit den Schleppblöcken 2785 unter Verwendung von Ge
windeverbindungen und Gleitstahlhalteringen lösbar verbunden,
um in optimaler Weise eine Anbringung bzw. Befestigung hoher
Festigkeit bereitzustellen.
Der mechanische Gleitkörper 2775 umfaßt bevorzugt einen Flu
iddurchlaß 2820, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien aus
dem Fluiddurchlaß 2815 zu dem Bereich außerhalb der Vorrich
tung 2700 zu fördern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Fluiddurchlaß 2820 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien,
wie etwa beispielsweise Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohr
schlamm oder Schmiermittel, mit Betriebsdrücken und Durchsät
zen zu fördern, die von etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000
Gallonen/Minute reichen.
Die mechanischen Gleitelemente 2780 sind mit der Außenseite
des mechanischen Gleitkörpers 2775 verbunden. Während des Be
triebs der Vorrichtung 2700 verhindern die mechanischen Glei
telemente 2780 eine Aufwärtsbewegung der Verschalung 2790 und
der Dornstarteinrichtung 2770. Auf diese Weise werden während
der axial hin- und herlaufenden Bewegung des Aufweitungskonus
2765 die Verschalung 2790 und die Dornstarteinrichtung 2770
in einer im wesentlichen stationären Position gehalten. Auf
diese Weise werden die Dornstarteinrichtung 2765 und die Ver
schalung 2790 sowie die Dornstarteinrichtung 2770 in der ra
dialen Richtung durch die axiale Bewegung des Aufweitungsko
nus 2765 aufgeweitet.
Die mechanischen Gleitelemente 2780 können eine beliebige An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen
Gleitelementen umfassen, wie etwa beispielsweise mechanische
RTTS-Dichtstück-Wolframcarbid-Gleitelemente, mechanische
RTTS-Dichtstück-Gleitelemente vom Wicker-Typ oder rückgewinn
bare obere mechanische Brücken-Stopfen-Wolframcarbid-
Gleitelemente vom Modell 3L. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfassen die mechanischen Gleitelemente 2780 mecha
nische RTTS-Dichtstück-Wolframcarbid-Gleitelemente, erhält
lich von Halliburton Energy Services, um in optimaler Weise
eine Beständigkeit bzw. Widerstand gegenüber einer axialen
Bewegung der Verschalung 2790 und der Dornstarteinrichtung
2770 während des Aufweitungsprozesses bereitzustellen.
Die Schleppblöcke 2785 sind mit der Außenseite des mechani
schen Gleitkörpers 2775 verbunden. Während des Betriebs der
Vorrichtung 2700 verhindern die Schleppblöcke 2785 eine Auf
wärtsbewegung der Verschalung 2790 und der Dornstarteinrich
tung 2770. Auf diese Weise, während der axialen hin- und her
laufenden Bewegung des Aufweitungskonus 2765, werden auf die
se Weise die Verschalung 2790 und die Dornstarteinrichtung
2770 in im wesentlichen stationärer Position gehalten. Auf
diese Weise werden die Dornstarteinrichtung 2770 und die Ver
schalung 2790 in der radialen Richtung durch die axiale Bewe
gung des Aufweitungskonus 2765 aufgeweitet.
Die Schleppblöcke 2785 können eine beliebige Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Gleitele
menten umfassen, wie beispielsweise mechanische RTTS-
Dichtstück-Schleppblöcke oder rückgewinnbare Brücken-Stopfen-
Schleppblöcke vom Modell 3L. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfassen die Schleppblöcke 2785 mechanische RTTS-
Dichtstück-Schleppblöcke, erhältlich von Halliburton Energy
Services, um in optimaler Weise Beständigkeit bzw. Widerstand
gegenüber einer axialen Bewegung der Verschalung 2790 und der
Dornstarteinrichtung 2770 während des Aufweitungsprozesses
bereitzustellen.
Die Verschalung 2790 ist mit der Dornstarteinrichtung 2770
verbunden. Die Verschalung 2790 ist außerdem lösbar mit den
mechanischen Gleitelementen 2780 und den Schleppblöcken 2785
verbunden. Die Verschalung 2790 umfaßt bevorzugt ein rohrför
miges Element. Die Verschalung 2790 kann aus einer beliebigen
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materiali
en hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus geschlitzten
Rohren, Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegierungs
stahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder anderen ähnlich hoch
festen Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Verschalung 2790 aus Oilfield Country Tubular Goods
hergestellt, erhältlich von verschiedenen ausländischen und
inländischen Stahlwerken, um in optimaler Weise hohe Festig
keit unter Verwendung standardisierter Materialien bereitzu
stellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der
obere Ende Verschalung 2790 ein oder mehrere Dichtungselemen
te, die über dem Äußeren der Verschalung 2790 angeordnet
sind.
Während des Betriebs wird die Vorrichtung 2700 in einer
Schachtbohrung angeordnet, wobei das obere Ende der Verscha
lung 2790 in überlappender Beziehung in einer existierenden
Schachtbohrungs-Verschalung angeordnet wird, um Stoßdrücke
bzw. Druckstöße innerhalb des Bohrlochs während der Vorrich
tung 2700 zu minimieren, wird der Fluiddurchlaß 2795 bevor
zugt mit einem oder mehreren Druckfreigabedurchlässen verse
hen. Während der Plazierung der Vorrichtung 2700 in der
Schachtbohrung wird die Verschalung 2790 durch den Aufwei
tungskonus 2765 abgestützt.
Nach Positionierung der Vorrichtung 2700 in dem Bohrloch in
überlappender Beziehung mit einem existierenden Abschnitt ei
ner Schachtbohrung wird ein erstes Fluidmaterial in den Flu
iddurchlaß 2795 ausgehend von einer Oberflächenstelle ge
pumpt. Das erste Fluidmaterial wird von dem Fluiddurchlaß
2795 in die Fluiddurchlässe 2800, 2802, 2805, 2810, 2815 und
2820 gepumpt. Das erste Fluidmaterial verläßt daraufhin die
Vorrichtung 2700 und füllt den ringförmigen Bereich zwischen
der Außenseite der Vorrichtung 2700 und den Innenwänden des
Bohrlochs.
Das erste Fluidmaterial kann eine beliebige Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien umfassen,
wie etwa beispielsweise Epoxidharz, Bohrschlamm, Schlackenge
misch, Wasser oder Zement. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt das erste Fluidmaterial ein aushärtbares
Fluiddichtungsmaterial, wie etwa beispielsweise Schlackenge
misch, Epoxidharz oder Zement. Auf diese Weise kann eine
Schachtbohrungs-Verschalung mit einer äußeren ringförmigen
Schicht aus aushärtbarem Material gebildet werden.
Das erste Fluidmaterial kann in die Vorrichtung 2700 mit Be
triebsdrücken und Durchsätzen gepumpt werden, die beispiels
weise von etwa 0 bis 4.500 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallo
nen/Minute reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird das erste Fluidmaterial in die Vorrichtung 2700 mit Be
triebsdrücken und Durchsätzen gepumpt, die von etwa 0 bis
3.500 psi bzw. 0 bis 1.200 Gallonen/Minute reichen, um in op
timaler Weise betriebsmäßige Effizienz bereitzustellen.
Zu einem vorbestimmten Zeitpunkt beim Einspritzen des ersten
Fluidmaterials, wie etwa beispielsweise dann, nachdem der
ringförmige Bereich außerhalb der Vorrichtung 2700 auf ein
vorbestimmtes Niveau gefüllt wurde, wird ein Stopfen 2910,
ein Anker oder eine ähnliche Einrichtung in das erste Fluid
material eingeführt. Der Stopfen 2910 wird in dem Verengungs
durchlaß 2905 aufgenommen und isoliert dadurch fluidmäßig den
Fluiddurchlaß 2810 von dem Fluiddurchlaß 2815.
Nach der Plazierung des Stopfens 2910 in dem Verengungsdurch
laß 2905 wird ein zweites Fluidmaterial in den Fluiddurchlaß
2795 gepumpt, um die Druckkammer 2915 und 2920 unter Druck zu
setzen. Das zweite Fluidmaterial kann eine beliebige Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien um
fassen, wie etwa beispielsweise Wasser, Bohrgase, Bohrschlamm
oder Schmiermittel. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt das zweite Fluidmaterial ein nicht aushärtbares Fluid
material, wie etwa beispielsweise Wasser, Bohrschlamm oder
Schmiermittel. Die Verwendung von Schmiermittel stellt in op
timaler Weise eine Schmierung der beweglichen Teile der Vor
richtung 2700 bereit.
Das zweite Fluidmaterial kann in die Vorrichtung 2700 mit Be
triebsdrücken und Durchsätzen gepumpt werden, die beispiels
weise von etwa 0 bis 4.500 psi bzw. 0 bis 4.500 Gallo
nen/Minute reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird das zweite Fluidmaterial in die Vorrichtung 2700 mit Be
triebsdrücken und Durchsätzen gepumpt, die von etwa 0 bis
3.500 psi bzw. 0 bis 1.200 Gallonen/Minute reichen, um in op
timaler Weise betriebsmäßige Effizienz bereitzustellen.
Das Unterdrucksetzen der Druckkammer 2915 und 2920 veranlaßt
die oberen Dichtungsköpfe 2725 und 2745, die äußeren Dich
tungsdorne 2735 und 2755 und den Aufweitungskonus 2765 dazu,
sich in axialer Richtung zu bewegen. Wenn der Aufweitungsko
nus 2765 sich in der axialen Richtung bewegt, zieht der Auf
weitungskonus 2765 die Dornstarteinrichtung 2770, die Ver
schalung 2790 und die Schleppblöcke 2785 mit, wodurch die me
chanischen Gleitelemente 2780 eingestellt werden, und er
stoppt außerdem eine axiale Bewegung der Dornstarteinrichtung
2770 und der Verschalung 2790. Auf diese Weise weitet die
axiale Bewegung des Aufweitungskonus 2765 die Dornstartein
richtung 2770 und die Verschalung 2790 radial auf.
Sobald die oberen Dichtungsköpfe 2725 und 2745, die äußeren
Dichtungsdorne 2735 und 2755 und der Aufweitungskonus 2765
einen axialen Hub beenden, wird der Betriebsdruck des zweiten
Fluidmaterials verringert und das Bohrgestänge 2705 wird an
gehoben. Dies veranlaßt die innere Dichtungsdorne 2720 und
2740, die unteren Dichtungsköpfe 2730 und 2750, den Lastdorn
2760 und den mechanischen Gleitkörper 2755 dazu, sich auf
wärts zu bewegen. Dadurch werden die mechanischen Gleitele
mente 2728 ausgerückt bzw. abgerückt, unter der Erlaubnis,
daß die mechanischen Gleitelemente 2780 und die Schleppblöcke
2785 aufwärts innerhalb der Dornstarteinrichtung 2720 und der
Verschalung 2790 bewegt werden. Wenn die unteren Dichtungs
köpfe 2730 und 2750 die oberen Dichtungsköpfe 2725 und 2745
kontaktieren, wird das zweite Fluidmaterial erneut unter
Druck gesetzt und der radiale Aufweitungsprozeß wird fortge
setzt. Auf diese Weise werden die Dornstarteinrichtung 2770
und die Verschalung 2790 durch wiederholte axiale Hübe der
oberen Dichtungsköpfe 2725 und 2745, der äußeren Dichtungs
dorne 2735 und 2755 und des Aufweitungskonus 2765 radial auf
geweitet. Während des (gesamten) radialen Aufweitunsprozesses
wird das obere Ende der Verschalung 2790 bevorzugt in über
lappender Beziehung mit einem existierenden Abschnitt der
Schachtbohrungs-Verschalung gehalten.
Am Ende des radialen Aufweitungsprozesses wird das obere Ende
der Verschalung 2790 in innigen Kontakt mit der Innenseite
des unteren Endes der existierenden Schachtbohrungs-
Verschalung aufgeweitet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form stellen die Dichtungselemente, die am oberen Ende der
Verschalung 2790 bereitgestellt sind, eine Fluiddichtung zwi
schen der Außenseite des oberen Endes der Verschalung 2790
und der Innenseite des unteren Endes der existierenden
Schachtbohrungs-Verschalung bereit. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform reicht der Kontaktdruck zwischen der Verscha
lung 2790 und dem existierenden Abschnitt einer Schachtboh
rungs-Verschalung von etwa 400 bis 10.000, um in optimaler
Weise einen Kontaktdruck zum Aktivieren des Dichtungselements
bereitzustellen, um einen optimalen Widerstand gegenüber der
axialen Bewegung der aufgeweiteten Verschalung bereitzustel
len, um in optimaler Weise typischen Spannungs- und Druckla
sten auf die aufgeweitete Verschalung zu widerstehen.
Wenn der Aufweitungskonus 2765 sich dem Ende der Verschalung
2790 nähert, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Betriebsdruck des zweiten Fluidmaterials verringert, um den
Stoß auf die Vorrichtung 2700 zu minimieren. Gemäß einer al
ternativen Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung 2700 einen
Stoßabsorber zum Ab 99999 00070 552 001000280000000200012000285919988800040 0002010028015 00004 99880sorbieren des Stoßes, der durch die Been
digung der radialen Aufweitung der Verschalung 2790 erzeugt
wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reiht der verringerte
Betriebsdruck des zweiten Fluidmaterials von etwa 100 bis
1.000 psi, wenn der Aufweitungskonus 2765 sich dem Ende der
Verschalung 2790 nähert, um in optimaler Weise eine verrin
gerte axiale Bewegung und Geschwindigkeit des Aufweitungsko
nus 2765 bereitzustellen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform wird der Betriebsdruck des zweiten Fluidmaterials
während des Rückstellhubs der Vorrichtung 2700 auf den Be
reich von etwa 0 bis 500 psi verringert, um den Widerstand
gegenüber der Bewegung des Aufweitungskonus 2765 während des
Rückstellhubs zu minimieren. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform reicht die Hublänge der Vorrichtung 2700 von etwa
10 bis 45 Fuß, um in optimaler Weise eine Anlage bereitzu
stellen, welche problemlos durch typische Ölbohrhandhabungs
einrichtungen gehandhabt werden kann, und um die Frequenz zu
minimieren, mit welcher die Vorrichtung 2700 während eines
Aufweitungsvorgangs erneut in Hub versetzt werden muß.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfaßt zumindest ein
Teil der oberen Dichtungsköpfe 2725 und 2745 Aufweitungskonen
zum radialen Aufweiten der Dornstarteinrichtung 2770 und der
Verschalung 2790 während des Betriebs der Vorrichtung 2700,
um den Oberflächenbereich der Verschalung 2790 zu vergrößern,
auf welchen während des radialen Aufweitungsprozesses einge
wirkt wird. Auf diese Weise können die Betriebsdrücke verrin
gert werden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform werden mechanische
Gleitelemente in einer axialen Stelle bzw. Stellung zwischen
der Dichtungsbuchse 1915 und dem ersten inneren Dichtungsdorn
2720 angeordnet, um in optimaler Weise einen vereinfachten
Aufbau und Betrieb der Vorrichtung 2700 bereitzustellen.
Bei Beendigung der radialen Aufweitung der Verschalung 2790
wird gegebenenfalls das erste Fluidmaterial innerhalb des
ringförmigen Bereichs zwischen der Außenseite der aufgeweite
ten Verschalung 2790 und den Innenwänden der Brunnenbohrung
aushärten gelassen. In dem Fall, daß die Verschalung 2790 ge
schlitzt ist, durchsetzt das ausgehärtete Fluidmaterial be
vorzugt die aufgeweitete Verschalung 2790 und umhüllt sie.
Auf diese Weise wird ein neuer Schachtbohrungs-Verschalungs
abschnitt innerhalb der Schachtbohrung gebildet. Alternativ
kann die Vorrichtung 2700 verwendet werden, um einen ersten
Rohrleitungsabschnitt mit einem existierenden Rohrleitungsab
schnitt zu verbinden bzw. zu vereinigen. Alternativ kann die
Vorrichtung 2700 verwendet werden, um das Innere einer
Schachtbohrung mit einer Verkleidung direkt auszukleiden, und
zwar ohne die Verwendung einer äußeren ringförmigen Schicht
aus aushärtbarem Material. Alternativ kann die Vorrichtung
2700 verwendet werden, um ein rohrförmiges Tragelement in ei
nem Loch aufzuweiten.
Während des radialen Aufweitungsprozesses sind die unter
Druck gesetzten Bereiche der Vorrichtung 2700 auf die Fluid
durchlässe 2795, 2800, 2802, 2805 und 2810 und die Druckkam
mern 2915 und 2920 begrenzt. Kein Fluiddruck wirkt direkt auf
die Dornstarteinrichtung 2770 und die Verschalung 2790. Dies
erlaubt die Verwendung von Betriebsdrücken, die höher sind
als diejenigen, denen die Dornstarteinrichtung 2770 und die
Verschalung 2790 normalerweise zu widerstehen vermögen.
Unter Bezug auf Fig. 20 wird nunmehr eine bevorzugte Ausfüh
rungsform der Vorrichtung 3000 zum Bilden einer Schachtboh
rungs-Verschalung mit durchgehend einheitlichem Durchmesser
erläutert. Die Vorrichtung 3000 umfaßt bevorzugt ein Bohrrohr
3005, einen Innengestängeadapter 3010, eine Dichtungsbuchse
3015, einen ersten inneren Dichtungsdorn 3020, hydraulische
Gleitelemente 3025, einen ersten oberen Dichtungskopf 3030,
einen ersten unteren Dichtungskopf 3035, einen ersten äußeren
Dichtungsdorn 3040, einen zweiten inneren Dichtungsdorn 3045,
einen zweiten oberen Dichtungskopf 3050, einen zweiten unte
ren Dichtungskopf 3055, einen zweiten äußeren Dichtungsdorn
3060, einen Lastdorn 3065, einen Aufweitungskonus 3070, eine
Verschalung 3075 und Fluiddurchlässe 3080, 3085, 3090, 3095,
310, 3105, 3110, 3115 und 3120.
Das Bohrrohr 3005 ist mit dem Innengestängeadapter 3010 ver
bunden. Während des Betriebs der Vorrichtung 3000 stützt das
Bohrrohr 3005 die Vorrichtung 3000 ab. Das Bohrrohr 3005 um
faßt bevorzugt ein im wesentliches hohles rohrförmiges Ele
ment bzw. mehrere derartige Elemente. Das Bohrrohr 3005 kann
aus einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell
erhältlichen Materialien hergestellt sein, wie etwa bei
spielsweise aus Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegie
rungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder anderen ähnlich
hochfesten Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form ist das Bohrrohr 3005 hergestellt aus Spiralrohr, um die
Plazierung der Vorrichtung 3000 in nicht vertikalen Schacht
bohrungen zu erleichtern. Das Bohrrohr 3005 kann mit dem In
nengestängeadapter 3010 unter Verwendung einer beliebigen An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen
Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer
Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung aus
Oilfield Country Tubular Goods oder einer Standardgewindever
bindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das
Bohrrohr 3005 mit dem Innengestängeadapter 3010 durch eine
Bohrrohrverbindung lösbar verbunden.
Das Bohrrohr 3005 umfaßt bevorzugt einen Fluiddurchlaß 3080,
der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien ausgehend von einer
Oberflächenstelle in den Fluiddurchlaß 3085 zu fördern. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß 3080
dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa beispielsweise Ze
ment, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm oder Schmiermittel, mit
Betriebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die von etwa 0
bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen.
Der Innengestängeadapter 3010 ist mit dem Bohrgestänge 3005
und der Dichtungsbuchse 3015 verbunden. Der Innengestänge
adapter 3010 umfaßt bevorzugt ein im wesentlichen hohles
rohrförmiges Element bzw. mehrere derartige Elemente. Der In
nengestängeadapter 3010 kann aus einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien herge
stellt sein, wie beispielsweise aus Oilfield Country Tubular
Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl
oder anderen ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform ist der Innengestängeadapter 3010
aus Edelstahl hergestellt, um in optimaler Weise hohe Festig
keit, Korrosionsbeständigkeit und Oberflächen niedriger Rei
bung bereitzustellen.
Der Innengestängeadapter 3010 kann mit dem Bohrgestänge 3005
unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden
sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbindung, einer
speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular
Goods oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform ist der Innengestängeadapter 3010
mit dem Bohrrohr 3005 durch eine Bohrrohrverbindung lösbar
verbunden. Der Innengestängeadapter 3010 kann mit der Dich
tungsbuchse 3015 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplun
gen verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohr
verbindung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield
Country Tubular Goods, einer Ratschenverriegelungsgewindever
bindung oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform ist der Innengestängeadapter 3010
mit der Dichtungsbuchse 3015 durch eine Standardgewindever
bindung lösbar verbunden.
Der Innengestängeadapter 3010 umfaßt bevorzugt einen Fluid
durchlaß 3085, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien aus
dem Fluiddurchlaß 3080 in den Fluiddurchlaß 3090 zu fördern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß
3085 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie beispielsweise Ze
ment, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm oder Schmiermittel, mit
Betriebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die von etwa 0
bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen.
Die Dichtungsbuchse 3015 ist mit dem Innengestängeadapter
3010 und dem ersten inneren Dichtungsdorn 3020 verbunden. Die
Dichtungsbuchse 3015 umfaßt bevorzugt einen im wesentlichen
hohles rohrförmiges Element bzw. mehrere derartige Elemente.
Die Dichtungsbuchse 3015 kann aus einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien herge
stellt sein, wie etwa beispielsweise aus Oilfield Country Tu
bular Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edel
stahl oder anderen ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtungsbuchse 3015
aus Edelstahl hergestellt, um in optimaler Weise hohe Festig
keit, Korrosionsbeständigkeit und Oberflächen niedriger Rei
bung bereitzustellen.
Die Dichtungsbuchse 3015 kann mit dem Innengestängeadapter
3010 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen ver
bunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbin
dung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country
Tubular Goods, einer Ratschenverriegelungsgewindeverbindung
oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist die Dichtungsbuchse 3015 mit dem Innenge
stängeadapter 3010 durch eine Standardgewindeverbindung lös
bar verbunden. Die Dichtungsbuchse 3015 kann mit dem ersten
inneren Dichtungsdorn 3020 unter Verwendung einer beliebigen
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechani
schen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise ei
ner Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung
aus Oilfield Country Tubular Goods, einer Ratschenverriege
lungsgewindeverbindung oder einer Standardgewindeverbindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtungs
buchse 3015 mit dem ersten inneren Dichtungsdorn 3020 durch
eine Standardgewindeverbindung lösbar verbunden.
Die Dichtungsbuchse 3015 umfaßt bevorzugt einen Fluiddurchlaß
3090, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien aus dem Fluid
durchlaß 3085 in den Fluiddurchlaß 3095 zu fördern. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform ist der Fluiddurchlaß 3090
dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa beispielsweise Ze
ment, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm oder Schmiermittel, mit
Betriebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die von etwa 0
bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen.
Der erste innere Dichtungsdorn 3020 ist mit der Dichtungs
buchse 3015, den hydraulischen Gleitelementen 3025 und dem
ersten unteren Dichtungskopf 3035 verbunden. Der erste innere
Dichtungsdorn 3020 ist außerdem mit dem ersten oberen Dich
tungskopf 3030 beweglich verbunden. Der erste innere Dich
tungsdorn 3020 umfaßt bevorzugt einen im wesentlichen hohles
rohrförmiges Element bzw. mehrere derartige Elemente. Der er
ste innere Dichtungsdorn 3020 kann aus einer beliebigen An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien
hergestellt sein, wie etwa beispielsweise Oilfield Country
Tubular Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl,
Edelstahl oder ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist der erste innere Dichtungs
dorn 3020 aus Edelstahl hergestellt, um in optimaler Weise
hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Oberflächen
niedriger Reibung bereitzustellen.
Der erste innere Dichtungsdorn 3020 kann mit der Dichtungs
buchse 3015 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen
verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbin
dung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country
Tubular Goods, einer Ratschenverriegelungsgewindeverbindung
oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist der erste innere Dichtungsdorn 3020 mit
der Dichtungsbuchse 3015 durch eine Standardgewindeverbindung
lösbar verbunden. Der erste innere Dichtungsdorn 3020 kann
mit den hydraulischen Gleitelementen 3025 unter Verwendung
einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen mechanischen Kupplungen verbunden sein, wie etwa
beispielsweise einer Bohrrohrverbindung, einer speziellen Ge
windeverbindung aus Oilfield Country Tubular Goods, einer
Ratschenverriegelungsgewindeverbindung oder einer Standardge
windeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
der erste innere Dichtungsdorn 3020 mit den hydraulischen
Gleitelementen 3025 durch eine Standardgewindeverbindung lös
bar verbunden. Der erste innere Dichtungsdorn 3020 kann mit
dem ersten unteren Dichtungskopf 3035 unter Verwendung einer
beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
mechanischen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispiels
weise einer Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindever
bindung aus Oilfield Country Tubular Goods, einer Ratschen
verriegelungsgewindeverbindung oder einer Standardgewindever
bindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der er
ste innere Dichtungsdorn 3020 mit dem ersten unteren Dich
tungskopf 3035 durch eine Standardgewindeverbindung lösbar
verbunden.
Der erste innere Dichtungsdorn 3020 umfaßt bevorzugt einen
Fluiddurchlaß 3095, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien
aus dem Fluiddurchlaß 3090 in den Fluiddurchlaß 3100 zu för
dern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluid
durchlaß 3095 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa bei
spielsweise Wasser, Bohrschlamm, Zement, Epoxidharz oder
Schmiermittel, mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu för
dern, die von etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallo
nen/Minute reichen.
Der erste innere Dichtungsdorn 3020 umfaßt bevorzugt Fluid
durchlässe 3110, die dazu ausgelegt sind, Fluidmaterialien
aus dem Fluiddurchlaß 3095 in die Druckkammern der hydrauli
schen Gleitelemente 3025 zu fördern. Auf diese Weise werden
die Gleitelemente 3025 bei Unterdrucksetzen des Fluiddurch
lasses 3095 in Kontakt mit der Innenseite der Verschalung
3075 aktiviert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind
die Fluiddurchlässe 3110 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien,
wie etwa beispielsweise Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohrflui
de oder Schmiermittel, mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu
fördern, die von etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallo
nen/Minute reichen.
Der erste innere Dichtungsdorn 3020 umfaßt außerdem bevorzugt
Fluiddurchlässe 3115, die dazu ausgelegt sind, Fluidmateria
lien aus dem Fluiddurchlaß 3095 in die erste Druckkammer 3175
zu fördern, welche durch den ersten oberen Dichtungskopf
3030, den ersten unteren Dichtungskopf 3035, den ersten inne
ren Dichtungsdorn 3020 und den ersten äußeren Dichtungsdorn
3040 festgelegt ist. Während des Betriebs der Vorrichtung
3000 veranlaßt ein Unterdrucksetzen der Druckkammer 3175 den
ersten oberen Dichtungskopf 3030, den ersten äußeren Dich
tungsdorn 3040, den zweiten oberen Dichtungskopf 3050, den
zweiten äußeren Dichtungsdorn 3060 und den Aufweitungskonus
3070 dazu, sich in axialer Richtung zu bewegen.
Die Gleitelemente 3025 sind mit der Außenseite des ersten in
neren Dichtungsdorns 3020 verbunden. Während des Betriebs der
Vorrichtung 3000 werden die Gleitelemente 3025 durch Unter
drucksetzen des Fluiddurchlasses 3095 in Kontakt mit der In
nenseite der Verschalung 3075 aktiviert. Auf diese Weise hal
ten die Gleitelemente 3025 die Verschalung 3075 in im wesent
lichen stationärer Position.
Die Gleitelemente 3025 umfassen bevorzugt Fluiddurchlässe
3125, Druckkammern 3130, eine Vorspannfeder bzw. eine Feder
vorspannung 3135 und Gleitelemente 3140. Die Gleitelemente
3025 können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommer
ziell erhältlichen hydraulischen Gleitelementen umfassen, wie
etwa beispielsweise hydraulische RTTS-Dichtstück-
Wolframcarbid-Gleitelemente oder rückgewinnbare hydraulische
Brücken-Stopfen-Gleitelemente vom Modell 3L. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform umfassen die Gleitelemente 3095 hy
draulische RTTS-Dichtstück-Wolframcarbid-Gleitelemente von
Halliburton Energy Services, um in optimaler Weise einen Wi
derstand bzw. Beständigkeit gegenüber einer axialen Bewegung
der Verschalung 3075 während des Aufweitungsprozesses bereit
zustellen.
Der erste obere Dichtungskopf 3030 ist mit dem ersten äußeren
Dichtungsdorn 3040, dem zweiten oberen Dichtungskopf 3050,
dem zweiten äußeren Dichtungsdorn 3060 und dem Aufweitungsko
nus 3070 verbunden. Der erste obere Dichtungskopf 3030 ist
außerdem mit der Außenseite des ersten inneren Dichtungsdorns
3020 und der Innenseite der Verschalung 3075 beweglich ver
bunden. Auf diese Weise laufen der erste obere Dichtungskopf
3030, der erste äußere Dichtungsdorn 3040, der zweite obere
Dichtungskopf 3050, der zweite äußere Dichtungsdorn 3060 und
der Aufweitungskonus 3070 in der axialen Richtung hin und
her.
Der radiale Freiraum bzw. das radiale Spiel zwischen der zy
lindrischen Innenseite des ersten oberen Dichtungskopfs 3030
und der Außenseite des ersten inneren Dichtungsdorns 3020
kann beispielsweise von etwa 0,0025 bis 0,05 Inch reichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der radiale
Freiraum zwischen der zylindrischen Innenseite des ersten
oberen Dichtungskopfs 3030 und der Außenseite des ersten in
neren Dichtungsdorns 3020 von etwa 0,005 bis 0,01 Inch, um in
optimaler Weise minimalen radialen Freiraum bereitzustellen.
Der radiale Freiraum zwischen der zylindrischen Außenseite
des ersten oberen Dichtungskopfs 3030 und der Innenseite der
Verschalung 3075 kann beispielsweise von etwa 0,025 bis 0,375
Inch reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht
der radiale Freiraum zwischen der zylindrischen Außenseite
des ersten oberen Dichtungskopfs 303 und der Innenseite der
Verschalung 3075 von etwa 0,025 bis 0,125 Inch, um in optima
ler Weise eine Stabilisierung für den Aufweitungskonus 3070
während des Aufweitungsprozesses bereitzustellen.
Der erste obere Dichtungskopf 3030 umfaßt bevorzugt ein ring
förmiges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und
Außenseiten. Der erste obere Dichtungskopf 3030 kann aus ei
ner beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhält
lichen Materialien hergestellt sein, wie etwa beispielsweise
aus Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegierungsstahl,
Kohlenstoffstahl oder anderen ähnlich hochfesten Materialien.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste obere
Dichtungskopf 3030 aus Edelstahl hergestellt, um in optimaler
Weise hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Oberflä
chen niedriger Reibung bereitzustellen. Die Innenseite des
ersten oberen Dichtungskopfs 3030 umfaßt bevorzugt ein oder
mehrere ringförmige Dichtungselemente 3145 zum Abdichten der
Grenzfläche zwischen dem ersten oberen Dichtungskopf 3030 und
dem ersten inneren Dichtungsdorn 3020. Die Dichtungselemente
3145 können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommer
ziell erhältlichen ringförmigen Dichtungselementen umfassen,
wie etwa beispielsweise O-Ringe, Polypackdichtungen oder Me
tallfeder-vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfassen die Dichtungselemente 3145 Polypack
dichtungen, erhältlich von Parker Seals, um in optimaler Wei
se eine Abdichtung für einen langen axialen Hub bereitzustel
len.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der erste obe
re Dichtungskopf 3030 eine Schulter 3150 zum Abstützen des
ersten oberen Dichtungskopfs 3030, einen ersten äußeren Dich
tungsdorn 3040, einen zweiten oberen Dichtungskopf 3050, ei
nen zweiten äußeren Dichtungsdorn 3060, einen Aufweitungsko
nus 3070 auf dem ersten unteren Dichtungskopf 3035. Der erste
obere Dichtungskopf 3030 kann mit dem ersten äußere Dich
tungsdorn 3040 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplun
gen verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohr
verbindung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield
Country Tubular Goods oder einer Standardgewindeverbindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste obere
Dichtungskopf 3030 mit dem ersten äußeren Dichtungsdorn 3040
durch eine Standardgewindeverbindung lösbar verbunden. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die mechanische
Kupplung zwischen dem ersten oberen Dichtungskopf 3030 und
dem ersten äußeren Dichtungsdorn 3040 ein oder mehrere Dich
tungselemente 3155 zum fluidmäßigen Abdichten der Grenzfläche
zwischen dem ersten oberen Dichtungskopf 3030 und dem ersten
äußeren Dichtungsdorn 3040. Die Dichtungselemente 3155 können
eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhält
lichen Dichtungselementen umfassen, wie etwa beispielsweise
O-Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfeder-vorgespannte
Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen
die Dichtungselemente 3155 Polypackdichtungen, erhältlich von
Parker Seals, um in optimaler Weise eine Abdichtung für einen
langen axialen Hub bereitzustellen.
Der erste untere Dichtungskopf 3035 ist mit dem ersten inne
ren Dichtungsdorn 3020 und dem zweiten inneren Dichtungsdorn
3045 verbunden. Der erste untere Dichtungskopf 3035 ist au
ßerdem mit der Innenseite des ersten äußeren Dichtungsdorns
3040 beweglich verbunden. Auf diese Weise laufen der erste
obere Dichtungskopf 3030, der erste äußere Dichtungsdorn
3040, der zweite obere Dichtungskopf 3050, der zweite äußere
Dichtungsdorn 3060 und der Aufweitungskonus 3070 in der axia
len Richtung hin und her. Der radiale Freiraum bzw. das ra
diale Spiel zwischen der Außenseite des ersten unteren Dich
tungskopfs 3035 und der Innenseite des ersten äußeren Dich
tungsdorns 3040 kann beispielsweise von etwa 0,0025 bis 0,05
Inch reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht
der radiale Freiraum zwischen der Außenseite des ersten unte
ren Dichtungskopfs 3035 und der Innenseite des äußeren Dich
tungsdorns 3040 von etwa 0,005 bis 0,01 Inch, um in optimaler
Weise minimalen radialen Freiraum bereitzustellen.
Der erste untere Dichtungskopf 3035 umfaßt bevorzugt ein
ringförmiges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen-
und Außenseiten. Der erste untere Dichtungskopf 3035 kann aus
einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen Materialien hergestellt sein, wie etwa beispiels
weise aus Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegierungs
stahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder aus ähnlichen hochfe
sten Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
der erste untere Dichtungskopf 3035 aus Edelstahl herge
stellt, um in optimaler Weise hohe Festigkeit, Korrosionsbe
ständigkeit und Oberflächen niedriger Reibung bereitzustel
len. Die Außenseite des ersten unteren Dichtungskopfs 3035
umfaßt bevorzugt ein oder mehrere ringförmige Dichtungsele
mente 3160 zum Abdichten der Grenzfläche zwischen dem ersten
unteren Dichtungskopf 3035 und dem ersten äußeren Dichtungs
dorn 3040. Die Dichtungselemente 3160 können eine beliebige
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen ringförmi
gen Dichtungselementen umfassen, wie etwa beispielsweise O-
Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfeder-vorgespannte Dich
tungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die
Dichtungselemente 3160 Polypackdichtungen, erhältlich von
Parker Seals, um in optimaler Weise eine Abdichtung für einen
langen axialen Hub bereitzustellen.
Der erste untere Dichtungskopf 3035 kann mit dem ersten inne
ren Dichtungsdorn 3020 unter Verwendung einer beliebigen An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen
Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer
Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung aus
Oilfield Country Tubular Goods, einer Ratschenverriegelungs
gewindeverbindung oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste untere Dich
tungskopf 3050 mit dem ersten inneren Dichtungsdorn 3020
durch eine Standardgewindeverbindung lösbar verbunden. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die mechanische
Kupplung zwischen dem ersten unteren Dichtungskopf 3035 und
dem ersten unteren Dichtungsdorn 3020 eine oder mehrere Dich
tungselemente 3165 zum fluidmäßigen Verbinden der Grenzfläche
zwischen dem ersten unteren Dichtungskopf 3035 und dem ersten
unteren Dichtungsdorn 3020. Die Dichtungselemente 3135 können
eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhält
lichen Dichtungselementen umfassen, wie etwa beispielsweise
O-Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfeder-vorgespannte
Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen
die Dichtungselemente 3165 Polypackdichtungen, erhältlich von
Parker Seals, um in optimaler Weise eine Abdichtung für eine
lange axiale Hublänge bereitzustellen.
Der erste untere Dichtungskopf 3035 kann mit dem zweiten in
neren Dichtungsdorn 3045 unter Verwendung einer beliebigen
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechani
schen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise ei
ner Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung
aus Oilfield Country Tubular Goods, einer Ratschenverriege
lungsgewindeverbindung oder einer Standardgewindeverbindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste untere
Dichtungskopf 3035 mit dem ersten inneren Dichtungsdorn 3045
durch eine Standardgewindeverbindung lösbar verbunden. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die mechanische
Kupplung zwischen dem ersten unteren Dichtungskopf 3035 und
dem zweiten inneren Dichtungsdorn 3045 ein oder mehrere Dich
tungselemente 3170 zum fluidmäßigen Abdichten der Grenzfläche
zwischen dem ersten unteren Dichtungskopf 3035 und dem zwei
ten inneren Dichtungsdorn 3045. Die Dichtungselemente 3170
können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell
erhältlichen Dichtungselementen umfassen, wie etwa beispiels
weise O-Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfeder-
vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfassen die Dichtungselemente 3170 Polypackdichtungen,
erhältlich von Parker Seals, um in optimaler Weise eine Ab
dichtung für einen langen axialen Hub bereitzustellen.
Der erste äußere Dichtungsdorn 3040 ist mit dem ersten oberen
Dichtungskopf 3030 und dem zweiten oberen Dichtungskopf 3050
verbunden. Der erste äußere Dichtungsdorn 3040 ist außerdem
mit der Innenseite der Verschalung 3075 und der Außenseite
des ersten unteren Dichtungskopfs 3035 beweglich verbunden.
Auf diese Weise laufen der erste obere Dichtungskopf 3030,
der erste äußere Dichtungsdorn 3040, der zweite obere Dich
tungskopf 3050, der zweite äußere Dichtungsdorn 3060 und der
Aufweitungskonus 3070 in der axialen Richtung hin und her.
Der radiale Freiraum bzw. das radiale Spiel zwischen der Au
ßenseite des ersten äußeren Dichtungsdorns 3040 und der In
nenseite der Verschalung 3075 kann beispielsweise von etwa
0,025 bis 0,375 Inch reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform reicht der radiale Freiraum zwischen der Außenseite
des ersten äußeren Dichtungsdorns 3040 und der Innenseite der
Verschalung 3075 von etwa 0,025 bis 0,125 Inch, um in optima
ler Weise eine Stabilisierung für den Aufweitungskonus 3070
während des Aufweitungsprozesses bereitzustellen. Der radiale
Freiraum zwischen der Innenseite des ersten äußeren Dich
tungsdorns 3040 und der Außenseite des ersten unteren Dich
tungskopfs 3035 kann beispielsweise von etwa 0,005 bis 0,125
Inch reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht
der radiale Freiraum zwischen der Innenseite des ersten äuße
ren Dichtungsdorns 3040 und der Außenseite des ersten unteren
Dichtungskopfs 3035 von etwa 0,005 bis 0,01 Inch, um in opti
maler Weise einen minimalen Freiraum bereitzustellen.
Der erste äußere Dichtungsdorn 3040 umfaßt bevorzugt ein
ringförmiges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen-
und Außenseiten. Der erste äußere Dichtungsdorn 3040 kann aus
einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen Materialien hergestellt sein, wie etwa beispiels
weise aus Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegierungs
stahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder anderen ähnlich hoch
festen Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ist der erste äußere Dichtungsdorn 3040 aus Edelstahl herge
stellt, um in optimaler Weise hohe Festigkeit, Korrosionsbe
ständigkeit und Oberflächen niedriger Reibung bereitzustel
len.
Der erste äußere Dichtungsdorn 3040 kann mit dem ersten obe
ren Dichtungskopf 3030 unter Verwendung einer beliebigen An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen
Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer
Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung aus
Oilfield Country Tubular Goods, einer Ratschenverriegelungs
gewindeverbindung oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste äußere Dich
tungsdorn 3040 mit dem ersten oberen Dichtungskopf 3030 durch
eine Standardgewindeverbindung lösbar verbunden. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt die mechanische Kupplung
zwischen dem ersten äußeren Dichtungsdorn 3040 und dem ersten
oberen Dichtungskopf 3030 ein oder mehrere Dichtungselemente
3180 zum Abdichten der Grenzfläche zwischen dem ersten äuße
ren Dichtungsdorn 3040 und dem ersten oberen Dichtungskopf
3030. Die Dichtungselemente 3180 können eine beliebige Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Dichtungselemen
ten umfassen, wie etwa beispielsweise O-Ringe, Polypackdich
tungen oder Metallfeder-vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfassen die Dichtungselemente
3180 Polypackdichtungen, erhältlich von Parker Seals, um in
optimaler Weise eine Abdichtung für einen langen axialen Hub
bereitzustellen.
Der erste äußere Dichtungsdorn 3040 kann mit dem zweiten obe
ren Dichtungskopf 3050 unter Verwendung einer beliebigen An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen
Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer
Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung aus
Oilfield Country Tubular Goods, einer Ratschenverriegelungs
gewindeverbindung oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste äußere Dich
tungsdorn 3040 mit dem zweiten oberen Dichtungskopf 3050
durch eine Standardgewindeverbindung lösbar verbunden. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die mechanische
Kupplung zwischen dem ersten äußeren Dichtungsdorn 3040 und
dem zweiten oberen Dichtungskopf 3050 ein oder mehrere Dich
tungselemente 3185 zum Abdichten der Grenzfläche zwischen dem
ersten äußere Dichtungsdorn 3040 und dem zweiten oberen Dich
tungskopf 3050. Die Dichtungselemente 3185 können eine belie
bige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Dich
tungselementen umfassen, wie etwa beispielsweise O-Ringe, Po
lypackdichtungen oder Metallfeder-vorgespannte Dichtungen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Dich
tungselemente 3185 Polypackdichtungen, erhältlich von Parker
Seals, um in optimaler Weise eine Abdichtung für einen langen
axialen Hub bereitzustellen.
Der zweite innere Dichtungsdorn 3045 ist mit dem ersten unte
ren Dichtungskopf 3035 und dem zweiten unteren Dichtungskopf
3055 verbunden. Der zweite innere Dichtungsdorn 3045 umfaßt
bevorzugt ein im wesentlichen hohles rohrförmiges Element
bzw. mehrere derartige Elemente. Der zweite innere Dichtungs
kopf 3045 kann aus einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen Materialien hergestellt sein, wie
etwa beispielsweise aus Oilfield Country Tubular Goods, Nied
riglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder anderen
ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform ist der zweite innere Dichtungsdorn 3045 aus
Edelstahl hergestellt, um in optimaler Weise hohe Festigkeit,
Korrosionsbeständigkeit und Oberflächen niedriger Reibung be
reitzustellen.
Der zweite innere Dichtungsdorn 3045 kann mit dem ersten un
teren Dichtungskopf 3035 unter Verwendung einer beliebigen
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechani
schen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise ei
ner Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung
aus Oilfield Country Tubular Goods, einer Ratschenverriege
lungsgewindeverbindung oder einer Standardgewindeverbindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite innere
Dichtungsdorn 3045 mit dem ersten unteren Dichtungskopf 3035
durch eine Standardgewindeverbindung verbunden. Der zweite
innere Dichtungsdorn 3045 kann mit dem zweiten unteren Dich
tungskopf 3055 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplun
gen verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohr
verbindung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield
Country Tubular Goods, einer Ratschenverriegelungsgewindever
bindung oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform ist der zweite innere Dichtungsdorn
3045 mit dem zweiten unteren Dichtungskopf 3055 durch eine
Standardgewindeverbindung lösbar verbunden.
Der zweite innere Dichtungsdorn 3045 umfaßt bevorzugt einen
Fluiddurchlaß 3100, der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien
aus dem Fluiddurchlaß 3095 in den Fluiddurchlaß 3105 zu för
dern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluid
durchlaß 3100 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien zu fördern,
wie etwa beispielsweise Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohr
schlamm oder Schmiermittel, mit Betriebsdrücken und Durchsät
zen, die von etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallo
nen/Minute reichen.
Der zweite innere Dichtungsdorn 3045 umfaßt außerdem bevor
zugt Fluiddurchlässe 3120, die dazu ausgelegt sind, Fluidma
terialien aus dem Fluiddurchlaß 3100 in die zweite Druckkam
mer 3190 zu fördern, die durch den zweiten oberen Dichtungs
kopf 3050, den zweiten unteren Dichtungskopf 3055, den zwei
ten inneren Dichtungsdorn 3045 und den zweiten äußeren Dich
tungsdorn 3060 festgelegt ist. Während des Betriebs der Vor
richtung 3000 veranlaßt ein Unterdrucksetzen der zweiten
Druckkammer 3190 den ersten oberen Dichtungskopf 3030, den
ersten äußeren Dichtungsdorn 3040, den zweiten oberen Dich
tungskopf 3050, den zweiten äußeren Dichtungsdorn 3060 und
den Aufweitungskonus 3070 dazu, sich in axialer Richtung zu
bewegen.
Der zweite obere Dichtungskopf 3050 ist mit dem ersten äuße
ren Dichtungsdorn 3040 und dem zweiten äußeren Dichtungsdorn
3060 verbunden. Der zweite obere Dichtungskopf 3050 ist au
ßerdem mit der Außenseite des zweiten Dichtungsdorns 3045 und
der Innenseite der Verschalung 3075 beweglich verbunden. Auf
diese Weise läuft der zweite obere Dichtungskopf 3050 in der
axialen Richtung hin und her. Der radiale Freiraum bzw. das
radiale Spiel zwischen der zylindrischen Innenseite des zwei
ten oberen Dichtungskopfs 3050 und der Außenseite des zweiten
Dichtungsdorns 3045 kann beispielsweise von etwa 0,0025 bis
0,05 Inch reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
reicht der radiale Freiraum zwischen der zylindrischen Innen
seite des zweiten oberen Dichtungskopfs 3050 und der Außen
seite des zweiten inneren Dichtungsdorns 3045 von etwa 0,005
bis 0,01 Inch, um in optimaler Weise einen minimalen radialen
Freiraum bereitzustellen. Der radiale Freiraum bzw. das ra
diale Spiel zwischen der zylindrischen Außenseite des zweiten
oberen Dichtungskopfs 3050 und der Innenseite der Verschalung
3075 kann beispielsweise von etwa 0,025 bis 0,375 Inch rei
chen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der ra
diale Freiraum zwischen der zylindrischen Außenseite des
zweiten oberen Dichtungskopfs 3050 und der Innenseite der
Verschalung 3075 von etwa 0,025 bis 0,125 Inch, um in optima
ler Weise eine Stabilisierung für den Aufweitungskonus 3070
während des Aufweitungsprozesses bereitzustellen.
Der zweite obere Dichtungskopf 3050 umfaßt bevorzugt ein
ringförmiges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen-
und Außenseiten. Der zweite obere Dichtungskopf 3050 kann aus
einer beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhält
lichen Materialien hergestellt sein, wie etwa beispielsweise
Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegierungsstahl, Koh
lenstoffstahl, Edelstahl oder anderen ähnlich hochfesten Ma
terialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der
zweite obere Dichtungskopf 3050 aus Edelstahl hergestellt, um
in optimaler Weise hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit
und Oberflächen niedriger Reibung bereitzustellen. Die Innen
seite des zweiten oberen Dichtungskopfs 3050 umfaßt bevorzugt
ein oder mehrere ringförmige Dichtungselemente 3195 zum Ab
dichten der Grenzfläche zwischen dem zweiten oberen Dich
tungskopf 3050 und dem zweiten inneren Dichtungsdorn 3045.
Die Dichtungselemente 3195 können eine beliebige Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen ringförmigen Dich
tungselementen umfassen, wie etwa beispielsweise O-Ringe, Po
lypackdichtungen oder Metallfeder-vorgespannte Dichtungen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Dich
tungselemente 3195 Polypackdichtungen, erhältlich von Parker
Seals, um in optimaler Weise eine Abdichtung für einen langen
axialen Hub bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der zweite
obere Dichtungskopf 3050 eine Schulter 3200 zum Abstützen des
oberen Dichtungskopfs 3030, des ersten äußeren Dichtungsdorns
3040, des zweiten oberen Dichtungskopfs 3050, des zweiten äu
ßeren Dichtungsdorns 3060 und des Aufweitungskonus 3070 auf
dem zweiten unteren Dichtungskopf 3055.
Der zweite obere Dichtungskopf 3050 kann mit dem ersten äuße
ren Dichtungsdorn 3040 unter Verwendung einer beliebigen An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen
Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer
Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung aus
Oilfield Country Tubular Goods, einer Ratschenverriegelungs
gewindeverbindung oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite obere Dich
tungskopf 3050 mit dem ersten äußeren Dichtungsdorn 3040
durch eine Standardgewindeverbindung lösbar verbunden. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die mechanische
Kupplung zwischen dem zweiten oberen Dichtungskopf 3050 und
dem ersten äußeren Dichtungsdorn 3040 ein oder mehrere Dich
tungselemente 3185 zum fluidmäßigen Abdichten der Grenzfläche
zwischen dem zweiten oberen Dichtungskopf 3050 und dem ersten
äußeren Dichtungsdorn 3040. Der zweite obere Dichtungskopf
3050 kann mit dem zweiten äußeren Dichtungsdorn 3060 unter
Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommer
ziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden sein,
wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbindung, einer spe
ziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular Goods,
einer Ratschenverriegelungsgewindeverbindung oder einer Stan
dardgewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form ist der zweite obere Dichtungskopf 3050 mit dem zweiten
äußeren Dichtungsdorn 3060 durch eine Standardgewindeverbin
dung lösbar verbunden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfaßt die mechanische Kupplung zwischen dem zweiten
oberen Dichtungskopf 3050 und dem zweiten äußeren Dichtungs
dorn 3060 ein oder mehrere Dichtungselemente 3205 zum fluid
mäßigen Abdichten der Grenzfläche zwischen dem zweiten oberen
Dichtungskopf 3050 und dem zweiten äußeren Dichtungsdorn
3060.
Der zweite untere Dichtungskopf 3055 ist mit dem zweiten in
neren Dichtungsdorn 3045 und dem Lastdorn 3065 verbunden. Der
zweite untere Dichtungskopf 3055 ist außerdem mit der Innen
seite des zweiten äußeren Dichtungsdorns 3060 beweglich ver
bunden. Auf diese Weise laufen der erste obere Dichtungskopf
3030, der erste äußere Dichtungsdorn 3040, der zweite obere
Dichtungsdorn 3050, der zweite äußere Dichtungsdorn 3060 und
der Aufweitungskonus 3070 in der axialen Richtung hin und
her. Der radiale Freiraum bzw. das radiale Spiel zwischen der
Außenseite des zweiten unteren Dichtungskopfs 3055 und der
Innenseite des zweiten äußeren Dichtungsdorns 3060 kann bei
spielsweise von etwa 0,0025 bis 0,05 Inch betragen. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform reicht der radiale Freiraum
zwischen der Außenseite des zweiten unteren Dichtungskopfs
3055 und der Innenseite des zweiten äußeren Dichtungsdorns
3060 von etwa 0,005 bis 0,01 Inch, um in optimaler Weise ra
dialen Freiraum bereitzustellen.
Der zweite untere Dichtungskopf 3055 umfaßt bevorzugt ein
ringförmiges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen-
und Außenseiten. Der zweite untere Dichtungskopf 3055 kann
aus einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell
erhältlichen Materialien hergestellt sein, wie etwa bei
spielsweise aus Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegie
rungsstahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder anderen ähnlich
hochfesten Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form ist der zweite untere Dichtungskopf 3055 aus Edelstahl
hergestellt, um in optimaler Weise hohe Festigkeit, Korrosi
onsbeständigkeit und Oberfläche niedriger Reibung bereitzu
stellen. Die Außenseite des zweiten unteren Dichtungskopfs
3055 umfaßt bevorzugt ein oder mehrere ringförmige Dichtungs
elemente 3210 zum Abdichten der Grenzfläche zwischen dem
zweiten unteren Dichtungskopf 3055 und dem zweiten äußeren
Dichtungsdorn 3060. Die Dichtungselemente 3210 können eine
beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
ringförmigen Dichtungselementen umfassen, wie etwa beispiels
weise O-Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfeder-vorge
spannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
umfassen die Dichtungselemente 3210 Polypackdichtungen, er
hältlich von Parker Seals, um in optimaler Weise eine Abdich
tung für lange axiale Hübe bereitzustellen.
Der zweite untere Dichtungskopf 3055 kann mit dem zweiten in
neren Dichtungsdorn 3045 unter Verwendung einer beliebigen
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechani
schen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise ei
ner Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung
aus Oilfield Country Tubular Goods oder einer Standardgewin
deverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der
zweite untere Dichtungskopf 3055 mit dem zweiten inneren
Dichtungsdorn 3045 durch eine Standardgewindeverbindung lös
bar verbunden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt
die zweite mechanische Kupplung zwischen dem unteren Dich
tungskopf 3055 und dem zweiten inneren Dichtungsdorn 3045 ein
oder mehrere Dichtungselemente 3215 zum fluidmäßige Abdichten
der Grenzfläche zwischen dem zweiten unteren Dichtungskopf
3055 und dem zweiten inneren Dichtungsdorn 3045. Die Dich
tungselemente 3215 können eine beliebige Anzahl von herkömm
lichen, kommerziell erhältlichen Dichtungselementen umfassen,
wie etwa beispielsweise O-Ringe, Polypackdichtungen oder Me
tallfeder-vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfassen die Dichtungselemente 3215 Polypack
dichtungen, erhältlich von Parker Seals, um in optimaler Wei
se eine Abdichtung für lange axiale Hübe bereitzustellen.
Der zweite untere Dichtungskopf 3055 kann mit dem Lastdorn
3065 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen ver
bunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbin
dung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country
Tubular Goods oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform ist der zweite untere Dich
tungskopf 3055 mit dem Lastdorn 3065 durch eine Standardge
windeverbindung lösbar verbunden. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt die mechanische Kupplung zwischen dem
zweiten unteren Dichtungskopf 3055 und dem Lastdorn 3065 ein
oder mehrere Dichtungselemente 3230 zum fluidmäßigen Abdich
ten der Grenzfläche zwischen dem zweiten unteren Dichtungs
kopf 3055 und dem Lastdorn 3065. Die Dichtungselemente 3220
können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell
erhältlichen Dichtungselementen umfassen, wie etwa beispiels
weise O-Ringe, Polypackdichtungen oder Metallfeder-
vorgespannte Dichtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfassen die Dichtungselemente 3220 Polypackdichtungen,
erhältlich von Parker Seals, um in optimaler Weise eine Ab
dichtung für einen langen axialen Hub bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der zweite un
tere Dichtungskopf 3055 einen Verengungsdurchlaß 3225, der
zwischen die Fluiddurchlässe 3100 und 3105 fluidmäßig ge
schaltet ist. Der Verengungsdurchlaß 3225 besitzt bevorzugt
im wesentlichen verringerte Größe und ist dazu ausgelegt, ei
nen Stopfen 3230 oder eine ähnliche Einrichtung aufzunehmen
und in Eingriff mit dieser zu gelangen. Auf diese Weise wird
der Fluiddurchlaß 3100 von dem Fluiddurchlaß 3105 fluidmäßig
isoliert. Auf diese Weise werden die Druckkammern 3175 und
3190 unter Druck gesetzt. Außerdem setzt die Plazierung des
Stopfens 3230 in dem Verengungsdurchlaß 3225 die Druckkammern
3130 der hydraulischen Gleitelemente 3025 unter Druck.
Der zweite äußere Dichtungsdorn 3060 ist mit dem zweiten obe
ren Dichtungskopf 3050 und dem Aufweitungskonus 3070 verbun
den. Der zweite äußere Dichtungsdorn 3060 ist außerdem mit
der Innenseite der Verschalung 3075 und der Außenseite des
zweiten unteren Dichtungskopfs 3055 beweglich verbunden. Auf
diese Weise laufen der erste obere Dichtungskopf 3030, der
erste äußere Dichtungsdorn 3040, der zweite obere Dichtungs
kopf 3050, der zweite äußere Dichtungsdorn 3060 und der Auf
weitungskonus 3070 in der axialen Richtung hin und her. Der
radiale Freiraum zwischen der Außenseite des zweiten äußeren
Dichtungsdorns 3060 und der Innenseite der Verschalung 3075
kann beispielsweise von etwa 0,025 bis 0,375 Inch reichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der radiale
Freiraum zwischen der Außenseite des zweiten äußeren Dich
tungsdorns 3060 und der Innenseite der Verschalung 3075 von
etwa 0,025 bis 0,125 Inch, um in optimaler Weise eine Stabi
lisierung für den Aufweitungskonus 3070 während des Aufwei
tungsprozesses bereitzustellen. Der radiale Freiraum zwischen
der Innenseite des zweiten äußeren Dichtungsdorns 3060 und
der Außenseite des zweiten unteren Dichtungskopfs 3055 kann
beispielsweise von etwa 0,0025 bis 0,05 Inch reichen. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform reicht der radiale Freiraum
zwischen der Innenseite des zweiten äußeren Dichtungsdorns
3060 und der Außenseite des zweiten unteren Dichtungskopfs
3055 von etwa 0,005 bis 0,01 Inch, um in optimaler Weise ei
nen minimalen radialen Freiraum bereitzustellen.
Der zweite äußere Dichtungsdorn 3060 umfaßt bevorzugt ein
ringförmiges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen-
und Außenseiten. Der zweite äußere Dichtungsdorn 3060 kann
aus einer beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen Materialien hergestellt sein, wie etwa beispiels
weise Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegierungsstahl,
Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder anderen ähnlich hochfesten
Materialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der
zweite äußere Dichtungsdorn 3060 aus Edelstahl hergestellt,
um in optimaler Weise hohe Festigkeit, Korrosionsbeständig
keit und Oberflächen niedriger Reibung bereitzustellen.
Der zweite äußere Dichtungsdorn 3060 kann mit dem zweiten
oberen Dichtungskopf 3050 unter Verwendung einer beliebigen
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechani
schen Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise ei
ner Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung
aus Oilfield Country Tubular Goods oder einer Standardgewin
deverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der
äußere Dichtungsdorn 3060 lösbar mit dem zweiten oberen Dich
tungskopf 3050 durch eine Standardgewindeverbindung verbun
den. Der zweite äußere Dichtungsdorn 3060 kann mit dem Auf
weitungskonus 3070 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen
Kupplungen verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer
Bohrrohrverbindung, einer speziellen Gewindeverbindung aus
Oilfield Country Tubular Goods oder Standardgewindeverbin
dung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite
äußere Dichtungsdorn 3060 mit dem Aufweitungskonus 3070 durch
eine Standardgewindeverbindung lösbar verbunden.
Der erste obere Dichtungskopf 3030, der erste untere Dich
tungskopf 3035, der erste innere Dichtungsdorn 3020 und der
erste äußere Dichtungsdorn 3040 legen gemeinsam die erste
Druckkammer 3175 fest. Der zweite obere Dichtungskopf 3050,
der zweite untere Dichtungskopf 3055, der zweite innere Dich
tungsdorn 3045 und der zweite äußere Dichtungsdorn 3060 legen
gemeinsam die zweite Druckkammer 3190 fest. Die ersten und
zweiten Druckkammern 3175 und 3190 sind mit den Durchlässen
3095 und 3100 über einen oder mehrere Durchlässe 3115 und
3120 fluidmäßig verbunden. Während des Betriebs der Vorrich
tung 3000 gelangt der Stopfen 3230 mit dem Verengungsdurchlaß
3225 in Eingriff, um den Fluiddurchlaß 3100 von dem Fluid
durchlaß 3105 fluidmäßig zu isolieren. Die Druckkammern 3175
und 3190 werden daraufhin unter Druck gesetzt, wodurch wie
derum der erste obere Dichtungskopf 3030, der erste äußere
Dichtungsdorn 3040, der zweite obere Dichtungskopf 3050, der
zweite äußere Dichtungsdorn 3060 und der Aufweitungskonus
3070 dazu veranlaßt werden, in der axialen Richtung hin- und
herzulaufen. Die axiale Bewegung des Aufweitungskonus 3070
ihrerseits weitet die Verschalung 3075 in der radialen Rich
tung auf. Die Verwendung von mehreren Druckkammern 3175 und
3190 vervielfacht in effektiver Weise die verfügbare An
triebskraft für den Aufweitungskonus 3070.
Der Lastdorn 3065 ist mit dem zweiten unteren Dichtungskopf
3055 verbunden. Der Lastdorn 3065 umfaßt bevorzugt ein ring
förmiges Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und
Außenseiten. Der Lastdorn 3065 kann aus einer beliebigen An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien
hergestellt sein, wie etwa beispielsweise Oilfield Country
Tubular Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl,
Edelstahl oder anderen ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform ist der Lastdorn 3065 aus
Edelstahl hergestellt, um in optimaler Weise hohe Festigkeit,
Korrosionsbeständigkeit und Oberflächen niedriger Reibung be
reitzustellen.
Der Lastdorn 3065 kann mit dem unteren Dichtungskopf 3055 un
ter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplungen verbunden
sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohrverbindung, einer
speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield Country Tubular
Goods oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform ist der Lastdorn 3065 mit dem unte
ren Dichtungskopf 3055 durch eine Standardgewindeverbindung
lösbar verbunden.
Der Lastdorn 3065 umfaßt bevorzugt einen Fluiddurchlaß 3105,
der dazu ausgelegt ist, Fluidmaterialien aus dem Fluiddurch
laß 3100 zu dem Bereich außerhalb der Vorrichtung 3000 zu
fördern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Flu
iddurchlaß 3105 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa
beispielsweise Zement, Epoxidharz, Wasser, Bohrschlamm oder
Schmiermittel, mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu för
dern, die von etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallo
nen/Minute reichen.
Der Aufweitungskonus 3070 ist mit dem zweiten äußeren Dich
tungsdorn 3060 verbunden. Der Aufweitungskonus 3070 ist au
ßerdem mit der Innenseite der Verschalung 3075 beweglich ver
bunden. Auf diese Weise laufen der erste obere Dichtungskopf
3030, der erste äußere Dichtungsdorn 3040, der zweite obere
Dichtungskopf 3050, der zweite äußere Dichtungsdorn 3060 und
der Aufweitungskonus 3070 in der axialen Richtung hin und
her. Die hin- und herlaufende Bewegung des Aufweitungskonus
3070 veranlaßt die Verschalung 3075 dazu, in der radialen
Richtung aufzuweiten.
Der Aufweitungskonus 3070 umfaßt bevorzugt ein ringförmiges
Element mit im wesentlichen zylindrischen Innen- und koni
schen Außenseiten. Der Außenradius der äußeren konischen
Oberfläche kann beispielsweise von etwa 2 bis 34 Inch rei
chen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der Au
ßenradius der konischen Außenseite von etwa 3 bis 28 Inch, um
in optimaler Weise einen Aufweitungskonus 3070 zum Aufweiten
typischer Verschalungen bereitzustellen. Die axiale Länge des
Aufweitungskonus 3070 kann beispielsweise vom etwa 2- bis 8-
fachen des maximalen Außendurchmessers des Aufweitungskonus
3070 reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht
die axiale Länge des Aufweitungskonus 3070 vom etwa 3- bis 5-
fachen des maximalen Außendurchmessers des Aufweitungskonus
3070, um in optimaler Weise eine Stabilisierung und Zentrie
rung des Aufweitungskonus 3070 während des Aufweitungsprozes
ses bereitzustellen. Gemäß einer besonders bevorzugten Aus
führungsform beträgt der maximale Außendurchmesser des Auf
weitungskonus 3070 zwischen etwa 95 bis 99% des Innendurch
messers der existierenden Schachtbohrung, mit welcher die
Verschalung 3075 verbunden bzw. vereinigt werden soll. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform reicht der Angriffwinkel
des Aufweitungskonus 3070 von etwa 5 bis 30°, um in optimaler
Weise die Reibungskräfte mit den radialen Aufweitungskräften
auszugleichen.
Der Aufweitungskonus 3070 kann aus einer beliebigen Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien her
gestellt sein, wie etwa beispielsweise aus Maschinenwerkzeug
stahl, Nitridstahl, Titan, Wolframcarbid, Keramik oder ande
ren ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist der Aufweitungskonus 3070 aus D2-
Maschinenstahl hergestellt, um in optimaler Weise hohe Fe
stigkeit und Beständigkeit gegenüber Verschleiß und Grübchen
korrosion bereitzustellen. Gemäß einer besonders bevorzugten
Ausführungsform besitzt die Außenseite des Aufweitungskonus
3070 eine Oberflächenhärte, die von etwa 58 bis 62 Rockwell C
reicht, um in optimaler Weise hohe Festigkeit und Beständig
keit bezüglich Verschleiß und Grübchenkorrosion bereitzustel
len.
Der Aufweitungskonus 3070 kann mit dem zweiten äußeren Dich
tungsdorn 3060 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen mechanischen Kupplun
gen verbunden sein, wie etwa beispielsweise einer Bohrrohr
verbindung, einer speziellen Gewindeverbindung aus Oilfield
Country Tubular Goods, einer Ratschenverriegelungsgewindever
bindung oder einer Standardgewindeverbindung. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform ist der Aufweitungskonus 3070 mit
dem zweiten äußeren Dichtungsdorn 3060 unter Verwendung einer
Standardgewindeverbindung verbunden, um in optimaler Weise
hohe Festigkeit und problemlose Demontierbarkeit bereitzu
stellen.
Die Verschalung 3075 ist mit den Gleitelementen 3025 und dem
Aufweitungskonus 3070 lösbar verbunden. Die Verschalung 3075
umfaßt ein rohrförmiges Element. Die Verschalung 3075 kann
aus einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell
erhältlichen Materialien hergestellt sein, wie beispielsweise
aus geschlitzten Rohren, Oilfield Country Tubular Goods, Koh
lenstoffstahl, Niedriglegierungsstahl, Edelstahl oder anderen
ähnlich hochfesten Materialien. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform ist die Verschalung 3075 aus Oilfield Country
Tubular Goods hergestellt, erhältlich von verschiedenen aus
ländischen und inländischen Stahlwerken, um in optimaler Wei
se hohe Festigkeit bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das obere Ende
3235 der Verschalung 3075 einen dünnwandigen Abschnitt 3240
und ein äußeres ringförmiges Abdichtungselement 3245. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Wandungsdicke
des dünnwandigen Abschnitts 3240 etwa 50 bis 100% der regulä
ren Wandungsdicke der Verschalung 3075. Auf diese Weise kann
das obere Ende 3235 der Verschalung 3075 problemlos aufgewei
tet und verformt werden in innigem Kontakt mit dem unteren
Ende des existierenden Abschnitts der Schachtbohrungs-
Verschalung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt
das untere Ende des existierenden Verschalungsabschnitts au
ßerdem einen dünnwandigen Abschnitt. Auf diese Weise kann die
radiale Aufweitung des dünnwandigen Abschnitts 3240 der Ver
schalung 3075 in den dünnwandigen Abschnitt der existierenden
Schachtbohrungs-Verschalung eine Schachtbohrungs-Verschalung
mit im wesentlichen konstantem Innendurchmesser ergeben.
Das ringförmige Dichtungselement 3245 kann aus einer beliebi
gen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Dich
tungsmaterialien hergestellt sein, wie etwa beispielsweise
aus Epoxidharz, Gummi, Metall oder Kunststoff. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist das ringförmige Dichtungsele
ment 3245 aus Stratalock-Epoxidharz hergestellt, um in opti
maler Weise Zusammendrückbarkeit und Verschleißbeständigkeit
bereitzustellen. Der Außendurchmesser des ringförmigen Dich
tungselements 3245 beträgt bevorzugt von etwa 70 bis 95% des
Innendurchmessers des unteren Abschnitts der Schachtbohrungs-
Verschalung, mit welcher die Verschalung 3075 verbunden bzw.
vereinigt werden soll. Auf diese Weise stellt nach radialer
Aufweitung das ringförmige Dichtungselement 3245 in optimaler
Weise eine Fluiddichtung bereit und außerdem eine ausreichen
de Reibungskraft mit der Innenseite des existierenden
Schachtbohrungs-Verschalungsabschnitts während der radialen
Aufweitung der Verschalung 3075, um die Verschalung 3075 ab
zustützen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das untere En
de der Verschalung 3075 einen dünnwandigen Abschnitt 3255 und
ein äußeres ringförmiges Dichtungselement 3260. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform beträgt die Wandungsdicke des
dünnwandigen Abschnitts 3255 etwa 50 bis 100% der regulären
Wandungsdicke der Verschalung 3075. Auf diese Weise kann das
untere Ende 3250 der Verschalung 3075 problemlos aufgeweitet
und verformt werden. Auf diese Weise kann außerdem ein weite
rer Verschalungsabschnitt problemlos mit dem unteren Ende
3250 der Verschalung 3075 unter Verwendung eines radialen
Aufweitungsprozesses verbunden bzw. vereinigt werden. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das obere Ende des
weiteren Verschalungsabschnitts außerdem einen dünnwandigen
Abschnitt. Auf diese Weise führt die radiale Aufweitung des
dünnwandigen Abschnitts des oberen Endes der weiteren Ver
schalung in den dünnwandigen Abschnitt 3255 des unteren Endes
3250 der Verschalung 3075 zu einer Schachtbohrungs-
Verschalung mit im wesentlichen konstantem Innendurchmesser.
Das obere ringförmige Dichtungselement 3245 kann aus einer
beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Dichtungsmaterialien hergestellt sein, wie etwa beispielswei
se aus Epoxidharz, Gummi, Metall oder Kunststoff. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist das obere ringförmige Dich
tungselement 3245 aus Stratalock-Epoxidharz hergestellt, um
in optimaler Weise Zusammendrückbarkeit und Verschleißbestän
digkeit bereitzustellen. Der Außendurchmesser des oberen
ringförmigen Dichtungselements 3245 beträgt bevorzugt von et
wa 70 bis 95% des Innendurchmessers des unteren Abschnitts
der existierenden Schachtbohrungs-Verschalung, mit welcher
die Verschalung 3075 verbunden bzw. vereinigt werden soll.
Auf diese Weise stellt nach radialer Aufweitung das obere
ringförmige Dichtungselement 3245 bevorzugt eine Fluiddich
tung bereit und außerdem eine ausreichende Reibungskraft mit
der Innenwandung der Schachtbohrung während der radialen Auf
weitung der Verschalung 3075, um die Verschalung 3075 abzu
stützen.
Das untere ringförmige Dichtungselement 3260 kann aus einer
beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Dichtungsmaterialien hergestellt sein, wie etwa beispielswei
se aus Epoxidharz, Gummi, Metall oder Kunststoff. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist das untere ringförmige Dich
tungselement 3260 aus Stratalock-Epoxidharz hergestellt, um
in optimaler Weise optimale Zusammendrückbarkeit und Ver
schleißbeständigkeit bereitzustellen. Der Außendurchmesser
des unteren ringförmigen Dichtungselements 3260 beträgt be
vorzugt von etwa 70 bis 95% des Innendurchmessers des unteren
Abschnitts der existierenden Schachtbohrungs-Verschalung, mit
welcher die Verschalung 3075 verbunden bzw. vereinigt werden
soll. Auf diese Weise stellt nach radialer Aufweitung das un
tere ringförmige Dichtungselement 3260 bevorzugt eine Fluid
dichtung bereit und außerdem eine ausreichende Reibungskraft
mit der Innenwandung der Schachtbohrung während der radialen
Aufweitung der Verschalung 3075, um die Verschalung 3075 ab
zustützen.
Während des Betriebs wird die Vorrichtung 3000 bevorzugt in
einer Schachtbohrung positioniert, wobei das obere Ende 3235
der Verschalung 3075 in überlappender Beziehung mit dem unte
ren Ende der existierenden Schachtbohrungs-Verschalung ange
ordnet wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der
dünnwandige Abschnitt 3240 der Verschalung 3075 in gegenüber
liegender Überlappungsbeziehung mit dem dünnwandigen Ab
schnitt und dem äußeren ringförmigen Dichtungselement des un
teren existierenden Schachtbohrungs-Verschalungsabschnitts
positioniert. Auf diese Weise drückt die radiale Aufweitung
der Verschalung 3075 die dünnwandigen Abschnitte und die
ringförmigen zusammendrückbaren Elemente des oberen Endes
3235 der Verschalung 3075 und das untere Ende der existieren
den Schachtbohrungs-Verschalung in innigen Kontakt zusammen.
Während der Positionierung der Vorrichtung 3000 in der
Schachtbohrung wird die Verschalung 3000 bevorzugt durch den
Aufweitungskonus 3070 abgestützt.
Nach der Positionierung der Vorrichtung 3000 wird ein erstes
Fluidmaterial in den Fluiddurchlaß 3080 gepumpt. Das erste
Fluidmaterial kann eine beliebige Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen Materialien umfassen, wie etwa bei
spielsweise Bohrschlamm, Wasser, Epoxidharz, Zement, Schlac
kengemisch oder Schmiermittel. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform umfaßt das erste Fluidmaterial ein aushärtbares
Fluiddichtungsmaterial, wie etwa beispielsweise Zement, Epo
xidharz oder Schlackengemisch, um in optimaler Weise einen
aushärtbaren äußeren ringförmigen Körper um die aufgeweitete
Verschalung 3075 bereitzustellen.
Das erste Fluidmaterial kann in den Fluiddurchlaß 3080 mit
Betriebsdrücken und Durchsätzen gepumpt werden, die bei
spielsweise von etwa 0 bis 4.500 psi bzw. 0 bis 4.500 Gallo
nen/Minute reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird das erste Fluidmaterial in den Fluiddurchlaß 3080 mit
Betriebsdrücken und Durchsätzen gepumpt, die von etwa 0 bis
3.500 psi bzw. 0 bis 1.200 Gallonen/Minute reichen, um in op
timaler Weise betriebsmäßige Effizienz bereitzustellen.
Das in den Fluiddurchlaß 3080 gepumpte erste Fluidmaterial
durchsetzt die Fluiddurchlässe 3085, 3090, 3095, 3100 und
3105 und gelangt daraufhin zur Außenseite der Vorrichtung
3000. Das erste Fluidmaterial füllt daraufhin bevorzugt den
ringförmigen Bereich zwischen der Außenseite der Vorrichtung
3000 und den Innenwänden der Schachtbohrung.
Der Stopfen 3230 wird daraufhin in den Fluiddurchlaß 3080
eingeführt. Der Stopfen 3230 gelangt zum Sitz in dem Veren
gungsdurchlaß 3225 und isoliert fluidmäßig und versperrt den
Fluiddurchlaß 3100. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
werden mehrere Volumina eines nicht aushärtbaren Fluidmateri
als daraufhin in den Fluiddurchlaß 3080 gepumpt, um jegliches
aushärtbare Fluidmaterial zu entfernen, welches darin enthal
ten ist, und um sicherzustellen, daß keine der Fluiddurchläs
se blockiert ist.
Daraufhin wird ein zweites Fluidmaterial in den Fluiddurchlaß
3080 gepumpt. Das zweite Fluidmaterial kann eine beliebige
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materiali
en umfassen, wie etwa beispielsweise Wasser, Bohrgase, Bohr
schlamm oder Schmiermittel. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt das zweite Fluidmaterial nicht aushärtbares
Fluidmaterial, wie etwa beispielsweise Wasser, Bohrschlamm,
Bohrgase oder Schmiermittel, um in optimaler Weise ein Unter
drucksetzen der Druckkammern 3175 und 3190 bereitzustellen.
Das zweite Fluidmaterial kann in den Fluiddurchlaß 3080 mit
Betriebsdrücken und Durchsätzen gepumpt werden, die bei
spielsweise von etwa 0 bis 4.500 psi bzw. 0 bis 4.500 Gallo
nen/Minute reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird das zweite Fluidmaterial in den Fluiddurchlaß 3080 mit
Betriebsdrücken und Durchsätzen gepumpt, die von etwa 0 bis
3.500 psi bzw. 0 bis 1.200 Gallonen/Minute reichen, um in op
timaler Weise betriebsmäßige Effizienz bereitzustellen.
Das in den Fluiddurchlaß 3080 gepumpte zweite Fluidmaterial
durchsetzt die Fluiddurchlässe 3085, 3090, 3095, 3100 und ge
langt in die Druckkammern 3130 der Gleitelemente 3025 und in
die Druckkammern 3175 und 3190. Fortgesetztes Pumpen des
zweiten Fluidmaterials setzt die Druckkammern 3130, 3175 und
3190 unter Druck.
Das Unterdrucksetzen der Druckkammern 3130 veranlaßt die hy
draulischen Gleitelemente 3140 dazu, in der radialen Richtung
aufzuweiten und die Innenseite der Verschalung 3075 zu er
greifen. Die Verschalung 3075 wird daraufhin bevorzugt in im
wesentlichen stationärer Position gehalten.
Das Unterdrucksetzen der Druckkammern 3175 und 3190 veranlaßt
den ersten oberen Dichtungskopf 3030, den ersten äußeren
Dichtungsdorn 3040, den zweiten oberen Dichtungskopf 3050,
den zweiten äußeren Dichtungsdorn 3060 und den Aufweitungsko
nus 3070 dazu, sich in axialer Richtung relativ zu der Ver
schalung 3075 zu bewegen. Auf diese Weise veranlaßt der Auf
weitungskonus 3070 die Verschalung 3075 dazu, in der radialen
Richtung aufzuweiten, beginnend mit dem unteren Ende der Ver
schalung 3075.
Während des radialen Aufweitungsprozesses wird die Verscha
lung 3075 daran gehindert, sich in der Aufwärtsrichtung zu
bewegen, und zwar durch die Gleitelemente 3025. Eine Länge
der Verschalung 3075 wird daraufhin in der radialen Richtung
durch das Unterdrucksetzen der Druckkammern 3175 und 3190 ra
dial aufgeweitet. Die Länge der Verschalung 3075, die während
des Aufweitungsprozesses aufgeweitet wird, ist proportional
zu der Hublänge des ersten oberen Dichtungskopfs 3030, des
ersten äußeren Dichtungsdorns 3040, des zweiten oberen Dich
tungskopfs 3050 und des Aufweitungskonus 3070.
Bei der Beendigung des Hubs wird er Betriebsdruck des zweiten
Fluidmaterials verringert und der erste obere Dichtungskopf
3030, der erste äußere Dichtungsdorn 3040, der zweite obere
Dichtungskopf 3050, der zweite äußere Dichtungsdorn 3060 und
der Aufweitungskonus 3070 fallen in ihre Ruhepositionen hin
unter, wobei die Verschalung 3075 durch den Aufweitungskonus
3070 abgestützt ist. Die Verringerung des Betriebsdrucks des
zweiten Fluidmaterials veranlaßt die Vorspannfeder 3135 der
Gleitelemente 3025 dazu, die Gleitelemente 3140 von der In
nenwandung der Verschalung 3075 weg zu ziehen.
Die Position des Bohrrohrs 3075 wird bevorzugt während (des
ganzen) radialen Aufweitungsprozesses eingestellt, um die
Überlappungsbeziehung zwischen den dünnwandigen Abschnitten
des unteren Endes der existierenden Schachtbohrungs-
Verschalung und dem oberen Ende der Verschalung 3235 beizube
halten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Un
terhubsetzen des Aufweitungskonus 3070 daraufhin, falls er
forderlich, wiederholt, bis der dünnwandige Abschnitt 3240
des oberen Endes 3235 der Verschalung 3075 in den dünnwandi
gen Abschnitt des unteren Endes der existierenden Schachtboh
rungs-Verschalung aufgeweitet ist. Auf diese Weise wird eine
Schachtbohrungs-Verschalung gebildet, die zwei benachbarte
Verschalungsabschnitte mit im wesentlichen konstantem Innen
durchmesser umfaßt. Dieser Prozeß wird daraufhin für die ge
samte Schachtbohrung wiederholt, um eine Schachtbohrung einer
Länge von tausenden Fuß mit im wesentlichen konstantem Innen
durchmesser bereitzustellen.
Während des abschließenden Hubs des Aufweitungskonus 3070
werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Gleitele
mente 3025 so nahe wie möglich an dem dünnwandigen Abschnitt
3240 des oberen Endes 3235 der Verschalung 3075 positioniert,
um ein Verrutschen zwischen der Verschalung 3075 und der exi
stierenden Schachtbohrungs-Verschalung am Ende des radialen
Aufweitungsprozesses zu minimieren. Alternativ oder zusätz
lich wird der Außendurchmesser des oberen ringförmigen Dich
tungselements 3245 so gewählt, daß ein ausreichender Grenz
flächensitz mit dem Innendurchmesser des unteren Endes der
existierenden Verschalung sichergestellt ist, um eine axiale
Verschiebung der Verschalung 3075 während des abschließenden
Hubs zu verhindern. Alternativ oder zusätzlich wird der Au
ßendurchmesser des unteren ringförmigen Dichtungselements
3260 so gewählt, daß ein Grenzflächensitz mit den Innenwänden
der Schachtbohrung zu einem früheren Zeitpunkt des radialen
Aufweitungsprozesses sichergestellt wird, um eine axiale Ver
schiebung der Verschalung 3075 zusätzlich zu verhindern. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform dieser abschließenden
Alternative wird der Grenzflächensitz bevorzugt gewählt, um
ein Aufweiten der Verschalung 3075 durch Ziehen des Aufwei
tungskonus 3070 aus der Schachtbohrung heraus zu ermöglichen,
ohne daß die Druckkammern 3175 und 3190 unter Druck gesetzt
werden müssen.
Während des radialen Aufweitungsprozesses sind die unter
Druck gesetzten Bereiche der Vorrichtung 3000 bevorzugt be
grenzt auf die Fluiddurchlässe 3080, 3085, 3090, 3095, 3100,
3110, 3115, 3120, die Druckkammern 3130 in den Gleitelementen
3025 und die Druckkammern 3175 und 3190. Keinerlei Fluiddruck
wirkt direkt auf die Verschalung 3075. Dies erlaubt die Ver
wendung von Betriebsdrücken, die höher sind als diejenigen,
welchen die Verschalung 3075 normalerweise zu widerstehen
vermag.
Sobald die Verschalung 3075 vollständig von dem Aufweitungs
konus 3070 weggepreßt wurde, werden die verbleibenden Teile
der Vorrichtung 3000 aus der Schachtbohrung entfernt. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform reicht der Kontaktdruck
zwischen den verformten dünnwandigen Abschnitten und den zu
sammendrückbaren ringförmigen Elementen des unteren Endes der
existierenden Verschalung und dem oberen Ende 3235 der Ver
schalung 3075 von etwa 400 bis 10.000 psi, um in optimaler
Weise die Verschalung 3075 während unter Verwendung der exi
stierenden Schachtbohrungs-Verschalung abzustützen.
Auf diese Weise wird die Verschalung 3075 radial in Kontakt
mit einem existierenden Verschalungsabschnitt aufgeweitet
durch Unterdrucksetzen der inneren Fluiddurchlässe 3080,
3085, 3090, 3095, 3100, 3110, 3115 und 3120, die Druckkammern
3130 der Gleitelemente 3025 und die Druckkammern 3175 und
3190 der Vorrichtung 3000.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird, falls erforder
lich, der ringförmige Körper aus aushärtbarem Fluidmaterial
daraufhin aushärten gelassen, um einen steifen bzw. starren
äußeren ringförmigen Körper um die aufgeweitete Verschalung
3075 zu bilden. In dem Fall, daß die Verschalung 3075 ge
schlitzt ist, durchdringt das ausgehärtete Fluidmaterial be
vorzugt die aufgeweitete Verschalung 3075 und hüllt sie ein.
Der resultierende neue Schachtbohrungs-Verschalungsabschnitt
umfaßt die aufgeweitete Verschalung 3075 und den starren äu
ßeren ringförmigen Körper. Die Überlappungsverbindung zwi
schen der bereits existierenden Schachtbohrungs-Verschalung
und der aufgeweiteten Verschalung 3075 umfaßt die verformten
dünnwandigen Abschnitte und die zusammendrückbaren äußeren
ringförmigen Körper. Der Innendurchmesser der resultierenden
kombinierten Schachtbohrungs-Verschalungen ist im wesentli
chen konstant. Auf diese Weise wird eine Schachtbohrungs-
Verschalung mit durchgehend gleichem bzw. identischem Durch
messer gebildet. Dieser Prozeß, überlappende rohrförmige Ele
mente aufzuweiten, die dünnwandige Endabschnitte aufzuweisen,
und zwar mit den zusammendrückbaren ringförmigen Körpern in
Kontakt, kann für die gesamte Länge einer Schachtbohrung wie
derholt werden. Auf diese Weise kann eine Schachtbohrungs-
Verschalung mit durchgehend gleichem Durchmesser für tausende
Fuß in einer unterirdischen Formation bereitgestellt werden.
Wenn der Aufweitungskonus 3070 sich dem oberen Ende 3235 der
Verschalung 3075 nähert, wird gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform der betriebsmäßige Durchsatz des zweiten Fluids
verringert, um einen Stoß auf die Vorrichtung 3000 zu mini
mieren. Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfaßt die
Vorrichtung 3000 einen Stoßabsorber zum Absorbieren des Sto
ßes, der durch die Beendigung der radialen Aufweitung der
Verschalung 3075 erzeugt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der verringer
te Betriebsdruck des zweiten Fluidmaterials von etwa 100 bis
1.000 psi, wenn der Aufweitungskonus 3070 sich dem Ende der
Verschalung 3075 nähert, um in optimaler Weise eine verrin
gerte axiale Bewegung und Geschwindigkeit des Aufweitungsko
nus 3070 bereitzustellen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform wird der Betriebsdruck des zweiten Fluidmaterials
während des Rückstellhubs der Vorrichtung 3000 verringert auf
einen Bereich von etwa 0 bis 500 psi, um den Widerstand bzw.
die Beständigkeit gegenüber der Bewegung des Aufweitungskonus
3070 während des Rückstellhubs zu minimieren. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform reicht die Hublänge der Vorrichtung
3000 von etwa 10 bis 45 Fuß, um in optimaler Weise eine Anla
ge bereitzustellen, die problemlos gehandhabt werden kann un
ter Verwendung typischer Ölbohrhandhabungseinrichtungen und
zusätzlich zum Minimieren der Frequenz, mit welcher die Vor
richtung 3000 erneut in Hubbewegung versetzt werden muß.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfaßt zumindest ein
Teil von den oberen Dichtungsköpfen 3030 und 3050 bzw. von
einem derselben einen Aufweitungskonus zum radialen Aufweiten
der Verschalung 3075 während des Betriebs der Vorrichtung
3000, um den Oberflächenbereich der Verschalung 3075 zu ver
größern, auf welchen während des radialen Aufweitungsprozes
ses eingewirkt wird. Auf diese Weise können die Betriebsdrüc
ke verringert werden.
Alternativ kann die Vorrichtung 3000 verwendet werden, um ei
nen ersten Rohrleitungsabschnitt mit einem existierenden
Rohrleitungsabschnitt zu verbinden bzw. zu vereinigen. Alter
nativ kann die Vorrichtung 3000 verwendet werden, um das In
nere der Schachtbohrung mit einer Verschalung direkt auszu
kleiden, ohne die Verwendung einer äußeren ringförmigen
Schicht aus aushärtbarem Material. Alternativ kann die Vor
richtung 3000 verwendet werden, um ein rohrförmiges Tragele
ment in einem Loch aufzuweiten.
Unter Bezug auf Fig. 21 wird nunmehr eine Vorrichtung 3330
zum Isolieren von unterirdischen Zonen erläutert. Eine
Schachtbohrung 3005 mit einer Verschalung 3310 ist in einer
unterirdischen Formation 3315 angeordnet. Die unterirdische
Formation 3315 umfaßt eine Anzahl von produktiven und nicht
produktiven Zonen, einschließlich einer Wasserzone 3320 und
einer angezielten Öl-Sand-Zone 3325. Während der Exploration
der unterirdischen Formation 3315 kann die Schachtbohrung
3305 in an sich bekannter Weise aufgeweitet werden, um die
verschiedenen produktiven und nicht produktiven Zonen, ein
schließlich der Wasserzone 3320 und der angezielten Öl-Sand-
Zone 3325 zu queren.
Um die Wasserzone 3320 von der angezielten Öl-Sand-Zone 3325
fluidmäßig zu isolieren, wird eine Vorrichtung 3330 vorgese
hen, welche einen oder mehrere Abschnitte einer massiven Ver
schalung 3335, eine oder mehrere externe Dichtungen 3340, ei
nen oder mehrere Abschnitte einer geschlitzten Verschalung
3345, einen oder mehrere Zwischenabschnitte einer massiven
Verschalung 3350 und einen massiven Schuh 3355 umfaßt.
Die massive Verschalung 3335 kann mit einer Fluidleitung ver
sehen sein, welche Fluide und anderes Material von einem Ende
der massiven Verschalung 3335 zum anderen Ende der massiven
Verschalung 3335 überträgt. Die massive Verschalung 3335 kann
eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhält
lichen Abschnitten aus massiver rohrförmiger Verschalung um
fassen, wie beispielsweise Ölfeldrohre, hergestellt aus
Chromstahl oder Glasfasern. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt die massive Verschalung 3335 Ölfeldrohre,
erhältlich von verschiedenen ausländischen und inländischen
Stahlwerken.
Die massive Verschalung 3335 ist bevorzugt mit der Verscha
lung 3310 verbunden. Die massive Verschalung 3335 kann mit
der Verschalung 3310 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Prozessen verbun
den sein bzw. werden, beispielsweise durch Schweißen, durch
geschlitzte und aufweitbare Verbinder oder durch aufweitbare
massive Verbinder. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ist die massive Verschalung 3335 mit der Verschalung 3310 un
ter Verwendung aufweitbarer massiver Verbinder verbunden. Die
massive Verschalung 3335 kann mehrere derartige massive Ver
schalungen 3335 umfassen.
Die massive Verschalung 3335 ist bevorzugt mit einer oder
mehreren geschlitzten Verschalungen 3345 verbunden. Die mas
sive Verschalung 3335 kann mit der geschlitzten Verschalung
3345 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen Prozessen verbunden sein, bei
spielsweise durch Schweißen, durch geschlitzte oder aufweit
bare Verbinder. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
die massive Verschalung 3335 mit der geschlitzten Verschalung
3345 durch aufweitbare massive Verbinder verbunden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Verscha
lung 3335 ein oder mehrere Ventilelemente 3360 zum Steuern
der Strömung von Fluiden und anderen Materialien innerhalb
des inneren Bereichs der Verschalung 3335. Während des Pro
duktionsbetriebsart-Betriebs kann ein internes rohrförmiges
Gestänge mit verschiedenen Anordnungen von Dichtstücken, per
forierten Rohren, Gleitbuchsen und Ventilen innerhalb der
Vorrichtung verwendet werden, um verschiedene Optionen zum
Vereinigen und Isolieren von unterirdischen Zonen mit bzw.
von einander und Bereitstellen eines Fluidpfads zur Oberflä
che verwendet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Verschalung
3335 in der Schachtbohrung 3305 durch Aufweiten der Verscha
lung 3335 in der radialen Richtung in innigen Kontakt mit den
Innenwänden der Schachtbohrung 3305 plaziert. Die Verschalung
3335 kann in der radialen Richtung aufgeweitet werden unter
Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommer
ziell erhältlichen Methoden. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform wird die Verschalung 3335 in der radialen Richtung
unter Verwendung von einem oder mehreren Prozessen und Vor
richtungen aufgeweitet, die vorstehend erläutert sind.
Die Dichtungen 3340 verhindern den Hindurchtritt von Fluiden
und anderen Materialien in den ringförmigen Bereich 3365 zwi
schen den massiven Verschalungen 3335 und 3350 und der
Schachtbohrung 3305. Die Dichtungen 3340 können eine beliebi
ge Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Dich
tungsmaterialien umfassen, die geeignet sind zum Abdichten
einer Verschalung in einer Schachtbohrung, wie etwa bei
spielsweise Blei, Gummi oder Epoxidharz. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform umfassen die Dichtungen 3340 Strata
lock-Epoxidharz-Material, erhältlich von Halliburton Energy
Services.
Die geschlitzte Verschalung 3345 erlaubt es, daß Fluide und
andere Materialien in das Innere der geschlitzten Verschalung
3345 hinein und aus diesem heraus sowie in den ringförmigen
Bereich 3365 hinein und aus diesem hinaus treten. Auf diese
Weise können Öl und Gas von einer unterirdischen Produktions
zone innerhalb einer unterirdischen Formation erzeugt bzw.
produziert werden. Die geschlitzte Verschalung 3345 kann eine
beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Abschnitten aus geschlitzter rohrförmiger Verschalung umfas
sen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die ge
schlitzte Verschalung 3345 eine aufweitbare geschlitzte rohr
förmige Verschalung, erhältlich von Petroline in Aberdeen,
Schottland. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform
umfaßt die geschlitzte Verschalung 145 aufweitbare geschlitz
te rohrförmige Sandsiebverschalungen, erhältlich von Petroli
ne in Aberdeen, Schottland.
Die geschlitzte Verschalung 3345 ist bevorzugt mit einer oder
mehreren massiven Verschalungen 3335 verbunden. Die ge
schlitzte Verschalung 3345 kann mit der massiven Verschalung
3335 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen Prozessen verbunden werden,
beispielsweise durch Schweißen, durch geschlitzte oder massi
ve aufweitbare Verbinder. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist die geschlitzte Verschalung 3345 mit der massi
ven Verschalung 3335 durch aufweitbare massive Verbinder ver
bunden.
Die geschlitzte Verschalung 3345 ist mit einer oder mehreren
massiven Zwischenverschalungen bevorzugt verbunden. Die ge
schlitzte Verschalung 3345 kann mit der massiven Zwischenver
schalung 3350 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Prozessen verbunden
werden, beispielsweise durch Schweißen oder durch aufweitbare
massive oder geschlitzte Verbinder. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform wird die geschlitzte Verschalung 3345 mit der
massiven Zwischenverschalung 3350 durch aufweitbare massive
Verbinder verbunden.
Der letzte Abschnitt der geschlitzten Verschalung 3345 ist
bevorzugt mit dem Schuh 3355 verbunden. Der letzte geschlitz
te Abschnitt 3345 kann mit dem Schuh 3355 unter Verwendung
einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen Prozessen verbunden werden, wie beispielsweise
durch Schweißen oder durch aufweitbare massive oder ge
schlitzte Verbinder. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird die letzte geschlitzte Verschalung 3345 mit dem Schuh
3355 durch einen aufweitbaren massiven Verbinder verbunden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird der Schuh 3355
direkt mit der letzten der massiven Zwischenverschalungen
3350 verbunden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die geschlitzten
Verschalungen 3345 innerhalb der Schachtbohrung 3305 positio
niert durch Aufweiten der geschlitzten Verschalungen 3345 in
radialer Richtung in innigen Kontakt mit den Innenwänden der
Schachtbohrung 3305. Die geschlitzten Verschalungen 3345 kön
nen in radialer Richtung unter Verwendung einer beliebige An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Prozessen
aufgeweitet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
werden die geschlitzten Verschalungen 3345 in der radialen
Richtung unter Verwendung von einem der vorstehend erläuter
ten Prozesse und eine der vorstehend erläuterten Vorrichtun
gen unter Bezug auf Fig. 14a bis 20 aufgeweitet.
Die massive Zwischenverschalung 3350 erlaubt es, daß Fluide
und andere Materialien zwischen benachbarten und geschlitzten
Verschalungen 3345 hindurchtreten können. Die massive ge
schlitzte Verschalung 3350 kann eine beliebige Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Abschnitten aus mas
siven rohrförmigen Verschalungen umfassen, wie beispielsweise
Ölfeldrohre, hergestellt aus Chromstahl oder Glasfasern. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die massive Zwi
schenverschalung 3350 Ölfeldrohre, erhältlich von ausländi
schen und inländischen Stahlwerken.
Die massive Zwischenverschalung 3350 ist bevorzugt mit einem
oder mehreren Abschnitten der geschlitzten Verschalung 3345
verbunden. Die massive Zwischenverschalung 3350 kann mit der
geschlitzten Verschalung 3345 unter Verwendung einer beliebi
gen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Pro
zessen verbunden werden, wie beispielsweise durch Schweißen
oder durch massive oder geschlitzte aufweitbare Verbinder.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die massive Zwi
schenverschalung 3350 mit der geschlitzten Verschalung 3345
durch aufweitbare massive Verbinder verbunden. Die massive
Zwischenverschalung 3350 kann mehrere derartige massive Zwi
schenverschalungen 3350 umfassen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt jede massive
Zwischenverschalung 3350 ein oder mehrere Dichtungselemente
3317 zum Steuern der Strömung von Fluiden und anderen Mate
rialien innerhalb des inneren Bereichs der Zwischenverscha
lung 3350. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, und wie
sich dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik durch Studium
der vorliegenden Offenbarung ohne weiteres erschließt, kann
während der Produktionsbetriebsart ein rohrförmiges internes
Gestänge mit verschiedenen Anordnungen aus Dichtstücken, per
forierten Rohren, Gleitbuchsen und Ventilen innerhalb der
Vorrichtung verwendet werden, um verschiedene Optionen zum
Vereinigen und Isolieren von unterirdischen Zonen mit bzw.
von einander verwendet, indem ein Fluidpfad zur Oberfläche
bereitgestellt wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die
Zwischenverschalung 3350 in die Schachtbohrung plaziert, in
dem die Zwischenverschalung 3350 in der radialen Richtung in
innigen Kontakt mit den Innenwänden der Schachtbohrung 3305
aufgeweitet wird. Die Zwischenverschalung 3350 kann in der
radialen Richtung unter Verwendung einer beliebigen Anzahl
von herkömmlichen, kommerziell verfügbaren Methoden aufgewei
tet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann eine bzw. können
mehrere massive Zwischenverschalungen 3350 weggelassen wer
den. Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist
eine oder sind mehrere geschlitzte Verschalungen 3345 mit ei
ner oder mehreren Dichtungen 3340 vorgesehen.
Der Schuh 3355 stellt für die Vorrichtung 3330 ein Abstütz
element bereit. Auf diese Weise können verschiedene Produk
tions- und Explorationswerkzeuge durch den Schuh 3355 verwen
det werden. Der Schuh 3355 umfaßt eine beliebige Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Schuhen, die geeignet
sind zur Verwendung in einer Schachtbohrung, beispielsweise
ein Zement gefüllter Schuh, ein Aluminium- oder ein Verbund
stoffschuh. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt
der Schuh 3355 einen Aluminiumschuh, erhältlich von Hallibur
ton. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schuh
3355 gewählt, um eine ausreichende Druck- und Spannungsfe
stigkeit bereitzustellen, um die Verwendung von Produktions-
und Explorationswerkzeugen hoher Kapazität bereitzustellen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt die
Vorrichtung 3330 mehrere massive Verschalungen 3335, mehrere
Dichtungen 3340, mehrere geschlitzte Verschalungen 3345, meh
rere massive Zwischenverschalungen 3350 und einen Schuh 3355.
Insbesondere kann die Vorrichtung 3330 eine oder mehrere mas
sive Verschalungen 3335, jeweils mit einem oder mehreren Ven
tilelementen 3360, n geschlitzte Verschalungen 3345, n - 1 mas
sive Zwischenverschalungen 3350, jede mit einem oder mehreren
Ventilelementen 3370, und einen Schuh 3355 umfassen.
Während des Betriebs der Vorrichtung 3330 können Öl und Gas
in gesteuerter Weise aus der angezielten Öl-Sand-Zone 3325
unter Verwendung der geschlitzten Verschalungen 3345 produ
ziert bzw. erzeugt werden. Das Öl und Gas können daraufhin zu
einer Oberflächenstelle unter Verwendung der massiven Ver
schalung 3335 transportiert werden. Die Verwendung von massi
ven Zwischenverschalungen 3350 mit Ventilelementen 3370 er
möglicht es, daß isolierte Abschnitte der Zone 3325 für die
Produktion wahlweise isoliert werden. Die Dichtungen 3340 er
möglichen es, daß die Zone 3325 von der Zone 3320 fluidmäßig
isoliert wird. Die Dichtungen 3340 erlauben es außerdem, daß
isolierte Abschnitte der Zone 3325 von einander fluidmäßig
isolie 99999 00070 552 001000280000000200012000285919988800040 0002010028015 00004 99880rt werden. Auf diese Weise erlaubt die Vorrichtung
3330, daß unerwünschte und/oder nicht produktive unterirdi
sche Zonen fluidmäßig isoliert werden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform und wie sich dem
Fachmann auf diesem Gebiet der Technik unter Studium der vor
liegenden Offenbarung ohne weiteres erschließt, kann während
der Produktionsbetriebsart ein inneres rohrförmiges Gestänge
mit verschiedenen Anordnungen von Dichtstücken, perforierten
Rohren, Gleitbuchsen und Ventilen innerhalb der Vorrichtung
verwendet werden, um verschiedene Optionen zum Vereinigen und
Isolieren von unterirdischen Zonen mit bzw. von einander be
reitzustellen, während ein Fluidpfad zur Oberfläche bereitge
stellt wird.
Unter Bezug auf Fig. 22a, 22b, 22c und 22d wird eine Ausfüh
rungsform einer Vorrichtung 3500 zum Ausbilden einer Schacht
bohrungs-Verschalung bereitgestellt, während die Schachtboh
rung gebohrt bzw. vorgetrieben wird. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung 3500 ein Tragelement
3505, einen Dorn 3510, eine Dornstarteinrichtung 3515, einen
Schuh 3520, ein rohrförmiges Element 3525, einen Schlammmotor
3530, eine Bohrspitze 3535, einen ersten Fluiddurchlaß 3540,
einen zweiten Fluiddurchlaß 3545, eine Druckkammer 3550, ei
nen dritten Fluiddurchlaß 3555, eine Becherdichtung 3560, ei
nen Schmiermittelkörper 3565, Dichtungen 3570 und eine lösba
re Kupplung 3600.
Das Tragelement 3505 ist mit dem Dorn 3510 verbunden. Das
Tragelement 3505 umfaßt bevorzugt ein ringförmiges Element
ausreichender Festigkeit, um die Vorrichtung 3500 innerhalb
der Schachtbohrung 3575 zu tragen und abzustützen. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Tragelement 3505
außerdem einen oder mehrere (nicht gezeigte) Zentrierer, um
die Stabilisierung der Vorrichtung 3500 zu fördern.
Das Tragelement 3505 kann einen oder mehrere Abschnitte von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen rohrförmigen Materia
lien umfassen, wie etwa beispielsweise Oilfield Country Tubu
lar Goods, Niedriglegierungsstahl, Edelstahl oder Kohlen
stoffstahl. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt
das Tragelement 3505 ein Spiralrohr oder ein Bohrrohr, um die
Plazierung der Vorrichtung 3500 innerhalb einer nicht verti
kalen Schachtbohrung in optimaler Weise zu ermöglichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Tragele
ment 3505 einen ersten Fluiddurchlaß 3540 zum Fördern von
Fluidmaterialien von einer Oberflächenstelle zu dem Fluid
durchlaß 3545. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
der erste Fluiddurchlaß 3540 dazu ausgelegt, Fluidmateriali
en, wie etwa beispielsweise Wasser, Bohrschlamm, Zement, Epo
xidharz oder Schlackengemisch, mit Betriebsdrücken und Durch
sätzen zu fördern, die von etwa 0 bis 10.000 psi bzw. 0 bis
3.000 Gallonen/Minute reichen.
Der Dorn 3510 ist mit dem Tragelement 3505 verbunden und
durch dieses abgestützt. Der Dorn 3510 ist außerdem mit der
Dornstarteinrichtung 3515 und dem rohrförmigen Element 3525
verbunden und trägt diese. Der Dorn 3510 ist bevorzugt dazu
ausgelegt, in radialer Richtung gesteuert aufzuweiten. Der
Dorn 3510 kann eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kom
merziell erhältlichen Dornen umfassen, modifiziert in Über
einstimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Dorn 3510
ein hydraulisches Aufweitungswerkzeug, das in der US-A-
5 348 095 offenbart ist, deren Inhalt zum Gegenstand der vor
liegenden Offenbarung erklärt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Dorn 3510
einen oder mehrere konische Abschnitte zum Aufweiten des
rohrförmigen Elements 3525 in der radialen Richtung. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Oberflächen der
konischen Abschnitte des Dorns 3510 eine Oberflächenhärte
auf, die von etwa 58 bis 62 Rockwell C reicht, um in optima
ler Weise das rohrförmige Element 3525 radial aufzuweiten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Dorn 3510
einen zweiten Fluiddurchlaß 3545, der mit dem ersten Fluid
durchlaß 3540 und der Druckkammer 3550 fluidmäßig verbunden
ist, um Fluidmaterialien aus dem ersten Fluiddurchlaß 3540 zu
der Druckkammer 3550 zu fördern. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform ist der zweite Fluiddurchlaß 3545 dazu ausge
legt, Fluidmaterialien, wie etwa beispielsweise Wasser, Bohr
schlamm, Zement, Epoxidharz oder Schlackengemisch, mit Be
triebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die von etwa 0 bis
12.000 psi bzw. 0 bis 3.500 Gallonen/Minute reichen, um in
optimaler Weise einen Betriebsdruck für einen effizienten Be
trieb bereitzustellen.
Die Dornstarteinrichtung 3515 ist mit dem rohrförmigen Ele
ment 3525, dem Dorn 3510 und dem Schuh 3520 verbunden. Die
Dornstarteinrichtung 3515 umfaßt bevorzugt ein verjüngtes
ringförmiges Element, welches mit einem Abschnitt von zumin
dest den konischen Abschnitten der Außenseite des Dorns 3510
zusammenpaßt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die
Wandungsdicke der Dornstarteinrichtung geringer als die Wan
dungsdicke des rohrförmigen Elements 3525, um das Einleiten
des radialen Aufweitungsprozesses zu erleichtern, und um die
Plazierung der Vorrichtung in Öffnungen mit geringem Spiel
bzw. engen Freiräumen zu erleichtern. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform beträgt die Wandungsdicke der Dornstartein
richtung 3515 von etwa 50 bis 100% der Wandungsdicke des
rohrförmigen Elements 3525 unmittelbar benachbart zu der
Dornstarteinrichtung 3515, um in optimaler Weise den radialen
Aufweitungsprozeß zu erleichtern, und um das Einführen der
Vorrichtung 3500 in Schachtbohrungs-Verschalungen und andere
Bereiche mit engen Zwischenräumen bzw. geringem Spiel zu er
leichtern.
Die Dornstarteinrichtung 3515 kann aus einer beliebigen An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien
hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus Oilfield Coun
try Tubular Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl
oder Edelstahl. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
die Dornstarteinrichtung 3515 aus Oilfield Country Tubular
Goods höherer Festigkeit hergestellt, indem die Wandungsdicke
geringer ist als diejenige des rohrförmigen Elements 3525, um
in optimaler Weise einen kleineren Behälter mit ungefähr der
selben Berstfestigkeit wie das rohrförmige Element 3525 be
reitzustellen.
Der Schuh 3520 ist mit der Dornstarteinrichtung 3515 und der
lösbaren Kupplung 3600 verbunden. Der Schuh 3520 umfaßt be
vorzugt ein im wesentlichen ringförmiges Element. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Schuh 3520 bzw. die
lösbare Kupplung 3600 einen dritten Fluiddurchlaß 3555, der
fluidmäßig mit der Druckkammer 3550 und dem Schlammmotor 3530
verbunden ist.
Der Schuh 3520 kann eine beliebige Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen Schuhen umfassen, wie etwa bei
spielsweise einen solchen, der Zement gefüllt ist, mit Alumi
nium oder einem Verbundstoffmaterial, modifiziert in Überein
stimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Schuh 3520 einen
hochfesten Schuh mit einer Berstfestigkeit ungefähr gleich
derjenigen des rohrförmigen Elements 3525 und der Dornstart
einrichtung 3515. Der Schuh 3520 ist bevorzugt mit dem
Schlammmotor 3530 durch eine lösbare Kupplung 3600 verbunden,
um in optimaler Weise eine Entfernung des Schlammmotors 3530
und der Bohrspitze 3535 bei Beendigung des Bohr- und Verscha
lungsvorgangs zu ermöglichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Schuh 3520
einen lösbaren Verriegelungsmechanismus 3600 zum Rückgewinnen
und Entfernen des Schlammotors 3530 und der Bohrspitze 3535
bei der Beendigung der Bohr- und Verschalungsbildungsvorgän
ge. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Schuh
3520 außerdem eine Antirotationseinrichtung zum Halten des
Schuhs 3520 im wesentlichen in stationärer Drehposition wäh
rend des Betriebs der Vorrichtung 3500. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform ist der lösbare Verriegelungsmechanismus
3600 mit dem Schuh 3520 lösbar verbunden.
Das rohrförmige Element 3525 ist mit dem Dorn 3510 verbunden
und durch diesen abgestützt. Das rohrförmige Element 3525
wird in der radialen Richtung aufgeweitet und von dem Dorn
3510 weggepreßt. Das rohrförmige Element 3525 kann aus einer
beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Materialien hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus
Oilfield Country Tubular Goods (OCTG), aus Chrom-13-Stahl
rohren/Verschalungen, aus Stahl von Kraftfahrzeug-Qualität
oder aus Kunststoffrohren/Verschalungen. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist das rohrförmige Element 3525 her
gestellt aus OCTG, um die Festigkeit nach der Aufweitung ma
ximal zu gestalten. Die Innen- und Außendurchmesser des rohr
förmigen Elements 3525 kann beispielsweise von ungefähr 0,75
bis 47 Inch, bzw. 1,05 bis 48 Inch reichen. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform reichen die Innen- und Außendurch
messer des rohrförmigen Elements 3525 von etwa 3 bis 15,5 Inch
bzw. 3,5 bis 16 Inch, um optimaler Weise einen minimalen
Teleskopiereffekt in den gebohrten Schachtbohrungsgrößen in
optimaler Weise bereitzustellen. Das rohrförmige Element 3525
umfaßt ein ringförmiges Element mit massiven Wänden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der obere Endab
schnitt 3580 des rohrförmigen Elements 3525 geschlitzt, per
foriert oder anderweitig modifiziert, um den Dorn 3510 einzu
fangen bzw. abzubremsen, wenn der Dorn 3510 das Aufweiten des
rohrförmigen Elements 3525 beendet. Für typische Materialien
des rohrförmigen Elements 3525 beträgt seine Länge bzw. ist
begrenzt auf zwischen etwa 40 bis 20.000 Fuß Länge. Das rohr
förmige Element 3525 kann ein einziges rohrförmiges Element
umfassen; alternativ kann es mehrere miteinander verbundene
rohrförmige Element umfassen.
Der Schlammmotor 3530 ist mit dem Schuh 3520 und der Bohr
spitze 3535 verbunden. Der Schlammmotor 3530 ist außerdem
fluidmäßig mit dem Fluiddurchlaß 3555 verbunden. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird der Schlammmotor 3530 durch
Fluidmaterialien angetrieben, wie etwa beispielsweise Bohr
schlamm, Wasser, Zement, Epoxidharz, Schmiermittel oder
Schlackengemisch, gefördert aus dem Fluiddurchlaß 3555 zu dem
Schlammmotor 3530. Auf diese Weise treibt der Schlammmotor
3530 die Bohrspitze 3535 an. Die Betriebsdrücke und Durchsät
ze zum Betreiben des Schlammmotors 3530 können beispielsweise
von etwa 0 bis 12.000 psi bzw. 0 bis 10.000 Gallonen/Minute
reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reichen die
Betriebsdrücke und Durchsätze für den Betrieb des Schlammmo
tors 3530 von etwa 0 bis 5.000 psi bzw. 40 bis 3.000 Gallo
nen/Minute.
Der Schlammmotor 3530 kann eine beliebige Anzahl von herkömm
lichen, kommerziell erhältlichen Schlammmotoren umfassen, mo
difiziert in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden
Offenbarung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die
Größe des Schlammmotors 3530 und der Bohrspitze 3535 so ge
wählt, daß sie das Innere des Schuhs 3520 und des aufgeweite
ten rohrförmigen Elements 3525 durchsetzen bzw. durchlaufen
können. Auf diese Weise können der Schlammmotor 3530 und die
Bohrspitze 3535 aus einer lochab liegenden Stelle bei Beendi
gung des Bohr- und Verschalungsvorgangs rückgewonnen werden.
Die Bohrspitze 3535 ist mit dem Schlammmotor 3530 verbunden.
Die Bohrspitze 3535 ist bevorzugt dazu ausgelegt, durch den
Schlammmotor 3530 angetrieben zu werden. Auf diese Weise
bohrt die Bohrspitze 3535 neue Abschnitte der Schachtbohrung
3575 auf.
Die Bohrspitze 3535 kann eine beliebige Anzahl von herkömmli
chen, kommerziell erhältlichen Bohrspitzen umfassen, modifi
ziert in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Of
fenbarung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die
Größe des Schlammmotors 3530 und der Bohrspitze 3535 so ge
wählt, daß diese das Innere des Schuhs 3520 und des aufgewei
teten rohrförmigen Elements 3525 durchlaufen kann. Auf diese
Weise können der Schlammmotor 3530 und die Bohrspitze 3535
aus einer lochab liegenden Stelle bei Beendigung des Bohr-
und Verschalungsvorgangs rückgewonnen werden. Gemäß mehreren
alternativen bevorzugten Ausführungsformen umfaßt die Bohr
spitze 3535 eine exzentrische Bohrspitze, eine doppelt zen
trierte Bohrspitze oder eine Bohrspitze mit kleinem Durchmes
ser mit einem hydraulisch betätigten unteren Erweiterungsboh
rer.
Der erste Fluiddurchlaß 3540 erlaubt es, daß Fluidmaterial zu
dem zweiten Fluiddurchlaß 3545, der Druckkammer 3550, dem
dritten Fluiddurchlaß 3555 und dem Schlammmotor 3530 trans
portiert werden. Der erste Fluiddurchlaß 3540 ist mit dem
Tragelement 3505 verbunden und innerhalb desselben positio
niert. Der erste Fluiddurchlaß 3540 erstreckt sich bevorzugt
ausgehend von einer Position benachbart zu der Oberfläche zu
dem zweiten Fluiddurchlaß 3545 innerhalb des Dorns 3510. Der
erste Fluiddurchlaß 3540 ist bevorzugt entlang einer Mitten
linie der Vorrichtung 3500 positioniert.
Der zweite Fluiddurchlaß 3545 erlaubt es, daß Fluidmateriali
en aus dem ersten Fluiddurchlaß 3540 zu der Druckkammer 3550,
dem dritten Fluiddurchlaß 3555 und dem Schlammmotor 3530 ge
fördert werden. Der zweite Fluiddurchlaß 3545 ist mit dem
Dorn 3510 verbunden und innerhalb desselben positioniert. Der
zweite Fluiddurchlaß 3545 erstreckt sich bevorzugt ausgehend
von einer Position benachbart zu dem ersten Fluiddurchlaß
3540 zum Boden des Dorns 3510. Der zweite Fluiddurchlaß 3545
ist bevorzugt im wesentlichen entlang der Mittenlinie der
Vorrichtung 3500 positioniert.
Die Druckkammer 3550 erlaubt es, daß Fluidmaterialien aus dem
zweiten Fluiddurchlaß 3545 zu dem dritten Fluiddurchlaß 3555
und dem Schlammotor 3530 gefördert werden. Die Druckkammer
ist bevorzugt festgelegt durch den Bereich unterhalb des
Dorns 3510 und innerhalb des rohrförmigen Elements 3525, der
Dornstarteinrichtung 3510, des Schuhs 3520 und der lösbaren
Kupplung 3600. Während des Betriebs der Vorrichtung 3500 ver
anlaßt ein Unterdrucksetzen der Druckkammer 3550 bevorzugt
das rohrförmige Element 3525 dazu, von dem Dorn 3510 wegge
preßt zu werden.
Der dritte Fluiddurchlaß 3555 erlaubt es, daß Fluidmateriali
en aus der Druckkammer 3550 zu dem Schlammmotor 3530 geför
dert werden. Der dritte Fluiddurchlaß 3555 kann mit dem Schuh
3520 oder der lösbaren Kupplung 3600 verbunden und in diesem
bzw. in dieser angeordnet sein. Der dritte Fluiddurchlaß 3555
erstreckt sich bevorzugt ausgehend von einer Position benach
bart zu der Druckkammer 3550 zum Boden des Schuhs 3520 oder
zur lösbaren Kupplung 3600. Der dritte Fluiddurchlaß 3555 ist
bevorzugt im wesentlichen entlang der Mittenlinie der Vor
richtung 3500 positioniert.
Die Fluiddurchlässe 3540, 3545 und 3555 sind bevorzugt ge
wählt, um Materialien, wie etwa Zement, Bohrschlamm oder Epo
xidharz, mit durch Schweißen, amorphes Verbinden bzw. Kleben,
zu fördern, die von etwa 0 bis 3.000 Gallonen/Minute bzw. 0
bis 9.000 psi reichen, um in optimaler Weise betriebsmäßige
Effizienz bereitzustellen.
Die Becherdichtung 3560 ist mit der Außenseite des Tragele
ments 3505 verbunden und durch diese abgestützt. Die Becher
dichtung 3560 verhindert, daß Fremdmaterialien in den inneren
Bereich des rohrförmigen Elements 3525 eindringt. Die Becher
dichtung 3560 kann eine beliebige Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen Becherdichtungen umfassen, wie etwa
beispielsweise TP-Becher oder SIP-Becher, modifiziert in
Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Becher
dichtung 3560 SIP-Becher, erhältlich von Halliburton Energy
Services in Dallas, Texas, um in optimaler Weise das Eindrin
gen von Fremdmaterialien zu blockieren, und um einen Schmier
mittelkörper aufzunehmen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt die Vorrichtung 3500 mehrere derartige Be
cherdichtungen, um in optimaler Weise das Eindringen von
Fremdmaterial in den inneren Bereich des rohrförmigen Ele
ments 3525 im Bereich des Dorns 3510 zu verhindern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Schmiermit
telmenge 3565 in dem ringförmigen Bereich um den Dorn 3510 im
Innern des rohrförmigen Elements 3525 vorgesehen. Auf diese
Weise wird das Pressen des rohrförmigen Elements 3525 weg von
dem Dorn 3510 erleichtert. Das Schmiermittel 3565 kann eine
beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Schmiermitteln umfassen, wie etwa beispielsweise Lubriplate,
auf Chlor basierende Schmiermittel, auf Öl basierende
Schmiermittel, oder Climax 1500 Antiseize (3100). Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Schmiermittel 3565
Climax 1500 Antiseize (1300), erhältlich von Climax Lubri
cants und Equipment Co. in Houston, Texas, um in optimaler
Weise eine optimale Schmierung zur Erleichterung des Aufwei
tungsprozesses bereitzustellen.
Die Dichtungen 3570 sind mit dem Endabschnitt 3580 des rohr
förmigen Elements 3525 verbunden und werden durch diesen ab
gestützt. Die Dichtungen 3570 sind außerdem auf einer Außen
seite des Endabschnitts 3580 des rohrförmigen Elements 3525
angeordnet. Die Dichtungen 3570 erlauben es, daß die Überlap
pungsverbindung zwischen dem unteren Endabschnitt 3585 eines
bereits existierenden Verschalungsabschnitts 3590 und dem
Endabschnitt 3580 des rohrförmigen Elements 3525 fluidmäßig
abgedichtet werden. Die Dichtungen 3570 können eine beliebige
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Dichtungen
umfassen, wie etwa beispielsweise Blei-, Gummi-, Teflon- oder
Epoxidharzdichtungen, modifiziert in Übereinstimmung mit den
Lehren der vorliegenden Offenbarung. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform sind die Dichtungen 3570 aus Stratalock-
Epoxidharz geformt, erhältlich von Halliburton Energy Ser
vices in Dallas, Texas, um in optimaler Weise einen Last tra
genden Grenzflächensitz zwischen dem Ende 3580 des rohrförmi
gen Elements 3525 und dem Ende 3585 der bereits existierenden
Verschalung 3590 bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Dichtungen
3570 gewählt, um in optimaler Weise eine ausreichende Rei
bungskraft zur Abstützung des aufgeweiteten rohrförmigen Ele
ments 3525 von der bereits existierenden Verschalung 3590 be
reitzustellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht
die Reibungskraft, die in optimaler Weise durch die Dichtun
gen 3570 vorgesehen ist, von etwa 1.000 bis 1.000.000 lbf, um
in optimaler Weise das aufgeweitete rohrförmige Element 3525
abzustützen.
Die lösbare Kupplung 3600 ist bevorzugt lösbar mit dem Boden
des Schuhs 3520 verbunden. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt die lösbare Kupplung 3600 Fluidmaterialien
zum Abdichten der Grenzfläche zwischen der lösbaren Kupplung
3600 und dem Schuh 3530. Auf diese Weise kann die Druckkammer
3550 unter Druck gesetzt werden. Die lösbare Kupplung 3600
kann eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen lösbaren Kupplungen umfassen, die geeignet sind
für Bohrvorgänge, modifiziert in Übereinstimmung mit den Leh
ren der vorliegenden Offenbarung.
Während des Betriebs der Vorrichtung 3500 wird, wie in Fig.
22A gezeigt, die Vorrichtung 3500 bevorzugt anfänglich inner
halb eines bereits existierenden Abschnitts einer Schachtboh
rung 3575 positioniert, enthaltend einen vorab existierenden
Schachtbohrungs-Verschalungsabschnitt 3590. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform wird der obere Endabschnitt 3580
des rohrförmigen Elements 3525 in überlappender Beziehung mit
dem unteren Ende 3585 des bereits existierenden Verschalungs
abschnitts 3590 positioniert. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform wird die Vorrichtung 3500 anfänglich in der
Schachtbohrung 3575 positioniert, wobei die Bohrspitze 353
sich in Kontakt mit dem Boden der Schachtbohrung 3575 befin
det. Während der anfänglichen Plazierung der Vorrichtung 3500
in der Schachtbohrung 3575 wird das rohrförmige Element 3525
durch den Dorn 3510 bevorzugt abgestützt.
Wie in Fig. 22B gezeigt, wird daraufhin ein Fluidmaterial
3595 in den ersten Fluiddurchlaß 3540 gepumpt. Das Fluidmate
rial 3595 wird bevorzugt aus dem ersten Fluiddurchlaß 3540 zu
dem zweiten Fluiddurchlaß 3545, die Druckkammer 3550, den
dritten Fluiddurchlaß 3555 und den Einlaß des Schlammmotors
3530 gefördert. Das Fluidmaterial 3595 kann eine beliebige
Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Fluidmate
rialien umfassen, wie etwa beispielsweise Bohrschlamm, Wasser
Zement, Epoxidharz oder Schlackengemisch. Das Fluidmaterial
3595 kann in den ersten Fluiddurchlaß 3540 mit Betriebsdrüc
ken und Durchsätzen gepumpt werden, die beispielsweise von
etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute rei
chen.
Das Fluidmaterial 3595 gelangt in den Einlaß für den Schlamm
motor 3530 und treibt den Schlammmotor 3530 an. Das Fluidma
terial 3595 verläßt daraufhin den Schlammmotor 3530 und ge
langt in den ringförmigen Bereich, der die Vorrichtung 3500
in der Schachtbohrung 3575 umgibt. Der Schlammmotor 3530
treibt seinerseits die Bohrspitze 3535 an. Der Betrieb der
Bohrspitze 3535 führt zum Ausbohren des neuen Schachtboh
rungsabschnitts 3575.
In dem Fall, daß das Fluidmaterial 3595 ein aushärtbares Flu
idmaterial umfaßt, wird das Fluidmaterial 3595 bevorzugt aus
härten gelassen, um einen äußeren ringförmigen Körper zu bil
den, welcher die Peripherie des aufgeweiteten rohrförmigen
Elements 3525 umgibt. In dem Fall, daß das Fluidmaterial 3595
ein nicht aushärtbares Fluidmaterial ist, wird das rohrförmi
ge Element 3595 bevorzugt in innigen Kontakt mit den Innen
wänden der Schachtbohrung 3575 aufgeweitet. Auf diese Weise
ist ein äußerer ringförmiger Körper in den Anwendungen nicht
erforderlich bzw. vorgesehen.
Wie in Fig. 22C gezeigt, erzeugt zu einem bestimmten Be
triebszeitpunkt des Schlammmotors 3530 und der Bohrspitze
3535 der Druckabfall über dem Schlammmotor 3530 einen ausrei
chenden Gegendruck, um den Betriebsdruck in der Druckkammer
3550 dazu zu veranlassen, auf einen Druck anzuwachsen, der
erforderlich ist, das rohrförmige Element 3525 von dem Dorn
3510 wegzupressen. Die Erhöhung des Betriebsdrucks in der
Druckkammer 3550 veranlaßt das rohrförmige Element 3525 dar
aufhin dazu, von dem Dorn 3510 weggepreßt zu werden, wie in
Fig. 22D gezeigt. Für typische rohrförmige Element 3525 kann
der erforderliche Betriebsdruck von beispielsweise etwa 1.000
bis 9.000 psi reichen. Auf diese Weise wird eine Schachtboh
rungs-Verschalung gleichzeitig mit dem Ausbohren eines neuen
Schachtbohrungsabschnitts gebildet.
Während des Betriebs der Vorrichtung 3500 wird gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform die Vorrichtung 3500 in
die Schachtbohrung 3575 abgesenkt, bis die Bohrspitze 3535
benachbart zum Boden der Schachtbohrung 3575 zu liegen kommt.
Während dieses Vorgangs wird das rohrförmige Element 3525 be
vorzugt durch den Dorn 3510 abgestützt. Die Vorrichtung 3500
wird daraufhin abgesenkt, bis die Bohrspitze 3535 in innigen
Kontakt mit dem Boden der Schachtbohrung 3575 plaziert ist.
Zu diesem Zeitpunkt wird zumindest ein Teil des Gewichts des
rohrförmigen Elements 3525 durch die Bohrspitze 3535 getra
gen.
Das Fluidmaterial 3959 wird daraufhin in den ersten Fluid
durchlaß 3540, den zweiten Fluiddurchlaß 3545, die Druckkam
mer 3550, den dritten Fluiddurchlaß 3555 und den Einlaß des
Schlammmotors 3530 gepumpt. Der Schlammotor 3530 treibt dar
aufhin die Bohrspitze 3535 an, um einen neuen Abschnitt der
Schachtbohrung 3575 auszubohren. Sobald der Differenzdruck
bzw. Differentialdruck über dem Schlammmotor 3530 den minima
len Aufweitungsdruck für das rohrförmige Element 3525 über
steigt, beginnt das rohrförmige Element 3525 damit, von dem
Dorn 3510 weggepreßt zu werden. Wenn das rohrförmige Element
3525 von dem Dorn 3510 weggepreßt wird, wird das Gewicht des
aufgeweiteten Abschnitts des rohrförmigen Elements 3525 zu
der Bohrspitze 3535 übertragen und durch dieses aufgenommen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Pumpdruck
des Fluidmaterials 3595 im wesentlichen während des gesamten
Prozesses konstant gehalten. Zu einem bestimmten Zeitpunkt
während des Wegpreßprozesses des rohrförmigen Elements 3525
weg von dem Dorn 3510 wird ein ausreichender Teil des Ge
wichts des rohrförmigen Elements 3525 auf die Bohrspitze 3535
übertragen, um den Wegpreßprozeß aufgrund der entgegen ge
richteten Kraft zu stoppen. Ein fortgesetztes Bohren durch
die Bohrspitze 3535 überträgt gegebenenfalls einen ausrei
chenden Teil des Gewichts des aufgeweiteten Abschnitts des
rohrförmigen Elements 3525 zurück zu dem Dorn 3510. Zu diesem
Zeitpunkt dauert das Pressen des rohrförmigen Elements 3525
weg von dem Dorn 3510 an. Auf diese Weise ist das Tragelement
3505 zu keinem Zeitpunkt bewegt worden, und keine Bohrrohr
verbindungen sind an der Oberfläche vorgenommen worden, weil
der neue Schachtbohrungs-Verschalungsabschnitt innerhalb des
neu gebohrten Schachtbohrungsabschnitts erzeugt wird durch
das konstante Abwärtsbewegen des aufgeweiteten rohrförmigen
Elements 3525 weg von dem Dorn 3510.
Sobald der neue Schachtbohrungsabschnitt, der mit dem voll
ständig aufgeweiteten rohrförmigen Element 3525 ausgekleidet
ist, fertiggestellt ist, werden das Tragelement 3305 und der
Dorn 3510 aus der Schachtbohrung 3525 entfernt. Die Bohran
ordnung mit dem Schlammmotor 3530 und der Bohrspitze 3535
wird daraufhin bevorzugt entfernt, indem ein Bohrgestänge in
den neuen Schachtbohrungs-Verschalungsabschnitt abgesenkt
wird, und indem die Bohranordnung rückgewonnen wird unter
Verwendung der Verriegelung 3600. Das aufgeweitete rohrförmi
ge Element 3525 wird daraufhin zementiert unter Verwendung
herkömmlicher Quetschzementmethoden, um ein massives ringför
miges Dichtungselement um die Peripherie des aufgeweiteten
rohrförmigen Elements 3525 bereitzustellen.
Alternativ kann die Vorrichtung 3500 verwendet werden, um ei
ne unterirdische Rohrleitung zu reparieren oder auszubilden,
oder um ein Tragelement für eine Struktur zu bilden. Gemäß
mehreren bevorzugten Ausführungsformen werden die Lehren der
Vorrichtung 3500 kombiniert mit den Lehren der in Fig. 1 bis
21 gezeigten Ausführungsformen. Beispielsweise kann durch be
triebsmäßiges Verbinden des Schlammmotors 3530 und der Bohr
spitze 3535 mit den Druckkammern, die verwendet werden für
das radiale Aufweiten der rohrförmigen Elemente der unter Be
zug auf Fig. 1 bis 21 gezeigten und erläuterten Ausführungs
formen, die Verwendung von Stopfen entfallen und die rohrför
mige Aufweitung der rohrförmigen Elemente kann kombiniert
werden mit dem Ausbohren neuer Schachtbohrungsabschnitte.
Unter Bezug auf Fig. 23A, 23B und 23C wird eine Vorrichtung
3700 zum Aufweiten eines rohrförmigen Elements nunmehr erläu
tert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Vor
richtung 3700 ein Tragelement 3705, ein Dichtstück 3710, eine
erste Fluidleitung 3715, einen ringförmigen Fluiddurchlaß
3720, Fluideinlässe 3725, eine ringförmige Dichtung 3730, ei
ne zweite Fluidleitung 3735, einen Fluiddurchlaß 3740, einen
Dorn 3745, eine Dornstarteinrichtung 3750, ein rohrförmiges
Element 3755, Gleitelemente 3760 und Dichtungen 3765. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform wird die Vorrichtung 3700
eingesetzt, um das rohrförmige Element 3755 radial aufzuwei
ten. Auf diese Weise kann die Vorrichtung 3700 verwendet wer
den, um eine Schachtbohrungsauskleidung zu bilden, um eine
Schachtbohrung auszukleiden, um eine Rohrleitung zu bilden,
um eine Rohrleitung auszukleiden, um ein strukturelles Trag
element zu bilden, oder um eine Schachtbohrungsauskleidung,
eine Rohrleitung oder ein strukturelles Tragelement zu repa
rieren. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Vor
richtung 3700 verwendet, um zumindest einen Teil des rohrför
migen Elements 3755 auf ein bereits existierendes rohrförmi
ges Element aufzubringen.
Das Tragelement 3705 ist bevorzugt mit dem Dichtstück 3710
und der Dornstarteinrichtung 3750 verbunden. Das Tragelement
3705 umfaßt ein rohrförmiges Element, das hergestellt ist aus
einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen Materialien, wie etwa beispielsweise aus Oilfield
Country Tubular Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoff
stahl oder Edelstahl. Das Tragelement 3705 ist bevorzugt ge
wählt, um durch einen bereits existierenden Abschnitt einer
Schachtbohrungs-Verschalung 3770 zu passen. Auf diese Weise
kann die Vorrichtung 3700 innerhalb einer Schachtbohrungs-
Verschalung 3770 positioniert werden. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform wird das Tragelement 3705 mit der Dornstart
einrichtung 3750 lösbar verbunden. Auf diese Weise kann das
Tragelement 3705 von der Dornstarteinrichtung 3750 bei Been
digung des Aufweitungsvorgangs entkoppelt werden.
Das Dichtstück 3710 ist mit dem Tragelement 3705 und der er
sten Fluidleitung 3715 verbunden. Das Dichtstück 3710 stellt
bevorzugt eine Fluiddichtung zwischen der Außenseite der er
sten Fluidleitung 3715 und der Innenseite des Tragelements
3705 bereit. Auf diese Weise dichtet das Dichtstück 3710 be
vorzugt ab und legt in Kombination mit dem Tragelement 3705,
der ersten Fluidleitung 3715, der zweiten Fluidleitung 3735
und dem Dorn 3745 eine ringförmige Kammer 3775 fest. Das
Dichtstück 3710 kann eine beliebige Anzahl von herkömmlichen,
kommerziell erhältlichen Dichtstücken umfassen, modifiziert
in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenba
rung.
Die erste Fluidleitung 3715 ist mit dem Dichtstück 3710 und
der ringförmigen Dichtung 3730 verbunden. Die erste Fluidlei
tung 3715 umfaßt bevorzugt ein ringförmiges Element, herge
stellt aus einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommer
ziell erhältlichen Materialien, wie etwa beispielsweise Oil
field Country Tubular Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlen
stoffstahl oder Edelstahl. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt die erste Fluidleitung 3715 einen oder meh
rere Fluideinlässe 3725 zum Fördern von Fluidmaterialien aus
dem ringförmigen Fluiddurchlaß 3720 in die Kammer 3775.
Der ringförmige Fluiddurchlaß 3720 ist durch die Innenseite
der ersten Fluidleitung 3715 und die Innenseite der zweiten
Fluidleitung 3735 festgelegt und dort positioniert. Der ring
förmige Fluiddurchlaß 3720 ist bevorzugt dazu ausgelegt, Flu
idmaterialien, wie etwa Zement, Wasser, Epoxidharz, Schmier
mittel und Schlackengemisch, mit Betriebsdrücken und Durch
sätzen zu fördern, die von etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis
3.000 Gallonen/Minute reichen, um in optimaler Weise be
triebsmäßige Effizienz bereitzustellen.
Die Fluideinlässe 3725 sind in einem Endabschnitt der ersten
Fluidleitung 3715 angeordnet. Die Fluideinlässe 3725 sind be
vorzugt dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa Zement,
Wasser, Epoxidharz, Schmiermittel und Schlackengemisch, mit
Betriebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die von etwa 0
bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen, um in
optimaler Weise betriebsmäßige Effizienz bereitzustellen.
Die ringförmige Dichtung 3730 ist mit der ersten Fluidleitung
3715 und der zweiten Fluidleitung 3735 verbunden. Die ring
förmige Dichtung 3730 ist bevorzugt mit einer Fluiddichtung
zwischen der Innenseite der ersten Fluidleitung 3715 und der
Außenseite der zweiten Fluidleitung 3735 versehen. Die ring
förmige Dichtung 3730 stellt bevorzugt eine Fluiddichtung
zwischen der Innenseite der ersten Fluidleitung 3715 und der
Außenseite der zweiten Fluidleitung 3735 während der Relativ
bewegung der ersten Fluidleitung 3715 und der zweiten Fluid
leitung 3735 bereit. Die ringförmige Dichtung 3730 kann eine
beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Dichtungen umfassen, wie etwa beispielsweise O-Ringe, Poly
packdichtungen oder Metallfeder-vorgespannte Dichtungen. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Dichtung
3730 eine Polypackdichtung, erhältlich von Parker Seals, um
in optimaler Weise eine Abdichtung für eine axiale Bewegung
bereitzustellen.
Die zweite Fluidleitung 3735 ist mit der ringförmigen Dich
tung 3730 und dem Dorn 3845 verbunden. Die zweite Fluidlei
tung umfaßt bevorzugt ein rohrförmiges Element, hergestellt
aus einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell
erhältlichen Materialien, wie etwa beispielsweise aus Spiral
rohren, Oilfield Country Tubular Goods, Niedriglegierungs
stahl, Edelstahl oder Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Fluid
leitung 3735 dazu ausgelegt, Fluidmaterialien, wie etwa Ze
ment, Wasser, Epoxidharz, Schmiermittel und Schlackengemisch,
mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu fördern, die von etwa
0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen, um
in optimaler Weise betriebsmäßig Effizienz bereitzustellen.
Der Fluiddurchlaß 3740 ist mit der zweiten Fluidleitung 3735
und dem Dorn 3745 verbunden. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist der Fluiddurchlaß 3740 dazu ausgelegt, Fluidma
terialien, wie etwa Zement, Wasser, Epoxidharz, Schmiermittel
und Schlackengemisch, mit Betriebsdrücken und Durchsätzen zu
fördern, die von etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallo
nen/Minute reichen, um in optimaler Weise betriebsmäßige Ef
fizienz bereitzustellen.
Der Dorn 3745 ist mit der zweiten Fluidleitung 3735 und der
Dornstarteinrichtung 3750 verbunden. Der Dorn 3745 umfaßt be
vorzugt ein ringförmiges Element mit einem konischen Ab
schnitt, hergestellt aus einer beliebigen Anzahl von herkömm
lichen, kommerziell erhältlichen Materialien, wie etwa bei
spielsweise Kohlenstoffstahl, Werkzeugstahl, Keramik oder
Verbundstoffmaterialien. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form reicht der Angriffwinkel des konischen Abschnitts des
Dorns 3745 von etwa 10 bis 30°, um in optimaler Weise die
Dornstarteinrichtung 3750 und das rohrförmige Element 3755 in
der radialen Richtung aufzuweiten. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform reicht die Oberflächenhärte des konischen Ab
schnitts des Dorns 3745 von etwa 50 Rockwell C bis 70 Rock
well C. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform
reicht die Oberflächenhärte der Außenseite des konischen Ab
schnitts des Dorns 3745 von etwa 58 Rockwell C bis 62 Rock
well C, um in optimaler Weise hohe Dehnfestigkeit bereitzu
stellen. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist der
Dorn 3745 aufweitbar, um den radialen Aufweitungsprozeß zu
sätzlich optimal zu verbessern.
Die Dornstarteinrichtung 3750 ist mit dem Tragelement 3705,
dem Dorn 3745 und dem rohrförmigen Element 3755 verbunden.
Die Dornstarteinrichtung 3750 umfaßt bevorzugt ein rohrförmi
ges Element mit variablem Querschnitt und verringerter Wan
dungsdicke, um den radialen Aufweitungsprozeß zu erleichtern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Querschnitt
der rohrförmigen Dornstarteinrichtung 3750 an einem Ende so
ausgelegt, daß er mit dem Dorn 3745 zusammenpaßt, und am an
deren Ende ist der Querschnitt der rohrförmigen Dornstartein
richtung 3750 dazu ausgelegt, daß er mit dem Querschnitt des
rohrförmigen Elements 3755 zusammenpaßt. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform reicht die Wandungsdicke der Dorn
starteinrichtung 3750 von etwa 50 bis 100% der Wandungsdicke
des rohrförmigen Elements 3755, um das Einleiten des radialen
Aufweitungsprozesses zu erleichtern.
Die Dornstarteinrichtung 3750 kann aus einer beliebigen An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien
hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus Oilfield Coun
try Tubular Goods, Niedriglegierungsstahl, Edelstahl oder
Kohlenstoffstahl. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
die Dornstarteinrichtung 3750 aus Oilfield Country Tubular
Goods hergestellt, das eine höhere Festigkeit aufweist, je
doch eine geringere Wandungsdicke als das rohrförmige Element
3755, um in optimaler Weise mit der Berstfestigkeit des rohr
förmigen Elements 3755 übereinzustimmen. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist die Dornstarteinrichtung 3750 mit
dem rohrförmigen Element 3755 lösbar verbunden. Auf diese
Weise kann die Dornstarteinrichtung 3750 aus der Schachtboh
rung 3780 bei der Beendigung eines Aufweitungsvorgangs ent
fernt werden.
Das rohrförmige Element 3755 ist mit der Dornstarteinrich
tung, den Gleitelementen 3760 und den Dichtungen 3765 verbun
den. Das rohrförmige Element 3755 umfaßt bevorzugt ein rohr
förmiges Element, hergestellt aus einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien, wie etwa
beispielsweise Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl,
Edelstahl oder Oilfield Country Tubular Goods. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist das rohrförmige Element 3755
aus Oilfield Country Tubular Goods hergestellt.
Die Gleitelemente 3760 sind mit der Außenseite des rohrförmi
gen Elements 3755 verbunden. Die Gleitelemente 3760 sind be
vorzugt dazu ausgelegt, die Innenwände einer Verschalung, ei
ner Rohrleitung oder einer anderen Struktur bei der radialen
Aufweitung des rohrförmigen Elements 3755 zu verbinden. Auf
diese Weise stellen die Gleitelemente 3760 eine strukturelle
Abstützung für das aufgeweitete rohrförmige Element 3755 be
reit. Die Gleitelemente 3760 können eine beliebige Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Gleitelementen umfas
sen, modifiziert in Übereinstimmung mit den Lehren der vor
liegenden Offenbarung.
Die Dichtungen 3765 sind mit der Außenseite des rohrförmigen
Elements 3755 verbunden. Die Dichtungen 3765 stellen bevor
zugt eine Fluiddichtung zwischen der Außenseite des aufgewei
teten rohrförmigen Elements 3755 und den Innenwänden einer
Verschalung, einer Rohrleitung oder einer anderen Struktur
bei der radialen Aufweitung des rohrförmigen Elements 3755
bereit. Auf diese Weise stellen die Dichtungen 3765 eine Flu
iddichtung für das aufgeweitete rohrförmige Element 3755 be
reit. Die Dichtungen 3765 können eine beliebige Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Dichtungen umfassen,
wie etwa beispielsweise aus Blei, Gummi, Teflon oder Epoxid
harz, modifiziert in Übereinstimmung mit den Lehren der vor
liegenden Offenbarung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfassen die Dichtungen 3765 Dichtungen, geformt aus
Stratalock-Epoxidharz, erhältlich von Halliburton Energy Ser
vices in Dallas, Texas, um in optimaler Weise eine hydrauli
sche Abdichtung in der Überlappungsverbindung bereitzustellen
und die Lasttragefähigkeit optimal bereitzustellen, um typi
schen Spannungs- und Drucklasten widerstehen zu können.
Während des Betriebs der Vorrichtung 3700 wird die Vorrich
tung 3700 bevorzugt in eine Schachtbohrung 3780 abgesenkt,
die einen bereits existierenden Schachtbohrungs-
Verschalungsabschnitt 3770 umfaßt. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform wird die Vorrichtung 3700 bevorzugt zumindest
in einem Teil eines rohrförmigen Elements 3755 angeordnet,
der einen Teil einer Schachtbohrungs-Verschalung 3770 über
lappt. Auf diese Weise veranlaßt die radiale Aufweitung des
rohrförmigen Elements 3755 bevorzugt die Außenseite des auf
geweiteten rohrförmigen Elements 3755 dazu, mit der Innensei
te der Schachtbohrungs-Verschalung 3770 eine Verbindung ein
zugehen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform veranlaßt
die radiale Aufweitung des rohrförmigen Elements 3755 außer
dem, die Gleitelemente 3760 und die Dichtungen 3765 dazu, mit
der Innenseite der Schachtbohrungs-Verschalung 3770 in Ein
griff zu gelangen. Auf diese Weise wird das aufgeweitete
rohrförmige Element 3755 mit einer verbesserte strukturellen
Abstützung durch die Gleitelemente 3760 und mit einer verbes
serten Fluiddichtung durch die Dichtungen 3765 versehen.
Wie in Fig. 23B gezeigt, wird nach einer Plazierung der Vor
richtung 3700 in Überlappungsbeziehung mit der Schachtboh
rungs-Verschalung 3770 ein Fluidmaterial 3785 bevorzugt in
die Kammer 3775 unter Verwendung des Fluiddurchlasses 3720
und der Einlaßdurchlässe 3725 gepumpt. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform wird das Fluidmaterial in die Kammer 3775
mit Betriebsdrücken und Durchsätzen gepumpt, die von etwa 0
bis 9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen, um in
optimaler Weise betriebsmäßige Effizienz bereitzustellen. Das
gepumpte Fluidmaterial 3785 erhöht de Betriebsdruck innerhalb
der Kammer 3775. Der erhöhte Betriebsdruck in der Kammer 3775
veranlaßt wiederum den Dorn 3745 dazu, die Dornstarteinrich
tung 3750 und das rohrförmige Element 3755 von der Oberfläche
des Dorns 3745 weg zu pressen. Das Pressen der Dornstartein
richtung 3750 und des rohrförmigen Elements 3755 weg von der
Oberfläche des Dorns 3745 veranlaßt die Dornstarteinrichtung
3750 und das rohrförmige Element 3755 dazu, in der radialen
Richtung aufzuweiten. Fortgesetztes Pumpen des Fluidmaterials
3785 veranlaßt die gesamte Länge des rohrförmigen Elements
3755 dazu, in der radialen Richtung aufzuweiten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Pumpge
schwindigkeit und der Pumpdruck des Fluidmaterials 3785 wäh
rend der letzten Stufen des Aufweitungsprozesses verringert,
um den Stoß auf die Vorrichtung 3700 zu minimieren. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung 3700
Stoßabsorber zum Absorbieren des Stoßes, der durch die Been
digung des Aufweitungsprozesses hervorgerufen wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform veranlaßt der Aufwei
tungsprozeß den Dorn 3745 dazu, sich in axialer Richtung 3785
zu bewegen. Während der axialen Bewegung des Dorns fördert
gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Fluiddurchlaß
3740 Fluidmaterial 3790, verschoben durch den sich bewegenden
Dorn 3745, aus der Schachtbohrung 3780 heraus. Auf diese Wei
se werden die betriebsmäßige Effizienz und Geschwindigkeit
des Aufweitungsprozesses verbessert bzw. erhöht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Aufwei
tungsprozeß das Einspritzen eines aushärtbaren Fluidmaterials
in den ringförmigen Bereich zwischen dem rohrförmigen Element
3755 und dem Bohrloch 3708. Auf diese Weise wird eine aus
härtbare Dichtungsschicht zwischen dem aufweitbaren rohrför
migen Element 3755 und den inneren Wänden der Schachtbohrung
3780 bereitgestellt.
Bei Beendigung des Aufweitungsprozesses werden gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform und wie in Fig. 23C gezeigt, das
Tragelement 3705, das Dichtstück 3710, die erste Fluidleitung
3715, die ringförmige Dichtung 3730, die zweite Fluidleitung
3735, der Dorn 3745 und die Dornstarteinrichtung 3750 aus der
Schachtbohrung 3780 entfernt.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird die Vorrichtung
3700 verwendet, um eine bereits existierende Schachtbohrungs-
Verschalung, eine Rohrleitung oder einen strukturellen Träger
zu reparieren. Gemäß einer alternativen Ausführungsform um
fassen beide Enden des rohrförmigen Elements 3755 bevorzugt
Gleitelemente 3760 und Dichtungen 3765.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird die Vorrichtung
3700 dazu eingesetzt, einen rohrförmigen strukturellen Träger
für eine Gebäude- bzw. eine Offshore-Struktur bereitzustel
len.
Anhand von Fig. 24A, 24B, 24C, 24D und 24E wird nunmehr eine
Vorrichtung 3900 zum Aufweiten eines rohrförmigen Elements
erläutert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die
Vorrichtung 3900 ein Tragelement, 3905, eine Dornstartein
richtung 3910, einen Dorn 3915, einen ersten Fluiddurchlaß
3920, ein rohrförmiges Element 3925, Gleitelemente 3930,
Dichtungen 3935, einen Schuh 3940 und einen zweiten Fluid
durchlaß 3945. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird
die Vorrichtung 3900 verwendet, um die Dornstarteinrichtung
3910 und das rohrförmige Element 3925 aufzuweiten. Auf diese
Weise kann die Vorrichtung 3900 verwendet werden, um eine
Schachtbohrungs-Verschalung zu bilden, eine Schachtbohrungs-
Verschalung zu verkleiden, eine Rohrleitung zu bilden, eine
Rohrleitung zu verkleiden, ein strukturelles Tragelement zu
bilden oder eine Schachtbohrungs-Verschalung, eine Rohrlei
tung oder ein strukturelles Tragelement zu reparieren. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform wird die Vorrichtung 3900
verwendet, um zumindest einen Teil des rohrförmigen Elements
3925 auf einem bereits existierenden strukturellen Element
aufzutragen.
Das Tragelement 3905 ist bevorzugt mit der Dornstarteinrich
tung 3910 verbunden. Das Tragelement 3905 umfaßt bevorzugt
ein rohrförmiges Element, das aus einer beliebigen Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien herge
stellt ist, wie etwa beispielsweise aus Oilfield Country Tu
bular Goods, Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoffstahl oder
Edelstahl. Das Tragelement 3905, die Dornstarteinrichtung
3910, das rohrförmige Element 3925 und der Schuh 3940 sind
bevorzugt gewählt, um durch einen bereits existierenden Ab
schnitt einer Schachtbohrungs-Verschalung 3950 zu passen. Auf
diese Weise kann die Vorrichtung 3900 innerhalb einer
Schachtbohrungs-Verschalung 3970 positioniert werden. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform ist das Tragelement 3905
mit der Dornstarteinrichtung 3910 lösbar verbunden. Auf diese
Weise kann das Tragelement 3905 von der Dornstarteinrichtung
3910 bei Beendigung des Aufweitungsvorgangs entkoppelt wer
den.
Die Dornstarteinrichtung 3910 ist mit dem Tragelement 3905
und dem rohrförmigen Element 3925 verbunden. Die Dornstart
einrichtung 3910 umfaßt bevorzugt ein rohrförmiges Element
mit variablem Querschnitt und verringerter Wandungsdicke, um
den radialen Aufweitungsprozeß zu erleichtern. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist der Querschnittsbereich der
Dornstarteinrichtung 3910 an einem Ende dazu ausgelegt, mit
dem Dorn 3915 zusammenzupassen, und am anderen Ende ist der
Querschnitt der Dornstarteinrichtung 3910 dazu ausgelegt, mit
dem Querschnitt des rohrförmigen Elements 3925 übereinzustim
men. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht die Wand
dicke der Dornstarteinrichtung 3910 von etwa 50 bis 100% der
Wanddicke des rohrförmigen Elements 3925, um das Einleiten
des radialen Aufweitungsprozesses zu erleichtern.
Die Dornstarteinrichtung 3910 kann aus einer beliebigen An
zahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien
hergestellt sein, wie etwa beispielsweise aus Oilfield Coun
try Tubular Goods, Niedriglegierungsstahl, Edelstahl oder
Kohlenstoffstahl. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
die Dornstarteinrichtung 3910 aus Oilfield Country Tubular
Goods mit einer höheren Festigkeit jedoch einer geringeren
Wanddicke als das rohrförmige Element 3925 hergestellt, um in
optimaler Weise mit der Berstfestigkeit des rohrförmigen Ele
ments 3925 übereinzustimmen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist die Dornstarteinrichtung 3910 mit dem rohrför
migen Element 3925 lösbar verbunden. Auf diese Weise kann die
Dornstarteinrichtung 3910 mit der Schachtbohrung 3960 bei Be
endigung des Aufweitungsvorgangs entfernt werden.
Der Dorn 3915 ist mit der Dornstarteinrichtung 3910 verbun
den. Der Dorn 3915 umfaßt bevorzugt ein ringförmiges Element
mit einem konischen Abschnitt, hergestellt aus einer beliebi
gen Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Mate
rialien, wie etwa beispielsweise Werkzeugstahl, Kohlenstoff
stahl, Keramik oder Verbundstoffmaterialien. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform reicht der Angriffwinkel des koni
schen Abschnitts des Dorns 3915 von etwa 10 bis 15°, um in
optimaler Weise die Dornstarteinrichtung 3910 und das rohr
förmige Element 3925 in der radialen Richtung aufzuweiten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht die Oberflä
chenhärte des konischen Abschnitts des Dorns 3915 von etwa 58
bis 62 Rockwell C, um in optimaler Weise hohe Festigkeit und
Verschleißbeständigkeit sowie Grübchenkorrosionsbeständigkeit
bereitzustellen. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist
der Dorn 3915 aufweitbar, um den radialen Aufweitungsprozeß
optimal zu verstärken.
Der Fluiddurchlaß 3920 ist in dem Dorn 3915 angeordnet. Der
Fluiddurchlaß 3920 ist bevorzugt dazu ausgelegt, Fluidmate
rialien, wie etwa beispielsweise Zement, Wasser, Epoxidharz,
Schmiermittel und Schlackengemisch, mit Betriebsdrücken und
Durchsätzen zu fördern, die von etwa 0 bis 9.000 psi bzw. von
0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen, um in optimaler Weise
betriebsmäßige Effizienz bereitzustellen. Der Fluiddurchlaß
3920 umfaßt bevorzugt einen Einlaß 3965, der dazu ausgelegt
ist, einen Stopfen oder eine ähnliche Einrichtung aufzuneh
men. Auf diese Weise kann die innere Kammer 3970 über den
Dorn 3915 von der inneren Kammer 3975 unterhalb des Dorns
3915 isoliert werden.
Das rohrförmige Element 3925 ist mit der Dornstarteinrichtung
3910, den Gleitelementen 3930 und den Dichtungen 3935 verbun
den. Das rohrförmige Element 3925 umfaßt bevorzugt ein rohr
förmiges Element, das aus einer beliebigen Anzahl von her
kömmlichen, kommerziell erhältlichen Materialien hergestellt
ist, wie beispielsweise Niedriglegierungsstahl, Kohlenstoff
stahl, Edelstahl oder Oilfield Country Tubular Goods. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform ist das rohrförmige Element
3925 aus Oilfield Country Tubular Goods hergestellt.
Die Gleitelemente 3930 sind mit der Außenseite des rohrförmi
gen Elements 3925 verbunden. Die Gleitelemente 3930 sind be
vorzugt dazu ausgelegt, die Innenwände einer Verschalung, ei
ner Rohrleitung oder einer anderen Struktur bei radialer Auf
weitung des rohrförmigen Elements 3925 zu verbinden. Auf die
se Weise stellen die Gleitelemente 3930 eine Abstützung für
das aufgeweitete Rohrelement 3925 bereit. Die Gleitelemente
3930 können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommer
ziell erhältlichen Gleitelementen umfassen, modifiziert in
Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung.
Die Dichtungen 3935 sind mit der Außenseite des rohrförmigen
Elements 3925 verbunden. Die Dichtungen 3935 stellen bevor
zugt eine Fluiddichtung zwischen der Außenseite des aufgewei
teten rohrförmigen Elements 3925 und den Innenwänden einer
Verschalung, Rohrleitung oder einer Struktur bei der radialen
Aufweitung des rohrförmigen Elements 3925 bereit. Auf diese
Weise stellen die Dichtungen 3935 eine Fluiddichtung für das
aufgeweitete rohrförmige Element 3925 bereit. Die Dichtungen
3935 können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommer
ziell erhältlichen Dichtungen umfassen, wie etwa beispiels
weise Blei-, Gummi- oder Epoxidharzdichtungen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfassen die Dichtungen 3935 als
Material Stratalock-Epoxidmaterial, erhältlich von Hallibur
ton Energy Services, um in optimaler Weise eine strukturelle
Abstützung für typische Spannungs- und Drucklasten bereitzu
stellen.
Der Schuh 3940 ist mit dem rohrförmigen Element 3925 verbun
den. Der Schuh 3940 umfaßt bevorzugt ein im wesentlichen
rohrförmiges Element mit einem Fluiddurchlaß 3945 zum Fördern
von Fluidmaterialien aus der Kammer 3975 in den ringförmigen
Bereich 3970 außerhalb der Vorrichtung 3900. Der Schuh 3940
kann eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell er
hältlichen Schuhen umfassen, modifiziert in Übereinstimmung
mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung.
Während des Betriebs der Vorrichtung 3900 wird die Vorrich
tung 3900 bevorzugt in die Schachtbohrung 3960 abgesenkt, die
den bereits existierenden Abschnitt einer Schachtbohrungs-
Verschalung 3935 aufweist. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform wird die Vorrichtung 3900 mit zumindest einem Teil
des rohrförmigen Elements 3925 in Überlappung mit einem Ab
schnitt der Schachtbohrungs-Verschalung 3975 positioniert.
Auf diese Weise veranlaßt die radiale Aufweitung des rohrför
migen Elements 3925 die Außenseite des aufgeweiteten rohrför
migen Elements 3925 dazu, mit der Innenseite der Schachtboh
rungs-Verschalung 3975 eine Verbindung einzugehen. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform veranlaßt die radiale Aufwei
tung des rohrförmigen Elements 3925 außerdem die Gleitelemen
te 3930 und Dichtungen 3935 dazu, mit der Innenseite der
Schachtbohrungs-Verschalung 3975 in Eingriff zu gelangen. Auf
diese Weise wird das aufgeweitete rohrförmige Element 3925
mit einer verbesserten strukturellen Abstützung durch die
Gleitelemente 3930 und einer verbesserten Fluiddichtung durch
die Dichtungen 3935 versehen.
Nach Plazierung der Vorrichtung 3900 in überlappender Bezie
hung mit der Schachtbohrungs-Verschalung 3975 wird, wie in
Fig. 24B gezeigt, ein Fluidmaterial 3980 bevorzugt in die
Kammer 3970 gepumpt. Das Fluidmaterial 3980 durchsetzt dar
aufhin den Fluiddurchlaß 3920 in die Kammer 3975 hinein. Das
Fluidmaterial 3980 gelangt daraufhin aus der Kammer 3975
durch den Fluiddurchlaß 3945 hinaus und in den ringförmigen
Bereich 3970 hinein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird das Fluidmaterial 3980 in die Kammer 3970 hinein mit Be
triebsdrücken und Durchsätzen gepumpt, die von etwa 0 bis
9.000 psi bzw. 0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen, um in op
timaler Weise betriebsmäßige Effizienz bereitzustellen. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Fluidmaterial
3980 ein aushärtbares Fluiddichtungsmaterial, um ein ausge
härtetes äußeres ringförmiges Element um das aufgeweitete
rohrförmige Element 3925 zu bilden.
Zu einem späteren Zeitpunkt in dem Prozeß und wie in Fig. 24C
gezeigt, wird eine Kugel 3985, ein Stopfen oder ähnliche Ein
richtung in das gepumpte Fluidmaterial 3980 eingeführt. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform paßt die Kugel 3985 mit dem
Einlaß des Fluiddurchlasses zusammen und dichtet diesen ab.
Auf diese Weise wird die Kammer 3970 fluidmäßig von der Kam
mer 3975 isoliert.
Nach Plazierung der Kugel 3985 in den Einlaß 3965 des Fluid
durchlasses 3920 wird, wie in Fig. 24D gezeigt, ein Fluidma
terial 3990 in die Kammer 3970 gepumpt. Das Fluidmaterial
wird bevorzugt in die Kammer 3970 mit Betriebsdrücken und
Durchsätzen gepumpt, die von etwa 0 bis 9.000 psi bzw. 0 bis
3.000 Gallonen/Minute reichen, um optimale betriebsmäßige Ef
fizienz bereitzustellen. Das Fluidmaterial 3990 kann eine be
liebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell erhältlichen
Materialien umfassen, wie etwa beispielsweise Wasser, Bohr
schlamm, Zement, Epoxidharz oder Schlackengemisch. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Fluidmaterial 3990
ein nicht aushärtbares Fluidmaterial, um betriebsmäßige Effi
zienz maximal zu gestalten.
Fortgesetztes Pumpen des Fluidmaterials 3990 erhöht den Druck
des Fluidmaterials 3980 innerhalb der Kammer 3970. Der erhöh
te Betriebsdruck in der Kammer 3970 veranlaßt den Dorn 3915
dazu, die Dornstarteinrichtung 3910 und das rohrförmige Ele
ment 3925 von der konischen Oberfläche des Dorns 3915 wegzu
pressen. Das Pressen der Dornstarteinrichtung 3910 und des
rohrförmigen Elements 3925 von der konischen Oberfläche des
Dorns 3915 weg veranlaßt die Dornstarteinrichtung 3910 und
das rohrförmige Element 3925 dazu, in der radialen Richtung
aufzuweiten. Fortgesetztes Pumpen des Fluidmaterials 3990
veranlaßt bevorzugt die gesamte Länge des rohrförmigen Ele
ments 3925 dazu, in der radialen Richtung aufzuweiten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Pumpge
schwindigkeit und der Druck des Fluidmaterials 3990 während
der letzten Stufen des Aufweitungsprozesses verringert, um
den Stoß auf die Vorrichtung 3900 zu minimieren. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung 3900 Stoß
absorber zu Absorbieren des Stoßes, der durch die Beendigung
des Aufweitungsprozesses hervorgerufen wird. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform veranlaßt der Aufweitungsprozeß den
Dorn 3915 dazu, sich in axialer Richtung 3935 zu bewegen.
Wie in Fig. 24E gezeigt, werden gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform bei der Beendigung des Aufweitungsprozesses das
Tragelement 3905, das Dichtstück 3910, die erste Fluidleitung
3915, das ringförmige Dichtungselement 3930, die zweite Flu
idleitung 3935, der Dorn 3945 und die Dornstarteinrichtung
3950 aus der Schachtbohrung 3980 entfernt. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform umfaßt der resultierende neue Schacht
bohrungs-Verschalungsabschnitt die bereist existierende
Schachtbohrungs-Verschalung 3975, das aufgeweitete rohrförmi
ge Element 3925, die Gleitelemente 3930, die Dichtungen 3935,
den Schuh 3940 und eine äußere ringförmige Schicht 4000 aus
ausgehärtetem Fluidmaterial.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird die Vorrichtung
3900 verwendet, um eine bereits existierende Schachtbohrungs-
Verschalung bzw. eine Rohrleitung zu reparieren. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfassen beide Enden des rohrför
migen Elements 3955 bevorzugt Gleitelemente 3960 und Dichtun
gen 3965.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird die Vorrichtung
3900 verwendet, um einen rohrförmigen strukturellen Träger
für ein Gebäude oder eine Offshore-Struktur zu bilden.
Unter Bezug auf Fig. 25 und 26 wird nunmehr die optimale Be
ziehung zwischen dem Angriffwinkel eines Aufweitungsdorns und
dem minimal erforderlichen Ausbreitungsdrucks während der
Aufweitung eines rohrförmigen Elements erläutert. Wie in Fig.
25 gezeigt, wird während der radialen Aufweitung eines rohr
förmigen Elements 4100 durch einen Aufweitungsdorn 4105 der
Aufweitungsdorn 4105 in der axialen Richtung verschoben. Der
Angriffwinkel α der konischen Oberfläche 4110 des Aufwei
tungsdorns 4105 beeinflußt direkt den erforderlichen Ausbrei
tungsdruck PPR, der erforderlich ist, um das rohrförmige Ele
ment 4100 radial aufzuweiten. Für typische Materialqualitäten
und typische Geometrien wird, wie in Fig. 26 gezeigt, der
Ausbreitungsdruck PPR für einen Angriffwinkel von ungefähr
25° minimiert. Der optimale Bereich des Angriffwinkels α
reicht außerdem von etwa 10 bis 25°, um den Bereich des er
forderlichen minimalen Ausbreitungsdrucks PPR zu minimieren.
Anhand von Fig. 27 wird nunmehr eine Ausführungsform einer
aufweitbaren Gewindeverbindung 4300 erläutert. Die aufweitba
re Gewindeverbindung 4300 umfaßt bevorzugt ein erstes rohr
förmiges Element 4305, ein zweites rohrförmiges Element 4310,
eine Gewindeverbindung 4315, eine O-Ringnut 4320 und einen O-
Ring 4325.
Das erste rohrförmige Element 4305 umfaßt eine Innenwandung
4330 und eine Außenwandung 4335. Das erste rohrförmige Ele
ment 4305 umfaßt bevorzugt ein ringförmiges Element mit im
wesentlichen konstanter Wandungsdicke. Das zweite rohrförmige
Element 4310 umfaßt eine Innenwandung 4340 und eine Außenwan
dung 4345. Das zweite rohrförmige Element 4310 umfaßt bevor
zugt ein ringförmiges Element mit einer im wesentlichen kon
stanten Wandungsdicke.
Die ersten und zweiten rohrförmigen Elemente 4305 und 4310
können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell
erhältlichen Elementen umfassen. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform sind die Innen- und Außendurchmesser der ersten
und zweiten rohrförmigen Elemente 4305 und 4310 im wesentli
chen gleich. Auf diese Weise ist die Berstfestigkeit der
rohrförmigen Elemente 4305 und 4310 im wesentlichen gleich.
Dies minimiert die Möglichkeit einer katastrophalen Störung
während des radialen Aufweitungsprozesses.
Die Gewindeverbindung 4315 kann eine beliebige Anzahl von
herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Gewindeverbindungen
umfassen, die zur Verwendung mit rohrförmigen Elementen ge
eignet sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt
die Gewindeverbindung 4315 eine Stift- bzw. Zapfen- und Ka
sten-Gewindeverbindung. Auf diese Weise wird der Zusammenbau
des ersten rohrförmigen Elements 4305 mit dem zweiten rohr
förmigen Element 4310 optimiert.
Die O-Ringnut 4320 ist bevorzugt in dem Gewindeabschnitt der
Innenwandung 4340 des zweiten rohrförmigen Elements 4310 vor
gesehen. Die O-Ringnut 4320 ist bevorzugt dazu ausgelegt, ei
nen oder mehrere O-Ringe aufzunehmen. Das Volumenverhältnis
der O-Ringnut 4320 ist bevorzugt so gewählt, daß der O-Ring
4325 zumindest 20% in der axialen Richtung während des radia
len Aufweitungsprozesses sich auszudehnen vermag. Auf diese
Weise wird die Verformung der Außenseite 4345 des zweiten
rohrförmigen Elements 4310 während und bei Beendigung des ra
dialen Aufweitungsprozesses minimiert.
Der O-Ring 4325 ist durch die O-Ringnut 4320 abgestützt. Der
O-Ring 4325 stellt in optimaler Weise sicher, daß eine fluid
dichte Abdichtung zwischen dem ersten rohrförmigen Element
4305 und dem zweiten rohrförmigen Element 4310 während und
bei Beendigung des radialen Aufweitungsprozesses aufrechter
halten wird.
Anhand von Fig. 28 wird eine alternative Ausführungsform ei
ner aufweitbaren Gewindeverbindung 4500 nunmehr erläutert.
Die aufweitbare Gewindeverbindung 4500 umfaßt ein erstes
rohrförmiges Element 4505, ein zweites rohrförmiges Element
4510, eine Gewindeverbindung 4515, eine O-Ringnut 4520 und
einen O-Ring 4525.
Das erste rohrförmige Element 4505 umfaßt eine Innenwandung
4530 und eine Außenwandung 4535. Das erste rohrförmige Ele
ment 4505 umfaßt bevorzugt ein ringförmiges Element mit im
wesentlichen konstanter Wandungsdicke. Das zweite rohrförmige
Element 4510 umfaßt eine Innenwandung 4540 und eine Außenwan
dung 4545. Das zweite rohrförmige Element 4510 umfaßt bevor
zugt ein ringförmiges Element mit im wesentlichen konstanter
Wandungsdicke.
Die ersten und zweiten rohrförmigen Elemente 4505 und 4510
können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell
erhältlichen Elementen umfassen. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform sind die Innen- und Außendurchmesser der ersten
und zweiten rohrförmigen Elemente 4505 und 4510 im wesentli
chen gleich. Auf diese Weise ist die Berstfestigkeit der
rohrförmigen Elemente 4505 und 4510 im wesentlichen gleich.
Dies minimiert die Möglichkeit einer katastrophalen Störung
während des radialen Aufweitungsprozesses.
Die Gewindeverbindung 4515 kann eine beliebige Anzahl von
herkömmlichen Gewindeverbindungen umfassen, die zur Verwen
dung mit rohrförmigen Elementen geeignet sind. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Gewindeverbindung 4510
eine Stift- bzw. Zapfen- und Kasten-Gewindeverbindung. Auf
diese Weise wird der Zusammenbau des ersten rohrförmigen Ele
ments 4505 mit dem zweiten rohrförmigen Element 4510 opti
miert.
Die O-Ringnut 4520 ist bevorzugt in dem Gewindeabschnitt der
Innenwandung 4540 des zweiten rohrförmigen Elements 4510 un
mittelbar benachbart zu einem Endabschnitt des Gewindeab
schnitts 4515 vorgesehen. Auf diese Weise wird die Abdich
tungswirkung optimiert, die durch den O-Ring 4525 bereitge
stellt wird. Die O-Ringnut 4520 ist bevorzugt dazu ausgelegt,
einen oder mehrere O-Ringe aufzunehmen. Die Volumengröße der
O-Ringnut 4520 ist bevorzugt so gewählt, daß der O-Ring 4525
zumindest ungefähr 20% in der axialen Richtung während des
radialen Aufweitungsprozesses sich ausdehnen kann. Auf diese
Weise wird eine Verformung der Außenseite 4545 des zweiten
rohrförmigen Elements 4510 während und bei der Beendigung des
radialen Aufweitungsprozesses minimiert.
Der O-Ring 4525 wird durch die O-Ringnut 4520 abgestützt. Der
O-Ring 4525 stellt in optimaler Weise sicher, daß eine fluid
dichte Abdichtung zwischen dem ersten rohrförmigen Element
4505 und dem zweiten rohrförmigen Element 4510 während und
bei Beendigung des radialen Aufweitungsprozesses aufrechter
halten wird.
Unter Bezug auf Fig. 29 wird eine alternative Ausführungsform
einer aufweitbaren Gewindeverbindung 4700 nunmehr erläutert.
Die aufweitbare Gewindeverbindung 4700 umfaßt ein erstes
rohrförmiges Element 4705, ein zweites rohrförmiges Element
4710, eine Gewindeverbindung 4715, eine O-Ringnut 4720, einen
ersten O-Ring 4725 und einen zweiten O-Ring 4730.
Das erste rohrförmige Element 4705 umfaßt eine Innenwandung
4735 und eine Außenwandung 4740. Das erste rohrförmige Ele
ment 4705 umfaßt bevorzugt ein ringförmiges Element mit im
wesentlichen konstanter Wandungsdicke. Das zweite rohrförmige
Element 4710 umfaßt eine Innenwandung 4745 und eine Außenwan
dung 4750. Das zweite rohrförmige Element 4710 umfaßt bevor
zugt ein ringförmiges Element mit im wesentlichen konstanter
Wandungsdicke.
Die ersten und zweiten rohrförmigen Elemente 4705 und 4710
können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell
erhältlichen Elementen umfassen. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform sind die Innen- und Außendurchmesser der ersten
und zweiten rohrförmigen Elemente 4705 und 4710 im wesentli
chen gleich. Auf diese Weise ist die Berstfestigkeit der
rohrförmige Elemente 4705 und 4710 im wesentlichen die glei
che. Die minimiert die Möglichkeit einer katastrophalen Stö
rung während des radialen Aufweitungsprozesses.
Die Gewindeverbindung 4715 kann eine beliebige Anzahl von
herkömmlichen Gewindeverbindungen umfassen, die zur Verwen
dung mit rohrförmigen Elementen geeignet sind. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Gewindeverbindung 4715
eine Stift- bzw. Zapfen- und Kasten-Gewindeverbindung. Auf
diese Weise wird der Zusammenbau des ersten rohrförmigen Ele
ments 4705 mit dem zweiten rohrförmigen Element 4710 opti
miert.
Die O-Ringnut 4720 ist bevorzugt in dem Gewindeabschnitt der
Innenwandung 4725 des zweiten rohrförmigen Elements 4710 un
mittelbar benachbart zu einem Endabschnitt des Gewindeab
schnitts 4715 vorgesehen. Auf diese Weise wird die Abdich
tungswirkung optimiert, die durch die O-Ringe 4725 und 4730
bereitgestellt wird. Die O-Ringnut 4720 ist bevorzugt dazu
ausgelegt, mehrere O-Ringe aufzunehmen und zu tragen. Die Vo
lumengröße der O-Ringnut 4720 ist bevorzugt so gewählt, daß
die O-Ringe 4725 und 4730 sich zumindest ungefähr 20% in der
radialen Richtung während des radialen Aufweitungsprozesses
ausdehnen können. Auf diese Weise wird die Verformung der Au
ßenseite 4750 des zweiten rohrförmigen Elements 4710 während
und bei der Beendigung des radialen Aufweitungsprozesses mi
nimiert.
Die O-Ringe 4725 und 4730 werden durch die O-Ringnut 4720 ab
gestützt. Das Paar von O-Ringen 4725 und 4730 stellt in opti
maler Weise sicher, daß die fluiddichte Abdichtung zwischen
dem ersten rohrförmigen Element 4705 und den zweiten rohrför
migen Element 4710 während und bei der Beendigung des radia
len Aufweitungsprozesses aufrechterhalten bleibt. Insbesonde
re stellt die Verwendung eines Paars benachbarter O-Ringe ei
ne Redundanz bezüglich der Abdichtung zwischen dem ersten
rohrförmigen Element 4705 und dem zweiten rohrförmigen Ele
ment 4710 bereit.
Unter Bezug auf Fig. 30 wird nunmehr eine alternative Ausfüh
rungsform der aufweitbaren Gewindeverbindung 4900 erläutert.
Die aufweitbare Gewindeverbindung 4900 umfaßt ein erstes
rohrförmiges Element 4905, ein zweites rohrförmiges Element
4910, eine Gewindeverbindung 4915, eine erste O-Ringnut 4920,
eine zweite O-Ringnut 4925, einen ersten O-Ring 4930 und ei
nen zweiten O-Ring 4935.
Das erste rohrförmige Element 4905 umfaßt eine Innenwandung
4940 und eine Außenwandung 4945. Das erste rohrförmige Ele
ment 4905 umfaßt bevorzugt ein ringförmiges Element mit im
wesentlichen konstanter Wandungsdicke. Das zweite rohrförmige
Element 4910 umfaßt eine Innenwandung 4950 und eine Außenwan
dung 4955. Das zweite rohrförmige Element 4910 umfaßt bevor
zugt ein ringförmiges Element mit im wesentlichen konstanter
Wandungsdicke.
Die ersten und zweiten rohrförmigen Elemente 4905 und 4910
können eine beliebige Anzahl von herkömmlichen, kommerziell
erhältlichen rohrförmigen Elementen umfassen. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform sind die Innen- und Außendurchmes
ser der ersten und zweiten rohrförmigen Elemente 4905 und
4910 im wesentlichen gleich. Auf diese Weise ist die Berstfe
stigkeit der rohrförmigen Elemente 4905 und 4910 im wesentli
chen gleich. Die minimiert die Möglichkeit einer katastropha
len Störung während des radialen Aufweitungsprozesses.
Die Gewindeverbindung 4915 kann eine beliebige Anzahl von
herkömmlichen Gewindeverbindungen umfassen, die zur Verwen
dung mit rohrförmigen Elementen geeignet sind. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Gewindeverbindung 4915
eine Stift- bzw. Zapfen- und Kasten-Gewindeverbindung. Auf
diese Weise wird der Zusammenbau des ersten rohrförmigen Ele
ments 4905 mit dem zweiten rohrförmigen Element 4910 opti
miert.
Die erste O-Ringnut 4920 ist bevorzugt in dem Gewindeab
schnitt der Innenwandung 4950 des zweiten rohrförmigen Ele
ments 4910 vorgesehen, das von einem Endabschnitt des Gewin
deabschnitts 4915 getrennt ist. Auf diese Weise wird die Ab
dichtungswirkung durch die O-Ringe 4930 und 4935 optimiert.
Die erste O-Ringnut 4920 ist bevorzugt dazu ausgelegt, einen
oder mehrere O-Ringe aufzunehmen und zu tragen. Die Volumen
größe der ersten O-Ringnut 4920 ist bevorzugt so gewählt, daß
der O-Ring 4930 sich zumindest ungefähr 20% in der axialen
Richtung während des radialen Aufweitungsprozesses ausdehnen
kann. Auf diese Weise wird eine Verformung der Außenseite
4955 des zweiten rohrförmigen Elements 4910 während unter bei
der Beendigung des radialen Aufweitungsprozesses minimiert.
Die zweite O-Ringnut 4925 ist bevorzugt in dem Gewindeab
schnitt der Innenwandung 4950 des zweiten rohrförmigen Ele
ments 4910 vorgesehen, das unmittelbar benachbart zu einem
Endabschnitt des Gewindeabschnitts 4915 zu liegen kommt. Auf
diese Weise wird die Abdichtungswirkung durch die O-Ringe
4930 und 4935 optimiert. Die zweite O-Ringnut 4925 ist bevor
zugt ist dazu ausgelegt, einen O-Ring mehr bzw. mehrere O-
Ringe aufzunehmen. Die Volumengröße der zweiten O-Ringnut
4925 ist bevorzugt so gewählt, daß der O-Ring 4935 sich zu
mindest ungefähr 20% in der axialen Richtung während des ra
dialen Aufweitungsprozesses ausdehnen kann. Auf diese Weise
wird eine Verformung der Außenseite 4955 des zweiten rohrför
migen Elements 4910 während und bei der Beendigung des radia
len Aufweitungsprozesses minimiert.
Die O-Ringe 4930 und 4935 werden die O-Ringnuten 4920 und
4925 getragen. Die Verwendung von einem Paar von O-Ringen
4930 und 4935, die axial beabstandet sind, stellt in optima
ler Weise sicher, daß eine fluiddichte Abdichtung zwischen
dem ersten rohrförmigen Element 4905 und dem zweiten rohrför
migen Element 4910 während und bei der Beendigung des radia
len Aufweitungsprozesses aufrechterhalten wird. Insbesondere
stellt die Verwendung eines Paars von O-Ringen eine Redundanz
bezüglich der Abdichtung zwischen dem ersten rohrförmigen
Element 4905 und dem zweiten rohrförmigen Element 4910 be
reit.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden aufweitbare
Gewindeverbindungen 4300, 4500, 4700 und/oder 4900 in Kombi
nation mit einer oder mehreren der Ausführungsformen verwen
det, die in den Fig. 1 bis 24E gezeigt sind, um in optimaler
Weise mehrere rohrförmige Elemente aufzuweiten, die endseitig
verbunden sind, und zwar unter Verwendung der aufweitbaren
Gewindeverbindungen 4300, 4500, 4700 und/oder 4900.
Ein Verfahren zum Erzeugen einer Verkleidung in einem Bohr
loch, das in einer unterirdischen Formation angeordnet ist,
ist erläutert worden und umfaßt das Installieren einer rohr
förmigen Auskleidung und eines Dorns in dem Bohrloch. Ein
Fluidmaterialkörper wird daraufhin in das Bohrloch einge
spritzt. Die rohrförmige Auskleidung wird daraufhin radial
aufgeweitet durch Pressen der Auskleidung weg von dem Dorn.
Das Einspritzen umfaßt bevorzugt das Einspritzen eines aus
härtbaren Fluiddichtungsmaterials in den ringförmigen Be
reich, der zwischen dem Bohrloch und dem äußeren der rohrför
migen Auskleidung zu liegen kommt, und eines nicht aushärtba
ren Fluidmaterials in einen inneren Bereich der rohrförmigen
Auskleidung von unterhalb des Dorns. Das Verfahren umfaßt be
vorzugt das fluidmäßige Isolieren des ringförmigen Bereichs
von dem inneren Bereich vor dem Einspritzen der zweiten Menge
des nicht aushärtbaren Dichtungsmaterials in den inneren Be
reich. Das Einspritzen des aushärtbaren Fluiddichtungs
materials wird bevorzugt mit Betriebsdrücken und Durchsätzen
bereitgestellt, die von etwa 0 bis 5.000 psi bzw. 0 bis 1.500
Gallonen/Minute reichen. Das Einspritzen des nicht aushärtba
ren Fluidmaterials wird bevorzugt mit Betriebsdrücken und
Durchsätzen bereitgestellt, die von etwa 500 bis 9.000 psi
bzw. 40 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen. Das Einspritzen
des nicht aushärtbaren Fluidmaterials wird bevorzugt mit ver
ringerten Betriebsdrücken und Durchsätzen während eines End
abschnitts des Aufweitungsvorgangs bereitgestellt. Das nicht
aushärtbare Fluidmaterial wird bevorzugt unterhalb des Dorns
eingespritzt. Das Verfahren umfaßt bevorzugt das Unterdruck
setzen eines Bereichs der rohrförmigen Auskleidung unterhalb
das Dorns. Der Bereich der rohrförmigen Auskleidung unterhalb
des Dorns wird bevorzugt auf Drücke unter Druck gesetzt, die
von etwa 500 bis 9.000 psi reichen. Das Verfahren umfaßt be
vorzugt das fluidmäßige Isolieren eines inneren Bereichs der
rohrförmigen Auskleidung von dem äußeren Bereich der rohrför
mige Auskleidung. Das Verfahren umfaßt außerdem das Aushärten
des aushärtbaren Dichtungsmaterials und das Entfernen von zu
mindest einem Teil des ausgehärteten Dichtungsmaterials, wel
ches innerhalb der rohrförmigen Auskleidung angeordnet ist.
Das Verfahren umfaßt außerdem bevorzugt das Zurüberlappung
bringen der rohrförmigen Auskleidung mit einer existierenden
Schachtbohrungs-Verschalung. Das Verfahren umfaßt außerdem
das Abdichten der Überlappung zwischen der rohrförmigen Aus
kleidung und der bereits vorhandenen Schachtbohrungs-
Verschalung. Das Verfahren umfaßt außerdem das Abstützen der
aufgeweiteten rohrförmigen Auskleidung unter Verwendung der
Überlappung mit der existierenden Schachtbohrungs-
Verschalung. Das Verfahren umfaßt außerdem bevorzugt das Te
sten der Unversehrtheit der Dichtung in der Überlappung zwi
schen der rohrförmigen Auskleidung und der existierenden
Schachtbohrungs-Verschalung. Das Verfahren umfaßt außerdem
das Entfernen von zumindest einem Teil des aushärtbaren Flu
iddichtungsmaterials innerhalb der rohrförmigen Auskleidung
vor dem Aushärten. Das Verfahren umfaßt außerdem bevorzugt
das Schmieren der Oberfläche des Dorns. Das Verfahren umfaßt
außerdem bevorzugt das Absorbieren von Stößen. Das Verfahren
umfaßt außerdem das Einfangen des Dorns bei der Beendigung
des Aufweitungsvorgangs.
Eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Verschalung in einem
Bohrloch, das in einer unterirdischen Formation angeordnet
ist, ist erläutert worden und umfaßt ein Tragelement, einen
Dorn, ein rohrförmiges Element und einen Schuh. Das Tragele
ment umfaßt einen ersten Fluiddurchlaß. Der Dorn ist mit dem
Tragelement verbunden und umfaßt einen zweiten Fluiddurchlaß.
Das rohrförmige Element ist mit dem Dorn verbunden. Der Schuh
ist mit der rohrförmigen Auskleidung verbunden und umfaßt ei
nen dritten Fluiddurchlaß. Die ersten, zweiten und dritten
Fluiddurchlässe sind betriebsmäßig verbunden. Das Tragelement
umfaßt bevorzugt einen Druckfreigabedurchlaß und ein Durch
satzsteuerventil, das mit dem ersten Fluiddurchlaß und dem
Druckfreigabedurchlaß verbunden ist. Das Tragelement umfaßt
außerdem bevorzugt einen Stoßabsorber. Das Tragelement umfaßt
bevorzugt ein oder mehrere Dichtungselemente, die dazu ausge
legt sind, zu verhindern, daß Fremdmaterial in einen inneren
Bereich des rohrförmigen Elements eintritt. Der Dorn ist be
vorzugt aufweitbar. Das rohrförmige Element ist bevorzugt aus
Materialien hergestellt, die ausgewählt sind aus der Gruppe,
die aus Oilfield Country Tubular Goods, Chrom-13-Stahlrohren/
Verschalungen und Kunststoffverschalungen besteht. Das rohr
förmige Element weist bevorzugt Innen- und Außendurchmesser
auf, die von etwa 3 bis 15,5 Inch bzw. 3,5 bis 16 Inch rei
chen. Das rohrförmige Element besitzt bevorzugt eine plasti
sche Dehngrenze bzw. einen plastischen Dehnpunkt, der etwa
von 40.000 bis 135.000 psi reicht. Das rohrförmige Element
umfaßt bevorzugt ein oder mehrere Dichtungselemente an einem
Endabschnitt. Das rohrförmige Element umfaßt bevorzugt ein
oder mehrere Druckfreigabelöcher an einem Endabschnitt. Das
rohrförmige Element umfaßt bevorzugt ein Einfangelement an
einem Endabschnitt zum Abbremsen bzw. Verzögern des Dorns.
Der Schuh umfaßt bevorzugt eine Einlaßöffnung, die mit dem
dritten Fluiddurchlaß verbunden ist, wobei die Einlaßöffnung
dazu ausgelegt ist, einen Stopfen zum Blockieren der Einlaß-
Öffnung aufzunehmen. Der Schuh ist bevorzugt ausbohrbar.
Ein Verfahren zum Verbinden bzw. Vereinigen eines zweiten
rohrförmigen Elements mit einem ersten rohrförmigen Element
ist erläutert worden, wobei das erste rohrförmige Element ei
nen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als der Außen
durchmesser des zweiten rohrförmigen Elements, und wobei das
Verfahren vorsieht: Positionieren eines Dorns innerhalb eines
inneren Bereichs des zweiten rohrförmigen Elements, Positio
nieren der ersten und zweiten rohrförmigen Elemente in über
lappender Beziehung, Unterdrucksetzen eines Teils des inneren
Bereichs des zweiten rohrförmigen Elements und Pressen des
zweiten rohrförmigen Elements weg von dem Dorn in Eingriff
mit dem ersten rohrförmigen Element. Das Unterdrucksetzen des
Teils des inneren Bereichs des zweiten rohrförmigen Elements
wird bevorzugt mit Betriebsdrücken bereitgestellt, die von
etwa 500 bis 9.000 psi reichen. Das Unterdrucksetzen des
Teils des inneren Bereichs des zweiten rohrförmigen Elements
wird bevorzugt mit verringerten Betriebsdrücken während eines
letzten Teils des Aufweitungsvorgangs bereitgestellt. Das
Verfahren umfaßt außerdem das Abdichten der Überlappung zwi
schen den ersten und zweiten rohrförmigen Elementen. Das Ver
fahren umfaßt außerdem das Abstützen des aufgeweiteten ersten
rohrförmigen Elements unter Verwendung der Überlappung mit
dem zweiten rohrförmigen Element. Das Verfahren umfaßt außer
dem das Schmieren der Oberfläche des Dorns. Das Verfahren um
faßt außerdem das Absorbieren von Stößen.
Eine Auskleidung zur Verwendung bei der Erzeugung eines neuen
Abschnitts einer Schachtbohrungs-Verschalung in einer unter
irdischen Formation benachbart zu einem existierenden
Schachtbohrungs-Verschalungsabschnitt ist erläutert worden
und umfaßt ein ringförmiges Element. Das ringförmige Element
umfaßt ein oder mehrere Dichtungselemente an einem Endab
schnitt des ringförmigen Elements und einen oder mehrere
Druckfreigabedurchlässe an einem Endabschnitt des ringförmi
gen Elements.
Eine Schachtbohrungs-Verschalung ist erläutert worden, die
eine rohrförmige Auskleidung und einen ringförmigen Körper
aus einem ausgehärteten Fluiddichtungsmaterial umfaßt. Die
rohrförmige Auskleidung ist durch den Prozeß gebildet worden,
eine rohrförmige Auskleidung von einem Dorn weg zu pressen.
Die rohrförmige Auskleidung wird bevorzugt gebildet durch den
Prozeß, den rohrförmigen Auskleidungen und den Dorn innerhalb
der Schachtbohrung anzuordnen und einen inneren Abschnitt der
rohrförmigen Auskleidung unter Druck zu setzen. Der ringför
mige Körper des ausgehärteten Fluiddichtungsmaterials wird
bevorzugt durch den Prozeß gebildet, einen Körper aus aus
härtbarem Fluiddichtungsmaterial in einen ringförmigen Be
reich außerhalb der rohrförmigen Auskleidung einzuspritzen.
Während des Unterdrucksetzens wird der innere Abschnitt der
rohrförmigen Auskleidung bevorzugt fluidmäßig von einem äuße
ren Abschnitt der rohrförmigen Auskleidung isoliert. Der in
nere Abschnitt der rohrförmigen Auskleidung wird bevorzugt
unter Druck gesetzt auf Drücke, die von etwa 500 bis 9.000
psi reichen. Die rohrförmige Auskleidung überlappt bevorzugt
eine existierende Schachtbohrungs-Verschalung. Die Schacht
bohrungs-Verschalung umfaßt bevorzugt außerdem eine Dichtung,
die in der Überlappung zwischen der rohrförmigen Auskleidung
und der existierenden Schachtbohrungs-Verschalung angeordnet
ist. Die rohrförmige Auskleidung wird bevorzugt durch die
Überlappung mit der existierenden Schachtbohrungs-Verschalung
abgestützt.
Ein Verfahren zum Reparieren eines existierenden Abschnitts
einer Schachtbohrungs-Verschalung innerhalb eines Bohrlochs
ist erläutert worden, die das Installieren einer rohrförmigen
Auskleidung und eines Dorns innerhalb einer Schachtbohrungs-
Verschalung umfaßt, das Einspritzen eines Körpers aus Fluid
materialien in das Bohrloch, das Unterdrucksetzen eines Ab
schnitts eines inneren Bereichs der rohrförmigen Auskleidung
und das radiale Aufweiten der Auskleidung in dem Bohrloch
durch Aufweiten der Auskleidung weg von dem Dorn. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird das Fluidmaterial aus der
Gruppe gewählt, die aus Schlackengemisch, Zement, Bohrschlamm
und Epoxidharz besteht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfaßt das Verfahren außerdem das fluidmäßige Isolieren
eines inneren Bereichs der rohrförmigen Auskleidung von einem
äußeren Bereich der rohrförmigen Auskleidung. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform wird das Einspritzen des Körpers
aus Fluidmaterial mit Betriebsdrücken und Durchsätzen vorge
sehen, die von etwa 500 bis 9.000 psi bzw. 40 bis 3.000 Gal
lonen/Minute reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird das Einspritzen des Körpers aus Fluidmaterial mit ver
ringerten Betriebsdrücken und Durchsätzen während eines End
abschnitts des Aufweitungsvorgangs bereitgestellt. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform wird das Fluidmaterial unter
halb des Dorns eingespritzt. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform wird der Bereich der rohrförmigen Auskleidung un
terhalb des Dorns unter Druck gesetzt. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform wird der Bereich der rohrförmigen Aus
kleidung unterhalb des Dorns auf Drücke unter Druck gesetzt,
die von etwa 500 bis 9.000 psi reichen. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem das Zur
überlappungbringen der rohrförmigen Auskleidung mit der exi
stierenden Schachtbohrungs-Verschalung. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem das Abdich
ten der Grenzfläche zwischen der rohrförmigen Auskleidung und
der existierenden Schachtbohrungs-Verschalung. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem das
Abstützen der aufgeweiteten rohrförmigen Auskleidung unter
Verwendung der existierenden Schachtbohrungs-Verschalung. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren
außerdem das Testen der Unversehrtheit der Dichtung in der
Grenzfläche zwischen der rohrförmigen Auskleidung und der
existierenden Schachtbohrungs-Verschalung. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem das
Schmieren der Oberfläche des Dorns. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem das Absorbieren
von Stößen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt
das Verfahren außerdem das Einfangen des Dorns bei der Been
digung des Aufweitungsvorgangs. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform umfaßt das Verfahren außerdem das Aufweiten des
Dorns in radialer Richtung.
Eine Rückbindungsauskleidung zum Auskleiden einer existieren
den Schachtbohrungs-Verschalung ist erläutert worden und um
faßt eine rohrförmige Auskleidung und einen ringförmigen Kör
per aus einem ausgehärteten Fluiddichtungsmaterial. Die rohr
förmige Auskleidung wird durch den Prozeß gebildet, die rohr
förmige Auskleidung von dem Dorn wegzupressen. Der rohrförmi
ge Körper aus ausgehärtetem Fluiddichtungsmaterial ist mit
der rohrförmigen Auskleidung verbunden. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform wird die rohrförmige Auskleidung durch
den Prozeß gebildet, die rohrförmige Auskleidung und den Dorn
innerhalb der Schachtbohrung zu positionieren und den inneren
Abschnitt der rohrförmigen Auskleidung unter Druck zu setzen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird während des Un
terdrucksetzens der innere Abschnitt der rohrförmigen Aus
kleidung fluidmäßig von dem äußeren Abschnitt der rohrförmi
gen Auskleidung isoliert. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform wird der innere Abschnitt der rohrförmigen Ausklei
dung mit Drücken unter Druck gesetzt, die von etwa 500 bis
9.000 psi reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird der ringförmige Körper aus ausgehärtetem Fluiddichtungs
material durch den Prozeß gebildet, einen Körper aus aushärt
barem Fluiddichtungsmaterial in einen ringförmigen Bereich
zwischen der existierenden Schachtbohrungs-Verschalung und
der rohrförmigen Auskleidung einzuspritzen. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform überlappt die rohrförmige Ausklei
dung die weitere existierende Schachtbohrungs-Verschalung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Rückbin
dungsauskleidung außerdem eine Dichtung, die in der Überlap
pung zwischen der rohrförmigen Auskleidung und der weiteren
existierenden Schachtbohrungs-Verschalung angeordnet ist. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die rohrförmige
Auskleidung durch die Überlappung mit der existierenden
Schachtbohrungs-Verschalung abgestützt.
Eine Vorrichtung zum Aufweiten eines rohrförmigen Elements
ist erläutert worden und umfaßt ein Tragelement, einen Dorn,
ein rohrförmiges Element und einen Schuh. Das Tragelement um
faßt einen ersten Fluiddurchlaß. Der Dorn ist mit dem Trag
element verbunden. Der Dorn umfaßt einen zweiten Fluiddurch
laß, der mit dem ersten Fluiddurchlaß, einem inneren Ab
schnitt und einem äußeren Abschnitt betriebsmäßig verbunden
ist. Der innere Abschnitt des Dorns ist ausbohrbar. Das rohr
förmige Element ist mit dem Dorn verbunden. Der Schuh ist mit
dem rohrförmigen Element verbunden. Der Schuh umfaßt einen
dritten Fluiddurchlaß, der mit dem zweiten Fluiddurchlaß, ei
nem inneren Abschnitt und einem äußeren Abschnitt betriebsmä
ßig verbunden ist. Der innere Abschnitt des Schuhs ist aus
bohrbar. Bevorzugt umfaßt der innere Abschnitt des Dorns ein
rohrförmiges Element und ein Lasttragelement. Bevorzugt um
faßt das Lasttragelement einen ausbohrbaren Körper. Bevorzugt
umfaßt der innere Abschnitt des Schuhs ein rohrförmiges Ele
ment und ein Lasttragelement. Bevorzugt umfaßt das Lasttrag
element einen ausbohrbaren Körper. Bevorzugt umfaßt der äuße
re Abschnitt des Dorns einen Aufweitungskonus. Bevorzugt ist
der Aufweitungskonus aus Materialien hergestellt, die aus der
Gruppe ausgewählt sind, die aus Werkzeugstahl, Titan und Ke
ramik besteht. Bevorzugt weist der Aufweitungskonus eine
Oberflächenhärte auf, die von etwa 58 bis 62 Rockwell C
reicht. Bevorzugt ist zumindest ein Teil der Vorrichtung aus
bohrbar.
Ein Schachtkopf ist außerdem erläutert worden und umfaßt eine
äußere Verschalung und mehrere im wesentlichen konzentrische
und überlappende Verschalungen, die mit der äußeren Verscha
lung verbunden sind. Jede innere Verschalung wird durch Kon
taktdruck zwischen einer Außenseite der inneren Verschalung
und einer Innenseite der äußeren Verschalung abgestützt. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die äußere Ver
schalung eine Dehnfestigkeit auf, die von etwa 40.000 bis
135.000 psi reicht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
weist die äußere Verschalung eine Berstfestigkeit auf, die
von etwa 5.000 bis 20.000 psi reicht. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform reicht der Kontaktdruck zwischen den inneren
Verschalungen und den äußeren Verschalungen von etwa 500 bis
10.000 psi. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen
eine oder mehrere innere Verschalungen ein oder mehrere Dich
tungselemente, die mit einer Innenseite der äußeren Verscha
lung in Kontakt stehen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form sind die Dichtungselemente ausgewählt aus der Gruppe,
die besteht aus Blei, Gummi, Teflon, Epoxidharz und Kunst
stoff. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Weih
nachtsbaum mit der äußeren Verschalung verbunden. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist eine Bohrspule mit der äuße
ren Verschalung verbunden. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist zumindest eine der inneren Verschalungen eine
Produktionsverschalung.
Ein Schachtkopf ist außerdem erläutert worden, der eine äuße
re Verschalung umfaßt, die 75978 00070 552 001000280000000200012000285917586700040 0002010028015 00004 75859zumindest teilweise innerhalb ei
ner Schachtbohrung positioniert ist und mehrere im wesentli
chen konzentrische innere Verschalungen, die mit der Innen
seite der äußeren Verschalung durch den Prozeß verbunden
sind, eine oder mehrere der inneren Verschalungen in Kontakt
mit zumindest einem Abschnitt der Innenseite der äußeren Ver
schalung aufzuweiten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
werden die inneren Verschalungen durch Pressen der inneren
Verschalungen weg von einem Dorn aufgeweitet. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform werden die inneren Verschalungen
durch den Prozeß aufgeweitet: Plazieren der inneren Verscha
lung und eines Dorns innerhalb einer Schachtbohrung und Un
terdrucksetzen eines inneren Bereichs der inneren Verscha
lung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird während
des Unterdrucksetzens der innere Bereich der inneren Verscha
lung fluidmäßig isoliert von dem äußeren Bereich der inneren
Verschalung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der
innere Bereich der inneren Verschalung mit Drücken unter
Druck gesetzt, die von etwa 500 bis 9.000 psi reichen. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform werden eine oder mehrere
Dichtungen in der Grenzfläche zwischen den inneren Verscha
lungen und der äußeren Verschalung positioniert. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform werden die inneren Verschalungen
durch ihren Kontakt mit der äußeren Verschalung abgestützt.
Ein Verfahren zum Bilden eines Schachtkopfs ist außerdem er
läutert worden und umfaßt das Bohren einer Schachtbohrung.
Eine äußere Verschalung wird zumindest teilweise in einem
oberen Abschnitt einer Schachtbohrung positioniert. Ein er
stes rohrförmiges Element wird in der äußeren Verschalung po
sitioniert. Zumindest ein Abschnitt des ersten rohrförmigen
Elements wird in Kontakt mit einer Innenseite der äußeren
Verschalung aufgeweitet. Ein zweites rohrförmiges Element
wird in der äußeren Verschalung und dem ersten rohrförmigen
Element positioniert. Zumindest ein Abschnitt des zweiten
rohrförmigen Elements wird in Kontakt mit einem inneren Ab
schnitt der äußeren Verschalung aufgeweitet. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform wird zumindest ein Abschnitt des
Inneren des ersten rohrförmigen Elements unter Druck gesetzt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird zumindest ein
Abschnitt des Innern des zweiten rohrförmigen Elements unter
Druck gesetzt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird
zumindest ein Teil des Inneren der ersten und zweiten rohr
förmigen Elemente unter Druck gesetzt. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform erfolgt das Unterdrucksetzen des Ab
schnitts des inneren Bereichs des zweiten rohrförmigen Ele
ments mit Betriebsdrücken, die von etwa 500 bis 9.000 psi
reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das
Unterdrucksetzen des Abschnitts des inneren Bereichs des
zweiten rohrförmigen Elements mit Betriebsdrücken, die von
etwa 500 bis 9.000 psi reichen. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform erfolgt das Unterdrucksetzen des Abschnitts des
inneren Bereichs der ersten und zweiten rohrförmigen Elemente
mit Betriebsdrücken, die von etwa 500 bis 9.000 psi reichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Unter
drucksetzen des Abschnitts des inneren Bereichs des rohrför
migen Elements mit verringerten Betriebsdrücken während des
letzten Teils des Aufweitungsvorgangs. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform erfolgt das Unterdrucksetzen des Ab
schnitts des inneren Bereichs des zweiten rohrförmigen Ele
ments mit verringerten Betriebsdrücken während des letzten
Teils des Aufweitungsvorgangs. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform erfolgt das Unterdrucksetzen des Abschnitts des
inneren Bereichs der ersten und zweiten rohrförmigen Elemente
während eines letzteren Teils der Aufweitungsvorgänge mit
verringerten Betriebsdrücken. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform wird der Kontakt zwischen dem ersten rohrförmigen
Element und der äußeren Verschalung abgedichtet. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird der Kontakt zwischen dem
zweiten rohrförmigen Element und der äußeren Verschalung ab
gedichtet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der
Kontakt zwischen den ersten und zweiten rohrförmigen Elemen
ten und der äußeren Verschalung abgedichtet. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform wird das aufgeweitete erste rohr
förmige Element unter Verwendung des Kontakts mit der äußeren
Verschalung abgestützt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form wird das aufgeweitete zweite rohrförmige Element unter
Verwendung des Kontakts mit der äußeren Verschalung abge
stützt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die
aufgeweitete ersten und zweiten rohrförmigen Element abge
stützt unter Verwendung ihrer Kontakte mit der äußeren Ver
schalung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die
ersten und zweiten rohrförmigen Elemente von einem Dorn weg
gepreßt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die
Oberfläche des Dorns geschmiert. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform werden Stöße absorbiert. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform wird der Dorn in radialer Richtung aufgewei
tet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die er
sten und zweiten rohrförmigen Element in überlappender Bezie
hung positioniert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird ein innerer Bereich des ersten rohrförmigen Elements von
einem äußeren Bereich des ersten rohrförmigen Elements fluid
mäßig isoliert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird
ein innerer Bereich des zweiten rohrförmigen Elements von ei
nem äußeren Bereich des zweiten rohrförmigen Elements fluid
mäßig isoliert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird
ein innerer Bereich des ersten rohrförmigen Elements von ei
nem Bereich außerhalb des ersten rohrförmigen Elements durch
Einspritzen von einem oder mehreren Stopfen in das Innere des
ersten rohrförmigen Elements fluidmäßig isoliert. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird der innere Bereich des zwei
ten rohrförmigen Elements von dem Bereich außerhalb des zwei
ten rohrförmigen Elements durch Einspritzen von einem oder
mehreren Stopfen in das Innere des zweiten rohrförmigen Ele
ments fluidmäßig isoliert. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform erfolgt das Unterdrucksetzen des Abschnitts des in
neren Bereichs des ersten rohrförmigen Elements durch Ein
spritzen eines Fluidmaterials mit Betriebsdrücken und Durch
sätzen, die von etwa 500 bis 9.000 psi bzw. 40 bis 3.000 Gal
lonen/Minute reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
erfolgt das Unterdrucksetzen des Abschnitts des inneren Be
reichs des zweiten rohrförmigen Elements durch Einspritzen
eines Fluidmaterials mit Betriebsdrücken und Durchsätzen, die
von etwa 500 bis 9.000 psi bzw. 40 bis 3.000 Gallonen/Minute
reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird Fluid
material über den Dorn hinaus bzw. jenseits von diesem einge
spritzt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Be
reich der rohrförmigen Elemente über den Dorn hinaus bzw.
jenseits von diesem unter Druck gesetzt. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform wird der Bereich der rohrförmige Ele
mente über den Dorn hinaus bzw. jenseits von diesem unter
Druck gesetzt mit Drücken, die von etwa 500 bis 9.000 psi
reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das
erste rohrförmige Element eine Produktionsverschalung. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform wird der Kontakt zwischen
dem ersten rohrförmigen Element und der äußeren Verschalung
abgedichtet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der
Kontakt zwischen dem zweiten rohrförmigen Element und der äu
ßeren Verschalung abgedichtet. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform wird das aufgeweitete erste rohrförmige Element
unter Verwendung der äußeren Verschalung abgestützt. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform wird das aufgeweitete zwei
te rohrförmige Element unter Verwendung der äußeren Verscha
lung abgestützt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird
die Unversehrtheit der Dichtung im Kontakt zwischen dem er
sten rohrförmigen Element und der äußeren Verschalung gete
stet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Unver
sehrtheit der Dichtung im Kontakt zwischen dem zweiten rohr
förmigen Element und der äußeren Verschalung getestet. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform wird die Verschalung bei
Beendigung des Aufweitungsvorgangs eingefangen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird der Dorn ausgebohrt. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform wird der Dorn mit Spiral
rohren abgestützt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Dorn mit einem Bohrschuh verbunden.
Eine Vorrichtung ist erläutert worden, die ein äußeres rohr
förmiges Element und mehrere im wesentlichen konzentrische
und überlappende innere rohrförmige Elemente umfaßt, die mit
dem äußeren rohrförmigen Element verbunden sind. Jedes innere
rohrförmige Element ist durch den Kontaktdruck zwischen der
Außenseite der inneren Verschalung und einer Innenseite des
äußeren inneren rohrförmigen Elements abgestützt. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform besitzt das äußere rohrförmige
Element eine Dehnfestigkeit, die von etwa 40.000 bis 135.000
psi reicht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt
das äußere rohrförmige Element eine Berstfestigkeit, die von
etwa 5.000 bis 20.000 psi reicht. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform reicht der Kontaktdruck zwischen den inneren
rohrförmigen Elementen und dem äußeren rohrförmigen Element
von etwa 500 bis 10.000 psi. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfassen ein oder mehrere der inneren rohrförmigen
Elemente ein oder mehrere Dichtungselemente, die mit der In
nenseite des äußeren rohrförmigen Elements in Kontakt stehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Dichtungs
elemente aus der Gruppe ausgewählt, die aus Gummi, Blei,
Kunststoff und Epoxidharz besteht.
Eine Vorrichtung ist erläutert worden, die ein äußeres rohr
förmiges Element umfaßt, mehrere im wesentlichen konzentri
sche rohrförmige Elemente, die mit der Innenseite des äußeren
rohrförmigen Elements durch den Prozeß verbunden sind, eines
oder mehrere der rohrförmigen Elemente in Kontakt mit zumin
dest einem Teil der Innenseite des äußeren rohrförmigen Ele
ments aufzuweiten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
werden die inneren rohrförmigen Elemente durch Pressen des
inneren rohrförmigen Elements weg von einem Dorn aufgeweitet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die inneren
rohrförmigen Elemente durch folgenden Prozeß aufgeweitet:
Plazieren der inneren rohrförmigen Elemente und eines Dorns
innerhalb des äußeren rohrförmigen Elements und Unterdruck
setzen eines inneren Abschnitts der inneren Verschalung. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform wird während des Unter
drucksetzens der innere Abschnitt des inneren rohrförmigen
Elements fluidmäßig von dem äußeren Abschnitt des inneren
rohrförmigen Elements isoliert. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform wird der innere Abschnitt des inneren rohrförmi
gen Elements unter Druck gesetzt mit Drücken, die von etwa
500 bis 9.000 psi reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt die Vorrichtung außerdem eine oder mehrere
Dichtungen, die in der Grenzfläche zwischen den inneren rohr
förmigen Elementen und dem äußeren rohrförmigen Element ange
ordnet sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden
die inneren rohrförmigen Elemente durch ihren Kontakt mit dem
äußeren rohrförmigen Element abgestützt.
Eine Schachtbohrungs-Verschalung wurde außerdem erläutert,
die ein erstes rohrförmiges Element und ein zweites rohrför
miges Element umfaßt, das mit dem ersten rohrförmigen Element
in überlappender Beziehung verbunden ist. Der Innendurchmes
ser des ersten rohrförmigen Elements ist im wesentlichen
gleich dem Innendurchmesser des zweiten rohrförmigen Ele
ments. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das er
ste rohrförmige Element einen ersten dünnwandigen Abschnitt,
wobei das zweite rohrförmige Element einen zweiten dünnwandi
gen Abschnitt umfaßt, und wobei der erste dünnwandige Ab
schnitt mit dem zweiten dünnwandigen Abschnitt verbunden ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die ersten und
zweiten dünnwandigen Abschnitte verformt. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform umfaßt das erste rohrförmige Element
ein erstes zusammendrückbares Element, welches mit dem ersten
dünnwandigen Abschnitt verbunden ist, wobei das zweite rohr
förmige Element ein zweites zusammendrückbares Element um
faßt, welches mit dem zweiten dünnwandigen Abschnitt verbun
den ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden der
erste dünnwandige Abschnitt und das erste zusammendrückbare
Element mit dem zweiten dünnwandigen Abschnitt und dem zwei
ten zusammendrückbaren Element verbunden. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform werden die ersten und zweiten dünnwan
digen Abschnitte und die ersten und zweiten zusammendrückba
ren Elemente verformt.
Eine Schachtbohrungs-Verschalung ist außerdem erläutert wor
den, die ein rohrförmiges Element umfaßt, aufweisend zumin
dest einen dünnwandigen Abschnitt und einen dickwandigen Ab
schnitt, und ein zusammendrückbares ringförmiges Element,
welches mit jedem dünnwandigen Abschnitt verbunden ist. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform ist das zusammendrückbare
ringförmige Element aus Materialien hergestellt, die ausge
wählt sind aus der Gruppe, die aus Gummi, Kunststoff, Metall
und Epoxidharz besteht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form beträgt die Wandungsdicke des dünnwandigen Abschnitts
von etwa 50 bis 100% der Wandungsdicke des dickwandigen Ab
schnitts. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die
Länge des dünnwandigen Abschnitts von etwa 120 bis 240 Inch.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein zusammen
drückbares ringförmiges Element entlang dem dünnwandigen Ab
schnitt angeordnet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ist das zusammendrückbare ringförmige Element entlang den
dünn- und dickwandigen Abschnitten positioniert. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist das rohrförmige Element aus
Materialien hergestellt, die ausgewählt sind aus der Gruppe,
die aus Oilfield Country Tubular Goods, Edelstahl, Niedrigle
gierungsstahl, Kohlenstoffstahl, Stahl von Kraftfahrzeug-
Qualität, Kunststoff, Glasfasern oder anderen hochfesten
und/oder verformbaren Materialien besteht. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform umfaßt die Schachtbohrungs-Verschalung
einen ersten dünnwandigen Abschnitt an einem ersten Ende der
Verschalung und einen zweiten dünnwandigen Abschnitt an einem
zweiten Ende der Verschalung.
Ein Verfahren zum Erzeugen einer Verschalung in einem Bohr
loch, das in einer unterirdischen Formation angeordnet ist,
ist erläutert worden und umfaßt: Abstützen einer rohrförmigen
Auskleidung und eines Dorns in ein Bohrloch unter Verwendung
eines Tragelements, Einspritzen von Fluidmaterial in das
Bohrloch, Unterdrucksetzen eines inneren Bereichs des Dorns,
Verschieben eines Abschnitts des Dorns relativ zu dem Trag
element und radiales Aufweiten der rohrförmigen Auskleidung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Einsprit
zen das Einspritzen von aushärtbarem Fluiddichtungsmaterial
in einen ringförmigen Bereich, der zwischen dem Bohrloch und
dem Äußeren der rohrförmigen Auskleidung angeordnet ist, und
das Einspritzen eines nicht aushärtbaren Fluidmaterials in
einen inneren Bereich des Dorns. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform umfaßt das Verfahren außerdem das fluidmäßige
Isolieren des ringförmigen Bereichs von dem inneren Bereich,
vor Einspritzen des nicht aushärtbaren Fluidmaterials in den
inneren Bereich des Dorns. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform wird das Einspritzen des aushärtbaren Fluidmateri
als mit Betriebsdrücken und Durchsätzen durchgeführt, die von
etwa 0 bis 5.000 psi bzw. 0 bis 1.500 Gallonen/Minute rei
chen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
des nicht aushärtbaren Materials mit Betriebsdrücken und
Durchsätzen, die von etwa 500 bis 9.000 psi bzw. 40 bis 3.000
Gallonen/Minute reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form erfolgt das Einspritzen des nicht aushärtbaren Fluidma
terials mit verringerten Betriebsdrücken und Durchsätzen wäh
rend eines Endteils des radialen Aufweitungsvorgangs. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform wird das Fluidmaterial in
eine oder mehrere Druckkammern eingespritzt. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform werden die einen oder mehreren
Druckkammern unter Druck gesetzt. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform werden die Druckkammern unter Druck gesetzt,
auf Drücke, die von etwa 500 bis 9.000 psi reichen. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem
das fluidmäßige Isolieren eines inneren Bereichs des Dorns
von einem äußeren Bereich des Dorns. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform wird der innere Bereich des Dorns von dem Be
reich außerhalb des Dorns isoliert, indem ein oder mehrere
Stopfen in das eingespritzte Fluidmaterial eingeführt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren
außerdem das Aushärten von zumindest einem Teil des Fluidma
terials und das Entfernen von zumindest einem Teil des ausge
härteten Fluidmaterials, das innerhalb der rohrförmigen Aus
kleidung zu liegen kommt. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt das Verfahren außerdem das Zurüberlappung
bringen der rohrförmigen Auskleidung mit einer existierenden
Schachtbohrungs-Verschalung. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt das Verfahren außerdem das Abdichten der
Überlappung zwischen der rohrförmigen Auskleidung und der
existierenden Schachtbohrungs-Verschalung. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem das Ab
stützen der aufgeweiteten rohrförmigen Auskleidung unter Ver
wendung der Überlappung mit der existierenden Schachtboh
rungs-Verschalung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt das Verfahren außerdem das Testen der Unversehrtheit
der Dichtung in der Überlappung zwischen der rohrförmigen
Auskleidung und der existierenden Schachtbohrungs-Verscha
lung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Ver
fahren außerdem das Entfernen von zumindest einem Teil des
aushärtbaren Fluiddichtungsmaterials innerhalb der rohrförmi
gen Auskleidung vor dem Aushärten. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem das Schmieren
der Oberfläche des Dorns. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt das Verfahren außerdem das Absorbieren von
Stößen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das
Verfahren außerdem das Einfangen des Dorns bei Beendigung des
Aufweitungsvorgangs. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt das Verfahren außerdem das Ausbohren des Dorns. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren außer
dem das Abstützen des Dorns mit einem Spiralrohr. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform bewegt sich der Dorn hin- und
herlaufend. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der
Dorn in einer ersten Richtung während des Unterdrucksetzens
des inneren Bereichs des Dorns verschoben, und der Dorn wird
in einer zweiten Richtung während des Befreiens des inneren
Bereichs des Dorns von Druck verschoben. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform wird die rohrförmige Auskleidung in
einer wesentlichen stationären Position während des Unter
drucksetzens des inneren Bereichs des Dorns gehalten. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform wird die rohrförmige Aus
kleidung durch den Dorn während der Druckbefreiung des inne
ren Bereichs des Dorns abgestützt.
Eine Schachtbohrungs-Verschalung ist außerdem erläutert wor
den, die ein erstes rohrförmiges Element mit einem ersten In
nendurchmesser und ein zweites rohrförmiges Element mit einem
zweiten Innendurchmesser aufweist, der im wesentlichen gleich
dem ersten Innendurchmesser und das mit dem ersten rohrförmi
gen Element in überlappender Beziehung verbunden ist. Die er
sten und zweiten rohrförmigen Elemente werden durch den Pro
zeß verbunden, einen Teil des zweiten rohrförmigen Elements
in Kontakt mit einem Teil des ersten rohrförmigen Elements zu
verformen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das
zweite rohrförmige Element durch den Prozeß verformt, die er
sten und zweiten rohrförmigen Elemente in überlappender Be
ziehung zu plazieren, zumindest einen Teil des ersten rohr
förmigen Elements radial aufzuweiten und das zweite rohrför
mige Element radial aufzuweiten. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform wird das zweite rohrförmige Element radial auf
geweitet durch den Prozeß: Abstützten des zweiten rohrförmi
gen Elements und eines Dorns innerhalb der Schachtbohrung un
ter Verwendung eines Tragelements, Einspritzen eines Fluidma
terials in die Schachtbohrung, Unterdrucksetzen eines inneren
Bereichs des Dorns und Verschieben eines Teils des Dorns re
lativ zu dem Tragelement. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt das Einspritzen eines aushärtbaren Fluid
dichtungsmaterials in einen ringförmigen Bereich, der zwi
schen dem Bohrloch und dem Äußeren der zweiten Auskleidung zu
liegen kommt, und das Einspritzen von nicht aushärtbarem Flu
idmaterial in einen inneren Bereich des Dorns. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Schachtbohrungs-
Verschalung außerdem das fluidmäßige Isolieren des ringförmi
gen Bereichs von dem inneren Bereich des Dorns vor Einsprit
zen des nicht aushärtbaren Fluidmaterials in den inneren Be
reich des Dorns. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform er
folgt das Einspritzen des aushärtbaren Fluiddichtungsmateri
als mit Betriebsdrücken und Durchsätzen, die von etwa 0 bis
5.000 psi bzw. 0 bis 1.500 Gallonen/Minute reichen. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Einspritzen des
aushärtbaren Fluidmaterials mit Betriebsdrücken und Durchsät
zen, die von etwa 500 bis 9.000 psi bzw. 40 bis 3.000 Gallo
nen/Minute reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
erfolgt das Einspritzen des nicht aushärtbaren Fluidmaterials
mit verringerten Betriebsdrücken und Durchsätzen während ei
nes Endteils des radialen Aufweitungsvorgangs. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird das Fluidmaterial in eine
oder mehrere Druckkammern eingespritzt. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform werden die eine oder mehreren Druckkam
mern unter Druck gesetzt. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform werden die Druckkammern mit Drücken unter Druck ge
setzt, die von etwa 500 bis 9.000 psi reichen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Erstellen der Schacht
bohrungs-Verschalung außerdem das fluidmäßige Isolieren eines
inneren Bereichs des Dorns von einem äußeren Bereich des
Dorns. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der inne
re Bereich des Dorns von dem Bereich außerhalb des Dorns
durch Einführen von einem oder mehreren Stopfen in das einge
spritzte Fluidmaterial isoliert. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform umfaßt die Erstellung der Schachtbohrungs-
Verschalung außerdem das Aushärten von zumindest einem Teil
des Fluidmaterials und das Entfernen von zumindest einem Teil
des ausgehärteten Fluidmaterials, welches in der zweiten
rohrförmigen Auskleidung zu liegen kommt. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform umfaßt das Erstellen der Schachtboh
rungs-Verschalung außerdem das Abdichten der Überlappung zwi
schen den ersten und zweiten rohrförmigen Auskleidungen. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Erstellen
der Schachtbohrungs-Verschalung außerdem das Abstützen der
zweiten rohrförmigen Auskleidung mit der Überlappung der er
sten rohrförmigen Auskleidung. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform umfaßt das Erstellen der Schachtbohrungs-
Verschalung außerdem das Testen der Unversehrtheit der Dich
tung in der Überlappung zwischen den ersten und zweiten rohr
förmigen Auskleidungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfaßt das Erstellen der Schachtbohrungs-Verschalung au
ßerdem das Entfernen von zumindest einem Teil des aushärtba
ren Fluiddichtungsmaterials innerhalb der zweiten rohrförmi
gen Auskleidung vor dem Aushärten. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt das Erstellen der Schachtbohrungs-
Verschalung außerdem das Schmieren der Oberfläche des Dorns.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Erstellen
der Schachtbohrungs-Verschalung außerdem das Absorbieren von
Stößen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das
Erstellen der Schachtbohrungs-Verschalung außerdem das Ein
fangen des Dorns bei der Beendigung der radiale Aufweitung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Schacht
bohrungs-Verschalung außerdem das Ausbohren des Dorns. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Erstellen der
Schachtbohrungs-Verschalung außerdem das Abstützen des Dorns
mit einem Spiralrohr. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
bewegt sich der Dorn hin- und herlaufend. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform wird der Dorn in einer ersten Richtung
während des Unterdrucksetzens des inneren Bereichs des Dorns
verschoben und der Dorn wird in einer zweiten Richtung wäh
rend der Druckbefreiung des inneren Bereichs des Dorns ver
schoben. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die
zweite rohrförmige Verschalung in einer im wesentlichen sta
tionären Position während des Unterdrucksetzens des inneren
Bereichs des Dorns gehalten. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform wird die zweite rohrförmige Auskleidung durch den
Dorn während einer Druckbefreiung des inneren Bereichs abge
stützt.
Eine Vorrichtung zum Aufweiten eines rohrförmigen Elements
ist erläutert worden, das ein Tragelement mit einem Fluid
durchlaß umfaßt, einen Dorn, der mit dem Tragelement verbun
den ist und einen Aufweitungskonus aufweist, zumindest eine
Druckkammer, die durch das Tragelement und den Dorn festge
legt und zwischen diesen positioniert sowie fluidmäßig mit
dem ersten Fluiddurchlaß verbunden ist, und einen oder mehre
re lösbare Träger, die mit dem Tragelement verbunden und dazu
ausgelegt sind, das rohrförmige Element abzustützen. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Fluiddurchlaß
einen Verengungsdurchlaß mit einem verringerten Innendurch
messer. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der
Dorn einen oder mehrere ringförmige Kolben. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung mehrere
Druckkammern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind
die Druckkammern zumindest teilweise durch ringförmige Kolben
festgelegt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die
lösbaren Träger unterhalb des Dorns positioniert. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform sind die lösbaren Träger über dem
Dorn positioniert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
umfassen die lösbaren Träger hydraulische Gleitelemente. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die lösbaren
Träger mechanische Gleitelemente. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfassen die lösbaren Träger Schleppblöcke.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Dorn einen
oder mehrere ringförmige Kolben und einen Aufweitungskonus,
der mit dem ringförmigen Kolben verbunden ist. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfassen ein oder mehrere ring
förmige Kolben einen Aufweitungskonus. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform umfassen die Druckkammern ringförmige
Druckkammern.
Außerdem ist eine Vorrichtung erläutert worden, die ein oder
mehrere massive rohrförmige Elemente umfaßt, wobei jedes mas
sive rohrförmige Element ein oder mehrere äußere Dichtungen
umfaßt, ein oder mehrere geschlitzte rohrförmige Elemente,
die mit den massiven rohrförmigen Elementen verbunden sind,
und einen Schuh, der mit einem der geschlitzten rohrförmigen
Elemente verbunden ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfaßt die Vorrichtung außerdem ein oder mehrere massive
rohrförmigen Zwischenelemente, die mit den geschlitzten rohr
förmigen Elementen verbunden und zwischen diesen bzw. ver
schachtelt zwischen diesen angeordnet sind, wobei jedes mas
sive rohrförmige Zwischenelement eine oder mehrere äußere
Dichtungen aufweist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt die Vorrichtung außerdem ein oder mehrere Ventilele
mente. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die
massiven rohrförmigen Zwischenelemente ein oder mehrere Ven
tilelemente.
Ein Verfahren zum Verbinden bzw. Vereinigen eines zweiten
rohrförmigen Elements mit einem ersten rohrförmige Element,
wobei das erste rohrförmige Element einen Innendurchmesser
größer als einen Außendurchmesser des zweiten rohrförmigen
Elements aufweist, ist erläutert worden und umfaßt folgende
Schritte: Positionieren eines Dorns innerhalb eines inneren
Bereichs des zweiten rohrförmigen Elements, Unterdrucksetzens
eines Teils des inneren Bereichs des Dorns, Verschieben des
Dorns relativ zu dem zweiten rohrförmigen Element und Pressen
von zumindest einem Teil des zweiten rohrförmigen Elements
weg von dem Dorn in Eingriff mit dem ersten rohrförmigen Ele
ment. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Un
terdrucksetzen des Teils des inneren Bereichs des Dorns mit
Betriebsdrücken, die von etwa 500 bis 9.000 psi reichen. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Unterdruck
setzen des Teils des inneren Bereichs des Dorns mit verrin
gerten Betriebsdrücken während eines letzten Teils des Auf
weitungsvorgangs. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um
faßt das Verfahren außerdem das Abdichten der Grenzfläche
zwischen den ersten und zweiten rohrförmigen Elementen. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren außer
dem das Abstützen des aufgeweiteten zweiten rohrförmigen Ele
ments unter Verwenden einer Grenzfläche mit dem ersten rohr
förmigen Element. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um
faßt das Verfahren außerdem das Schmieren der Oberfläche des
Dorns. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das
Verfahren außerdem das Absorbieren von Stößen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem das
Positionieren der ersten und zweiten rohrförmigen Elemente in
überlappender Beziehung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfaßt das Verfahren außerdem das fluidmäßige Isolieren
eines inneren Bereichs des Dorns von einem äußeren Bereich
des Dorns. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der
innere Bereich des Dorns von dem Bereich außerhalb des Dorns
fluidmäßig isoliert, indem ein oder mehrere Stopfen in das
Innere des Dorns eingespritzt bzw. eingeführt werden. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Unterdruckset
zen des Teils des inneren Bereichs des Dorns durch Einsprit
zen von Fluidmaterial mit Betriebsdrücken und Durchsätzen,
die von etwa 500 bis 9.000 psi bzw. 40 bis 3.000 Gallo
nen/Minute reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt das Verfahren außerdem das Einspritzen von Fluidmate
rial über den Dorn hinaus bzw. jenseits des Dorns. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform werden ein oder mehrere
Druckkammern unter Druck gesetzt, die durch den Dorn festge
legt sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die
Druckkammern unter Druck gesetzt mit Drücken, die von etwa
500 bis 9.000 psi reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt das erste rohrförmige Element einen existie
renden Schachtbohrungsabschnitt. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform umfaßt das Verfahren außerdem das Abdichten der
Grenzfläche zwischen den ersten und zweiten rohrförmigen Ele
menten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das
Verfahren außerdem das Abstützen des aufgeweiteten zweiten
rohrförmigen Elements unter Verwenden des ersten rohrförmigen
Elements. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das
Verfahren außerdem das Testen der Unversehrtheit der Dichtung
in der Grenzfläche zwischen dem ersten rohrförmigen Element
und dem zweiten rohrförmigen Element. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem das Einfangen
des Dorns bei der Beendigung des Aufweitungsvorgangs. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren außer
dem das Ausbohren des Dorns. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt das Verfahren außerdem das Tragen des Dorns
mit einem Spiralrohr. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt das Verfahren außerdem das Verbinden des Dorns mit ei
nem ausbohrbaren Schuh. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form wird der Dorn in der Längsrichtung verschoben. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform wird der Dorn in einer ersten
Richtung während des Unterdrucksetzens und in einer zweiten
Richtung während der Druckfreigabe verschoben.
Eine Vorrichtung ist erläutert worden, die ein oder mehrere
massive primäre Rohre umfaßt, wobei jedes massive primäre
Rohr eine oder mehrere äußere ringförmige Dichtungen umfaßt,
n geschlitzte Rohre, die mit den primären massiven Rohren
verbunden sind, n - 1 massive Zwischenrohre, die mit den ge
schlitzten Rohren verbunden und zwischen angeordnet bzw. ver
schachtelt sind, wobei jedes massive Zwischenrohr eine oder
mehrere äußere Dichtungen umfaßt und einen Schuh, der mit ei
nem der geschlitzten Rohre verbunden ist.
Ein Verfahren zum Isolieren einer ersten unterirdischen Zone
von einer zweiten unterirdischen Zone in einer Schachtbohrung
ist außerdem erläutert worden, aufweisend die Schritte: Posi
tionieren von einem oder mehreren primären massiven Rohren
innerhalb der Schachtbohrung, wobei die primären massiven
Rohre die erste unterirdische Zone queren, Positionieren von
einem oder mehreren geschlitzten Rohren in der Schachtboh
rung, wobei die geschlitzten Rohre die zweite unterirdische
Zone queren, fluidmäßiges Verbinden der geschlitzten Rohre
mit den massiven Rohren und Verhindern des Hindurchgangs von
Fluiden von der ersten unterirdischen Zone in die zweite un
terirdische Zone innerhalb der Schachtbohrung außerhalb der
massiven und geschlitzten Rohre.
Ein Verfahren zum Extrahieren bzw. Austragen von Materialien
aus einer unterirdischen Produktionszone in einer Schachtboh
rung, wobei zumindest ein Teil der Schachtbohrung eine Ver
schalung umfaßt, ist außerdem erläutert worden und umfaßt die
Schritte: Positionieren von einem oder mehreren primären mas
siven Rohren in der Schachtbohrung, fluidmäßiges Verbinden
der primären massiven Rohre mit der Verschalung, Positionie
ren von einem oder mehreren geschlitzten Rohren in der
Schachtbohrung, wobei die geschlitzten Rohre die unterirdi
sche Positionszone queren, fluidmäßiges Verbinden der ge
schlitzten Rohre mit den massiven Rohren, fluidmäßiges Iso
lieren der unterirdischen Produktionszone von zumindest einer
weiteren unterirdischen Zone in der Schachtbohrung und flu
iddmäßiges Verbinden von zumindest einem der geschlitzten
Rohre mit der unterirdischen Produktionszone. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem das
gesteuerte fluidmäßige Entkoppeln von zumindest einem der ge
schlitzten Rohre von zumindest einem weiteren der geschlitz
ten Rohre.
Ein Verfahren zum Erzeugen einer Verschalung in einem Bohr
loch während außerdem das Bohrloch gebohrt wird, ist erläu
tert worden und umfaßt das Installieren einer rohrförmigen
Auskleidung, eines Dorns und einer Bohranordnung in dem Bohr
loch. Fluidmaterial wird in die rohrförmige Auskleidung, den
Dorn und die Bohranordnung eingespritzt. Zumindest ein Teil
der rohrförmigen Auskleidung wird radial aufgeweitet, während
das Bohrloch gebohrt wird unter Verwendung der Bohranordnung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Einsprit
zen das Eispritzen des Fluidmaterials in eine aufweitbare
Kammer. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das
Einspritzen das Einspritzen von aushärtbarem Fluiddichtungs
material in einen ringförmigen Bereich, der zwischen dem
Bohrloch und dem Äußeren der rohrförmigen Auskleidung zu lie
gen kommt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt
das Einspritzen des aushärtbaren Fluiddichtungsmaterials mit
Betriebsdrücken und Durchsätzen, die von etwa 0 bis 5.000 psi
bzw. 0 bis 1.500 Gallonen/Minute reichen. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform wird das Einspritzen des Fluidmateri
als mit Betriebsdrücken und Durchsätzen bereitgestellt, die
von etwa 500 bis 9.000 psi bzw. 40 bis 3.000 Gallonen/Minute
reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das
Einspritzen des Fluidmaterials mit verringerten Betriebsdrüc
ken und Durchsätzen während eines Endteils der radialen Auf
weitung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das
Verfahren außerdem das Aushärten von zumindest einem Teil des
Fluidmaterials und das Entfernen von zumindest einem Teil des
ausgehärteten Fluidmaterials, welches innerhalb der rohrför
migen Auskleidung zu liegen kommt. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Ver
fahren außerdem das Zurüberlappungbringen der rohrförmigen
Auskleidung mit einer existierenden Schachtbohrungs-
Verschalung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt
das Verfahren außerdem das Abdichten der Überlappung zwischen
der rohrförmigen Auskleidung und der existierenden Schacht
bohrungs-Verschalung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt das Verfahren außerdem das Abstützen der aufgeweiteten
rohrförmigen Auskleidung unter Verwendung dar Überlappung mit
der existierenden Schachtbohrungs-Verschalung. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem das
Testen der Unversehrtheit der Dichtung in der Überlappung
zwischen der rohrförmigen Auskleidung und der existierenden
Schachtbohrungs-Verschalung. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt das Verfahren außerdem das Schmieren der
Oberfläche des Dorns. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt das Verfahren außerdem das Absorbieren von Stößen. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren
außerdem das Einfangen des Dorns bei der Beendigung des Auf
weitungsvorgangs. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um
faßt das Verfahren außerdem das Aufweiten des Dorns in radia
ler Richtung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt
das Verfahren außerdem das Ausbohren des Dorns. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem das
Abstützen des Dorns mit einem Spiralrohr. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist die Wandungsdicke des rohrförmigen
Elements variabel. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Dorn mit einem Bohrschuh verbunden.
Eine Vorrichtung ist außerdem erläutert worden, die ein Trag
element umfaßt, wobei das Tragelement einen ersten Fluid
durchlaß aufweist, einen Dorn, der mit dem Tragelement ver
bunden ist, wobei der Dorn aufweist: Einen zweiten Fluid
durchlaß, ein rohrförmiges Element, welches mit dem Dorn ver
bunden ist, und einen Schuh, der mit der rohrförmigen Aus
kleidung verbunden ist, wobei der Schuh einen dritten Fluid
durchlaß aufweist, und eine Bohranordnung, die mit dem Schuh
verbunden ist, wobei die ersten, zweiten und dritten Fluid
durchlässe und die Bohranordnung betriebsmäßig verbunden
sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das
Tragelement außerdem einen Druckfreigabedurchlaß und ein
Durchsatzsteuerventil, welches mit dem ersten Fluiddurchlaß
und dem Druckfreigabedurchlaß verbunden ist. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Tragelement außerdem
einen Stoßabsorber. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt das Tragelement ein oder mehrere Dichtungselemente,
die dazu ausgelegt sind, Fremdmaterial am Eindringen in einen
inneren Bereich des rohrförmigen Elements verhindern. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Tragelement
einen oder mehrere Stabilisierer. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist der Dorn aufweitbar. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist das rohrförmige Element aus
Materialien hergestellt, die ausgewählt sind aus der Gruppe,
die aus Oilfield Country Tubular Goods, Stahl von
Kraftfahrzeug-Qualität, Kunststoff und Chromstahl besteht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt das
rohrförmige Element Innen- und Außendurchmesser, die von 0,75
bis 47 Inch bzw. 1,05
bis 48 Inch reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
besitzt das rohrförmige Element einen plastischen Dehnpunkt
bzw. eine Dehngrenze, der bzw. die von etwa 40.000 bis
135.000 psi reicht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt das rohrförmige Element ein oder mehrere Dichtungsele
mente an einem Endabschnitt. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt das rohrförmige Element ein oder mehrere
Druckfreigabelöcher an einem Endabschnitt. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform umfaßt das rohrförmige Element ein
Einfangelement an einem Endabschnitt zum Abbremsen der Bewe
gung des Dorns. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um
faßt das Tragelement ein Spiralrohr. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist zumindest ein Teil des Dorns und des
Schuhs ausbohrbar. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Wandungsdicke des rohrförmigen Elements in einem Be
reich benachbart zu dem Dorn geringer als die Wandungsdicke
des rohrförmigen Elements in einem Bereich, der nicht benach
bart zum Dorn liegt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt die Vorrichtung außerdem eine aufweitbare Kammer. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die aufweitbare
Kammer ungefähr zylindrisch. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist die aufweitbare Kammer ungefähr ringförmig.
Ein Verfahren zum Bilden einer unterirdischen Rohrleitung mit
einem unterirdischen Tunnel, aufweisend zumindest ein erstes
rohrförmiges Element und ein zweites rohrförmiges Element,
wobei das erste rohrförmige Element einen Innendurchmesser
größer als einen Außendurchmesser des zweiten rohrförmigen
Elements aufweist, ist erläutert worden und umfaßt die
Schritte: Positionieren des ersten rohrförmigen Elements in
dem Tunnel, Positionieren des zweiten rohrförmigen Elements
in dem Tunnel in überlappender Beziehung mit dem ersten rohr
förmigen Element, Positionieren eines Dorns und einer Bohran
ordnung innerhalb eines inneren Bereichs des zweiten rohrför
migen Elements, Einspritzen eines Fluidmaterials in den Dorn,
die Bohranordnung und ein zweites rohrförmige Element, Pres
sen zumindest eines Teils des zweiten rohrförmigen Elements
weg von dem Dorn in Eingriff mit dem ersten rohrförmigen Ele
ment und Bohren des Tunnels. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform erfolgt das Einspritzen des Fluidmaterials mit Be
triebsdrücken, die von etwa 500 bis 9.000 psi reichen. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Einspritzen des
Fluidmaterials mit verringerten Betriebsdrücken während eines
letzten Teils des Aufweitungsvorgangs. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem das Abdich
ten der Grenzfläche zwischen den ersten und zweiten rohrför
migen Elementen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um
faßt das Verfahren außerdem das Abstützen eines aufgeweiteten
zweiten rohrförmigen Elements unter Verwendung der Grenzflä
che mit dem ersten rohrförmigen Element. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem das
Schmieren der Oberfläche des Dorns. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem das Absorbieren
von Stößen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt
das Verfahren außerdem das Aufweiten des Dorns in radialer
Richtung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das
Verfahren außerdem das Abdichten der Grenzfläche zwischen den
ersten und zweiten rohrförmigen Elementen. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem das Ab
stützen des aufgeweiteten zweiten rohrförmigen Elements unter
Verwendung des ersten rohrförmigen Elements. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem das
Testen der Unversehrtheit der Dichtung in der Grenzfläche
zwischen dem ersten rohrförmigen Element und dem zweiten
rohrförmigen Element. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt das Verfahren außerdem das Einfangen des Dorns bei der
Beendigung des Aufweitungsvorgangs. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem das Ausbohren
des Dorns. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das
Verfahren außerdem das Abstützen des Dorns mit einem Spiral
rohr. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Ver
fahren außerdem das Verbinden des Dorns mit einem ausbohrba
ren Schuh. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das
Fluidmaterial in eine aufweitbare Kammer gespritzt. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform ist die aufweitbare Kammer im
wesentlichen zylindrisch. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform ist die aufweitbare Kammer im wesentlichen ringför
mig. Eine Vorrichtung ist erläutert worden, die eine Schacht
bohrung umfaßt, die durch den Prozeß gebildet wird, eine
Schachtbohrung auszubohren, und eine rohrförmige Auskleidung,
die in der Schachtbohrung positioniert ist, wobei die rohr
förmige Auskleidung durch den Prozeß gebildet wird, die rohr
förmige Auskleidung von einem Dorn wegzupressen, während die
Schachtbohrung gebohrt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform wird die rohrförmige Auskleidung durch den Prozeß
gebildet, die rohrförmige Auskleidung und den Dorn in der
Schachtbohrung zu plazieren und den inneren Abschnitt der
rohrförmigen Auskleidung unter Druck zu setzen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird der innere Abschnitt der
rohrförmigen Auskleidung mit Drücken unter Druck gesetzt, die
von etwa 500 bis 9.000 psi reichen. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform wird die rohrförmige Auskleidung durch den
Prozeß gebildet, die rohrförmige Auskleidung und den Dorn in
der Schachtbohrung zu plazieren und einen inneren Abschnitt
des Dorns unter Druck zu setzten. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform wird der innere Abschnitt des Dorns mit Drüc
ken unter Druck gesetzt, die von etwa 500 bis 9.000 psi rei
chen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Vor
richtung außerdem einen ringförmigen Körper aus ausgehärtetem
Fluidmaterial, der mit der rohrförmigen Auskleidung verbunden
ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der ring
förmige Körper aus ausgehärtetem Fluiddichtungsmaterial durch
den Prozeß gebildet, ein aushärtbares Fluiddichtungsmaterial
in den Ringraum außerhalb der ringförmigen Auskleidung einzu
spritzen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform überlappt
die rohrförmige Auskleidung die existierende Schachtbohrungs-
Verschalung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt
die Vorrichtung außerdem eine Dichtung, welche in der Über
lappung zwischen der rohrförmigen Auskleidung und der exi
stierenden Schachtbohrungs-Verschalung angeordnet ist. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform wird die rohrförmige Aus
kleidung durch die Überlappung mit der existierenden Schacht
bohrungs-Verkleidung abgestützt. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform umfaßt der Prozeß, die rohrförmige Auskleidung
aufzuweiten, das Unterdrucksetzen einer aufweitbaren Kammer.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die aufweitbare
Kammer im wesentlichen zylindrisch. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist die aufweitbare Kammer im wesentlichen
ringförmig.
Ein Verfahren zum Bilden einer Schachtbohrungs-Verschalung in
einer Schachtbohrung ist außerdem erläutert worden und umfaßt
das Ausbohren der Schachtbohrung, während die Schachtboh
rungs-Verschalung gebildet wird. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform umfaßt das Bilden der Verschalung das Aufweiten
eines rohrförmigen Elements in der radialen Richtung. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Aufweiten das
Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verschie
ben das Aufweiten einer aufweitbaren Kammer. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform umfaßt die aufweitbare Kammer eine
zylindrische Kammer. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt die aufweitbare Kammer eine ringförmige Kammer.
Ein Verfahren zum Aufweiten eines rohrförmigen Elements ist
außerdem erläutert worden und umfaßt das Plazieren eines
Dorns in einem rohrförmigen Element, das Unterdrucksetzen ei
nes ringförmigen Bereichs innerhalb des rohrförmigen Elements
und das Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen
Element. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das
Verfahren außerdem das Entfernen von Fluiden in dem rohrför
migen Element, die durch die Verschiebung des Dorns verscho
ben werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform durchset
zen die entfernten Fluide das Innere des ringförmigen Be
reichs. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nimmt das Vo
lumen des ringförmigen Bereichs zu. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt das Verfahren das Abdichten des ring
förmigen Bereichs. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt das Abdichten des ringförmigen Bereichs das Abdichten
eines stationären Elements und das Abdichten eines nicht sta
tionären Elements. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt das Verfahren außerdem das Fördern von Fluiden in ent
gegengesetzten Richtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt das Verfahren außerdem das Fördern eines un
ter Druck stehenden Fluids und eines nicht unter Druck ste
henden Fluids in entgegengesetzten Richtungen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Unterdrucksetzen mit
Betriebsdrücken, die von etwa 0 bis 9.000 psi reichen. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Unterdruckset
zen mit Betriebsdrücken, die von etwa 0 bis 3.000 Gallo
nen/Minute reichen.
Ein Verfahren zum Verbinden eines rohrförmigen Elements mit
einer bereits existierenden Struktur ist außerdem erläutert
worden und umfaßt die Schritte: Positionieren des rohrförmi
gen Elements in überlappender Beziehung mit der bereits exi
stierenden Struktur, Plazieren eines Dorns innerhalb des
rohrförmigen Elements, Unterdrucksetzen eines ringförmigen
Bereichs in dem rohrförmigen Element und Verschieben des
Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem das Ent
fernen von Fluiden in dem rohrförmigen Element, die durch die
Verschiebung des Dorns verschoben werden. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform durchsetzen die entfernten Fluide das
Innere des ringförmigen Bereichs. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform nimmt das Volumen des ringförmigen Bereichs
zu. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Ver
fahren außerdem das Abdichten des ringförmigen Bereichs. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Abdichten
des ringförmigen Bereichs das Abdichten eines stationären
Elements und das Abdichten eines nicht stationären Elements.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren
außerdem das Fördern von Fluiden in entgegengesetzten Rich
tungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das
Verfahren außerdem das Fördern eines unter Druck stehenden
Fluids und eines nicht unter Druck stehenden Fluids in entge
gengesetzten Richtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form erfolgt das Unterdrucksetzen mit Betriebsdrücken, die
von etwa 0 bis 9.000 psi reichen. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform erfolgt das Unterdrucksetzen mit Durchsätzen,
die von etwa 0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen.
Ein Verfahren zum Reparieren eines Defekts in einer bereits
existierenden Struktur unter Verwendung eines rohrförmigen
Elements ist außerdem erläutert worden und umfaßt die Schrit
te: Positionieren des rohrförmigen Elements in überlappender
Beziehung mit dem Defekt in der bereits existierenden Struk
tur, Plazieren eines Dorns in dem rohrförmigen Element, Un
terdrucksetzen eines ringförmigen Bereichs in dem rohrförmi
gen Element und Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrför
migen Element. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt
das Verfahren außerdem das Entfernen von Fluiden in dem rohr
förmigen Element, die durch die Verschiebung des Dorns ver
schoben werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
durchsetzen die entfernten Fluide das Innere des ringförmigen
Bereichs. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nimmt das
Volumen des ringförmigen Bereichs zu. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem das Abdichten
des ringförmigen Bereichs. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt das Abdichten des ringförmigen Bereichs das
Abdichten eines stationären Elements und das Abdichten eines
nicht stationären Elements. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt das Verfahren außerdem das Fördern von Flui
den in entgegengesetzten Richtungen. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem das Fördern ei
nes unter Druck stehenden Fluids und eines nicht unter Druck
stehenden Fluids in entgegengesetzten Richtungen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Unterdrucksetzen mit
Betriebsdrücken, die von etwa 0 bis 9.000 psi reichen. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Unterdruckset
zen mit Durchsätzen, die von etwa 0 bis 3.000 Gallonen/Minute
reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das
Verfahren außerdem das Abdichten der Grenzfläche zwischen der
bereits existierenden Struktur und dem rohrförmigen Element
an den Enden des rohrförmigen Elements.
Eine Vorrichtung zum radialen Aufweiten eines rohrförmigen
Elements ist außerdem erläutert worden und umfaßt ein erste
rohrförmiges Element, ein zweites rohrförmiges Element, wel
ches in dem ersten rohrförmigen Element positioniert ist, ein
drittes rohrförmiges Element, welches mit dem zweiten rohr
förmigen Element beweglich verbunden und in diesem positio
niert ist, ein erstes ringförmiges Dichtungselement zum Ab
dichten einer Grenzfläche zwischen den ersten und zweiten
rohrförmigen Elementen, ein zweites ringförmiges Dichtungs
element zum Abdichten einer Grenzfläche zwischen den zweiten
und dritten rohrförmigen Elementen und einen Dorn, der in dem
ersten Element positioniert und mit einem Ende des dritten
Elements verbunden ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form umfaßt die Vorrichtung außerdem eine ringförmige Kammer,
welche durch das erste rohrförmige Element, das zweite rohr
förmige Element, das dritte rohrförmige Element, das erste
ringförmige Dichtungselement, das ringförmige Dichtungsele
ment und den Dorn festgelegt ist. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung außerdem einen ring
förmigen Durchlaß, welche durch das zweite rohrförmige Ele
ment und das dritte rohrförmige Element festgelegt ist. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung au
ßerdem einen Fluiddurchlaß, der in dem dritten rohrförmigen
Element und dem Dorn enthalten ist. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung außerdem ein oder meh
rere Dichtungselemente, die mit der Außenseite des ersten
rohrförmigen Elements verbunden sind. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung außerdem eine ringför
mige Kammer, die durch das erste rohrförmige Element, das
zweite rohrförmige Element, das dritte rohrförmige Element,
das erste ringförmige Dichtungselement, das zweite ringförmi
ge Dichtungselement und den Dorn festgelegt ist und einen
ringförmigen Durchlaß, der durch das zweite rohrförmige Ele
ment und das dritte rohrförmige Element festgelegt ist. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform sind die ringförmige Kammer
und der ringförmige Durchlaß fluidmäßig verbunden. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung ein
oder mehrere Gleitelemente, die mit der Außenseite des ersten
rohrförmigen Elements verbunden sind. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt der eine konische Oberfläche. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Angriffwinkel
der konischen Oberfläche von etwa 10 bis 30°. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform weist die konische Oberfläche eine
Oberflächenhärte im Bereich von etwa 58 bis 62 Rockwell C
auf.
Eine Vorrichtung ist außerdem erläutert worden, die ein rohr
förmiges Element umfaßt, einen Kolben, der dazu ausgelegt
ist, den Durchmesser des rohrförmigen Elements aufzuweiten,
der in dem rohrförmigen Element angeordnet ist, wobei der
Kolben einen Durchlaß zum Fördern von Fluiden aus dem rohr
förmigen Element heraus aufweist, und eine ringförmige Kam
mer, die durch den Kolben und das rohrförmige Element festge
legt ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der
Kolben eine konische Oberfläche. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform beträgt der Angriffwinkel der konischen Oberflä
che von etwa 10 bis 30°. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form weist die konische Oberfläche eine Oberflächenhärte auf,
die von etwa 58 bis 62 Rockwell C beträgt. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform umfaßt das rohrförmige Element ein
oder mehrere Dichtungselemente, die mit der Außenseite des
rohrförmigen Elements verbunden sind.
Außerdem ist eine Schachtbohrungs-Verschalung erläutert wor
den, die in erstes rohrförmiges Element und ein zweites rohr
förmiges Element umfaßt, das mit dem ersten rohrförmigen Ele
ment verbunden ist. Das zweite rohrförmige Element wird mit
dem ersten rohrförmigen Element durch den Prozeß verbunden,
ein zweites rohrförmiges Element in überlappender Beziehung
mit dem ersten rohrförmigen Element zu positionieren, einen
Dorn in dem zweiten rohrförmigen Element anzuordnen und einen
ringförmigen Bereich in dem zweiten rohrförmigen Element un
ter Druck zu setzen und den Dorn relativ zu dem zweiten rohr
förmigen Element zu verschieben. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform umfaßt die Erstellung der Schachtbohrungs-
Verschalung außerdem das Entfernen von Fluiden in dem zweiten
Rohrelement, die durch die Verschiebung des Dorns verschoben
werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform durchsetzen
die entfernten Fluide das Innere des ringförmigen Bereichs.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nimmt das Volumen des
ringförmigen Bereichs zu. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt die Erstellung der Schachtbohrungs-
Verschalung außerdem das Abdichten des ringförmigen Bereichs.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Abdichten
des ringförmigen Bereichs das Abdichten eines stationären
Elements und das Abdichten eines nicht stationären Elements.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Erstellen
der Schachtbohrungs-Verschalung außerdem das Fördern von
Fluiden in entgegengesetzten Richtungen. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform umfaßt das Erstellen der Schachtboh
rungs-Verschalung außerdem das Fördern eines unter Druck ste
henden Fluids und eines nicht unter Druck stehenden Fluids in
entgegengesetzten Richtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform erfolgt das Unterdrucksetzen mit Betriebsdrücken,
die von etwa 0 bis 9.000 reichen. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform erfolgt das Unterdrucksetzen mit Durchsätzen,
die von etwa 0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen.
Außerdem ist eine Vorrichtung erläutert worden, die eine be
reits existierende Struktur und ein mit der bereits existie
renden Struktur verbundenes rohrförmiges Element umfaßt. Das
rohrförmige Element wird mit der bereits existierenden Struk
tur verbunden: Positionieren des rohrförmigen Elements in
überlappender Beziehung mit der bereits existierenden Struk
tur, Plazieren eines Dorns in dem rohrförmigen Element, Un
terdrucksetzen eines ringförmigen Bereichs in dem rohrförmi
gen Element und Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrför
migen Element. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt
die Vorrichtung außerdem das Entfernen von Fluiden in dem
rohrförmigen Element, die durch das Verschieben des Dorns
verschoben werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
durchsetzen die entfernten Fluide das Innere des ringförmigen
Bereichs. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nimmt das
Volumen des ringförmigen Bereichs zu. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung außerdem das Abdichten
des ringförmigen Bereichs. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt das Abdichten des ringförmigen Bereichs das
Abdichten eines stationären Elements und das Abdichten eines
nicht stationären Elements. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform umfaßt das Betreiben der Vorrichtung außerdem das
Fördern eines unter Druck stehenden Fluids und eines nicht
unter Druck stehenden Fluids in entgegengesetzten Richtungen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Unter
drucksetzen mit Betriebsdrücken, die von etwa 0 bis 9.000 psi
reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das
Unterdrucksetzen mit Durchsätzen, die von etwa 0 bis 3.000
Gallonen/Minute reichen.
Eine Vorrichtung ist erläutert worden, die eine bereits exi
stierende Struktur umfaßt, die einen defekten Abschnitt und
ein rohrförmiges Element aufweist, das mit dem defekten Ab
schnitt der bereits existierenden Struktur verbunden ist bzw.
wird. Das rohrförmige Element wird mit dem defekten Abschnitt
der bereits existierenden Struktur durch den Prozeß verbun
den, der die Schritte umfaßt: Positionieren des rohrförmigen
Elements in überlappender Beziehung mit dem Defekt in der be
reits existierenden Struktur, Plazieren eines Dorns in dem
rohrförmigen Element, Unterdrucksetzen eines ringförmigen Be
reichs in dem rohrförmigen Element und Verschieben des Dorns
relativ zu dem rohrförmigen Element. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt das Betreiben der Vorrichtung außerdem
das Entfernen von Fluiden in dem rohrförmigen Element, die
durch die Verschiebung des Dorns verschoben werden. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform durchsetzen die entfernten
Fluide das Innere des ringförmigen Bereichs. Gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform nimmt das Volumen des ringförmigen
Bereichs zu. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt
das Betreiben bzw. Erstellen der Vorrichtung außerdem das Ab
dichten des ringförmigen Bereichs. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt das Abdichten des ringförmigen Be
reichs das Abdichten eines stationären Elements und das Ab
dichten eines nicht stationären Elements. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform umfaßt das Betreiben bzw. Erstellen
der Vorrichtung außerdem das Fördern von Fluiden in entgegen
gesetzten Richtungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt die Vorrichtung außerdem das Fördern eines unter Druck
stehenden Fluids und eines nicht unter Druck stehenden Fluids
in entgegengesetzten Richtungen. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform wird das Unterdrucksetzen mit Betriebsdrücken
bereitgestellt, die von etwa 0 bis 9.000 psi reichen. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Unterdruckset
zen mit Durchsätzen, die von etwa 0 bis 3.000 Gallonen/Minute
reichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Vorrich
tung außerdem das Abdichten der Grenzfläche zwischen der be
reits existierenden Struktur und dem rohrförmigen Element an
den Enden des rohrförmigen Elements.
Ein Verfahren zum Aufweiten eines rohrförmigen Elements ist
außerdem erläutert worden, demnach ein Dorn innerhalb eines
rohrförmigen Elements angeordnet wird, ein Bereich innerhalb
des rohrförmigen Elements unter Druck gesetzt wird, und der
Dorn relativ zu dem rohrförmigen Element verschoben wird. Ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Unterdruck
setzen bei Betriebsdrücken, die von etwa 0 bis 9.000 psi rei
chen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Un
terdrucksetzung bei Durchsätzen, die von etwa 0 bis 3.000
Gallonen/Minute reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form wird das rohrförmige Element beginnend mit einem oberen
Teil des rohrförmigen Elements aufgeweitet.
Ein Verfahren zum Verbinden eines rohrförmigen Elements mit
einer bereits existierenden Struktur ist außerdem erläutert
worden und umfaßt folgende Schritte: Positionieren des rohr
förmigen Elements in überlappender Beziehung mit der bereits
existierenden Struktur, Plazieren eines Dorns innerhalb des
rohrförmigen Elements, Unterdrucksetzen eines inneren Be
reichs innerhalb des rohrförmigen Elements und Verschieben
des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Unterdrucksetzen mit
Betriebsdrücken, die von etwa 0 bis 9.000 psi reichen. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Unterdruckset
zen mit Durchsätzen, die von etwa 0 bis 3.000 Gallonen/Minute
reichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das
rohrförmige Element beginnend mit einem oberen Teil des rohr
förmigen Elements aufgeweitet.
Ein Verfahren zum Reparieren eines Defekts in einer bereits
existierenden Struktur unter Verwendung eines rohrförmigen
Elements ist außerdem erläutert worden und umfaßt das Posi
tionieren des rohrförmigen Elements in überlappender Bezie
hung mit dem Defekt in der bereits existierenden Struktur,
das Plazieren eines Dorns innerhalb des rohrförmigen Ele
ments, das Unterdrucksetzen eines inneren Bereichs in dem
rohrförmigen Element und das Verschieben des Dorns relativ zu
dem rohrförmigen Element. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform erfolgt das Unterdrucksetzen mit Betriebsdrücken,
die von etwa 0 bis 9.000 psi reichen. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform erfolgt das Unterdrucksetzen mit Durchsätzen,
die von etwa 0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird das rohrförmige Element be
ginnend mit einem oberen Teil des rohrförmigen Elements auf
geweitet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das
Verfahren außerdem das Abdichten der Grenzfläche zwischen der
bereits existierenden Struktur und dem rohrförmigen Element
an beiden Enden des rohrförmigen Elements.
Eine Vorrichtung zum radialen Aufweiten eines rohrförmigen
Elements ist außerdem erläutert worden und umfaßt ein erstes
rohrförmiges Element, ein zweites rohrförmiges Element, das
mit dem ersten rohrförmigen Element verbunden ist, ein drit
tes rohrförmiges Element, das mit dem zweiten rohrförmigen
Element verbunden ist, und einen Dorn, der in dem zweiten
rohrförmigen Element positioniert und mit einem Endabschnitt
des dritten rohrförmigen Elements verbunden ist. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Dorn einen Fluiddurch
laß mit einem Einlaß, der dazu ausgelegt ist, ein Fluidstop
pelement aufzunehmen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt die Vorrichtung außerdem ein oder mehrere Gleitelemen
te, die mit der Außenseite des dritten rohrförmigen Elements
verbunden sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um
faßt der Dorn eine konische Oberfläche. Gemäß einer bevorzug
ten Ausführungsform reicht der Angriffwinkel der konischen
Oberfläche von etwa 10 bis 30°. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform besitzt die konische Oberfläche eine Härte, die
von etwa 58 bis 62 Rockwell C reicht. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist der mittlere Innendurchmesser des zweiten
rohrförmigen Elements größer als der mittlere Innendurchmes
ser des dritten rohrförmigen Elements.
Außerdem ist eine Vorrichtung erläutert worden, die ein rohr
förmiges Element umfaßt, einen Kolben, der dazu ausgelegt
ist, den Durchmesser des rohrförmigen Elements aufzuweiten,
das in dem rohrförmigen Element positioniert ist, wobei der
Kolben einen Durchlaß zum Fördern von Fluiden aus dem rohr
förmigen Element heraus aufweist. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt der Kolben eine konische Oberfläche.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reicht der Angriff
winkel der konischen Oberfläche von etwa 10 bis 30°. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform hat die konische Oberfläche
eine Oberflächenhärte, die von etwa 58 bis 62 Rockwell C
reicht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das
rohrförmige Element ein oder mehrere Dichtungselemente, die
mit der Außenseite des rohrförmigen Elements verbunden sind.
Außerdem ist eine Schachtbohrungs-Verschalung erläutert wor
den, die ein erstes rohrförmiges Element und ein zweites
rohrförmiges Element aufweist, das mit dem ersten rohrförmi
gen Element verbunden ist. Das zweite rohrförmigen Element
wird mit dem ersten rohrförmigen Element durch folgenden Pro
zeß verbunden: Positionieren des zweiten rohrförmigen Ele
ments in überlappender Beziehung mit dem ersten rohrförmigen
Element, Plazieren eines Dorns in dem zweiten rohrförmigen
Element, Unterdrucksetzen des inneren Bereichs in dem zweiten
rohrförmigen Element und Verschieben des Dorns relativ zu dem
zweiten rohrförmigen Element. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform wird das Unterdrucksetzen mit Betriebsdrücken be
reitgestellt, die von etwa 0 bis 9.000 psi reichen. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform wird das Unterdrucksetzen mit
Durchsätzen bereitgestellt, die von etwa 0 bis 3.000 Gallo
nen/Minute reichen.
Eine Vorrichtung ist außerdem erläutert worden, die eine be
reits existierende Struktur und ein rohrförmiges Element um
faßt, das mit der bereits existierenden Struktur verbunden
ist. Das rohrförmige Element wird mit der bereits existieren
den Struktur durch folgenden Prozeß verbunden: Positionieren
des rohrförmigen Elements in überlappender Beziehung mit der
bereits existierenden Struktur, Plazieren eines Dorns in dem
rohrförmigen Element, Unterdrucksetzen eines inneren Bereichs
in dem rohrförmigen Element und Verschieben des Dorns relativ
zu dem rohrförmigen Element. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform erfolgt das Unterdrucksetzen mit Betriebsdrücken,
die von etwa 0 bis 9.000 psi reichen. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform erfolgt das Unterdrucksetzen mit Durchsätzen,
die von etwa 0 bis 3.000 Gallonen/Minute reichen.
Eine Vorrichtung ist außerdem erläutert worden, die eine be
reits existierende Struktur und ein rohrförmiges Element um
faßt, das mit dem defekten Abschnitt der bereits existieren
den Struktur verbunden ist. Das rohrförmige Element wird mit
dem defekten Abschnitt der bereits existierenden Struktur
durch folgenden Prozeß verbunden: Positionieren des rohrför
migen Elements in überlappender Beziehung mit dem Defekt in
der bereits existierenden Struktur, Plazieren eines Dorns in
dem rohrförmigen Element, Unterdrucksetzen eines inneren Be
reichs in dem rohrförmigen Element und Verschieben des Dorns
relativ zu dem rohrförmigen Element. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform erfolgt das Unterdrucksetzen mit Betriebs
drücken, die von etwa 0 bis 9.000 psi reichen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Unterdrucksetzen mit
Durchsätzen, die von etwa 0 bis 3.000 Gallonen/Minute rei
chen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Vor
richtung außerdem die Abdichtung der Grenzfläche zwischen der
bereits existierenden Struktur und dem rohrförmigen Element
an beiden Enden des rohrförmigen Elements.
Eine Vorrichtung ist außerdem erläutert worden, die ein er
stes rohrförmiges Element, ein zweites rohrförmiges Element
und eine Gewindeverbindung zum Verbinden des ersten rohrför
migen Elements mit dem zweiten rohrförmigen Element umfaßt.
Die Gewindeverbindung umfaßt ein oder mehrere Dichtungsele
mente zum Abdichten der Grenzfläche zwischen den ersten und
zweiten rohrförmigen Elementen. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform umfaßt die Gewindeverbindung eine Stift- bzw.
Zapfen- und Kasten-Gewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform sind die Dichtungselemente benachbart zu ei
nem Endabschnitt des Gewindeabschnitts angeordnet. Gemäß ei
ner bevorzugten Ausführungsform ist eines der Dichtungsele
mente benachbart zu einem Endabschnitt des Gewindeabschnitts
angeordnet, und das andere der Dichtungselemente ist benach
bart zu einem Endabschnitt der Gewindeverbindung nicht ange
ordnet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere
der Dichtungselemente benachbart zu einem Endabschnitt der
Gewindeverbindung angeordnet.
Eine Vorrichtung ist außerdem erläutert worden, die eine
rohrförmige Anordnung mit einem ersten rohrförmigen Element,
einem zweiten rohrförmigen Element und einer Gewindeverbin
dung zum Verbinden des ersten rohrförmigen Elements mit dem
zweiten rohrförmigen Element umfaßt. Die Gewindeverbindung
umfaßt ein oder mehrere Dichtungselemente zum Abdichten der
Grenzfläche zwischen den ersten und zweiten rohrförmigen Ele
menten. Die rohrförmige Anordnung wird durch den Prozeß ge
bildet, die rohrförmige Anordnung radial aufzuweiten. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Gewindeverbin
dung eine Stift- bzw. Zapfen- und Kasten-Gewindeverbindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Dichtungs
elemente benachbart zu einem Endabschnitt der Gewindeverbin
dung angeordnet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
eines der Dichtungselemente benachbart zu einem Endabschnitt
der Gewindeverbindung angeordnet, während das andere der
Dichtungselemente nicht benachbart zu einem Endabschnitt der
Gewindeverbindung angeordnet ist. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform sind mehrere Dichtungselemente benachbart zu
einem Endabschnitt der Gewindeverbindung angeordnet.
Eine Vorrichtung ist außerdem erläutert worden, die ein rohr
förmiges Element und einen Dorn umfaßt, der in dem rohrförmi
gen Element angeordnet ist, aufweisend eine konische Oberflä
che mit einem Angriffwinkel von etwa 10 bis 30°. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt das rohrförmige Element
ein erstes rohrförmiges Element, ein zweites rohrförmiges
Element und eine Gewindeverbindung zum Verbinden des ersten
rohrförmigen Elements mit dem zweiten rohrförmigen Element.
Die Gewindeverbindung umfaßt ein oder mehrere Dichtungsele
mente zum Abdichten der Grenzfläche zwischen den ersten und
zweiten rohrförmigen Elementen. Gemäß einer bevorzugten Aus
führungsform umfaßt die Gewindeverbindung eine Stift- und Ka
sten-Gewindeverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form sind die Dichtungselemente benachbart zu einem Endab
schnitt der Gewindeverbindung angeordnet. Gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform ist eines der Dichtungselemente be
nachbart zu einem Endabschnitt der Gewindeverbindung angeord
net, während das andere der Dichtungselemente nicht benach
bart zu einem Endabschnitt der Gewindeverbindung angeordnet
ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere
Dichtungselemente benachbart zu einem Endabschnitt der Gewin
deverbindung angeordnet.
Obwohl beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung darge
stellt und erläutert wurden, ist sie zahlreichen Abwandlungen
und Modifikationen zugänglich, die sämtliche im Umfang der
Erfindung liegen, die durch die anliegenden Ansprüche festge
legt ist.
Claims (48)
1. Verfahren zum Erzeugen einer Verschalung in einem Bohr
loch, das in einer unterirdischen Formation angeordnet ist,
aufweisend die Schritte:
Installieren einer rohrförmigen Auskleidung und eines Dorns in dem Bohrloch,
Einspritzen von Fluidmaterial in das Bohrloch,
Unterdrucksetzen eines Teils des inneren Bereichs der rohrförmigen Auskleidung, und
radiales Aufweiten von zumindest einem Teil der Ausklei dung in dem Bohrloch durch Pressen von zumindest einem Teil der rohrförmigen Auskleidung weg von dem Dorn.
Installieren einer rohrförmigen Auskleidung und eines Dorns in dem Bohrloch,
Einspritzen von Fluidmaterial in das Bohrloch,
Unterdrucksetzen eines Teils des inneren Bereichs der rohrförmigen Auskleidung, und
radiales Aufweiten von zumindest einem Teil der Ausklei dung in dem Bohrloch durch Pressen von zumindest einem Teil der rohrförmigen Auskleidung weg von dem Dorn.
2. Verfahren zum Erzeugen einer Verschalung in einem Bohr
loch, das in einem Abschnitt einer unterirdischen Formation an
geordnet ist, wobei das Bohrloch eine bereits existierende Ver
schalung aufweist, aufweisend die Schritte:
Ausbohren eines neuen Abschnitts des Bohrlochs benachbart zu der bereits existierenden Verschalung,
Plazieren einer rohrförmigen Auskleidung und eines auf weitbaren Dorns in den neuen Abschnitt des Bohrlochs,
Überlappen der rohrförmigen Auskleidung mit der bereits existierenden Verschalung,
Einspritzen eines aushärtbaren Fluiddichtungsmaterials in einem ringförmigen Bereich zwischen der rohrförmigen Ausklei dung und dem neuen Abschnitt des Bohrlochs,
fluidmäßiges Isolieren des ringförmigen Bereichs zwischen der rohrförmigen Auskleidung und dem neuen Abschnitt des Bohr lochs ausgehend von einem inneren Bereich der rohrförmigen Aus kleidung unter dem Dorn,
Einspritzen eines nicht aushärtbaren Fluidmaterials in den inneren Bereich der rohrförmigen Auskleidung unter dem Dorn,
Pressen der rohrförmigen Auskleidung weg von dem aufweit baren Dorn,
Abdichten der Überlappung zwischen der rohrförmigen Aus kleidung und der bereits existierenden Verschalung,
Abstützen der rohrförmigen Auskleidung mit der Überlappung mit der bereits existierenden Verschalung,
Entfernen des Dorns aus dem Bohrloch,
Testen der Unversehrtheit der Dichtung der Überlappung zwischen der rohrförmigen Auskleidung und der bereits existie renden Verschalung,
Entfernen von zumindest einem Teil des aushärtbaren Fluid dichtungsmaterials aus dem Innern der rohrförmigen Auskleidung,
Aushärten der verbleibenden Abschnitte des flüssigen aus härtbaren Fluiddichtungsmaterials, und
Entfernen von zumindest einem Teil des ausgehärteten aus härtbaren Fluiddichtungsmaterials in der rohrförmigen Ausklei dung.
Ausbohren eines neuen Abschnitts des Bohrlochs benachbart zu der bereits existierenden Verschalung,
Plazieren einer rohrförmigen Auskleidung und eines auf weitbaren Dorns in den neuen Abschnitt des Bohrlochs,
Überlappen der rohrförmigen Auskleidung mit der bereits existierenden Verschalung,
Einspritzen eines aushärtbaren Fluiddichtungsmaterials in einem ringförmigen Bereich zwischen der rohrförmigen Ausklei dung und dem neuen Abschnitt des Bohrlochs,
fluidmäßiges Isolieren des ringförmigen Bereichs zwischen der rohrförmigen Auskleidung und dem neuen Abschnitt des Bohr lochs ausgehend von einem inneren Bereich der rohrförmigen Aus kleidung unter dem Dorn,
Einspritzen eines nicht aushärtbaren Fluidmaterials in den inneren Bereich der rohrförmigen Auskleidung unter dem Dorn,
Pressen der rohrförmigen Auskleidung weg von dem aufweit baren Dorn,
Abdichten der Überlappung zwischen der rohrförmigen Aus kleidung und der bereits existierenden Verschalung,
Abstützen der rohrförmigen Auskleidung mit der Überlappung mit der bereits existierenden Verschalung,
Entfernen des Dorns aus dem Bohrloch,
Testen der Unversehrtheit der Dichtung der Überlappung zwischen der rohrförmigen Auskleidung und der bereits existie renden Verschalung,
Entfernen von zumindest einem Teil des aushärtbaren Fluid dichtungsmaterials aus dem Innern der rohrförmigen Auskleidung,
Aushärten der verbleibenden Abschnitte des flüssigen aus härtbaren Fluiddichtungsmaterials, und
Entfernen von zumindest einem Teil des ausgehärteten aus härtbaren Fluiddichtungsmaterials in der rohrförmigen Ausklei dung.
3. Vorrichtung zum Aufweiten eines rohrförmigen Elements,
aufweisend:
Ein Tragelement, das einen ersten Fluiddurchlaß aufweist,
einen Dorn, der mit dem Tragelement verbunden ist und ei nen zweiten Fluiddurchlaß aufweist,
ein rohrförmiges Element, das mit dem Dorn verbunden ist, und
einen Schuh, der mit der rohrförmigen Auskleidung verbun den ist, wobei der Schuh einen dritten Fluiddurchlaß aufweist,
wobei die ersten, zweiten und dritten Fluiddurchlässe be triebsmäßig verbunden sind.
Ein Tragelement, das einen ersten Fluiddurchlaß aufweist,
einen Dorn, der mit dem Tragelement verbunden ist und ei nen zweiten Fluiddurchlaß aufweist,
ein rohrförmiges Element, das mit dem Dorn verbunden ist, und
einen Schuh, der mit der rohrförmigen Auskleidung verbun den ist, wobei der Schuh einen dritten Fluiddurchlaß aufweist,
wobei die ersten, zweiten und dritten Fluiddurchlässe be triebsmäßig verbunden sind.
4. Vorrichtung zum Aufweiten eines rohrförmigen Elements,
aufweisend:
Ein Tragelement, folgendes aufweisend:
einen ersten Fluiddurchlaß,
einen zweiten Fluiddurchlaß, und
ein Durchsatzsteuerventil, das mit den ersten und zweiten Fluiddurchlässen verbunden ist,
einen aufweitbaren Dorn, der mit dem Tragelement verbunden ist, wobei der aufweitbare Dorn einen dritten Fluiddurchlaß aufweist, der mit dem ersten Fluiddurchlaß verbunden ist,
ein rohrförmiges Element, das mit dem Dorn verbunden ist,
wobei das rohrförmige Element ein oder mehrere Dichtungselemen te aufweist,
einen Schuh, der mit dem rohrförmigen Element verbunden ist, wobei der Schuh aufweist:
einen vierten Fluiddurchlaß, der mit dem dritten Flu iddurchlaß verbunden und dazu ausgelegt ist, ein Stoppelement aufzunehmen, und
einen oder mehrere Auslaßdurchlässe, die mit dem vierten Fluiddurchlaß zum Einspritzen von Fluidmaterial außer halb des Schuhs verbunden sind, und
zumindest ein Dichtungselement, das mit dem Tragelement verbunden und dazu ausgelegt ist, das Eindringen von Fremdmate rial in den inneren Bereich des rohrförmigen Elements zu ver hindern.
Ein Tragelement, folgendes aufweisend:
einen ersten Fluiddurchlaß,
einen zweiten Fluiddurchlaß, und
ein Durchsatzsteuerventil, das mit den ersten und zweiten Fluiddurchlässen verbunden ist,
einen aufweitbaren Dorn, der mit dem Tragelement verbunden ist, wobei der aufweitbare Dorn einen dritten Fluiddurchlaß aufweist, der mit dem ersten Fluiddurchlaß verbunden ist,
ein rohrförmiges Element, das mit dem Dorn verbunden ist,
wobei das rohrförmige Element ein oder mehrere Dichtungselemen te aufweist,
einen Schuh, der mit dem rohrförmigen Element verbunden ist, wobei der Schuh aufweist:
einen vierten Fluiddurchlaß, der mit dem dritten Flu iddurchlaß verbunden und dazu ausgelegt ist, ein Stoppelement aufzunehmen, und
einen oder mehrere Auslaßdurchlässe, die mit dem vierten Fluiddurchlaß zum Einspritzen von Fluidmaterial außer halb des Schuhs verbunden sind, und
zumindest ein Dichtungselement, das mit dem Tragelement verbunden und dazu ausgelegt ist, das Eindringen von Fremdmate rial in den inneren Bereich des rohrförmigen Elements zu ver hindern.
5. Verfahren zum Verbinden eines zweiten rohrförmigen Ele
ments mit einem ersten rohrförmigen Element, wobei das erste
rohrförmige Element einen Innendurchmesser aufweist, der größer
ist als ein Außendurchmesser des zweiten rohrförmigen Elements,
aufweisend die Schritte:
Positionieren eines Dorns in einem inneren Bereich des zweiten rohrförmigen Elements,
Unterdrucksetzen eines Teils des inneren Bereichs des zweiten rohrförmigen Elements, und
Pressen von zumindest einem Teil des zweiten rohrförmigen Elements weg von dem Dorn in Eingriff mit dem ersten rohrförmi gen Element.
Positionieren eines Dorns in einem inneren Bereich des zweiten rohrförmigen Elements,
Unterdrucksetzen eines Teils des inneren Bereichs des zweiten rohrförmigen Elements, und
Pressen von zumindest einem Teil des zweiten rohrförmigen Elements weg von dem Dorn in Eingriff mit dem ersten rohrförmi gen Element.
6. Rohrförmige Auskleidung, aufweisend:
Ein ringförmiges Element, welches folgendes aufweist:
Ein oder mehrere Dichtungselemente an einem Endab schnitt des ringförmigen Elements, und
ein oder mehrere Druckfreigabedurchlässe an einem Endabschnitt des ringförmigen Elements.
Ein ringförmiges Element, welches folgendes aufweist:
Ein oder mehrere Dichtungselemente an einem Endab schnitt des ringförmigen Elements, und
ein oder mehrere Druckfreigabedurchlässe an einem Endabschnitt des ringförmigen Elements.
7. Schachtbohrungs-Verschalung, aufweisend:
Eine rohrförmige Auskleidung, die durch den Prozeß gebil det ist, die rohrförmige Auskleidung von dem Dorn wegzupressen, und
einen ringförmigen Körper aus einem ausgehärteten Fluid dichtungsmaterial, das mit der rohrförmigen Auskleidung verbun den ist.
Eine rohrförmige Auskleidung, die durch den Prozeß gebil det ist, die rohrförmige Auskleidung von dem Dorn wegzupressen, und
einen ringförmigen Körper aus einem ausgehärteten Fluid dichtungsmaterial, das mit der rohrförmigen Auskleidung verbun den ist.
8. Rückbindbare Auskleidung zum Auskleiden einer existieren
den Schachtbohrungs-Verschalung, aufweisend:
Eine rohrförmige Auskleidung, die durch den Prozeß gebil det ist, zumindest einen Teil der rohrförmigen Auskleidung von einem Dorn wegzupressen, und
einen ringförmigen Körper aus ausgehärtetem Fluiddich tungsmaterial, das mit der rohrförmigen Auskleidung verbunden ist.
Eine rohrförmige Auskleidung, die durch den Prozeß gebil det ist, zumindest einen Teil der rohrförmigen Auskleidung von einem Dorn wegzupressen, und
einen ringförmigen Körper aus ausgehärtetem Fluiddich tungsmaterial, das mit der rohrförmigen Auskleidung verbunden ist.
9. Vorrichtung zum Aufweiten eines rohrförmigen Elements,
aufweisend:
Ein Tragelement mit einem ersten Fluiddurchlaß, einen Dorn, der mit dem Tragelement verbunden ist und auf weist:
Einen zweiten Fluiddurchlaß, der betriebsmäßig mit dem ersten Fluiddurchlaß verbunden ist,
einen inneren Abschnitt und
einen äußeren Abschnitt,
wobei der innere Abschnitt des Dorns ausbohrbar ist,
ein aufweitbares rohrförmiges Element, das mit dem Dorn verbunden ist, und
einen Schuh, der mit dem rohrförmigen Element verbunden ist und aufweist:
einen dritten Fluiddurchlaß, der mit dem zweiten Flu iddurchlaß betriebsmäßig verbunden ist,
einen inneren Abschnitt, und
einen äußeren Abschnitt,
wobei der innere Abschnitt des Schuhs ausbohrbar ist.
Ein Tragelement mit einem ersten Fluiddurchlaß, einen Dorn, der mit dem Tragelement verbunden ist und auf weist:
Einen zweiten Fluiddurchlaß, der betriebsmäßig mit dem ersten Fluiddurchlaß verbunden ist,
einen inneren Abschnitt und
einen äußeren Abschnitt,
wobei der innere Abschnitt des Dorns ausbohrbar ist,
ein aufweitbares rohrförmiges Element, das mit dem Dorn verbunden ist, und
einen Schuh, der mit dem rohrförmigen Element verbunden ist und aufweist:
einen dritten Fluiddurchlaß, der mit dem zweiten Flu iddurchlaß betriebsmäßig verbunden ist,
einen inneren Abschnitt, und
einen äußeren Abschnitt,
wobei der innere Abschnitt des Schuhs ausbohrbar ist.
10. Schachtkopf, aufweisend:
Eine äußere Verschalung, und
mehrere im wesentlichen konzentrische und überlappende in nere Verschalungen, die mit der äußeren Verschalung verbunden sind,
wobei jede innere Verschalung durch Kontaktdruck zwischen einer Außenseite der inneren Verschalung und einer Innenseite der äußeren Verschalung getragen ist.
Eine äußere Verschalung, und
mehrere im wesentlichen konzentrische und überlappende in nere Verschalungen, die mit der äußeren Verschalung verbunden sind,
wobei jede innere Verschalung durch Kontaktdruck zwischen einer Außenseite der inneren Verschalung und einer Innenseite der äußeren Verschalung getragen ist.
11. Schachtkopf, aufweisend:
Eine äußere Verschalung, die zumindest teilweise in der Schachtbohrung positioniert ist, und
mehrere im wesentlichen konzentrische innere Verschalun gen, die mit der Innenseite der äußeren Verschalung durch den Prozeß verbunden sind, eine oder mehrere der inneren Verscha lungen in Kontakt mit zumindest einem Teil der Innenseite der äußeren Verschalung aufzuweiten.
Eine äußere Verschalung, die zumindest teilweise in der Schachtbohrung positioniert ist, und
mehrere im wesentlichen konzentrische innere Verschalun gen, die mit der Innenseite der äußeren Verschalung durch den Prozeß verbunden sind, eine oder mehrere der inneren Verscha lungen in Kontakt mit zumindest einem Teil der Innenseite der äußeren Verschalung aufzuweiten.
12. Verfahren zum Bilden eines Schachtkopfs, aufweisend die
Schritte:
Bohren einer Schachtbohrung,
Positionieren einer äußeren Verschalung zumindest teilwei se in einem oberen Abschnitt der Schachtbohrung,
Positionieren eines ersten rohrförmigen Elements in der äußeren Verschalung,
Aufweiten von zumindest einem Teil des ersten rohrförmigen Elements in Kontakt mit der Innenseite der äußeren Verschalung,
Positionieren eines zweiten rohrförmigen Elements in der äußeren Verschalung und dem ersten rohrförmigen Element, und
Aufweiten von zumindest einem Teil des zweiten rohrförmi gen Elements in Kontakt mit einem inneren Abschnitt der äußeren Verschalung.
Bohren einer Schachtbohrung,
Positionieren einer äußeren Verschalung zumindest teilwei se in einem oberen Abschnitt der Schachtbohrung,
Positionieren eines ersten rohrförmigen Elements in der äußeren Verschalung,
Aufweiten von zumindest einem Teil des ersten rohrförmigen Elements in Kontakt mit der Innenseite der äußeren Verschalung,
Positionieren eines zweiten rohrförmigen Elements in der äußeren Verschalung und dem ersten rohrförmigen Element, und
Aufweiten von zumindest einem Teil des zweiten rohrförmi gen Elements in Kontakt mit einem inneren Abschnitt der äußeren Verschalung.
13. Vorrichtung, aufweisend:
Ein äußeres rohrförmiges Element, und
mehrere im wesentlichen konzentrische und überlappende in nere rohrförmige Elemente, die mit dem äußeren rohrförmigen Element verbunden sind,
wobei jedes der inneren rohrförmigen Elemente durch Kon taktdruck zwischen der Außenseite der inneren Verschalung und einer Innenseite des äußeren inneren rohrförmigen Elements ab gestützt ist.
Ein äußeres rohrförmiges Element, und
mehrere im wesentlichen konzentrische und überlappende in nere rohrförmige Elemente, die mit dem äußeren rohrförmigen Element verbunden sind,
wobei jedes der inneren rohrförmigen Elemente durch Kon taktdruck zwischen der Außenseite der inneren Verschalung und einer Innenseite des äußeren inneren rohrförmigen Elements ab gestützt ist.
14. Vorrichtung, aufweisend:
Ein äußeres rohrförmiges Element, und
mehrere im wesentlichen konzentrische innere rohrförmige Elemente, die mit der Innenseite des äußeren rohrförmigen Ele ments durch den Prozeß verbunden sind, eines oder mehrere der inneren rohrförmigen Elemente in Kontakt mit zumindest einem Teil der Innenseite des äußeren rohrförmigen Elements aufzuwei ten.
Ein äußeres rohrförmiges Element, und
mehrere im wesentlichen konzentrische innere rohrförmige Elemente, die mit der Innenseite des äußeren rohrförmigen Ele ments durch den Prozeß verbunden sind, eines oder mehrere der inneren rohrförmigen Elemente in Kontakt mit zumindest einem Teil der Innenseite des äußeren rohrförmigen Elements aufzuwei ten.
15. Schachtbohrungs-Verschalung, aufweisend:
Ein erstes rohrförmiges Element, und
ein zweites rohrförmiges Element, das mit dem ersten rohr förmigen Element in überlappender Beziehung verbunden ist,
wobei der Innendurchmesser des ersten rohrförmigen Ele ments im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des zweiten rohrförmigen Elements ist.
Ein erstes rohrförmiges Element, und
ein zweites rohrförmiges Element, das mit dem ersten rohr förmigen Element in überlappender Beziehung verbunden ist,
wobei der Innendurchmesser des ersten rohrförmigen Ele ments im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des zweiten rohrförmigen Elements ist.
16. Schachtbohrungs-Verschalung, aufweisend:
Ein rohrförmiges Element mit zumindest einem dünnwandigen Abschnitt und einem dickwandigen Abschnitt, und
ein zusammendrückbares ringförmiges Element, das mit jedem dünnwandigen Abschnitt verbunden ist.
Ein rohrförmiges Element mit zumindest einem dünnwandigen Abschnitt und einem dickwandigen Abschnitt, und
ein zusammendrückbares ringförmiges Element, das mit jedem dünnwandigen Abschnitt verbunden ist.
17. Verfahren zum Erzeugen einer Verschalung in einem Bohr
loch, das in einer unterirdischen Formation angeordnet ist,
aufweisend die Schritte:
Abstützen einer rohrförmigen Auskleidung und eines Dorns in dem Bohrloch unter Verwendung eines Tragelements,
Einspritzen von Fluidmaterial in das Bohrloch,
Unterdruckensetzen eines inneren Bereichs des Dorns,
Verschieben eines Teils des Dorns relativ zu dem Trag element, und
radiales Aufweiten der rohrförmigen Auskleidung.
Abstützen einer rohrförmigen Auskleidung und eines Dorns in dem Bohrloch unter Verwendung eines Tragelements,
Einspritzen von Fluidmaterial in das Bohrloch,
Unterdruckensetzen eines inneren Bereichs des Dorns,
Verschieben eines Teils des Dorns relativ zu dem Trag element, und
radiales Aufweiten der rohrförmigen Auskleidung.
18. Schachtbohrungs-Verschalung, aufweisend:
Ein erstes rohrförmiges Element mit einem ersten Innen durchmesser, und
ein zweites rohrförmiges Element mit einem zweiten Innen durchmesser, der im wesentlichen gleich dem ersten Innendurch messer und mit dem ersten rohrförmigen Element in überlappender Beziehung verbunden ist,
wobei die ersten und zweiten rohrförmigen Elemente durch den Prozeß verbunden sind, einen Teil des zweiten rohrförmigen Elements in Kontakt mit einem Teil des ersten rohrförmigen Ele ments zu verformen.
Ein erstes rohrförmiges Element mit einem ersten Innen durchmesser, und
ein zweites rohrförmiges Element mit einem zweiten Innen durchmesser, der im wesentlichen gleich dem ersten Innendurch messer und mit dem ersten rohrförmigen Element in überlappender Beziehung verbunden ist,
wobei die ersten und zweiten rohrförmigen Elemente durch den Prozeß verbunden sind, einen Teil des zweiten rohrförmigen Elements in Kontakt mit einem Teil des ersten rohrförmigen Ele ments zu verformen.
19. Vorrichtung zum Aufweiten eines rohrförmigen Elements,
aufweisend:
Ein Tragelement mit einem Fluiddurchlaß,
einen Dorn, der mit dem Tragelement beweglich verbunden ist und einen Aufweitungskonus aufweist,
zumindest eine Druckkammer, die durch das Tragelement und den Dorn festgelegt und zwischen diesen positioniert und mit dem ersten Fluiddurchlaß fluidmäßig verbunden ist, und
einen oder mehrere lösbare Träger, die mit dem Tragelement verbunden und dazu ausgelegt sind, das rohrförmige Element zu tragen.
Ein Tragelement mit einem Fluiddurchlaß,
einen Dorn, der mit dem Tragelement beweglich verbunden ist und einen Aufweitungskonus aufweist,
zumindest eine Druckkammer, die durch das Tragelement und den Dorn festgelegt und zwischen diesen positioniert und mit dem ersten Fluiddurchlaß fluidmäßig verbunden ist, und
einen oder mehrere lösbare Träger, die mit dem Tragelement verbunden und dazu ausgelegt sind, das rohrförmige Element zu tragen.
20. Vorrichtung, aufweisend:
Ein oder mehrere massive rohrförmige Elemente, wobei jedes massive rohrförmige Element eine oder mehrere äußere Dichtungen aufweist,
ein oder mehrere geschlitzte Elemente, die mit den massi ven rohrförmigen Elementen verbunden sind, und
einen Schuh, der mit einem der geschlitzten rohrförmigen Elemente verbunden ist.
Ein oder mehrere massive rohrförmige Elemente, wobei jedes massive rohrförmige Element eine oder mehrere äußere Dichtungen aufweist,
ein oder mehrere geschlitzte Elemente, die mit den massi ven rohrförmigen Elementen verbunden sind, und
einen Schuh, der mit einem der geschlitzten rohrförmigen Elemente verbunden ist.
21. Verfahren zum Verbinden eines zweiten rohrförmigen Ele
ments mit einem ersten rohrförmigen Element, wobei das erste
rohrförmige Element einen Innendurchmesser aufweist, der größer
ist als der Außendurchmesser des zweiten rohrförmigen Elements,
aufweisend die Schritte:
Positionieren eines Dorns im inneren Bereich des zweiten rohrförmigen Elements,
Unterdrucksetzen eines Teils des inneren Bereichs des Dorns,
Verschieben des Dorns relativ zu dem zweiten rohrförmigen Element, und
Pressen von zumindest einem Teil des zweiten rohrförmigen Elements weg von dem Dorn in Eingriff mit dem ersten rohrförmi gen Element.
Positionieren eines Dorns im inneren Bereich des zweiten rohrförmigen Elements,
Unterdrucksetzen eines Teils des inneren Bereichs des Dorns,
Verschieben des Dorns relativ zu dem zweiten rohrförmigen Element, und
Pressen von zumindest einem Teil des zweiten rohrförmigen Elements weg von dem Dorn in Eingriff mit dem ersten rohrförmi gen Element.
22. Vorrichtung, aufweisend:
Ein oder mehrere primäre massive Rohre, wobei jedes primä re massive Rohr eine oder mehrere äußere ringförmige Dichtungen aufweist,
n geschlitzte Rohre, die mit den primären massiven Rohren verbunden sind,
n - 1 massive Zwischenrohre, die mit den geschlitzten Rohren verbunden und zwischen diesen angeordnet bzw. verschachtelt sind, wobei jedes massive Zwischenrohr eine oder mehrere äußere Dichtungen aufweist, und
einen Schuh, der mit einem der geschlitzten Rohre verbun den ist.
Ein oder mehrere primäre massive Rohre, wobei jedes primä re massive Rohr eine oder mehrere äußere ringförmige Dichtungen aufweist,
n geschlitzte Rohre, die mit den primären massiven Rohren verbunden sind,
n - 1 massive Zwischenrohre, die mit den geschlitzten Rohren verbunden und zwischen diesen angeordnet bzw. verschachtelt sind, wobei jedes massive Zwischenrohr eine oder mehrere äußere Dichtungen aufweist, und
einen Schuh, der mit einem der geschlitzten Rohre verbun den ist.
23. Verfahren zum Isolieren einer ersten unterirdischen Zone
von einer zweiten unterirdischen Zone in einer Schachtbohrung,
aufweisend:
Positionieren von einem oder mehreren primären massiven Rohren in der Schachtbohrung, wobei die primären massiven Rohre die erste unterirdische Zone queren,
Positionieren von einem oder mehreren geschlitzten Rohren in der Schachtbohrung, wobei die geschlitzten Rohre die zweite unterirdische Zone queren,
fluidmäßiges Verbinden der geschlitzten Rohre mit den mas siven Rohren, und
Verhindern des Durchlasses von Fluiden von der ersten un terirdischen Zone in die zweite unterirdische Zone in der Schachtbohrung außerhalb von den massiven und geschlitzten Roh ren.
Positionieren von einem oder mehreren primären massiven Rohren in der Schachtbohrung, wobei die primären massiven Rohre die erste unterirdische Zone queren,
Positionieren von einem oder mehreren geschlitzten Rohren in der Schachtbohrung, wobei die geschlitzten Rohre die zweite unterirdische Zone queren,
fluidmäßiges Verbinden der geschlitzten Rohre mit den mas siven Rohren, und
Verhindern des Durchlasses von Fluiden von der ersten un terirdischen Zone in die zweite unterirdische Zone in der Schachtbohrung außerhalb von den massiven und geschlitzten Roh ren.
24. Verfahren zum Extrahieren von Materialien aus einer unter
irdischen Produktionszone in einer Schachtbohrung, wobei zumin
dest ein Teil der Schachtbohrung eine Verschalung aufweist,
aufweisend die Schritte:
Positionieren von einem oder mehreren primären massiven Rohren in der Schachtbohrung,
fluidmäßiges Verbinden der primären massiven Rohre mit der Verschalung,
Positionieren von einem oder mehreren geschlitzten Rohren in der Schachtbohrung, wobei die geschlitzten Rohre die unter irdische Produktionszone queren,
fluidmäßiges Verbinden der geschlitzten Rohre mit den mas siven Rohren,
fluidmäßiges Isolieren der unterirdischen Produktionszone von zumindest einer weiteren unterirdischen Zone in der Schachtbohrung, und
fluidmäßiges Verbinden von zumindest einem der geschlitz ten Rohre aus der unterirdischen Produktionszone.
Positionieren von einem oder mehreren primären massiven Rohren in der Schachtbohrung,
fluidmäßiges Verbinden der primären massiven Rohre mit der Verschalung,
Positionieren von einem oder mehreren geschlitzten Rohren in der Schachtbohrung, wobei die geschlitzten Rohre die unter irdische Produktionszone queren,
fluidmäßiges Verbinden der geschlitzten Rohre mit den mas siven Rohren,
fluidmäßiges Isolieren der unterirdischen Produktionszone von zumindest einer weiteren unterirdischen Zone in der Schachtbohrung, und
fluidmäßiges Verbinden von zumindest einem der geschlitz ten Rohre aus der unterirdischen Produktionszone.
25. Verfahren zum Erzeugen einer Verschalung in einem Bohr
loch, während außerdem das Bohrloch gebohrt wird, aufweisend
die Schritte:
Installieren einer ersten rohrförmigen Auskleidung eines Dorns und einer Bohranordnung in dem Bohrloch,
Einspritzen von Fluidmaterial in die rohrförmige Ausklei dung, den Dorn und den Bohraufbau,
radiales Aufweiten von zumindest einem Teil der rohrförmi gen Auskleidung, und
Bohren des Bohrlochs unter Verwendung der Bohranordnung.
Installieren einer ersten rohrförmigen Auskleidung eines Dorns und einer Bohranordnung in dem Bohrloch,
Einspritzen von Fluidmaterial in die rohrförmige Ausklei dung, den Dorn und den Bohraufbau,
radiales Aufweiten von zumindest einem Teil der rohrförmi gen Auskleidung, und
Bohren des Bohrlochs unter Verwendung der Bohranordnung.
26. Vorrichtung, aufweisend:
Ein Tragelement mit einem ersten Fluiddurchlaß,
einen Dorn, der mit dem Tragelement verbunden ist und ei nen zweiten Fluiddurchlaß aufweist,
ein rohrförmiges Element, das mit dem Dorn verbunden ist, und
einen Schuh, der mit der rohrförmigen Auskleidung verbun den ist und einen dritten Fluiddurchlaß aufweist, und
eine mit dem Schuh verbundene Bohranordnung,
wobei die ersten, zweiten und dritten Fluiddurchlässe und die Bohranordnung betriebsmäßig verbunden sind.
Ein Tragelement mit einem ersten Fluiddurchlaß,
einen Dorn, der mit dem Tragelement verbunden ist und ei nen zweiten Fluiddurchlaß aufweist,
ein rohrförmiges Element, das mit dem Dorn verbunden ist, und
einen Schuh, der mit der rohrförmigen Auskleidung verbun den ist und einen dritten Fluiddurchlaß aufweist, und
eine mit dem Schuh verbundene Bohranordnung,
wobei die ersten, zweiten und dritten Fluiddurchlässe und die Bohranordnung betriebsmäßig verbunden sind.
27. Verfahren zum Bilden einer unterirdischen Rohrleitung in
einem unterirdischen Tunnel, aufweisend zumindest ein erstes
rohrförmiges Element und ein zweites rohrförmiges Element, wo
bei das erste rohrförmige Element einen Innendurchmesser größer
als ein Außendurchmesser des zweiten rohrförmigen Elements auf
weist, umfassend die folgenden Schritte:
Positionieren des ersten rohrförmigen Elements in dem Tun nel,
Positionieren des zweiten rohrförmigen Elements in dem Tunnel in überlappender Beziehung mit dem ersten rohrförmigen Element,
Positionieren eines Dorns und einer Bohranordnung in einem inneren Bereich des zweiten rohrförmigen Elements,
Einspritzen von Fluidmaterial in den Dorn, die Bohranord nung und das zweite rohrförmige Element,
Pressen von zumindest einem Teil des zweiten rohrförmigen Elements weg von dem Dorn in Eingriff mit dem ersten rohrförmi gen Element, und
Bohren des Tunnels.
Positionieren des ersten rohrförmigen Elements in dem Tun nel,
Positionieren des zweiten rohrförmigen Elements in dem Tunnel in überlappender Beziehung mit dem ersten rohrförmigen Element,
Positionieren eines Dorns und einer Bohranordnung in einem inneren Bereich des zweiten rohrförmigen Elements,
Einspritzen von Fluidmaterial in den Dorn, die Bohranord nung und das zweite rohrförmige Element,
Pressen von zumindest einem Teil des zweiten rohrförmigen Elements weg von dem Dorn in Eingriff mit dem ersten rohrförmi gen Element, und
Bohren des Tunnels.
28. Vorrichtung, aufweisend:
Eine Schachtbohrung, die durch den Prozeß gebildet ist, die Schachtbohrung auszubohren, und
eine rohrförmige Auskleidung, die in der Schachtbohrung angeordnet und durch den Prozeß gebildet ist, die rohrförmige Auskleidung von einem Dorn weg zu pressen, während die Schacht bohrung ausgebohrt wird.
Eine Schachtbohrung, die durch den Prozeß gebildet ist, die Schachtbohrung auszubohren, und
eine rohrförmige Auskleidung, die in der Schachtbohrung angeordnet und durch den Prozeß gebildet ist, die rohrförmige Auskleidung von einem Dorn weg zu pressen, während die Schacht bohrung ausgebohrt wird.
29. Verfahren zum Bilden einer Schachtbohrungs-Verschalung in
einer Schachtbohrung, aufweisend die Schritte:
Ausbohren der Schachtbohrung, während die Schachtbohrungs- Verschalung gebildet wird.
Ausbohren der Schachtbohrung, während die Schachtbohrungs- Verschalung gebildet wird.
30. Verfahren zum Aufweiten eines rohrförmigen Elements, auf
weisend die Schritte:
Plazieren eines Dorns in dem rohrförmigen Element, Unter drucksetzen eines ringförmigen Bereichs in dem rohrförmigen Element, und
Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element.
Plazieren eines Dorns in dem rohrförmigen Element, Unter drucksetzen eines ringförmigen Bereichs in dem rohrförmigen Element, und
Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element.
31. Verfahren zum Verbinden eines rohrförmigen Elements mit
einer bereits existierenden Struktur, aufweisend die Schritte:
Positionieren des rohrförmigen Elements in überlappender Beziehung mit der bereits existierenden Struktur,
Plazieren eines Dorns in dem rohrförmigen Element,
Unterdrucksetzen eines ringförmigen Bereichs in dem rohr förmigen Element und Verschieben des Dorns relativ zu dem rohr förmigen Element.
Positionieren des rohrförmigen Elements in überlappender Beziehung mit der bereits existierenden Struktur,
Plazieren eines Dorns in dem rohrförmigen Element,
Unterdrucksetzen eines ringförmigen Bereichs in dem rohr förmigen Element und Verschieben des Dorns relativ zu dem rohr förmigen Element.
32. Verfahren zum Reparieren eines Defekts in einer bereits
existierenden Struktur unter Verwendung eines rohrförmigen Ele
ments, aufweisend die Schritte:
Positionieren des rohrförmigen Elements in überlappender Beziehung mit dem Defekt in der bereits existierenden Struktur,
Plazieren eines Dorns in dem rohrförmigen Element,
Unterdrucksetzen eines ringförmigen Bereichs in dem rohr förmigen Element, und
Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element.
Positionieren des rohrförmigen Elements in überlappender Beziehung mit dem Defekt in der bereits existierenden Struktur,
Plazieren eines Dorns in dem rohrförmigen Element,
Unterdrucksetzen eines ringförmigen Bereichs in dem rohr förmigen Element, und
Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element.
33. Vorrichtung zum radialen Aufweiten eines rohrförmigen Ele
ments, aufweisend:
Ein erstes rohrförmiges Element,
ein zweites rohrförmiges Element, das in dem ersten rohr förmigen Element angeordnet ist,
ein drittes rohrförmiges Element, das mit dem zweiten rohrförmigen Element beweglich verbunden und in diesem positio niert ist,
ein erstes ringförmiges Dichtungselement zum Abdichten ei ner Grenzfläche zwischen den ersten und zweiten rohrförmigen Elementen,
ein zweites ringförmiges Dichtungselement zum Abdichten einer Grenzfläche zwischen den zweiten und dritten rohrförmigen Elementen, und
einen Dorn, der in dem ersten rohrförmigen Element ange ordnet und mit einem Ende des dritten rohrförmigen Elements verbunden ist.
Ein erstes rohrförmiges Element,
ein zweites rohrförmiges Element, das in dem ersten rohr förmigen Element angeordnet ist,
ein drittes rohrförmiges Element, das mit dem zweiten rohrförmigen Element beweglich verbunden und in diesem positio niert ist,
ein erstes ringförmiges Dichtungselement zum Abdichten ei ner Grenzfläche zwischen den ersten und zweiten rohrförmigen Elementen,
ein zweites ringförmiges Dichtungselement zum Abdichten einer Grenzfläche zwischen den zweiten und dritten rohrförmigen Elementen, und
einen Dorn, der in dem ersten rohrförmigen Element ange ordnet und mit einem Ende des dritten rohrförmigen Elements verbunden ist.
34. Vorrichtung, aufweisend:
Ein rohrförmiges Element,
einen Kolben, der dazu ausgelegt ist, den Durchmesser des rohrförmigen Elements aufzuweiten, das in dem rohrförmigen Ele ment angeordnet ist, wobei der Kolben einen Durchlaß zum För dern von Fluiden aus dem rohrförmigen Element heraus aufweist, und
eine ringförmige Kammer, die durch den Kolben und das rohrförmige Element festgelegt ist.
Ein rohrförmiges Element,
einen Kolben, der dazu ausgelegt ist, den Durchmesser des rohrförmigen Elements aufzuweiten, das in dem rohrförmigen Ele ment angeordnet ist, wobei der Kolben einen Durchlaß zum För dern von Fluiden aus dem rohrförmigen Element heraus aufweist, und
eine ringförmige Kammer, die durch den Kolben und das rohrförmige Element festgelegt ist.
35. Schachtbohrungs-Verschalung, aufweisend:
Ein erstes rohrförmiges Element, und
ein zweites rohrförmiges Element, das mit dem ersten rohr förmigen Element durch den Prozeß verbunden ist:
Positionieren des zweiten rohrförmigen Elements in über lappender Beziehung mit dem ersten rohrförmigen Element,
Plazieren eines Dorns in dem zweiten rohrförmigen Element,
Unterdrucksetzen eines ringförmigen Bereichs in dem zwei ten rohrförmigen Element, und
Verschieben des Dorns relativ zu dem zweiten rohrförmigen Element.
Ein erstes rohrförmiges Element, und
ein zweites rohrförmiges Element, das mit dem ersten rohr förmigen Element durch den Prozeß verbunden ist:
Positionieren des zweiten rohrförmigen Elements in über lappender Beziehung mit dem ersten rohrförmigen Element,
Plazieren eines Dorns in dem zweiten rohrförmigen Element,
Unterdrucksetzen eines ringförmigen Bereichs in dem zwei ten rohrförmigen Element, und
Verschieben des Dorns relativ zu dem zweiten rohrförmigen Element.
36. Vorrichtung, aufweisend:
Eine bereits existierende Struktur, und
ein rohrförmiges Element, das mit der bereits existieren den Struktur durch den Prozeß verbunden ist:
Positionieren des rohrförmigen Elements in überlappender Beziehung mit der bereits existierenden Struktur,
Plazieren eines Dorns in dem rohrförmigen Element,
Unterdrucksetzen eines ringförmigen Bereichs in dem rohr förmigen Element, und
Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element.
Eine bereits existierende Struktur, und
ein rohrförmiges Element, das mit der bereits existieren den Struktur durch den Prozeß verbunden ist:
Positionieren des rohrförmigen Elements in überlappender Beziehung mit der bereits existierenden Struktur,
Plazieren eines Dorns in dem rohrförmigen Element,
Unterdrucksetzen eines ringförmigen Bereichs in dem rohr förmigen Element, und
Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element.
37. Vorrichtung, aufweisend:
Eine bereits existierende Struktur mit einem defekten Ab schnitt, und
ein rohrförmiges Element, das mit dem defekten Abschnitt der bereits existierenden Struktur durch den Prozeß verbunden ist:
Positionieren des rohrförmigen Elements in überlappender Beziehung mit dem Defekt in der bereits existierenden Struktur,
Plazieren eines Dorns indem rohrförmigen Element,
Unterdrucksetzen eines ringförmigen Bereichs in dem rohr förmigen Element, und
Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element.
Eine bereits existierende Struktur mit einem defekten Ab schnitt, und
ein rohrförmiges Element, das mit dem defekten Abschnitt der bereits existierenden Struktur durch den Prozeß verbunden ist:
Positionieren des rohrförmigen Elements in überlappender Beziehung mit dem Defekt in der bereits existierenden Struktur,
Plazieren eines Dorns indem rohrförmigen Element,
Unterdrucksetzen eines ringförmigen Bereichs in dem rohr förmigen Element, und
Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element.
38. Verfahren zum Aufweiten eines rohrförmigen Elements, auf
weisend die Schritte:
Plazieren eines Dorns in dem rohrförmigen Element,
Unterdrucksetzen eines Bereichs in dem rohrförmigen Ele ment, und
Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element.
Plazieren eines Dorns in dem rohrförmigen Element,
Unterdrucksetzen eines Bereichs in dem rohrförmigen Ele ment, und
Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element.
39. Verfahren zum Verbinden eines rohrförmigen Elements mit
einer bereits existierenden Struktur, aufweisend die Schritte:
Positionieren des rohrförmigen Elements in überlappender Beziehung mit der bereits existierenden Struktur,
Plazieren eines Dorns in dem rohrförmigen Element,
Unterdrucksetzen eines inneren Bereichs in dem rohrförmi gen Element, und
Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element.
Positionieren des rohrförmigen Elements in überlappender Beziehung mit der bereits existierenden Struktur,
Plazieren eines Dorns in dem rohrförmigen Element,
Unterdrucksetzen eines inneren Bereichs in dem rohrförmi gen Element, und
Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element.
40. Verfahren zum Reparieren eines Defekts in einer bereits
existierenden Struktur unter Verwendung eines rohrförmigen Ele
ments, aufweisend die Schritte:
Positionieren des rohrförmigen Elements in überlappender Beziehung mit dem Defekt in der bereits existierenden Struktur,
Plazieren eines Dorns in dem rohrförmigen Element,
Unterdrucksetzen eines inneren Bereichs in dem rohrförmi gen Element, und
Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element.
Positionieren des rohrförmigen Elements in überlappender Beziehung mit dem Defekt in der bereits existierenden Struktur,
Plazieren eines Dorns in dem rohrförmigen Element,
Unterdrucksetzen eines inneren Bereichs in dem rohrförmi gen Element, und
Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element.
41. Vorrichtung zum radialen Aufweiten eines rohrförmigen Ele
ments, aufweisend:
Ein erstes rohrförmiges Element,
ein zweites rohrförmiges Element, das mit dem ersten rohr förmigen Element verbunden ist,
ein drittes rohrförmiges Element, das mit dem zweiten rohrförmigen Element verbunden ist, und
einen Dorn, der in dem zweiten rohrförmigen Element ange ordnet und mit einem Endabschnitt des dritten rohrförmigen Ele ments verbunden ist.
Ein erstes rohrförmiges Element,
ein zweites rohrförmiges Element, das mit dem ersten rohr förmigen Element verbunden ist,
ein drittes rohrförmiges Element, das mit dem zweiten rohrförmigen Element verbunden ist, und
einen Dorn, der in dem zweiten rohrförmigen Element ange ordnet und mit einem Endabschnitt des dritten rohrförmigen Ele ments verbunden ist.
42. Vorrichtung, aufweisend:
Ein rohrförmiges Element,
einen Kolben, der dazu ausgelegt ist, den Durchmesser des rohrförmigen Elements, das in dem rohrförmigen Element positio niert ist, aufzuweiten, wobei der Kolben einen Durchlaß zum Fördern von Fluiden aus dem rohrförmigen Element heraus auf weist.
Ein rohrförmiges Element,
einen Kolben, der dazu ausgelegt ist, den Durchmesser des rohrförmigen Elements, das in dem rohrförmigen Element positio niert ist, aufzuweiten, wobei der Kolben einen Durchlaß zum Fördern von Fluiden aus dem rohrförmigen Element heraus auf weist.
43. Schachtbohrungs-Verschalung, aufweisend:
Ein erstes rohrförmiges Element, und
ein zweites rohrförmiges Element, das mit dem ersten rohr förmigen Element durch den Prozeß verbunden ist:
Positionieren des zweiten rohrförmigen Elements in über lappender Beziehung mit dem ersten rohrförmigen Element,
Plazieren eines Dorns in dem zweiten rohrförmigen Element,
Unterdrucksetzen eines inneren Bereichs in dem zweiten rohrförmigen Element, und
Verschieben des Dorns relativ zu dem zweiten rohrförmigen Element.
Ein erstes rohrförmiges Element, und
ein zweites rohrförmiges Element, das mit dem ersten rohr förmigen Element durch den Prozeß verbunden ist:
Positionieren des zweiten rohrförmigen Elements in über lappender Beziehung mit dem ersten rohrförmigen Element,
Plazieren eines Dorns in dem zweiten rohrförmigen Element,
Unterdrucksetzen eines inneren Bereichs in dem zweiten rohrförmigen Element, und
Verschieben des Dorns relativ zu dem zweiten rohrförmigen Element.
44. Vorrichtung, aufweisend:
Eine bereits existierende Struktur, und
ein rohrförmiges Element, das mit der bereits existieren den Struktur durch den Prozeß verbunden ist:
Positionieren des rohrförmigen Elements in überlappender Beziehung mit der bereits existierenden Struktur,
Plazieren eines Dorns in dem rohrförmigen Element,
Unterdrucksetzen eines inneren Bereichs in dem rohrförmi gen Element, und
Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element.
Eine bereits existierende Struktur, und
ein rohrförmiges Element, das mit der bereits existieren den Struktur durch den Prozeß verbunden ist:
Positionieren des rohrförmigen Elements in überlappender Beziehung mit der bereits existierenden Struktur,
Plazieren eines Dorns in dem rohrförmigen Element,
Unterdrucksetzen eines inneren Bereichs in dem rohrförmi gen Element, und
Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element.
45. Vorrichtung, aufweisend:
Eine bereits existierende Struktur mit einem defekten Ab schnitt, und
ein rohrförmiges Element, das mit dem defekten Abschnitt der bereits existierenden Struktur durch den Prozeß verbunden ist:
Positionieren des rohrförmigen Elements in überlappender Beziehung mit dem Defekt in der bereits existierenden Struktur,
Plazieren eines Dorns in dem rohrförmigen Element,
Unterdrucksetzen eines inneren Bereichs in dem rohrförmi gen Element, und
Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element.
Eine bereits existierende Struktur mit einem defekten Ab schnitt, und
ein rohrförmiges Element, das mit dem defekten Abschnitt der bereits existierenden Struktur durch den Prozeß verbunden ist:
Positionieren des rohrförmigen Elements in überlappender Beziehung mit dem Defekt in der bereits existierenden Struktur,
Plazieren eines Dorns in dem rohrförmigen Element,
Unterdrucksetzen eines inneren Bereichs in dem rohrförmi gen Element, und
Verschieben des Dorns relativ zu dem rohrförmigen Element.
46. Vorrichtung, aufweisend:
Ein erstes rohrförmiges Element,
ein zweites rohrförmiges Element, und
eine Gewindeverbindung zum Verbinden des ersten rohrförmi gen Elements mit dem zweiten rohrförmigen Element, wobei die Gewindeverbindung aufweist:
Ein oder mehrere Dichtungselemente zum Abdichten der Grenzfläche zwischen den ersten und zweiten rohrförmigen Ele menten.
Ein erstes rohrförmiges Element,
ein zweites rohrförmiges Element, und
eine Gewindeverbindung zum Verbinden des ersten rohrförmi gen Elements mit dem zweiten rohrförmigen Element, wobei die Gewindeverbindung aufweist:
Ein oder mehrere Dichtungselemente zum Abdichten der Grenzfläche zwischen den ersten und zweiten rohrförmigen Ele menten.
47. Vorrichtung, aufweisend:
Eine rohrförmige Anordnung, aufweisend:
Ein erstes rohrförmiges Element,
ein zweites rohrförmiges Element, und
eine Gewindeverbindung zum Verbinden des ersten rohrförmi gen Elements mit dem zweiten rohrförmigen Element, wobei die Gewindeverbindung aufweist:
Ein oder mehrere Dichtungselemente zum Abdichten der Grenzfläche zwischen den ersten und zweiten rohrförmigen Ele menten,
wobei die rohrförmige Anordnung durch den Prozeß gebildet ist, die rohrförmige Anordnung radial aufzuweiten.
Eine rohrförmige Anordnung, aufweisend:
Ein erstes rohrförmiges Element,
ein zweites rohrförmiges Element, und
eine Gewindeverbindung zum Verbinden des ersten rohrförmi gen Elements mit dem zweiten rohrförmigen Element, wobei die Gewindeverbindung aufweist:
Ein oder mehrere Dichtungselemente zum Abdichten der Grenzfläche zwischen den ersten und zweiten rohrförmigen Ele menten,
wobei die rohrförmige Anordnung durch den Prozeß gebildet ist, die rohrförmige Anordnung radial aufzuweiten.
48. Vorrichtung, aufweisend:
Ein rohrförmiges Element, und
einen Dorn, der in dem rohrförmigen Element angeordnet ist und eine konische Oberfläche mit einem Angriffwinkel aufweist, der von etwa 10 bis 30° reicht.
Ein rohrförmiges Element, und
einen Dorn, der in dem rohrförmigen Element angeordnet ist und eine konische Oberfläche mit einem Angriffwinkel aufweist, der von etwa 10 bis 30° reicht.
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