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Diese
Erfindung betrifft ein Bohrlochwerkzeug und ein Verfahren zum Verringern
von Schutt in einer Perforation in einem Bohrloch. Die Erfindung betrifft
somit allgemein auf die Bohrlochuntersuchung von unterirdischen
Formationen. Insbesondere betrifft die Erfindung auf das Probenehmen
durch Perforationen in einem die unterirdische Formation durchdringenden
Bohrloch.
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In
der Vergangenheit sind Bohrlöcher
gebohrt worden, um vom Bohrloch aus Lagerstätten, die hocherwünschte Fluide
wie etwa Öl,
Gas oder Wasser enthalten, ausfindig zu machen. Die Bohrlöcher können sich
auf Land oder über
Wasserschichten befinden und in unterirdische Formationen hinab erstrecken.
Bei der Suche nach Öl-
und Gasvorkommen werden häufig
neue Bohrlöcher
gebohrt und geprüft.
Das Bohrloch kann nach dem Bohren "offen" bleiben oder mit einer Verrohrung (auch
als Futterrohr bekannt) versehen werden und ein "verrohrtes" Bohrloch bilden. Ein verrohrtes Bohrloch
wird geschaffen, indem ein Stahlfutterrohr in ein offenes Bohrloch
eingeführt
und Zement in das Bohrloch hinab gepumpt wird, um das Futterrohr
an Ort und Stelle in dem Bohrloch zu sichern. Der Zement wird an
der Außenseite
des Futterrohrs verwendet, um es an Ort und Stelle zu halten und
für einen
Grad an struktureller Integrität
und eine Abdichtung zwischen der Formation und dem Futterrohr zu
sorgen.
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An
offenen Bohrlöchern
werden üblicherweise
verschiedene Tests durchgeführt,
um umgebende Formationen nach dem Vorhandensein von Öl und Gas
zu analysieren. Sobald das Futterrohr installiert ist, ist die Möglichkeit,
Tests durchzuführen,
durch das Stahlfutterrohr eingeschränkt. Es wird geschätzt, daß es jedes
Jahr in Nordamerika etwa 200 verrohrte Bohrlöcher, für die eine Aufgabe erwogen
wird, gibt, zu denen tausende von Bohrlöchern hinzukommen, die bereits
stillgelegt sind. Bei diesen aufgegebenen Bohrlöchern wurde festgestellt, daß sie Öl und Gas nicht
mehr in den Mengen fördern,
die notwendig sind, um wirtschaftlich profitabel zu sein. Jedoch
ist die Mehrzahl dieser Bohrlöcher
in den späten 1960ern
und in den 1970ern gebohrt und unter Anwendung von Techniken untersucht
worden, die gegenüber
heutigen Standards primitiv waren. So hat die jüngste Forschung enthüllt, daß viele
dieser verlassenen Bohrlöcher
große
Mengen an förderwürdigem Erdgas
und Öl
(vielleicht in Mengen von 100 bis 200 Trillionen Kubikfuß) enthalten,
die durch herkömmliche
Fördertechniken
entgangen sind. Da für diese
Bohrlöcher
die meisten Feldentwicklungskosten wie etwa Bohrung, Verrohrung
und Zementierung bereits aufgebracht worden sind, könnte sich
die Ausbeutung dieser Bohrlöcher
zur Förderung
von Öl- und
Erdgasressourcen als risikoarmes Unternehmen erweisen, das die Produktion
von Kohlenwasserstoffen und Gas erhöhen würde. Daher sollten an solchen
verrohrten Bohrlöchern
zusätzliche
Tests ausgeführt
werden.
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Um
an einem verrohrten Bohrloch verschiedene Tests durchzuführen und
zu bestimmen, ob es ein guter Kandidat für die Produktion ist, ist es
häufig notwendig,
das Futterrohr zu perforieren, um die das Bohrloch umgebende Formation
zu untersuchen. Eine solche kommerziell genutzte Perforationstechnik
verwendet ein Werkzeug, das an einer Drahtleitung (Seilarbeit) in
einen verrohrten Abschnitt eines Bohrlochs abgesenkt werden kann,
wobei das Werkzeug eine geformte Sprengladung oder Hohlladung zum
Perforieren des Futterrohrs sowie Prüf- und Probenahmevorrichtungen
zum Messen hydraulischer Parameter der Umgebung hinter dem Futterrohr und/oder
zum Entnehmen von Fluidproben aus der Umgebung enthält. Perforationen
können
auch in offenen Bohrlöchern
angewandt werden, um beispielsweise die Erforschung der umgebenden
Formation und/oder das Strömen
von Fluid aus der Formation in das Bohrloch zu erleichtern.
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Zur
Schaffung von Perforationen in Bohrlöchern sind verschiedene Techniken
entwickelt worden. Beispielsweise offenbaren
US 5 195 588 (Dave) und
US 5 692 565 (MacDougall) Techniken
zum Perforieren eines Bohrlochs. Diese Patente stellen außerdem Techniken
zum Verstopfen eines Bohrlochs nach der Schaffung einer Perforation
bereit, um den Fluidfluss durch das Futterrohr hindurch in das Bohrloch
zu stoppen.
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Obwohl
die Fortschritte bei den Perforationstechniken die Analyse offener
und verrohrter Bohrlöcher
unterstützt
haben, ist entdeckt worden, daß manche
Perforationen durch Schutt versperrt werden können. Dieser Schutt kann den
Durchgang von Fluiden und/oder Werkzeugen durch die Perforation
verhindern. Außerdem
kann Schutt wie etwa Bohrfluide, Schlamm, Schmutz und andere Schmutzstoffe
den Probenahme- oder Prüfprozess
verderben und die Prüfergebnisse
verfälschen.
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Um
eine Verunreinigung von während
des Probenahmeprozesses gesammelten Proben zu verhindern, sind ebenfalls
Techniken entwickelt worden. Beispielsweise offenbaren
US 4 495 073 (Beimgraben),
US 5 379 852 (Strange, Jr.)
und
US 5 377 759 (Arterbury)
jeweils Filtriertechniken, die verhindern, daß Bohrfluide im Bohrloch Proben
verunreinigen. Jedoch gehen diese Techniken nicht das Problem von
Verunreinigung und Schutt in der Perforation an.
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Um
Probleme wie etwa Zusetzungen und Verunreinigung, denen bei Perforationen
begegnet wird, anzugehen, besteht noch immer ein Bedarf, Techniken
zur Beseitigung von Schutt zu entwickeln. Solche Techniken sollten
die Verunreinigung von aus einer Perforation entnommenen Fluiden
verringern und/oder das Zusetzen der Perforation verhindern. Solche
Techniken sollten außerdem
in Verbindung mit Perforier-, Test-, Probenahme- und/oder Verstopfvorgängen anwendbar
sein. Eine solche Technik sollte unter anderem die Qualität der Probe
verbessern, die Möglichkeit,
daß Schutt
in die Perforation strömt,
verringern, die Wahrscheinlichkeit eines Zusetzens der Perforation
verkleinern, die Verunreinigung in der Probe verringern, die Verunreinigung
in dem Bohrlochwerkzeug verringern und/oder weitere Vorteile bieten.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Bohrlochwerkzeug und ein Verfahren
zum Verringern von Schutt in einer Perforation in einem Bohrloch
zu schaffen, das diese Kriterien erfüllt.
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Diese
Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des
Anspruchs 1 bzw. 21 gelöst.
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Ein
Aspekt der Erfindung betrifft ein Bohrlochwerkzeug zum Verringern
von Schutt in einer Perforation in einem Bohrloch. Die Perforation
erstreckt sich vom Bohrloch aus in eine unterirdische Formation.
Das Werkzeug umfaßt
ein Gehäuse,
das in dem Bohrloch positionierbar ist, einen Arm in dem Gehäuse, der
vor diesem aus ausfahrbar ist, und wenigstens eine Schuttblockiervorrichtung
in dem Gehäuse.
Die Schuttblockiervorrichtung ist über den Arm in der Perforation
positionierbar. Die Schuttblockiervorrichtung ist so beschaffen,
daß sie
verhindert, daß Schutt
mit dem Formationsfluid über
die Perforation in das Gehäuse
strömt,
wodurch die Verunreinigung in dem Formationsfluid verringert wird.
Die Schuttblockiervorrichtung kann beispielsweise eine Bohrerspitze
oder ein Filter sein.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verringern
von Schutt in einer Perforation in einem Bohrloch. Das Verfahren
umfaßt
das Positionieren eines Bohrlochwerkzeugs in dem Bohrloch. Das Bohrlochwerkzeug
besitzt einen Arm, der von ihm aus ausfahrbar ist. Das Verfahren
umfaßt
außerdem
das Ausfahren einer Schuttblockiervorrichtung in die Perforation über den
Arm. Die Schuttblockiervorrichtung ist so beschaffen, daß sie verhindert, daß Schutt
in das Bohrlochwerkzeug strömt,
wenn das Formationsfluid durch die Perforation in das Bohrlochwerkzeug
fließt.
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Schließlich betrifft
sich die Erfindung in einem weiteren Aspekt auf ein Verfahren zum
Verringern von Schutt in einer Perforation in einem Bohrloch. Das
Verfahren umfaßt
das Positionieren eines Bohrlochwerkzeugs in dem Bohrloch, wobei
das Bohrlochwerkzeug wenigstens ein Filter enthält und das wenigstens eine
Filter von dem Bohrlochwerkzeug aus in die Perforation entfaltet
wird, wodurch verhindert wird, das Schutt von der Perforation in
das Bohrlochwerkzeug gelangt.
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Die
vorliegende Erfindung weist außerdem Merkmale
und Vorteile auf, die aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen deutlich werden.
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Die
verschiedenen Aspekte der Erfindung können in Verbindung oder integral
mit Vorrichtungen zum Perforieren und Wiederverschließen einer
Verrohrung in einem Erdbohrloch brauchbar sein. Eine solche Vorrichtung
kann die Fähigkeit
besitzen, den Erdformationsfluiden Proben zu entnehmen und die Fluide
zu prüfen.
Die Vorrichtung ist durch die Verrohrung verschiebbar und kann an
eine Drahtleitung, einen Rohrstrang oder an beides montiert werden.
In der Vorrichtung ist ein Perforiermittel zum Erzeugen einer Perforation
durch die Verrohrung und in das Bohrloch montiert. Die Verstopfmittel
sind ebenfalls innerhalb der Vorrichtung zum Verstopfen der Perforation
angebracht. In der Vorrichtung können
mehrere Stopfen gelagert sein, um das Verstopfen von mehreren Perforationen
während
eines Einfahrens des Werkzeugs in das Bohrloch zu ermöglichen.
Die Vorrichtung enthält
im Allgemeinen auch Mittel zum Prüfen/Probenehmen (d. h. zum
Prüfen
von hydraulischen Eigenschaften wie etwa des Drucks oder der Strömungsgeschwindigkeit
und/oder das Probenehmen von Fluiden) der Fluide von Formationen
hinter der Verrohrung.
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Diese
Vorrichtung kann außerdem
Perforiermittel einsetzen, die eine biegsame oder flexible Welle
umfassen, die zum Bohren einer Perforation durch das Futterrohr
und die Formation verwendet wird. Die Elastizität der biegsamen Welle ermöglicht das
Bohren einer Perforation in die Formation in Längen, die größer als
der Durchmesser des Bohrlochs sind, und ermöglicht dadurch das Probenehmen
in Formationstiefen, die größer als
der Bohrlochdurchmesser sind. Verstopfmittel sind ebenfalls innerhalb
der Vorrichtung zum Verstopfen der Perforation angebracht. In einer
Ausführungsform
der Erfindung umfassen die Mittel zum Verstopfen der Perforation
Mittel zum Einsetzen eines Stopfens aus festem Material in die Perforation.
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Um
die Vorrichtung in dem Bohrloch zu sichern, kann ein Mittel zum
Ansetzen der Vorrichtung an einem im Wesentlichen festen Ort vorgesehen sein.
Die Vorrichtung besitzt außerdem
vorzugsweise die Fähigkeit
zum Betätigen
der Perforiermittel und der Verstopfmittel, während die Vorrichtung an einem im
Wesentlichen festen Ort angesetzt ist. Außerdem kann diese Vorrichtung
ein Mittel zum Verschieben der Perforiermittel an eine gewünschte Stelle
in dem Bohrloch enthalten. Es gibt außerdem ein Mittel zum Verschieben
der Verstopfmittel an ein der Perforation in dem Futterrohr gegenüberliegende
Stelle.
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Diese
Vorrichtung kann einige zusätzliche Merkmale
aufweisen. Erstens verwendet diese Erfindung Perforiermittel zum
Perforieren des Futterrohrs, die vorzugsweise geeignet sind, eine
gleichmäßigere Perforation
zu schaffen, die einfach und ohne Notwendigkeit, nichtfeste Verstopfmittel
zu verwenden, verstopft werden kann. Ein weiterer Vorteil ist die
Fähigkeit,
die Perforation bis zu Längen
in die Formation zu erstrecken, die größer als der Durchmesser des
Bohrlochs sind. Diese Vorrichtung kann mit einer Seilarbeitsvorrichtung
implementiert werden und erfordert keinen Rohrstrang, obwohl nach
Bedarf ein Rohrstrang verwendet werden kann. Ein weiteres Ergebnis
dieses Vorteils ist eine größere Flexibilität beim Ausrichten
eines Motors und der Leistungseinrichtungen. Ein weiterer Vorteil
einer Form der vorliegenden Erfindung ist, daß eine Perforation verstopft werden
kann, während
das Werkzeug noch an der Stelle angesetzt ist, an der die Perforation
ausgeführt wird,
so daß die
Verstopfvorgänge
spezifisch und genau auf die Perforation gerichtet werden können, ohne
die Perforation lokalisieren zu müssen oder das Verstopfmedium
durch Verstopfen eines Bereichs, der größer als die Perforation selbst
ist, zu verschwenden.
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Weitere
Ausführungsformen
und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und
aus den angehängten
Ansprüchen
deutlich.
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine schematische
Darstellung eines Bohrloch-Perforierwerkzeugs mit einer biegsamen
Bohrwelle.
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2 ist ein Ablaufplan eines
Verfahrens zum Perforieren und Verstopfen eines verrohrten Bohrlochs.
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3 ist eine Ansicht eines
herkömmlichen Bohrersystems
zum Erzeugen einer Perforation und Verstopfen der Perforation.
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4a ist ein Werkzeugschnitt
durch den Durchmesser der biegsamen Bohrwelle von 1.
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4b ist ein Werkzeuglängsschnitt
der in einer Führungsplatte
positionierten biegsamen Bohrwelle von 1.
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5 ist eine weitere Ansicht
der abgestimmten Führungsplatte
von 4b.
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6a ist eine Seitenansicht
der Komponenten einer Verstopfbaueinheit.
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6b ist eine Seitenansicht
der Komponenten einer Verstopfbaueinheit während des Verstopfvorgangs.
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6c ist eine Seitenansicht
einer in einem Loch im Futterrohr positionierten Verstopfbaueinheit.
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7 ist eine Seitenansicht
der mechanischen Verstopfvorrichtung mit Stopfenmagazin.
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8 ist eine schematische
Ansicht der Vorrichtung von 1 beim
Perforieren eines verrohrten Bohrlochs.
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9 ist eine Querschnittsansicht
der Vorrichtung von 8 mit
einer kegelstumpfförmigen Bohrerspitze.
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10 ist ein Ablaufplan, der
ein Verfahren zum Verringern der Verunreinigung in einer Perforation
zeigt.
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11 ist eine Querschnittsansicht
der Vorrichtung von 1 beim
Einsetzen eines Filterstopfens in eine Perforation eines verrohrten
Bohrlochs.
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Die 12A und 12B sind Querschnittsansichten einer
Perforation, wobei mehrere Filterstopfen darin positioniert sind.
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Die 13A–13C sind
detaillierte Ansichten von verschiedenen Filterstopfen.
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14 ist ein Ablaufpan, der
eine alternative Ausführungsform
eines Verfahrens zum Verringern der Verunreinigung in einer Perforation
zeigt.
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1 zeigt ein Beispiel eines
Bohrloch-Perforierwerkzeugs, das in Verbindung mit der vorliegenden
Erfindung verwendbar ist, während 2 den Ablauf eines Perforiervorgangs
zeigt. Das Werkzeug 12 ist an einem Seil 13 innerhalb
des Stahlfutterrohrs 11 aufgehängt. Dieses Stahlfutterrohr
verkleidet das Bohrloch 10 und ist mit Zement 10b gestützt. Das Bohrloch 10 ist üblicherweise
mit einem Komplettierungsfluid oder mit Wasser gefüllt. Die
Seillänge
bestimmt im Wesentlichen die Tiefen, in die das Werkzeug 12 in
das Bohrloch abgesenkt werden kann. Tiefenmesser können die
Verlagerung des Seils über einen
Stützmechanismus
(Seilscheibe) und die spezielle Tiefe des Bohrlochmesswerkzeugs 12 bestimmen.
Die Seillänge
wird durch ein geeignetes herkömmliches
Mittel an der Oberfläche
wie etwa eine Trommel mit Haspelmechanismus (nicht gezeigt) gesteuert.
Die Tiefe kann auch durch elektrische, nukleare oder andere Sensoren,
die die Tiefe mit vorherigen Messungen, die in dem Bohrloch oder
an der Bohrlochverrohrung durchgeführt wurden, korrelieren, bestimmt
werden. Außerdem
repräsentiert
eine elektronische Schaltungsanordnung (nicht gezeigt) an der Oberfläche eine
Steuerkommunikations- und Verarbeitungsschaltungsanordnung für das Bohrlochmesswerkzeug 12.
Die Schaltungsanordnung kann herkömmlichen Typs sein und muß keine
neuartigen Merkmale besitzen. Der Block 800 in 2 repräsentiert das Bringen des Werkzeugs 12 auf
ein spezifisches Tiefenniveau.
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In
der Ausführungsform
von 1 besitzt das gezeigte
Werkzeug 12 einen im Allgemeinen zylindrischen Körper 17,
der ein inneres Gehäuse 14 und
die Elektronik umschließt.
Verankerungskolben 15 drücken das Werkzeug-Dichtungsstück 17b gegen
das Futterrohr 11, bilden eine druckdichte Abdichtung zwischen
dem Werkzeug und dem Futterrohr und dienen dazu, das Werkzeug stationär zu halten,
Block 801.
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Das
innere Gehäuse 14 enthält die Perforiermittel,
die Prüf-
und Probe nahmemittel und die Verstopfmittel. Dieses innere Gehäuse wird
durch den Gehäuseverschiebekolben 16 längs der
Werkzeugachse (vertikal) verschoben. Diese Bewegung positioniert
nacheinander die Komponenten jedes dieser drei Systeme über demselben
Punkt an dem Futterrohr.
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Innerhalb
des inneren Gehäuses
befindet sich eine biegsame Welle 18, die durch Führungsplatten 14b (siehe
auch 5), die integrale
Bestandteile dieses inneren Gehäuses
sind, befördert wird.
Durch den Antriebsmotor 20 wird über die biegsame Welle 18 ein
Bohrer 19 gedreht. Dieser Motor ist durch einen Motorbock 21,
der seinerseits an einem Translationsmotor 22 befestigt
ist, in dem inneren Gehäuse
gehalten. Der Translationsmotor verschiebt das innere Gehäuse durch
Drehen einer Gewindewelle 23 in einer Gegenmutter in dem
Motorbock 21. Der Translationsmotor mit Flexwelle übt während des
Bohrens ein Abwärtskraft
auf die Flexwelle aus und steuert so das Eindringen. Dieses Bohrsystem
ermöglicht
das Bohren von Löchern,
die wesentlich tiefer als der Werkzeugdurchmesser sind. Dieser Bohrvorgang
ist im Block 802 gezeigt.
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Es
gibt eine Technik, die Perforationen einer Tiefe, die etwas kleiner
als der Durchmesser des Werkzeugs ist, erzeugen kann. Eines dieser
Verfahren ist in 3 gezeigt.
Bei dieser Lösung
ist der Bohrer 31 direkt auf ein rechtwinkliges Getriebe 30 gesetzt,
die beide senkrecht zur Achse des Werkzeugkörpers montiert sind. Wie gezeigt
ist, müssen das
Getriebe 30 und der Bohrer 31 in das Bohrloch passen.
In dieser 2 ist die
Länge eines
Bohrers begrenzt, da das Getriebe annähernd die Hälfte des Durchmessers des Bohrlochs
belegt. Dieses System enthält
außerdem
eine Antriebswelle 32 und eine Fließlinie 33.
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Zwecks
Entnahme von Messwerten und Proben sind in dem inneren Gehäuse auch
ein Mess-Dichtungsstück 17c und
eine Fließlinie 24 enthalten.
Nachdem ein Loch gebohrt ist, verschiebt der Gehäuseverschiebekolben 16 das
innere Gehäuse 14,
um das Mess-Dichtungsstück über dem
gebohrten Loch in Stellung zu bringen. Der Setzkolben 24b des
Mess-Dichtungsstücks 17c drückt dieses
gegen das Futterrohr, wodurch ein abgedichteter Kanal zwischen dem
gebohrten Loch und der Fließleitung 24 gebildet
ist, wie im Block 803 gezeigt ist. Der Formationsdruck
kann dann gemessen und eine Fluidprobe erlangt werden, falls dies
gewünscht
wird, 804. An diesem Punkt wird das Mess-Dichtungsstück zurückgezogen, 805.
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Schließlich ist
in dem inneren Gehäuse 14 noch
ein Stopfenmagazin 26 enthalten. Nachdem der Formationsdruck
gemessen worden ist und Proben ent nommen worden sind, verschiebt
der Gehäuseverschiebekolben 16 das
innere Gehäuse 14,
um das Stopfenmagazin 26 über dem gebohrten Loch in Stellung
zu bringen, 806. Ein Stopfensetzkolben 25 drückt dann
einen Stopfen aus dem Magazin in das Futterrohr, wodurch das gebohrte
Loch wieder verschlossen wird, 807. Die Unversehrtheit
der Stopfenabdichtung kann geprüft
werden, indem das innere Gehäuse
nochmals verschoben wird, um so das Mess-Dichtungsstück über dem
Stopfen neu zu positionieren, danach dieses Dichtungsstückloch anzusprechen, 808,
und durch die Fließlinie
zu überwachen,
ob der Druck während
des Betätigen
eines "Herunterzieh"-Kolbens abfällt und
bei diesem reduzierten Wert konstant bleibt. Ein Leck des Stopfens wird
angegeben, wenn nach dem Betätigen
des Herunterziehkolbens festgestellt wird, daß der Druck zum Fließliniendruck
zurückkehrt.
Es sei angemerkt, daß das
gleiche Prüfverfahren
(809) angewandt werden kann, um die Unversehrtheit der
Werkzeug-Dichtungsstückabdichtung
zu prüfen,
bevor das Bohren beginnt. Jedoch wird bei diesem Test das Mess-Dichtungsstück nicht
gegen das Futterrohr gesetzt, weshalb das Herunterziehen durch das
Werkzeug-Dichtungsstück
unterstützt
werden kann. Die Ereignisabfolge wird durch das Lösen der
Werkzeugverankerung abgeschlossen, 810. Das Werkzeug ist dann bereit,
den Ablauf zu wiederholen, wobei mit dem Block 800 begonnen
wird.
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Flexw elle
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Die
biegsame Bohrwelle ist in den 4a und 4b genau gezeigt, während eine
des Paars von Flexwelle-Führungsplatten
in 5 genau gezeigt ist.
In 4a zeigt eine Querschnittsansicht
durch den Durchmesser des Werkzeugs die Flexwelle und den Bohrer
in dem Werkzeugkörper 17.
Der Bohrer 19 ist durch eine Kupplung 39 mit der
Flexwelle 18 verbunden. Die Kupplung kann auf die Flexwelle
gesenkgeschmiedet sein. Führungsbuchsen 40 umschließen und
halten den Bohrer, um diesen gerade und an Ort und Stelle zu halten. 4b ist ein Längsschnitt
durch das Werkzeug, der den Vorteil einer Flexwelle gegenüber der
herkömmlichen
Technik zeigt. 5 zeigt
eine der beiden abgestimmten Führungsplatten 42,
die den "J"-förmigen Kanal 43,
durch den die Flexwelle befördert
wird, bilden.
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Die
Flexwelle ist ein wohlbekanntes Maschinenelement zum Übertragen
des Drehmoments um eine Biegung. Sie ist im Allgemeinen aus schraubenförmi gen Wicklungen
in entgegengesetzten Richtungen, also aufeinander folgenden Drahtschichten über einem
geraden Mitteldorndraht, aufgebaut. Die Flexwelleneigenschaften
werden durch Verändern
der Anzahl von Drähten
in jeder Schicht, der Anzahl von Schichten, des Drahtdurchmessers
und des Drahtmaterials auf die spezifische Anwendung zugeschnitten.
In dieser speziellen Anwendung muß die Welle nach der Dauerhaltbarkeit
(Anzahl von Umdrehungen), dem kleinsten Biegeradius (um das Packen
in den gegebenen Werkzeugdurchmesser zu ermöglichen) und der befördernden
Schubkraft optimiert werden.
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Ein
weiteres Anliegen ist die Zuverlässigkeit der
Welle, wenn über
sie eine Schubkraft auf den Bohrer ausgeübt wird. Während Bohrvorgängen wird zur
Erleichterung des Bohrens eine unterschiedlich starke Schubkraft
auf den Bohrer ausgeübt.
Die Stärke
der aufgebrachten Schubkraft hängt
von der Schärfe
der Bohrschneide und dem zu bohrenden Material ab. Schärfere Bohrschneiden
erfordern das Aufbringen einer nur minimalen Schubkraft durch die biegsame
Welle. Diese minimale Schubkraft hat praktisch keinen Einfluß auf die
Zuverlässigkeit
der biegsamen Welle. Stumpfere Bohrschneiden erfordern das Aufbringen
einer höheren
Schubkraft, die die biegsame Welle beschädigen könnte. Eine Lösung ist,
die Schubkraft direkt auf den Bohrer anstatt über die biegsame Welle aufzubringen.
Bei diesem Verfahren wird die auf einen in dem Werkzeug befindlichen
Kolben ausgeübte
Kraft durch den Kolben auf den Bohrer übertragen. Die zum Bohren erforderliche
Schubkraft wird ohne jegliche Auswirkung auf die biegsame Welle
beschafft. Diese Technik ist in
US 5
687 806 näher
beschrieben. Eine zweite Lösung
ist, jedes Mal, wenn ein Bohrvorgang stattfindet, eine scharfe Bohrerspitze
zu verwenden. In dem Werkzeug können
mehrere Bohrerspitzen gelagert werden, wobei bei jedem neuen Bohrvorgang
eine neue Bohrerspitze verwendet werden kann. Wie oben angemerkt
worden ist, hat die Schubkraftstärke,
die von schärferen
Bohrschneiden benötigt
wird, eine minimale Auswirkung auf die biegsame Welle. Diese Technik
ist in
US 5 746 279 näher beschrieben.
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Führungsplatten
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Wenn
die Flexwelle verwendet wird, um sowohl das Drehmoment als auch
die Schubkraft zu übertragen,
wie dies bei dieser Anwendung geschieht, müssen einige Mittel vorgesehen
sein, die die Welle stützen
und verhindern, daß sie
unter der durch sie auf den Bohrer ausgeübten Schublast knickt. Diese
Unterstützung wird
durch das abgestimmte Paar von Führungsplatten
geliefert, 5. Diese
Platten bilden den "J"-förmigen Kanal,
durch den die Flexwelle verläuft.
Das Bilden dieser Geometrie mit einem Plattenpaar ist ein praktisches
Mittel der Herstellung und eine Hilfe beim Zusammenbau, jedoch für die Funktionalität nicht
unbedingt erforderlich. Ein "J"-förmiges Rohr
könnte
die gleiche Funktion erfüllen.
Der von dem Plattenpaar gebildete Innendurchmesser ist nur geringfügig größer als
der Durchmesser der Flexwelle. Dieser enge Sitz minimiert den Drall
der Flexwelle bei Bohrsituationen mit hohem Drehmoment und maximiert
die Effizienz, mit der das Drehmoment vom Antrieb auf den Bohrer übertragen
werden kann. Das Führungsplattenmaterial
wird nach Verträglichkeit
mit der Flexwelle ausgewählt.
Zwischen der Flexwelle und den Führungsplatten
kann ein Schmiermittel verwendet werden.
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Bohrer
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Der
bei dieser Erfindung verwendete Bohrer muß mehrere Merkmale aufweisen.
Er muß ausreichend
fest sein, um Stahl zu bohren, ohne die scharte Schneidkante zu
zerbrechen. Er muß gleichzeitig ausreichend
hart sein, um scheuernde Formationen zu bohren, ohne stumpf zu werden.
Er muß eine
Spitzengeometrie besitzen, die Drehmoment- und Schubkraftcharakteristika
verleiht, die auf die Fähigkeiten
der flexiblen Antriebswelle abgestimmt sind. Er muß eine Riffelung
besitzen, die Bohrabfälle
aus einem viele Bohrerdurchmesser tiefen Loch herausholen kann.
Der Bohrer muß in
der Lage sein, ein ausreichend gerades, rundes und nicht überdimensioniertes
Loch zu bohren, damit der Metallstopfen dieses verschließen kann.
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Verstopfmechanismus
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Der
Verstopfmechanismus ist in den
6a,
6b und
6c gezeigt. Diese Verstopftechnik beinhaltet ein
Verstopfkonzept, das jenem aus
US
5 195 588 ähnlich
ist, jedoch ist der Stopfen anders. Der Stopfen ist aus zwei Komponenten
zusammengesetzt: einem rohrförmigen
Sockel
76 und einem verjüngten Stopfen
77.
Der rohrförmige
Sockel
76 besitzt ein geschlossenes vorderes Ende, an seiner
Rückseite eine
Lippe
78 und in seiner Mitte Rillen
79. Der verjüngte Stopfen
77 wird
in das offene Ende der Sockelkomponente
76 eingesetzt.
Die Lippe
78 dient zum Halten des Sockels und verhindert,
daß er über die
Futterrohrwandung hinausgeht, wenn während des Einsetzens der verjüngten Stopfenkomponente eine
Kraft auf diese ausgeübt
wird.
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Das
Setzen des Stopfens ist ein zweistufiger Prozess. Wenn sich der
Kolben vorwärts
bewegt, wird die Sockelkomponente 76 in die Sockelkomponente
gedrückt,
wie in 6c gezeigt ist.
Die Verjüngung
der Komponente 77 zwingt den Sockel 76 dazu, sich
radial auszudehnen, wodurch eine feste Abdichtung zwischen dem Sockel
und der Futterrohrfläche geschaffen
wird. Die Rillen 79 können
ebenfalls helfen, eine Abdichtung zu bilden, wobei sie verhindern, daß der Stopfen
heraus geblasen wird. Das Vorhandensein von mehr als einer Rille
ermöglicht,
daß sich der
Sockel leichter an den Umfang einer unregelmäßigen Perforation in dem Futterrohr 11 anpasst
und dennoch eine gute Abdichtung garantiert.
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7 zeigt die mechanische
Verstopfvorrichtung beim Einsetzen eines Stopfens in eine Perforation.
Die Verstopfvorrichtung enthält
einen zweistufigen Setzkolben (einen äußeren Kolben 71 und einen
inneren Kolben 80). Während
des Verstopfprozesses verschiebt sich beim Ausüben einer Kraft auf die beiden
Kolben 71 und 80 die gesamte Kolbenanordnung um
einen Abstand durch den Raum 81, wodurch die Stopfenanordnung 76 und 77 in
die Perforation gezwungen wird. Wenn der Lippenabschnitt 78 der
Sockelkomponente 76 das Futterrohr erreicht, stoppt die
Bewegung des äußeren Kolbens 71.
Das fortgesetzte Aufbringen von hydraulischem Druck auf die Kolbenanordnung
bewirkt, daß der
innere Kolben die Kraft der Federn 82 überwindet. Somit fährt der innere
Kolben 80 damit fort, den verjüngten Stopfen 77 in
den Sockel 76 zu drücken.
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7 zeigt auch das Magazin 85,
das mehrere Stopfen 84 lagert und diese während des
Verstopfprozesses zuführt.
Nachdem ein Stopfen in eine Perforation eingesetzt ist und die Kolbenanordnung 71 und 80 vollständig zurückgezogen
ist, wird ein weiterer Stopfen nach oben und in Stellung gezwungen,
um in die nächste
zu verstopfende Perforation eingesetzt zu werden. Diese Aufwärtsbewegung
wird durch die Kraft der Ausstoßvorrichtung 83 hervorgerufen.
Diese Kraft kann durch eine Feder 86 oder durch ein Fluid
erzeugt werden.
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In 8 ist nun das Bohrlochwerkzeug 12 von 1 beim Perforieren eines
verrohrten Bohrlochs näher
gezeigt. Das Bohrlochwerkzeug 12 ist über das Dichtungsstück 17b in
abgedichteter Weise mit dem Futterrohr 11 in Eingriff.
Die biegsame Welle 18 mit dem daran befindlichen Bohrer 19 ist
durch das Futterrohr 11 und den Zement 10b hindurch
in die unterirdische Formation 180 ausgefahren.
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Durch
den Bohrer ist eine Perforation 182 durch das Futterrohr,
den Zement und die Formation erzeugt worden. Wie durch die Pfeile
angedeutet ist, strömt
Fluid von der Formation 180 durch die Perforation 182 in
das Bohrlochwerkzeug 12. Dichtungen 17b trennen
das Formationsfluid von Fluiden im Bohrloch.
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Die
Bohrerspitze 19 ist in einer durch das Bohrlochwerkzeug 12 geschaffenen
Perforation 182 positioniert. Die Bohrerspitze 19 ist
nach Abschluss der Erzeugung der Perforation um einen Abstand von dem
Ende 184 der Perforation 182 zurückversetzt. Wie
durch die Pfeile angedeutet ist, ist die Bohrerspitze in der Perforation
so positioniert, daß das
Strömen von
Fluid in das Bohrlochwerkzeug 12 zugelassen wird. Der Bohrer 19 ist
vorzugsweise während
des Prüf- und/oder Probenahmeprozesses
in der Perforation positioniert, um zu verhindern, daß über die Perforation
Schutt in das Bohrlochwerkzeug 12 strömt. Indem der Bohrer während des
Prüfprozesses
in der Perforation bleibt, wird er verwendet, um das Strömen von
Schutt in die Perforation zu verhindern. Der Begriff "Prüfen" oder "Testen", wie er hier verwendet
wird, soll eine Vielfalt von Prüf-
und/oder Probenahmeprozessen im Bohrloch wie etwa die Entnahme von
Proben aus der Formation, dem Prüfen
des Drucks usw. umfassen.
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Obwohl
in 8 gezeigt ist, daß die Bohrerspitze
in der Formation positioniert ist, kann der Bohrer an verschiedenen
Stellen in der Perforation positioniert sein, um den Fluidfluss
zu steuern und/oder zu verhindern, daß Schutt in das Bohrloch strömt. Wie
in 8 gezeigt ist, ist
die Bohrerspitze jenseits des Futterrohrs und des Zements in der
Formation positioniert.
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9 zeigt eine alternative
Ausführungsform
der Vorrichtung, die eine Bohrerspitze 19a aufweist. In
dieser Ausführungsform
wird die Bohrerspitze 19a aktiviert, um Schutt 186 in
einer Perforation 182 (mit einem Ende 184a) zu
entfernen und zu ermöglichen,
daß Fluid
hindurchströmt.
Der Schutt 186 (schematisch als Blöcke dargestellt) kann sich
in der Perforation ansammeln und den Fluidfluss von der Formation
in das Bohrlochwerkzeug 12 blockieren.
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Wie
durch Pfeile angedeutet ist, kann der Bohrer 19a optional über eine
biegsame Welle 18 vorwärts
bewegt, zurückgezogen
und/oder gedreht werden, um Schutt zu entfernen und/oder den Fluidfluss
durch die Perforation 182a zu erleichtern. Das Vorwärtsbewegen
und/oder Zurückziehen
des Bohrers 19a durch die biegsame Welle 18 kann
nach Bedarf wiederholt werden. Das Drehen des Bohrers 19a kann
ebenfalls nach Bedarf wiederholt werden. Dieser Vorgang ermöglicht,
daß sich
die Perforation erholt, wie es zur Sicherstellung des Fluidflus ses
durch die Perforation in das Bohrlochwerkzeug erforderlich ist.
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Die
in den 8 und 9 beschriebenen Operationen
können
während
der Bohr-, Probenahme- und/oder Prüfvorgänge durchgeführt werden.
Solche Operationen können
nach dem Perforieren und vor dem Verstopfen durchgeführt werden.
Alternativ kann das Werkzeug bei vorhandenen Perforationen (möglicherweise
zugesetzten Perforationen) in das Bohrloch abgesenkt werden, um
die Perforationen zu säubern
und den Fluidfluss sicherzustellen. Die Bohrerspitze kann auch in
die Perforation ausgerückt werden,
um die Perforation zu unterstützen
oder als Stopfen zu wirken und das Strömen von Fluid in die Formation
zu verhindern.
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Obwohl
die 8 und 9 ein Perforierwerkzeug wie
etwa das Werkzeug aus den 1, 2 und 4–7 zeigen, können selbstverständlich auch
andere Perforierwerkzeuge wie etwa das Perforierwerkzeug von 3 in Verbindung mit dieser
Erfindung verwendet werden. Bei einer solchen Anwendung kann die
Bohrerspitze 31 in der Perforation positioniert und/oder
aktiviert werden, um, falls erforderlich, Schutt wegzuräumen.
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In 10 ist nun ein Verfahren,
das die Funktionsweise der Vorrichtung aus den 8 und 9 schildert,
gezeigt. 10 beschreibt
ein Verfahren 100 für
das Entfernen von Schutt aus der Perforation. Das Verfahren 100 umfaßt die Schritte,
in denen das Bohrlochwerkzeug in dem Bohrloch positioniert wird, 102,
und eine Perforation durch die Seitenwand des Bohrlochs in die Formation
erzeugt wird, 104. Die Perforation kann in einem verrohrten
oder offenen Bohrloch ausgeführt
werden und erstreckt sich so in dem gewünschten Abstand in die Formation,
daß dieser
größer als
der Durchmesser des Bohrlochs ist. Jede bekannte Technik, die Bohren,
Stanzen, Hohlladungen oder eine andere herkömmliche Technik umfaßt, jedoch
nicht darauf begrenzt ist, kann zum Erzeugen der Perforation verwendet
werden.
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Danach
kann ein Perforierwerkzeug in der Perforation positioniert werden, 106.
Das Perforierwerkzeug kann daßelbe
Werkzeug, das die ursprüngliche
Perforation erzeugt hat, oder ein anderer Typ von Perforierwerkzeug
sein, der geeignet ist, Schutt aus der Perforation wegzuräumen. Beispielsweise
kann ein Bohrlochwerkzeug wie etwa das Bohrwerkzeug von 8 und/oder von 9 verwendet werden. Das
Perforierwerkzeug kann nach Abschluss der Erzeugung der Perforation
in der Perforation verbleiben oder nach dem Entfernen des Perforierwerkzeugs
in eine vorhandene Perforation eingeführt werden. Das Perforier werkzeug
kann an jeder gegebenen Stelle in der Perforation positioniert werden,
um das gewünschte
Ergebnis zu liefern, und optional nach Bedarf in der Perforation
neu positioniert werden.
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Vor
oder nach dem Positionieren des Perforierwerkzeugs in der Perforation
kann eine Prüfoperation
durchgeführt
werden, 108. Üblicherweise
wird das Perforierwerkzeug in der Perforation positioniert, wenn
die Perforation erzeugt wird, und dann an die gewünschte Stelle
in der Perforation zurückgezogen, um
zuzulassen, daß Fluid
in das Bohrlochwerkzeug strömt.
Jedoch kann das Perforierwerkzeug in der Perforation positioniert
werden, nachdem die Perforation erzeugt worden ist. Somit kann das
Probenehmen erfolgt sein, bevor das Perforierwerkzeug in der Perforation
positioniert wird.
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Das
Prüfen, 108,
kann unter Zulassen, daß Fluid
von der Perforation in das Bohrlochwerkzeug strömt, ausgeführt werden. Gleichzeitig können Formationsfluidproben
entnommen und/oder Drücke
abgelesen werden. Proben können
zum Prüfen
im Bohrloch oder außerhalb
des Bohrlochs in Probenkammern oder andere Abschnitte des Werkzeugs (nicht
gezeigt) gesaugt werden. Es ist eine Vielfalt an Prüfungen,
die Fachleuten bekannt sind, ins Auge gefasst.
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Falls
die Umstände
auf Probleme mit der Perforation schließen lassen, kann das Bohrlochwerkzeug
das Perforierwerkzeug aktivieren, um den Schutt zu entfernen, 110.
Das Bohrlochwerkzeug kann das Perforierwerkzeug aktivieren, indem
er dieses zum Entfernen von Schutt vorwärts bewegt, zurückzieht
und/oder dreht. Dies kann, falls erforderlich, fortgesetzt werden,
um jegliche Hindernisse zu beseitigen und/oder den Fluidfluss durch
die Perforation zu erleichtern.
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Das
Bohrlochwerkzeug kann das Perforierwerkzeug auf der Grundlage von
Sensorablesungen oder Bohrlochmesswerten in regelmäßigen Zeitabständen oder
auf der Grundlage von anderen Kriterien aktivieren. Das Perforierwerkzeug
und/oder ein Stopfen können
mit Sensoren für
die Erfassung von Schutt in der Perforation ausgestattet sein. Ein
Prozessor kann verwendet werden, um Daten zu sammeln und/oder zu
analysieren und so zu bestimmen, wann das Perforierwerkzeug zu aktivieren
ist. Alternativ kann das Bohrlochwerkzeug nach Bedarf aktiviert
werden, um eine solche Säuberungsoperation durchzuführen.
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11 zeigt den Verstopfmechanismus
oder die Verstopfvorrichtung aus den 1 und 7, die einen Filterstopfen 200 verwenden.
Die Verstopfvorrichtung arbeitet so, wie es oben mit Bezug auf die 1 und 7 beschrieben worden ist, mit der Ausnahme,
daß das
Magazin einen oder mehrere Filterstopfen 200 enthält.
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Das
Magazin 85 kann verwendet werden, um einen oder mehrere
Stopfen 84 (7)
und/oder Filterstopfen 200 zum Einsetzen in die Seitenwand
des Bohrlochs zu lagern.
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Unter
weiterer Bezugnahme auf 11,
ist ein Filterstopfen 200 in der Perforation 182 positionierbar,
um Schmutzstoffe oder Schutt wie etwa Bohrschlamm, Schmutz, Zement
oder andere Schmutzstoffe herauszufiltern. Der Schutt ist zur Vereinfachung
graphisch als Blöcke 186 dargestellt.
Der Filterstopfen 200 wird vorzugsweise in der Perforation
positioniert, nachdem ein Perforierwerkzeug wie etwa das Bohrwerkzeug 18 von 1 eine Perforation erzeugt
hat.
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Der
Filterstopfen kann an verschiedenen Stellen entlang der Perforation
wie etwa am Futterrohr, am Zement, in der Formation und am Ende
der Perforation, das sich an der Formation befindet, positioniert
werden. Ein Teil des Filterstopfens oder der gesamte Filterstopfen
ist mit einem Gitter versehen, das geeignet ist, das Strömen von
Fluid durch den Filterstopfen in das Bohrlochwerkzeug zuzulassen und
dabei zu verhindern, daß feste
Schmutzstoffe hindurchgehen. Wie durch die Pfeile angedeutet ist, strömen Fluide
in die Perforation und durch den Filterstopfen hindurch in das Bohrlochwerkzeug.
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Falls
erwünscht,
kann der Filterstopfen entfernt oder in der Perforation belassen
werden. Falls der Filterstopfen zusetzt, blockiert oder anderweitig beeinträchtigt wird,
ist es möglich,
den Filterstopfen zu durchbohren, wodurch sich erübrigt, diesen
aus der Perforation herauszunehmen. Mit anderen Worten, das Perforierwerkzeug
perforiert das Loch mit dem darin befindlichen Filterstopfen erneut
und erzeugt gleichfalls eine Perforation durch den Filterstopfen.
In dieser Weise kann die Perforation durch bloßes Perforieren durch den vorhandenen
Filterstopfen wiederhergestellt werden. Zusätzliche Filterstopfen können dann
eingesetzt werden, um den ursprünglichen
Filterstopfen, falls erwünscht,
zu ersetzen oder zu ergänzen.
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Wie
in den 12A und 12B gezeigt ist, können einer
oder mehrere Filterstopfen 200 in einer Perforation positioniert
werden. Die Filterstopfen können
geradlinig entlang der Perforation, wie in 12A gezeigt ist, oder konzentrisch an
einer Stelle der Perforation, wie in 12B gezeigt
ist, gestapelt werden. Zum Stapeln des Filters können nach Bedarf gleichdimensionierte
Filterstopfen und/oder Filterstopfen mit Anschlägen oder geschlossenen Enden verwendet
werden. Filterstopfen mit unterschiedlichem Durchmesser können so
verwendet werden, daß sie
konzentrisch gestapelt werden können.
Außerdem
können
Fil terstopfen an einem Ende mit einem Loch versehen sein, um einen
zusätzlichen
Filterstopfen aufzunehmen. Durch konzentrisches Stapeln der Filterstopfen
können
diese zur Verstärkung der
Filterwirkung geschichtet werden. Einer oder mehrere Filterstopfen
können
verwendet werden, um die gesamte Perforation oder einen Teil von
dieser zu filtern. Die Filterstopfen können einzeln oder in Gruppen
eingesetzt werden.
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In
den 13A–C sind
nun Ausführungsformen
der Filterstopfen näher
gezeigt. Vorzugsweise besitzt der Filterstopfen 200 einen
im Allgemeinen zylindrischen Körper
mit einem darin befindlichen Hohlraum. Der Körper ist vorzugsweise aus Metall gefertigt
und weist ein Gitter und/oder einen Kiesauffüllungskörper auf, dessen Porengröße so bemessen ist,
daß Fluid
hindurchgehen kann, während
Feststoffe an einem Hindurchgehen gehindert werden. Vorzugsweise
ist der Filterstopfen mit einem Körper versehen, der geeignet
ist, von einem Bohrwerkzeug durchdrungen und perforiert zu werden,
wie oben mit Bezug auf 11 beschrieben
worden ist.
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Wie
in 13A gezeigt ist,
kann der Filterstopfen 200a einen verjüngten Körper 202a besitzen, um
das Vordringen in die Perforation zu erleichtern und/oder ein Herausziehen
zu verhindern. Der Filterstopfen 200a kann außerdem mit
einem Lippenabschnitt 204a versehen sein, dessen Durchmesser größer als
jener des Körperabschnitts 202a des
Filterstopfens ist, um als mechanischer Anschlag zu wirken, der
verhindert, daß sich
der Filterstopfen weiter in die Perforation hinein bewegt. Bei Ausführungsformen
mit einer Lippe soll sich der Filterstopfen durch das Futterrohr 11 erstrecken.
Jedoch hält
die Lippe den Filterstopfen von einem Vorwärtsbewegen ab und hält ihn in
Angrenzung an das Futterrohr 11.
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Der
Filterstopfen kann außerdem
mit einer Vorrichtung, die einer Bewegung widersteht, versehen sein,
wie in 13B gezeigt ist.
Die Vorrichtung, in diesem Fall um den Körper 202b angeordnete
Verankerungsrillen 206, tragen dazu bei, den Filterstopfen
an die Perforation anzupassen und ihn darin zu sichern. Dies kann
auch verwendet werden, um zu verhindern, daß der Filterstopfen aus der
Perforation herausgezogen wird. Zum Sichern des Filterstopfens in
der Perforation können
andere Techniken angewandt werden. Beispielsweise kann die Form
des Filterstopfens für
einen Presssitz in der Futterrohrperforation nach seinem Einsetzen
in diese beschaffen sein.
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Wie
in 13C gezeigt ist,
kann der Filterstopfen 200c an einem seiner Enden ein offenes Ende 208 aufweisen.
Das offene Ende kann so beschaffen sein, daß es einen zusätzlichen
Filterstopfen oder ein Perforierwerkzeug aufnimmt und/oder lediglich
zulässt,
daß Fluid
leichter hindurchströmt. Bei
dieser Ausführungsform
besitzt der Filterstopfen einen zylindrischen Körper 202c ohne Verankerungsrillen
oder einen mechanischen Anschlag. Jedoch können solche Merkmale optional
enthalten sein.
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Obwohl
vorzugsweise gezeigt ist, daß der Filterstopfen
im Allgemeinen zylindrisch (13B und 13C), um der Grundform der
Perforation zu entsprechen, oder kegelstumpfförmig (13A), um in die Perforation vorzudringen,
ist, kann der Filterstopfen selbstverständlich jede beliebige Abmessung oder
Geometrie besitzen, die geeignet ist, Schutt in der Perforation
zu verhindern. Als Teil des Filterstopfens können eine oder mehrere Lippen,
Materialien, Schichten oder Gitter bzw. Maschen verwendet werden.
Außerdem
kann sich der Filterstopfen von der Perforation in das Bohrloch
erstrecken, falls dies erwünscht
ist. Der Filterstopfen kann länger
oder kürzer gefertigt
sein, so daß er
einen gewünschten
Abschnitt der Perforation (oder die gesamte Perforation) ausfüllt. Außerdem kann
der Körper
aus einem Weichmetall sein, daß sich
verformt, wenn es in das Loch eindringt, um mit der Perforation
in Eingriff zu gelangen und sich dieser anzupassen.
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In 14 ist nun ein Verfahren 300,
das die Funktionsweise der Vorrichtung von 11 schildert, gezeigt. Das Verfahren 300 beschreibt
ein Verfahren zum Verringern der Fluidverunreinigung in einer Perforation.
Dieses Verfahren 300 umfaßt das Positionieren eines
Bohrlochwerkzeugs in dem Bohrloch, 302, und das Erzeugen
einer Perforation durch die Seitenwand des Bohrlochs hindurch in
die Formation, 304. Das Verfahren 300 umfaßt ferner
das Einsetzen wenigstens eines Filterstopfens in die Perforation, 306.
Der Filterstopfen kann durch das Perforier- oder Verstopfwerkzeug eingesetzt und
an einer gewünschten
Stelle in der Perforation positioniert werden.
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Der
Filterstopfen wird vorzugsweise vor dem Durchführen einer Prüfoperation, 308,
in die Perforation eingesetzt. Die Prüfoperation, 308, wird
im Wesentlichen so durchgeführt,
wie mit Bezug auf den Schritt 108 von 10 beschrieben worden ist. Der Filterstopfen
ist geeignet, zu verhindern, daß mit
dem Formationsfluid, wenn es aus der Formation durch den Filterstopfen
hindurch in das Bohrlochwerkzeug strömt, Schmutzstoffe und anderer
Schutt in das Bohrlochwerkzeug eindringen. Der Schritt 306 kann wiederholt
werden, um einen zusätzli chen
und/oder mehrere Filterstopfen einzusetzen. Der Probenahmevorgang
kann vorher, zwischen oder nach dem Einsetzen eines oder mehrerer
Filterstopfen erfolgen.
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Falls
es notwendig wird, die Perforation zu säubern und den Filterstopfen
zu entfernen, kann das Perforierwerkzeug zum Entfernen oder Wegräumen von
Schutt aus der Perforation durch den Filterstopfen hindurch eingeführt werden,
indem es durch das Filter und/oder jeglichen Schutt hindurch vorwärts bewegt
wird, 310. Der Schritt 306 kann dann wiederholt
werden, um nach Bedarf zusätzliche
Filterstopfen einzuführen,
damit eine zusätzliche
Prüfung, 308, durchgeführt werden
kann. Sobald die Prüfung
abgeschlossen ist, kann die Perforation verstopft werden. Das Bohrlochwerkzeug
kann erneut positioniert werden, um eine weitere Operation durchzuführen, oder aus
dem Bohrloch heraus eingeholt werden.
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Das
Verfahren und die Vorrichtung, die hier beschrieben worden sind,
bieten verschiedene Vorteile gegenüber dem Stand der Technik.
Diese Verfahren und Vorrichtungen sind in Verbindung mit den bevorzugten
Ausführungsformen
beschrieben worden, ohne darauf beschränkt zu sein. Obwohl gezeigt worden
ist, daß die
hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen in Verbindung mit
den in
US 5 692 565 offenbarten
Techniken verwendet werden, ist beispielsweise einem Fachmann klar,
daß die
Verfahren und Vorrichtungen in Verbindung mit anderen Bohrlochwerkzeugen,
die zur Durchführung
von Perforier- und/oder Verstopfoperationen geeignet sind, verwendet
werden können.
Beispielsweise kann der Filterstopfen aus den
11–
13 installiert werden, bevor
oder nachdem das Bohrwerkzeug die Perforiertechnik von
10 anwendet. Die Verfahren
können
fortlaufend zur Erleichterung des Prüfens angewandt werden. In Verbindung
mit diesen Techniken können
verschiedene Perforier- und/oder Verstopfwerkzeuge verwendet werden.
Ohne von dem erfinderischen Konzept abzuweichen, können weitere Änderungen,
Abwandlungen und Modifikationen an dem grundlegenden Entwurf vorgenommen
werden.