DE112009000092T5

DE112009000092T5 - Untertage-Werkzeugzuführungssystem

Info

Publication number: DE112009000092T5
Application number: DE112009000092T
Authority: DE
Inventors: Dennis A. Norman Strickland
Original assignee: Intelligent Tools IP LLC
Current assignee: ExxonMobil Upstream Research Co
Priority date: 2008-01-04
Filing date: 2009-01-05
Publication date: 2011-01-27
Also published as: GB2468808A; WO2009089174A1; US20090173487A1; US20100155049A1; CA2711318A1; US7703507B2; US7814970B2; CA2711318C; GB201010943D0; GB2468808B

Abstract

Vorrichtung, die umfasst:
ein Bohrloch, das ein Bohrlochfutterrohr begrenzt;
ein Gehäuse in Gleitverbindung mit dem Bohrlochfutterrohr, wobei das Gehäuse einen Modulbefestigungsabschnitt und eine hermetisch abgedichtete Elektronikkammer bereitstellt;
einen Prozessor, der innerhalb der hermetisch abgedichteten Elektronikkammer befestigt ist; und
ein Ortserfassungssystem, das in die hermetisch abgedichtete Elektronikkammer integriert ist und mit dem Prozessor kommuniziert, wobei das Ortserfassungssystem ausschließlich mit Merkmalen des Bohrlochfutterrohrs zusammenwirkt, um einen Ort des Gehäuses innerhalb des Bohrlochfutterrohrs zu bestimmen.

Description

Hintergrund
Diese Erfindung betrifft Untertage-Werkzeugzuführungssysteme und insbesondere, aber nicht zur Begrenzung, ein Bohrlochfutterrohr-Tiefenerfassungssystem mit einer Fähigkeit, Untertagewerkzeuge zuzuführen, während es ausschließlich mit Merkmalen des Futterrohrs zusammenwirkt, um den Ort des Untertagewerkzeugs innerhalb des Futterrohrs relativ zur Oberfläche zu bestimmen.
Die Ausbreitung von Untertagewerkzeugen, wie z. B. Brückenstopfen, Fracstopfen und Untertage-Überwachungsvorrichtungen innerhalb Futterrohren von Untertagebohrlöchern, ist eine zeitraubende und teure Unternehmung. Das Erreichen einer gewünschten vorbestimmten Tiefe erfordert eine kontinuierliche Überwachung der Menge an Drahtseil, zusammengefügter Rohrleitung oder Rohrschlange, die am Werkzeug befestigt wird und die ausgegeben wurde, um das Werkzeug in die gewünschte Tiefe zu transportieren. Gelegentlich hängt sich das ausgebreitete Werkzeug im Futterrohr auf oder das Drahtseil wird verwickelt und bleibt im Futterrohr hängen oder kann vom Werkzeug getrennt werden, was eine Wiedergewinnung und eine erneute Ausbreitung des Werkzeugs erfordert, was dadurch die Werkzeugausbreitungsaufgabe erschwert.
Marktdrücke verlangen weiterhin Verbesserungen an der Untertagewerkzeugkonstruktion und Verfahren zum Ausbreiten derselben, um die Kosten zum Einholen von Energieressourcen einzudämmen. Folglich bleiben Herausforderungen und ein Bedarf an Verbesserungen an Verfahren und Vorrichtungen zur Verwendung beim Schaffen einer effektiven und effizienten Ausbreitung von Untertagewerkzeugen bestehen.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen umfasst eine Vorrichtung zumindest ein Bohrloch, das ein Bohrlochfutterrohr begrenzt, ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse, das eine hermetisch abgedichtete Elektronikkammer bereitstellt, einen Werkzeugbefestigungsabschnitt und ein erster Durchflusskern wird bereitgestellt. Das Gehäuse ist vorzugsweise für eine Gleitverbindung mit dem Bohrlochfutterrohr konfiguriert. Die hermetisch abgedichtete Elektronikkammer ist dazu ausgelegt, einen Prozessor und ein zugehöriges Ortserfassungssystem zu befestigen. Vorzugsweise kommuniziert das Ortserfassungssystem mit dem Prozessor, während es ausschließlich mit Merkmalen des Bohrlochfutterrohrs zusammenwirkt, um den Ort des hermetisch abgedichteten Gehäuses innerhalb des Bohrlochfutterrohrs zu bestimmen, wenn das hermetisch abgedichtete Gehäuse entlang des Inneren des Bohrlochfutterrohrs voranschreitet.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel umfasst ferner einen Bohrlochstopfen mit einem zweiten Durchflusskern. Der bevorzugte Bohrlochstopfen umfasst ein integriertes Setzwerkzeug und ist am Werkzeugbefestigungsabschnitt des hermetisch abgedichteten Gehäuses befestigt und der zweite Durchflusskern steht mit dem ersten Durchflusskern in Verbindung. Der bevorzugte Bohrlochstopfen umfasst ferner einen Kernstopfen, der am zweiten Durchflusskern befestigt ist, und verhindert einen Materialfluss durch den ersten und den zweiten Durchflusskern.
Um den Materialfluss durch den ersten und den zweiten Durchflusskern zu erleichtern, ist ein Kernstopfen-Lösemechanismus benachbart zum Kernstopfen vorgesehen, der bei Aktivierung eine Trennung zwischen dem zweiten Durchflusskern und dem Kernstopfen schafft.
In einem alternativen bevorzugten Ausführungsbeispiel befestigt die hermetisch abgedichtete Elektronikkammer ferner ein Perforationsvorrichtungs-Schnittstellen- und Aktivierungsmodul, das mit dem Prozessor kommuniziert und eine Perforationsvorrichtung in Reaktion auf eine Aktivierung und Bestätigung, dass der Bohrlochstopfen in die Position innerhalb des Bohrlochfutterrohrs gesetzt ist, aktiviert. Die Perforationsvorrichtung ist vorzugsweise eine Perforationskanone.
Wie der Fachmann auf dem Gebiet erkennen wird, sind jedoch andere Vorrichtungen wie z. B. Abstreifkanonen und Perforationsprojektile geeignete Ersatzmittel.
Die Perforationsvorrichtung wird vorzugsweise an dem hermetisch abgedichteten Gehäuse über einen zweiten des Paars von Befestigungsabschnitten des hermetisch abgedichteten Gehäuses befestigt. Das Perforationsvorrichtungs-Schnittstellen- und Aktivierungsmodul umfasst vorzugsweise eine Ladungsmodul-Kommunikationsschaltung, die mit einer Ladungsauslösevorrichtung der Perforationsvorrichtung zusammenwirkt. Die Perforationsvorrichtung als Perforationskanone umfasst vorzugsweise ferner eine Formladung, die um einen vorbestimmten Abstand vom Befestigungsabschnitt versetzt ist und so angeordnet ist, dass sie bei der Detonation der Formladung durch die Ladungsauslösevorrichtung durch das Bohrlochfutterrohr eine Perforation bildet.
Diese und verschiedene andere Merkmale und Vorteile, die die beanspruchte Erfindung charakterisieren, werden beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung und beim Überblick über die zugehörigen Zeichnungen ersichtlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Querschnitts- und Teilquerschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Untertage-Werkzeugzuführungssystems im Aufriss, das innerhalb eines Bohrlochfutterrohrs eines Bohrlochs angeordnet ist.
2 stellt eine Querschnittsansicht eines Ortserfassungssystems im Aufriss dar, das in eine hermetisch abgedichtete Elektronikkammer eines hermetisch abgedichteten Gehäuses einer Tiefenbestimmungsvorrichtung in Gleitverbindung mit dem Bohrlochfutterrohr von 1 integriert ist.
3 stellt eine Querschnittsansicht des Ortserfassungssystems der Tiefenbestimmungsvorrichtung, das mit dem Bohrlochfutterrohr von 1 zusammenwirkt, im Aufriss dar.
4 stellt eine Querschnittsansicht des Ortserfassungssystems der Tiefenbestimmungsvorrichtung, das mit einer Kopplung des Bohrlochfutterrohrs von 1 zusammenwirkt, im Aufriss dar.
5 zeigt eine Querschnitts- und Teilquerschnittsansicht eines Bohrlochstopfens mit einem Setzwerkzeug, das an der Tiefenbestimmungsvorrichtung von 2 befestigt ist, im Aufriss.
6 zeigt eine Querschnittsdraufsicht auf die Tiefenbestimmungsvorrichtung von 2.
7 stellt eine Draufsicht auf die Tiefenbestimmungsvorrichtung von 2 dar.
8 stellt eine Aufrissansicht des Kommunikationsanschlusses der Tiefenbestimmungsvorrichtung von 2 dar.
9 stellt eine Aufrissansicht des Kommunikationsanschlusses der Tiefenbestimmungsvorrichtung von 2, der Kommunikationsstifte vorsieht, dar.
10 zeigt eine Aufrissansicht des Kommunikationsanschlusses der Tiefenbestimmungsvorrichtung von 2, der Kommunikationsstifte mit zugehörigen Zugentlastungsabschnitten vorsieht.
11 zeigt eine Draufsicht auf den Kommunikationsanschluss, der Kommunikationsstifte und zugehörige Zugentlastungsabschnitte vorsieht, der Tiefenbestimmungsvorrichtung von 2.
12 stellt eine Querschnittsansicht der Tiefenbestimmungsvorrichtung von 2 im Aufriss dar, die mit einem Kernstopfen versehen ist.
13 stellt eine Querschnittsansicht der Tiefenbestimmungsvorrichtung von 2 im Aufriss dar, die mit einer Perforationskanone ausgestattet ist.
14 stellt eine Querschnittsansicht der Tiefenbestimmungsvorrichtung von 2 im Aufriss dar, die mit dem Kernstopfen von 12 und der Perforationskanone von 13 ausgestattet ist.
15 zeigt eine Querschnitts- und Teilquerschnittsansicht der Tiefenbestimmungsvorrichtung von 2 im Aufriss, die mit einer Formladung an einem proximalen Ende und einem Gewicht an einem distalen Ende ausgestattet ist, wodurch eine Sicherheitsbrandschutzanordnung gebildet ist.
16 stellt eine Querschnittsansicht des Ortserfassungssystems der Tiefenbestimmungsvorrichtung im Aufriss dar, das mit dem Bohrlochfutterrohr von 1 zusammenwirkt.
17 stellt eine Querschnittsansicht des Ortserfassungssystems der Tiefenbestimmungsvorrichtung von 2 im Aufriss dar, das mit einem Zwischenring des Bohrlochfutterrohrs von 1 zusammenwirkt.
18 zeigt eine Querschnittsaufrissansicht der Tiefenbestimmungsvorrichtung von 2, die mit einem Programmiermodul ausgestattet ist, das mit einer Programmiervorrichtung kommuniziert.
19 stellt einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Programmieren der Tiefenbestimmungsvorrichtung von 2 dar.
20 zeigt einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Montieren und Verwenden des erfindungsgemäßen Untertage-Werkzeugzuführungssystems von 1.
Ausführliche Beschreibung
Hierin werden ausführliche Beschreibungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele bereitgestellt. Es soll jedoch selbstverständlich sein, dass die vorliegende Erfindung in verschiedenen Formen verkörpert werden kann.
Verschiedene Aspekte der Erfindung können in Bezug auf eine spezielle Teileform oder ein spezielles Teiledetail, einen Teileort oder eine Teilezusammensetzung umgekehrt oder geändert werden. Daher sollen hierin offenbarte spezifische Details nicht als Begrenzung, sondern vielmehr als Basis für die Ansprüche und als repräsentative Basis für das Lehren eines Fachmanns auf dem Gebiet, um die vorliegende Erfindung in theoretisch irgendeinem geeignet detaillierten System, irgendeiner geeignet detaillierten Struktur oder irgendeiner geeignet detaillierten Weise zu verwenden, interpretiert werden.
Nun wird im Einzelnen auf ein oder mehrere Beispiele der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind, Bezug genommen. Jedes Beispiel wird zur Erläuterung der Erfindung bereitgestellt und ist nicht als Begrenzung der Erfindung gedacht. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Untertage-Werkzeugzuführungssystem 100, das vorzugsweise eine Tiefenbestimmungsvorrichtung 102 in gleitender Begrenzung innerhalb eines Bohrlochfutterrohrs 104 eines Bohrlochs 106 in der Erde 108 umfasst. Das Untertage-Werkzeugzuführungssystem 100 umfasst vorzugsweise ferner einen Bohrlochstopfen 110, der an einem ersten Modulbefestigungsabschnitt 112 (hierin auch als erster Werkzeugbefestigungsabschnitt bezeichnet) der Tiefenbestimmungsvorrichtung 102 befestigt ist, und eine Perforationsvorrichtung 114 [in Form einer Perforationskanone 114], die an einem zweiten Modulbefestigungsabschnitt 116 (hierin auch als zweiter Werkzeugbefestigungsabschnitt bezeichnet) befestigt ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst der Bohrlochstopfen 110 ein Setzwerkzeug und ist ein Durchfluss-Fracstopfen mit einem Durchflusskern 118, der mit einem Rückschlagventil 120 ausgestattet ist. Das Rückschlagventil 120 ermöglicht einen unidirektionalen Fluss von Fluidmaterial vom Inneren des Bohrlochs 106 durch den Durchflusskern 118. Der Durchflusskern 118 steht mit einer Durchflusskammer 122 der Tiefenbestimmungsvorrichtung 102 in Verbindung. Vorzugsweise wirkt die Durchflusskammer 122 der Tiefenbestimmungsvorrichtung 102 mit einem Durchflusskanal 124 eines Befestigungsabschnitts 125 der Perforationskanone 114 zusammen.
Wie durch 2 gezeigt, umfasst die Tiefenbestimmungsvorrichtung 102 vorzugsweise ein Gehäuse 126 in Gleitverbindung mit dem Bohrlochfutterrohr 104. Das Gehäuse 126 stellt vorzugsweise eine hermetisch abgedichtete Elektronikkammer 128 bereit, in der ein Prozessor 130 befestigt ist. Die hermetisch abgedichtete Elektronikkammer 128 stützt ferner ein Ortserfassungssystem 132 (hierin auch als Tiefensteuermodul bezeichnet) ab, das in die hermetisch abgedichtete Elektronikkammer 128 integriert ist und mit dem Prozessor 130 kommuniziert, das Ortserfassungssystem 132 wirkt ausschließlich mit Merkmalen des Bohrlochfutterrohrs 104 vorzugsweise unter Verwendung von Ortssensoren 134 (wie z. B. 871TM induktiven Nähesensoren von Rockwell Automation in Milwaukee Wisconsin, USA) zusammen, die mit einer Erfassungsschaltung 136 kommunizieren, um einen Ort des Gehäuses 126 innerhalb des Bohrlochfutterrohrs 104 zu bestimmen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Bohrlochfutterrohr 104 eine Vielzahl von benachbarten Rohrabschnitten 138, die durch Kopplungsabschnitte 140 aneinander befestigt sind.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Ortssensoren 134 induktive Nähesensoren, die innerhalb des Bereichs der Vorrichtung einen Abstand von den Ortssensoren 134 zu einem magnetisch sympathetischen Objekt, das geortet wird, messen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine Vielzahl von Ortssensoren 134 verwendet, um einen mittleren Abstand, in dem das Gehäuse 102 im Bohrlochfutterrohr 104 angeordnet ist, zu bestimmen. Wie durch 3 und 4 gezeigt, sind die Rohrabschnitte 138 und Kopplungsabschnitte 140 um einen Abstand 142 bzw. 144 vom Gehäuse versetzt. Durch kontinuierliche Überwachung der Ortssensoren 134 mit der Erfassungsschaltung 136 versieht die Erfassungsschaltung 136 den Prozessor 130 mit einer Vielzahl von Eingangssignalen, aus denen der Prozessor 130 feststellt, ob das Gehäuse 102 benachbart zu einem Rohrabschnitt 138 oder einem Kopplungsabschnitt 140 liegt. In einem alternativen Ausführungsbeispiel sind die Ortssensoren 134 Futterrohrmanschetten-Positionsgeber, die die Masse der Kopplungsabschnitte 140 erfassen.
Durch Laden einer Futterrohrkarte (d. h. eines Datensatzes der Länge des Rohrabschnitts 138 zwischen jeder Kopplung 140 entlang der Länge des Futterrohrs 104) in einen Speicher 146 des Ortserfassungssystems 132 kann der Prozessor 130 die relative Position und Geschwindigkeit des Gehäuses 102 bestimmen, während es durch das Futterrohr 104 hindurchtritt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein kurzer Abschnitt eines Rohrabschnitts 138 in die Kette von Abschnittsrohren 140 eingeführt, wenn das Bohrlochfutterrohr 104 in das Bohrloch 106 eingeführt und in diesem montiert wird. Die kurzen Abschnitte des Abschnittsrohrs 138 dienen als Markierung für eine spezielle Tiefe entlang des Bohrlochfutterrohrs 104.
Durch Erfassen des ersten Kopplungsabschnitts 140 innerhalb des Bohrlochfutterrohrs 104 und Vergleichen des ersten erfassten Kopplungsabschnitts 140 mit der Futterrohrkarte bestimmt der Prozessor 130 den relativen Ort des Gehäuses 102 innerhalb des Bohrlochfutterrohrs 104. Durch Zeitzählung einer Laufzeit zwischen dem ersten angetroffenen Kopplungsabschnitt 140 und dem zweiten angetroffenen Kopplungsabschnitt kann der Prozessor 130 die Bewegungsgeschwindigkeit des Gehäuses 102 bestimmen, wenn es das Bohrlochfutterrohr 104 hinab gepumpt wird. Indem die Bewegungsgeschwindigkeit des Gehäuses 102 bekannt ist, wenn es durch das Bohrlochfutterrohr 104 die Strecke zum nächsten Kopplungsabschnitt 140 durchläuft (auf der Basis der Futterrohrkarte), kann der Prozessor 130 vorhersagen, wann der nächste Kopplungsabschnitt 140 angetroffen werden sollte, und wenn der nächste anzutreffende Kopplungsabschnitt 140 innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters angetroffen wird, sind die relative Position, die Geschwindigkeit und die restliche vom Gehäuse 102 zurückzulegende Strecke dem Prozessor 130 bekannt. Wenn die relativen Position, die Geschwindigkeit und die restliche vom Gehäuse 102 zurückzulegende Strecke dem Prozessor 130 bekannt sind, kann der Prozessor 130 bestimmen, wann der Bohrlochstopfen 148 von 5 auszubreiten ist.
Wie durch 5 gezeigt, stellt die hermetisch abgedichtete Elektronikkammer 128 ferner ein Bohrlochstopfen-Schnittstellen- und Aktivierungsmodul 150 (hierin auch als Bohrlochstopfen-Aktivierungsschaltung bezeichnet) bereit, das eine Bohrlochstopfen-Kommunikationsschaltung 152 umfasst, die mit einer Bohrlochstopfen-Ausbreitungsvorrichtung 154 (hierin auch als Stopfenaktivierungsmechanismus bezeichnet) des Bohrlochstopfens 148 zusammenwirkt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel stellt der Modulbefestigungsabschnitt 112 einen Kommunikationsanschluss 156 bereit, der die hermetisch abgedichtete Elektronikkammer 128 bewahrt, während ein Durchgang von Lichtübertragungen vom Gehäuse 102 zum Bohrlochstopfen 148 geschaffen wird. Vorzugsweise umfasst das Bohrlochstopfen-Schnittstellen- und Aktivierungsmodul 150 ferner einen Lichtquellensender 158, der auf die Bohrlochstopfen-Kommunikationsschaltung 152 zur Kommunikation mit der Bohrlochstopfen-Ausbreitungsvorrichtung 154 anspricht.
Vorzugsweise umfasst die Bohrlochstopfen-Ausbreitungsvorrichtung 154 eine Bohrlochstopfen-Ausbreitungsschaltung 160, einen Lichtquellenempfänger 162, der mit der Bohrlochstopfen-Ausbreitungsschaltung 160 zusammenwirkt und auf den Lichtquellensender 158 zur Kommunikation mit der Bohrlochstopfen-Ausbreitungsschaltung 160 anspricht. Leistung wird vorzugsweise über eine Leistungszelle 164 zur Bohrlochstopfen-Ausbreitungsschaltung 160 geliefert. Die Bohrlochstopfen-Ausbreitungsvorrichtung 154 umfasst vorzugsweise ferner eine Stopfensetzladung 166, die auf die Bohrlochstopfen-Ausbreitungsschaltung 160 anspricht, einen Kolben 168 (hierin auch als Bohrlochstopfen-Setzmechanismus bezeichnet) benachbart zur Stopfensetzladung 166 und ein Paar von Wischern 169. Das Paar von Wischern 169 dient zum Stabilisieren des Bohrlochstopfens 148 während der Absenkung des Bohrlochstopfens 148 durch das Futterrohr 104 (von 1).
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, treibt, wenn die Stopfensetzladung 166 aktiviert wird, eine Ladungskraft den Kolben 168 gegen einen Gleitabschnitt 170 des Bohrlochstopfens 148. Beim Eingriff des Gleitabschnitts 170 kommt der Gleitabschnitt 170 mit einem Kegelabschnitt 172 des Bohrlochstopfens 148 in Eingriff, was bewirkt, dass der Kegelabschnitt 172 einen Dichtungsabschnitt 174 zusammendrückt, während der Durchmesser des Gleitabschnitts 170 ausgedehnt wird. Das Zusammendrücken des Dichtungsabschnitts 174 treibt einen zweiten Kegelabschnitt 176 mit einem unteren Gleitabschnitt 178 in Eingriff und dehnt den Durchmesser des Dichtungsabschnitts 174 und des unteren Gleitabschnitts 178 aus. Das bevorzugte Ergebnis der Ausdehnung des Gleitabschnitts 170, des Dichtungsabschnitts 174 und des unteren Gleitabschnitts 178 besteht darin, dass der Gleitabschnitt 170 und der untere Gleitabschnitt 178 mit der Innenwand des Bohrlochfutterrohrs 104 (von 1) in Eingriff kommen, um die Position des Bohrlochstopfens 148 innerhalb des Bohrlochfutterrohrs 104 zu verriegeln, während der ausgedehnte Dichtungsabschnitt 174 mit der Innenwand des Bohrlochfutterrohrs 104 in Eingriff kommt, um den Abschnitt des Bohrlochfutterrohrs 104 unter dem Bohrlochstopfen 148 vom Abschnitt des Bohrlochfutterrohrs 104 über dem Bohrlochstopfen 148 abzudichten.
Wie durch 5 weiter gezeigt, dient der Bohrlochstopfen 148 vorzugsweise selektiv als dauerhafter Brückenstopfen oder als vorübergehender Brückenstopfen. Durch Vorsehen eines Kernstopfens 180, der an einem Durchflusskern 182 des Bohrlochstopfens 148 befestigt ist, dient der Bohrlochstopfen 148 als dauerhafter Brückenstopfen, der ermöglicht, dass jener Abschnitt des Bohrlochfutterrohrs 104 (von 1) unter dem dauerhaften Brückenstopfen von jenem Abschnitt des Bohrlochfutterrohrs 104 über dem dauerhaften Brückenstopfen abgedichtet wird. Durch Versehen des Kernstopfens 180 mit einem Kernstopfen-Lösemechanismus wie z. B. 184 stellt der Bohrlochstopfen 148 einen vorübergehenden Brückenstopfen bereit, der vorübergehend jenen Abschnitt des Bohrlochfutterrohrs 104 unter dem vorübergehenden Brückenstopfen von jenem Abschnitt des Bohrlochfutterrohrs 104 über dem Bohrlochstopfen 148 isoliert.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst der Kernstopfen-Lösemechanismus 184 eine Ladung 186, die auf eine Kernladungs-Steuerschaltung 188 anspricht. Die Kernladungs-Steuerschaltung 188 kommuniziert mit dem Prozessor 130 über eine Kernkommunikationsschaltung 190, die mit der Bohrlochstopfen-Ausbreitungsschaltung 160 zusammenwirkt. Nach der Ausdehnung des Gleitabschnitts 170, des Dichtungsabschnitts 174 und des unteren Gleitabschnitts 178 fragt der Prozessor 130 einen ersten und einen zweiten Druckwandler 192 und 194 (von 1) ab, um festzustellen, ob zwischen dem Bohrlochstopfen 148 und dem Bohrlochfutterrohr 104 eine Dichtung gebildet wurde. Jeder Druckwandler (192, 194) signalisiert der Bohrlochstopfen-Ausbreitungsschaltung 160 (von 1) Druckdaten, die die Druckdaten zum Prozessor 130 überträgt. Der Prozessor 130 stellt fest, ob durch die Ausbreitung des Dichtungsabschnitts 174 eine korrekte Dichtung erreicht wurde. Wenn nach einer vorbestimmten Zeitdauer eine korrekte Dichtung erreicht wurde, signalisiert der Prozessor 130 der Ladungssteuerschaltung, die Ladung 186 zu zünden, die den Kernstopfen 180 zur Explosion bringt, um zu ermöglichen, dass ein Materialfluss von unterhalb oder oberhalb des Bohrlochstopfens 148 durch den Durchflusskern 182 verläuft.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Bohrlochstopfen 148 mit einem integrierten Setzwerkzeug (sowie den zugehörigen Untertagevorrichtungen) aus einem bohrfähigen Material konstruiert, das umfasst, aber nicht begrenzt ist auf Aluminium, Kohlefaser, Verbundmaterialien, Hochtemperaturpolymere, Gusseisen oder Keramik. Der Zweck für die Verwendung von bohrfähigen Materialien für die Konstruktion des Bohrlochstopfens 148 besteht darin, sicherzustellen, dass der ganze Bohrlochstopfen 148 schnell aus dem Bohrlochfutterrohr 104 entfernt werden kann, um Strömungshindernisse für den Materialfortschritt durch das Bohrlochfutterrohr 104 zu minimieren.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nimmt nach der Ausbreitung des Dichtungsabschnitts 174 der Druck innerhalb des Futterrohrs 104 über dem Bohrlochstopfen 130 relativ zum Druck innerhalb des Futterrohrs 104 unter dem Bohrlochstopfen 148 zu, da weiterhin Abpumpmaterial in das Futterrohr 104 über dem Bohrlochstopfen 148 zugeführt wird. Nach einer vorbestimmten Zeitdauer wird das Abpumpmaterial über dem Bohrlochstopfen 148 entlastet, wodurch der Druck innerhalb des Futterrohrs 104 über dem Bohrlochstopfen 148 relativ zum Druck innerhalb des Futterrohrs 104 unter dem Bohrlochstopfen 148 verringert wird. Diese Druckänderungen werden durch den ersten und den zweiten Druckwandler 192 und 194 (von 1) erfasst, was in Verbindung mit dem Prozessor 130 feststellt, ob eine korrekte Dichtung durch die Ausbreitung des Dichtungsabschnitts 174 erreicht wurde.
Außerdem kann der Prozessor 130 auf der Basis der bestimmten Geschwindigkeit des Gehäuses 104 und der Futterrohrkarte vorhersagen, wann innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer der nächste Kopplungsabschnitt 140 angetroffen wird. Wenn der nächste Kopplungsabschnitt 140 innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer nicht angetroffen wird (d. h. ein Abfall der gemessenen Feldstärke der Ortssensoren 134, der auf die Anwesenheit eines Kopplungsabschnitts 140 hindeutet, nicht erfasst wird) bestimmt der Prozessor 130, wann ein anschließender Kopplungsabschnitt 140 angetroffen werden sollte, auf der Basis von folgendem: der letzten bestimmten Geschwindigkeit; des letzten bestimmten Orts des Gehäuses 102; der Futterrohrkarte; und einer vorbestimmten Zeitdauer. Wenn der anschließende Kopplungsabschnitt 140 nicht erfasst wird, richtet sich der Prozessor 130 für den nächsten nachfolgenden Kopplungsabschnitt 140 ein. Wenn drei Kopplungsabschnitte 140 in Folge nicht erfasst werden, deaktiviert der Prozessor alle Schaltungen mit Ausnahme der Erfassungsschaltung 136 und geht in einen Schlafmodus.
Wenn jedoch einer der drei Kopplungsabschnitte 140 erfasst wird, berechnet der Prozessor drei Geschwindigkeiten für das Gehäuse 102, das sich innerhalb des Bohrlochfutterrohrs 104 bewegt, neu. Die erste berechnete Geschwindigkeit nimmt an, dass der erste der drei Kopplungsabschnitte 140 tatsächlich erfasst wurde, und der Grund dafür, dass der erste Kopplungsabschnitt 140 als nicht erfasst gemeldet worden war, darin bestand, dass sich die Geschwindigkeit des Gehäuses 102 bis zu einem Punkt verlangsamt hatte, an dem das zugewiesene Zeitfenster für die Erfassung des ersten der drei Kopplungsabschnitte 140 abgelaufen war.
Die zweite berechnete Geschwindigkeit nimmt an, dass der erste der drei Kopplungsabschnitte 140 tatsächlich nicht erfasst wurde, aber der zweite der drei Kopplungsabschnitte 140 erfasst wurde. An diesem Punkt berechnet der Prozessor 130 die relative Geschwindigkeit auf der Basis der letzten bekannten Position des Gehäuse 102 und der Menge an Laufzeit zwischen der letzten bekannten Position des Gehäuses 102 und dem erfassten zweiten der drei Kopplungsabschnitte 140 neu.
Die dritte berechnete Geschwindigkeit nimmt an, dass der erste und der zweite der drei Kopplungsabschnitte 140 tatsächlich nicht erfasst wurden, aber der dritte der drei Kopplungsabschnitte 140 erfasst wurde. Der Prozessor 130 berechnet dann die relative Geschwindigkeit auf der Basis der letzten bekannten Position des Gehäuses 102 und der Menge an Laufzeit zwischen der letzten bekannten Position des Gehäuses 102 und dem erfassten dritten der drei Kopplungsabschnitte 140 neu. Wenn zusätzliche Kopplungsabschnitte 140 detektiert werden, kann der Prozessor die Position des Gehäuses 102 innerhalb des Futterrohrs 104 und die entlang des Bohrlochfutterrohrs 104 zurückgelegte Strecke erneut feststellen.
Wenn ein erster Kopplungsabschnitt 140 nicht erfasst wird, weist der Prozessor 130 vorzugsweise die Erfassungsschaltung 136 an, die Frequenz der Abtastungen von der Vielzahl von Sensoren 134 zu erhöhen. Die vermehrten Abtastwerte von jedem der Vielzahl von Sensoren 134 werden auf eine Konsistenz von Messwerten analysiert. Wenn die Konsistenz der Messwerte für jeden der Vielzahl von Sensoren 134 (oder eine vorbestimmte Anzahl der Vielzahl von Sensoren 134) jeweils innerhalb einer vorbestimmten Toleranz der Sensoren 134 liegt, bestimmt der Prozessor 130, dass das Gehäuse zu einem Stopp gekommen ist, zeichnet die letzte berechnete Position und die Laufzeit zwischen dem letzten angetroffenen Kopplungsabschnitt 140 und der Startzeit für die erhöhte Abtastfrequenz in einem Speicher 196 (von 6) auf und der Prozessor 130 geht in einen sicheren Schlafmodus.
Nach einer vorbestimmten Zeitdauer an der Oberfläche wird eine Beurteilung durchgeführt (auf der Basis einer Abwesenheit einer erfassten Explosion vom Setzwerkzeug) und das Untertage-Werkzeugzuführungssystem 100 wird aus dem Bohrlochfutterrohr 104 zurückgewonnen. Bei der Rückgewinnung wird die letzte berechnete Position und die Laufzeit zwischen dem letzten angetroffenen Kopplungsabschnitt 140 und der Startzeit für die erhöhte Abtastfrequenz aus dem Speicher 196 heruntergeladen und verwendet, um einen anschließenden Handlungsverlauf zu bestimmen. Ein Handlungsablauf kann darin bestehen, die zum Pumpen des Untertage-Werkzeugzuführungssystems 100 zum gewünschten Ort verwendete Rate oder das Volumen des Materials, das zum Pumpen des Untertage-Werkzeugzuführungssystems 100 zum gewünschten Ort verwendet wird, zu ändern, oder das Werkzeug kann ausgetauscht werden.
In einem alternativen bevorzugten Ausführungsbeispiel schafft der Kommunikationsanschluss 156 von 7 den Durchgang von Hochfrequenzsignalen und das Bohrlochstopfenschnittstellen- und Aktivierungsmodul 150 (von 6, aufgeschnitten gezeigt) umfasst ferner einen Hochfrequenzsender 198 (von 6), der auf die Bohrlochstopfen-Kommunikationsschaltung 152 (von 5) zur Kommunikation mit der Bohrlochstopfen-Ausbreitungsvorrichtung 154 (von 5) anspricht.
Die Bohrlochstopfen-Ausbreitungsschaltung 160 (von 5) der Bohrlochstopfen-Ausbreitungsvorrichtung 154 (von 5) des alternativen bevorzugten Ausführungsbeispiels umfasst vorzugsweise einen Hochfrequenzempfänger 200 (von 5), der mit der Bohrlochstopfen-Ausbreitungsschaltung 160 zusammenwirkt und auf den Hochfrequenzsender 198 (von 6) zur Kommunikation mit der Bohrlochstopfen-Ausbreitungsschaltung 160 anspricht.
In einem alternativen bevorzugten Ausführungsbeispiel schafft der Kommunikationsanschluss 156 von 7 einen Kommunikationsstiftträger 202 von 8, der vorzugsweise aus Keramik ausgebildet ist und durch den Kommunikationsanschluss 156 von 7 eingeschlossen ist. Eine Vielzahl von Kommunikationsstiften 204 von 9, die in eine Vergussverbindung 206 (nicht separat gezeigt) eingegossen sind, befestigen die Vielzahl von Kommunikationsstiften 204 innerhalb des Kommunikationsstiftträgers 202. Vorzugsweise erstreckt sich ein erster Teil 208 der Vielzahl von Kommunikationsstiften 204 in die hermetisch abgedichtete Elektronikkammer 128(von 12) und ein zweiter Teil 210 der Vielzahl von Kommunikationsstiften 204 erstreckt sich vom ersten Modulbefestigungsabschnitt 112 (von 12).
Wie durch 12 gezeigt, umfasst das alternative bevorzugte Ausführungsbeispiel ferner ein Signalkabel 212, das an der Vielzahl von Kommunikationsstiften 204 (nicht separat gezeigt), die sich in die hermetisch abgedichtete Elektronikkammer 128 erstrecken, befestigt ist und zwischen diese und die Bohrlochstopfen-Kommunikationsschaltung 152 eingefügt ist. Die Bohrlochstopfen-Ausbreitungsschaltung 160 (von 5) der Bohrlochstopfen-Ausbreitungsvorrichtung 154 (von 5) des alternativen bevorzugten Ausführungsbeispiels umfasst vorzugsweise ein Signalkabel 214 (von 5), das am zweiten Teil 210 (nicht separat gezeigt) der Vielzahl von Kommunikationsstiften 204 (nicht separat gezeigt) befestigt und zwischen diesen und die Bohrlochstopfen-Ausbreitungsschaltung 160 eingefügt ist. Vorzugsweise wird die Energie, die erforderlich ist, um die Elektronik zu betreiben, die durch die Tiefenbestimmungsvorrichtung 102 getragen wird, durch eine tragbare Energiequelle 216 geliefert.
Das durch 10 und 11 gezeigte alternative bevorzugte Ausführungsbeispiel umfasst einen Klebestreifen 218 benachbart zum Kommunikationsstiftträger 202, der die Vielzahl von Kommunikationsstiften 204 umschließt. Wenn die jeweiligen Signalkabel 212 und 214 mit ihren jeweiligen ersten und zweiten Teilen 208 und 210 der Vielzahl von Kommunikationsstiften 204 verbunden sind, wird vorzugsweise eine Hochtemperatur- und Hochdruckdichtung zwischen den Signalkabeln 212 und 214 und ihren jeweiligen ersten und zweiten Teilen 208 und 210 der Vielzahl von Kommunikationsstiften 204 über den Klebestreifen 218 gebildet.
In dem durch 13 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Untertage-Werkzeugzuführungssystem 100 ferner ein Perforationskanonen-Schnittstellen- und Aktivierungsmodul 220, das innerhalb der hermetisch abgedichteten Elektronikkammer 128 befestigt ist, das mit dem Prozessor 130 kommuniziert und die Perforationskanone 114 in Reaktion auf eine Aktivierung des Bohrlochstopfens 110 (von 1), die Bestätigung, dass der Bohrlochstopfen 110 innerhalb des Bohrlochfutterrohrs 104 (von 1) in Position gesetzt ist und der Bohrlochstopfen 110 eine Dichtung innerhalb des Bohrlochfutterrohrs 104 erreicht, aktiviert.
Vorzugsweise umfasst das Perforationskanonen-Schnittstellen- und Aktivierungsmodul 220 eine Ladungsmodul-Kommunikationsschaltung 222, die mit einer Ladungsauslösevorrichtung 224 der Perforationskanone 114 zusammenwirkt, und wobei die Perforationskanone 114 am Gehäuse 126 über den zweiten Befestigungsabschnitt 116 des Gehäuses 126 befestigt ist. Und die Perforationskanone 114 umfasst vorzugsweise mindestens eine Formladung 226, die um einen vorbestimmten Abstand vom Befestigungsabschnitt 116 versetzt ist und zum Bilden einer Perforation wie z. B. 227 (von 1) durch das Bohrlochfutterrohr 104 (von 1) bei der Detonation der Formladung 226 durch die Ladungsauslösevorrichtung 224 positioniert ist.
Mit Bezug auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel von 13 stellt der zweite Modulbefestigungsabschnitt 116 des Gehäuses 126 einen Kommunikationsanschluss 228 bereit. Der Kommunikationsanschluss 228 bewahrt die hermetisch abgedichtete Elektronikkammer 128, während er einen Lichtdurchgang schafft. Das Perforationskanonen-Schnittstellen- und Aktivierungsmodul 220 umfasst ferner einen Lichtquellensender 230, der auf die Ladungsmodul-Kommunikationsschaltung 222 zur Kommunikation mit der Ladungsauslösevorrichtung 224 der Perforationskanone 114 anspricht.
In dem durch 13 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Perforationskanone 114 ferner ein Perforationsvorrichtungs-Befestigungselement 232, das mit dem zweiten Modulbefestigungsabschnitt 116 zusammenwirkt, ein Stützelement 234, das am Befestigungselement befestigt ist, zur Eingrenzung der Formladung 226, wobei die Ladungsauslösevorrichtung 224 vorzugsweise zwischen die Formladung 226 und das Befestigungselement 232 eingefügt ist. Die Ladungsauslösevorrichtung 224 bringt vorzugsweise die Formladung 226 in Reaktion auf eine Aktivierung des Lichtquellensenders 230 zur Detonation. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zerschmettert die Detonation der Formladung 226 der Perforationskanone 114 das Stützelement 234 in kleine Stücke, was ermöglicht, dass es unter die Perforationen (wie z. B. 227 von 1) fällt.
Vorzugsweise umfasst die Ladungsauslösevorrichtung 224 einen Lichtquellenempfänger 236, der zum Empfang von Licht vom Lichtquellensender 230 konfiguriert ist, eine Detonationsschaltung 238 (hierin auch als Perforationsvorrichtungs-Aktivierungsschaltung bezeichnet) in Kommunikation mit dem Lichtquellenempfänger 236 und einen Detonator 240 (hierin auch als Kanonenaktivierungsmechanismus bezeichnet), der zwischen die Formladung 226 und die Detonationsschaltung 238 eingefügt ist. In einer bevorzugten Operation des Untertage-Werkzeugzuführungssystems 100 bringt der Detonator 240 die Formladung 226 über eine Zündschnur 241 in Reaktion auf ein Detonationssignal (nicht separat gezeigt), das durch die Detonationsschaltung 238 geliefert wird, zur Detonation.
Bei Fortsetzung mit 13 sind in einem alternativen Ausführungsbeispiel die Ortssensoren 134 innerhalb des Gehäuses 126 angeordnet und federbelastete Stößel 242, die einen Magnetpfosten 244 umfassen, stehen mit dem Bohrlochfutterrohr 104 (von 1) in Eingriff. Jedes Mal, wenn die Magnetpfosten 244 vor den Ortssensoren 134 vorbei kommen, wird vorzugsweise ein Signal durch die Ortssensoren 134 erzeugt, das signalisiert, dass sich das Gehäuse 126 um einen Abstand bewegt hat, der im Wesentlichen gleich dem Umfang der Stößel 242 ist.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Perforationskanone 114 von 14 stellt eine Magnetscheibe 246 bereit, die mit einem Leseschalter 248 eines Nasenkonus 250 zusammenwirkt, der an der Tiefenbestimmungsvorrichtung 102 eines Strehlerwerkzeugs 252 von 15 befestigt ist. Ferner ist durch 15 eine Ballastmasse 254 gezeigt, die an der Tiefenbestimmungsvorrichtung 102 befestigt ist und dazu ausgelegt ist, den Vorschub des Nasenkonus 250 in die Nähe der Magnetscheibe 246 (von 14) zu fördern. Der Nasenkonus 250 stellt vorzugsweise eine Formladung 256 bereit, die durch die Tiefenbestimmungsvorrichtung 102, die eine vorbestimmte Tiefe erreicht, ausgelöst wird, und wobei der Leseschalter 248 durch Erfassen der Anwesenheit der Magnetscheibe 246 aktiviert wird. Das Strehlerwerkzeug 252 wird verwendet, um die Perforationskanone 114 zur Detonation zu bringen, wenn festgestellt wurde, dass die Perforationskanone 114 korrekt innerhalb des Bohrlochfutterrohrs 104 (von 1) angeordnet wurde, aber nicht detoniert ist.
Es ist bevorzugt, 16 und 17 nacheinander zu betrachten, da durch 16 und 17 ein alternativer Eingabemechanismus 258 für die Erfassungsschaltung 136 offenbart wird. Zusätzlich zu den Ortssensoren 134, die mit einer Erfassungsschaltung 136 kommunizieren, um einen Ort des Gehäuses 126 innerhalb des Bohrlochfutterrohrs 104 zu bestimmen, stellt der alternative Eingabemechanismus 258 mindestens einen Fühler 260 bereit, der mit der inneren Oberfläche des Bohrlochfutterrohrs 104 zusammenwirkt.
Vorzugsweise sind Zwischenringe 262 innerhalb des Bohrlochfutterrohrs 104 in vorbestimmten Positionen entlang des Bohrlochfutterrohrs 104 vorpositioniert. Wenn die Tiefenbestimmungsvorrichtung 102 entlang des Inneren des Bohrlochfutterrohrs 104 fortschreitet, befinden sich die Ortssensoren 134 in einem normalerweise offenen Zustand. Wenn jedoch der Fühler 260 am Zwischenring 262 vorbei geht, wird der Fühler 260 in die Nähe der Ortssensoren 134 gebracht, was bewirkt, dass die Ortssensoren 134 von einem normalerweise offenen Zustand in einen geschlossenen Zustand umschalten, wodurch ein Signal für die Verwendung durch den Prozessor 130 beim Bestimmen des Orts und der Geschwindigkeit der Tiefenbestimmungsvorrichtung 102 innerhalb des Bohrlochfutterrohrs 104 erzeugt wird.
18 stellt ein bevorzugtes Verfahren zum Herunterladen einer Controlware, d. h. Software und Firmware, und von Kartendaten in die Elektronik der Tiefenbestimmungsvorrichtung 102 dar. Das bevorzugte Verfahren verwendet einen Computer 264, der mit einem Programmiernasenkonus 266 (hierin auch als Programmiermodul bezeichnet) kommuniziert, der an der Tiefenbestimmungsvorrichtung 102 befestigt ist. Zusätzlich zur Verwendung des Computers 264 und des Programmiernasenkonus 266, um die Controlware und die Kartendaten in die Elektronik der Tiefenbestimmungsvorrichtung 102 herunterzuladen, werden der Computer 264 und der Programmiernasenkonus 266 verwendet, um eine Diagnose an der Elektronik der Tiefenbestimmungsvorrichtung 102 durchzuführen.
Wenn man sich 19 zuwendet, ist darin ein Ablaufplan 300 gezeigt, der Prozessschritte eines Verfahrens zur Vorbereitung einer Tiefenbestimmungsvorrichtung (wie z. B. 102) zur Verwendung durch ein Untertage-Werkzeugzuführungssystem (wie z. B. 100) darstellt. Das Verfahren beginnt mit einem Startprozessschritt 302 und geht zu einem Prozessschritt 304 mit dem Bereitstellen eines Tiefensteuermoduls (wie z. B. 132) weiter, das innerhalb einer hermetisch abgedichteten Elektronikkammer (wie z. B. 128) der Tiefenbestimmungsvorrichtung befestigt wird. Im Prozessschritt 306 wird eine Leistungsquelle (wie z. B. 216) geprüft, um sicherzustellen, dass genügend Energie vorhanden ist, um die Tiefenbestimmungsvorrichtung zu versorgen. Nach der Bestätigung, dass die Leistungsquelle genügend Energie enthält, wird im Prozessschritt 308 ein Programmiermodul (wie z. B. 266) an der Tiefenbestimmungsvorrichtung befestigt.
Im Prozessschritt 310 wird eine Konfigurationssteuersoftware in das Tiefensteuermodul heruntergeladen und im Prozessschritt 312 wird ein vorbestimmter Tiefenwert in das Tiefensteuermodul eingegeben. Im Prozessschritt 314 werden vorbestimmte Zielzeitwerte in das Tiefensteuermodul eingegeben. Im Prozessschritt 316 wird auf der Basis der eingegebenen Zielzeitwerte und des vorbestimmten Tiefenwerts die Betriebsfähigkeit der Konfigurationssteuersoftware durch einen Computer (wie z. B. 264) getestet und in einem Prozessschritt 318 stellt der Computer fest, ob die heruntergeladene Software betriebsfähig ist.
Wenn eine Feststellung durchgeführt wird, dass die heruntergeladene Software nicht betriebsfähig ist, geht das Verfahren zur Vorbereitung einer Tiefenbestimmungsvorrichtung 300 zu einem Prozessschritt 320 weiter, in dem eine Feststellung durchgeführt wird, ob der Testfehler einen ersten Testfehler der Tiefenbestimmungsvorrichtung darstellt. Wenn der Fehler ein erster Testfehler ist, kehrt das Verfahren zur Vorbereitung einer Tiefenbestimmungsvorrichtung 300 zum Prozessschritt 310 zurück und durchschreitet die Prozessschritte 310 bis 318.
Wenn jedoch der Testfehler einen Testfehler im Anschluss an den ersten Testfehler der Tiefenbestimmungsvorrichtung darstellt, geht das Verfahren zum Vorbereiten einer Tiefenbestimmungsvorrichtung 300 zum Prozessschritt 322 weiter und durchschreitet die Prozessschritte 306 bis 318. Wenn eine Feststellung der Softwarebetriebsfähigkeit im Prozessschritt 318 durchgeführt wird, schließt der Prozess im Endprozessschritt 324 ab.
20 stellt einen Ablaufplan 400 dar, der Prozessschritte eines Verfahrens zur Verwendung eines Untertage-Werkzeugzuführungssystems (wie z. B. 100) zeigt. Das Verfahren beginnt im Startprozessschritt 402 und geht zum Prozessschritt 404 mit der Bereitstellung eines vorgetesteten und programmierten Tiefensteuermoduls (wie z. B. 132) weiter, das innerhalb einer hermetisch abgedichteten Elektronikkammer (wie z. B. 128) einer Tiefenbestimmungsvorrichtung (wie z. B. 102) befestigt ist. Im Prozessschritt 406 wird eine Bohrlochstopfen-Aktivierungsschaltung (wie z. B. 150) getestet, um die Betriebsfähigkeit der Bohrlochstopfen-Aktivierungsschaltung sicherzustellen. Nach einer Bestätigung, dass die Bohrlochstopfen-Aktivierungsschaltung betriebsfähig ist, wird im Prozessschritt 408 die Bohrlochstopfen-Aktivierungsschaltung an einem Stopfenaktivierungsmechanismus (wie z. B. 154) befestigt.
Im Prozessschritt 410 wird ein Bohrlochstopfen (wie z. B. 110) mit einer getesteten Bohrlochstopfen-Aktivierungsschaltung an einem ersten Werkzeugbefestigungsabschnitt (wie z. B. 112) des Tiefensteuermoduls befestigt. Im Prozessschritt 412 wird eine Perforationsvorrichtungs-Aktivierungsschaltung (wie z. B. 238) einer Perforationskanone (wie z. B. 114) getestet. Beim Erreichen eines zufrieden stellenden Ergebnisses vom Test wird die Perforationsvorrichtungs-Aktivierungsschaltung an einem Kanonenaktivierungsmechanismus (wie z. B. 240) im Prozessschritt 414 befestigt und die Perforationskanone wird an einem zweiten Werkzeugbefestigungsabschnitt (wie z. B. 216) im Prozessschritt 416 befestigt.
Im Prozessschritt 418 wird das Tiefensteuermodul mit der befestigten Perforationskanone und dem Bohrlochstopfen in ein Bohrlochfutterrohr (wie z. B. 104) abgelagert. Im Prozessschritt 420 wird der Bohrlochstopfen aktiviert, nachdem das Tiefensteuermodul eine vorbestimmte durchlaufene Strecke im Bohrlochfutterrohr erreicht hat. Nach der Bestätigung, dass der Bohrlochstopfen eine Dichtung mit dem Bohrlochfutterrohr erreicht, und dem Verlauf einer vorbestimmten Zeitdauer nach der bestätigten Dichtung wird die Perforationskanone im Prozessschritt 422 aktiviert.
Im Prozessschritt 424 wird ein Kernstopfen (wie z. B. 180) nach einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem Auslösen der Perforationskanone aktiviert und der Prozess schließt im Endprozessschritt 426 ab.
Wenn man zu 4 zurückkehrt, wird angemerkt, dass in dem Ausführungsbeispiel der darin gezeigten Tiefenbestimmungsvorrichtung 102 der erste und der zweite Modulbefestigungsabschnitt (112 und 116) mit Gewinden mit verschiedener Ganghöhe dargestellt sind. Durch Vorsehen von Modulbefestigungsabschnitten mit Gewinden mit unterschiedlicher Ganghöhe kann ein Niveau an Steuerung des Typs von Werkzeugen, die an jedem Modulbefestigungsabschnitt (112 und 116) befestigt werden können, aufrechterhalten werden. Wie durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Tiefenbestimmungsvorrichtung 102, die in 18 dargestellt ist, gezeigt, sind jedoch der erste und der zweite Modulbefestigungsabschnitt (112 und 116) mit Gewinden mit derselben Ganghöhe dargestellt.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Tiefenbestimmungsvorrichtung 102, die in 18 dargestellt ist, kann irgendein Werkzeug, das für die Befestigung an der Tiefenbestimmungsvorrichtung 102 konfiguriert ist, entweder am ersten oder am zweiten Modulbefestigungsabschnitt (112 und 116) befestigt werden. Bei der Befestigung eines Werkzeugs entweder am ersten oder am zweiten Modulbefestigungsabschnitt (112 und 116) fragt die innerhalb der hermetisch abgedichteten Elektronikkammer 128 untergebrachte Elektronik das befestigte Werkzeug ab, um genau zu bestimmen, um welches Werkzeug es sich handelt, und die Konfiguration dieses speziellen Werkzeugs zu bestimmen.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, soll es den Schutzbereich der Erfindung nicht auf die dargelegte spezielle Form begrenzen, sondern soll im Gegenteil solche Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abdecken, die innerhalb des Gedankens und Schutzbereichs der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, enthalten sein können.
Es ist klar, dass die vorliegende Erfindung durchaus dazu ausgelegt ist, die erwähnten Zwecke und Vorteile sowie die darin innewohnenden zu erreichen. Obwohl derzeit bevorzugte Ausführungsbeispiele für die Zwecke dieser Offenbarung beschrieben wurden, können zahlreiche Änderungen vorgenommen werden, die sich leicht dem Fachmann nahe legen und die durch die beigefügten Ansprüche eingeschlossen sind.
Zusammenfassung
Eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Ausbreitung von Untertagewerkzeugen (100) wird offenbart. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung mindestens ein Bohrlochfutterrohr (104) im Boden, ein Gehäuse (126), das eine hermetisch abgedichtete Elektronikkammer (128) bereitstellt, einen Werkzeugbefestigungsabschnitt (112) und einen ersten Durchflusskern (118). Das Gehäuse ist vorzugsweise für eine Gleitverbindung mit dem Bohrlochfutterrohr konfiguriert. Die hermetisch abgedichtete Elektronikkammer befestigt einen Prozessor (130) und ein Ortserfassungssystem (132), das mit dem Prozessor kommuniziert, während es ausschließlich mit Merkmalen des Bohrlochfutterrohrs zusammenwirkt, um den Ort des Gehäuses innerhalb des Bohrlochfutterrohrs zu bestimmen. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel umfasst ferner einen Bohrlochstopfen (110), der am Werkzeugbefestigungsabschnitt befestigt ist, der Bohrlochstopfen umfasst einen zweiten Durchflusskern (182), der mit einem Kernstopfen (180) mit einem Kernstopfen-Lösemechanismus (184) abgedeckt ist, der bei der Aktivierung eine Trennung zwischen dem zweiten Durchflusskern und dem Kernstopfen bereitstellt, was ermöglicht, dass Material durch den ersten und den zweiten Durchflusskern fließt.

Claims

Vorrichtung, die umfasst: ein Bohrloch, das ein Bohrlochfutterrohr begrenzt; ein Gehäuse in Gleitverbindung mit dem Bohrlochfutterrohr, wobei das Gehäuse einen Modulbefestigungsabschnitt und eine hermetisch abgedichtete Elektronikkammer bereitstellt; einen Prozessor, der innerhalb der hermetisch abgedichteten Elektronikkammer befestigt ist; und ein Ortserfassungssystem, das in die hermetisch abgedichtete Elektronikkammer integriert ist und mit dem Prozessor kommuniziert, wobei das Ortserfassungssystem ausschließlich mit Merkmalen des Bohrlochfutterrohrs zusammenwirkt, um einen Ort des Gehäuses innerhalb des Bohrlochfutterrohrs zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner ein Bohrlochstopfen-Schnittstellen- und Aktivierungsmodul umfasst, das innerhalb der hermetisch abgedichteten Elektronikkammer befestigt ist, mit dem Prozessor kommuniziert und einen an dem Gehäuse befestigten Bohrlochstopfen in Reaktion darauf, dass das Ortserfassungssystem ein Erreichen eines vorbestimmten Orts innerhalb des Bohrlochfutterrohrs erfasst, aktiviert.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Bohrlochstopfen-Schnittstellen- und Aktivierungsmodul eine Bohrlochstopfen-Kommunikationsschaltung umfasst, die mit einer Bohrlochstopfen-Ausbreitungsvorrichtung des Bohrlochstopfens zusammenwirkt, und wobei der Bohrlochstopfen an dem Gehäuse über den Modulbefestigungsabschnitt befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Bohrlochstopfen einen dauerhaften Brückenstopfen umfasst, der ermöglicht, dass ein Abschnitt des Bohrlochfutterrohrs unter dem Brückenstopfen von jenem Abschnitt des Bohrlochfutterrohrs über dem Brückenstopfen abgedichtet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Bohrlochstopfen einen vorübergehenden Brückenstopfen umfasst, der vorübergehend einen Abschnitt des Bohrlochfutterrohrs unter dem vorübergehenden Brückenstopfen von einem oberen Abschnitt des Bohrlochfutterrohrs isoliert.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Bohrlochstopfen ein bohrfähiges Werkzeug umfasst, das dazu ausgelegt ist, eine Isolation zwischen Abschnitten des Bohrlochfutterrohrs bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Bohrlochstopfen einen Durchfluss-Fracstopfen mit einem Rückschlagventil umfasst, um einen unidirektionalen Fluss von Fluid aus dem Inneren des Bohrlochs zu ermöglichen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Gehäuse einen zweiten Modulbefestigungsabschnitt bereitstellt und wobei der erste Modulbefestigungsabschnitt einen Kommunikationsanschluss bereitstellt, wobei der Kommunikationsanschluss die hermetisch abgedichtete Elektronikkammer bewahrt, während ein Durchgang von Licht geschaffen wird, und wobei das Bohrlochstopfen-Schnittstellen- und Aktivierungsmodul ferner einen Lichtquellensender umfasst, der auf die Bohrlochstopfen-Kommunikationsschaltung zur Kommunikation mit der Bohrlochstopfen-Ausbreitungsvorrichtung anspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Bohrlochstopfen einen Gleitabschnitt, einen Kegelabschnitt und einen Dichtungsabschnitt bereitstellt und wobei die Bohrlochstopfen-Ausbreitungsvorrichtung umfasst: eine Bohrlochstopfen-Ausbreitungsschaltung; einen Lichtquellenempfänger, der mit der Bohrlochstopfen-Ausbreitungsschaltung zusammenwirkt und auf den Lichtquellensender zur Kommunikation mit der Bohrlochstopfen-Ausbreitungsschaltung anspricht; eine Stopfensetzladung, die auf die Bohrlochstopfen-Ausbreitungsschaltung anspricht; und einen Kolben benachbart zur Stopfensetzladung, der mit dem Gleitabschnitt zusammenwirkt und in Reaktion auf eine Aktivierung der Stopfensetzladung durch die Stopfenausbreitungsschaltung den Gleitabschnitt relativ zum Kegelabschnitt ausdehnt, während der Dichtungsabschnitt zusammengedrückt und ausgedehnt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Gehäuse einen zweiten Modulbefestigungsabschnitt bereitstellt und wobei der erste Modulbefestigungsabschnitt einen Kommunikationsanschluss bereitstellt, wobei der Kommunikationsanschluss die hermetisch abgedichtete Elektronikkammer bewahrt, während ein Durchgang von Hochfrequenzsignalen geschaffen wird, und das Bohrlochstopfen-Schnittstellen- und Aktivierungsmodul ferner einen Hochfrequenzsender umfasst, der auf die Bohrlochstopfen-Kommunikationsschaltung zur Kommunikation mit der Bohrlochstopfen-Ausbreitungsvorrichtung anspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Bohrlochstopfen einen Gleitabschnitt, einen Kegelabschnitt und einen Dichtungsabschnitt bereitstellt und wobei die Bohrlochstopfen-Ausbreitungsvorrichtung umfasst: eine Bohrlochstopfen-Ausbreitungsschaltung; einen Hochfrequenzempfänger, der mit der Bohrlochstopfen-Ausbreitungsschaltung zusammenwirkt und auf den Hochfrequenzsender zur Kommunikation mit der Bohrlochstopfen-Ausbreitungsschaltung anspricht; eine Stopfensetzladung, die auf die Stopfenausbreitungsschaltung anspricht; und einen Kolben benachbart zur Stopfensetzladung, der mit dem Gleitabschnitt zusammenwirkt und in Reaktion auf eine Aktivierung der Stopfensetzladung durch die Stopfenausbreitungsschaltung den Gleitabschnitt relativ zum Kegelabschnitt ausdehnt, während der Dichtungsabschnitt zusammengedrückt und ausgedehnt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Gehäuse einen zweiten Modulbefestigungsabschnitt bereitstellt und wobei das Bohrlochstopfen-Schnittstellen- und Aktivierungsmodul ferner umfasst: einen Kommunikationsanschluss, der durch den ersten Modulbefestigungsabschnitt bereitgestellt wird; eine Vielzahl von Kommunikationsstiften, die in eine Vergussverbindung eingegossen sind, wobei die Vergussverbindung an dem Kommunikationsanschluss befestigt und durch diesen begrenzt ist, wobei ein erster Teil der Vielzahl von Kommunikationsstiften sich in die hermetisch abgedichtete Elektronikkammer erstrecken und wobei ein zweiter Teil der Vielzahl von Kommunikationsstiften sich von dem ersten Modulbefestigungsabschnitt erstrecken; und ein Signalkabel, das an der Vielzahl von Kommunikationsstiften, die sich in die hermetisch abgedichtete Elektronikkammer erstrecken, befestigt ist und zwischen diese und die Bohrlochstopfen-Kommunikationsschaltung eingefügt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Bohrlochstopfen einen Gleitabschnitt, einen Kegelabschnitt und einen Dichtungsabschnitt bereitstellt und wobei die Bohrlochstopfen-Ausbreitungsvorrichtung umfasst: eine Bohrlochstopfen-Ausbreitungsschaltung; ein Signalkabel, das am zweiten Teil der Vielzahl von Kommunikationsstiften befestigt ist und zwischen diesen und die Bohrlochstopfen-Ausbreitungsschaltung eingefügt ist; eine Stopfensetzladung, die auf die Stopfenausbreitungsschaltung anspricht; und einen Kolben benachbart zur Stopfensetzladung, der mit dem Gleitabschnitt zusammenwirkt und in Reaktion auf eine Aktivierung der Stopfensetzladung durch die Stopfenausbreitungsschaltung den Gleitabschnitt relativ zum Kegelabschnitt ausdehnt, während der Dichtungsabschnitt zusammengedrückt und ausgedehnt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, die ferner ein Perforationsvorrichtungs-Schnittstellen- und Aktivierungsmodul umfasst, das innerhalb der hermetisch abgedichteten Elektronikkammer befestigt ist, mit dem Prozessor kommuniziert und eine Perforationsvorrichtung in Reaktion auf eine Aktivierung des Bohrlochstopfens, eine Bestätigung, dass der Bohrlochstopfen innerhalb des Bohrlochfutterrohrs in Position gesetzt ist und der Bohrlochstopfen eine Dichtung innerhalb des Bohrlochfutterrohrs erreicht, aktiviert.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Perforationsvorrichtungs-Schnittstellen- und Aktivierungsmodul eine Ladungsmodul-Kommunikationsschaltung umfasst, die mit einer Ladungsauslösevorrichtung der Perforationsvorrichtung zusammenwirkt, und wobei die Perforationsvorrichtung an dem Gehäuse über einen zweiten Befestigungsabschnitt des Gehäuses befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Perforationsvorrichtung eine Perforationskanone ist, die eine Formladung umfasst, die um einen vorbestimmten Abstand vom Befestigungsabschnitt versetzt ist und so positioniert ist, dass sie bei der Detonation der Formladung durch die Ladungsauslösevorrichtung eine Perforation durch das Bohrlochfutterrohr bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei ein zweiter Modulbefestigungsabschnitt des Gehäuses einen Kommunikationsanschluss bereitstellt, wobei der Kommunikationsanschluss die hermetisch abgedichtete Elektronikkammer bewahrt, während ein Durchgang von Licht geschaffen wird, und das Perforationsvorrichtungs-Schnittstellen- und Aktivierungsmodul ferner einen Lichtquellensender umfasst, der auf die Ladungsmodul-Kommunikationsschaltung zur Kommunikation mit der Ladungsauslösevorrichtung der Perforationskanone anspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Perforationskanone ferner umfasst: ein Perforationskanonen-Befestigungselement, das mit dem zweiten Modulbefestigungsabschnitt zusammenwirkt; ein Stützelement, das am Befestigungselement befestigt ist, zur Eingrenzung der Formladung; und die Ladungsauslösevorrichtung, die zwischen die Formladung und das Befestigungselement eingefügt ist, wobei die Ladungsauslösevorrichtung die Formladung in Reaktion auf eine Aktivierung des Lichtquellensenders zur Detonation bringt.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Ladungsauslösevorrichtung umfasst: einen Lichtquellenempfänger, der zum Empfang von Licht vom Lichtquellensender konfiguriert ist; eine Detonationsschaltung, die mit dem Lichtquellenempfänger kommuniziert; und einen Detonator, der zwischen die Formladung und die Detonationsschaltung eingefügt ist, wobei der Detonator die Formladung in Reaktion auf ein Detonationssignal, das von der Detonationsschaltung geliefert wird, zur Detonation bringt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei ein zweiter des Paars von entgegengesetzten Modulbefestigungsabschnitten einen Kommunikationsanschluss bereitstellt, wobei der Kommunikationsanschluss die hermetisch abgedichtete Elektronikkammer bewahrt, während der Durchgang einer Funkwelle geschaffen wird, und das Perforationskanonen-Schnittstellen- und Aktivierungsmodul ferner einen Hochfrequenzsender umfasst, der auf die Ladungsmodul-Kommunikationsschaltung zur Kommunikation mit einer Ladungsauslösevorrichtung der Perforationskanone anspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Perforationskanone ferner umfasst: ein Perforationskanonen-Befestigungselement, das mit dem zweiten des Paars von entgegengesetzten Modulbefestigungsabschnitten zusammenwirkt; ein Stützelement, das am Perforationskanonen-Befestigungselement befestigt ist, zur Eingrenzung einer Formladung; und die Ladungsauslösevorrichtung, die zwischen die Formladung und das Ladungsmodul-Befestigungselement eingefügt ist, wobei die Ladungsauslösevorrichtung die Formladung in Reaktion auf eine Aktivierung des Hochfrequenzsenders zur Detonation bringt.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Ladungsauslösevorrichtung umfasst: einen Hochfrequenzempfänger, der zum Empfang einer Hochfrequenz vom Hochfrequenzsender konfiguriert ist; eine Detonationsschaltung, die mit dem Hochfrequenzempfänger kommuniziert; und einen Detonator, der zwischen die Formladung und die Detonationsschaltung eingefügt ist, wobei der Detonator die Formladung in Reaktion auf ein Detonationssignal, das von der Detonationsschaltung geliefert wird, zur Detonation bringt.
Vorrichtung, die umfasst: ein Bohrloch, das ein Bohrlochfutterrohr begrenzt; einen Bohrlochstopfen mit einem Durchflusskern in Verbindung mit dem Bohrlochfutterrohr; einen Kernstopfen, der an dem Durchflusskern befestigt ist und einen Materialfluss durch den Durchflusskern verhindert; und einen Kernstopfen-Lösemechanismus benachbart zum Kernstopfen, wobei der Mechanismus eine Trennung zwischen dem Durchflusskern und dem Kernstopfen bei der Aktivierung des Mechanismus bereitstellt, wodurch ermöglicht wird, dass Material durch den Durchflusskern fließt.
Vorrichtung nach Anspruch 23, die ferner umfasst: einen Gleitabschnitt benachbart zu einem Kegelabschnitt, und einen Dichtungsabschnitt benachbart zu dem Kegelabschnitt, wobei der Gleit-, der Kegel- und der Dichtungsabschnitt jeweils mit dem Durchflusskern in Verbindung stehen; einen Bohrlochstopfen-Setzmechanismus benachbart zum Gleitabschnitt; und einen Aktivierungsmechanismus, der mit dem Durchflusskern in Verbindung steht und zu dem Bohrlochstopfen-Setzmechanismus benachbart ist, wobei bei der Aktivierung des Aktivierungsmechanismus der Gleitabschnitt sich relativ zum Kegelabschnitt ausdehnt und der Dichtungsabschnitt sich relativ zu dem Kegelabschnitt ausdehnt, wodurch eine Dichtung zwischen dem Dichtungsabschnitt und dem Bohrlochfutterrohr gebildet wird.
Vorrichtung, die umfasst: ein Bohrloch, das ein Bohrlochfutterrohr begrenzt; ein Gehäuse in Gleitverbindung mit dem Bohrlochfutterrohr, wobei das Gehäuse eine hermetisch abgedichtete Elektronikkammer, einen Werkzeugbefestigungsabschnitt und einen ersten Durchflusskern, der sich durch die hermetisch abgedichtete Elektronikkammer und den Werkzeugbefestigungsabschnitt erstreckt, bereitstellt; einen Prozessor, der innerhalb der hermetisch abgedichteten Elektronikkammer befestigt ist; ein Ortserfassungssystem, das in die hermetisch abgedichtete Elektronikkammer integriert ist und mit dem Prozessor kommuniziert, während es ausschließlich mit Merkmalen des Bohrlochfutterrohrs zusammenwirkt, um den Ort des Gehäuses innerhalb des Bohrlochfutterrohrs zu bestimmen; einen Bohrlochstopfen mit einem zweiten Durchflusskern, der am Werkzeugbefestigungsabschnitt befestigt ist, wobei der zweite Durchflusskern mit dem ersten Durchflusskern in Verbindung steht; einen Kernstopfen, der am zweiten Durchflusskern befestigt ist und einen Materialfluss durch den ersten und den zweiten Durchflusskern verhindert; und einen Kernstopfen-Lösemechanismus benachbart zum Kernstopfen, wobei der Mechanismus eine Trennung zwischen dem zweiten Durchflusskern und dem Kernstopfen bei der Aktivierung des Mechanismus bereitstellt, wodurch ermöglicht wird, dass Material durch den ersten und den zweiten Durchflusskern fließt.