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STAND DER TECHNIK
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Dieser Abschnitt dient dazu, relevante Kontextinformationen bereitzustellen, um ein besseres Verständnis der verschiedenen Aspekte der beschriebenen Ausführungsformen zu fördern. Dementsprechend versteht es sich, dass diese Erklärungen unter diesem Gesichtspunkt und nicht als Zulassungen nach dem Stand der Technik zu lesen sind.
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Ein Bohrloch kann teilweise durch Treiben eines Perforators in das Bohrloch und Abfeuern des Perforators, um Perforierungstunnel in der Formation zu erzeugen, abgeschlossen und in Produktion gebracht werden. Der Perforator umfasst explosive Ladungen, die bei Zündung eine beliebige Verschalung in dem Bohrloch durchdringen und Perforierungstunnel in der Formation, die das Bohrloch umgibt, erzeugen. Danach können Kohlenwasserstoffe aus der Formation in die Perforierungstunnel in das Bohrloch strömen und dann in dem Bohrloch nach oben steigen, um an der Oberfläche produziert zu werden.
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Wenn der Perforator abgefeuert wird, werden sehr hohe Detonationsdrücke (z. B. mehrere Millionen psi) zu Anfang in dem Bohrloch erzeugt. Dieser anfängliche Druck wird in die umliegende Umgebung übertragen, was starke transiente Schockwellen erzeugt, die sich mit Überschall durch benachbartes Material (wie etwa Fluid in dem Bohrloch und ein Abschlussstrang zum Halten des Perforators) ausbreiten und sich schließlich zu Belastungs- und/oder Druckwellen, die sich mit Schallgeschwindigkeit ausbreiten, verstärken. Die Druckwellen können Schäden an Untertageausrüstung verursachen, was sich im Allgemeinen durch falsch sitzende Packer, verdrehte Verrohrung, zerbrochene Werkzeuge, zerstörte Gehäuse oder zerteilte Schießgeräte manifestiert. Weiterhin werden die Schäden an Untertageausrüstung verschlimmert, wenn zwei oder mehr Druckwellen zusammenstoßen, wenn sich die lokalen Belastungs- und Druckwellen intensivieren.
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Der Perforierungsbetrieb kann auch unter einer nicht im Gleichgewicht liegenden Überdruckbedingung, wobei der Druck in dem Bohrloch größer als der Druck in der Formation ist, oder unter einer nicht im Gleichgewicht liegenden Unterdruckbedingung, wobei der Druck in dem Bohrloch kleiner als der Druck in der Formation ist, durchgeführt werden. Wenn Perforieren unter einer nicht im Gleichgewicht liegenden Unterdruckbedingung auftritt, strömen Formationsfluide sofort nachdem das Bohrloch perforiert ist in das Bohrloch. Dieses Einströmen ist vorteilhaft, da das Perforieren Schutt (wie etwa Schutt aus der Verschalung oder Zement) erzeugt, der in den Perforierungstunneln verbleiben kann und die Produktivität der Formation beeinträchtigt. Da saubere Perforierungen eine effiziente Produktion von Formationsfluiden ermöglichen, kann eine nicht im Gleichgewicht liegenden Unterdruckbedingung die Perforierungstunnel von Schutt freispülen.
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Figurenliste
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Zur detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen wird nun Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen, in denen Folgendes gilt:
- 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Untertageabschlusssystems, das in einem Bohrloch eingesetzt wird, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen,
- 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Druckänderungsvorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen,
- 3 zeigt eine schematische Ansicht der Druckänderungsvorrichtung aus 2 in fluidischer Kommunikation mit einem Bohrloch gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen; und
- 4 zeigt eine schematische Ansicht einer Steuerung in Kommunikation mit einem Sensor und einer Druckänderungsvorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Diese Offenbarung beschreibt ein Perforierungsabschlusssystem. Konkret beschreibt die Offenbarung ein System und Verfahren, um den Bohrlochdruck zu ändern, um die Stärke einer Druckwelle, die durch eine perforierende Detonation induziert wird, abzuschwächen und/oder eine nicht im Gleichgewicht liegenden Unterdruckbedingung in dem Bohrloch zu erzeugen.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Untertageabschlusssystems 100, das in einem Bohrloch 102 eingesetzt wird, das eine unterirdische Erdformation 104 kreuzt, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Wie gezeigt, umfasst das Abschlusssystem 100 einen Arbeitsstrang 106, einen Perforator 120A, einen Sensor 130A, eine Druckänderungsvorrichtung 140A und eine Steuerung 160. In dem Bohrloch 102 kann sich andere Untertageausrüstung befinden, wie etwa ein Packer 172 und ein gelöster Brückenstopfen 174. Der Arbeitsstrang 106 kann einen Abstandhalter 180, ein Wireline-Kabel, ein Slickline-Kabel, ausgespulte Verrohrung usw. beinhalten. Das Abschlusssystem 100 kann auch zusätzliche Perforatoren 120B und C, Sensoren 130B und C, Druckänderungsvorrichtungen 140B und C umfassen, so wie dies erforderlich ist, um den Druck in dem Bohrloch 102 zu steuern. Es versteht sich auch, dass das Abschlusssystem 100 nicht auf die Menge oder den Standort dieser Komponenten in dem Bohrloch 102 beschränkt ist.
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Der Perforator 120A wird über den Arbeitsstrang 106 in das Bohrloch 102 geführt, um das Bohrloch 102 und, falls vorhanden, eine Verschalung und eine Zementschicht zu perforieren. Obwohl sich diese Erörterung auf den Perforator 120A bezieht, gilt sie auch für den Umfang des Perforators 120B und C. Der Perforator 120A umfasst explosive Ladungen 122, die detoniert werden, um Perforierungstunnel 106 in einer Formation, die das Bohrloch 102 umgibt, zu erzeugen. Eine Zündschnur, zum Beispiel PRIMACORD® Zündschnur von Ensign-Bickford Aerospace & Defense („EBAD“), kann eingesetzt werden, um eine Steuerung der Zündung an die explosiven Ladungen 122 bereitzustellen und die Ladungen 122 detonieren zu lassen, was das Bohrloch 102 perforiert.
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Die Detonation der explosiven Ladungen 122 produziert eine oder mehrere Belastungswelle(n) 110A-D, die sich durch einen festen Träger 112 (wie etwa den Arbeitsstrang 106) ausbreitet/ausbreiten, und eine oder mehrere zugehörige Druckwelle(n) 114A-D, die sich durch ein Fluid (wie etwa ein Bohrfluid) in dem Bohrloch 102 ausbreitet/ausbreiten. Wie hierin verwendet, bezieht sich die zugehörige Druckwelle auf die Druckwelle, die in Verbindung mit einer Belastungswelle produziert wird und die sich in einer ähnlichen Richtung wie die Belastungswelle ausbreitet. Wie gezeigt, werden vier Druckwellen 114A-D bei der Detonation der explosiven Ladungen 122 generiert. Die Detonation der explosiven Ladungen 122 durch den Perforator 120A produziert die Belastungswelle 110A und die zugehörige Druckwelle 114A, die sich beide in Richtung des Packers 172 ausbreiten. Ferner befindet sich die Druckwelle 114A auf einer Bewegungsbahn, um auf den Packer 172 zu treffen, und kann den Packer 172 beschädigen, wenn sie nicht abgeschwächt wird. Es versteht sich, dass sich die Belastungswelle 110A bei einer höheren Schallgeschwindigkeit durch den Träger 112 bewegt als sich die Druckwelle 114A durch das Fluid in dem Bohrloch 102 bewegt. Somit kommt die Belastungswelle 110A vor der Druckwelle 114A an dem Sensor 130A an, was es der Steuerung 160 ermöglicht, zu bestimmen, wann die Druckänderungsvorrichtung 140A aktiviert werden soll, wie hierin weiter beschrieben. Die Detonation der explosiven Ladungen 122 generiert auch die Druckwellen 114B und C, die sich auf einem Weg ausbreiten, auf dem sie über dem Abstandhalter 180 kollidieren, und die Druckwelle 114D, die sich in Richtung des gelösten Brückenstopfens 174 ausbreitet.
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Wie hierin verwendet, beinhaltet der Träger 112 ein(e) beliebige(s) feste(s) Material, Vorrichtung oder Komponente, durch die sich eine Belastungswelle ausbreiten kann. Als nicht einschränkende Beispiele kann der Träger 110 den Arbeitsstrang 106, die Perforatoren 120A-C, Untertageausrüstung (z. B. den Packer 172 und den Brückenstopfen 174), den Abstandhalter 180, das Bohrloch 102, Verschalung in dem Bohrloch 102 oder dergleichen beinhalten.
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Der Sensor 130A ist dazu konfiguriert, eine Belastungswelle (z. B. die Belastungswelle 110A), die sich durch den Träger 112 ausbreitet, zu erkennen und ein Signal zu generieren, das die Belastungswelle angibt. Obwohl sich diese Erörterung auf den Sensor 130A bezieht, gilt sie auch für den Umfang der Sensoren 130B und C. Das durch den Sensor 130A erzeugte Signal kann eine Intensität der Belastungswelle als eine Funktion der Zeit darstellen. Das Signal kann auch dazu verwendet werden, die Druckänderungsvorrichtung 140 zu steuern, wie ferner hierin beschrieben. Der Sensor 130A kann auch axial unabhängige und/oder getrennte Sensoren beinhalten, um eine Richtung der Ausbreitung einer Belastungswelle (z. B. der Belastungswelle 110A), die sich durch den Träger 112 ausbreitet, zu bestimmen. Der Sensor 130A kann ein beliebiger geeigneter Sensor zum Erfassen einer Belastungswelle sein und kann zum Beispiel einen piezoelektrischen Sensor, einen Beschleunigungsmesser, einen elektromagnetischen Schallwandler, einen optischen Sensor, einen faseroptischen Sensor, einen Dehnungsmesser, eine Kraftmesszelle und der gleichen beinhalten.
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Ein Druckmesser 132 kann sich ebenfalls an dem Arbeitsstrang 106 befinden, um einen Druck in dem Bohrloch 102 zu messen. Die Druckmessungen von dem Druckmesser 132 können dazu verwendet werden, den Druckunterschied zu bestimmen, der erforderlich ist, um den Druck in dem Bohrloch 102 mit den Druckänderungsgeräten 140A-C zu steuern, wie ferner hierin beschrieben. Zum Beispiel können die Druckänderungsvorrichtungen 140A-C dazu verwendet werden, eine nicht im Gleichgewicht liegenden Überdruck- oder Unterdruckbedingung in dem Bohrloch 102 auf Grundlage des mit dem Druckmesser 132 gemessenen Drucks zu erzeugen.
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Wie nachfolgend weiter erklärt, ist die Druckänderungsvorrichtung 140A betätigbar, um das Volumen des Bohrlochs 102 einzustellen oder ein ausdehnbares Material auszudehnen und somit den Druck in dem Bohrloch 102 zu ändern. Obwohl sich diese Erörterung auf die Druckänderungsvorrichtung 140A bezieht, gilt sie auch für den Umfang der Druckänderungsvorrichtungen 140B und C. Die Druckänderungsvorrichtung 140A kann eine Kammer umfassen, die geöffnet werden kann, um mit dem Bohrloch 102 in fluidischer Kommunikation zu stehen, und somit das Volumen des Bohrlochs 102 erhöhen, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 und 3 weiter beschrieben. Die Druckänderungsvorrichtung 130A kann auch ein ausdehnbares Material umfassen, um das Volumen des Bohrlochs 102 zu verringern. Zum Beispiel kann die Druckänderungsvorrichtung 130A ein quellfähiges Material, ein energetisches Material oder ein Treibmittel, das in dem Bohrloch 102 an Volumen zunimmt, beinhalten und somit den Bohrlochdruck erhöhen. Die Druckänderungsvorrichtungen 140A-C können dazu verwendet werden, den Druck in dem Bohrloch zu steuern, um die Intensität der Druckwellen 114A-D auf Stärken unterhalb eines Druckniveaus, das zu Ausfall von Untertageausrüstung führen kann, abzuschwächen.
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Die Steuerung 160 steuert die eine oder die mehreren Druckänderungsvorrichtungen 140A-C auf Grundlage einer Belastungswelle (z. B. der Belastungswelle 110A), die durch den einen oder die mehreren Sensoren 130A-C erkannt wird, um die Stärke einer zugehörigen Druckwelle (z.B. der Druckwelle 114A), die sich in dem Bohrloch 102 ausbreitet, durch Ändern des Volumens des Bohrlochs 102 zu ändern. Zum Beispiel analysiert die Steuerung 160 das Signal, das die Belastungswelle 110A anzeigt, um zu bestimmen, wann die Druckänderungsvorrichtung 140A aktiviert werden soll, um die Druckwelle 114A abzuschwächen und/oder eine nicht im Gleichgewicht liegende Überdruck- oder Unterdruckbedingung zu erzeugen, wie hierin weiter in Bezug auf 4 beschrieben. Die Steuerung 160 kann auch Daten an eine Oberflächensteuerung 190, die sich an der Oberfläche befindet, übertragen.
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Die Oberflächensteuerung 190 kann ein Computersystem zum Verarbeiten, Überwachen und Steuern des Abschlusses des Bohrlochs 202 sein. Unter anderem kann das Computersystem einen Prozessor und ein nichtflüchtiges maschinenlesbares Medium (z. B. ROM, EPROM, EEPROM, Flash-Speicher, RAM, eine Festplatte, eine Solid-State-Disk, eine optische Disk oder eine Kombination davon) beinhalten, die in der Lage sind, Anweisungen auszuführen, um derartige Aufgaben durchzuführen. Die Oberflächensteuerung 190 kann ferner eine Benutzerschnittstelle (nicht gezeigt) beinhalten, z. B. einen Monitor oder einen Drucker, um den Status des Abschlusses anzuzeigen, wie etwa die Messungen, die durch die Sensoren 130A-C vorgenommen werden. Daten müssen auch durch die Oberflächensteuerung 190 übertragen, durch die Steuerung 160 empfangen und an die Perforatoren 120A-C, die Sensoren 130A-C und/oder die Druckänderungsvorrichtungen 140A-C kommuniziert werden, um die verschiedenen Komponenten des Untertageabschlusssystems 100 zu steuern. Zum Beispiel kann die Oberflächensteuerung 190 die Detonation der Perforatoren 120A-C auslösen und den Betrieb der Druckänderungsvorrichtungen 140A-C überwachen. Es versteht sich, dass das Abschlusssystem 100 nicht darauf beschränkt ist, die Oberflächensteuerung 190 zu beinhalten, und die Steuerung 160 kann in dem Bohrloch 102 unabhängig und autonom ohne eine Oberflächensteuerung arbeiten.
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2 zeigt eine schematische Ansicht einer Druckänderungsvorrichtung 240 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Wie gezeigt, umfasst die Druckänderungsvorrichtung 240 ein Gehäuse 242, Öffnungsladungen 244 und eine Zündschnur 246. Das Innere des Gehäuses 242 beinhaltet eine Kammer 248, die geöffnet werden kann, um mit dem Bohrloch 202 in fluidischer Kommunikation zu stehen und somit das Volumen des Bohrlochs 202 zu erhöhen. Die Öffnungsladungen 244 umfassen ein explosives Material 250, das an Ort und Stelle durch eine Hülse 252 an der Zündschnur 246 gesichert ist. Das explosive Material 250 kann eine oder mehrere explosive Verbindungen beinhalten, wie etwa unter anderem Cyclotrimethylentrinitramin (RDX), Oktogen (HMX) oder Hexanitrostilben (HNS). Die Zündschnur 252 wird dazu verwendet, das explosive Material 250 detonieren zu lassen, um ein Projektil durch das Gehäuse 242 anzutreiben. Das Projektil perforiert das Gehäuse 242 und ermöglicht es der Kammer 248, mit dem Bohrloch 202 in fluidischer Kommunikation zu stehen. Die Öffnungsladungen 244 können dazu konfiguriert sein, unterschiedliche Abschnitte des Gehäuses 242 und/oder unterschiedliche Oberflächenbereiche des Gehäuses 242 zu perforieren. Zum Beispiel kann eine Öffnungsladung 244 ein Projektil bilden, um einen größeren Oberflächenbereich des Gehäuses 242 als bei einer anderen Öffnungsladung 244 zu perforieren.
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Die Kammer 248 kann auch druckbeaufschlagt und bei einem bestimmten Druck abgedichtet sein, um eine zusätzliche Druckwelle in dem Bohrloch 202 zu generieren, sobald es der Kammer 248 erlaubt ist, mit dem Bohrloch 202 in fluidischer Kommunikation zu stehen. Zum Beispiel kann die Kammer 248 bei Atmosphärendruck abgedichtet sein, um eine ausgleichende Druckwelle in dem Bohrloch 202 zu generieren, wenn die Kammer 248 zu dem Bohrloch 202 geöffnet wird, was es einem Stoß von Fluid ermöglicht, in die Kammer 248 einzudringen. Alternativ kann die Kammer 248 bei einem Druck abgedichtet sein, der größer als der Bohrlochdruck auf der Bohrlochtiefe ist, auf der sich die Druckänderungsvorrichtung 240 befindet, und erzeugt somit eine Druckwelle, die die Kammer 248 verlässt, um zum Beispiel eine nicht im Gleichgewicht liegende Überdruckbedingung in dem Bohrloch 202 zu erzeugen. Es versteht sich, dass die Druckänderungsvorrichtung 240 eine beliebige Anzahl von Kammern 248 beinhalten kann, um das Volumen des Bohrlochs 202 einzustellen, und dass eine oder mehrere Kammern 248 mit verschiedenen Drücken druckbeaufschlagt sein können, um die Menge von Druckänderung, die auf das Bohrloch 202 angewendet wird, zu steuern.
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Die Druckänderungsvorrichtung 240 kann auch andere geeignete Mechanismen beinhalten, um die Kammer 248 zu dem Bohrloch 202 zu öffnen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Druckänderungsvorrichtung 240 ein Ventil 256 oder eine Hülse 258 beinhaltet, das/die betätigbar ist, um die Kammer 248 zu dem Bohrloch 202 zu öffnen. Wie gezeigt, befindet sich das Ventil 256 in einer geschlossenen Position und die Hülse 258 ist in der Kammer 248 positioniert, um eine Öffnung 255 abzudichten. Daher sollte es sich verstehen, dass die Druckänderungsvorrichtung 240 nicht darauf beschränkt ist, einen pyrotechnischen Mechanismus, wie etwa die Öffnungsladungen 244, zu verwenden, um die Kammer 248 zu öffnen, sondern auch andere geeignete Mechanismen einsetzen können, um die Kammer 248 zu öffnen.
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Die Druckänderungsvorrichtung 240 kann auch ein ausdehnbares Material 259 beinhalten, beinhaltend unter anderem ein quellfähiges Material, ein energetisches Material oder ein Treibmittel, das in dem Bohrloch 202 an Volumen zunimmt und somit den Bohrlochdruck erhöht. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann sich das ausdehnbare Material 259 ausdehnen, um das Volumen des Bohrlochs 202 zu verringern und eine nicht im Gleichgewicht liegende Überdruckbedingung in dem Bohrloch 202 zu erzeugen und/oder die zugehörige Druckwelle in dem Bohrloch 202 zu intensivieren. Das ausdehnbare Material 259 kann in der Kammer 248 positioniert sein und ausgelöst werden, um durch Öffnen der Kammer 248 zu dem Bohrloch 202 an Volumen zuzunehmen. Wenn Bohrlochfluid in die Kammer 248 eintritt, kann das ausdehnbare Material 259 einem reaktiven Material in dem Bohrlochfluid ausgesetzt sein oder seine Temperatur oder seinen Druck ändern, um die Ausdehnung des ausdehnbaren Materials 259 auszulösen.
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3 zeigt eine schematische Ansicht der Druckänderungsvorrichtung 240 in fluidischer Kommunikation mit dem Bohrloch 202 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Wie gezeigt, detonieren die Öffnungsladungen 244, was Perforierungsöffnungen 254 durch das Gehäuse 242 bildet, um es der Kammer 248 zu ermöglichen, mit dem Bohrloch 202 in fluidischer Kommunikation zu stehen. Die Menge und die Arten von Öffnungsladungen 244, um unterschiedliche Abschnitte der Kammer 248 zu dem Bohrloch 202 zu öffnen, können wie erforderlich ausgewählt und gezündet werden, um eine Druckwelle in dem Bohrloch 202 abzuschwächen und/oder eine nicht im Gleichgewicht liegende Überdruck- oder Unterdruckbedingung zu erzeugen. Das Ventil 256 kann geöffnet werden, um es der Kammer 248 zu ermöglichen, mit dem Bohrloch 202 in fluidischer Kommunikation zu stehen. Die Hülse 258 ist ebenfalls in der Kammer 248 positioniert, um die Öffnung 255 zu öffnen, was es der Kammer 248 ermöglicht, mit dem Bohrloch 202 in fluidischer Kommunikation zu stehen.
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4 zeigt eine Blockdiagrammansicht einer Steuerung 460 in Kommunikation mit einem Sensor 430 und einer Druckänderungsvorrichtung 440 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Wie gezeigt, beinhaltet die Steuerung 460 einen Prozessor 462, eine Informationsspeichervorrichtung 464 und eine Kommunikationsvorrichtung 466. Wie hierin verwendet, ist der Begriff Prozessor dazu bestimmt, Vorrichtungen wie etwa ein Field Programmable Gate Array (FPGA) zu beinhalten.
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Der Prozessor 462 ist dazu konfiguriert, ein Signal zu analysieren, das eine Belastungswelle (z. B. die Belastungswelle 110A aus 1), die durch den Sensor 430 generiert wird, angibt. Auf Grundlage des Signals, das die Belastungswelle angibt, kann der Prozessor 462 eine Ankunftszeit, eine Schallgeschwindigkeit, eine Richtung und/oder eine Stärke der Belastungswelle und der zugehörigen Druckwelle (z. B. der Druckwelle 114A aus 1) bestimmen. Wenn eine Ankunftszeit der zugehörigen Druckwelle auf die Druckänderungsvorrichtung 440 trifft, bestimmt der Prozessor 462, wann die Druckänderungsvorrichtung 440 aktiviert wird, um die Stärke der Druckwelle und das bevorstehenden Auftreffen der Druckwelle auf Untertageausrüstung, wie etwa den Packer 172 aus 1, abzuschwächen. Zum Beispiel kann der Prozessor 462 die bevorstehende Ankunft der Druckwelle bestimmen und schnell den Druck entlang des Bohrlochs unter Verwendung der Druckänderungsvorrichtung 440 ändern, bevor die Druckwelle auf die Untertageausrüstung, wie etwa den Packer 172 aus 1, auftrifft. Unter Verwendung der Druckänderungsvorrichtung 440 kann die Druckwelle auf eine Stärke unter ein Druckniveau, das einen Ausfall von Untertageausrüstung, wie etwa des Packers aus 1, verursachen kann, abgeschwächt werden.
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Der Prozessor 462 kann auch dazu konfiguriert sein, basierend auf dem Signal, das die Belastungswelle anzeigt, die Menge von Bohrlochdruckänderung zu bestimmen, die erforderlich ist, um die zugehörige Druckwelle abzuschwächen und/oder um unter Verwendung der Druckänderungsvorrichtung 440 eine nicht im Gleichgewicht liegende Überdruck- oder Unterdruckbedingung zu erzeugen. Zum Beispiel kann der Prozessor 462 die Stärke des Signals, das die Belastungswelle angibt, analysieren, um die Abschnitte der Druckänderungsvorrichtung 440 auszuwählen und zu öffnen, die erforderlich sind, um das Volumen des Bohrlochs zu erhöhen, die zugehörige Druckwelle zu dämpfen und eine nicht im Gleichgewicht liegende Unterdruckbedingung in dem Bohrloch zu erzeugen. Der Prozessor 462 kann auch die Stärke des Signals, das die Belastungswelle angibt, analysieren, um das ausdehnbare Material auszuwählen und auszudehnen oder den/die Abschnitt(e) der Druckänderungsvorrichtung 440 zu öffnen, die erforderlich sind, um das Volumen des Bohrlochs zu verringern und eine nicht im Gleichgewicht liegende Überdruckbedingung in dem Bohrloch zu erzeugen.
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Es sollte sich verstehen, dass neben dem Eliminieren der negativen Auswirkungen von Druckwellen, die durch Detonationen induziert werden, der Prozessor 462 dazu konfiguriert sein kann, unter Verwendung der Druckänderungsvorrichtung 440 eine dynamische nicht im Gleichgewicht liegende Unterdruckbedingung in dem Bohrloch erzeugen kann, um die Säuberung der Perforierungstunnel zu vereinfachen. Der Sensor 430 kann auch den Druck in dem Bohrloch messen, der dazu verwendet werden kann zu bestimmen, ob der Bohrlochdruck mit der Druckänderungsvorrichtung 440 auf einen Druck, der zum Säubern der Perforierungen geeignet ist, eingestellt werden soll. Das Perforieren generiert Schutt, der in den Perforierungstunneln verbleiben kann und die Produktivität von Formationsfluiden beeinträchtigen kann. Eine nicht im Gleichgewicht liegende Unterdruckbedingung kann die Perforierungstunnel von Schutt freispülen, was saubere Perforierungen zur effizienten Produktion von Formationsfluiden ermöglicht. Wenn Perforieren unter einer nicht Gleichgewicht liegenden Unterdruckbedingung auftritt, strömen, nachdem das Bohrloch perforiert ist, Formationsfluide in das Bohrloch und spülen den Schutt aus den Perforierungstunneln. Der Prozessor 462 kann den durch den Sensor 430 gemessenen Druck analysieren, um zu bestimmen, ob die Druckänderungsvorrichtung 440 betätigt werden soll, um den Bohrlochdruck auf einen Druck einzustellen, der dazu geeignet ist, eine nicht im Gleichgewicht liegende Unterdruck- oder Überdruckbedingung in dem Bohrloch zu erzeugen.
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Die Informationsspeichervorrichtung 464 kann ein nichtflüchtiges Speichermedium beinhalten, um die durch den Sensor 430 generierten Signale und/oder die durch den Sensor 430 gemessenen Drücke elektronisch zu speichern. Die Steuerung und die Verarbeitung des Sensors 430 und der Druckänderungsvorrichtung 440 werden unter Verwendung eines Computerprogramms, das auf der Speichervorrichtung 464 gespeichert ist, durchgeführt. Das nichtflüchtige Speichermedium kann ROM, EPROM, EEPROM, Flash-Speicher, RAM, eine Festplatte, eine Solid-State-Disk, eine optische Disk oder eine Kombination davon beinhalten.
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Die Kommunikationsvorrichtung 466 kann dazu verwendet werden, Daten von verschiedenen Vorrichtungen eines Abschlusssystems zu empfangen oder an dieses zu übertragen. Ferner kann es die Kommunikationsvorrichtung 466 ermöglichen, dass Daten in Echtzeit, Pseudo-Echtzeit und/oder zu einem späteren Zeitpunkt oder Datum ausgegeben und/oder heruntergeladen werden. Die Kommunikationsvorrichtung 466 kann auch ein Telemetriesystem beinhalten, um mit einer Oberflächensteuerung (z. B. der Oberflächensteuerung 190 aus 1) zu kommunizieren. Zum Beispiel können die Ergebnisse der Verarbeitung des Signals, das die Belastungswelle angibt, an die Oberflächensteuerung übertragen werden und an ein geeignetes Medium, wie etwa eine Anzeige oder einen Drucker, ausgegeben werden. Die Kommunikationsvorrichtung 466 kann eine Kabeldirektverbindungsvorrichtung beinhalten, um es einem Kabel zu ermöglichen, mit der Kommunikationsvorrichtung 466 verbunden zu werden, um Daten zu übertragen und/oder hochzuladen. Die Kommunikationsvorrichtung 466 kann eine Drahtloskommunikationsvorrichtung beinhalten, die unter anderem eine induktive Kopplungseinheit, eine Funkfrequenzeinheit, eine Funkfrequenzidentifizierungseinheit und/oder eine geeignete Drahtloskommunikationseinheit (z. B. ZigBee, Bluetooth, UHF, VHF, Wi-Fi oder dergleichen) beinhalten kann.
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Zusätzlich zu den oben beschriebenen Ausführungsformen liegen viele Beispiele spezifischer Kombinationen im Umfang der Offenbarung, von denen einige nachfolgend ausführlicher beschrieben sind:
- Beispiel 1: Ein System zum Ändern von Druck in einem Bohrloch, das eine unterirdische Erdformation kreuzt, umfassend:
- einen Träger;
- einen Sensor, der dazu konfiguriert ist, eine Belastungswelle, die sich durch den Träger ausbreitet, vor der Ankunft einer zugehörigen Druckwelle in dem Bohrloch zu erfassen und ein Signal zu erzeugen, das die erfasste Belastungswelle angibt;
- eine Druckänderungsvorrichtung, die betätigt werden kann, um den Druck in dem Bohrloch zu ändern; und
- einen Prozessor in Kommunikation mit dem Sensor und der dazu betrieben werden kann, das Signal von dem Sensor zu analysieren und die Druckänderungsvorrichtung auf Grundlage der erfassten Belastungswelle zu steuern, um die Stärke der zugehörigen Druckwelle in dem Bohrloch zu ändern.
- Beispiel 2: Das System nach Beispiel 1, ferner umfassend einen Perforator, der dazu konfiguriert ist, eine Ladung in dem Bohrloch detonieren zu lassen, um die Belastungswelle, die sich durch den Träger ausbreitet, und die zugehörige Druckwelle, die sich in dem Bohrloch ausbreitet, zu produzieren.
- Beispiel 3: Das System nach Beispiel 1, wobei die Druckänderungsvorrichtung eine Kammer umfasst, die dazu konfiguriert ist, geöffnet zu werden, um in fluidischer Kommunikation mit dem Bohrloch zu stehen, um den Druck in dem Bohrloch zu ändern.
- Beispiel 4: Das System nach Beispiel 3, wobei die Druckänderungsvorrichtung ferner ein beliebiges oder eine Kombination von einer Öffnungsladung, einem Ventil oder einer Hülse umfasst, um einen Abschnitt der Kammer zu dem Bohrloch zu öffnen.
- Beispiel 5: Das System nach Beispiel 3, wobei der Prozessor dazu konfiguriert ist, das Signal zu analysieren, um die Menge von Bohrlochdruckänderung, die erforderlich ist, um die zugehörige Druckwelle abzuschwächen, und somit die Abschnitte der Kammer, die auf Grundlage der erfassten Belastungswelle zu öffnen sind, zu bestimmen.
- Beispiel 6: Das System nach Beispiel 1, wobei der Prozessor dazu betrieben werden kann, das Signal zu analysieren, um eine Ankunftszeit der zugehörigen Druckwelle in dem Bohrloch auf Grundlage der erfassten Belastungswelle zu bestimmen.
- Beispiel 7: Das System nach Beispiel 1, wobei die Druckänderungsvorrichtung betätigbar ist, um das Volumen des Bohrlochs zu erhöhen, um die zugehörige Druckwelle in dem Bohrloch zu dämpfen.
- Beispiel 8: Das System nach Beispiel 1, wobei die Druckänderungsvorrichtung betätigbar ist, um das Volumen des Bohrlochs zu verringern, um die zugehörige Druckwelle in dem Bohrloch zu intensivieren.
- Beispiel 9: Das System nach Beispiel 1, wobei die Druckänderungsvorrichtung ein ausdehnbares Material umfasst, um an Volumen zuzunehmen und den Bohrlochdruck zu erhöhen.
- Beispiel 10: Das System nach Beispiel 2, wobei die Druckänderungsvorrichtung betätigbar ist, um die zugehörige Druckwelle in dem Bohrloch zu dämpfen, bevor die zugehörige Druckwelle auf ein Untertagewerkzeug in dem Bohrloch trifft.
- Beispiel 11: Ein Verfahren zum Ändern von Druck in einem Bohrloch, das eine unterirdische Erdformation kreuzt, umfassend:
- Erzeugen einer Belastungswelle, die sich durch einen Träger ausbreitet, und einer zugehörigen Druckwelle, die sich in dem Bohrloch ausbreitet;
- Erfassen der Belastungswelle, die sich durch den Träger ausbreitet, unter Verwendung eines Sensors vor der Ankunft einer zugehörigen Druckwelle; und
- Ändern des Volumens des Bohrlochs oder Ausdehnen eines ausdehnbaren Materials in dem Bohrloch auf Grundlage der erfassten Belastungswelle unter Verwendung einer Druckänderungsvorrichtung, um den Druck in dem Bohrloch und somit die Stärke der zugehörigen Druckwelle zu ändern.
- Beispiel 12: Das Verfahren nach Beispiel 11, wobei das Ändern des Volumens Öffnen einer Kammer umfasst, um in fluidischer Kommunikation mit dem Bohrloch zu stehen, um den Druck in dem Bohrloch zu ändern.
- Beispiel 13: Das Verfahren nach Beispiel 12, wobei das Ändern des Volumens ferner Detonieren einer Öffnungsladung umfasst, um die Kammer zu öffnen, um in fluidischer Kommunikation mit dem Bohrloch zu stehen.
- Beispiel 14: Das Verfahren nach Beispiel 11, ferner umfassend Detonieren eines Perforators in dem Bohrloch, um die Belastungswelle und die zugehörige Druckwelle zu produzieren.
- Beispiel 15: Das Verfahren nach Beispiel 14, wobei das Ändern des Volumens ferner Dämpfen der zugehörigen Druckwelle umfasst, bevor die zugehörige Druckwelle auf ein Untertagewerkzeug in dem Bohrloch trifft.
- Beispiel 16: Das Verfahren nach Beispiel 11, ferner umfassend bestimmen einer Ankunftszeit der zugehörigen Druckwelle auf Grundlage der erfassten Belastungswelle, um zu bestimmen, wann der Druck in dem Bohrloch geändert wird.
- Beispiel 17: Das Verfahren nach Beispiel 11, wobei das Ändern des Volumens Bestimmen der Menge von Bohrlochdruckänderung umfasst, die erforderlich ist, um die Druckwelle auf Grundlage der erfassten Belastungswelle abzuschwächen.
- Beispiel 18: Ein Werkzeug zum Ändern von Druck in einem Bohrloch, das eine unterirdische Erdformation kreuzt, umfassend:
- einen Sensor, der dazu konfiguriert ist, eine Belastungswelle, die sich durch einen Träger ausbreitet, vor der Ankunft einer zugehörigen Druckwelle in dem Bohrloch zu erfassen und ein Signal zu erzeugen, das die erfasste Belastungswelle angibt;
- eine Druckänderungsvorrichtung, die betätigt werden kann, um den Druck in dem Bohrloch zu ändern; und
- einen Prozessor in Kommunikation mit dem Sensor und der dazu betrieben werden kann, das Signal von dem Sensor zu analysieren und die Druckänderungsvorrichtung auf Grundlage der erfassten Belastungswelle zu steuern, um die Stärke der zugehörigen Druckwelle in dem Bohrloch zu ändern.
- Beispiel 19: Das Werkzeug nach Beispiel 18, wobei die Druckänderungsvorrichtung ferner eine Kammer umfasst, die dazu konfiguriert ist, um in fluidischer Kommunikation mit dem Bohrloch geöffnet zu werden, um den Druck in dem Bohrloch zu ändern.
- Beispiel 20: Das Werkzeug nach Beispiel 19, wobei die Druckänderungsvorrichtung ferner ein beliebiges oder eine Kombination von einer Öffnungsladung, einem Ventil oder einer Hülse umfasst, um einen Abschnitt der Kammer zu dem Bohrloch zu öffnen.
- Beispiel 21: Das Werkzeug nach Beispiel 19, wobei die Druckänderungsvorrichtung ein ausdehnbares Material umfasst, um an Volumen zuzunehmen und den Bohrlochdruck zu erhöhen.
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Diese Erörterung ist auf verschiedene Ausführungsformen gerichtet. Die Zeichnungsfiguren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu. Bestimmte Merkmale der Ausführungsformen können vergrößert oder in einer etwas schematischen Form dargestellt sein und einige Details herkömmlicher Elemente sind möglicherweise aus Gründen der Klarheit und Prägnanz nicht dargestellt. Obwohl eine oder mehrere dieser Ausführungsformen bevorzugt werden kann/können, sind die offenbarten Ausführungsformen nicht derart auszulegen oder anderweitig zu verwenden, dass sie den Schutzumfang der Offenbarung, einschließlich der Patentansprüche, beschränken. Es ist vollständig anzuerkennen, dass die verschiedenen Lehren der erörterten Ausführungsformen separat und in jeder beliebigen Kombination verwendet werden können, um die gewünschten Ergebnisse zu erzeugen. Zusätzlich versteht der Fachmann, dass die Beschreibung eine breite Anwendung aufweist und dass die Erörterung einer beliebigen Ausführungsform nur als Beispiel dieser Ausführungsform dient und nicht dazu gedacht ist, anzudeuten, dass der Umfang der Offenbarung, einschließlich der Patentansprüche, auf diese Ausführungsform beschränkt ist.
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Bestimmte Begriffe werden in der gesamten Beschreibung und den Patentansprüchen verwendet, um bestimmte Merkmale oder Komponenten zu bezeichnen. Der Fachmann versteht, dass andere Personen die gleichen Merkmale oder Komponenten mit anderen Namen bezeichnen können. Diese Schrift ist nicht dazu gedacht, zwischen Komponenten oder Merkmalen zu unterscheiden, die sich zwar im Namen, jedoch nicht in der Funktion unterscheiden, wenn es nicht ausdrücklich anders angegeben ist. In der Erörterung und in den Patentansprüchen werden die Begriffe „beinhaltend“ und „umfassend“ in einer offenen Weise verwendet und sind somit als „beinhaltend unter anderem ...“ auszulegen. Ebenso sollen die Begriffe „koppeln“ oder „koppelt“ entweder eine indirekte oder eine direkte Verbindung bedeuten. Zusätzlich bedeutet der Begriff „axial“ im Allgemeinen entlang oder parallel zu einer zentralen Achse (z. B. einer zentralen Achse eines Körpers oder eines Anschlusses), während der Begriff „radial“ im Allgemeinen senkrecht zu der zentralen Achse bedeutet. Die Verwendung von „obere/r/s“, „untere/r/s“, „oberhalb“, „unterhalb“ und Variationen dieser Begriffe erfolgt der Einfachheit halber und bedarf keiner besonderen Ausrichtung der Komponenten.
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Bezugnahmen auf „eine Ausführungsform“ oder ähnliche Bezeichnungen über die vorliegende Patentschrift hinweg bedeuten, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder Eigenschaft, beschrieben in Verbindung mit der Ausführungsform, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet sein kann. Somit beziehen sich die Wendung „in einer Ausführungsform“ und ähnliche Bezeichnungen über die vorliegende Patentschrift hinweg, wenn auch nicht notwendigerweise, alle auf die gleiche Ausführungsform.
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Obwohl die vorliegende Erfindung Bezug auf spezifische Details beschrieben wurde, sind derartige Details nicht dazu gedacht als Beschränkungen des Umfangs der Erfindung angesehen zu werden, außer in dem Ausmaß, in dem sie in den begleitenden Patentansprüchen beinhaltet sind.
