DE112019007811T5

DE112019007811T5 - Druckreduzierende Metallelemente für Auskleidungsaufhängungen

Info

Publication number: DE112019007811T5
Application number: DE112019007811.9T
Authority: DE
Inventors: Stephen Michael Greci; Michael Linley Fripp; Emile Edmund Sevadjian; Abdolreza Gharesi
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2022-06-23
Also published as: NL2026726A; MX2022005960A; CO2022005380A2; BR112022007446A2; US11499399B2; GB2603395B; GB2603395A; NL2026726B1; AU2019479308A1; WO2021126278A1; CN114585800A; NL2026726A9; GB202205058D0; CA3145118A1; US20210189842A1

Abstract

Auskleidungsaufhängungen und Verfahren der Verwendung. Ein beispielhaftes Verfahren umfasst das Positionieren einer Auskleidungsaufhängung in einem Bohrloch; wobei die Auskleidungsaufhängung Folgendes umfasst: zwei Dichtungselemente, die an der Außenseite der Auskleidungsaufhängung angeordnet sind und einen Hohlraum dazwischen aufweisen, und ein druckreduzierendes Metallelement, das zwischen den zwei Dichtungselementen angeordnet ist. Das Verfahren umfasst ferner das Einschließen einer Bohrlochflüssigkeit in dem Hohlraum; wobei sich die Bohrlochflüssigkeit in dem Hohlraum thermisch ausdehnt und einen ringförmigen Druck in dem Hohlraum erzeugt; und Reduzieren des ringförmigen Drucks durch materielles Verändern des druckreduzierenden Metallelements.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf die Verwendung von druckreduzierenden Metallelementen und insbesondere auf die Verwendung eines Metallelements, um den Druck gegen eine Auskleidungsaufhängung zu verringern, der durch die Wärmeausdehnung von Bohrlochflüssigkeiten verursacht wird.
HINTERGRUND
Geothermische Bohrlöcher können durch eine unterirdische Formation gebohrt werden, um Wärme in einer breiten Vielfalt von Oberflächen- und Bohrlochanwendungen zu bewegen. In einigen Fällen kann ein Teil des geothermischen Bohrlochs verrohrt werden, indem eine Verrohrung in das Bohrloch platziert und typischerweise zementiert wird. Ein Rohrstrang kann dann in die Verrohrung hinein und aus ihm heraus geführt werden. Alternativ kann der Rohrstrang auch in jeden unverrohrten Abschnitt des Bohrlochs hinein- und herausgeführt werden.
Bei einigen Vorgängen kann eine Auskleidung an einem Verrohrungsstrang aufgehängt oder eine Zementschicht mit einer Auskleidungsaufhängung abgebunden werden. Die Auskleidungsaufhängung ist im Inneren des Verrohrungsstrangs oder der abgebundenen Zementschicht verankert und hängt die Auskleidung unter dem Verrohrungsstrang oder der abgebundenen Zementschicht auf. Die aufgehängte Auskleidung und die Auskleidungsaufhängung erstrecken sich nicht bis zur Oberfläche, wie dies bei einem Verrohrungsstrang oder einer abgebundenen Zementschicht der Fall sein könnte. Eine Auskleidungsaufhängung bildet auch eine Dichtung mit dem Verrohrungsstrang oder der abgebundenen Zementschicht, um zu verhindern, dass Flüssigkeit darin von außerhalb der aufgehängten Auskleidung strömt. Der Flüssigkeitstrom wird somit stattdessen durch die Auskleidung geleitet.
Bei einigen Bohrlochanwendungen, wie z.B. solchen Anwendungen, die geothermische Bohrlöcher bedienen, können metallische Dichtungselemente mit Auskleidungsaufhängungen verwendet werden. Geothermische Bohrlöcher können extreme Temperaturen haben (z.B. über 350° F), die es vorzuziehen machen, metallische Dichtungselemente zu verwenden, da sie diesen Temperaturen möglicherweise besser standhalten als einige andere Arten von Dichtungselementen. Bohrlochflüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser, können zwischen den metallischen Dichtungselementen an der Außenseite der Auskleidungsaufhängung eingeschlossen werden. Die Wärmeausdehnung dieser Bohrlochflüssigkeiten kann die Druckbelastung auf die Auskleidungsaufhängung erhöhen. Diese Wärmeausdehnung kann in geothermischen Bohrlöchern und anderen Bohrlöchern mit extremen Temperaturen von besonderer Bedeutung sein. Die vorliegende Offenbarung stellt verbesserte Vorrichtungen und Verfahren zum Verwenden von Auskleidungsaufhängungen in Bohrlöchern mit extremen Temperaturen bereit.
Figurenliste
Veranschaulichende Beispiele der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren ausführlich beschrieben, die hierin durch Bezugnahme eingeschlossen sind, und wobei:

1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Rohrsystems für eine geothermische Bohrung ist, die eine unterirdische Formation gemäß den hierin offenbarten Beispielen durchdringt;
2 ein vergrößerter Querschnitt ist, der das beispielhafte Rohrsystem von 1 gemäß den hierin offenbarten Beispielen darstellt;
3 eine isometrische Darstellung einer beispielhaften Auskleidungsaufhängung gemäß den hierin offenbarten Beispielen ist;
4 eine isometrische Darstellung eines anderen Beispiels einer Auskleidungsaufhängung gemäß den hierin offenbarten Beispielen ist;
5A ein vergrößerter Querschnitt der Dichtungselemente einer Auskleidungsaufhängung nach dem Abdichten und Verankern an einer Verrohrung in einem Bohrloch gemäß den hierin offenbarten Beispielen ist;
5B ein vergrößerter Querschnitt der Dichtungselemente einer Auskleidungsaufhängung ist, nachdem die druckreduzierenden Metallelemente den Druck innerhalb des Raums zwischen den Dichtungselementen gemäß den hierin offenbarten Beispielen reduziert haben;
6A ein vergrößerter Querschnitt der Dichtungselemente einer Auskleidungsaufhängung nach dem Abdichten und Verankern an einer Verrohrung in einem Bohrloch gemäß den hierin offenbarten Beispielen ist; und
6B ein vergrößerter Querschnitt der Dichtungselemente einer Auskleidungsaufhängung ist, nachdem die druckreduzierenden Metallelemente den Druck innerhalb des Raums zwischen den Dichtungselementen gemäß den hierin offenbarten Beispielen reduziert haben.

Die veranschaulichten Figuren sind nur beispielhaft und sollen keine Einschränkung in Bezug auf die Umgebung, die Architektur, das Design oder den Prozess, in dem verschiedene Beispiele implementiert werden können, geltend machen oder implizieren.
Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf die Verwendung von druckreduzierenden Metallelementen und insbesondere auf die Verwendung eines Metallelements, um den Druck gegen eine Auskleidungsaufhängung zu verringern, der durch die Wärmeausdehnung von Bohrlochflüssigkeiten verursacht wird.
In der folgenden detaillierten Beschreibung mehrerer veranschaulichender Beispiele wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen veranschaulichende Beispiele gezeigt sind, die praktiziert werden können. Diese Beispiele sind ausreichend detailliert beschrieben, um es dem Fachmann zu ermöglichen, sie zu praktizieren, und es versteht sich, dass andere Beispiele verwendet werden können und dass logische strukturelle, mechanische, elektrische und chemische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist oder Umfang der offenbarten Beispiele abzuweichen. Um Details zu vermeiden, die nicht notwendig sind, um es dem Fachmann zu ermöglichen, die hierin beschriebenen Beispiele auszuführen, kann die Beschreibung bestimmte Informationen weglassen, die dem Fachmann bekannt sind. Die folgende detaillierte Beschreibung ist daher nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Umfang der veranschaulichenden Beispiele wird nur durch die beigefügten Ansprüche definiert.
Sofern nicht anders angegeben, sind alle Zahlen, die Mengen von Bestandteilen, Eigenschaften wie Molekulargewicht, Reaktionsbedingungen usw. ausdrücken, die in der vorliegenden Beschreibung und den zugehörigen Ansprüchen verwendet werden, so zu verstehen, dass sie in allen Fällen durch den Begriff „ungefähr“ modifiziert sind. Dementsprechend sind, sofern nicht anders angegeben, die numerischen Parameter, die in der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen angegeben sind, Annäherungen, die abhängig von den gewünschten Eigenschaften, die durch die Beispiele der vorliegenden Offenbarung erhalten werden sollen, variieren können. Zumindest und nicht als Versuch, die Anwendung der Äquivalenzlehre auf den Umfang des Anspruchs zu beschränken, sollte jeder numerische Parameter zumindest im Lichte der Anzahl der angegebenen signifikanten Stellen und unter Anwendung gewöhnlicher Rundungsverfahren ausgelegt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass, wenn „ungefähr“ am Anfang einer numerischen Liste steht, „ungefähr“ jede Nummer der numerischen Liste modifiziert. Ferner können in einigen numerischen Auflistungen von Bereichen einige aufgeführte Untergrenzen größer sein als einige aufgeführte Obergrenzen. Ein Fachmann wird erkennen, dass die ausgewählte Teilmenge die Auswahl einer Obergrenze erfordern wird, die über der ausgewählten Untergrenze liegt.
Sofern nicht anders angegeben, soll die Verwendung jeglicher Form der Begriffe „verbinden“, „eingreifen“, „koppeln“, „anbringen“ oder eines anderen Begriffs, der eine Interaktion zwischen Elementen beschreibt, die Interaktion nicht auf eine direkte Interaktion zwischen den Elementen beschränken und kann auch eine indirekte Wechselwirkung zwischen den beschriebenen Elementen beinhalten. Ferner umfasst jede Verwendung irgendeiner Form der Begriffe „verbinden“, „eingreifen“, „koppeln“, „anbringen“ oder eines anderen Begriffs, der eine Wechselwirkung zwischen Elementen beschreibt, Teile, die ohne die Hilfe von fremden Befestigungselementen oder Verbindungsvorrichtungen einstückig miteinander ausgebildet sind. In der folgenden Diskussion und in den Ansprüchen werden die Begriffe „einschließlich“ und „umfassend“ in einer offenen Weise verwendet und sollten daher so interpretiert werden, dass sie „einschließlich, aber nicht beschränkt auf“ bedeuten. Sofern nicht anders angegeben, erfordert das in diesem Dokument verwendete „oder“ keine gegenseitige Ausschließlichkeit.
Die Begriffe lochaufwärts und lochabwärts können verwendet werden, um sich auf die Position verschiedener Komponenten relativ zum Boden oder Ende eines Bohrlochs zu beziehen. Beispielsweise kann eine erste Komponente, die als lochaufwärts von einer zweiten Komponente befindlich beschrieben wird, weiter vom Ende des Bohrlochs entfernt sein als die zweite Komponente. In ähnlicher Weise kann eine erste Komponente, die als lochabwärts von einer zweiten Komponente befindlich beschrieben wird, näher am Ende des Bohrlochs angeordnet sein als die zweite Komponente.
Beispiele der hierin beschriebenen Vorrichtungen, Verfahren und Systeme beziehen sich auf die Verwendung von druckreduzierenden Metallelementen für Auskleidungsaufhängungen. Die druckreduzierenden Metallelemente können auf der Außenfläche der Auskleidungsaufhängung platziert werden und sind zwischen den Dichtungselementen angeordnet. Wie hierin verwendet, bezieht sich „Dichtungselemente“ auf jedes Element, das verwendet wird, um eine Dichtung zu bilden. Die druckreduzierenden Metallelemente können bei Bohrlochtemperaturen schmelzen, und das geschmolzene Metall zieht sich im Volumen zusammen, wodurch zusätzlicher volumetrischer Raum für die Wärmeausdehnung jeglicher Bohrlochflüssigkeit bereitgestellt wird, die in dem Raum zwischen den Dichtungselementen eingeschlossen ist. Alternativ können die druckreduzierenden Metallelemente mit der Bohrlochflüssigkeit (z.B. einer wässrigen Flüssigkeit) reagieren und ein Reaktionsprodukt erzeugen, das weniger Volumen einnimmt als die kombinierten Volumina des nicht umgesetzten druckreduzierenden Metallelements und der Bohrlochflüssigkeit. Das Reaktionsprodukt würde somit zusätzlichen volumetrischen Raum für die Wärmeausdehnung jeglicher nicht umgesetzter Bohrlochflüssigkeit bereitstellen. Vorteilhafterweise können die druckreduzierenden Metallelemente bei hohen Bohrlochtemperaturen verwendbar sein, wie solchen, die 350°F überschreiten. Als weiterer Vorteil können die druckreduzierenden Metallelemente verwendbar sein, wenn die Bohrlochflüssigkeiten einen hohen Salzgehalt aufweisen. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass die druckreduzierenden Metallelemente eine große Vielfalt von Metallen und Metalllegierungen umfassen. Ein weiterer zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass in einigen Beispielen die druckreduzierenden Metallelemente als Backup-Dichtungselemente verwendet werden können, um die Gesamtdichtfähigkeiten der Auskleidungsaufhängung zu ergänzen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die druckreduzierenden Metallelemente an einer vorhandenen Auskleidungsaufhängung ohne Auswirkung auf oder Anpassung des Außendurchmessers oder Außenprofils der Auskleidungsaufhängung platziert werden können.
Die druckreduzierenden Metallelemente vergrößern den Volumenraum, der für die Wärmeausdehnung der Bohrlochflüssigkeit verfügbar ist. In einem konkreten Beispiel kann sich Wasser um 40% von einem Temperaturanstieg von 250°F auf 650°F ausdehnen. Bohrlochflüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser, können zwischen den Dichtungselementen der Auskleidungsaufhängung eingeschlossen werden. Die durch steigende Bohrlochtemperatur induzierte Wärmeausdehnung des Wassers kann einen unerwünschten Druck auf die Dichtungselemente und die Auskleidungsaufhängung ausüben.
Die druckreduzierenden Metallelemente werden einer Materialveränderung unterzogen, um zusätzlichen volumetrischen Raum für jegliche eingeschlossene Bohrlochflüssigkeit bereitzustellen, die nach der Materialveränderung verbleibt. Die Materialveränderung kann eine physikalische Veränderung wie etwa eine Phasenänderung oder eine chemische Veränderung wie etwa die Bildung eines Reaktionsprodukts sein. In jedem Beispiel wird der Volumenraum, der für die Wärmeausdehnung der verbleibenden Bohrlochflüssigkeit verfügbar ist, vergrößert, um zu ermöglichen, dass der ringförmige Druck innerhalb des abgedichteten Hohlraums zwischen Dichtungselementen reduziert wird.
In einigen Beispielen umfassen die druckreduzierenden Metallelemente ein Phasenwechselmetall. Das Metall kann seine Phasen entweder durch Schmelzen oder durch eine galvanische Reaktion von fest zu flüssig ändern. Im Allgemeinen schließen Beispiele der Phasenwechselmetalle Metalle ein, die sich zusammenziehen, wenn sie einen Phasenwechsel in die flüssige Phase durchlaufen. In einigen Beispielen kann das Phasenwechselmetall legiert sein. Die Metalllegierung kann nicht-eutektisch oder eutektisch sein. Wenn die Legierung nichteutektisch ist, kann sie untereutektisch oder übereutektisch sein. Beispiele der Phasenwechselmetalle umfassen Wismut, Antimon, Gallium, Blei, Zinn, Mangan, Cadmium, Aluminium, Eisen, Magnesium, Nickel, Beryllium, Barium, Zink oder jede Kombination oder Legierung, sind aber nicht darauf beschränkt. Bevorzugte Beispiele von Legierungen schließen Legierungen von Wismut, Antimon und Gallium ein, sind aber nicht darauf beschränkt.
In einigen Beispielen umfassen die druckreduzierenden Metallelemente ein reaktives Metall, das mit der Bohrlochflüssigkeit reagieren kann, um ein Reaktionsprodukt mit einem kleineren Volumen als das kombinierte Volumen des nicht umgesetzten reaktiven Metalls und der Bohrlochflüssigkeit zu erzeugen. Magnesium kann verwendet werden, um die volumetrische Gesamtverringerung des eingenommenen Raums zu veranschaulichen, wenn es einer Reaktion mit Wasser unterliegt, um ein Metallhydroxid zu bilden. Magnesium und Wasser können je nach Wassertemperatur ein Volumen von 52 bis 66 cm³ pro Mol haben. Magnesiumhydroxid, das Reaktionsprodukt von Magnesium und Wasser, hat ein Volumen von 24,9 cm³/mol. Das Volumen des Reaktionsprodukts beträgt 38% bis 48% des Volumens des nicht umgesetzten Magnesiums und Wassers. Jegliches aus der Reaktion entwickelte Gas kann in das Bohrloch entweichen, wodurch weiterer Raum für zusätzliche Wärmeausdehnung geschaffen wird. Als weiteres Beispiel können Calcium und Wasser je nach Temperatur des Wassers ein Volumen von 45 bis 52 cm³ pro Mol haben. Calciumhydroxid, das Reaktionsprodukt von Calcium und Wasser, hat ein Volumen von 34,4 cm³/mol. Das Volumen des Reaktionsprodukts beträgt 65% bis 75% des Volumens des nicht umgesetzten Calciums und Wassers. Als weiteres Beispiel können Aluminium und Wasser je nach Temperatur des Wassers ein Volumen von 67 bis 77 cm³ pro Mol aufweisen. Aluminiumhydroxid, das Reaktionsprodukt von Aluminium und Wasser, hat ein Volumen von 26 cm³/mol. Das Volumen des Reaktionsprodukts beträgt 33% bis 40% des Volumens des nicht umgesetzten Calciums und Wassers.
Im Allgemeinen kann das reaktive Metall ein beliebiges Metall oder eine Metalllegierung umfassen, die einer Reaktion unterzogen wird, um ein Reaktionsprodukt zu bilden, das ein geringeres Volumen als die kombinierten Volumina des reaktiven Grundmetalls und der Bohrlochflüssigkeit aufweist. Beispiele geeigneter reaktiver Metalle schließen Magnesium, Calcium, Aluminium, Zinn, Zink, Beryllium, Barium, Mangan oder jede Legierung oder Kombination ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Bevorzugte Metalle umfassen Magnesium, Calcium und Aluminium. Beispiele für geeignete Metalllegierungen für das reaktive Metall umfassen Legierungen von Magnesium, Calcium, Aluminium, Zinn, Zink, Kupfer, Beryllium, Barium, Mangan, Zirkonium, Yttrium, Neodym, Gadolinium, Silber, Zinn, Rhenium oder einer beliebigen Kombination, sind aber darauf nicht beschränkt. Bevorzugte Metalllegierungen umfassen Legierungen aus Magnesium-Zink, Magnesium-Aluminium, Calcium-Magnesium oder Aluminium-Kupfer.
In einigen Beispielen können die Metalllegierungen des reaktiven Metalls legierte Elemente umfassen, die nichtmetallisch sind. Beispiele für diese nichtmetallischen Elemente umfassen Graphit, Kohlenstoff, Silizium, Bornitrid und dergleichen, sind aber nicht darauf beschränkt. In einigen Beispielen wird das Metall legiert, um die Reaktivität zu erhöhen und/oder die Bildung von Oxiden zu kontrollieren.
In einigen Beispielen werden die Metalllegierungen des reaktiven Metalls auch mit einem Dotierungsmetall legiert, das die Korrosion fördert oder die Passivierung hemmt, wodurch die Hydroxidbildung erhöht wird. Beispiele für Dotierungsmetalle umfassen Nickel, Eisen, Kupfer, Kohlenstoff, Titan, Gallium, Germanium, Quecksilber, Kobalt, Iridium, Gold, Palladium oder eine beliebige Kombination, sind aber nicht darauf beschränkt.
In einigen Beispielen können die Metalle oder Metalllegierungen Metalle umfassen, die sowohl phasenändernd als auch reaktiv sind. Die Metalllegierungen können in einem Festlösungsverfahren, einem Pulvermetallurgieverfahren oder durch irgendein anderes Verfahren gebildet werden, wie es einem Durchschnittsfachmann offensichtlich wäre. Ungeachtet des Herstellungsverfahrens kann das druckreduzierende Metallelement über den Auskleidungsaufhängerdorn geschoben und durch jedes geeignete Verfahren an Ort und Stelle gehalten werden. Das druckreduzierende Metallelement kann in einem festen Stück oder in mehreren getrennten Stücken über dem Auskleidungsaufhängerdorn angeordnet werden. Sobald das druckreduzierende Metallelement an Ort und Stelle ist, wird es mit Endringen, gestanzten Ringen, Halteringen, Stellschrauben oder einem anderen derartigen Verfahren zum Halten des druckreduzierenden Metallelements in Position gehalten. Wie oben erörtert, können die druckreduzierenden Metallelemente so geformt und geformt sein, dass sie über vorhandene Auskleidungsaufhängungen passen, und erfordern daher möglicherweise keine Modifikation des Außendurchmessers oder Profils der Auskleidungsaufhängung.
In einigen optionalen Beispielen können die druckreduzierenden Metallelemente so hergestellt werden, dass sie Hohlräume enthalten, die den verfügbaren Raum für die Wärmeausdehnung vergrößern können, wenn das druckreduzierende Metallelement seine Phasen ändert oder mit der Bohrlochflüssigkeit reagiert. In anderen optionalen Beispielen können den druckreduzierenden Metallelementen als Teil ihrer Herstellung hohle brechbare bzw. zerdrückbare bzw. zerbrechliche Materialien (z.B. Glasmikrokugeln) zugesetzt werden. Die hohlen zerkleinerbaren Materialien können beim Überschreiten einer Druckschwelle zerbrechen. Das eingenommene Volumen der hohlen zerkleinerbaren Materialien ist hauptsächlich Luft. Das Zerkleinern der hohlen zerkleinerbaren Materialien würde somit das verfügbare Volumen für die Wärmeausdehnung der Bohrlochflüssigkeit erhöhen. In einigen optionalen Beispielen können die druckreduzierenden Metallelemente so hergestellt werden, dass sie eine geschlossenzellige Struktur aufweisen, die den verfügbaren Raum für die Wärmeausdehnung vergrößern kann, wenn das druckreduzierende Metallelement seine Phasen ändert oder mit der Bohrlochflüssigkeit reagiert.
In einigen Beispielen können die druckreduzierenden Metallelemente verwendet werden, um die durch die Dichtungselemente gebildete Dichtung zu ergänzen. Wenn das druckreduzierende Metallelement ein reaktives Metall umfasst, kann sich das Reaktionsprodukt (z.B. ein Metallhydroxid) nach der Reaktion verfestigen und ein gehärtetes, zementähnliches Material bilden, das den Durchgang der Bohrlochflüssigkeit durch das feste Reaktionsprodukt verhindern kann. Das Reaktionsprodukt kann auch die Verankerungsfähigkeit der Dichtungselemente der Auskleidungsaufhängung ergänzen. Wenn das druckreduzierende Metallelement ein phasenänderndes Metall umfasst, kann sich das flüssige Metall in einer solchen Position wieder verfestigen, um einen Durchgang der Bohrlochflüssigkeit durch das feste Metall zu verhindern. Das massive Metall kann auch die Verankerungsfähigkeit der Dichtungselemente der Auskleidungsaufhängung ergänzen.
Im Allgemeinen sind die Bohrlochflüssigkeiten, die sich im Bohrloch thermisch ausdehnen können, Flüssigkeiten auf Wasserbasis. Diese Bohrlochflüssigkeiten umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Salzwasser (z.B. Wasser, das ein oder mehrere darin gelöste Salze enthält), Sole (z.B. gesättigtes Salzwasser, das aus unterirdischen Formationen gefördert werden kann), Meerwasser oder eine beliebige Kombination davon. Im Fall von Salzwasser, Solen und Meerwasser kann die Bohrlochflüssigkeit ein einwertiges Salz oder ein zweiwertiges Salz umfassen. Einwertige Salze können zum Beispiel Natriumchloridsalz, Natriumbromidsalz, Kaliumchloridsalz, Kaliumbromidsalz und dergleichen umfassen. Zweiwertige Salze können beispielsweise Magnesiumchloridsalz, Calciumchloridsalz, Calciumbromidsalz und dergleichen umfassen. In einigen Beispielen kann der Salzgehalt der Bohrlochflüssigkeit 10% übersteigen. Vorteilhafterweise können die druckreduzierenden Metallelemente der vorliegenden Offenbarung nicht durch Kontakt mit Flüssigkeiten mit hohem Salzgehalt beeinträchtigt werden.
Die druckreduzierenden Metallelemente können in Hochtemperaturformationen verwendet werden, beispielsweise in Formationen mit Zonen mit Temperaturen gleich oder über 350°F. In einigen Beispielen können die druckreduzierenden Metallelemente sowohl in Hochtemperaturformationen als auch mit Bohrlochflüssigkeiten mit hohem Salzgehalt verwendet werden. Obwohl sich diese Offenbarung aufgrund ihrer extremen Temperaturen auf geothermische Bohrlöcher bezieht, versteht es sich, dass die Lehren dieser Offenbarung nicht auf geothermische Anwendungen beschränkt sind und auf jedes Bohrloch und insbesondere auf diejenigen, die Temperaturen gleich oder über 350°F haben, oder auf irgendein solches Bohrloch angewendet werden können, in dem Bohrlochflüssigkeiten für eine unerwünschte Wärmeausdehnung anfällig sein können.
1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Rohrsystems, allgemein 5, für ein geothermisches Bohrloch 10, das eine unterirdische Formation 15 durchdringt. Das Rohrsystem 5 umfasst eine Oberflächenverrohrung 20 und eine Oberflächenzementummantelung 25, die von der Oberfläche 30 abfällt. Das Rohrsystem 5 umfasst ferner zwei Schichten einer Zwischenverrohrung 35 und Zwischenzementummantelungen 40, die innerhalb der Oberflächenverrohrung 20 eingesetzt und konzentrisch darin verschachtelt sind. In einigen Beispielen kann nur eine Schicht der Zwischenverrohrung 35 verwendet werden. In einigen Beispielen kann ein flaches Bohrloch gebohrt werden, das möglicherweise keine Schicht einer Zwischenverrohrung 35 verwendet. Eine Auskleidungsaufhängung 45 wird innerhalb der innersten Zwischenverrohrung 35 eingesetzt. Die Auskleidungsaufhängung 45 kann verwendet werden, um eine Auskleidung 55 von innerhalb der vorherigen Verrohrung (d.h. der innersten Zwischenverrohrung 35) aufzuhängen. Die Auskleidung 55 kann eine beliebige Leitung sein, die zum Aufhängen innerhalb des geothermischen Bohrlochs 10 geeignet ist. Die Auskleidung 55 ist eine Leitung, die nicht zur Oberfläche 30 verläuft, wie es die Zwischenverrohrungsstränge 35 tun. Die Auskleidungsaufhängung 45 dichtet innerhalb der Zwischenverrohrung 35 ab, wodurch ermöglicht wird, dass die Auskleidung 55 funktionell als Verlängerung der Zwischenverrohrung 35 wirkt.
2 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung des beispielhaften Rohrsystems 5 aus 1. Das Rohrsystem 5 fungiert als Leitung für die geothermische Bohrung 10, die die unterirdische Formation 15 durchdringt. Das Rohrsystem 5 umfasst eine Oberflächenverrohrung 20 und eine Oberflächenzementummantelung 25, die die Oberflächenverrohrung 20 im Bohrloch verankert. Die Oberflächenverrohrung 20 erstreckt sich von der Oberfläche 30 nach unten bis zu einer gewünschten Tiefe in dem geothermischen Bohrloch 10. Die Zwischenverrohrung 35 wird konzentrisch innerhalb der Oberflächenverrohrung 20 eingesetzt. Die Zwischenverrohrung 35 kann innerhalb der Oberflächenverrohrung 20 mit einer Zementzwischenhülle 40 an Ort und Stelle gehalten werden. Obwohl nur eine Schicht der Zwischenverrohrung 35 dargestellt ist, versteht es sich, dass beliebig viele Schichten der Zwischenverrohrung 35 verwendet werden können. Alle nachfolgenden Schichten der Zwischenverrohrung 35 können innerhalb der veranschaulichten Zwischenverrohrung 35 konzentrisch ineinander verschachtelt sein. Die Auskleidungsaufhängung 45 wird innerhalb der Zwischenverrohrung 35 eingesetzt. Die Auskleidungsaufhängung 45 hängt eine Auskleidung 55 an ihrem Ende auf. Die Auskleidungsaufhängung 45 ist mit einer Reihe von Dichtungselementen 50 an der Zwischenverrohrung 35 verankert. Die Dichtungselemente 50 bilden äußere Dichtungen mit der angrenzenden Innenfläche der Zwischenverrohrung 35. Die gebildeten Dichtungen verhindern, dass Bohrflüssigkeit die Auskleidung 55 und die Auskleidungsaufhängung 45 umgeht. Die druckreduzierenden Metallelemente 60 können zwischen den Dichtungselementen 50 positioniert sein, um den Druck von Bohrlochflüssigkeiten zu reduzieren, die in irgendwelchen Hohlräumen 65 zwischen den Dichtungselementen 50 und der angrenzenden Innenfläche der Zwischenverrohrung 35 eingeschlossen sind.
Es sollte klar verstanden werden, dass die durch die 1-2 veranschaulichten Beispiele lediglich allgemeine Anwendungen der Prinzipien dieser Offenbarung in der Praxis sind und eine große Vielfalt anderer Beispiele möglich sind. Daher ist der Schutzumfang dieser Offenbarung in keiner Weise auf die Details irgendeiner der hierin beschriebenen Figuren beschränkt.
3 ist eine isometrische Darstellung eines Beispiels einer Auskleidungsaufhängung, im Allgemeinen 100. Die Auskleidungsaufhängung 100 koppelt an dem Kupplungsende 105 an die vorherige Verrohrung und bildet darin eine Dichtung. Die Dichtungselemente 110 bilden externe Dichtungen, um gegen die Oberfläche der vorherigen Verrohrung abzudichten und die Auskleidungsaufhängung 100 an der vorherigen Verrohrung oder der abgebundenen Zementschicht zu verankern. In einigen Beispielen sind die Dichtungselemente 110 Metalldichtungselemente und bilden Metall-Metall-Dichtungen oder Metall-Zement-Dichtungen. In anderen Beispielen können die Dichtungselemente 110 nichtmetallische Dichtungselemente sein. Eine Auskleidung (nicht veranschaulicht) kann an das Aufhängungsende 115 gekoppelt und daran aufgehängt sein. Druckreduzierende Metallelemente 120 können zwischen den Dichtungselementen 110 positioniert sein, um den Druck aus der thermischen Ausdehnung von Bohrlochflüssigkeiten zu reduzieren, die in Hohlräumen eingeschlossen sind (z. B. Hohlräumen 65, wie in 2 veranschaulicht), die zwischen den Dichtungselementen 110 und der angrenzenden Innenfläche der vorherigen Verrohrung oder abgebundenen Zementschicht gebildet sind. Wie oben beschrieben, reduzieren die druckreduzierenden Metallelemente 120 den Druck in den Hohlräumen, indem sie zusätzlichen volumetrischen Raum bereitstellen, in dem sich die eingeschlossenen Bohrlochflüssigkeiten thermisch ausdehnen können.
Es sollte klar verstanden werden, dass das durch 3 veranschaulichte Beispiel lediglich eine allgemeine Anwendung der Prinzipien dieser Offenbarung in der Praxis ist und eine große Vielfalt anderer Beispiele möglich ist. Daher ist der Schutzumfang dieser Offenbarung in keiner Weise auf die Details irgendeiner der hierin beschriebenen Figuren beschränkt.
4 ist eine isometrische Darstellung eines weiteren Beispiels einer Auskleidungsaufhängung, im Allgemeinen 200. Die Auskleidungsaufhängung 200 koppelt am Kopplungsende 205 an die vorherige Verrohrung und bildet darin eine Dichtung. Die metallischen Dichtungselemente 210 bilden externe Dichtungen, um gegen die Oberfläche der vorherigen Verrohrung oder abgebundenen Zementschicht abzudichten und die Auskleidungsaufhängung 200 an der vorherigen Verrohrung oder abgebundenen Zementschicht zu verankern. Nichtmetallische Dichtungselemente 215 können in der Nähe der metallischen Dichtungselemente 210 angeordnet sein, um Dichtungen gegen die vorhergehende Verrohrung oder abgebundene Zementschicht zu bilden. Eine Auskleidung (nicht dargestellt) kann an das Aufhängungsende 220 gekoppelt und daran aufgehängt sein. Druckreduzierende Metallelemente 225 können zwischen den metallischen Dichtungselementen 210 und/oder den nichtmetallischen Dichtungselementen 215 positioniert sein, um den Druck aus der Wärmeausdehnung von Bohrlochflüssigkeiten zu reduzieren, die in irgendwelchen Hohlräumen eingeschlossen sind (z.B. Hohlräumen 65, wie in veranschaulicht 2), die zwischen den metallischen Dichtungselementen 210 und/oder den nichtmetallischen Dichtungselementen 215 und der angrenzenden Innenfläche der vorherigen Verrohrung oder Zementummantelung gebildet sind. Wie oben beschrieben, reduzieren die druckreduzierenden Metallelemente 225 den Druck in den Hohlräumen, indem sie zusätzlichen volumetrischen Raum bereitstellen, in dem sich die eingeschlossenen Bohrlochflüssigkeiten thermisch ausdehnen können.
Obwohl 4 zwei nichtmetallische Dichtungselemente 215 veranschaulicht, die einzeln an den Enden einer Reihe von metallischen Dichtungselementen 210 angeordnet sind, versteht es sich, dass eine beliebige Anzahl von nichtmetallischen Dichtungselementen 215 verwendet werden kann, und dass die nichtmetallischen Dichtungselemente 215 wie gewünscht in irgendeiner Reihenfolge oder Reihe mit den metallischen Dichtungselementen 210 platziert werden können.
Die nichtmetallischen Dichtungselemente 215 können jede Art von Dichtungselement sein. Die nichtmetallischen Dichtungselemente 215 können ein beliebiges ölquellbares, wasserquellbares Material und/oder eine Kombination aus quellbarem nichtmetallischem Material umfassen, wie es einem Durchschnittsfachmann einfallen würde. Ein spezielles Beispiel für ein quellbares nichtmetallisches Material ist ein quellbares Elastomer. Die quellbaren nichtmetallischen Dichtungselemente 215 können quellen, wenn sie einer quellauslösenden Flüssigkeit (z.B. einer öligen oder wässrigen Flüssigkeit) ausgesetzt werden. Im Allgemeinen können die nichtmetallischen Dichtungselemente 215 durch Diffusion anschwellen, wodurch die Quellungs-induzierende Flüssigkeit in die Struktur der nichtmetallischen Dichtungselemente 215 absorbiert wird, wo ein Teil der Quellungs-induzierenden Flüssigkeit zurückgehalten werden kann. Die Quellungs-induzierende Flüssigkeit kann weiter in die quellbaren nichtmetallischen Dichtungselemente 215 diffundieren, wodurch bewirkt wird, dass die nichtmetallischen Dichtungselemente 215 quellen, bis sie eine benachbarte Oberfläche berühren. Die nichtmetallischen Dichtungselemente 215 können zusammen mit den metallischen Dichtungselementen 210 arbeiten, um eine differentielle ringförmige Dichtung um die Auskleidungsaufhängung 200 herum zu erzeugen.
Es sollte klar verstanden werden, dass das durch 4 veranschaulichte Beispiel lediglich eine allgemeine Anwendung der Prinzipien dieser Offenbarung in der Praxis ist und eine große Vielfalt anderer Beispiele möglich ist. Daher ist der Schutzumfang dieser Offenbarung in keiner Weise auf die Details irgendeiner der hierin beschriebenen Figuren beschränkt.
5A ist ein vergrößerter Querschnitt der Dichtungselemente 300 einer Auskleidungsaufhängung nach dem Abdichten und Verankern an einer Verrohrung 305 in einem Bohrloch. Ein druckreduzierendes Metallelement 310 ist in dem Hohlraum 315 zwischen benachbarten Dichtungselementen 300 angeordnet. Bei einigen Bohrvorgängen kann eine Bohrlochflüssigkeit 320 in dem Leerraum 315 eingeschlossen werden, nachdem die Dichtungselemente 300 die Dichtung um das Äußere der Auskleidungsaufhängung gebildet haben. Diese Bohrlochflüssigkeit 320 kann möglicherweise nicht aus dem umschlossenen Hohlraum 315 entweichen, sobald er abgedichtet ist. In einem Bohrloch mit einer sehr hohen Bohrlochtemperatur, wie etwa einem geothermischen Bohrloch, kann sich die Bohrlochflüssigkeit 320 thermisch ausdehnen. Die Wärmeausdehnung der Bohrlochflüssigkeit 320 kann den Druck innerhalb des Hohlraums 315 erhöhen. Ein erhöhter Druck innerhalb des Hohlraums 315 kann die Integrität der gebildeten Dichtung und die Verankerung, die durch die Dichtungselemente 300 durchgeführt wird, beeinträchtigen. In ihrem Anfangszustand reduzieren die druckreduzierenden Metallelemente 310 den volumetrischen Raum, der innerhalb des Hohlraums 315 verfügbar ist, damit sich Bohrlochflüssigkeiten aufhalten können. Die druckreduzierenden Metallelemente 310 können somit die Menge an Bohrlochflüssigkeit 320 begrenzen, die im Hohlraum 315 eingeschlossen sein kann.
Unter weiterer Bezugnahme auf 5A sind die druckreduzierenden Metallelemente 310 in ihrem Anfangszustand veranschaulicht, bevor sie den Druck in dem Hohlraum 315 reduziert haben. Die druckreduzierenden Metallelemente 310 umfassen ein Phasenänderungsmetall. Die druckreduzierenden Metallelemente 310 können innerhalb des Hohlraums 315 angeordnet und mit Endringen, gestanzten Ringen, Halteringen, Stellschrauben oder einem beliebigen solchen Verfahren zum Halten des druckreduzierenden Metallelements in Position gehalten werden. Die Zusammensetzung der druckreduzierenden Metallelemente 310 kann so ausgewählt werden, dass sie ein Schmelzen bei einer bestimmten Schwellentemperatur oder eine galvanische Reaktion induzieren.
5B ist ein vergrößerter Querschnitt der Dichtungselemente 300 einer Auskleidungsaufhängung, nachdem die druckreduzierenden Metallelemente 310 den Druck innerhalb des Hohlraums 315 reduziert haben. In dem veranschaulichten Beispiel sind die druckreduzierenden Metallelemente 310 geschmolzen oder galvanisch reagiert, und diese Phasenänderung erzeugt eine Flüssigkeit, die weniger Volumen innerhalb des Hohlraums 315 einnimmt. Diese Phasenänderung des druckreduzierenden Metallelements 310 kann auftreten, wenn die Temperatur innerhalb des Bohrlochs die Schmelztemperatur des druckreduzierenden Metallelements 310 übersteigt oder wenn das druckreduzierende Metallelement 310 galvanisch reagiert hat. Nachdem das druckreduzierende Metallelement 310 seine Phasen geändert hat, würde der Bohrlochflüssigkeit 320, die in dem Leerraum 315 eingeschlossen ist, zusätzlicher volumetrischer Raum für eine thermische Expansion bereitgestellt werden. Der zusätzliche volumetrische Raum, der durch das druckreduzierende Metallelement 310 bereitgestellt wird, ermöglicht es, dass der Druck innerhalb des Hohlraums 315 reduziert wird, wenn sich die Bohrlochflüssigkeit 320 innerhalb des Hohlraums 315 thermisch ausdehnt.
In einigen Beispielen können sich die Flüssigkeitsdruck reduzierenden Metallelemente 310 wieder verfestigen und die durch die Dichtungselemente 300 bereitgestellte Dichtung ergänzen, falls die Geometrie des Hohlraums 315 für einen Teil des wiederverfestigten Metalls förderlich ist, um die Außenflächen der vorherigen Verrohrung und der Auskleidungsaufhängung zu kontaktieren, so dass über dem wiedererstarrten Metall ein Druckunterschied existiert.
Es sollte klar verstanden werden, dass die durch die 5A-5B veranschaulichten Beispiele lediglich allgemeine Anwendungen der Prinzipien dieser Offenbarung in der Praxis sind und eine große Vielfalt anderer Beispiele möglich sind. Daher ist der Schutzumfang dieser Offenbarung in keiner Weise auf die Details irgendeiner der hierin beschriebenen Figuren beschränkt.
6A ist ein vergrößerter Querschnitt der Dichtungselemente 400 einer Auskleidungsaufhängung nach dem Abdichten und Verankern an einer Verrohrung 405 in einem Bohrloch. Ein druckreduzierendes Metallelement 410 ist in dem Hohlraum 415 zwischen den benachbarten Dichtungselementen 400 angeordnet. Bei einigen Bohrvorgängen kann eine Bohrlochflüssigkeit 420 in dem Leerraum 415 eingeschlossen werden, nachdem die Dichtungselemente 400 die Dichtung um das Äußere der Auskleidungsaufhängung gebildet haben. Diese Bohrlochflüssigkeit 420 ist möglicherweise nicht in der Lage, aus dem umschlossenen Hohlraum 415 zu entweichen, sobald er abgedichtet ist. In einem Bohrloch mit einer sehr hohen Bohrlochtemperatur, wie beispielsweise einem geothermischen Bohrloch, kann sich die Bohrlochflüssigkeit 420 thermisch ausdehnen. Die Wärmeausdehnung der Bohrlochflüssigkeit 420 kann den Druck innerhalb des Hohlraums 415 erhöhen. Erhöhter Druck innerhalb des Hohlraums 415 kann die Integrität der Dichtung und Verankerung beeinträchtigen, die durch die Dichtungselemente 400 durchgeführt werden. In ihrem Anfangszustand reduzieren die druckreduzierenden Metallelemente 410 den Volumenraum, der innerhalb des Hohlraums 415 verfügbar ist, damit sich die Bohrlochflüssigkeit 420 aufhalten kann. Die druckreduzierenden Metallelemente 410 können somit die Menge an Bohrlochflüssigkeit 420 begrenzen, die in dem Hohlraum 415 eingeschlossen sein kann.
Unter weiterer Bezugnahme auf 6A sind die druckreduzierenden Metallelemente 410 in ihrem Anfangszustand veranschaulicht, bevor sie den Druck in dem Hohlraum 415 reduziert haben. Die druckreduzierenden Metallelemente 410 umfassen reaktive Metalle. Die druckreduzierenden Metallelemente 410 können innerhalb des Leerraums 415 angeordnet und mit Endringen, gestanzten Ringen, Halteringen, Stellschrauben eines beliebigen solchen Verfahrens zum Halten des druckreduzierenden Metallelements 410 in Position gehalten werden. Die Zusammensetzung der druckreduzierenden Metallelemente 410 kann so ausgewählt werden, dass sie mit der Bohrlochflüssigkeit 420 reagieren, um ein Reaktionsprodukt zu erzeugen, das weniger Volumen einnimmt als die kombinierten Volumina der Bohrlochflüssigkeit 420 und des druckreduzierenden Metallelements 410.
6B ist ein vergrößerter Querschnitt der Dichtungselemente 400 einer Auskleidungsaufhängung, nachdem die druckreduzierenden Metallelemente 410 den Druck innerhalb des Hohlraums 415 reduziert haben. In dem veranschaulichten Beispiel haben die druckreduzierenden Metallelemente 410 mit der Bohrlochflüssigkeit 420 reagiert. Das aus dieser Reaktion erzeugte Reaktionsprodukt nimmt innerhalb des Hohlraums 415 weniger Volumen ein als die kombinierten Volumina der nicht reagierten Bohrlochflüssigkeit 420 und der druckreduzierenden Metallelemente 410. Somit würde jeder nicht umgesetzten Bohrlochflüssigkeit 420 zusätzlicher volumetrischer Raum für die Wärmeausdehnung bereitgestellt werden. Dieser zusätzliche volumetrische Raum, der durch das druckreduzierende Metallelement 410 bereitgestellt wird, ermöglicht, dass der Druck innerhalb des Hohlraums 415 verringert wird, wenn sich die verbleibende Bohrlochflüssigkeit innerhalb des Hohlraums 415 thermisch ausdehnt.
In einigen Beispielen kann das Reaktionsprodukt der druckreduzierenden Metallelemente 410 und der Bohrlochflüssigkeit 420 die durch die Dichtungselemente 400 bereitgestellte Dichtung ergänzen, falls die Menge des gebildeten Reaktionsprodukts und die Geometrie des Hohlraums 415 für einen Teil davon förderlich sind das Reaktionsprodukt, um die äußeren Oberflächen der vorherigen Verrohrung und die Auskleidungsaufhängung zu kontaktieren, so dass eine Druckdifferenz über dem gebildeten Reaktionsprodukt existiert.
Es sollte klar verstanden werden, dass die durch die 6A-6B veranschaulichten Beispiele lediglich allgemeine Anwendungen der Prinzipien dieser Offenbarung in der Praxis sind und eine große Vielfalt anderer Beispiele möglich ist. Daher ist der Schutzumfang dieser Offenbarung in keiner Weise auf die Details irgendeiner der hierin beschriebenen Figuren beschränkt.
Es ist auch zu erkennen, dass die offenbarten Auskleidungsaufhängungen auch direkt oder indirekt die verschiedenen Bohrlochausrüstungen und -werkzeuge beeinflussen können, die während des Betriebs mit den Auskleidungsaufhängungen in Kontakt kommen können. Solche Geräte und Werkzeuge können Bohrlochverrohrung, Bohrlochauskleidung, Abschlussstrang, Einsatzstränge, Bohrstrang, Spiralrohr, Slickline, Drahtseil, Bohrgestänge, Schwerstangen, Schlammmotoren, Bohrlochmotoren und/oder -pumpen, oberflächenmontierte Motoren und/oder Pumpen, Zentralisierer, Turbolizer, Kratzer, Schwimmer (z.B. Schuhe, Halsbänder, Ventile usw.), Messungswerkzeuge und zugehörige Telemetriegeräte, Stellglieder (z.B. elektromechanische Geräte, hydromechanische Geräte usw.), Gleithülsen, Produktionshülsen, Stopfen, Siebe, Filter, Durchflusssteuergeräte (z.B. Zuflusssteuergeräte, autonome Zuflusssteuergeräte, Abflusssteuergeräte usw.), Kupplungen (z.B. elektrohydraulische Wet-Connect-, Dry-Connect-, induktive Koppler usw.), Steuerleitungen (z.B. elektrische, Glasfaser, Hydraulik usw.), Überwachungsleitungen, Bohrmeißel und Reibahlen, Sensoren oder verteilte Sensoren, Bohrlochwärmetauscher, Ventile und entsprechende Betätigungsvorrichtungen, Werkzeugdichtungen, Packer, Zementstopfen, Bridge-Plugs und andere Bohrlochisolationsvorrichtungen oder Komponenten und dergleichen beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Jede dieser Komponenten kann in den oben allgemein beschriebenen und in einer der Figuren dargestellten Systemen enthalten sein.
Bereitgestellt werden Auskleidungsaufhängungen zum Aufhängen einer Auskleidung in einem Bohrloch gemäß der Offenbarung und den veranschaulichten Figuren. Eine beispielhafte Auskleidungsaufhängung umfasst zwei Dichtungselemente, die an der Außenseite der Auskleidungsaufhängung angeordnet sind, und ein druckreduzierendes Metallelement, das zwischen den zwei Dichtungselementen angeordnet ist.
Zusätzlich oder alternativ können die Auskleidungsaufhänger eines oder mehrere der folgenden Merkmale einzeln oder in Kombination umfassen. Das druckreduzierende Metallelement kann ein Metall umfassen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Wismut, Antimon, Gallium, Blei, Zinn, Mangan, Cadmium, Aluminium, Eisen, Magnesium, Nickel, Beryllium, Barium, Zink, Calcium, Zinn, Kupfer, Zirkonium B. Yttrium, Neodym, Gadolinium, Silber, Rhenium, jeder Legierung davon und jeder Kombination davon. Das druckreduzierende Metallelement kann eine Metalllegierung mit mindestens einem legierten Metall umfassen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wismut, Antimon, Gallium, Aluminium, Calcium, Magnesium und einer beliebigen Kombination davon besteht. Das druckreduzierende Metallelement kann so hergestellt werden, dass es Hohlräume innerhalb des druckreduzierenden Metallelements enthält. Das druckreduzierende Metall kann ferner ein hohles zerkleinerbares Material umfassen.
Bereitgestellt werden Verfahren zum Reduzieren des ringförmigen Drucks um eine Auskleidungsaufhängung in einem Bohrloch gemäß der Offenbarung und den veranschaulichten Figuren. Ein beispielhaftes Verfahren umfasst das Positionieren einer Auskleidungsaufhängung in einem Bohrloch; wobei die Auskleidungsaufhängung folgendes umfasst: zwei Dichtungselemente, die an der Außenseite der Auskleidungsaufhängung angeordnet sind und einen Hohlraum dazwischen aufweisen, und ein druckreduzierendes Metallelement, das zwischen den zwei Dichtungselementen angeordnet ist. Das Verfahren umfasst ferner das Einschließen einer Bohrlochflüssigkeit in dem Hohlraum; wobei sich die Bohrlochflüssigkeit in dem Hohlraum thermisch ausdehnt, einen ringförmigen Druck in dem Hohlraum erzeugt und den ringförmigen Druck verringert, indem das druckreduzierende Metallelement materiell verändert wird.
Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren eines oder mehrere der folgenden Merkmale einzeln oder in Kombination umfassen. Das materielle Verändern des druckreduzierenden Metallelements kann ferner das Verändern der Phase des druckreduzierenden Metallelements umfassen. Das Ändern der Phase des druckreduzierenden Metallelements kann ferner das Schmelzen des druckreduzierenden Metallelements umfassen. Das Ändern der Phase des druckreduzierenden Metallelements kann ferner das galvanische Reagieren des druckreduzierenden Metallelements umfassen. Das materielle Verändern des druckreduzierenden Metallelements kann ferner das Umsetzen des druckreduzierenden Metallelements mit der Bohrlochflüssigkeit umfassen. Das druckreduzierende Metallelement kann ein Metall umfassen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Wismut, Antimon, Gallium, Blei, Zinn, Mangan, Cadmium, Aluminium, Eisen, Magnesium, Nickel, Beryllium, Barium, Zink, Calcium, Zinn, Kupfer, Zirkonium, Yttrium, Neodym, Gadolinium, Silber, Rhenium, jeder Legierung davon und jeder Kombination davon. Das druckreduzierende Metallelement kann eine Metalllegierung mit mindestens einem legierten Metall umfassen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wismut, Antimon, Gallium, Aluminium, Calcium, Magnesium und einer beliebigen Kombination davon besteht. Das druckreduzierende Metallelement kann so hergestellt werden, dass es Hohlräume innerhalb des druckreduzierenden Metallelements enthält. Das druckreduzierende Metallelement kann ferner ein hohles brechbares bzw. zerdrückbares bzw. zerbrechliches Material umfassen. Das Bohrloch kann ein Bohrloch eines geothermischen Bohrlochs sein.
Bereitgestellt werden Auskleidungsaufhängesysteme zum Aufhängen einer Auskleidung in einem Bohrloch gemäß der Offenbarung und den veranschaulichten Figuren. Ein beispielhaftes System umfasst zwei Dichtungselemente, die an der Außenseite der Auskleidungsaufhängung angeordnet sind, und ein druckreduzierendes Metallelement, das zwischen den beiden Dichtungselementen angeordnet ist. Das System umfasst ferner die Auskleidung, die mit einem ersten Ende der Auskleidungsaufhängung gekoppelt ist, und eine Leitung, die mit einem zweiten Ende der Auskleidungsaufhängung verbunden ist.
Zusätzlich oder alternativ kann das System eines oder mehrere der folgenden Merkmale einzeln oder in Kombination enthalten. Das druckreduzierende Metallelement kann ein Metall umfassen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Wismut, Antimon, Gallium, Blei, Zinn, Mangan, Cadmium, Aluminium, Eisen, Magnesium, Nickel, Beryllium, Barium, Zink, Calcium, Zinn, Kupfer, Zirkonium, Yttrium, Neodym, Gadolinium, Silber, Rhenium, jeder Legierung davon und jeder Kombination davon. Das druckreduzierende Metallelement kann so hergestellt werden, dass es Hohlräume und/oder ein hohles brechbares bzw. zerdrückbares bzw. zerbrechliches Material innerhalb des druckreduzierenden Metallelements enthält. Die Leitung kann eine Ummantelung oder eine Schicht aus abgebundenem Zement sein. Das Bohrloch kann das Bohrloch eines geothermischen Bohrlochs sein.
Die vorstehende Beschreibung stellt verschiedene Beispiele der hierin offenbarten Vorrichtungen, Systeme und Verwendungsverfahren bereit, die unterschiedliche Verfahrensschritte und alternative Kombinationen von Komponenten enthalten können. Es versteht sich, dass, obwohl hier einzelne Beispiele diskutiert werden können, die vorliegende Offenbarung alle Kombinationen der offenbarten Beispiele abdeckt, einschließlich, ohne Einschränkung, der unterschiedlichen Komponentenkombinationen, Verfahrensschrittkombinationen und Eigenschaften des Systems. Es versteht sich, dass die Zusammensetzungen und Verfahren in Bezug auf „umfassend“, „enthaltend“ oder „beinhaltend“ verschiedene Komponenten oder Schritte beschrieben werden. Die Systeme und Verfahren können auch „im Wesentlichen bestehen aus“ oder „aus den verschiedenen Komponenten und Schritten bestehen“. Darüber hinaus sind die unbestimmten Artikel „ein“ oder „eine“, wie sie in den Ansprüchen verwendet werden, hier so definiert, dass sie eines oder mehr als eines der Elemente bezeichnen, die sie einführen.
Der Kürze halber werden hierin nur bestimmte Bereiche ausdrücklich offenbart. Jedoch können Bereiche von einer beliebigen Untergrenze mit einer beliebigen Obergrenze kombiniert werden, um einen nicht ausdrücklich angegebenen Bereich anzugeben, ebenso wie Bereiche von einer beliebigen Untergrenze mit einer beliebigen anderen Untergrenze kombiniert werden können, um einen nicht ausdrücklich angegebenen Bereich anzugeben. Auf die gleiche Weise können Bereiche von jeder Obergrenze mit jeder anderen Obergrenze kombiniert werden, um einen nicht ausdrücklich angegebenen Bereich anzugeben.
Wann immer ein numerischer Bereich mit einer Untergrenze und einer Obergrenze offenbart wird, werden zusätzlich jede Zahl und jeder eingeschlossene Bereich, die in den Bereich fallen, ausdrücklich offenbart. Insbesondere ist jeder hierin offenbarte Wertebereich (in der Form „von etwa a bis etwa b“ oder äquivalent „von ungefähr a bis b“ oder äquivalent „von ungefähr a-b“) so zu verstehen, dass er jede Zahl und jeden Bereich darstellt, der in dem breiteren Wertebereich enthalten ist, selbst wenn dies nicht ausdrücklich angegeben ist. Somit kann jeder Punkt oder Einzelwert als seine eigene Unter- oder Obergrenze dienen, kombiniert mit jedem anderen Punkt oder Einzelwert oder jeder anderen Unter- oder Obergrenze, um einen nicht explizit angegebenen Bereich anzugeben.
Ein oder mehrere veranschaulichende Beispiele, die die hierin offenbarten Beispiele beinhalten, werden präsentiert. Aus Gründen der Klarheit werden in dieser Anmeldung nicht alle Merkmale einer physikalischen Implementierung beschrieben oder gezeigt. Daher sind die offenbarten Systeme und Verfahren gut geeignet, um die erwähnten Ziele und Vorteile sowie die ihnen innewohnenden zu erreichen. Die oben offenbarten speziellen Beispiele dienen nur der Veranschaulichung, da die Lehren der vorliegenden Offenbarung auf unterschiedliche, aber äquivalente Weisen modifiziert und praktiziert werden können, die für Fachleute offensichtlich sind, die von den Lehren hierin profitieren. Darüber hinaus sind keine Beschränkungen auf die hierin gezeigten Konstruktions- oder Designdetails beabsichtigt, außer wie in den nachstehenden Ansprüchen beschrieben. Es ist daher offensichtlich, dass die oben offenbarten bestimmten veranschaulichenden Beispiele geändert, kombiniert oder modifiziert werden können, und alle diese Variationen als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung betrachtet werden. Die hierin veranschaulichend offenbarten Systeme und Verfahren können geeigneterweise in Abwesenheit irgendeines Elements, das hierin nicht speziell offenbart ist, und/oder eines hierin offenbarten optionalen Elements praktiziert werden.
Obwohl die vorliegende Offenbarung und ihre Vorteile im Detail beschrieben wurden, versteht es sich, dass verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abwandlungen hierin vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Verfahren zum Reduzieren des ringförmigen Drucks um eine Auskleidungsaufhängung herum, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Positionieren einer Auskleidungsaufhängung in einem Bohrloch, wobei die Auskleidungsaufhängung Folgendes umfasst: zwei Dichtungselemente, die an der Außenseite der Auskleidungsaufhängung angeordnet sind und dazwischen einen Hohlraum aufweisen, und ein druckreduzierendes Metallelement, das zwischen den beiden Dichtungselementen angeordnet ist; Einschließen einer Bohrlochflüssigkeit in dem Hohlraum, wobei sich die Bohrflüssigkeit in dem Hohlraum thermisch ausdehnt, wodurch ein ringförmiger Druck in dem Hohlraum erzeugt wird; und Reduzieren des ringförmigen Drucks durch materielles Verändern des druckreduzierenden Metallelements.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das materielle Ändern des druckreduzierenden Metallelements das Ändern der Phase des druckreduzierenden Metallelements umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Ändern der Phase des druckreduzierenden Metallelements das Schmelzen des druckreduzierenden Metallelements umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Ändern der Phase des druckreduzierenden Metallelements das galvanische Reagieren des druckreduzierenden Metallelements umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das materielle Verändern des druckreduzierenden Metallelements das Umsetzen des druckreduzierenden Metallelements mit der Bohrlochflüssigkeit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das druckreduzierende Metallelement ein Metall umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wismut, Antimon, Gallium, Blei, Zinn, Mangan, Cadmium, Aluminium, Eisen, Magnesium, Nickel, Beryllium, Barium, Zink, Calcium, Zinn, Kupfer, Zirkonium, Yttrium, Neodym, Gadolinium, Silber, Rhenium, jeder Legierung davon und jeder Kombination davon besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das druckreduzierende Metallelement eine Metalllegierung mit mindestens einem legierten Metall umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wismut, Antimon, Gallium, Aluminium, Calcium, Magnesium und einer beliebigen Kombination davon besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das druckreduzierende Metallelement so hergestellt wird, dass es Hohlräume in dem druckreduzierenden Metallelement enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das druckreduzierende Metallelement ferner ein hohles zerkleinerbares Material umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bohrloch ein Bohrloch eines geothermischen Bohrlochs ist.
Auskleidungsaufhängung zum Aufhängen einer Auskleidung, wobei die Auskleidungsaufhängung Folgendes umfasst: zwei Dichtungselemente, die an der Außenseite der Auskleidungsaufhängung angeordnet sind; und ein druckreduzierendes Metallelement, das zwischen den beiden Dichtungselementen angeordnet ist.
Auskleidungsaufhängung nach Anspruch 11, wobei das druckreduzierende Metallelement ein Metall umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wismut, Antimon, Gallium, Blei, Zinn, Mangan, Cadmium, Aluminium, Eisen, Magnesium, Nickel, Beryllium, Barium, Zink, Calcium, Zinn, Kupfer, Zirkonium, Yttrium, Neodym, Gadolinium, Silber, Rhenium, jeder Legierung davon und jeder Kombination davon besteht.
Auskleidungsaufhängung nach Anspruch 11, wobei das druckreduzierende Metallelement eine Metalllegierung mit mindestens einem legierten Metall umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wismut, Antimon, Gallium, Aluminium, Calcium, Magnesium und einer beliebigen Kombination davon besteht.
Auskleidungsaufhängung nach Anspruch 11, wobei das druckreduzierende Metallelement so hergestellt ist, dass es Hohlräume in dem druckreduzierenden Metallelement enthält.
Auskleidungsaufhängung nach Anspruch 11, wobei das druckreduzierende Metall ferner ein hohles brechbares bzw. zerdrückbares bzw. zerbrechliches Material umfasst.
Auskleidungsaufhängungssystem zum Aufhängen einer Auskleidung in einem Bohrloch, wobei das System Folgendes umfasst: eine Auskleidungsaufhängung, umfassend: zwei Dichtungselemente, die an der Außenseite der Auskleidungsaufhängung angeordnet sind, und ein druckreduzierendes Metallelement, das zwischen den zwei Dichtungselementen angeordnet ist, wobei die Auskleidung mit einem ersten Ende der Auskleidungsaufhängung gekoppelt ist; und eine Leitung, die mit einem zweiten Ende der Auskleidungsaufhängung verbunden ist.
System nach Anspruch 16, wobei das druckreduzierende Metallelement ein Metall umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wismut, Antimon, Gallium, Blei, Zinn, Mangan, Cadmium, Aluminium, Eisen, Magnesium, Nickel, Beryllium, Barium, Zink, Calcium, Zinn, Kupfer, Zirkonium, Yttrium, Neodym, Gadolinium, Silber, Rhenium, jeder Legierung davon und jeder Kombination davon besteht.
System nach Anspruch 16, wobei das druckreduzierende Metallelement so hergestellt ist, dass es Hohlräume und/oder ein hohles brechbares bzw. zerdrückbares bzw. zerbrechliches Material innerhalb des druckreduzierenden Metallelements enthält.
System nach Anspruch 16, wobei die Leitung eine Verrohrung oder eine Schicht aus abgebundenem Zement ist.
System nach Anspruch 16, wobei das Bohrloch das Bohrloch eines geothermischen Bohrlochs ist.