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Vorrichtung zum Freimachen verklemmter Rohre Die Erfindung betrifft
Verfahren und Vorrichtungen zum Freimachen verklemmter Rohre in Bohrlöchern und
bezieht sich insbesondere auf solche Verfahren und Vorrichtungen, bei denen ein
massiver, metallischer, langgestreckter Körper durch das frei zu machende Rohr gedrückt
wird, wobei der metallische, langgestreckte Körper wenigstens einen Ab-
schnitt
aufweist, der gebogen oder deformiert ist und der eine genügende Steifigkeit aufweist,
um das frei zu machende Rohr zu deformieren, wenn er durch dasselbe gedrückt wird.
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Der in der Beschreibung gebrauchte Ausdruck »verklemmte Rohre« bezieht
sich auf irgendeine Art Rohr, welches in ein Bohrloch zum Zwecke des Bohrens oder
der Förderung von Wasser, öl, Gas usw. eingebaut ist und in der Bohrung eine
solche Lage eingenommen hat, daß es mittels der üblichen Verfahren durch Ausübung
eines längsgerichteten Zuges (Ausübung eines Zuges an dem Rohr bis zu seiner Bruchgrenze)
oder eines Druckes (durch Einwirkung des Gewichtes des freien Rohrstranges in der
Bohrung abwärts auf das verklemmte Rohr) weder gesenkt noch gezogen werden kann.
Somit bezeichnet der Ausdruck »verklemmt« ein Rohr, welches unter den oben beschriebenen
Bedingungen in der Sonde festsitzt.
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Es können eine ganze Anzahl Bedingungen in der Sonde auftreten, welche
ein Verklemmen des Rohres verursachen. Diese Bedingungen sind nachfolgend aufgeführt.
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1. Absetzen von Sand oder Schieferton beim Bohren in lockeren
Formationen in dem ringförinigen Raum zwischen der Außenwand des Rohres und der
Bohrungswandung in solcher Menge, daß eine so große Reibung erzeugt wird, daß das
Rohr weder in Längsrichtung bewegt noch gedreht werden kann.
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2. Wenn eine Rohrverbindung oder eine andere am Rohr sitzende Vorrichtung,
die einen größeren Durchmesser als das Rohr hat, in eine einseitige Erweiterung
der Bohrung gelangt, die sich bei Dreh- oder Längsbewegung eines eine Abbiegung
aufweisenden Rohrstrangs in der Bohrlochwand gebildet hat. Bei einem solchen Zustand
wird das Rohr durch die Zugspannung des darunter hängenden Rohres an der nach innen
gerichteten Bohrlochswand gehalten, wodurch bewirkt wird, daß diese Seite auf die
gleiche Größe des Rohres abgenutzt wird. Mit anderen Worten, bei einem Klemmsitz
versucht das unter Spannung stehende Rohr, sich auszurichten oder irgendwelche Abweichungen
der Bohlung von der Geraden zu beseitigen. Unter diesen Bedingungen wird jeder Gegenstand,
der einen größeren Durchmesser als das Rohr an der Abblegestelle aufweist, zum Festklemmen
neigen, wenn er in dieselbe hineingedrückt wird.
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3. Wo sich größere Gegenstände, wie z. B. Gesteinsbrocken oder
abgebrochene bzw. verlorengegangene Teile der Bohrwerkzeuge, im Bohrloch zwischen
dem Rohr und dem Bohrloch festsetzen und so ein Verklemmen des Rohres bewirken.
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4. Ein weiterer Zustand in einem Bohrloch, welcher ein Verklemmen
des Rohres verursachen kann, ist ein im Bohrloch vorhandener »Differenzdruck«. Bei
einem Differenzdruck fließt unter Hochdruck stehende Flüssigkeit in dem Ringraum
zwischen dem Futterrohr und der Bohrung in eine poröse, unterirdische Formation,
die einen weit geringeren Druck aufweist als die Flüssigkeit im Ringraum. Wenn diese
Bedingung eintritt, haftet das Futterrohr unter dem Einfluß des Differenzdruckes
an dem durchlässigen Abschnitt der Bohrungswand. Wenn das Futterrohr tatsächlich
mit der porösen oder durchlässigen Formation in Berührung kommt, wirkt dieses wie
eine Abdichtung an einer mehr oder weniger großen Fläche derselben und wird so mit
einem Druck an diese Zone gedrückt, der gleich dem Ringraumdruck minus dem Formationsdruck
mal der tatsächlichen Berührungsfläche zwischen der Außenwand des Futterrohres und
der Bohrungswand
ist. Wenn z. B. der Ringraumdruck den Formationsdruck
um 100 kg/cm-" übersteigt, während die Berührungsfläche zwischen Futterrohr
und Bohrlochwand 3200 cm2 beträgt, wird das Futterrohr mit einer Gesamtkraft
von 320 000 kg
an die Bohrungswand gedrückt. Es dürfte klar ersichtlich sein,
daß, solange dieser Zustand besteht, wenig Hoffnung vorhanden ist, das Futterrohr
weiter in die Bohrung hineinzubewegen oder es daraus zu entfernen. Der Grund hierfür
ist in letzterem Falle, daß sowohl das Gewicht des Futterrohres als auch die Scherkraft
an der Berührungsfläche überwunden werden muß.
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Eines der großen Probleme beim Bohren von Ölsonden besteht in der
Bergung von festgeklemmten Rohren. Rohre im Werte von Hunderten von NEI-lionen Dollar
bleiben jährlich in Bohrungen stecken. Nur etwa 30% der gesamten Rohre, welche in
Bohrungen eingebaut werden, können zur Zeit geborgen werden. Bisher war es nur möglich,
Futterrohre bis abwärts zum ersten ölsand bei einer Sonde mit mehreren ölhaltigen
Horizonten zu bergen, weil der erste Sand oder irgendeine andere durchlässige Zone
darüber ein Festwerden der Rohre durch Differenzdruck bewirkt.
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Ein Zweck der Erfindung besteht daher in der Schaffung eines wirtschaftlichen
und verläßlich arbeitenden Verfahrens und einer Vorrichtung zum Freimachen von Rohren,
welche in einer Bohrung festgeklemmt sind. Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht
in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Freimachen von in einer
Bohrung festsitzenden Rohren, gleichgültig, ob das betreffende Rohr infolge von
Feststoffansammlungen, Klemmsitzen, Differenzdruck oder aus anderen Ursachen festsitzt.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung
zum Freimachen von in einer Bohrung festsitzenden Rohren, welche entweder am Bohrgestänge
befestigt und zu dem blockierten Ab-
schnitt des Rohres herabgelassen werden
oder mittels hydraulischem Druck hindurchgedrückt werden kann.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens
und einer Vorrichtung zum Freimachen von in einer Bohrung festsitzenden Rohren,
mit der ein an mehreren Stellen in der Bohrung festsitzender Rohrstrang frei gemacht
werden kann, insbesondere Rohrstränge, welche an mehreren durchlässigen Sandstellen
durch Differenzdruck festsitzen.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens
und einer Vorrichtung zum Freimachen von in einer Bohrung festsitzenden Rohren,
welche geeignet sind, zementierte Rohre frei zu machen, bei denen die Bindung nicht
vollständig oder der Zement verunreinigt ist. Beispielsweise ist meistens ein langer
Abschnitt mit verunreinigtem Zement am oberen Ende eines zementierten Rohrabschnitts
vorhanden.
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Weitere Zwecke der Erfindung sind aus der Beschreibung zu entnehmen.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
in verschiedenen Ansichten gezeigt, wobei gleiche Bezugsziffern gleiche Teile bezeichnen.
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F i g. 1 ist ein Querschnitt durch eine Erdformation, welche
eine durchlässige Schicht enthält, wobei sich ein Futterrohr im Bohrloch bis unter
die durchlässige Schicht erstreckt und darin durch Differenzdruck festgeklemmt ist.
Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im Futterrohr mit
seinem wirksamen Abschnitt gerade oberhalb des an der durchlässigen Formation festsitzenden
Futterrohrabschnitts angeordnet.
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F i g. 2 ist ein Querschnitt durch eine Erdformation mit einer
durchlässigen Schicht, wobei ein Futterrohr sich in der Bohrung bis unter die durchlässige
Schicht erstreckt und sich eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
unmittelbar oberhalb des festsitzenden Futterrohrteils befindet.
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F i g. 3 ist ein Querschnitt durch eine Formation mit einer
durchlässigen Schicht, wobei sich ein Futterrohr in einer Bohrung bis unter die
durchlässige Schicht erstreckt und an derselben durch Differenzdruck festgehalten
wird. wobei eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßcn Vorrichtung sich innerhalb
des Futterrohres gegenüber der durchlässigen Zone befindet.
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F i g. 4 ist ein Querschnitt durch eine Erdformation mit einer
durchlässigen Schicht, wobei sich ein Futterrohr in der Bohrung bis unter die durchlässige
Schicht erstreckt und eine vierte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes in
einer Stellung gezeigt ist, in der der wirksame Teil der Vorrrichtung gegenüber
der durchlässigen Zone liegt.
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F i g. 5 ist eine Ansicht entlang der Linie V-V der F i
g. 4 in Richtung der Pfeile gesehen.
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F i g. 6 ist ein Querschnitt einer Erdformation mit einer durchlässigen
Schicht und einem in einer Bohrung bis unter die durchlässige Schicht abgesenkten
Futterrohr, wobei der wirksame Abschnitt einer fünften Ausführungsform der Vorrichtung
gegenüber der durchlässigen Schicht liegend gezeigt ist.
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Fig. 7 ist ein Querschnitt durch eine Erdformation mit einer
durchlässigen Schicht und einem in die Rohrung bis unter die durchlässige Schicht
abgesenkten Futterrohr, in welchem eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung angeordnet ist.
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Die Erfindung weist eine vorzugsweise zylindrische Metallstange auf,
deren größter Außendurchmesser geringer als der Innendurchmesser des frei zu machenden
Rohres ist, die mindestens über einen Teil ihrer Länge so weit abgebogen ist, daß
ihre Breite größer als der Innendurchmesser des frei zu machenden Rohres ist. Die
Vorrichtung weist genügend Festigkeit oder Steifigkeit auf, um das frei zu machende
Rohr zu deformieren, wenn sie hindurchgedrückt wird. Es sind zwei grundsätzliche
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen. Bei der ersten,
bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist die Vorrichtung so ausgebildet,
daß sie am unteren Ende eines drehbaren Bohrgestänges befestigt werden und mit dem
Ende des Bohrgestänges in das frei zu machende Rohr bis zu dem festsitzenden Teil
desselben abgesenkt werden kann. Diese Ausführungsforrn der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist in den F i g. 1 bis 5
gezeigt. Wenn die gekrümmte Stange bis in
die Nähe des festsitzenden Teiles des frei zu machenden Rohres abgesenkt ist, kann
sie mittels des Bohrgestänges gedreht werden, um das Rohr in der verklemmten Zone
frei zu machen.
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Die zweite Ausführungsforin der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die
in den F i g. 6 und 7 gezeigt ist, weist eine Metallstange der oben
beschriebenen Art
auf, die an ihrem oberen Ende so ausgebildet ist,
daß sie mittels hydraulischem Druck in dem frei zu machenden Rohr abwärts gedrückt
werden kann. Diese Ausführungsform kann in der Nähe oder an dem festsitzenden Teil
des Futterrohres nicht gedreht werden, und man muß sich lediglich auf die sich bei
seiner Bewegung durch den festsitzenden Abschnitt des frei zu machenden Rohres aus
der Form der Vorrichtung ergebende Wirkung verlassen. Gewisse bauliche Änderungen
können in beiden grundsätzlichen Ausführungsformen vorgenommen werden, deren Einzelheiten
im folgenden behandelt werden: In F i g. 1 ist eine erste Ausführungsform
der am Bohrgestänge aufgehangenen Vorrichtung gezeigt. Mit 10 ist eine Erdformation
bezeichnet, die eine durchlässige Schicht 11 aufweist. Es sei angenommen,
daß der Druck der durchlässigen Schicht geringer ist als der Druck im Ringraum,
so daß die Flüssigkeit im Ringraum in die durchlässige Schicht zu fließen versucht.
Das Futterrohr 13 erstreckt sich in der Bohrung 12 bis unter die durchlässige
Schicht 11 und haftet infolge der Druckdifferenz an der durchlässigen Schicht,
wie bei 14 dargestellt ist. Es sei ferner angenommen, daß weder auf das Futterrohr
ausgeübtzr Zug noch Druck in der Lage ist, dieses in der Differenzdruckzone frei
zu machen. Daher wird die, erfindungsgemäße Vorrichtung in das Futterrohr bis in
die Nähe des festsitzenden Teiles desselben abgesenkt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
weist die Vorrichtung eine zylindrische massive Metallstange 15 auf, die
einen Außendurchmesser hat, der etwas geringer als der Innendurchmesser des frei
zu machenden Rohres ist, wobei ein mit Gewinde versehenes oberes Ende
16 an dem unteren Ende 17 des Bohrgestänges 18 festgeschraubt
ist. Die Stange 15 ist, wie bei 15a gezeigt, wenigstens über einen Teil ihrer
Länge so gekrümmt, daß sie eine größere Breite einnimmt ' als der Innendurchmesser
des frei zu machenden Rohres beträgt, wobei die Stange genügend Festigkeit und Steifigkeit
aufweist, um das frei zu machende Rohr zu verformen, wenn sie durch dasselbe gedrückt
wird. Vorzugsweise ist die Stange in der Mitte gekrümmt und weist von der Zone der
größten Krümmung nach jedem Ende hin eine im wesentlichen gleichförinige Neigung
auf, die sich bis zu den geraden Endabschnitten 15 b und
15 c erstreckt. Die Ausbiegung des gekrümmten Abschnittes der
Stange muß selbstverständlich geringer sein als der lichte Durchmesser des Futterrohrstranges,
durch welchen die kurbelartig abgebogene Stange hindurchgeht, um zu dem festsitzenden
Teil des Rohres zu gelangen. Wenn am oberen Ende des Bohrloches ein äußeres Futterrohr
eingesetzt worden ist, muß natürlich auch das Ausmaß der Ausbiegung des gebogenen
Abschnittes geringer sein als der Innendurchmesser dieses äußeren Futterrohres,
um eingeführt werden zu können. Die Länge der kurbelartigen Stange 15 kann
in einem relativ weiten Bereich schwanken, sie ist jedoch vorzugsweise geringer
als die Normallänge eines in die Bohrung abgesenkten Rohrabschnittes (bei Ölbohrungen
sind 10 m üblich). Wenn die Länge in dieser Weise begrenzt ist, kann die
Vorrichtung leichter gehandhabt werden.
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Beim Betrieb der erfindungsgemäßen in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung
wird die kurb#elartige Stange 15
auf das Ende des Bohrgestänges
18 geschraubt und in das Futterrohr 13 des Sondenkopfes eingeführt.
Die Kurbel 15 muß am oberen Ende der Bohrung unter Kraftanwendung in das
Futterrohr hineingedrÜckt werden, bis das Gewicht des Bohrgestänges genügend groß
wird, um die Vorrichtung ohne Kraftanwendung durch das Futterrohr zu drücken. Wie
ersichtlich, wird das ganze Futterrohr, durch das sich die Kurbel 15 bewegt,
deformiert, wenn sie an derselben, wie in F i g. 1 gezeigt, entlanggleitet,
d. h., das Futterrohr nimmt beim Hindurchgehen der Kurbel deren Form an.
Es ist erwünscht, daß das Ausmaß der Biegung und die Länge derselben so gewählt
sind, daß das Futterrohr bei der Deformation nicht über die elastische Grenze hinaus
beansprucht wird, wobei es jedoch in einigen extremen Fällen notwendig werden kann,
eine Kurbel oder exzentrische Länge mit einer Form zu verwenden, welche das festsitzende
Rohr über seine elastische Grenze hinaus verformt. Gemäß einer vorzugsweisen Variante
wird die Kurbel 15 durch das Futterrohr 13 abwärts gedrückt, bis der
gekrümmte Abschnitt 15 a der Kurbel sich dem festsitzenden
Abschnitt des Rohres nähert. Bevor der gekrümmte Abschnitt 15a der Kurbel den festsitzenden
Abschnitt des Rohres erreicht, wird die Kurbel durch Drehung des Bohrgestänges
18 in Drehung versetzt. Die Kurbel 15 wird dann allmählich abgesenkt,
wobei die Drehung fortgesetzt wird, bis der gekrümmte Ab-
schnitt
15 a sich gegenüber der festsitzenden Zone befindet. Auf diese
Weise wird die Lösung der anhaftenden Fläche des Futterrohres 13 von der
Schicht 11
progressiv vorgenommen und nicht im ganzen und gleichzeitig. Die
Kurbel kann, falls erwünscht, unter gleichzeitiger Drehung bis vollständig unter
den festsitzenden Abschnitt bewegt werden. Wenn das Futterrohr 13 verklemmt
ist oder in einer seitlichen Erweiterung der Bohrung festsitzt, ist leicht einzusehen,
daß eine derartige Drehung bewirkt, daß das die Klemmung hervorrufende Material
zerkleinert und verlagert wird, um so das Rohr frei zu machen. Bei einem Festsitzen
durch Differenzdruck wird durch das Eindringen der Spülflüssigkeit in die durchlässige
Zone der Bohrschlamm an die durchlässige Zone angedrückt und entwässert, so daß
das, frei gewordene Rohr nicht wieder an dieser Zone haftenbleiben wird. Zusätzlich
wird durch die Drehung der Kurbel bei ihrer Abwärtsbewegung in den festsitzenden
Ab-
schnitt des Futterrohres der schwere dicke Schlamm in die Schichtporen
hineingewalzt, wodurch die durchlässige Schicht noch stärker abgedichtet wird, wodurch
die Neigung des Futterrohres zum Wiederanhaften weiter verringert wird.
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Wenn mehrere durchlässige Schichten oder festsitzende Abschnitte des
Futterrohres auftreten, sollte die Kurbel 15 zunächst über die erste festsitzende
Zone gedrückt und dann unter Drehung in die festsitzende Zone zur Freimachung bewegt
werden. Wenn diese Zone frei gemacht ist, wird die Kurbel abwärts in eine Stellung
Über der zweiten Zone gedrückt, die Drehung in Gang gesetzt und dann die Kurbel
unter Drehung in die festsitzende Zone bewegt. Auf diese Weise kann das Rohr an
einer beliebigen Anzahl festsitzender Zonen frei gemacht werden, so daß das Absenken
des Futterrohres züm Boden des Bohrloches oder seine Entfernung aus der Bohrung
gewährleistet werden kann. Nachdem einmal die festsitzende Zone frei gemacht
worden ist, werden das Bohrgestänge und die Kurbel aus dem Futterrohr herausgezogen.
Bei verunreinigten oder fehlerhaften Zementierungsarbeiten haften manchmal die Futterrohre
in so geringem Maße in der Bohrung,
daß die erfindungsgemäße Kurbel
in der Lage ist, mehrere hundert Meter der Futterrohre von der fehlerhaften Bindung
frei zu schlagen und zu bergen. In einigen Fällen jedoch, und dies ist eine Verfahrensvariante,
kann es wünschenswert sein, die Kurbel in den festsitzenden Abschnitt des Rohres
abzusenken, bevor mit der Drehung derselben begonnen wird.
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In F i g. 2 ist eine abgeänderte Ausführungsform der am Bohrgestänge
befestigten Kurbel dargestellt, die aus einem am oberen Ende mit Gewinde versehenen
Rohr besteht, welches am Bohrgestänge befestigt ist. In F i g. 2 bezeichnet
19 die Erdformation, 20 eine durchlässige Schicht, 21 Schieferton oder andere
Trümmer, in welchen die Futterrohre 22 nahe der durchlässigen Schicht festgeklemmt
sind, und 23
die Bohrung, die bis unter diese Schicht gebohrt ist. Das Rohr
24 weist einen kreisförmigen Hohlraum 25,
einen gekrümmten Abschnitt 24 a
und ein offenes oberes, mit einem Gewindeabschnitt 26 versehenes Ende auf,
welches an dem mit Gewinde verschenen Abschnitt 27 des Bohrgestänges
28 angreift. Obwohl die Kurbel 24 hohl ist, muß sie ausreichende Festigkeit
aufweisen, um das Futterrohr 22 in der in F i g. 1
gezeigten Weise verforinen
zu können. Während die Kurbel 15 gemäß der Ausführungsform nach F i
g. 1
einen Außendurchmesser aufweist, der nur wenig kleiner als der Innendurchmesser
des Futterrohres ist, damit er das Futterrohr 13 im wesentlichen gleichförmig,
ohne übermäßige Beanspruchung begrenzter Flächen derselben verformen kann, zeigt
F i g. 2 eine Abänderungsform gemäß der Erfindung, bei der Lagerstellen an
den Berührungspunkten der Kurbel mit dem Futterrohr verwendet werden, um die Abnutzung
am Werkzeug bzw. der Kurbel 24 auf ein Geringstmaß zu beschränken. In diesem Falle
weist die Kurbel gegenüber dem Innendurchmesser der Ausfütterung einen verhältnismäßig
kleinen Außendurchmesser auf, um auf diese Weise Lagerstellen 29 mit genügender
Dicke zu schaffen, die der Abnutzung über längere Zeiträume widerstehen. Die Lagerstellen
29 haben einen Außendurchmesser, der kleiner als der Innendurchmesser des
Futterrohres ist, um das Futterrohr beim Abwärtsdrücken der Kurbel nur durch die
Krümmung der Kurbel zu deformieren. Die Lagerstellen 29 sind vorzugsweise
in den Zonen größter Biegung der Kurbel und an den Enden der Biegungsabschnitte
angeordnet, die normalerweise die Reibung bei der Einführung und beim Durchdrücken
durch das Rohr und bei der Drehung im Futterrohr aufnehmen. Zusätzliche Lagerstellen
können zwischen der mittleren Lagerstelle und den Endlagern erforderlich sein, wenn
die Kurbel eine ungewöhnliche Länge aufweist.
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Die Wirkungsweise der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsfonn
ist die gleiche wie die der F i g. 1 . Die mit dem Bohrgestänge verschraubte
rohrförmige Kurbel wird mit den Lagerstellen in dem Futterrohr nach unten bis in
die Nähe des festsitzenden Abschnittes gedrückt, wobei mit der Drehung der Kurbel
innerhalb des Futterrohres begonnen wird, bevor oder nachdem der gekrümmte Abschnitt
der Kurbel in den festsitzenden Abschnitt des Futterrohres hineingedrückt ist. Es
wird darauf hingewiesen, daß die in F i g. 1 gezeigte Ausführungsform einer
massiven Kurbel auch mit Lagerstellen der in F i g. 2 gezeigten i Ausführungsform
zur Anwendung kommen kann, wobei lediglich eine massive Stange mit einem
etwas geringeren Durchmesser benutzt wird, an der die Lagerstellen befestigt sind.
Auch kann bei der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform ein Rohr ohne Lagerstellen
verwendet werden, wobei vorzugsweise ein Rohr mit etwas größerem Außendurchmesser
verwendet wird, um einen engeren Sitz mit dem Futterrohr 22 zu bilden. Außer den
erwähnten Unterschieden sind Konstruktion, Form, Festigkeit und Wirkungsweise der
in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform die gleichen wie in Fig.
1.
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F i g. 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform gemäß der Erfindung,
bei der die Kurbel mit ihrem oberen Ende mit dem Bohrgestänge verbunden ist und
sich mit diesem drehen kann. Die Kurbel ist so ausgebildet, daß sie während der
Einführung an der Außenseite geschmiert werden kann, so daß die durch Rotation verursachte
Reibung innerhalb des Rohres wie auch die Abnutzung reduziert werden. F i
g. 3 zeigt die Ausführungsforin mit einer Schmierung, bei der Lagerstellen,
wie mit Bezug auf F i g. 2 beschrieben, verwendet werden, während F i
g. 4 eine zum Schmieren geeignete Ausführungsform ohne Verwendung von Lagerstellen
zeigt. F i g. 3 zeigt eine Erdformation 30 mit einer durchlässigen
Schicht 31. Die Bohrung 32 erstreckt sich bis unter die durchlässige
Schicht 31 und die Erdformation 30, wobei das Futterrohr
33, das sich bis unter die durchlässige Schicht erstreckt, durch Differenzdruck
in dieser Schicht zum Festsitzen gekommen ist. F i g. 3 zeigt ebenfalls die
Durchführung eines Verfahrens, bei dem die Kurbel vollständig in die festsitzende
Zone eingeführt wird, bevor mit der Rotation begonnen wird. Bei der Ausführungsform
mit Schmiermöglichkeit besteht die Kurbel 34 aus einem Rohr mit einer Krümmung,
wie bei 34a, dessen kreisförmiger Hohlraum 35 am unteren Ende bei
36 verschlossen ist. Es sind Löcher 37
vorgesehen, welche die Wand
des Rohres 34 durchsetzen. Der mit Gewinde versehene Teil 38 der Kurbel 34
greift an dem mit Gewinde versehenen Ab-
schnitt 39 des Bohrgestänges
40 an. Während die Kurbel 34 durch das Futterrohr 33 in die festsitzende
Zone gedrückt wird, kann Schmiermittelflüssigkeit od. dgl. durch die Löcher
37 aus dem kreisförrnigen Raum 35 der Kurbel herausgedrückt werden.
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Dieses Schrriiermittel kann zur Reduzierung der Reibung sowohl beim
Abwärtsdrücken des Werkzeugs im Futterrohr als auch während der Drehung des Werkzeugs,
nachdem es gegenüber der festsitzenden Zone des Rohres in Stellung gebracht ist,
verwendet werden. Wenn an den Berührungspunkten der Kurbel, wie dies in F i
g. 3 gezeigt ist, Lager 41 verwendet werden, weist das Rohr 34 einen etwas
geringeren Außendurchmesser gegenüber dem Innendurchmesser des Futterrohres auf
als eine Kurbel ohne Lager, wobei die Lager 41 einen Außendurchniesser aufweisen,
der nur etwas geringer als der Innendurchmesser des Futterrohres ist. Wenn Lager
41 verwendet werden, sind vorzugsweise die Löcher 37 auf je-
der Seite
der Lager angeordnet, so daß diese den Schmiermittelfluß über die gesamte Außenfläche
der Kurbel und alle Lagerstellen nicht blockieren.
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In F i g. 4 ist die Ausführungsforrn mit einer Schmierung ohne
Lagerstellen gezeigt. Die Erdformation 42 weist eine durchlässige Schicht 43 auf.
Die Bohrung 44 ist durch die durchlässige Schicht ge. bohrt, wobei sich das Futterrohr
45 bis unter die durchlässige Schicht erstreckt. Das Rohr 46 hat einen Außendurchmesser,
der nur etwas geringer als der Innendurchmesser des Futterrohres ist, und weist
einen
gekrümmten Abschnitt 46a auf, der in die festsitzende Zone des Futterrohres an der
durchlässigen Schicht 43 eingefahren ist. In der Zeichnung ist der untere Abschnitt
der Kurbel abgeschnitten, wobei das untere Ende jedoch abgeschlossen ist, wie dies
in F i g. 3 dargestellt ist. Löcher 47 stehen mit dem Hohlraum 48 des Rohres
in Verbindung. Der mit Gewinde versehene Abschnitt am oberen Ende des Rohres ist
mit dem mit Gewinde versehenen Abschnitt 50 des Bohrgestänges 51 verbunden.
Das Schmiermittel kann genauso wie in der Ausführungsform nach F i g. 3 aus
den Löchern herausgedrückt werden, während sich die Kurbel 46 durch das frei zu
machende Rohr bewegt oder wenn sie zur Drehung darin in Stellung gebracht worden
ist. F i g. 5 zeigt die Wirkung der Drehbewegung der Kurbel 46 in der Ausfütterung,
wenn die Kurbel gedreht wird. Da die Breite des gekrümmten Abschnittes der Kurbel
geringer ist als der Durchmesser der Sondenbohrung, nutzt sich das Futterrohr 45
nicht übermäßig durch Reibung an der Bohrungswand ab (volle und gestrichelte Linien),
wenn die Kurbel gedreht wird. Neben den aufgeführten Unterschieden sind die Dimensionen
und Eigenschaften der in F i g. 3 und 4 gezeigten Kurbeln die gleichen wie
die in F i g. 1 und 2 dargestellten (davon abhängend, ob Lagerstellen verwendet
werden oder nicht), und zwar bezüglich ihrer Festigkeit, Größe, Länge, Form, Wirkungsweise
usw. Die beiden Ausführungsformen nach F i g. 3 und 4 sind in einer in die
festsitzende Länge des Futterrohres eingefahrenen Stellung gezeigt, bevor die Drehung
begonnen hat, wobei jedoch beide Ausführungsformen in Drehung versetzt werden können,
bevor das Freimachen der Rohres eingeleitet wird.
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Eine Verfahrensvariante im Betrieb der am Bohrgestänge befestigten
Ausführungsform (F i g. 1 bis 4) besteht darin, daß die Kurbel in den festsitzenden
Abschnitt des Rohres eingefahren wird, wobei dann lediglich eine Drehung der Kurbel
um 180' im Rohr erfolgt, so daß das Rohr nur einmal von der Wand abgebogen
wird. Bei dieser abgeänderten Arbeitsweise wird die Abnutzung an der Kurbel am Bohrgestänge
und am Futterrohr wesentlich herabgesetzt. Mit in der Bohrtechnik üblichen Mitteln
kann die Drehung der Kurbel am Ende des Bohrgestänges leicht gemessen und geregelt
werden.
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In F i g. 6 und 7 sind weitere, Ausführungsformen des
Erfindungsgegenstandes gezeigt, bei denen die Kurbel bzw. Metallstange nicht am
Ende des Bohrgestänges befestigt ist, um in das frei zu machende Futterrohr abgesenkt
oder durch dieses hindurchgedrückt zu werden, sondern es sind statt dessen am oberen
Ende der Kurbel Mittel befestigt, die es gestatten, daß das Werkzeug hydraulisch
nach unten durch das Futterrohr in dessen frei zu machenden Abschnitt gedrückt wird.
In F i g. 6 weist die Erdformation 52 eine durchlässige Schicht
53 auf. Die Bohrung 54 ist bis unter die durchlässige Schicht ge-
bohrt,
wobei sich das Futterrohr 55 darin bis unter die durchlässige Schicht erstreckt.
Das Futterrohr 55
hat sich an der Bohrungswand in der durchlässigen Schicht,
wie bei 56 gezeigt, durch Differenzdruck festgesetzt. Die vorzugsweise zylindrische
Kurbel bzw. Metallstange 57 weist einen gekrümmten Abschnitt 57a auf und
hat eine Festigkeit bzw. Steifigkeit, durch die das Rohr 55, durch welches
sie bewegt wird, so deformiert wird, daß es die Form des Werkzeugs annimmt.
Der Durchmesser der massiven Metallstange 57 ist vorzugsweise nur etwas geringer
als der Durchmesser des Rohres, durch das sie bewegt wird. Die Breite des deformierten
Abschnittes 57a ist geringer als die Oberflächenausfütterung und die Sondenbohrung,
durch die sie sich erstreckt. Das obere Ende 58 des Werkzeugs hat einen geringeren
Durchmesser, um die Anbringung von Packern oder Manschetten 59 und
60 daran zu gestatten. Manschettenstützringe 61 sind an dem den geringeren
Durchmesser aufweisenden Abschnitt 58 des Werkzeugs befestigt und stützen
die Manschetten 59 und 60 gegen den von oben darauf absgeübten hydraulischen
Druck ab.
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Beim Betrieb dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die Manschetten
lediglich an der Kurbel bzw. dem Werkzeug 57 befestigt, das Werkzeug in das
Futterrohr eingeführt und ein hydrau-Escher Druck auf es ausgeübt, um die Kurbel
durch das Futterrohr abwärts zu drücken. Die hydraulisch vorgetriebene Kurbel bewirkt
lediglich durch ihre Defonnation und die daraus resultierende Deformation des Rohres,
wenn sie dasselbe passiert, daß das Rohr aus seinem Eingriff mit der Wand gelöst
wird. Während am Bohrgestänge befestigte Kurbeln in dieser Weise abwärts gedrückt
werden können, ist es zweckmäßig, den Kurbeln beim Einbau auch eine zusätz-Eche
Drehbewegang zu erteilen. In F i g. 6 hat das untere Ende der Kurbel
57 schon den festsitzemden. Abschnitt des Rohres passiert, und das Rohr ist
zum Teil aus der Differenzdruckverklemmung gelöst gezeigt. Nachdem das Werkzeug
durch die Widerstandszone gedrückt ist, kann es durch irgendeine untere festgeklemmte
Zone des Rohres gepreßt werden, um auch sie, wie erwünscht, frei zu machen. Es ist
bei dieser Ausführungsform nicht möglich, das Werkzeug aus dem Rohr zu entfernen,
ohne das Rohr aus der Bohrung zu ziehen, wobei dies das vorzugsweise Verfahren darstellt,
um es zu bergen. Falls je-
doch erwünscht, kann das Werkzeug lediglich unter
irgendeine Produktionszone gedrückt und im Rohr belassen oder aus dem Ende des Rohres
herausgedrückt werden, welches dann frei vom Werkzeug geborgen wird. Die in F i
g. 6 gezeigte erfindungsgemäße Ausführungsforrn arbeitet in allen Fällen
festsitzender Rohre in zufriedenstellender Weise, mit Ausnahme gewisser Klemmsitzblockierungen.
Bei dem in F i g. 6
gezeigten Werkzeug ist es möglich, daß es durch eine gewisse
Art Klemmsitzblockierung hindurchgedrückt wird, ohne das Rohr von der Bohrlochswand
frei zu machen. Die mit Manschetten versehene, hydraulisch angetriebene, in F i
g. 7 gezeigte Ausführungsform weist diesen Mangel nicht auf. Es dürfte ersichtlich
sein, daß das in F i g. 6 gezeigte Werkzeug nicht über seine ganze Länge
massiv zu sein braucht, aber es muß entweder am oberen oder unteren Ende abgeschlossen
sein, um einen Durchfluß der hydraulischen Flüssigkeit zu verhindern.
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F i g. 7 zeigt eine spirallinienförmige Abänderungsform des
Werkzeugs nach F i g. 6. Die Erdformation 62 weist eine durchlässige
Schicht 63 auf. Die Sondenbohrung 64 erstreckt sich durch die durchlässige
Schicht bis darunter. Das Futterrohr 65 ist bis unter die durchlässige Schicht
abgesenkt und durch Differenzdruck, wie bei 66 angedeutet, darin verklemmt.
Um das Futterrohr 65 aus seiner Haftung an der durchlässigen Schicht
63 zu befreien, wird die steife, das Futterrohr deformierende spiralförmige
Kurbel 66, die einen geringeren Durchmesserabschnitt 67 am
oberen
Ende hat und mit Manschettenstützen 68 und daran befestigten Manschetten
69 und 70 versehen ist, in das Futterrohr durch Hydraulikdruck abwärts
gedrückt. Die Weite der spiraligen Windungen in der Länge der Kurbel 66 ist
größer als der Durchmesser des Futterrohres 65, so daß dieses deformiert
wird, wie dies bei 70a, 71, 72 und 73 gezeigt ist, wenn die Kurbel
durch es hindurchgedrückt wird. Gleichgültig, was die Ursache des Verklemmens oder
Festsitzens des Rohres ist, das Durchdrücken der Kurbel 66
durch den verklemmten
Abschnitt verursacht eine Deformation des Rohres und übt die gewünschte Kraft darauf
aus, um es aus dem verklemmten Zustand zu lösen. Außer dem Unterschied in der Form
und einem etwas kleineren Durchmesser sind die Eigenschaften der Kurbel nach F i
g. 7 dieselben wie die der Kurbel nach F i g. 6. Die Bergung der Kurbel
und die Behandlung derselben, nachdem sie die verklemmte Zone passiert hat, ist
ebenfalls gleich.
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Es wird betont, daß, obgleich die zylindrische Form bei allen Kurbeln
oder Elementen, die in den Zeichnungen dargestellt und beschrieben sind, irgendeine
gewünschte Querschnittsform, wie z. B. dreieckig, viereckig, sechseckig usw., für
das Werkzeug verwendet werden kann, solange die größte Ouerschnittsabmessung nicht
größer als der Innendurchmesser des frei zu machenden Rohres ist. Die Zweckmäßigkeit
der zylindrischen Form ist in der Verringerung der Reibung und örtlichen Abnutzung
des Rohres zu sehen, wenn das Werkzeug dasselbe passiert und darin gedreht wird.