DE1945092C - Verfahren und Vorrichtung zum Zementieren eines Bohrloches unter Verwendung eines Mantelrohrstranges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zementieren eines Bohrloches unter Verwendung eines Manlelrohrstranges sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Wenn ein Bohrloch mehrere im Abstand übereinaiulerliegende Gebirgsformationen durchläuft, aus denen irgendein nutzbares Fördergut gewonnen werden soll, während die zwischen diesen produzierenden Oebirgsforinationen liegenden Schichten gegenüber dem Bohi loch abgedichtet werden sollen, dann ist es bisher üblich, das gesamte Bohrloch mit einer Verrohrung zu versehen, diese zu zementieren und später wieder im Bereich der produzierenden Gebirgsformationen zu perforieren. Bekannt .'st aber auch schon ein Verfahren, bei dem im Zuge des Einbringens der Verrohrung im Bereich der produzierenden Gebirgsformationen poröse Filterrohre eingebracht werden. Unterhalb und oberhalb der Filterrohre wird die V'errohrung in der Regel unter Verwendung von Mantelrohrsträngen zementiert. ao

Die bekannten Verfahren zum Zementieren eines Bohrloches unter Verwendung eines Mantelrohrstranges haben nicht nur den Nachteil, daß zahlreiche verschiedene Arbeitsvorgänge für das Einbringen der Rohrfahrten und da-, nachfolgende Zementieren erforderlich sind, sondern sie sind auch sehr teuer, weil das Bohrloch im Bereich der produzierenden und der nicht standfesten Gebirgsformationen auf seiner gesamten Länge verrohrt und zementiert werden muß.

Der Erfindung liegt dii Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zementieren eines Bohrloches unter Verwendung eines Mantelrohrstranges zu schaffen, bei dem bzw. bei der das nachträgliche Freilegen der produzierenden Gebirgsformationen oder das Einbringen besonderer Filterrohre in diesen Bereichen nicht mehr erforderlich ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die für das Zementieren unter Verwendung eines Mantelrohrstranges bisher erforderliche Zeit zu verkürzen. Außerdem soll die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einfach im Aufbau und betriebssicher sein. Im übrigen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Schwierigkeiten und Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.

Ausgehend von den bekannten Verfahren zum Zementieren eines Bohrloches unter Verwendung eines Mantelrohrstranges wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, daß zuerst die unterste Rohrfahrt des Mantelrohrstranges eingelassen, festgelegt und zementiert wird und anschließend die weiteren Rohrfahrten nachfolgend nach oben aufgesetzt und gleichfalls zementiert werden. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Mantelrohrstrang im Bereich jeder produzierenden Formation unterbrochen und ober- |liilb derselben erneut ein unteres Mantelrohr verankert und einzementierl wird. Nach weiteren Merkmalen der Erfindung soll bei einem praktischen Ausführungsbeispiel zum Festlegen des Mantelrohres (im: Aufscl/diiche in der Bohrlochwand hergestellt bud mit dem jeweils untersten Mantelrohr ein das fcohrloeh nach unten abdichtender Zcmcnticrschiih herabgelassen werden, der nach dem Zementieren 6j ftlifgehnhrt wird.

I);is erfindungsgemätte Verfahren hat den Vorteil, es mil wesentlich weniger Aufwand an Zeit und Material durchgeführt werden kann als die bisher bekannten Verfahren, weil das Bohrloch zunächst mit gleichbleibendem Durchmesser abgetäuft und gleichwohl auf den erforderlichen Abschnitten zwischen den produzierenden Gebirgsformationen zum Absperren wasserführender Sandschichten oder zum Abstützen nicht standfester Formationen eine Zementierung des Bohrloches vorgenommen werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Gesamtlänge der erforderlichen Zementierung des Bohrloches in Abhängigkeit von der Anzahl der produzierenden Gebirgsformationen und der Länge der zu zementierenden Täufenabschnitte unter Umständen ganz erheblich reduziert werden kann.

Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens wird erfindungsgemäß vorteilhaft so ausgebildet, daß ein Ankerkopf vorgesehen i.°t und daß dieser ausspreizbare Bohrwerkzeuge aufweist, die nach dem Herstellen einer geeigneten Aufsetzfläche gleichzeitig auch zum Festlegen des Mantelrohres in der Bohrlochwand dienen. Die eigentliche Zementiervorrichtung kann dann drehbeweglich im Ankerkopf aufgehängt werden, so daß das Bohrgestänge vom Gewicht dieser Vorrichtung entlastet wird.

Weitere Einzelheiten ergeben sbh aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigt

"ig. 1 ein mit mehreren Mantelrohrsträngen versehenes Bohrloch,

Fig. 2 eine Vorrichtung zum Einbringen eines Mantelrohrstranges in der Betriebsstellung »Absenken« im Längsschnitt,

F i g. 3 dieselbe Vorrichtung beim Herstellen einer Ansetzfläche für einen Ankerkopf,

Fig. 4 dieselbe Vorrichtung i.i der Betriebsstellung »Zementieren«,

Fig. 5 dieselbe Vorrichtung mit ausgekuppeltem innerem Teil des Ankerkopfes,

Fig. 6 eine Teilansicht derselben Vorrichtung, bei der der innere Teil des Ankerkopfes in das Mantelrohr herabgelassen ist und die Zuführung des Zements bereits begonnen hat,

Fig. 7 dieselbe Teilansicht in der Betriebsstellung »Ausspülen des überschüssigen Zements« nach dem Zementieren einer Mantelrohrfahrt,

F i g. 8 dieselbe Vorrichtung nach dem Ziehen des irneren Teiles des Ankerkopfes,

Fig. 9 einen Querschnitt entlang der Linie 9-9 in Fig. 2,

Fig. 10 einen Querschnitt entlang der Linie 10-10 in Fig. 3,

Fig. 11 einen Querschnitt entlang der Linie 11-11 in Fig. 4.

In Fig. 1 ist ein Bohrloch D einer Brunnenbohrung mit verschiedenen Förderzonen E, F, G dargestellt, zwischen denen im Bereich von Mantelrohrfahrten/l, D und C entsprechender Länge einzelne Rohrfahrten zementiert sind. In den Fig. 2 bis "' ist dann jeweils nur eine Mantelrohrfahrt bestimmter Länge dargestellt, die zwischen zwei Förderzonen in das Bohrloch eingebrach? ist und zementiert werden soll.

Die Länge einer Mantclrnhrfahrt, wie zum Beispiel der Mantelrohrfahrt A, kann etwa zwischen 50 und 200 m liegen, was von dem Abstand der Förderzonen F und F abhängt; am unteren Ende der

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MantelrnhrlVihrt A ist ein Zemeniierschuh H be- In ihrer Ausgangsstellung nehmen die Bobrwerkfestigt, der einem beliebigen, bekannten Typ ent- zeuge 28 eine innere oder eingezogene Lage ein, wie spricht und z, B. ein Stopfen-Zementierschuh (bull sie in Fig. 2 dargestellt ist, wobei auch ihre Außenplug casing shoe) sein kann. Der Zementierschuh H kanten 32 fast ganz innerhalb der Umlangslinien des ist am unteren Ende der Mantelrohrfahrt--) durch 5 Ankerkörpers 21 liegen. Der Innenteil 33 des BoIucin Gewinde befestigt und weist in seinem Inneren Werkzeuges 28 ist dann schräg nach innen und nach einen nach unten gerichteten Ventilsitz 10 auf, auf unten geneigt. Zu dem Innenteil 33 gehören eine dem eine unter ihm befindliche Ventilkugel 11 auf- sehrage Spreizflüche 34 und ein Anschlag 35, der liegen kann, so dab der Rückfluß von flüssigem Ze- außen an dem Innenteil 33 und quer zu diesem vernient oder anderen Flüssigkeiten verhindert weiden m laufend so angesetzt ist, dalJ die Ausspreizbewegung kann. Von unten her wird die Ventilkugel Il durch eines jeden Bohrwerkzeuges 28 durch den Eingriff im Ventilkörper 13 befestigte Haltestifte 12 gehalten. des Anschlages 35 mit der Innenwand des Anker-Eine durch den Zementierschuh H führende Haupt- körpers 10 an einer Seite des Schlitzes 29 begrenzt öffnung 14 wird durch einen geeigneten Stopfen 15 wird, wie es a>n besten aus der Fig. H) hervorgeht, verschlossen, der auf den Ventilkörper 13 geschraubt 15 In der eingefahrenen Lage der Bohrwerkzeuge 28 wird; eine durch den Ventilsitz 10 nach unten hin erstrecken sich deren Innenteile 33 durch Schlitze durchtretende Strömung kann also nur durch Aus- 48 der im Ankerkörper 21 eingesetzten Spindel 37 tiittsleitungen 16 im Zementierschuh H fließen und hindurch. Eine Abwärtsbewegung der Spindel 37 in einen Ringraum J des Bohrloches D gelangen. Da gegenüber dem Ankerkörper 21 wird in der Auster aus dem Zementierschuh H austretende Zement ao gangslage der Vorrichtung durch mehrere Anschlagnicht nach unten hin weglließen soll, ist ein Fang- stücke 38 verhindert, /e durch schräg verlaufende korb 17 vorgesehen; dieser weisf auf den Umfang seitliche öffnungen 39 im Ankerkörper 21 bis in ein verteilt angeordnete, sich in Längsrichtung erstrek- Gegenlager 40 hineinreichen, das sich im Ankerkende Federarme 18 auf, die mit ihren unteren Seiten körper 21 befindet, wobei das Cegenlager 40 eine »m Ventilkörper 13 des Zementierschuhs H befestigt -»5 schräg verlaufende Auflagefläche 41 aufweist, an der $ind. Die Federarme 18 und ihnen zugeordnete, sich das Anschlagstück 38 aufliegen kann. Eine Auflageüberlappende Federblätter 19 laufen nach oben hin fläche 41 und die untere Seite eines Ansehlagstückes auseinander, so daß sie an der Wandung des Bohr- 38 sind sowohl nach innen als auch nach außen geloches D anliegen und an dieser entlanggleiten kön- schrägt. Die Anschlags^ücke 38 werden in ihrer nen. Hierdurch kann sich der flüssige Zement vom 30 äußeren Lage durch ein in die Spindel 37 eingesetz-Fangkorb 17 aus nur an der Mantelrohrfarrt A ent- tes Spreizrohr 42 gehalten, das in seiner oberen Auslang nach oben bewegen. gangslage in der Spindel 37 durch mehrere Scher-

Ein Ankerkopf 20 besitzt einen Ankerkörper 21 schrauben 43 gehalten wird. In dieser oberen Lage und eine Spindel 37. Das obere Ende der Mantel- hält das Spreizrohr 42 die Anschlagstücke 38 in dem rohrfahrt A ist gegenüber der Spindel 37 des Anker- 35 Gegenlager 40 fest, wodurch eine Abwärtsbewegung kopfes 20 drehfest befestigt, wobei dieses Teil die der Spindel 37 im Ankerkörper 21 verhindert wird. Mantelrohrfahrt A in ihrer ganzen Länge und das Eine Aufwärtsbewegung der Spindel 37 gegenüber umschließende Zementrohr im Ringraum / tragen dem Ankerkörper 21 wird in dieser Lage durch einen kann. Das untere Ende des Ankerkörpers 21 ist mit zugeordneten, dehnbaren und geschlitzten Sprengdem oberen Ende der Mantelrohrfahrt A über einen 40 ring 44 verhindert, der in einer um die Spindel 37 Drehring 22 verbunden, der eine Drehung des Anker- herum verlaufenden äußeren Nut 45 sitzt und dessen körpers 21 ohne Drehbeeinflussung der Mantelrohr- obere Seite auf einer nach unten gerichteten Auffahrt/l zuläßt. Der Drehring 22 kann von beliebiger lagefläche 46 des Ankerkörpers 21 aufliegt.
Ausführung sein. In diesem Falle besteht er z. B. aus Das Spreizrohr 42 weist an seinem unteren Ende einer Vielzahl von Kugeln 23, die zwischen sich 45 sich zur Seite hin erstreckende Spreiznasen 47 auf, gegenüberliegenden Lagerringen 24 und 25 der die mit dem Spreizrohr 42 aus einem StUck her-Mantelrohrfahrt A bzw. des Ankerkörpers 21 ein- gestellt sind und durch längsgerichtete Schlitze 48 gesetzt sind. D."S Einsetzen erfolgt durch eine Radial- im unteren Teil der Spindel 37 hindurchreichen. Die bohrung 26 im Ankerkörper 21, die durch einen Spreiznasen 47 liegen dabei oberhalb des größeren Gowindestopfen 27 verschließbar ist. 50 Teiles der Bohrwerkzeuge 28, deren Innenteile 33

Der Ankerkörper 21 trägt mehrere Bohrwerkzeuge sich durch die Schlitze 48 hindurch erstrecken, wobei 28, die in sich in Längsrichtung erstreckenden Schiit- sich jedoch ihre Spreizflächen 34 unterhalb der zen 29 des Ankerkörpers 21 angeordnet sind. Jedes Spreiznasen 47 befinden, w<e es a>is F i g. 2 hervor-Bonrwerkzeug 28 ist mit einem durch dieses und geht. Die oberen Teile der Sriilitze 48 sind nur wenig quer über den jeweiligen Schlitz 29 geführten 55 breiter, als es der Stärke der Schneidmesser 28 und Schwenkzapfen 30 am Ankerkörper 21 schwenkbar der Anschläge 35 entspricht. Eine Drehbewegung befestigt. Jedes Bohrwerkzeug 28 hat ein hinteres wird von der Spindel 37 aus über die Ablaufkanten Fußstück 31, das sich von der Ablaufkante des Bohr- eines jeden Schlitzes 48 auf die Ablaufflächen des Werkzeuges 28 aus erstreckt, um unten die Breite jeweils zugeordneten Bohrwerkzeuges 28 übertragen, oder wirksame Stärke des Bohrwerkzeuges 28 zu βο Wenn sich die Bohrwerkzeuge 28 in ihrer eingezogevergrößem (Fig. 10). Der obere Teil eines jeden nen Lage befinden, befindet sich eine Sperrhülse 49 Schlitzes 29 hat oberhalb des Fußstücks 31 eine inncrhrlb des Ankerkörpers 21 in ihrer oberen Lage, Breite, die nur wenig größer ist als die Stärke des wie es in Fig. 2 dargestellt ist.
Haupteil» der Bohrwerkzeuges 28, während der Wenn infolge des Abschercns der oberen Scheruntere Teil des Schlitzes 29 breiter und an die Breite 65 schrauben 43 das Spreizrohr 42 in der Spindel 37 des Fußstücks 31 angepaßt ist, so daß dieser in seit- nach unten geschoben wird, gelangen die Spreizlicher Richtung nach außen hin durch den Schlitz 29 nasen 47 mit den Spreizflächen 34 der Bohrwerkhindurchtreten kann. zeuge 28 in Eingriff und drucken sie nach außen.

Wiihrcnd dieses Ausspreizens wird ein·: Bohrstange /' eines Bohrgestänges, an der die Spindel 37 befc-tigt ist. in Drehung versetzt, wobei die Drehbeweg ung der Spindel 37 direkt auf die Bohrwerkzeuge 28 übertragen wird, deren Schncidcnspitzcn 50 gegen die Bohrlochwand gedrückt werden. Zu dieser Zeit verbleiben die Bohrstange P und die Spindel 37 in derselben vertikalen Lage, und die Bohrwerkzeuge 28 werden im Verlauf ihrer eigenen Drehbewegung und der des Ankerkörpers 21 ausgespreizt, wobei sie in die Bohrlochwand eindringen, bis sie ihn; voll ausgespreizte Lage erreicht haben, wie sie in F i g. 3 dargestellt ist, so daß dann eine nach oben gerichtete Aufsetzflächc R geschaffen ist, auf der die unteren Schneidkanten 51 der Bohrwerkzeuge 28 und ihre Fußstücke 31 aufliegen. Zu dieser Zeit ist das Spieizrohr 42 um einen Abstand nach unten verschoben, bei dem ein oberer Ringansatz 52 des Spreizrohrcs 42 einen unteren Satz von Scherschrauben 53 berührt, der in einer bestimmten Entfernung unterhalb der Scherschraubcn <I2 angeordnet ist. Diese Sc'ierschrauben 53 ragen in sich in Längsrichtung erstreckende Längsnuten 5Ί« im oberen Teil des Sptoi:?- rolires 42 hinein. HHc Spreiznasen 47 des Sprewrohres 42 sind nach unten hin an den Spreizflächc η 34 der Bohrwerkzeuge 28 vorbeigeschoben, wenn der Kingansatz 52 auf dem unteren S;3tz von Scherschraubcn 53 aufliegt. Die Innenteile 33 der dann voll ausgespreizten Bohrwerkzeuge 211 haben dann einen lichten Innendurchmesser, der nicht kleiner ist als der Außendurchmesser der Spindel 37.

Das Abwärtsschieben des Spreizrohres 42 in der Spindel 37 erfolgt auf hydraulischem Wege. Wenn die Mantelrohrfahrt A beim Absenken die der I age der Aufsetzfläche R entsprechende Lage erreicht hat, wird durch die Bohrstange /' eine Sperrkugel 54 heruntcrgeworfen oder Iierunlergepumpt, die dabei ein Ventilrohr 55 eines Umlaufventils 56 im oberen Teil der Spindel 37 passiert. Das Ventilrohr 55 verschließt dabei seitliche Durchlässe 57. In dieser, die Ausgangslage darstellenden Schließstellung wird das Ventilrohr 55 durch eine oder mehren: Sclicrschraiiben 58 gehalten, mit denen es an der Spindel 37 lösbar befestigt ist. Das Ventilrohr 55 ist mit Dichtringen 59 versehen, die zu je einer Seite der Durchlässe 57 an der Spindel 37 anliegen. Die Sperrkugel 54 hat einen kleineren Durchmesser als die durch das Ventilrohr 55 führende Bohrung, so daß die Sperrkuμc 1 54 durch diese und durch den Kanal 60 des Sprei/rohrcs 42 hindurch! reten kann und in ihrer unleren Lage auf einem Ventilsitz 61 aufliegt. W.nn dies geschieht, sind die oberen Schcrschraubcr 43 mich nicht abgeschct. und die einzelnen Teile der Vorrichtung befinden sich in der in Fig. 2 dargestellten Laiie. Zu dieser Zeit sind auch im Spreizrohr 42 \orgeschene Seitenaistritle 62 noch geschlossen, da sie im Bereich des abdichtenden Teils (S3 der Spindel 37 liegen. Im übrigen sind Dichtringe 64 an eiern Spreizrohr 42 zu jeweils einer Seite der Seilenaustriitc62 angeordnet, elic auf der Innenwand der Spindel 37 aufliegen.

Wenn die Sperrku£;cl 54 auf dem Ventilsitz 61 iiuflieet. können die Bohrstange Γ und der Innenra jm der Spindel 37 mit einem Druck beaufschlagt werden. iLt elie oberen Abschcrschraiincn 43 zum Absche/cn bringt ;md der das Ausspreizen der Bohrwerkzeuge 28 bewirkt, während die Bohrstange P und die Spindel 37 in Drehbewemmc versetzt werden, so daß sich auch elie Bohrwerkzeuge 28 und eier ganze Ankcrk >rptr 21 ι! eliin. Diese Drehung erfolgt, ohne daß eine entsprechende Drehung ces MantelrohrsirEinpcs/4 verursacht wird, was auf die Anwendung d:s Drehringes 22 zurückzuführen ist. Wenn die Bohrwerkzeuge 28 voll ausgcsprciz. sind, wie es in F i g. 3 gezeigt ist, und wenn d:r obere Ringansatz Sl auf eiern unteren Satz Scherschn.uben 53 aufliegt, sind auch die Seitenaustritte 62 noch geschlossen.

ίο Wenn geprüft werden soll, ob zwischen den Bohrwerkzeugen 28 und der Aufselzfläche R eine ausreichende Tragwirkung bestellt, die zum Tragen des Manlelrohrstranges A benötigt wird, wird ein Gewicht bestimmter Größe auf di; Bohrstange P aufgesetzt, wobei die von diesem Gewicht ausgehende Kraft über die Anschlagstückc 38 auf den Ankerkörper 21 des Ankerkopfes 20 und "on dort über die Bohrwerkzeuge 28 auf die Ai fsc zflächc R übertragen wird Wenn die Aufsetj:flä< he R dieser Belashing und der durch das Gewicht des Mantelrohr-Stranges A hervorgerufenen Belastnrg standhält, wird der Druck in der Bohrstange P und im Ankerkopf 21) vergrößert, um zu veranlassen, daß das Spreizrohr<l2 den unteren Satz von Scherichrauben 53 abas schert und in seine tiefste Lage innehalb der Spindel 37 gelangt, lic dieser Lage befinden sich die Seitenatistrilte 62 auf gleicher Höhe mit den Schlitzen 48 der Spindel $7, und gleichzeitig befndet sich die um den Umfang des Spreizrohres 42 verlaufende Längsnut 5'lfl auf gleicher Höhe mit den Anschlagstücken 3H bzw. hinter diesen, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Die Tatsache, daß sich diese Tei e in ihrer jeweiligen relativen Lage zueinander befinden, wird einer am oberen Ende des Bohrloches 7) stehenden Bedienungsperson dadurch angezeigt, daß durch die Bohrstange P die offenen Seitenaustiitte 62, die Schlitze 4» und die Mantelrohrfahrt A hindurch eine Flüsigkeit strömer kann, die dann durch den Zementierschuh H und aus den öffnungen Ifc heraus im Bohrloch 75 rund um die Mantelrohrfahrt A herum nach oben steigt.

Da die Mantelrohrfahrt A jetzt durch die Bohrwerkzeuge 2H getragen wird, die auf der Aufsetzfliidiie R aufliegen, werden die Bohrstange P und die

Spindel 37 jetzt abgesenkt. Die Anschlagstücke 38 kämmen auf den Aufiageflächen <ll des Ankerkörpers 21 und werden dabei vollständig aus diesem heraus und nach innen gedruckt, so da3 sie sich innerhalb der Umfangslinien der Spindel 3",' befinden und diese für eine Abwärtsbewegung innerhalb des Ankerkürpcrs 21 freigegeben ist. Bei dieser Abwärtsbewegung wird der geschlitzte Sprengring 44 von der Spindel 37 nach unten mitgenommen, wobei der Sprengring 44 auf dem oberen E-nde der Sperrhülse

45' aufliegt und diese ebenfalls so weit nach unten schicht, daß sie hinter dem oberen Teil der ausgespreizten Ftohiwerkzeuge 28 liegt. Gerade kurz vor eleir Hingriff der Sperrhülse 49 mit cen Spreizflächen 34 der Bohrwerkzeuge 28 erreicht der dehnbare

6c Sprengring 41 eine Lage in Höhe einer im Ankerkorper 21 um diesen herum ve.rlajfenden Nut 70. wobei der Sprengring 44 sich in diese Nut 70 hinein aiisdeint und dabei die äußere NuI 45 der Spindel 37 vollständig verläßt. Hierdurch wird die Spinde!

37 gegenüber dem Ankerkörper 21 und der Mantelrohrfc hrt A ausgekuppelt, so dall sie sich innerhalb der Mantelrohrfahrt A nach unten bcwecen kann. Dabei hält die Sperrhülse 49 die Bohrwcrkzeucc 28

in ihrer ausgespreizter I .age. wie c in I ι g. 5 gezeigt ist.

Diι; Spinde! 37 trügt eine nach linien diene Du I)I >.' icke 71 aus elastonii'rem Material, die einen deni liiiiendurclimessci der Manlclrohrfahrl A eiihpre-(. lienden Durchmesser hai. Die Dichtglo.-ke 71 Ki in '.·'.. .f.Mieler Weise unlerhalb \<m Durchlässen 57 an der Spimlel 37 befestigt und kann durch den Anker-','ii|i;2l. dij SperrhüKe 49 und durch die aus-

/uriickbleibt. Der durch die Manlclrohrfahrt A und den über dieser befindlichen Ankerkörper 21 führende Weg isl dann f "ei mit Ausnahme des inneren Teils des Zementierschuhs //. der aus einem Material beMelit. (.las leicht herausgebohrt werden kann.

Die nächste Rohrfahrt kann dann mil einem Mantelrohr von gewünschter Länge begonnen werden, wobei die Mantclrohrfahrt Ii an ihrem unteren Lnde mit dem /ementierschuh// und dem l'ani'.

gespreizten Bohrwerkzeuge 28 hindurch an der Wand m korb 17 versehen ist; am oberen linde isl sie dann der darunterliegenden Manlelrohrfahrt A entlang- am Ankerkörper 21 und der mit dem Spreizrohr 42 |;leilen. Dann werden die Bohrstange /' und die Spin- versehenen Spindel 37 befestigt, in der sieh auch das ilel3! in der Mnntelrohifahrt A abgesenkt, bis die Venlilrohr 55 befindet. Diese Teile befinden sieh in .Spindel 37 unmittelbar über dem Zcmcnlicrschuh// der in Fig. 2 dargestellten Lage. Die ganze Anordliegt (Ι·"ίμ. ti). Dann kann durch die Bohrstange/' 15 nung wird dann in das Bohrloch D eingefahren, bis tind durch die Spindel 47 Spülflüssipkcit herab- sie zwischen der Fördcrz.onc /·' und der darüberl-'epuinpt werden, die durch die Scitcnausl ritte 62 und liegenden Förderzone G liegt. In der zuvor beschric- «furch die in tier Spindel 37 befindlichen Schlitze 48 benen Reihenfolge wird dann die Aufsetzflächc R hindurch in die Manlelrohrfahrl A eintritt und dann zum Tragen des Mantelrohrstrangcs R hergestellt, durch den Ventilsitz 10 und durch die öffnungen 16 20 Dann wird die Auflage der Bohrwerkzeuge 28 auf im Fangkorb 17 hindurch in den Ringraum J aus- der Aiifsetzflächc R geprüft, und anschließend wird 'ritt, wonach sie durch diesen nach oben steigt. die Spindel 37 unter Verriegelung der Bohrwcrk-)ieser SpiillliKsigkeit folgt dann eine geeignete zeuge 28 in ihrer ausgespreizten Lage vom Anker-Menge von flüssigem Zement, der durch die Bohr- körper 21 abgekuppelt, so daß dann Zement in die stange /' und durch die ganze Vorrichtung hindurch- 25 Mantelrohrfahrt R fließen kann. Anschließend wer- :epmnpt wird und der dann durch die Austritt¹=- den die Spindel 37 und das Spreizrohr 42 mit der eitungen lf> im /ementiersehuh // austritt. Dann Bohrstange P wieder entfernt. In derselben Weise -li-igt der flüssige Zement rund um die Mantelrohr- werden andere Rohrfahrten im Bereich der Mantelfahrl .-1 bis zu den Bohrwerkzeugen 28 und dem rohrfahrt C und eventuelle weitere Rohrfahrten in Ankerkörper 21 nach oben. Die Menge des flüssigen 30 der Reihenfolge von unten nach oben zwischen den Zements wird so bemessen, daß er nicht das über einzelnen Fördeivonen zementiert, bis alle Rohreinem Trichtcrlcil 75 liegende Niveau erreichen kann fahrten fertiggestellt sind, wie es in Fig. 1 schema- und daß er nicht durch den Trichterteil 75 des Anker- tisch angedeutet ist.

körper 21 wieder bis in die Mantelrohrfahrt A fließen Wenn dies geschehen ist und wenn die Bolir-

kann. Am Ende der jeweils zugeführten Zement- 35 stange/' mit der Spindel 37 und dem Spreizrohr 42

charge kann dann ein geeigneter Stopfen 76 in die aus dem Bohrloch D entfernt ist. wird am Bohr-

fiohistange /' eingeführt werden, der dann oben auf gestänge ein geeigneter, hier nicht dargestellter Dreh-

einem Ventilrohr 55 eines Umlaufvcntils 56 aufliegt. bohrer befestigt, der dann in das Bohrloch D ab-

woraufhin ein weiteres Austreten von Zement aus der gesenkt und in Drehung versetzt wird, so daß der

Mantelrohrfahrt A aufhört. Wird dann der Druck 4° innere Teil aller Zementierschuhe // und aller an-

in der Bohrstange /' weiter vergrößert, so bringt die- deren Teile aufgebohrt werden kann, die sich noch

scr die Schcrschrauben 58 zum Abreißen, wodurch in den Mantelrohrfahrten angelagert haben. Wenn

das Ventilrohr 55 nach unten geschoben wird und dies geschehen ist, werden der Drehbohrer und das

zur Auflage auf einem Anschlag 80 der Spindel 37 Bohrgestänge aus dem Bohrloch D entfernt. Dann

gebracht wird. Dabei öffnen sich die Durchlässe 57. 45 kann, was hier nicht dargestellt ist, ein mit ausspreiz-

so daß jeder überschüssige Zement im Bohrloch D baren Bohrwerkzeugen versehenes Gerät zum Er-

oder in der Bohrstange /' heraiisgcspült werden kann. weitern des Bohrlochdurchmessers an der Bohr-

Wic es in F i g. 7 gezeigt ist. kann durch einen Ring- stange P befestigt und in das Bohrloch D abgesenkt

raum S /wischen der Bohrstange P und der Wnnd werden, wobei dann seine ausgespreizten Bohrwerk-

Kes Bohrloches Π eine Spülflüssigkeit in Umlauf ge- 50 zeuge im Bereich der jeweils zwischen zwei Mantel-

raelil werden, die ebenso wie nachfolgende Spül- rohrfahrten liegenden Forderzonen den Durchmesser

flüssigkeiten durch die Durchlässe 57 hindurch in das des Bohrloches D vergrößern. Anschließend kann

innere der Bohrstange P eintreten und durch diese dann die weitere Ausrüstung vollständig in die

hinauf bis zum Bohrgerüst fließen. Der hinter der Mantelrohrfahrten eingebaut werden, z. B. Stopf-

Mantelrohrfalirt A im Ringraum J befindliche Ze- 55 buchscnpackungen od. dgl.

tnent kann nicht nach unten durch die Austritts- Au^ vorstehendem wird ersichtlich, daß ein Verleitung 16 absacken, da durch den von ihm aus- fahren und eine Vorrichtung geschaffen wurden, mit geübten Druck die Ventilkugcl 11 auf den Ventilsitz denen in geeigneter Weise jede beliebige Länge einer 10 im Zementierschuh // gedrückt wird. zwischen den Förderzonen einzubringenden Vcr-Nacli Beendigung des Umlaufs in umgekehrter 60 rohrung hergestellt werden kann, wobei das Zemcn-■Richlung oder, falls gewünscht, eines Umlaufs, der tieren so ausgeführt wird, daß das Bohrloch im Bediureh die Bohrstange P nach unten und um diese reich der Förderzonen E, F und G nicht aus-Iherum wieder nach oben führt, werden die Bohr- zementiert wird. Es kann also eine Abdichtung gecen »■lange/', die Spindel 37 und das Spreizrohr 42 aus wasserführende Sandschichten u.dgl. erhalten \vcrder Mantelrohrfahrt A und dem Bohrloch D heraus S₅ den. wobei die Hcrslellungsbcrciche dieser Abschirr.icli oben auf das Bohrgerüst gezogen, wobei die niung in bekannter v_>cj_sc durch die Anwendung .Vanlclrohrfahrt A mit dem um sie herum abge- einer hier nicht dargestellten anderen Ausrüstunc '■!-■erlen Zement in der in Fig. S dargestellten Lage voneinander getrennt sind. Fs iq licht mehr rrfwi

(krlich, irgendeine Perforation der Verrohrung lierlustellen. im Bereich der Förderzonen eine unnötige Verrohrung einzubringen oder die Verrohrung in diesen Bereichen zu zerstören, wenn eine oder mehrere Förderzonen freigelegt werden sollen.

Claims (23)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Zementieren eines Bohrloches unter Verwendung eines Mantelrohr-Itranges, dadurch gekennzeichnet, daß fcuerst die unterste Rohrfahrt des Mantelrohr-Stranges eingelassen, festgelegt und zementiert wird und anschließend die weiteren Rohrfahrten nachfolgend nach oben aufgesetzt und gleichfalls eementiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelrohrstrang im Bereich jeder produzierenden Formation unterbrochen wird und oberhalb derselben erneut ein unteres Mantelrohr verankert und einzementiert _ao wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Festlegen des Mantelrohres eine Aufsetzfläche in der Bohrlochwand hergestellt wird. as

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem jeweils untersten Mantelrohr ein das Bohrloch nach unten abdichtender Zementierschuh herabgelassen wird und daß der oder die Zementierschuhe nach dem Zementieren durchbohrt werden.

5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ankerkopf (20) vorgesehen ist und daß dieser ausspreizbare Bohrwerkzeuge (28) aufweist.

6. Vorrichtungen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Ankerkopf (20) eine Zementiervorrichtung (A. H) aufgehängt ist, die ein an seinem unteren Ende einen Zementierschuh (H) tragendes Mantelrohr (A) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zementiervorrichtung (A, H) gegenüber einem Teil des Ankerkopfes (20) drehbeweglich aufgehängt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerkopf (20) in einen äußeren Ankerkörper (21) und in eine innenliegende Spindel (37) unterteilt ist und daß letztere an einer Bohrstange (P) befestigt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (37) Spreiznasen (47) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in das Innere der Spindel (37) tin Spreizrohr (42) in Längsrichtung verschiebbar eingesetzt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Spreizrohr (42) in seiner Ausgangslage mittels bei Druckbeaufschlagung durch die Bohrleitung (P) abscherender Seher-Schrauben (43) gehalten ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerkörper (21) an soinem unteren finde mit Schlitzen (29) versehen i<-t, in denen die ausspreizbaren Bohrwerkzeuge ^28) angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung eines in axialer Richtung wirkenden Druckes zwischen Spindel (37) und Ankerkörper (21) Ansclikgstückc (38) vorgesehen sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagstückc (38) in radialer Richtung federnd nachgebend angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ausspreizbaren Bohrwerkzeuge (28) in ihrer ausgespreizten Lage vcrriegclbar sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verriegelung eine Sperrhülse (49) vorgesehen ist, die durch die Abwärtsbewegung der Spindel (37) mitgenommen wird und vor den Innenteilen (33) der ausgespreizten Bohrwerkzeuge (28) einrastet.

17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagstücke (38) in der Ausgangslage der Spindel (37) in Öffnungen (39) der Spindel (37), auf der Außenwand des Spreizrohres (42) lose aufliegend, eingesetzt sind und sich in ein im Ankerkörper (21) befindliches Gegenlager (40) erstrecken.

18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Spreizrohr (42) an seinem Umfang Längsnuten (54α) aufweist, in die die Anschlagstücke (38) hineingedrückt werden.

19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Spreizrohr (42) in Höhe der die ausspreizbaren Bohrwerkzeuge (28) aufnehmenden Schlitze (29) des Ankerkörpers (21) Spreiznasen (47) aufweist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Spreizrohr (42) in seinem Inneren einen Kanal (60) mit einem nach unten hinführenden Auslaß aufweist, daß dieser Auslaß einen Ventilsitz (61) hat und daß dieser mit einer durch die Bohrleitung (P) zugeführten Sperrkugel (54) verschließbar ist.

21. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Spreizrohr (42) aus dem Kanal (60) herausführende, erst durch die Abwärtsbewegung des Spreizrohres (42) frei werdende Seitenaustritte (62) aufweist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Spindel (37) eine Dichtglocke (71) auch zur Abdichtung zwischen der Spindel (37) und dem Mantelrohr (A) angeordnet ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrhülse (49) in einer oberen Stellung der Spindel (37) duich einen Sprengring (44) in axialer Richtung gehalten ist, der durch die Innenwand des Ankerkörpers (21) zusammengedrückt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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