DE19702197C1 - Vorrichtung zum Spülen von Gas- und Ölbohrungen einer Untertage-Förderausrüstung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Spülen von Gas- und Ölbohrungen einer Untertage-Förderausrüstung, bei welcher die Bohrungen mit einem vorgelochten Liner verrohrt worden sind, aufweisend eine Spüldüse mit einer Mehrzahl von ausgerichteten Düsen, einem Düsenkörper, an dessen vorderen Ende die Spüldüse und an dessen hinteren Ende eine in die Bohrung einführbare Spülmittelleitung angeordnet ist, wobei die Spülmittelleitung mit einer unter hydraulischem Druck stehenden Spülmittelquelle verbunden ist.

In horizontalen Gas- und Ölbohrungen wird aus Gründen der Gebirgsstabilität und um die Befahrbarkeit der Horizontal­ strecke mit Spülmittelleitung (Coiled Tubing, Endlosrohr) oder Gestänge langfristig zu gewährleisten, der Träger in der Regel mit einem vor dem Einbau gelochten Liner verrohrt, der nicht zementiert wird.

Es ergibt sich häufig die Notwendigkeit, durch eine Waschbehandlung die Formation hinter dem Liner zu reinigen, um die Produktivität der Bohrung zu verbessern. Hierfür wird eine Spüldüse an einer Spülmittelleitung (Coiled Tubing) durch die bestehende Untertage-Förderausrüstung eingefahren; der grösstmögliche Aussendurchmesser der Spüldüse ist dabei durch Restriktion in der Untertage-Ausrüstung begrenzt (Untertagesicherheitsventil, Packer, Landenippelprofile), die einen deutlich kleineren Innendurchmesser aufweisen als die Endverrohrung. Dementsprechend groß verbleibt der Fliessquerschnitt der Spüldose und dem Innendurchmesser des Liners. Der größte Teil der Behandlungsflüssigkeit fliesst daher innen im Ringraum zwischen Spüldose/Coiled Tubing und Lochliner zurück und kommt nicht mit der Bohrlochwandung hinter dem Liner in Kontakt. Eine ausreichende Reinigung der Bohrlochwand kann daher nicht gewährleistet werden.

Der nicht zu beeinflussende Verlauf des Flüssigkeitsstromes hinter den Liner führte in der Vergangenheit dazu, dass ein größeres Flüssigkeitsvolumen als rein rechnerisch erforderlich war, verpumpt werden mußte. Dabei war noch nicht einmal sicher, ob die Waschflüssigkeit überhaupt die Bohrlochwand erreichte und den vorgesehenen Zweck erfüllte.

Ein Verfahren zum gerichteten Anlegen von Hochdruckstrahlen auf ein Bohrlochfuttergehäuse, um die Öffnungen in dem Gehäuse, die Hülse und die umgebende geologische Formation von Fremdmaterialien zu reinigen, ist aus der amerikanischen Patentschrift US 5 060 725 bekannt. Hochgeschwindigkeits­ flüssigkeitsstrahlen werden hierzu eingesetzt und angetriebene Schwenkarme erlauben Drehung und Kelly-Rohre ermöglichen Hin- und Herbewegungen des Strahlwerkzeugs, während ein hoher Druck in der Vorrichtung aufrechterhalten bleibt.

Weiterhin ist ein Werkzeug zum Reinigen von Perforationen in einem Gehäuse in einer Bohrung aus dem amerikanischen Patent US 3 760 878 bekannt. Es weist ein zylindrisches Gehäuse mit einer oberen und einer unteren Öffnung auf. Das Gehäuse ist an dem unteren Ende eines Stranges von Rohren befestigt. Das Gehäuse hat verschiedene Greifteile und Durchgänge, so dass die Reinigungsflüssigkeit im Ringraum zwischen dem Gehäuse und den Rohren zirkulierend herabströmt, und zwar durch die erste Öffnung hindurch und aus der zweiten Öffnung heraus durch Perforationen auf der gleichen Höhe wie die zweite Öffnung. Die Reinigungsflüssigkeit kehrt durch untere Perforationen in dem Gehäuse zurück und trägt dabei Sand oder anderes Material mit sich.

Es ist weiterhin bekannt, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art einen ringförmigen aufweitbaren Teil vorzusehen, der am Düsenkörper angebracht ist. Befindet sich dieser Körper unter genügend hohem Innendruck, so kann er sich bei der richtigen Dimensionierung an die Wandung des Bohrlochs oder des Liners anlegen und eine gewünschte Abdichtung für die Waschflüssigkeit schaffen. Der Nachteil bei dieser Ausführungsform ist jedoch, dass der Düsenkörper und damit die Düsen während des Einpumpens der Waschflüssigkeit nicht bewegt werden können und dass der Ring einem außerordentlich hohen Verschleiss ausgesetzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art einerseits sicherzustellen, dass die Waschflüssigkeit die vorgesehenen Bereiche tatsächlich erreicht und dass während des Einleitens der Waschflüssigkeit der Düsenkörper in beiden Richtungen bewegt werden kann.

Erreicht wird dies durch die in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche angegebenen Merkmale.

Am Beispiel der Spüldüse gemäß der Erfindung soll das System erläutert werden. Nach hydraulischer Vergrößerung des Außendurchmessers der Spüldüse wird der Fliessquerschnitt zwischen der Spüldüse und dem Innendurchmesser des Lochliners während des Pumpvorganges deutlich verkleinert, um damit eine Zwangsumlenkung der Behandlungsflüssigkeit in den Ringraum Lochliner / Bohrlochwand herbeizuführen. Während des Einbaues ist der Durchmesser des Gerätes den vorgegebenen Restriktionen in der Komplettierung angepaßt. Beim Verpumpen der Behandlungsflüssigkeit vor Ort öffnen ab einer bestimmten Pumprate federartig sechs Lamellen oder Segmente aus Metall (Diverter), die den Fliessquerschnitt im Ringraum zwischen Spüldüse und Lochliner reduzieren und die Zwangsumlenkung des Flüssigkeitsstromes hinter den Lochliner bewirken. Nach Reduzierung der Pumprate gehen die Segmente auf den ursprünglichen Außendurchmesser zurück und das Gerät kann durch die Restriktionen ausgebaut werden. Da die Diverter aus Metall sind, unterliegen sie keinem nennenswerten Verschleiss; das "Aktivieren" der Diverter ist daher beliebig oft durch Veränderung der Pumprate wiederholbar. Auch kann das Gerät während des Pumpens gefahren werden, da es trotz aktivierter Diverter nicht im Liner fixiert ist.

Mit Hilfe der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann mit einem relativ geringen Volumen der Waschflüssigkeit gearbeitet werden, so dass der Reinigungsgrad deutlich verbessert ist und die Arbeitszeit, die hiermit verbunden ist, ebenfalls.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in Schnittansicht, wobei die Lamellen in der einge­ fahreren Position gezeigt sind.

Fig. 2 zeigt die entsprechende Darstellung mit ausgefahrenen Lamellen.

In der Figur ist ein Düsenkörper 11 gezeigt, an dessen oberen Ende eine Verschraubung 12 angebracht ist, die ihrerseits mit der nicht gezeigten Wasch- oder Spülmittelleitung verbunden ist. Am unteren, dem vorderen Ende des Düsenkörpers 11 befindet sich ein Düsenkopf 10 mit einer Mehrzahl ausgerichteter Düsen.

Mit Hilfe der vorangehend beschriebenen Teile kann über eine Druckmittelquelle Waschflüssigkeit über die Waschmittelleitung und über die Verschraubung 12 in den Innenraum des Düsenkörpers 11 unter genügend hohem Druck geführt werden, so dass das Waschmittel aus den Düsen des Düsenkörpers 10 austritt.

Am Düsenkörper gemäß der Erfindung sind jedoch noch weitere Teile vorgesehen, nämlich insgesamt sechs über den Umfang verteilte Lamellen, von denen nur zwei in den Fig. 1 und 2 gezeigt sind und die dort die Bezugszahlen 13 tragen. Diese Lamellen 13 sind an einem Korb 15 so befestigt, dass sie eine nach außen gespreizte Lage einnehmen wollen, etwa diejenige, die in Fig. 2 gezeigt ist. Die Lamellen können jedoch in der Betriebslage nach Fig. 1 diese Lage deshalb nicht einnehmen, weil sie von einer Hülse 14 umgeben sind. Die Hülse ist hin- und herbewegbar auf dem Düsenkörper 11 angeordnet und ist an ihrem freien Ende innen konisch ausgestattet, so dass bei relativ geringem Außendurchmesser die Lamellem 13 die in Fig. 1 gezeigte Lage einnehmen, in welcher die Vorrichtung in das Bohrloch eingebracht werden kann, und zwar unabhängig von allen Restriktionen in dem Bohrloch. Die Hülse 14 ist über zwei Dichtungen auf dem Düsenkörper 11 so angeordnet, dass über eine Querbohrung vom Innenraum des Düsenkörpers 11 her Waschmittel auch auf einen in Gegenrichtung vorspringen Teil, der am besten in Fig. 2 zu erkennen ist, einwirken kann. In dieser Lage übt die Waschflüssigkeit eine Kraft auf die Hülse 14 aus, so dass die Hülse 14 aus der in Fig. 1 gezeigten Lage in die in Fig. 2 gezeigte Lage übergeht. Durch die Axialverschiebung können die Lamellen 13 sich nach außen spreizen und wie in Fig. 2 gezeigt, sich an die Innenwandung des Bohrlochs bzw. des Liners anlegen. Auf diese Art und Weise entsteht die gewünschte Absperrung des Raumes hinter dem Düsenkörper, so dass die austretende Wasch- und Spülflüssigkeit in den Raum vor den Düsenkörper eintritt, praktisch jedoch nicht in den Raum hinter dem Düsenkörper.

Damit die Hülse 14 die in Fig. 1 gezeigte Lage nach Beendigung des Spülvorganges wieder einnehmen kann, ist auf dem Düsenkörper 11 eine Spirale 16 vorgesehen, welche dafür sorgt, dass die Hülse 14 die nach vorn gerichtete Lage, wie in Fig. 1 gezeigt, einnimmt. In der in Fig. 2 gezeigten Lage ist jedoch der Druck der Waschflüssigkeit so hoch, dass entgegen der Kraft der Feder die Hülse 14 sich zurückbewegt und die Feder zusammendrückt. Verringert sich dann der Waschmitteldruck wieder, kann die Feder 16 die Hülse in die in Fig. 1 gezeigte Lage zurückführen.

Es liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, für die Bewegung der Lamellen 13 und der Hülse 14 auch andere Mittel einzusetzen als den hydraulischen Druck der Waschflüssigkeit.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Spülen von Gas- und Ölbohrungen einer Untertage-Förderausrüstung, bei welcher die Bohrungen mit einem vorgelochten Liner verrohrt worden sind, aufweisend eine Spüldüse mit einer Mehrzahl von ausgerichteten Düsen, einem Düsenkörper, an dessen vorderen Ende die Spüldüse und an dessen hinteren Ende eine in die Bohrung einführbare Spülmittelleitung angeordnet ist, wobei die Spülmittelleitung mit einer unter hydraulischem Druck stehenden Spülmittel­ quelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Düsenkörper (11) am Umfang verteilt eine Mehrzahl von Zungen oder Lamellen (13) angeordnet ist, die während des Spülens nach außen gespreizt den Ringquerschnitt zwischen Düsenkörper (11) und der Wandung der Bohrung bzw. des Lochliners herabsetzen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen 4 bis 8 Lamellen (13) gleichmäßig über den Umfang des Düsenkörpers (11) verteilt vorhanden sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (13) radial nach außen federnd vorgespannt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (13) an ihren freien nach außen vorstehenden Enden mit abgebogenen oder abgerundeten auf der Wandung gleitenden Gleitteilen ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine am Düsenkörper (11) axial hin- und herbewegliche Hülse (14), die in der einen Stellung die Lamellen (13) an den Düsenkörper (11) anlegt und in der anderen Stellung die Lamellen freigibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (14) durch den Pumpendruck des Spülmittels bewegbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (14) innen konusförmig ausgestaltet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (13) in zwei Gruppen an unterschiedlichen Axialpositionen des Düsenkörpers (11) in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind.