DE19742363A1 - Bohrlochsieb mit Ausweichweg - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrlochsieb mit Ausweichweg, das einen Schutzmantel aufweist. Gemäß einer Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf ein Bohrlochsieb mit Ausweich­ weg derart, wie sie bei der Fertigstellung von Kiespackungen eines Bohrlochs verwendet wird und einen äußeren Schutzmantel aufweist, um die Ausweichwege zu schützen, während das Sieb installiert und/oder entfernt wird.

Beim Fördern von Kohlenwasserstoffen oder ähnlichen Stoffen aus lockeren oder unverfestigten und/oder gebrochenen Forma­ tionen ist es nicht ungewöhnlich, daß zusammen mit den Forma­ tionsfluiden große Volumina von teilchenförmigen Materialien gefördert werden. Wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, führen diese Materialien regelmäßig zu verschiedenen Problemen und müssen unter Kontrolle gehalten werden, damit die Förderung wirtschaftlich ist. Wahrscheinlich ist die am meisten ver­ breitete Technik, die für das Steuern des Förderns von teil­ chenförmigen Materialien, wie Sand, aus einem Bohrloch ange­ wandt wird, die Technik, welche im allgemeinen als "Kiespackung" bekannt ist.

Bei einer typischen Fertigstellung einer Kiespackung wird ein Sieb an einem Arbeitsstrang in ein Bohrloch hinabgelassen und neben der fertigzustellenden unterirdischen Formation, zum Beispiel einer Formation für die Förderung, positioniert. Teilchenförmiges Material, das pauschal als "Kies" bezeichnet wird, und ein Trägerfluid werden dann als Aufschlämmung den Arbeitsstrang hinabgepumpt, wo die Aufschlämmung austritt und durch eine "Übergangsstelle" in den Bohrlochringraum gelangt, der zwischen dem Sieb und dem Bohrlochgehäuse bzw. dem offenen Bohrloch gebildet worden ist. Die Trägerflüssigkeit in der Aufschlämmung strömt normalerweise in die Formation und/oder durch das Sieb, dessen Größe derart bemessen ist, daß es ein Hindurchströmen von Kies verhindert. Dies führt dazu, daß der Kies in dem Bohrlochringraum abgelagert oder "ausgesiebt" wird und sich dort ansammelt, um eine
Kiespackung um das Sieb herum zu bilden. Die Größe des Kieses ist seinerseits derart ausgewählt, daß er eine durchlässige Masse bildet, die es erlaubt, daß die geförderten Fluide durch sie hindurch und in das Sieb fließen, während ein Strömen der mit den Förderfluiden geförderten teilchenförmigen Materialien blockiert wird.

Eines der Hauptprobleme, die mit der Kiespackung verbunden sind, insbesondere dort, wo lange oder geneigte Abschnitte fertiggestellt werden müssen, ergibt sich aus der Schwierig­ keit, den Kies über den gesamten Fertigstellungsabschnitt zu verteilen, d. h. die gesamte hänge des Bohrlochringraums um das Sieb herum vollständig mit der Packung zu versehen. Eine schlechte Verteilung des Kieses (d. h. ein unvollständiges Packen des Abschnitts) wird oft durch die in der Kiesauf­ schlämmung befindliche Trägerflüssigkeit verursacht, die in den durchlässigeren Bereichen der Formation verlorengeht. Dies wiederum führt dazu, daß der Kies "Sandbrücken" in dem Ringraum bildet, bevor der gesamte Kies an seiner Stelle ist. Solche Brücken blockieren ein weiteres Strömen der Aufschläm­ mung durch den Ringraum, wodurch das Anordnen von genügend Kies (a) unter der Brücke bei Vorgängen des Packens von oben nach unten oder (b) oberhalb der Brücke bei Vorgängen des Packens von unten nach oben verhindert wird.

Um dieses Problem zu mildern, wurden Bohrlochsiebe mit "Ausweichwegen" entwickelt, die für eine gute Verteilung des
Kieses über den gesamten Fertigstellungsabschnitt hinweg sor­ gen, selbst wenn sich Sandbrücken bilden, bevor der gesamte Kies an Ort und Stelle ist. Derartige Siebe sind beispiels­ weise in den US-Patentschriften 4945991, 5082052, 5113935, 5417284 und 5419394 beschrieben. In diesen Bohrlochsieben erstrecken sich die Ausweichwege (z. B. perforierte Parallel- oder Nebenleitungen) entlang der Sieblänge und stehen in Fluidverbindung mit der Kiesaufschlämmung, wenn diese in den Bohrlochringraum um das Sieb herum eintritt. Wenn sich in dem Ringraum eine Sandbrücke bildet, kann die Aufschlämmung noch frei durch die Leitungen hindurch und aus diesen heraus durch die Perforationen in den Leitungen in den Ringraum hinein­ strömen, um über und/oder unterhalb der Sandbrücke den Ring­ raum vollständig zu füllen.

Wegen der relativ kleinen Größe der Ausweichwege ist es sehr wichtig, daß sie während der Installation des Siebes nicht verbogen oder in anderer Weise beschädigt werden. Ein Vor­ schlag für den Schutz dieser Leitungen besteht darin, sie innerhalb der Außenoberfläche des Siebes anzuordnen (US- Patente 5476143 und 5515915). Jedoch kann diese Art der Kon­ struktion die Kosten des Siebes gegenüber jenen der derzeit im Handel erhältlichen Siebe erheblich erhöhen. Deshalb erscheint es mehr wünschenswert, zumindest unter dem wirt­ schaftlichen Aspekt, die Nebenleitungen auf der Außenoberflä­ che verschiedener der zahlreichen typischen derzeit im Handel erhältlichen Bohrlochsiebe anzuordnen und zu befestigen. Dadurch sind natürlich die Leitungen während der Installation des Siebes Beschädigungen ausgesetzt.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Bohrlochsieb mit Aus­ weichweg zur Verfügung, das einen Schutzmantel aufweist, der den Ausweichfließweg auf dem Sieb während der Installation und des Betriebs schützt. Insbesondere weist das vorliegende Sieb einen länglichen zylindrischen Körper mit einem durchlässigen Abschnitt (z. B. einen Siebabschnitt) auf. Auf dem genannten Körper ist mindestens ein Ausweichfließweg (z. B. eine Mehrzahl von Leitungen) angebracht und erstreckt sich über die Länge des Körpers. Jede dieser Leitungen ist mit einer Mehrzahl von Öffnungen versehen, die entlang seiner Länge im Abstand angeordnet sind. Durch die Öffnungen kann eine Kiesaufschlämmung in verschiedenen Niveaus innerhalb des Bohrlochringraums um das Sieb herum abgegeben werden, wenn sich dieses innerhalb eines Bohrlochs in einer Betriebsposi­ tion befindet.

An dem genannten Körper ist ein zylindrischer Schutzmantel mit einer Mehrzahl von Öffnungen in seiner Wand konzentrisch befestigt und an jedem Ende damit verbunden, wodurch der Schutzmantel den Ausweichfließweg während der Installation und des Betriebs abdeckt und schützt.

Der tatsächliche Aufbau, der Betrieb und die offensichtlichen Vorteile des Erfindungsgegenstands werden durch Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Teile gleiche Bezugs­ nummern tragen, leichter verständlich. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 einen Aufriß, teilweise im Schnitt, des Bohrlochsiebs mit Ausweichweg, das einen Schutzmantel gemäß der Erfindung aufweist, und

Fig. 2 einen Querschnitt des Bohrlochsiebes von Fig. 1 ent­ lang der Linie 2-2 von Fig. 1.

Fig. 1 zeigt das Unterende einer Förder- und/oder Einspritz­ bohrung 10. Die Bohrung 10 weist ein Bohrloch 11 auf, das sich von der (nicht gezeigten) Erdoberfläche durch eine unverdichtete und/oder gebrochene Förder- und/oder Einspritz­ formation 12 hindurch erstreckt. Wie dargestellt ist, ist das Bohrloch 11 mit einer Verkleidung 13 und Zement 14 verrohrt bzw. ausgefüttert, die durchgehende Perforationen 15 aufwei­ sen, um eine Fluidverbindung zwischen der Formation 12 und dem Innenraum der Verkleidung bzw. des Futterrohres 13 herzu­ stellen. Obwohl die Bohrung 10 als eine im wesentlichen senk­ recht verrohrte Bohrung dargestellt ist, kann die vorliegende Erfindung auch bei offenen und/oder unterschnittenen Bohr­ lochfertigstellungen sowie in horizontalen und/oder geneigten Bohrlöchern angewandt werden.

Ein mit einem Ausweichweg versehenes Bohrlochsieb 20 der vor­ liegenden Erfindung wird in seiner Position innerhalb des Bohrlochs 11 neben dem Fertigstellungsabschnitt der Formation 12 dargestellt und bildet einen Ringraum 19 zwischen dem Sieb und der Verkleidung 13. Wie dargestellt ist, weist das Bohr­ lochsieb 20 einen länglichen zylindrischen Körper 21 auf, der mit einem durchlässigen "Sieb"-Abschnitt 22 versehen ist. Der Ausdruck "Sieb" wird hier in einem allgemeinen Sinn verwendet und ist dahingehend zu verstehen, daß er alle Arten von Aufbauten umfaßt, die im allgemeinen in der Industrie für Kiespackungsvorgänge verwendet werden, die einen Durchfluß von Fluiden gestatten, jedoch den Durchtritt von teilchenför­ migen Materialien blockieren. Solche Aufbauten sind bei­ spielsweise im Handel erhältliche Siebe, geschlitzte Rohre, vorgepackte Siebe und/oder Auskleidungen oder Kombinationen solcher Aufbauten. Das Sieb 20 kann eine kontinuierliche Länge haben oder aus Abschnitten (z. B. aus Abschnitten von 9,14 m; 30 Fuß) bestehen, die durch Blindelemente oder Über­ brückungsglieder miteinander verbunden sind, wie es dem Fach­ mann geläufig ist.

An der Außenoberfläche des Siebes 20 sind Ausweichfließwege, z. B. Nebenrohre, befestigt. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, weisen derartige Nebenwege mindestens eine perforierte Leitung 25 auf (es sind vier dargestellt), die sich in Längs­ richtung entlang der Außenoberfläche des Siebes 20 erstreckt. Jede Leitung 25 ist mit einer Mehrzahl von Öffnungen 26 ver­ sehen, die entlang ihrer Länge angeordnet sind, und ist an irgendeinem oder beiden Enden offen, um Kiesaufschlämmung aufzunehmen. Es können auch alle Leitungen zusammengefaßt oder vervielfältigt sein (nicht dargestellt) und für den Fluiddurchfluß mit Auslässen 28 im Übergangselement 29 ver­ bunden sein, um während eines Kiespackungsvorgangs Kiesauf­ schlämmung aufzunehmen. Die Konstruktion des Siebes 20 bis zu diesem Punkt ist im wesentlichen die gleiche wie jene der aus dem Stand der Technik bekannten Siebe mit Ausweichweg. Leider sind aber durch die Anordnung der Nebenleitungen 25 an der Außenseite des Siebes 20 die Leitungen für eine Beschädigung anfällig, wenn das Sieb in das Bohrloch 11 eingebaut wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auf das Sieb 20 über die Leitungen 25 ein Schutzmantel 30 angeordnet. Dieser weist einen Zylinder auf, der aus einem starken dauerhaften Mate­ rial, wie Stahl, hergestellt ist und an seinem Ober- und Unterende an dem Körper des Siebes durch Schweißen oder eine ähnliche Maßnahme befestigt ist. Der Mantel 30 ist mit einer Mehrzahl von durch seine Wand hindurchgehenden Öffnungen 31 versehen (nur einige hiervon sind in den Figuren mit Bezugs­ nummern bezeichnet) . Durch Anordnen des festen Mantels über den Leitungen 25 werden diese während des Zusammenbaus und der Installation des Siebes vor zufälligen Schlägen oder ähn­ lichem geschützt, die sonst die Leitungen für ihren beabsich­ tigten Zweck stark beschädigen oder sogar zerstören könnten.

Bei der Benutzung wird das Sieb 20 mit Ausweichweg zusammen mit dem an seinem Platz befindlichen Schutzmantel 30 in das Bohrloch 11 hinabgelassen und neben der Formation 12 positio­ niert. Der Packer 35 wird eingerichtet, wie es dem Fachmann geläufig ist. Dann wird eine Kiesaufschlämmung durch den Arbeitsstrang hinunter und durch die Auslaßöffnungen 28 in dem Übergangselement 29 in den Ringraum 19 gepumpt. Mit dem Verlust des Fluids aus der Aufschlämmung in die Formation und/oder durch das Sieb 20 hindurch wird Kies aus der Auf­ schlämmung in den Ringraum abgelagert, um um das Sieb herum eine Kiespackung zu bilden, wie dem Fachmann geläufig ist.

Falls zuviel Flüssigkeit aus der Aufschlämmung verlorengeht, bevor der Ringraum mit Kies gefüllt ist, kann sich leicht eine Sandbrücke (punktierter Bereich 32 in Fig. 1) ausbilden, die den weiteren Durchtritt von Kies durch den Ringraum blockiert und ein weiteres Füllen des Ringraums unterhalb der Brücke verhindert. Wenn dies geschieht, kann die Kiesauf­ schlämmung noch durch die Leitungen 25 und aus deren Öffnun­ gen 26 herausströmen sowie durch die Öffnungen 31 in dem Man­ tel 30 austreten und in den Ringraum 19 gelangen, um die Brücke 32 zu umgehen und das Auffüllen des Ringraums zu ver­ vollständigen. Der Mantel 30 schützt diese Leitungen 25 sowohl während der Installation des Siebes 20 als auch wäh­ rend des Anordnens der Kiespackung rund um das Sieb.

Claims (8)

1. Bohrlochsieb mit Ausweichweg, gekennzeichnet durch einen länglichen Körper (21) mit einem durchlässigen Abschnitt (22), wobei sich mindestens ein Ausweichfließweg entlang der Länge des Körpers (21) erstreckt, und durch einen Mantel (30), der den Körper (21) umgibt und den Ausweich­ fließweg abdeckt, um ihn während der Installation und des Betriebs zu schützen.

2. Bohrlochsieb mit Ausweichweg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (30) einen Zylinder auf­ weist, der konzentrisch über dem Körper (21) und dem genannten Ausweichfließweg angeordnet ist, sowie mit dem Körper (21) verbunden ist.

3. Bohrlochsieb mit Ausweichweg nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder in seiner Wand eine Mehrzahl von Öffnungen (31) aufweist.

4. Bohrlochsieb mit Ausweichweg nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Aus­ weichfließweg eine Leitung (25) aufweist, die an dem Kör­ per (21) befestigt ist und sich entlang seiner Länge erstreckt sowie entlang ihrer Länge mit im Abstand ange­ ordneten Öffnungen (26) versehen ist.

5. Bohrlochsieb mit Ausweichweg nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Aus­ weichfließweg eine Mehrzahl an Leitungen (25) aufweist, die an dem Körper (21) befestigt sind und sich entlang seiner Länge erstrecken, wobei entlang ihrer Länge jede Leitung (25) mit einer Mehrzahl von im Abstand angeord­ neten Öffnungen (26) versehen ist.

6. Bohrlochsieb mit Ausweichweg, gekennzeichnet durch einen länglichen Körper (21) mit einem durchlässigen Abschnitt (22), mindestens einem Ausweichfließweg, der sich entlang der Länge des Körpers (21) erstreckt und einem zylindri­ schen Mantel (30), in dessen Wand eine Mehrzahl von radialen Öffnungen (31) ausgebildet sind, wobei der Man­ tel (30) an dem Körper (21) konzentrisch befestigt sowie an jedem Ende mit dem Körper (21) verbunden ist und dadurch den genannten Ausweichfließweg abdeckt, um diesen dadurch während der Installation und des Betriebs zu schützen.

7. Bohrlochsieb mit Ausweichweg nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausweichfließweg mindestens eine Leitung (25) aufweist, die an dem Körper (21) befestigt ist und sich entlang dessen Länge erstreckt, wobei die Leitung (25) entlang ihrer Länge mit einer Mehrzahl von im Abstand angeordneten Öffnungen (26) versehen ist.

8. Bohrlochsieb mit Ausweichweg nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausweichfließweg eine Mehrzahl von Leitungen (25) aufweist, die an dem Körper (21) befestigt sind und sich entlang seiner Länge erstrecken, wobei jede dieser Leitungen (25) entlang ihrer Länge mit einer Mehrzahl von im Abstand angeordneten Öffnungen (26) versehen ist.