DE2221012C2

DE2221012C2 - Verfahren und Einrichtung zum Steuern der Produktion von in ein Bohrloch einfließenden Medien

Info

Publication number: DE2221012C2
Application number: DE2221012A
Authority: DE
Inventors: Norvin G. Houston Tex. Steward
Original assignee: Otis Engineering Corp
Current assignee: Otis Engineering Corp
Priority date: 1971-04-28
Filing date: 1972-04-28
Publication date: 1982-06-16
Also published as: DE2221012A1; US3792732A; FR2154399A1; IT954786B; CA955519A; GB1374679A; FR2154399B1; JPS5441962B1; NL7205600A; NL173299C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern der Produktion von aus einer Lagerstätte in ein Bohrloch einfließenden Medien für den Fall, daß ein Unglück oder eine gefährliche Situation entstanden ist. Derartige Unglücksfälle können beispielsweise durch Sturm oder durch eine Bombardierung verursacht werden, oder im Falle von Bohrungen in Gewässern durch Kollision mit einem Schiff auftreten. In jedem Falle muß verhindert werden, daß das Bohrloch außer Kontrolle gerät und das Medium ungehindert aus dem Bohrloch entweichen kann.

Im einzelnen betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern der Produktion von in ein Bohrloch einfließenden Medien bei Störfällen oder Ausbruchgefahr, wobei in dem Bohrloch ein Mantelrohrstrang verlegt, ober-und unterhalb der produzierenden Formation jeweils ein Packer gesetzt und ein undurchlässig ausgebildeter Steigrohrstrang zumindest bis unterhalb des oberen Packers in das Bohrloch eingelassen ist

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum

is Steuern der Produktion von in ein Bohrloch einfließenden Medien bei Störfällen oder Ausbruchgefahr, mit einem im Bohrloch eingebrachten Mantelrohrstrang, einem undurchlässigen Steigrohrstrang sowie einem oberhalb und einem unterhalb der produzierenden Formation gesetzten Packer.

Ein solches Verfahren und eine solche Einrichtung sind aus der DE-OS 15 83 0Oi bekannt Beispielsweise zeigt F i g. 1 einen Zustand, wo unterhalb der produzierenden Formation der untere Packer, oberhalb dieser Formation der obere Packer gesetzt sind, und das untere Ende des Steigrohrstranges sich unterhalb des oberen Packers befindet Nach jenem bekannten Vorschlag wird im wesentlichen der untere Packer bei möglichst wenigen Verankerungselementen zurückziehbar ausgebildet Die Steuerung der Produktion bei Störfällen, insbesondere mit dem Ziel, einen Ausbruch des Mediums sicher zu verhindern, wird nicht angesprochen.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren und eine Einrichtung der genannten Art so auszubilden, daß im Falle einer Störung oder einer gefährlichen Situation der Austritt des Mediums aus dem Bohrloch sicher verhindert wird.

Ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren

■t° ist die erfindungsgemäße Lösung daciirch gekennzeichnet, daß bei den Störfällen oder der Gefahr eines Ausbruchs der Medien aus dem Bohrloch das untere Ende des Steigrohrstranges aus seiner unterhalb des oberen Packers befindlichen Position bis in eine Lage unterhalb des unteren Packers abgelassen und" der Steigrohrstrang in dieser Position in beiden Packern abgedichtet gehalten wird.

Bezüglich der eingangs genannten Einrichtung besteht die erfindungsgemäße Lösung in einer Vorrichtung zum Nachlassen des Steigrohrstrangs bis unterhalb des unteren Packers und einer Vielzahl von auf den unteren, zumindest dem Abstand zwischen den beiden Packern entsprechenden Teil des Steigrohrstrangs aufgesetzten Dichtungen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachdem der Steigrohrstrang in die untere Stellung abgesenkt wurde, ist das Eindringen des Mediums in den Steigrohrstrang unterbunden. Die Absenkung des

Steigrohrstranges kann durch eine unbeabsichtigte oder beabsichtigte Zerstörung der Aufhänpng des Steigrohrstranges verursacht werden. Die selbsttätige Absenkung kann nach der Zerstörung oder Freigabe der Aufhängung des Steigrohrstranges vorgenommen

werden, oder diese Absenkung kann absichtlich als Folge eines Schusses oder einer Explosion am Bohrlochkopf ausgelöst werden, um den Steigrohrstrang mit Absicht freizugeben, so daß dieser innerhalb

des Manielrohrstranges absinken kann.

Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen anhand zweier Ausführungsbeispiele mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; es zeigt

Fig, 1 ein produzierendes Bohrloch mit darin angeordneter Einrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig,2 ähnlich der Fig. 1 nur den unteren Teil des Bohrlochs mit abgesenktem Steigrohrstrang zum Unterbinden des Eintritts des Mediums aus der Formation;

F i g. 3 einen Sonderfall, wo sich ein kurzer Abschnitt des Steigrohrstrangs abgetrennt und durch den unteren Packer hindurch abgesenkt hat und die Axialöffnung des oberen Packers durch ein Klappenventil verschlossen ist;

Fig.4 für eine abgewandelte Ausführungsform die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem produzierenden Bohrloch; und

F i g. 5 den unteren Teil des Bohrloches nach F i g. 4 mit dem abgesenkten Steigrohrstrang.

In den Zeichnungen ist in F i g. 1 schematisch eine Förderbohrung dargestellt, deren Mantelrohrürang C sich durch eine produzierende Formation F erstreckt, aus welcher das Medium einfließt Der untere Bereich der öffnung des Mantelrohrstranges ist in üblicher Weise, beispielsweise mit einem Zementstopfen B verschlossen. Ein Packer Pi, beispielsweise entsprechend dem »Baker Modell D«, ist in dem Mantelrohrstrang unterhalb von zur Formation F führenden Perforationen / verankert Durch diesen Packer Pi führt eine Axialbohrung, weiche im oberen Ende aus einem unten erläuterten Grund eine nach unten abgeschrägte Führungsfläche S aufweist Oberhalb der Perforationen / ist in dem Mantelrohrstrang C ein oberer Packer P2 verankert, bei dem es sich gleichfalls um eine Förder- oder Produktionsdichtung vom »Baker Modell D« handeln kann. Am unteren Ende dieses Packers PI ist in bekannter Weise ein Klappenventil V vorgesehen.

In einem Steigrohrstrang T sind eine Anzahl Dichtungen A vorgesehen, so daß ein undurchlässiger Abschnitt im Steigrohrstrang von solcher Länge gebildet wird, welche zumindest dem Abstand zwischen den beiden Packern P1 und P2 entspricht.

Das obere Ende des Steigrohrstranges Γ ist in einem Bohrlochkopf H mittels einer Hängevorrichtung K in bekannter Weise hängend abgestützt Die Hängevorrichtung wirkt abdichtend zwischen dem Bohrlochkopf und dem oberen Ende des Steigrohrstranges und führt nach oben durch den Steigrohrstrang strömendes Medium durch ein Hauptventil M und durch einen darüber angeordneten Tannenbau des Bohrlochs, an dessen oberem Ende ein Meßgerät G vorgesehen ist. Der Ringraum zwischen Steigrohrstrang T und Mantelrohrstrang C ist über die öffnung L an eine Leitung Eangeschlossen, innerhalb der sich ein Ventil X befindet

Für den Fall, daß ein Störfall auftritt, beispielsweise ein Sturm oder Feuer oder ein anstoßendes Schiff die Bohrlochkopfanschlüsse einschließlich des Absperroder Hauptventils M zerstört, oder das ein anderer gefährlicher Zustand entsteht, kann der Steigrohrstrang T in dem Mantelrohrstrang C aus seiner abgestützten Stellung herunterfallen, wenn beispielsweise die Aufhängung K des Steigrohrstranges Tmit einer Dynamit ladung oder einer Kanone zerstört wird. Der Steigrohrstrang T kann auch als Folge eines Feuers oder einer sonstigen Beschädigung des Bohrlochkopfes, die das unbeabsichtigte Herunterfallen des Steigrohrstranges verursachen würde, abgesenkt werden.

Wenn ein solches Ereignis eintritt, würde das Medium ungehemmt durch den Mantelrohrstrang C und den Steigrohrstrang T aus dem Bohrloch hervorquellen, wenn der Steigrohrstrang Tnicht aus der in F i g. 1 in die in F i g. 2 gezeigte Stellung abgesenkt würde. Wenn der Steigrohrstrang T aus irgendeinem der obengenannten Gründe oder aus einem anderen Grund in die in F i g. 2 gezeigte Stellung abgesenkt wird, gelangt der undurchlässige Abschnitt mit der Anzahl von Dichtungen A oder entsprechend wirkendem Bereich A in abdichtenden Eingriff mit den Axialbohrungen in dem oberen Packer P2 und dem unteren Packer Pi, wie das Fig.2 zeigt Der undurchlässige Abschnitt des Steigrohrstranges T mit den darin einbezogenen Dichtungen A bildet einen Verschluß in dem Bohrloch zwischen den beiden Packern und verhindert, daß das zu fr-rdernde Medium aus der Formation F durch die Perforationen / in den Steigrohrstrang 7"und/oder in den Mantelrohrstrang C eintritt und darin nach oben strömt

Auf diese Weise ist also ein absoluter, rascher und sicherer Verschluß geschaffen, der verhindert, daß das zu fördernde Medium in ungesteuerter Weise aus der Formation durch den Mantelrohrstrang oder den Steigrohrstrang an die Oberfläche strömt Hierdurch wird eine Verschmutzung des umgebenden Gebiets oder Wassers, falls es sich um eine Bohrung in einem Gewässer handelt, ebenso wie die Feuergefahr eines brennbaren Mediums vermieden.

Sollte sich der Steigrohrstrang Tan einem solchen Punkt abtrennen, daß zwar ein kurzes Steigrohrstrang-Stück durch den oberen Packer P2 hindurch abgesenkt wird, daß obere Ende des abgesenkten Stückes sich jedoch unterhalb des oberen Packers P2 befindet, wie das F i g. 3 zeigt, so wird sich das Klappenventil V schließen, um zu verhindern, daß Medium aus dem Bohrloch nach oben durch den oberen Packer P2 entweicht

Bei einigen Bohrungen mag es wünschenswert sein, die Absenkung des undurchlässigen Abschnitts und der Dichtungen A durch die Packer Pi und P 2 zu begrenzen. Hierzu ist ein Anschlagteil oder Flansch W mit einer äußeren, ringförmigen, abgeschrägten unteren Stützschulter Y am Steigrohrstrang oberhalb der oberen Dichtung oder dem entsprechend wirkenden Bereich A angeordnet Sofern der entsprechend modifizierte Steigrohrstrang in der gleichen Weise wie oben beschrieben abgesenkt wird, liegt die Stützschulter Y des Anschlagteils W am oberen Ende des oberen Packen; F2 an und beendet die Absenkung des Steigrohrstrangs mit den Dichtungen A und bringt die Dichtungen A in Eir.griff mit den Packern Pl und F2, wie das F i g. 5 zeigt.

Aus den F i g. 4 und 5 geht hervor, daß sich das untere Ende des Bohrlochs erheblich unter dem unteren Packer P1 befindet, und uaß der Steigrohrstrang T und der undurchlässige Abschnitt mit den Dichtungen A so vom Anschlagteil W abgestützt sind, daß sich das untere Ende des Steigrohrstranges Tim Abstand zum unteren Ende des Bohrlochs in dem Mantelrohrstrang C befindet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Steuern der Produktion von in ein Bohrloch einfließenden Medien bei Störfällen oder Ausbruchgefahr, wobei in dem Bohrloch ein Mantelrohrstrang verlegt, ober- und unterhalb der produzierenden Formation jeweils ein Packer gesetzt und ein undurchlässig ausgebildeter Steigrohrstrang zumindest bis unterhalb des oberen Packers in das Bohrloch eingelassen ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Störfällen oder der Gefahr eines Ausbruchs der Medien aus dem Bohrloch das untere Ende des Steigrohrstranges aus seiner unterhalb des oberen Packers befindlichen Position bis in eine Lage unterhalb des unteren Packers abgelassen und der Steigrohrstrang in dieser Position in beiden Packern abgedichtet gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigrohrleitung in der abgelassenen PositioB abgestützt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigrohrleitung auf der Bohrlochsohle abgestützt wird.

4. Einrichtung zum Steuern der Produktion von in einem Bohrloch einfließenden Medien bei Störfäilen oder Ausbruchgefahr, mit einem im Bohrloch eingebrachten Mantelrohrstrang, einem undurchlässigen Steigrohrstrang sowie einem oberhalb und einem unterhalb der produzierenden Formation gesetzten Packer, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum .iachlassen des Stiegrohrstranges (T) bis unterhalb des unteren Paz':ers (P 1) und eine Vielzahl von auf den unteren, zumindest dem Abstand zwischen den beiden ^ackern (Pl, P2) entsprechenden Teil des Steigrohrstrangs (T) aufgesetzten Dichtungen (A).

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigrohrstrang (T) oberhalb der aufgesetzten Dichtungen (A) mit einer Schulter (W; Y) zum Abstützen in der nachgelassenen Position versehen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Packer (P2) versehen ist mit Vorrichtungen zum Aufsetzen der Abstützschulter (W; Y) des Steigrohrstranges (T) für dessen Halterung in der nachgelassenen Position.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigrohrstrang (T) an der Erdoberfläche mit einer Abstützschulter versehen ist und Vorrichtungen vorgesehen sind zum Anlegen dieser Abstützschulter für die Halterung des Steigrohrstrangs (T) in der oberen Position.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialöffnung des oberen Packers (P2) durch ein Klappenventil (V) verschließbar ist.