DE3152743C2 - Einrichtung zum Transport und Verarbeiten von Abdichtungs- und Zementationsmaterialien in einem vorgegebenen Bohrlochintervall - Google Patents
Einrichtung zum Transport und Verarbeiten von Abdichtungs- und Zementationsmaterialien in einem vorgegebenen BohrlochintervallInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zum Niederbringen von Bohrungen und betrifft eine Einrichtung
zum Transport und Verarbeiten von Abdichtungsund Zementationsmaterialien in einem vorgegebenen
Bohrlochintervall gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Das Verfüllen spielt eine maßgebliche Rolle bei der Schaffung eines isolationskomplexes, der eine unbeschränkte
Langlebigkeit besitzen muß, in einer Bohrung. Nur bei Langlebigkeit kann der Schutz der umgebenden
Natur gegen ein Eindringen biologisch verseuchter Medien von der Erdoberfläche in den Boden
und gegen ein Eindringen in hydrodynamisch offene Horizonte und dann auf die Erdoberfläche von tief in
der Erde eingelagerten Industrieabfällen, Brenn- und Giftgasen, radioaktiven Produkten von unterirdischen
Kerndetonationen sowie gegen seismische Auswirkungen gewährleistet werden, die durch Veränderungen
des Spannungszustandes der Bergmassive eingeleitet werden. ÄhnlicheifAnforderungen werden auch an die
Schaffung eines Trennbrückenisolationskomplexes gestellt.
Bei der Schaffung von künstlichen Bohrlochsohlen muß die mechanische Stabilität des Komplexes gegen
die Einwirkung eines Bohrwerkzeugs gewährleistet sein.
Allgemein bekannt sind mehrere Einrichtungen zum Transport und Verarbeiten von Abdichtungs- und Zementationsmaterialien
in einem vorgegebenen Bohrlochintervall zur Durchführung von Verfüllungsprozessen,
zum Erstellen von Trennbrücken und Schaffung von künstlichen Bohrlochsohlen.
Am meisten verbreitet sind Einrichtungen zum Einpumpen von Zementations- bzw. Abdichtungsgemischen,
die unmittelbar am Bohrloch zubereitet werden, in das Bohrloch bzw. in das vorgegebene Interval desto
selben. Diese Einrichtungen schließen eine Gemischzubereitungsmaschine und ein Zementierungsaggregat,
die am Bohriochinund angeordnet werden, sowie eine
Druckleitung ein, die in das Bohrloch zum abzudichtenden Intervall herabgelassen wird (S. V. Logvinenko
»Technik und Technologie von zementierten Bohrungen«. Moskau, Veriag »Nedra«. 1978. S. 215-224). Diese
Ausrüstungen sind platzraubend und besitzen eine niedrige Arbeitsleistung. Das notwendige Durrhdrükken
des Abdichtungs- und Zementationsmaterials zwingt dazu, für diese Einrichtung flüssige Gemische
zuzubereiten, die nur durch eine Rohrleitung transportiert werden können, was zu erheblichen Verlusten an
kostspieligen und vielfach fehlenden Bindemitteln führt. Außerdem wird keine hohe Qualität des geschaffenen
Isolationskomplexes, insbesondere wegen der unmöglichen Verdichtung, gewährleistet, was zum Ausspulen
des Komplexes und b i der Schaffung einer künstlichen Bohrlochsohle zur Zerstörung derselben und zur Havarie
führt.
Bequemer im Betrieb ist eine Einrichtung zum Transport und Verarbeiten von Abdichtungs- und Zementationsmaterialien
in einem vorgegebenen Bohrlochinter vall, die einen Bohrbehälter mit einem in seinem unteren
Teil angebrachten Gelenkventil einschließt, der mil dem
Bohrgestänge verbunden ist und mit flüssigem Abdichtungsmaterial gefüllt wird (V. A. Kharkov »Generalreparatur
von Erdöl- und Gasbohrungen«. Moskau. Verlag »Nedra«, 1969, S. 35). Jedoch kann diese Einrichtung
wegen dem vorhandenen Ventil nur *-·ϊ! der Benutzung
von flüssigen Abdichtungs- und Zementationsmaterialien verwendet werden und ist für pasten- und pulverförmige
Stoffe ungeeignet, was zur niedrigen Qualität des Isolationskomplexes führt.
In der letzten Zeit wird eine Einrichtung zum Transport und Verarbeiten von Abdichtungs- und Zementationsmaterialien
in einem vorgegebenen Bohrlochintervall sehr oft angewendet, die einen transportierenden
Kernrohrbehälter enthält, der mit dem Bohrgestänge über einen Begrenzer mit der Möglichkeit des Gleitens
des Rohrbehälters längs dem Bohrgestänge mechanisch verbunden ist. Der Rohrbehälter ist mil dem zu verarbeitenden
Material in hydroisolierenden Hüllen gefüllt, besitzt in seinem unteren Teil ein Trennmesser und ist
durch einen Stopfen abgesperrt, wobei im oberen Teil
im Rohrbehälter ein Hauptkolben Iängsverschiebbar angeordnet ist, auf dessen Kolbenstange ein Anschlag
starr befestigt ist. der mit dem Begrenzer zusammenwirkt. Der Kolben ist mit dem Bohrgestänge hydraulisch
verbunden und über den hydroisolierenden Hüllen angeordnet (SU-Urheberschein Nr. 6 58 262. Klasse
E 21 B 33/138, veröffentlicht im Bulletin »Entdeckungen, Erfindungen, Geschmacksmuster und Warenzeichen«,
Nr. 15,1979). Jedoch erlaubt es die bekannte Ein^
richtung nicht, Isolationskömplexe von hoher Lebensdauer in vorgegebenen Bohrlochintervallen anzubringen.
Dies hängt damit zusammen, daß infolge ungenügender mechanischer Einwirkungen das aus dem Rohrbehältcr
herausgepreßte Material schlecht mit dem
Härtemittel zu vermischen ist, als welches nur Wasser benutzt werden kann. Andere Stoffe, beispielsweise Polymere,
lassen sich als Härtemittel praktisch nicht anwenden, was sowohl durch unzureichende Vermischung
wie auch durch unkontrollierten Kontakt des Abdichlungsmaterials
im Kernrohrbehälter sowohl mit der aus dem Bohrgestänge kommenden Nachpreßflüssigkeit
wie auch mit dem im Bohrloch befindlichen Schichtwasser bedingt ist. Außerdem wird die Qualität der Isolalionskomplexe
auch dadurch beeinflußt, daß nicht die erforderliche Stoffdichte wegen der ungenügenden BaI-lastierung
des verarbeiteten Materials und des auf es bis zum vollständigen Hartwerden ausgeübten Drucks erzielt
wird. Dies hängt mit der fehlenden Fixierung des Kolbens in der unteren Endlage im Rohrbehälter zusammen.
Das Herauspressen des Materials erfolgt nur bei fortschreitender Bewegung des Kernrohrbehälters,
was zum Festklemmen der Hüllen mit dem zu verarbeitenden Material in demselben führt und eine ausreichend
dichte Einbringung des Materials in das Bohrloch erschwert Die gleitende Befestigung des Kernrohrs am
Bohrgestänge erlaubt es nicht. Vibrations- und andere ähnliche Einwirkungen auf ihn zu übertrag^;, die die
Beweglichkeit des im Rohrbehälter enthaltenem Materials und die Einbringdichte desselben im Bohrloch verbessern.
Die Gleitfläche des Rohrbehälters am Bohrgestänge ist ungedeckt und äußeren Einwirkungen unterworfen,
was Einschränkungen für die Abmessungen der Einrichtung auferlegt und vielfach zu Havarien führt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Transport und Verarbeiten
von Abdichtungs- und Zementationsmaterialien in einem vorgegebenen Bohrlochinten/all zu schaffen, in
der eine neue konstruktive Ausführung des Kolbens und dessen Anordnung im Kernrohrbehälter die notwendigen
mechanischen Einwirkungen auf das aus dem Rohrbehälter herausgepreßte Material und im folgenden eine
ausreichende Ballastierung des verarbeiteten Materials und einen Druck auf dasselbe bis zum vollkommenen
Erhärten gewährleistet; das gestattet es, zuverlässige Isolationskomplexe von hoher Lebensdauer beim
Verfüllen. Erstellen von Trennbrücken und Schaffen von künstlichen Bohrlochsohlen zu schaffer sowie beliebige
Stoffe als Härter für die Bindemittel anzuwenden.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Einrichtung erfindungsgemäß mit einem Zylinder, der
zwischen dem Begrenzer und dem Bohrgestänge angeordnet, mit dem letzteren mechanisch und mit dem Begrenzer
starr verbunden ist, sowie mit einem zusätzlichen Kolben versehen ist, der auf der Kolbenstange des
Hauptkolbens angebracht, im Zylinder längsverschiebbar angeordnet und mit dem Bohrgestänge hydraulisch
verbunden ist. wobei der Anschlag an der Kolbenstange in einem Abstand vom Hauptkolben angebracht ist, bei
dem letzterer in der unteren Endstellung unmittelbar über dem Trennelement fixierbar ist.
Vorzugsweise ist die Einrichtung mit einem hydraulischen Vibrator ausgestattet, der die hydraulische Verbindung
des zusätzlichen Kolbens mit dem Bohrgestänge herstellt und zwischen dem Zylinder und dem Bohrgestänge
starr angeordnet ist.
■·' Diese konstruktive Lösung der zum Patent angemeldeten
Einrichtung zum Transport und Verarbeiten von Abdichtungs- und Zementationsmaterialien, in einem
vorgegebenen Bohrlochintervall gewährleistet die Schaffung von zuverlässigen Isolationskomplexen von
hoher Lebensdauer beim Verfüllen, Erstellen von Trennbrücken und Schaffen von künstlichen Bohrlochsohlen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Beschreibung von konkreten Ausführungsbeispielen unter
bezug auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Transport und Verarbeiten von Abdichtungs- und Zementationsmaterialien
in einem vorgegebenen Bohrlochintervall (in der Transportstellung), im Längsschnitt:
F i g. 2 eine erfindungsgemäße Einrichtung in der Stellung nach dem Verarbeiten und Einbringen des Materials
im vorgegebenen Bohrlochintervall, im Längsschnitt;
F i g. 3 eine in der Transportstellung abgebildete Einrichtung gemäß der Erfindung mit einem hydraulischen
Vibrator, irn Längsschnitt.
Die Einrichtung zum Transport und Verarbeiten von Abdichtungs- und Zementationsmat;rialien in einem
vorgegebenen Bohrlochintervall enthält einen Rohrbehälter 1 (Fig. 1), der mit einem Bohrgestänge 2 über
einen Begrenzer 3 und einen Zylinder 4 mechanisch verbunden ist Hierbei ist der Begrenzer 3 mit dem
Rohrbehälter 1 starr verbunden, und der Zylinder 4 ist zwischen dem Begrenzer 3 und dem Bohrgestänge 2
angeordnet und zwischen ihnen starr befestigt. Im RohrbeHälter 1 sind hydroisolierende Hüllen 5 untergebracht,
in denen sich das zu verarbeitende Material 6 befindet Im unteren Teil des Rohrbehälters 1 ist ein
Trennelement 7 in Form von Messern sowie ein Abschlußstopfen 8 angeordnet. Über den hydroisolierenden
Hüllen 5 mit dem zu verarbeitenden Material 6 ist im Rohrbehälter 1 ein Hauptkolben 9 mit einer Kolbenstange
10, an der ein Anschlag 11 starr befestigt ist, der mit dem Begrenzer 3 zusammenwirkt, sowie ein zusätzlicher
Kolben 12 angeordnet. Der letztere ist im Zylinder 4 längsverschiebbar angeordnet, wobei der zusätzli ·
ehe Kolben 12 mit dem Bohrgestänge 2 hydraulisch verbunden ist. Im Zylinder 4 kann eine Bohrung 13 ausgeführt
sein. Der Anschlag 11 ist an der Kolb^nstarge 10
in einem Abstand vom Hauptkolben 9 angebracht, der die Fixierung des letzteren in der unteren Endstellung
(F i ^. 2) unmittelbar über dem Trennelement 7 gewährleistet.
In F i g. 3 ist eine erfindungsgemäße Einrichtung dargestellt, die mit einem hydraulischen Vibrator 14 mit einem Arbeitskolben 15 und einem Ventil 16 ausgestattet ist. Der hydraulische Vibrator i4 ist zwischen dem Zylinder 4 und dem Bohrgestänge 2 starr angeordnet und stellt die hydraulische Verbindung des zusätzlichen Kolbens 12 mit dem Bohrgestänge 2 her.
In F i g. 3 ist eine erfindungsgemäße Einrichtung dargestellt, die mit einem hydraulischen Vibrator 14 mit einem Arbeitskolben 15 und einem Ventil 16 ausgestattet ist. Der hydraulische Vibrator i4 ist zwischen dem Zylinder 4 und dem Bohrgestänge 2 starr angeordnet und stellt die hydraulische Verbindung des zusätzlichen Kolbens 12 mit dem Bohrgestänge 2 her.
Die Wirkungsweise der Einrichtung zum Transport und Verarbeiten von Abdichtungs- und Zementationsmaterialien in einem vorgegebenen Bohrlochintervall
bestell in folgendem.
Das in den hydroisolierenden Hüllen 5 (Fig. 1) verpackte
Material wi,d im Rohrbehälter 1 untergebracht,
der vom Bohrgestänge 2 bei der oberen Endstellung des Kolbens 9 abgeschraubt wurde. Danach werden im unteren
Teil des Kernrohrbehälters 1 das Trennelement 7 und der Stopfen 8 eingebracht. Darauf wird der Rohrbehälter
1 mit dem Bohrgestänge 2 zusammengeschraubt und in das Bohrloch zum abzudichtenden Intervall herabgelassen.
Nach dem Einführen der Einrichtung ins Bohrloch wird über den Kanal des Bohrgestänges 2 in
den Arbeitsraum des Zylinders 4 die Nachpreßflüssigkeit gedrückt, die übef den Kolben 12, die Kolbenstange
10 und den Kolben 9 den Inhalt des Rohrbehälters 1 ins Bohrloch herauspreßt.
Nach dem Herausdrücken des Stopfens 8 und einer
bestimmten Menge des Materials 6 wird auf den Druck
der Nachpreßflüssigkeit achtgegeben. Sobald der Druck steil zunimmt, wird die Drehung des Bohrgestänges
2 mit niedrigen Drehzahlen und das Heraufholen 5 desselben mit einer Geschwindigkeit eingeleitet, die einen
konstanten Druck gewährleistet. Mitunter geschieht dies durch Auf- und Abbewegen des Bohrwerkzeugs
mit einer Frequenz von 0,1 —10 Hz und einer Am-{·
I plitude bis 40 mm. Das Auf- und Abbewegen erleichtert io
ξ den Austritt des Materials 6 aus dem Kernfohrbehälter
J 1 sowie das Einbringen und Verdichten desselben im
Bohrloch beträchtlich, und die Drehung verbessert die
Bedingungen für das Zerteilen der hydroisolierenden Hüllen 5 mit dem Trennelement 7 und das Torkretieren J5
des Materialsauf die Bohrlochwände.
Nachdem der Kolben 12 seine untere Endstellung (Fig. 2) erreicht hat, beginnt die Nachpreßflüssigkeit
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Druck fällt schlagartig ab, was den Augenblick der Be- 20 endigung des Prozesses des Herauspresse!« des Materials
6 kennzeichnet Danach werden die Dreh- und Auf- und Abbewegungen eingestellt, die Einrichtung wird jedoch
auf der Bohrlochsohle gelassen, wobei sie auf eine solche Weise belastet wird, daß der notwendige Druck 25
auf das Material wirkt. Die Gleichmäßigkeit des Drukkes auf das Material wird dadurch gewährleistet, daß
der Anschlag 11 den Hauptkolben 9 in der unteren Endstellung
unmittelbar über dem Trennelement 7 fixiert.
Die Einrichtung wird die zum Erhärten des Isolations- 30
I komplexes erforderliche Zeit lang auf der Bohrlochsoh
le gehalten, wonach sie gedreht, von der Bohrlochsohle
gelöst und aus dem Bohrloch heraufgeholt wird. Nach der Reinigung und Schmierung des Kernrohrbehälters 1
wird der Prozeß wiederholt
Bei der Schaffung von künstlichen Bohrlochsohlen gestattet es die erfindungsgemäße Einrichtung, sehr feste
steinerne Kerne bei sehr hoher Qualität ihrer Versteinerung vor Ort heranzutransportieren und dort einzubringen.
Die Erfindung kann auch zur Schaffung von Isolationskomplexen beim Verfüllen von Bohrungen
t nach deren abgeschlossener funktionaler Verwendung,
Ϊ beim Erstellen von Trennbrücken zur Isolierung von
wasserführenden Horizonten und zur Schaffung von kunstlichen Bohrlochsohlen beim Niederbringen von
Mehrlochbohrungen verwendet werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
60
65
Claims (2)
1. Einrichtung zum Transport und Verarbeiten von Abdichtungs- und Zementaticnsmaterialien in
einem vorgegebenen Bohrlochintervall, die einen Kernrohrbehälter zum Transport des Materials umfaßt,
der über einen Begrenzer mit dem Bohrgestänge mechanisch verbunden und mit dem in hydroisoüerenden
Hüllen enthaltenen Material füllbar ist sowie in seinem unteren, von einem Stopfen abgeschlossenen
Teil ein Trennelement und in seinem oberen Teil einen längs des Rohrbehälters verschiebbar
angeordneten Hauptkolben mit einer Kolbenstange besitzt, an der ein Anschlag starr befestigt
ist, der gegen den Begrenzer anlegbar ist, wobei dieser mit dem Rohrbehälter starr verbunden und der
Hauptkolben über den mit dem Material gefüllten Hüllen angeordnet sowie mit dem Bohrgestänge hydraulisch
vi-bunden ist, dadurch gekennzeichnet ÖhS die HinnchtUn*7 !TU* f»inf»m 7v1inHf*r
(4), der zwischen dem Begrenzer (3) und dem Bohrgestänge (2) angeordnet, mit dem letzteren mechanisch
und mit dem Begrenzer (3) starr verbunden ist, sowie mit einem zusätzlichen Kolben (12) versehen
ist, der auf der Kolbenstange (10) des Hauptkolbens (9) angebracht, im Zylinder (4) iängsverschiebbar angeordnet
und mit dem Bohrgestänge (2) hydraulisch verbunden ist, wobei der Anschlag (11) an der Kolbenstange
(10) in einem Abstand vom Hauptkolben (9) angebrach1 ist. bei dem letzterer in der unteren
Endstellung unmittelbar über dem Trennelement (7) fixierbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sie einen hydraulic-hen Vibrator (14) enthält, der die hydraulische Verbindung des zusätzlichen
Kolbens (12) mit dem Bohrgestänge (2) herstellt und zwischen dem Zylinder (4) und dem Bohrgestänge
(2) starr angeordnet ist.
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