DE60011596T2 - Aufblasbarer packer - Google Patents

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DE60011596T2
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V. James CARISELLA
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/12Packers; Plugs
    • E21B33/127Packers; Plugs with inflatable sleeve

Description

  • Die Erfindung betrifft eine aufblasbare Dichtvorrichtung, die eine durchgestaltete aufblasbare Elastomerblase, entweder allein oder mit einem durchgestalteten Überzug, einschließt.
  • So, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck „Aufblasbeginn" auf den Ort oder Punkt am Äußeren der Vorrichtung, an dem zu erwarten ist, daß das erste Biegen des Umrisses der Vorrichtung auftritt, das sich aus einem wirksamen Aufblasen ergibt. Der Aufblasbeginn kann an einer Vielzahl von Orten oder Punkten auftreten, in Abhängigkeit von der Wahl der Konstruktion.
  • So, wie er hierin verwendet wird, bedeutet der Ausdruck „Aufblaselement" die Unterbaugruppe, die allgemein aus der Blase, den Rippen, dem Überzug, den oberen Befestigungsmitteln und den unteren Bünden oder Befestigungsmitteln besteht.
  • So, wie er hierin verwendet wird, bedeutet der Ausdruck „Berührungspunkt" den anfänglichen und anschließend den letzten zu erwartenden Grenzflächenort zwischen dem Äußeren der Vorrichtung und der Wand des Bohrlochs während des wirksamen Aufblasens.
  • So, wie er hierin verwendet wird, bedeutet der Ausdruck „wirksames Aufblasen" die Ausdehnungsmenge der Blase während des Setzens der Dichtvorrichtung von der Einfahrposition der Vorrichtung auf zwischen nicht mehr als etwa 70 % bis nicht mehr als etwa 85 % nach Volumen des Innern der Blase, wenn sie vollständig in dem Bohrloch gesetzt ist.
  • So, wie er hierin verwendet wird, bedeutet der Ausdruck „Abweitungswinkel" den Winkel zwischen einer geraden Linie parallel zur Längsachse des Bohrlochs und längs der Innendurchmesserwand des Bohrlochs, die durch einen Berührungspunkt geht, und einer geraden Linie, die als Tangente zur Außenfläche der Vorrichtung gezogen wird, für ein Längenintervall, das sich vom Berührungspunkt bis zu einem Abstand vorn etwa einem Einfahrdurchmesser erstreckt, wobei diese Linie ebenfalls durch den gleichen Berührungspunkt geht. Die Längsachse des Bohrlochs und die zwei Linien, die den Abweitungswinkel definieren, müssen alle in einer Ebene liegen.
  • So, wie er hierin verwendet wird, bedeutet der Ausdruck „Ausdehnungsprofile" die Übergangsformen, die der flexible Abschnitt des Aufblaselements während des wirksamen Aufblasens annimmt.
  • So, wie er hierin verwendet wird, bedeutet der Ausdruck „gleichförmige Aufblasprofile" den Umstand, wenn sich die durch das Aufblaselement angenommenen „Aufblasprofile" eng geradlinigen Profilen vom Berührungspunkt zum Ende des Bundes annähern.
  • So, wie er hierin verwendet wird, bedeutet der Ausdruck „Ausdehnungsverhältnis" das Verhältnis des Durchmessers des vollständig gesetzten Ausblaselements, geteilt durch den Einfahrdurchmesser des Aufblaselements.
  • Aufblasbare Dichtungsstücke, Bridge-Plugs und dergleichen werden seit langem in unterirdischen Bohrlöchern verwendet. Solche aufblasbaren Werkzeuge umfassen normalerweise ein aufblasbares Elastomerblasenelement, das konzentrisch um einen mittleren Körperabschnitt, wie beispielsweise eine Röhre oder einen Dom, angeordnet wird. Typischerweise wird um die Blase eine Hülle aus Verstärkungsleisten oder -rippen bereitgestellt, wobei ein Elastomer-Dichtungsüberzug konzentrisch um wenigstens einen Abschnitt der Hülle angeordnet wird. Allgemein wird ein Mittelabschnitt der Hülle freigelegt und ohne einen Überzug sein, um einen Verankerungseingriff des Dichtungsstücks mit der Wand des Bohrlochs zu gewährleisten. Von dem Oberteil des Bohrlochs oder dem Innern des Bohrlochs wird während des Aufblasens mit Hilfe einer Untertagepumpe ein Druckfluid dem Innern des Körpers und von dort durch radiale Durchgänge, die für einen solchen Zweck bereitgestellt werden, oder auf andere Weise um das Äußere des Körpers dem Innern der Blase zugeleitet.
  • Normalerweise nimmt ein oberes Befestigungsmittel das obere Ende der aufblasbaren Elastomerblase und der Verstärkungshülle (falls sie in der Konstruktion eingeschlossen wird) in Eingriff und befestigt das obere Ende der Blase abdichtbar im Verhältnis zum Körper, während ein unterer Bund oder ein unteres Befestigungsmittel das untere Ende der Blase und der Verstärkungshülle in Eingriff nimmt und das untere Ende der Blase für eine verschiebbare und abdichtbare Bewegung im Verhältnis zum Äußeren des Körpers als Reaktion auf Aufblaskräfte befestigt. Der Elastomerüberzug kann auf eine bekannte Weise am Äußeren der Hülle befestigt oder um das Äußere der Blase angebracht werden.
  • Es ist bei aufblasbaren Dichtungsstücken dieser Art beobachtet worden, daß sich der Abschnitt der Blase angrenzend an den freigelegten Hüllenabschnitt des Dichtungsstücks vorzeitig vor den anderen Abschnitten der Blase aufbläst, die durch die Verstärkungshülle und/oder das Elastomer-Dichtungsüberzugelement gegen ein Ausdehnen verstärkt werden. Wenn sich das Aufblaselement ausdehnt, bewegt sich das eine Ende der Blase zum anderen Ende der Vorrichtung hin, und der Blasenbereich angrenzend an die freigelegte Hülle bläst sich auf, bis er auf die Wand des Bohrlochs trifft, das ausgekleidet oder unausgekleidet sein kann. Falls das Bohrloch unausgekleidet ist, wird das Bohrloch eine Erdwand haben, und falls das Bohrloch ausgekleidet ist, wird die Wand des Bohrlochs die Innendurchmesserfläche des Futterrohrs sein.
  • Es ist bei einer Zahl von Konstruktionen nach dem bekannten technischen Stand bemerkt worden, daß ein Hang der Blase zum Klemmen um das Äußere des Körpers auftritt, wenn die Betriebsbedingungen gemäßigte Ausdehnungsverhältnisse umfassen, was entweder eine Dichtung oder eine verknäulte Falte in der Blase erzeugt, die manchmal die wirksame Zufuhr von weiterem Fluid durch die gesamte Blase verhindert und eine zusammenhängende Ausbreitung des Aufblasens verhindert. Die klemmende Dichtung und/oder Falte(n) kann/können sich in der Blase festsetzen, woraufhin sie einen weiteren Durchgang des zum Aufblasen der Blase eingesetzten Fluids behindern und damit Fluid daran hindern, die fernsten Abschnitte der aufzublasenden Blase zu erreichen. Wenn dies im Betrieb geschieht, führt dies immer zu einem weichen Setzungszustand und zu einem drohenden Verlust der Abdichtung zwischen dem Überzug und dem Bohrloch. Dieses Problem wird detailliert in Eslinger et al., „Design and Testing of a High-Performance Inflatable Packer", SPE 37483, Society of Petroleum Engineers (1997), erörtert. Werkzeuge, die konstruiert wurden, um die Aufblasformprobleme zu steuern, die im Artikel von Eslinger erörtert werden, werden detailliert im US-Patent Nr. 5 605 195, erteilt am 25. Februar 1997, mit dem Titel „Inflation Shape Control System For Inflatable Packers", und im US-Patent Nr. 5 507 341, erteilt am 16. April 1996, mit dem Titel „Inflatable Packer With Bladder Shape Control", beschrieben.
  • Bei Vorrichtungen nach dem bekannten technischen Stand, wie der in 1 gezeigten, ist zu erwarten, daß Falten in der Blase auftreten, wenn das Ausdehnungsverhältnis größer als 2:1 ist. Konstruktionen dieser Art erfahren von Natur aus große Abweitungswinkel und unvorteilhafte Ausdehnungsprofile, wenn das Ausdehnungsverhältnis etwa 2:1 oder mehr beträgt. Durch die Anwendung der Konstruktion der vorliegenden Erfindung wird der Abweitungswinkel vorzugsweise bei nicht mehr als etwa 15° gesteuert, und das Aufblaselement erfährt ein gleichförmiges Ausdehnungsprofil, und daher werden keine Falten oder Klemmungen auftreten, selbst wenn das Expansionsverhältnis bei 3:1 oder sogar höher liegt. Die Beseitigung des Hangs zur Bildung von Falten und Klemmungen kann bei der vorliegenden Erfindung auf die außergewöhnlich niedrigen Abweitungswinkel während des gesamten Aufblasens und die Ausbreitung von gleichförmigen Aufblasprofilen während des gesamten wirksamen Aufblasens zurückgeführt werden.
  • Die Bildung von Falten erzeugt ungewöhnlich hohe dreiachsige Spannungen und Beanspruchungen in der Nachbarschaft der Falte. Dementsprechend erzeugen diese dreiachsigen Spannungen und Beanspruchungen einen Zustand, der einen örtlich festgelegten Ausfall der Blase durch Zerspringen und/oder Aufreißen verursacht. Der Ausfall tritt auf, weil die physischen Eigenschaften des Elastomermaterials, aus dem die Blase besteht, nicht angemessen sind, um die örtlich festgelegten dreiachsigen Spannungen und Beanspruchungen zu überstehen.
  • Außer den in US-Patent Nr. 5 469 919, US-Patent Nr. 5 564 504 und US-Patent Nr. 5 813 459 beschriebenen Vorrichtungen erfahren alle anderen Vorrichtungen nach dem bekannten technischen Stand, die eine Elementkonstruktion ähnlich der in 1 gezeigten haben, große Abweitungswinkel und unvorteilhafte Ausdehnungsprofile, wenn das Ausdehnungsverhältnis größer ist als 2,00:1, d.h., Abweitungswinkel von mehr als 25° Grad bei einem Ausdehnungsverhältnis von 2:1 und Ausdehnungsprofilen ähnlich dem in 1 gezeigten. Ein Ausdehnungsprofil würde als unvorteilhaft erachtet, falls die Neigung der Außenfläche im Verhältnis zur Längsachse des Bohrlochs an einem Punkt am Aufblaselement 15° überschreitet. Der Begriff „unvorteilhaftes Ausdehnungsprofil" kann nur auf den Abschnitt des „wiksamen Aufblasens" des Aufblaszyklus angewendet werden. Der Hang zur Bildung von Klemmdichtungen und Falten ist unmittelbar mit unerwünschten Kombinationen von Ausdehnungsverhältnis, Abweitungswinkeln und Ausdehnungsprofilen der Vorrichtung verbunden. Bei Vorrichtungen nach dem bekannten technischen Stand werden Klemmdichtungen und Falten bei der Kombination von Abweitungswinkeln von mehr als etwa 15° und einem Ausdehnungsverhältnis von mehr als 2,35:1 erfahren.
  • Hinsichtlich der Überzüge wird bei Vorrichtungen nach dem bekannten technischen Stand außer denen für die bevorzugten Ausführungsbeispiele in meinen zuvor erwähnten Patenten bei Ausdehnungsverhältnissen von 2:1 und mehr der Abweitungswinkel größer als 20° sein, und es ist beobachtet worden, daß die Kombination eines Abweitungswinkels von mehr als 20° und eines Ausdehnungsverhältnisses von mehr als 2:1 bei Überzügen zum Zerspringen und Aufreißen führt. Sobald ein Riß auftritt oder Risse auftreten, ergibt sich ein ungleichmäßiger Rippenabstand. Es tritt außerdem eine ungleichmäßige Lastverteilung innerhalb des Überzugs auf, und es ergibt sich eine allgemeine Unstetigkeit des Überzugs. Diese Bedingungen können wiederum zum Durchdrücken der Blase zwischen den Rippen führen, was zu einem anschließenden Ausfall der Blase und einem Betriebsausfall der Vorrichtung führt.
  • In den Patenten der Vereinigten Staaten Nr. 5 469 919, 5 564 504 und 5 813 459, mit dem Titel „Programmed Shaped Inflatable Packer Device", erteilt am 29 September 1998, werden Verfahren offengelegt, um die Bildung von Klemmdichtungen und Falten während des Aufblasens von Vorrichtungen des bekannten technischen Stands durch die Anwendung einer Konstruktion zu verringern, die eine Reihe von Formsteuerungsmitteln an einem Elastomer-Dichtungsüberzug längs der Länge der Blase umfaßt, in der Form von hohen und niedrigen Modulen unterschiedlicher Längen und Dicken. Während diese Konstruktion ein Fortschritt auf dem Gebiet ist, hinterläßt die Konstruktion der Module vergleichsweise spitzwinklige Übergangsabschrägungen und bedeutende Größenunterschiede zwischen den hohen und den niedrigen Modulen. Diese Abschrägungen und die unterschiedlichen Durchmesser sind von einem solchen Ausmaß, daß sie leicht mit dem bloßen Auge zu erkennen sind. Die kurzen Übergangsabschrägungen veranlassen örtlich festgelegte Spannungen und Beanspruchungen in ausgedehnten Überzügen. Diese örtlich festgelegten Spannungen und Beanspruchungen können ein Springen und/oder Reißen in den Überzügen verursachen, was letztlich zu einem Geräteausfall führen kann.
  • Bei einer anderen Vorrichtung des bekannten technischen Stands, die Betriebsbedingungen mit Ausdehnungsverhältnissen von 2,35:1 und 3:1 ausgesetzt wurde, waren die minimalen erreichbaren Abweitungswinkel etwa 15° bzw. 23°. Diese Vorrichtung verwendete ein Plateauüberzugsintervallkonzept nach US-Patent Nr. 5 469 919, US-Patent Nr. 5 564 504 und US-Patent Nr. 5 813 459 und ist durch die High Pressure Integrity, Inc., unter dem Produktnamen „Z-44" kommerziell erhältlich gemacht worden. Während dieses Erzeugnis ein Fortschritt und eine Verbesserung gegenüber anderen Vorrichtungen des bekannten technischen Stands war, verursachten die Veränderungen von Überzugsintervallen von gleichbleibender Dicke mit abrupten und verhältnismäßig kurzen Übergängen von einer Dicke zu einer anderen vergleichsweise stark örtlich festgelegte Spannungs- und Beanspruchungskonzentrationen im Überzug, was gelegentlich zum Zerspringen und Aufreißen des Überzugs führte. Z-44 und ähnliche Vorrichtungen zeigten immer ein Rippenknicken und erfuhren ein gelegentliches Zerschneiden der Blase durch die Rippen. Außerdem zeigten die Aufblasprofile Plateauintervalle (Intervalle mit einem gleichbleibenden Durchmesser längs der Länge der Vorrichtung) an Stelle von verhältnismäßig gerade abgeschrägten Profilen in dem Intervall zwischen dem letzten Berührungspunkt mit dem Futterrohr (POC) und dem Ende des Bundes. Außerdem verringerte das Plateauüberzugsintervallkonzept die Bildung von Klemmungen und Falten in Blasen bei gemäßigten Ausdehnungsverhältnissen, beseitigte deren Auftreten bei Ausdehnungsverhältnissen von mehr als 2,35:1 aber nicht.
  • Das US-Patent Nr. 5 702 109 legt eine aufblasbare Dichtungsvorrichtung offen, die ein röhrenförmiges Element einschließt, das ein Elastomermaterial und Lagen von Bandring um seine Längsachse gewickelt hat, in einem Winkel von 10° bis 15° zu derselben.
  • Die Fähigkeit zum erfolgreichen Ablassen und Zurückholen einer ausblasbaren Vorrichtung ist eine übliche Betriebsanforderung. Selbst wenn das Aufblaselement eine zufriedenstellende Abdichtung gegenüber der Wand des Bohrlochs bewirkte, kann sich doch während des Aufblasens in einer Blase eine Klemmung oder Falte gebildet haben. Während des Ablassens kann sich eine Falte verklemmen und um den Körper abdichten, was das Ableiten von Fluid aus den unteren Abschnitten der Blase behindert und dadurch ein vollständiges Ablassen der Blase verhindert. Sobald eine Falte gebildet ist, wird sie sich dauerhaft in der Blase festsetzen und führt zu mehrfachen Lagen der Blase unter den Rippen. Diese Lagen wiederum führen zu einem abgelassenen Durchmesser, der größer ist als der anfängliche Einfahrdurchmesser des Aufblaselements. Folglich wird ein Zurückholen der Vorrichtung zur Erdoberfläche beeinträchtigt, weil die Vorrichtung nicht in der Lage sein könnte, durch Einengungen im Bohrloch zu passen, wenn sie in demselben nach oben bewegt wird.
  • Die oben beschriebenen Probleme können weiter vermindert werden durch die Bereitstellung einer aufblasbaren Dichtvorrichtung, die eine Kombination eines ausgezeichneten gleichförmigen Ausdehnungsprofils während des wirksamen Aufblasens und minimaler Abweitungswinkel während des gesamten Aufblaszyklus' hat.
  • Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine aufblasbare Dichtvorrichtung bereitgestellt, zur Verwendung in einem unterirdischen Bohrloch, das eine Wand hat, wobei die Vorrichtung durch ein der Vorrichtung von einer Fluidquelle zugeführtes Druckfluid aufgeblasen werden kann, um die Vorrichtung beim Aufblasen gegen die Bohrlochwand abzudichten, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse, einen außerhalb des Gehäuses zum Abdichten gegen die Wand des Bohrlochs angeordneten Elastomerüberzug und eine innerhalb des Überzugs angeordnete aufblasbare Blase umfaßt, wobei die Blase mit einer abgestuften Verringerung der Dicke der Blase zwischen dem anfänglichen Außendurchmesser und dem anfänglichen Innendurchmesser derselben hergestellt wird, so daß bei Anwendung sich der Überzug während des wirksamen Aufblasens von dem Berührungspunkt in einem Abweitungswinkel von nicht mehr als etwa 20° erstreckt, bei Ausdehnungsverhältnissen von bis zu etwa 3:1.
  • Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung wird eine aufblasbare Dichtvorrichtung, wie beispielsweise ein Bridge-Plug, ein Dichtungsstück, ein Zementhalter usw., zur Verwendung in einem unterirdischen Bohrloch bereitgestellt. Das Bohrloch hat eine Wand, die entweder ein offenes Loch oder ein Futterrohr sein kann, und die Verwendung des Begriffs „Wand" oder „Bohrlochwand" sieht entweder ein offenes Loch oder ein ausgekleidetes Loch vor. Die Dichtvorrichtung kann an einem „Fördermechanismus", wie beispielsweise Schlangenrohr, Steig- oder Überwältigungsrohr, herkömmlichem Gewinderohr, Drahtseil, Elektroleitung oder dergleichen, in das Bohrloch beförderbar sein. Die Vorrichtung kann auf bekannte Weisen durch ein der Vorrichtung von einer Fluidquelle zugeführtes Druckfluid aufgeblasen werden, um zu bewirken, daß sich die Vorrichtung beim Aufblasen gegen die Wand abdichtet.
  • Die Dichtvorrichtung schließt ein Gehäuse ein, das vorzugsweise einen länglichen Dorn hat, der sich zwischen den beiden Enden des Gehäuses erstreckt. Vorzugsweise werden an dem Gehäuse Mittel für einen wirksamen Eingriff des Gehäuses im Verhältnis zu dem Fördermechanismus bereitgestellt. Ein solcher Eingriff kann entweder unmittelbar sein, wie beispielsweise durch Gewinde, oder er kann mittelbar sein, durch das Bereitstellen eines Setzwerkzeugs, das an dem einen Ende desselben mit dem Fördermechanismus und an dem anderen Ende desselben mit der Dichtvorrichtung verbunden wird. Vorzugsweise wird längs des Gehäuses eine durchgestaltete, programmierte aufblasbare Elastomerblase eingeschlossen und konzentrisch um den Dom angeordnet. Ein Elastomerüberzug, der ebenfalls so programmiert werden kann, wird außerhalb der Blase zum Abdichten gegenüber der Wand des Bohrlochs angeordnet. Die Blase oder eine Kombination der Blase und des Überzugs kann so programmiert werden, daß sie ermöglicht, daß der Überzug einen durchgehend glatten Außenflächenbereich hat, der sich von einem Berührungspunkt während des wirksamen Aufblasens bei Ausdehnungsverhältnissen von bis zu 3:1 in einem Abweitungswinkel von nicht mehr als etwa 20° erstreckt, wodurch ein gleichförmiges Ausdehnungsprofil ermöglicht, daß der Überzug während des wirksamen Aufblasens Bohrlochfluids zwischen der Wand des Bohrlochs und dem Äußeren des Überzugs verdrängt. Auf eine solche Weise werden während eines solchen Aufblasens Rippenknicken und Klemmen oder Falten der Blase um den Dom vermindert. Die sich daraus ergebende gleichförmige, durchgehende glatte Außenfläche am Überzug kann mit Hilfe einer abgestimmten Veränderung der ursprünglichen Dicke des Blasenbauteils oder durch eine kombinierte Abstimmung der Blase und des Überzugs während der Fertigung gewährleistet werden.
  • Die Konstruktion der Dichtvorrichtung kann einen einzelnen Überzug vorsehen, der sich annähernd von dem einen Ende des Gehäuses bis annähernd zu dem anderen Ende desselben erstreckt. Die Dichtvorrichtung kann außerdem in einer Konstruktion bereitgestellt werden, bei der mehrere Überzugsabschnitte längs der Länge des Gehäuses bereitgestellt werden, wobei zwischen solchen Überzugsabschnitten eine Reihe von umlaufenden ausdehnbaren Metall-Leisten unmittelbar zum Bohrloch freigelegt wird, um die Dichtvorrichtung während des Setzens zu verankern. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung schließen eine Dichtvorrichtung ein, die eine Konstruktion hat, bei der es mehrere Punkte anfänglicher Berührung mit der durchgehend glatten Umrißkonfiguration des Überzugs gibt, der sich zu den beiden Enden des Gehäuses hin erstreckt.
  • Die Konfiguration der Erfindung beseitigt, zumindest bei bevorzugten Ausführungsbeispielen, alle scharfen Veränderungen bei der Überzugsdicke, wie beispielsweise „abgestufte" Abweichungen, die so dramatisch sind, daß sie leicht sowohl visuell als auch durch Fühlen identifiziert werden können. Alle Dicken bei der durchgestalteten Blase und bei dem Überzug, falls er für abgestimmte Ergebnisse mit einer solchen Blase programmiert wird, werden absichtlich über vergleichsweise lange Intervalle abgestuft, was zur Beseitigung von Spannungs- und Beanspruchungskonzentrationen in der Blase und dem Überzug, die mit Veränderungen der Dicke verbunden sind, und der Sicherung eines durchgehenden, zusammenhängenden/homogenen Dichtungskontakts des Überzugsmittels mit der Bohrlochwand führt. Solche Umrisse verringern den Hang zum Auslösen von Rissen in dem Überzug und/oder der Blase, im Gegensatz zu einigen Vorrichtungen des bekannten technischen Stands, die nur versuchen, die Ausbreitung eines Risses in dem Überzug und/oder der Blase über abrupte Veränderungen der Überzugsdicke anzuhalten.
  • Die Fähigkeit der Vorrichtung, ein Reißen in der Blase oder dem Überzug zu verhindern, ist ein unmittelbares Ergebnis der Kombination von sehr niedrigen Abweitungswinkeln und der Verringerung von Spannungs- und Beanspruchungskonzentrationen in der Blase oder dem Überzug. Diese Merkmale werden erreicht durch das Bereitstellen eines durchgehenden gegenseitigen Eingriffs von Variationen der Dicke der Blase oder der Blase und des Überzugs ohne scharfe oder abrupte Winkelveränderungen zwischen solchen Umrissen während des wirksamen Aufblasens, durch Festhalten am Konzept des niedrigen Abweitungswinkels der vorliegenden Erfindung.
  • Folglich ermöglicht die Erfindung, zumindest bei ihren bevorzugten Ausführungsbeispielen, eine Abstimmung von sich verändernden durchgestalteten Umrissen und Konfigurationen bei der Blase oder bei einer Kombination der Blase und des Überzugs, um auf eine erwartete, d.h., vorher festzulegende, Weise ein gleichförmiges Ausdehnungsprofil zu gewährleisten, das mit nur minimalem oder unbedeutendem Experimentieren, das innerhalb der normalen Fähigkeiten von Fachleuten in der Konstruktion und Verwendung von aufblasbaren Elastomervorrichtungen zur Verwendung in unterirdischen Bohrlöchern liegen wird, und durch Festhalten an den Unterrichtungen hierin erreicht werden kann.
  • Es werden nun einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, nur als Beispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
  • 1 eine vertikale schematische Illustration, teilweise im Querschnitt, einer aufblasbaren Dichtvorrichtung des bekannten technischen Stands ist, die mit einem resultierenden Abweitungswinkel weit über dem maximalen Winkel der vorliegenden Erfindung in einem unterirdischen Bohrloch gesetzt wird, was zu scharfen Winkelübergängen im Überzug längs der durch den Abweitungswinkel definierten Verjüngungslinie führt.
  • 2 ein Längsschnitt eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Blase ist, die programmierte Veränderungen der Wanddicke hat,
  • 2A und 2B die Wanddickenmerkmale der Blase in 2 besser abbilden,
  • 3A und 3B zusammen eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung darstellen, die in einem Aufblaselement mit einem durchgestalteten Überzug die durchgestaltete Blase von 2 einschließt,
  • 4 bis 20 eine Folge von Ansichten darstellen, die den annähernden zu erwartenden Aufblaszyklus illustrieren, dessen Auftreten mit der Verwendung der vorliegenden Erfindung bei einem Ausdehnungsverhältnis von 2,35:1 zu erwarten ist, und der das tatsächliche Untertagesetzen innerhalb einer Futterrohrleitung simuliert.
  • Nun wird zuerst unter Bezugnahme auf 1 eine Vorrichtung PAA des bekannten technischen Stands von der aufblasbaren Art gezeigt, teilweise gesetzt innerhalb eines Bohrlochs W längs der Innenwand A einer Futterrohrleitung C, die sich zum Oberteil des Bohrlochs (nicht gezeigt) erstreckt. A' ist eine gerade Linie, gezogen parallel zu der Längsachse des Bohrlochs und dem Innendurchmesser der Wand W. Die Vorrichtung PAA wird an einem Fördermechanismus, wie beispielsweise einer Leitung CT, auf herkömmliche Weise in das Bohrloch W eingefahren. Wie es in 1 schematisch illustriert wird, ist die Ansicht anschließend an den Aufblasbeginn hergestellt worden. Wie gezeigt wird, beträgt jeder Abweitungswinkel F etwa 40°, bestimmt durch Messen des Winkels zwischen der Innenwand A und der Außenfläche der Vorrichtung am Berührungspunkt PC. Eine Linie E wird vom Berührungspunkt PC und als Tangente zur Linie der PAA gezogen. Der Abweitungswinkel F wird als der Winkel zwischen den Linien A und E definiert.
  • 4 bis 20 illustrieren den zu erwartenden Aufblaszyklus, der erreicht werden kann, wenn die vorliegende Erfindung umgesetzt wird. Diese Abbildungen entsprechen 1 bis 17 in der US-Patentanmeldung Nr. 09/290 373, eingereicht am 4. Dezember 1999, mit dem Titel „Inflatable Packing Device Including Cover Means for Effecting a Uniform Expansion Profile", und sind Ansichten einer Vorrichtung, die im Gegensatz zu einer durchgestalteten Blase oder einer Kombination einer durchgestalteten Blase und eines Gehäuses einen durchgestalteten Überzug einschließt. Jedoch dienen diese Abbildungen dazu, sowohl die Anwendung der definierten Begriffe als auch die Aufblasprofile zu illustrieren, deren Auftreten zu erwarten ist bei einer Vorrichtung, in der die durchgestaltete Blase der vorliegenden Erfindung einen durchgestalteten Überzug vertreten soll.
  • Wie in 4 bis 20 gezeigt wird, wird eine Vorrichtung 10 gezeigt, angeordnet innerhalb eines Plexiglas- oder eines anderen durchsichtigen Leitungsabschnitts, der das Futterrohr C, innerhalb eines Bohrlochs W, darstellt. In 4 ist die Vorrichtung 10 in der Einfahrposition zu sehen, gerade vor dem Beginn des Aufblasens der Vorrichtung 10. 7 bis 20 illustrieren die grundlegende Erfindungsausführung bei einem Ausdehnungsverhältnis von 2,35:1. Das Futterrohr C hat eine Innenwand A.
  • 5 stellt eine Vorrichtung 10 bei Ausblasbeginn dar, der visuell durch die Außenbiegung des umlaufenden Satzes von Metallrippen oder der Hülle 22 zu beobachten ist, die bei dieser repräsentativen Konstruktion zum Verankerungseingriff längs der Innenwand A des Futterrohrs C freigelegt wird. In 5 wird der Punkt des Aufblasbeginns durch B angezeigt, wobei eine gerade, parallel zur Innenwand A gezogene, Linie A' vom Aufblasbeginnpunkt B in einer Richtung des rollenden Aufblasens gezogen wird.
  • Wie es in 6 offensichtlich ist, wird außerdem eine wesentlich gerade Verjüngungslinie E in der gleichen Richtung vom Ausblasbeginn B aus gezogen, was zu einem Abweitungswinkel F von etwa 2½° führt. In der fotografischen 6 wird das Aufblasen der Vorrichtung fortgesetzt, und die offenen oder freigelegten Rippen oder die Hülle 22 biegen sich weiter nach außen zur Innenwand A des Futterrohrs C hin.
  • In der fotografischen 7 ist der anfängliche Berührungspunkt PC mit der Innenwand A des Futterrohrs C hergestellt worden, und der Abweitungswinkel F bleibt bei etwa 8°.
  • In 8 hat sich das Aufblasen der Blase bis zu dem Maß fortgesetzt, daß der Berührungspunkt PC nun zuerst am Überzug 24 statt an den Metall-Leisten 22 definiert wird, aber der Abweitungswinkel F bleibt weiter bei annähernd 7,7° oder weniger. Fluid zwischen dem Äußeren des Überzugs 24 und der Innenwand A des Futterrohrs C würde von der rollenden Ausdehnung des Überzugsmittels weggeschoben, wenn die Blase aufgeblasen wird.
  • 11 stellt eine Fortsetzung des Aufblaszyklus' von 10 dar. In 12 setzt sich die rollende Wirkung des Aufblaszyklus' fort, und es ist zu erwarten, daß der Abweitungswinkel F bei seinem Ausdehnungsverhältnis von 2,35:1 noch im annehmbaren Bereich von nicht mehr als etwa 15° und vorzugsweise 7° bleibt.
  • Bei der in 4 bis 20 gezeigten Konstruktion der Vorrichtung 10 werden ein oberer und ein unterer Abschnitt des Überzugs 24 in aufeinanderfolgenden Aufblasansichten gezeigt, wobei einer der Überzugsabschnitte etwas eher zu einem Kontakt mit der Innenfläche A bewegt wird als der andere Überzugsabschnitt. Diese Abfolge ist bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
  • 8 bis 12 zeigen eine Fortsetzung des wirksamen Aufblasens mit einem sich bewegenden Berührungspunkt PC und einer Fortsetzung eines zufriedenstellenden Abweitungswinkels F von etwa 5 bis 8° oder weniger.
  • 13 illustriert ein innerhalb der Erfindung vorgesehenes zufriedenstellendes Aufblasen durch ein wirksames Ausblasen EI an dem einen Ende der Vorrichtung, während sich das Aufblasen am entgegengesetzten Ende fortsetzen wird. 13 illustriert das grundlegende Ausblasprofil am Ende des wirksamen Aufblasens.
  • Während die Vorrichtung 10 so konstruiert werden kann, daß die Blase aufgeblasen wird, um zu bewirken, daß das Überzugsmittel 24 das Aufblasen bei einem Abweitungswinkel von nicht mehr als etwa 20° fortsetzt, ist es an diesem Punkt, und weil das wirksame Aufblasen beendet worden ist, nicht mehr entscheidend, daß das fortgesetzte Aufblasen innerhalb eines Abweitungswinkels von etwa 20° geschieht.
  • 20 illustriert die Vorrichtung 10 in der vollendeten, gesetzten Position im Bohrloch W.
  • 14 bis 20 illustrieren das zu erwartende fortgesetzte Aufblasen einer Vorrichtung, welche die vorliegende Erfindung einschließen würde, anschließend an das wirksame Aufblasen auf dem obersten Abschnitt (oder der linken Seite der Ansicht) des Überzugs C-1 und durch denselben.
  • Die Erfindung sieht eine Vorrichtung vor, bei der das Einbeziehen einer durchgestalteten konturierten Blase oder einer Kombination einer durchgestalteten konturierten Blase und eines Überzugs zu einem sehr niedrigen Abweitungswinkel und einem gleichförmigen Ausdehnungsprofil für den Überzug während des gesamten wirksamen Aufblasens führt.
  • Obwohl der Text dieser Beschreibung das Verfahren erörtert, einen gleichbleibenden Blasenaußendurchmesser aufrechtzuerhalten und den Blaseninnendurchmesser zu verändern, um Variationen der Wanddicke zu erreichen, ist es ebenfalls möglich, einen gleichbleibenden Blaseninnendurchmesser aufrechtzuerhalten und den Außendurchmesser zu verändern, um Variationen der Wanddicke zu erreichen. Es können ebenfalls Kombinationen dieser zwei Verfahren angewendet werden, um die zuvor in diesem Text beschriebenen Zwecke zu erreichen.
  • Die Blase kann unter Nutzung einer Zahl von bekannten Verfahren gefertigt werden. Fachleute auf dem Gebiet der Konstruktion und der Anwendung von aufblasbaren Dichtvorrichtungen für unterirdische Bohrlöcher werden mit Elastomeren vertraut sein, die als eine von der vorliegenden Erfindung vorgesehene Blase benutzt werden können. Das äußere Profil, das während des Aufblasens in der Vorrichtung auftritt, ist das Ergebnis von stufenweisen, feinen Verringerungen und einer Konturierung entweder des Äußeren oder des Inneren der Blasenoberfläche, was durch herkömmliche Bearbeitungstechniken zum Verringern des anfänglichen Durchmessers solcher Blasenmittel entweder am Außendurchmesser oder am Innendurchmesser oder in manchen Fällen an beiden ausgeführt werden kann, um eine Feinformung der während des wirksamen Aufblasens angenommenen Aufblasprofile abzustimmen, ohne daß sich offensichtliche, dramatische Durchmesser-„Stufen" im äußeren Durchmesserprofil ergeben.
  • In der Folge von Illustrationen des Ausdehnens in 5 bis 20 wird die glatte, fortlaufende, rollende Beschaffenheit des gleichförmigen Ausdehnungsprofils offenkundig. Die Abwesenheit eines Rippenknickens ist sowohl offensichtlich als auch einzigartig für ein Aufblaselement mit einem freigelegten Rippenankerabschnitt. Außerdem werden alle Bohrlochfluids zwischen dem Äußeren der sich biegenden Teile der Vorrichtung außer den äußersten Enden angrenzend an die Bünde und den Berührungspunkt PC fortlaufend vom Berührungspunkt weggeschoben, wenn sich das Überzugsmittel im Ergebnis des gleichförmigen Aufblasens der Blase ausdehnt. Dies beseitigt die Möglichkeit eines Ausfalls der Vorrichtung durch weiches Setzen.
  • Unter Bezugnahme auf 2, 2A und 2B wird nun eine bevorzugte Konfiguration der Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung gezeigt. Es wird gezeigt, daß die durchgestaltete Blase 100 der vorliegenden Erfindung eine Gesamtlänge von 64,00 Zoll (162,6 cm) hat. Die Blase 100 hat einen gleichbleibenden und durchgehenden Außendurchmesser (OD) von 1,69 Zoll (42,3 mm). Die Blasenwanddicke verändert sich bei einer Bewegung die Längsachse der Blase hinab auf eine bewußte Weise. Beim Durchqueren von links nach rechts haben die ersten 9,75 Zoll (24,8 cm) der Blasenlänge eine gleichbleibende Wanddicke von 0,280 Zoll (7,1 mm). Dieses Intervall der Blasenlänge wird als Intervall 101 identifiziert. Das Intervall 101 entspricht selbstverständlich einem Intervall mit gleichbleibendem Innendurchmesser (ID). Der Punkt 108 markiert das Ende des Intervalls 101 und den Beginn eines Intervalls 102 von 11,25 Zoll (28,6 cm), an dem sich die Blasenwanddicke auf linear proportionale Weise mit der Länge des Intervalls verändert, d.h., am Beginn des 11,25 Zoll (28,6 cm) langen Intervalls beträgt die Wanddicke 0,280 Zoll (7,1 mm), am Ende des Intervalls beträgt die Wanddicke 0,315 Zoll (8 mm), und die Wanddicke zwischen den zwei Enden verändert sich linear proportional zur räumlichen Position längs der Länge des Intervalls. Der Innendurchmesser der Blase an Punkten im Intervall 102 verändert sich linear proportional zur räumlichen Position längs der Länge des Intervalls. Der Punkt 106 markiert das Ende des verjüngten Intervalls 102 und den Beginn eines Intervalls 103, das 10,38 Zoll (26,4 cm) lang ist und eine gleichbleibende Wanddicke von 0,315 Zoll (8 mm) hat. Das Intervall 103 entspricht einem Intervall der Blasenlänge, das einen gleichbleibenden Innendurchmesser hat. Der Punkt 110 markiert das Ende des Intervalls 103 und den Beginn eines 3,00 Zoll (7,6 cm) langen Intervalls 104, an dem sich die Wanddicke auf lineare Weise von einer anfänglichen Dicke von 0,315 Zoll (8 mm) auf eine Enddicke von 0,240 Zoll (6,1 mm) verjüngt. Der Innendurchmesser der Blase an Punkten im Intervall 104 verändert sich linear proportional zur räumlichen Position längs der Länge des Intervalls. Der Punkt 111 markiert das Ende des Intervalls 104 und den Beginn eines 8,00 Zoll (20,3 cm) langen Intervalls 105, das eine gleichbleibende Wanddicke von 0,240 Zoll (6,1 mm) hat. Das Intervall 105 hat einen gleichbleibenden Innendurchmesser. Der Punkt 112 markiert das Ende des Intervalls 105 und den Beginn eines 6,00 Zoll (15,2 cm) langen Intervalls 106, an dem sich die Wanddicke auf lineare Weise von einer anfänglichen Dicke von 0,240 Zoll (6,1 mm) auf eine Enddicke von 0,315 Zoll (8 mm) erweitert. Der Innendurchmesser des Intervalls 106 verändert sich linear proportional zur räumlichen Position längs der Länge des Intervalls 106. Der Punkt 113 markiert das Ende des Intervalls 106 und den Beginn eines 15,63 Zoll (39,7 cm) langen Intervalls 107, das eine gleichbleibende Wanddicke von 0,315 Zoll (8 mm) hat. Das Intervall 107 hat längs seiner gesamten Länge einen gleichbleibenden Innendurchmesser.
  • Die Blase 100 ist ein einteiliges Kontinuum mit einem gleichbleibenden Außendurchmesser und Intervallen mit veränderlichen Wanddicken. Die Länge und die Dicken. der Intervalle werden so gewählt, daß sie abgestimmt mit passenden Bestandteilen des Aufblaselements, d.h., Rippen und Überzug (Überzügen) wirken, um die gewünschten verbesserten Aufblascharakteristika zu erreichen.
  • Obwohl das bevorzugte Ausführungsbeispiel Blasendicken illustriert, die sich auf lineare Kegelweise verändern, wird die Dickenprogrammierung nicht auf diese Weise begrenzt. Variationen können sich auf krummlinige und andere durchgestaltete Weise verändern.
  • Nun wird unter Bezugnahme auf 3A und 3B die Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung unter Einbeziehung der in 2 illustrierten Blase 100 gezeigt. Die Vorrichtung 10 schließt ein Gehäuse 11 ein, das aus einer oberen Kupplung 11A und einem oberen Bund 11B gebildet wird. Die Kupplung 11A wird an Gewindegängen 11C an eine röhrenförmige Komponente (nicht gezeigt) einer bekannten Konstruktion geschraubt. Ähnliche Kupplungen und Bünde werden am entgegengesetzten Ende der Vorrichtung 10 illustriert. Die Vorrichtung 10 schließt außerdem einen Überzug 12 ein, der von einer durchgestalteten Art sein kann, wie sie in 3A und 3B illustriert wird, oder herkömmlicher sein kann, wie der in 4 bis 20 gezeigte Überzug, bei dem das obere und das untere Überzugssegment eine gleichbleibende Nenndicke von 0,70 Zoll (1,8 mm) und einen Außendurchmesser von 2,008 Zoll (51 mm) haben. Der Überzug 12 wird so konturiert, daß er ein 4,14 Zoll (10,5 cm) langes (0,109 Zoll (2,8 mm) dickes) Intervall mit 2,097 Zoll (53,3 mm) Außendurchmesser und ein angrenzendes 9,36 Zoll (23,8 cm) langes Intervall mit einer sich linear verändernden Überzugsdicke hat. Der Überzug 12A hat ein 4,14 Zoll (10,5 cm) langes (0,109 Zoll (2,8 mm) dickes) Intervall mit 2,097 Zoll (53,3 mm) Außendurchmesser, ein 10,86 Zoll (27,6 cm) langes sich linear veränderndes Intervall, bei dem sich die Dicke linear von 0,109 Zoll (2,8 mm) an dem einen Ende auf 0,068 Zoll (1,7 mm) am anderen Ende verjüngt, und ein 9,00 Zoll (22,9 cm) langes Intervall mit einer gleichbleibenden Dicke von 0,068 Zoll (1,7 mm). Wie in 3B gezeigt wird, schließt die Vorrichtung 10 außerdem eine Reihe von in Radialrichtung verlaufenden Metall-Leisten 13, ebenfalls von herkömmlicher Beschaffenheit, ein, die zwischen dem Innern des Überzugs 12 und der Blase 100 untergebracht werden. Wie illustriert wird, sind die Leisten 13 für einen Abschnitt 14 der Länge der Vorrichtung 10 unbedeckt, so daß sie bei einer Ausdehnung in Radialrichtung verankernd am Futterrohr, falls das Bohrloch ausgekleidet ist, gegen die Innenwand des Bohrlochs oder längs der offenen Bohrlochwand eines unausgekleideten Lochs eingreifen können. Der Überzugsabschnitt 12A erstreckt sich vom freigelegten Rippenabschnitt 14 zum unteren Bund 11D.
  • Es wird sich von selbst verstehen, daß der in 4 bis 20 gezeigte Abweitungswinkel typischerweise weniger als 8° betragen wird. Dies liegt selbstverständlich durchaus innerhalb des Bereichs der zu erwartenden Abweitungswinkel der vorliegenden Erfindung, d.h., nicht mehr als etwa 15° bei einem Ausdehnungsverhältnis von 2,35:1.
  • Um die programmierte Wirkung gegenüber Aufblaselementen des bekannten technischen Stands und deren Aufblascharakteristika zu verbessern, um Rippenknicken und Klemmen und dergleichen zu vermindern, wie es zuvor beschrieben wurde, kann eine programmierte Blase mit einem Überzug eingeschlossen werden, der die Formsteuerungsmittel hat, wie sie im US-Patent Nr. 5 813 459 beschrieben werden. Das Programmieren der Blase würde eindeutig an die Merkmale der passenden, beim vorliegenden Aufblaselement verwendeten, Überzüge angepaßt werden.
  • Es wird sich von selbst verstehen, daß die vorliegende Erfindung eine konturierte Blase als ein durchgehendes röhrenförmiges Element mit einer endlichen Länge bereitstellt, zusammengesetzt aus zusammenhängenden Intervallen mit veränderlichen Ausmaßen von Länge und Durchmesser. Sowohl durch Verändern der Kombinationen von Intervalldurchmessern und -längen in der Blase als auch durch Verändern der Nebeneinanderstellung der Intervalle werden während des Aufblasens gewünschte Übergangsformen der Blase und des Aufblaselements erzeugt.
  • Es wird sich ebenfalls von selbst verstehen, daß nicht jedes Intervall einen gleichbleibenden Durchmesser haben muß, da sich der Durchmesser eines Intervalls auf eine sanfte allmähliche Weise verändern kann, um zum Beispiel statt eines plateauartigen Profils ein abgeschrägtes Profil oder ein gekrümmtes Profil bereitzustellen. Es ist aber wichtig, zu bemerken, daß die vorliegende Erfindung Profile vermeidet, die „abgestuft" oder dramatisch von dem einen zu dem anderen verändert werden wie bei Komponenten des bekannten technischen Stands, und die Verwendung durchgestalteter Profile angewendet werden kann, um optimale Übergangsformen für eine breite Vielfalt von Überzugs-/Ankerkonstruktionen zu erreichen.
  • Es wird sich ebenfalls von selbst verstehen, daß es die Abstimmung der veränderlichen Durchmesser und Längen und die örtliche Positionierung und Wechselwirkung der nebeneinanderliegenden Intervalle dem Nutzer ermöglichen wird, diese Parameter so zu programmieren, daß spezifische gewünschte Charakteristika erreicht werden, und nicht nur auf das Minimieren des Abweitungswinkels begrenzt ist. Darüber hinaus können bewußte Kombinationen von Blasenprofilmerkmalen und Kombinationen solcher Merkmale sowohl bei Blasen als auch bei Überzügen angewendet werden, um während des Aufblaszyklus' andere gewünschte Übergangsformen zu erreichen.
  • Es wird sich ebenfalls von selbst verstehen, daß das Einbeziehen der vorliegenden Erfindung in eine Blase für eine solche Dichtvorrichtung zu einer Beseitigung des Rippenknickens, des Zerschneidens der Blase durch die Rippen und von abrupten Änderungen der Überzugsdicke und dazu führt, daß keine Dichtungsklemmungen oder verknäulten Falten während des Aufblasens auftreten. Darüber hinaus werden weiche Setzungen beseitigt, weil es kein zwischen dem Überzug und dem Futterrohr eingefangenes Fluid gibt. Im Ergebnis von verringerten dreiachsigen Spannungen und Beanspruchungen werden verbesserte Zuverlässigkeit und Betriebsleistung für die Blase erreicht.
  • In Wirklichkeit werfen ausgezeichnete gleichförmige Ausdehnungsprofile von ihren Berührungspunkten durch die Bestandteile der Vorrichtung, wie beispielsweise die Endbünde, keine vollkommenen geraden Linien, sondern zeigen statt dessen annähernd gerade Linien, wie die in 7 bis 20. Personen mit Erfahrungen bei der Konstruktion und der Erprobung von aufblasbaren Vorrichtungen würden die Profillinien in 7 bis 20 mit geraden Linien gleichsetzen.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf spezifische Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, die detailliert dargelegt werden, sollte es sich von selbst verstehen, daß dies nur zur Illustration geschieht, und daß die Erfindung nicht unbedingt auf dieselben begrenzt wird, da Fachleuten auf dem Gebiet angesichts der Offenlegung alternative Ausführungsbeispiele und Betriebstechniken offensichtlich sein werden. Dementsprechend werden Modifikationen vorgesehen, die vorgenommen werden können, ohne vom Rahmen der beschriebenen Erfindung abzuweichen.

Claims (12)

  1. Aufblasbare Dichtvorrichtung (10) zur Verwendung in einem unterirdischen Bohrloch, das eine Wand (C) hat, wobei die Vorrichtung durch ein der Vorrichtung von einer Fluidquelle zugeführtes Druckfluid aufgeblasen werden kann, um die Vorrichtung beim Aufblasen gegen die Bohrlochwand abzudichten, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt: a) ein Gehäuse (11), b) einen außerhalb des Gehäuses zum Abdichten gegen die Wand des Bohrlochs angeordneten Elastomerüberzug (12) und c) ein innerhalb des Überzugs angeordnete aufblasbare Blase (100), wobei die Blase so konfiguriert wird, daß bei Anwendung sich der Überzug während des wirksamen Aufblasens von einem Berührungspunkt (PC) mit der Wand in einem Abweitungswinkel (F) mit der Wand erstreckt, bei Ausdehnungsverhältnissen zwischen dem Überzug in dem aufgeblasenen und dem nicht aufgeblasenen Zustand von bis zu etwa 3:1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blase mit einer abgestuften Verringerung der Dicke (t) der Blase zwischen dem anfänglichen Außendurchmesser und dem anfänglichen Innendurchmesser derselben hergestellt wird, so daß bei Anwendung sich der Überzug während des wirksamen Aufblasens von dem Berührungspunkt in einem Abweitungswinkel von nicht mehr als etwa 20° erstreckt, bei Ausdehnungsverhältnissen von bis zu etwa 3:1.
  2. Aufblasbare Dichtvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die abgestufte Verringerung der Dicke der Blase (100) zwischen dem anfänglichen Außendurchmesser und dem anfänglichen Innendurchmesser derselben längs wesentlich der gesamten Länge der Blase bereitgestellt wird.
  3. Aufblasbare Dichtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Blase (100) den Überzug (12) mit einem gleichförmigen Ausdehnungsprofil versieht, wodurch während des Aufblasens Bohrlochfluids zwischen der Wand (C) des Bohrlochs und dem Äußeren des Überzugs verdrängt werden.
  4. Aufblasbare Dichtvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der die äußere Oberfläche der Blase (100) wesentlich glatt ist, um so während des Aufblasens ein Klemmen oder Falten der Blase um das Gehäuse (11) zu verhindern.
  5. Aufblasbare Dichtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Abweitungswinkel kleiner als etwa 8° ist.
  6. Aufblasbare Dichtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die außerdem eine Reihe von länglichen, zwischen der Blase (100) und dem Überzug (12) angeordneten, Rippen (13) einschließt.
  7. Aufblasbare Dichtvorrichtung nach Anspruch 6, bei der ein oder mehrere Abschnitte (14) der Rippen (13) nicht durch den Überzug (12) bedeckt werden, wobei wenigstens ein Abschnitt der länglichen Rippen dadurch Mittel zum Verankern der Dichtvorrichtung im Verhältnis zur Wand definiert.
  8. Aufblasbare Dichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die obere und untere (12A) Abschnitte des Überzugs (12) einschließt, wobei die Abschnitte durch eine Reihe von freigelegten länglichen Rippenelementen (13) getrennt werden, die in Radialrichtung nach außen ausgedehnt werden können, wenn die Blase aufgeblasen wird, für einen berührenden und verankernden Eingriff im Verhältnis zur Wand.
  9. Aufblasbare Dichtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und auf einem Transportmechanismus in das Bohrloch beförderbar, bei der das Gehäuse (11) einen Dorn einschließt, wobei die aufblasbare Blase (100) konzentrisch um denselben angeordnet wird, wobei die Vorrichtung außerdem an dem Gehäuse Mittel für einen wirksamen Eingriff des Gehäuses im Verhältnis zum Transportmechanismus umfaßt.
  10. Aufblasbare Elastomerblase (100) zum Einbau in eine aufblasbare Dichtvorrichtung mit einem Elastomerüberzug (12) zur Verwendung in einem unterirdischen Bohrloch, das eine Wand (C) hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Blase mit einer abgestuften Verringerung der Dicke (t) der Blase zwischen dem anfänglichen Außendurchmesser und dem anfänglichen Innendurchmesser derselben hergestellt wird, um so eine durchgehend glatte äußere Oberfläche für den Überzug bereitzustellen, der sich während des wirksamen Aufblasens von einem Berührungspunkt mit der Wand in einem Abweitungswinkel mit der Wand von nicht mehr als etwa 20° erstreckt, bei Ausdehnungsverhältnissen zwischen dem aufgeblasenen und dem nicht aufgeblasenen Überzug von bis zu etwa 3:1.
  11. Aufblasbare Elastomerblase nach Anspruch 10, bei der die Blase (100) längs des Innendurchmessers derselben ein gleichförmiges Aufblasprofil hat, um während des Aufblasens ein Verdrängen von Bohrlochfluids zwischen der Wand (C) des Bohrlochs und dem Äußeren des Überzugs (12) zu bewirken.
  12. Aufblasbare Elastomerblase nach Anspruch 10 oder 11, bei der die Blase (100) konfiguriert wird, um während des Aufblasens ein Klemmen oder Falten der Blase innerhalb der aufblasbaren Dichtvorrichtung zu verhindern.
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