DE60012346T2

DE60012346T2 - Packeranordnung

Info

Publication number: DE60012346T2
Application number: DE60012346T
Authority: DE
Inventors: Michael David HAUGEN; Duron Gary INGRAM; Eugene Corey HOFFMAN; Stephen Robert BEEMAN
Original assignee: Weatherford Lamb Inc
Current assignee: Weatherford Lamb Inc
Priority date: 1999-10-02
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: EP1218619B1; DE60012346D1; CA2384758C; WO2001025589A1; CA2384758A1; NO330839B1; NO20020855L; AU7536700A; NO20020855D0; AU775288B2; EP1218619A1; WO2001025589A8; US6257339B1

Description

Diese Erfindung betrifft unter anderem Bohrlochpackeranordnungen und unter bestimmten Aspekten eine durch Zugspannung eingestellte Packerlage bei einem gewundenen Steigrohr. In anderen Aspekten wird ein abgesetzter Unterbrechungsabschnitt bei einer derartigen Anordnung verwendet.
Ein gewundenes Steigrohr kann nicht gedreht werden. Bestimmte Bohrlochwerkzeuge nach dem bisherigen Stand der Technik, die eine Drehung erfordern, können nicht beim gewundenen Steigrohr eingesetzt werden. Folglich werden hydraulisch eingestellte Packer beim gewundenen Steigrohr verwendet. Das gewundene Steigrohr kann hin- und herbewegt werden. Ein Patent betreffs des bisherigen Standes der Technik, das U.S.Patent 5095979, stellt eine Vorrichtung bereit, die in einem Bohrlochsteigrohr durch Hin- und Herbewegen des gewundenen Steigrohres funktioniert. Die Vorrichtung weist einen Stift auf, der sich in einer Nut bewegt, was gestattet, daß ein Packer in das Steigrohr hineingelangt, eingestellt und nur durch die Längsbewegung des Steigrohres ohne Windung gelöst wird.
Das US 4449736 offenbart ein Verbindungsstück für das lösbare Sichern des oberen und unteren Abschnittes eines Steigrohrstranges miteinander. Das Verbindungsstück kann durch Absetzen auf dem oberen Abschnitt des Steigrohres gelöst werden.
Bei bestimmten Bohrlocharbeitsgängen, bei denen Fluid mit Feststoffen in das Bohrloch gepumpt wird (beispielsweise Sand, Stützmittel oder andere Feststoffe), kann ein kugelbetätigter Unterbrechungsabschnitt unwirksam sein. In derartigen Situationen wird ein Unterbrechungsabschnitt benötigt, der sich nicht auf das Fallen einer Kugel verläßt.
Es besteht seit langem eine Forderung nach einer effektiven und wirksamen Bohrlochpackeranordnung, die bei einem gewundenen Steigrohr funktionieren kann. Es besteht seit langem eine Forderung nach einer derartigen Anordnung mit einem durch Zugspannung eingestellten Packer. Es besteht seit langem eine Forderung nach einem effektiven und wirksamen abgesetzten Unterbrechungsabschnitt.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Bohrlochsystem bereit, das aufweist: einen gewundenen Steigrohrstrang, der sich von der Erdoberfläche nach unten in ein Bohrloch in der Erde erstreckt; eine Packeranordnung mit einem selektiv einstellbaren und lösbaren Packerelement, wobei eine Zugspannung zum Einstellen und Halten erforderlich ist; und einen Unterbrechungsabschnitt, der von der Oberfläche aus betätigbar ist, indem eine nach unten gerichtete Kraft auf den gewundenen Steigrohrstrang ausgeübt wird, wobei er sich zwischen einem Ende des Steigrohrstranges und der Packeranordnung befindet.
Weitere bevorzugte charakteristische Merkmale werden in den Patentansprüchen 2 bis 25 dargelegt.
Bestimmte bevorzugte Ausführungen der Erfindung werden jetzt nur als Beispiel und mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
1 eine Seitenschnittdarstellung einer Packeranordnung;
1A bis 1F Vergrößerungen von Abschnitten der Anordnung aus 1;
1G eine Schnittdarstellung längs der Linie 1G-1G in 1 und 1B;
1H eine ebene Darstellung eines Abschnittes der Anordnung aus 1;
2A bis 2D Seitenschnittdarstellungen, die verschiedene Stufen bei einer Funktion der Anordnung aus 1 zeigen;
3A bis 3F die Bewegung eines unteren Körpers der Anordnung aus 1 und die entsprechenden Trägerstift- und Lagersegmentpositionen;
4A eine Vorderansicht einer Widerstandsfeder;
4B eine Seitenansicht der Widerstandsfeder aus 4A;
5A eine Seitenansicht eines Widerstandsfederträgers;
5B eine Schnittdarstellung des Trägers aus 5A;
5C eine Schnittdarstellung längs der Linie 5C-5C in 5A;
5D eine Schnittdarstellung längs der Linie 5D-5D in 5A;
5E eine Seitenansicht eines Zentrierkorbes;
6 eine schematische Seitendarstellung einer Anordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung; und
7A und 7B Seitenschnittdarstellungen eines Unterbrechungsabschnittes entsprechend der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt ein Beispiel für eine Packeranordnung 10, die bei der vorliegenden Erfindung anwendbar ist, und die aufweist: ein oberes Verlängerungsstück 12; ein Packerelement 20; eine Packerelementsperre 22; Widerstandsfedern 40; Rohrklemmkeilelemente 50; einen Konus 60; und ein unteres Verlängerungsstück 14. 1A bis 1F zeigen Vergrößerungen von Abschnitten der in 1 gezeigten Packeranordnung 10. Die Anordnung kann innerhalb eines Bohrlochrohrstranges (Steigrohr oder Futterrohr), innerhalb eines Kiespaketsiebes, innerhalb eines Packers, innerhalb eines Aufhängevorrichtungsflansches oder innerhalb irgendeiner Bohrlochvorrichtung, einer Anordnung eines Werkzeuges oder einer Vorrichtung mit einer geeigneten durchgängigen Bohrung eingesetzt werden.
Das obere Verlängerungsstück 12 weist ein unteres Ende 13 auf, mit dem durch Gewinde ein Zugelementmantelrohr 70 verbunden ist. Stellschrauben 78 durch die Löcher 79 halten das Mantelrohr 70 an Ort und Stelle. Ein Runddichtring 15 dichtet die Grenzfläche oberes Verbindungsstück-Mantelrohr ab.
Das Mantelrohr 70 erstreckt sich nach unten zwischen einem oberen Körper 80 und einer Halterung 82. Sicherungsschrauben 83 sichern den oberen Körper 80 und die Halterung 82 miteinander. Diese Schrauben weisen einen mittleren Abschnitt auf, der innerhalb der Schlitze 71 im Mantelrohr 70 beweglich ist, wodurch dem Mantelrohr 70 ein gewisser Grad der Aufwärts-Abwärts-Freiheit mit Bezugnahme auf den oberen Körper 80 und die Halterung 82 gestattet wird (um das Packerelement 20 selektiv einzustellen oder zu lösen, wie es nachfolgend detailliert beschrieben wird). Runddichtringe 84 dichten die Grenzfläche Mantelrohr-oberer Körper ab.
Das Packerelement 20 wird zwischen der Halterung 82 und einer Sperre 22 gehalten. Scherschrauben 23 erstrecken sich durch die Sperre 22 und das Futterrohr 70, um die Sperre 22 am Futterrohr 70 lösbar zu sichern. Das untere Ende des oberen Körpers 80 ist mittels Gewinde am oberen Ende eines unteren Körpers 90 gesichert. Das Mantelrohr 70 weist einen inneren Vorsprung 72 und einen äußeren Vorsprung 73 auf. Das Futterrohr 70 ist selektiv nach oben beweglich, so daß sich der Vorsprung 72 bewegt, um an einen äußeren Vorsprung 83 des oberen Körpers 80 anzustoßen, und selektiv nach unten beweglich, so daß der Vorsprung 73 an einen inneren Vorsprung 85 der Halterung 82C anstößt, wodurch die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Mantelrohres mit Bezugnahme auf den oberen Körper 80 und die Halterung 82 begrenzt wird.
Die Sperre 22 weist ein unteres Ende 24 auf, das in einer Klemmhülse 25 mit einem inneren Vorsprung 26 endet. Anfangs ist die Klemmhülse 25 lösbar um ein oberes Ende 91 eines unteren Körpers 90 gesichert. Ein Runddichtring 42 dichtet die Grenzfläche unterer Körper/oberer Körper ab.
Um den unteren Körper 90 herum sind Widerstandsfedern 40 und ihre dazugehörenden Befestigungen und die Rohrklemmkeilelemente 50 beweglich angeordnet, die mit einer unteren Sicherungshülse 41 mittels Gewinde verbunden sind, die mit einem unteren Teil der Widerstandsfedern 40 verbunden ist.
Ein Ansatzträger 51 weist ein oberes Ende 51a auf das zwischen den Rohrklemmkeilelementen 50 und dem unteren Körper 90 angeordnet ist. Der Ansatzträger ist nicht mit irgendetwas verbunden und ist an Ort und Stelle frei beweglich. Unterhalb eines unteren Endes des Ansatzträgers 51 befindet sich eine Bohrkleinhülse 52, die mit einem Rohrklemmkeilkörper verbunden ist, was nachfolgend beschrieben wird. Zwei Ansatzträgerstifte 53, die 180E beabstandet sind, ragen nach innen aus einer Aussparung 54 im Ansatzträger 51 heraus und sind in einer ausgesparten Spur 92 des unteren Körpers 90 beweglich. Zwei Lagersegmente 55, die ebenfalls 180E beabstandet sind, ragen nach innen aus einer Aussparung 56 im Ansatzträger 51 heraus und bewegen sich, wie nachfolgend im Detail beschrieben wird, in den Nuten 93, 94 im unteren Körper 90. Die Lagersegmente isolieren die Stifte 53 von den Belastungen und Kräften, die an einem unteren Körper 90 auferlegt werden.
Die Bohrkleinhülse 52 verhindert, daß Bohrklein und unerwünschtes Bohrlochmaterial in die Aussparungen, Spuren, Nuten und Räume zwischen dem Ansatzträger 51 und dem unteren Körper 90 gelangen, in denen sich der Stift 53 und das Lagerelement 55 bewegen. Ein oder mehrere Entlüftungslöcher 49 durch die Hülse 52 verhindern ein hydrostatisches Blockieren.
Ein unteres Ende 58 eines jeden Rohrklemmkeilelementes 50 weist einen mit Zähnen versehenen Greifabschnitt für das lösbare Sichern der Rohrklemmkeilenden an einem Futterrohrstrang C auf, in dem die Packeranordnung 10 angeordnet ist. Ein oder mehrere Entlüftungslöcher 57 durch den Rohrklemmkeilkörper verhindern ein hydrostatisches Blockieren. Es soll verstanden werden, daß die Packeranordnung 10 irgendeinem Futterrohrstrang oder einem anderen Strang von Bohrlochrohrelementen eingesetzt werden kann, einschließlich eines Stranges des Steigrohres oder Rohres, aber nicht darauf begrenzt.
Der Konus 60 mit einem oberen kegelförmigen Ende 61 ist lösbar am unteren Körper 90 mit Scherschrauben 62 (acht können verwendet werden) gesichert. Das obere kegelförmige Ende 61 ist für ein Anstoßen durch die Innenflächen 59 der Rohrklemmkeilenden 58 bemessen und konfiguriert, so daß die Rohrklemmkeilenden 58 nach außen gedrückt werden, um den Futterrohrstrang C zu ergreifen.
Das untere Verlängerungsstück 14 ist lösbar am unteren Körper 90 mit passenden Gewindegängen gesichert, und Stellschrauben 18 halten das untere Verlängerungsstück am unteren Körper 90 an Ort und Stelle. Ein Runddichtring 19 dichtet die Grenzfläche unteres Verlängsstück/unterer Körper ab. Das obere Verlängerungsstück, der obere Körper, das Mantelrohr, der untere Körper und das untere Verlängerungsstück sind im allgemeinen zylindrisch, ein jedes mit einer Bohrung von oben nach unten.
1G ist eine Schnittdarstellung längs der Linie 1G-1G in 1 (und 1B und 1C) und zeigt einen Widerstandsfederträger 30 und den unteren Körper 90.
1H zeigt eine ebene Darstellung der Spur 92 und der Nut 93 des unteren Körpers 90. Der Trägerstift 53 wird in einer Position in 1H gezeigt, und das Lagersegment 55 wird in einer entsprechenden Position gezeigt. Wie in 1D und 1H gezeigt wird, sind die Lagersegmente 55 mit einem oberen Rand der Nut 93 in Berührung, aber der Trägerstift 53 ist nicht mit einem oberen Rand der Spur 92 in Berührung, so daß eine auferlegte Belastung oder Kraft am unteren Körper 90 auf die Lagersegmente 55 eher als auf die Trägerstifte 53 übertragen wird. Daher trägt der Trägerstift 53 nicht derartige Belastung oder Kräfte. Die Nut 93 weist einen unteren Abschnitt 94 auf, in den das Lagersegment für das Einsetzen der Rohrklemmkeile beweglich ist, wie es nachfolgend im Detail beschrieben wird.
Die Packeranordnung 10, wie sie in 1 (und in 1A–1H) gezeigt wird, befindet sich in einem Betriebszustand des „Einführens in das Loch", um die Anordnung 10 in den Futterrohrstrang C einzuführen und die Anordnung 10 nach unten an eine gewünschte Stelle zu bewegen Das obere Verlängerungsstück 12 kann mit irgendeinem gewünschten Verbindungsstück und/oder einem Bohrlochrohrstrang verbunden werden, wie beispielsweise einem gewundenen Steigrohrstrang, einem Steigrohrstrang, einem Futterrohrstrang oder einem anderen Bohrlochrohrstrang C, die alle schematisch als Strang S in 1 gezeigt werden.
Wie in 2A gezeigt wird, wurden im Anschluß an das Anordnen der Packeranordnung 10 an einer gewünschten Stelle im Futterrohrstrang C das obere Verlängerungsstück 12 und Objekte, die damit verbunden sind (das Futterrohr 70, der obere Körper 80, die Halterung 82, der untere Körper 90 und der Konus 60), nach oben gezogen, indem am Strang S nach oben gezogen wurde, um die kegelförmige Fläche 61 des Konus 60 mit den Rohrklemmkeilenden 58 in Berührung zu bringen, wobei sie nach außen gedrückt werden, um das Innere des Futterrohrstranges C zu ergreifen, wodurch die Anordnung 10 an Ort und Stelle eingesetzt wird. Während dieses Schrittes des Ziehens des Mantelrohres bleiben die Widerstandsfedern 40 (und der damit verbundene Ansatzträger 51, die Bohrkleinhülse 52 und die Rohrklemmkeilelemente 50) an Ort und Stelle, infolge des Drückens der Widerstandsfedern 40 gegen das Innere des Futterrohrstranges C, so daß der Konus 60 die Rohrklemmkeilenden 58 nach außen drücken kann. Das Anordnen der Anordnung an einer gewünschten Stelle im Bohrlochrohrstrang kann mittels irgendeines geeigneten Positionierelementsystems zustande gebracht werden, das ein Tiefenzählersystem, MWD-System, Orientierungswerkzeugsystem, Futterrohrverbinder-Positionierelementsystem oder ein elektrisches Seil-Futterrohrverbinder-Bohrlochmeßsystem umfaßt, aber nicht darauf begrenzt ist Wie in 2B gezeigt wird, zog eine nach oben gerichtete Kraft, die auf das obere Verlängerungsstück 12 angewandt wird und daher auf das Mantelrohr 70, das Klemmhülsenende 25 nach oben und frei vom unteren Körper 90, während gleichzeitig das Drücken der Sperre 22 nach oben gegen das Packerelement 20 dieses zwingt, sich nach außen zu verformen, um den Ringspalt A zwischen dem Inneren des Futterrohrstranges C und dem Äußeren der Anordnung 10 abzudichten. Die Scherschrauben 23 sichern noch lösbar die Sperre 22 und das Mantelrohr 70 miteinander in 2B.
Wie in 2C gezeigt wird, in einer Notsituation oder einer Situation, in der das Entfernen der Anordnung aus einem Bohrloch gewünscht wird, scherte das nach oben gerichtete Ziehen am oberen Verlängerungsstück 12 und dem Mantelrohr 70 mit ausreichender Kraft die Scherschrauben 23, wodurch das Mantelrohr 70 von der Sperre 22 befreit wird (wobei der Vorsprung 72 des Futterrohres 70 jetzt an den Vorsprung 83 des oberen Körpers 80 anstößt), so daß das Mantelrohr 70 und die Objekte, die noch damit verbunden sind (der obere Körper 80, der unter Körper 90), weiter nach oben gezogen werden können, um die Scherschrauben zu scheren, die den Konus 60 halten.
In 2D wurden die oberen Scherschrauben 23 geschert, indem am oberen Verlängerungsstück 12 nach oben gezogen wurde, wobei das Packerelement 20 freigegeben wird. Ein weiteres Ziehen am oberen Verlängerungsstück 12 nach oben schert die unteren Scherschrauben 62, der Konus 60 fällt herab, und die Rohrklemmkeile werden freigegeben. Wenn der Konus 60 nicht herabfällt, werden die Rohrklemmkeile dennoch freigegeben, da sie nach oben weg vom Konus gezogen werden und nicht wieder an den Konus anstoßen können. Danach wird die Anordnung aus dem Futterrohrstrang S zurückgezogen.
3A bis 3F veranschaulichen die Bewegung des Trägerstiftes 53 und des Lagersegmentes 55 in der Spur 92 und bzw. Nut 93 des unteren Körpers 90, und ihre relativen Positionen während einer derartigen Bewegung für das Einsetzen der Rohrklemmkeile. Die Positionen in 3A entsprechen dem Einlaufschritt in 1 und 1A. Der Trägerstift 53 ist nahe eines der oberen Abschnitte der Spur 92, und das Lagersegment wird nach oben gegen den oberen Rand der Nut 93 gestoßen. Dieses Positionieren schützt den Trägerstift 53 vor Schlägen, Kräften und einer Belastung, die auf den unteren Körper 90 angewandt werden. Die Anordnung 10 wird an die gewünschte Stelle mit dem Trägerstift 53 und dem Lagersegment 55 abgesenkt, wie in 3A gezeigt wird.
3B bis 3F umfassen eine doppelte Aufwärts-Abwärts-Hin-und-Herbewegung des unteren Körpers 90 (obgleich bei anderen Ausführungen entsprechend der vorliegenden Erfindung eine einzelne Aufwärts-Abwärts-Spur benutzt wird und nur ein derartiger Zyklus ausreicht, um die Rohrklemmkeile 50 einzusetzen). Durch Anwenden des Doppelzyklusses führt eine einzelne unbeabsichtigte Aufwärts-Abwärts-Hin-und-Herbewegung der Anordnung nicht zum unerwünschten Einsetzen der Rohrklemmkeile.
Wie in 3B gezeigt wird, wird am Anfang der untere Körper 90 nach oben gezogen, wobei sich der Trägerstift 53 nach unten in der Spur 92 und das Lagersegment 55 nach unten in der Nut 93 bewegt, bis das Lagersegment 55 an einen unteren Rand der Nut 93 anstößt und der Trägerstift nahe eines unteren Abschnittes der Spur 92 zum Stillstand kommt. Die Aufwärtsbewegung des unteren Körpers 90 und des geneigten Abschnittes der Spur 92 dreht den Ansatzträger 51 (mit dem Trägerstift 53 und dem Lagersegment 55) mit Bezugnahme auf den unteren Körper 90. Während dieses Schrittes werden die Widerstandsfedern 40 infolge des reibschlüssigen Haltens der Widerstandsfedern 40 gegen das Innere des Futterrohrstranges C fest gehalten. Die Bewegung des unteren Körpers 90 kommt zum Stillstand, wenn das Lagersegment gegen den unteren Rand der Nut 93 stößt.
Wie in 3C gezeigt wird, bewegt das Drücken am unteren Körper 90 nach unten (d.h., Drücken nach unten am Strang, Steigrohr, Futterrohr, gewundenem Steigrohr, usw., die mit dem oberen Verlängerungsstück 12 verbunden sind) den unteren Körper 90 in eine Position, was dazu führt, daß Lagersegmente 55 oben am oberen Rand der Nut 93 sind und dementsprechend die Trägerstifte 53 oben in einem oberen Abschnitt der Spur 92. 3D zeigt eine weitere Aufwärtsbewegung des unteren Körpers 90 (wie in 3B) und die entsprechende Drehung des Ansatzträgers 51 und die erneute Positionierung der Trägerstifte 53 und der Lagersegmente 55. Daher dreht sich der frei bewegliche Ansatzträger 51 während der Hin- und Herbewegung. 3E veranschaulicht eine weitere Abwärtsbewegung des unteren Körpers 90, die erneute Positionierung des Trägerstiftes 53 und des Lagersegmentes 55, wie gezeigt wird.
3F veranschaulicht eine weitere Aufwärtsbewegung des unteren Körpers 90 und das erneute Positionieren des Trägerstiftes 53 und des Lagersegmentes 55, so daß der Trägerstift 53 aus der Spur 92 befreit wird und sich in die Nut 93 bewegt, und das Lagersegment wird darüber positioniert und danach in die Nut 94 bewegt. Das gestattet, daß der untere Körper 90 angehoben wird, wobei die kegelförmige Fläche 61 des Konus 60 nach oben gebracht wird, um die Rohrklemmkeilenden 58 zu berühren, wobei sie sich nach außen bewegen, um gegen das Innere des Futterrohrstranges C eingesetzt zu werden (2A). Eine weitere Aufwärtsbewegung führt dazu, daß die Sperre 22 vom unteren Körper 90 freigegeben wird (siehe 2B, die das Klemmhülsenende 25 zeigt, das vom unteren Körper freigegeben ist) und danach nach oben gegen das Packerelement 22 drückt, um das Packerelement 20 einzustellen (2B). Die Wiederholung des Zyklusses veranschaulichte die obigen Ergebnisse beim Rückgängigmachen der Einstellung der Rohrklemmkeile und des Packers, wobei die Anordnung für ein erneutes Anordnen an irgendeiner anderen gewünschten Stelle innerhalb des Bohrlochrohrstranges freigegeben wird, ohne daß man die Anordnung zur Erdoberfläche zurückbringen muß.
Die Widerstandsfedern 40 und ihre dazugehörende Montagevorrichtung (und die Rohrklemmkeile) bewegen sich frei um den unteren Körper 90 herum. Während der Hin- und Herbewegung des unteren Körpers 90 drehen sich drei Bauteile mit Bezugnahme auf den unteren Körper 90, der Ansatzträger 51, die Trägerstifte 53 und die Lagersegmente 55. Der Ansatztrräger 51 kann sich frei drehen und ist nicht mit dem unteren Körper 90 verbunden. Stellschrauben 59 halten die Bohrkleinhülse 52 am Rohrklemmkeilkörper.
4A und 4B zeigen eine der Widerstandsfedern 40. 5A bis 5D zeigen einen Federträger 30. Die Aussparungen 31 im äußeren Körper des Trägers 30 entsprechen in der Form den Enden 42 der Widerstandsfedern 40, die in 4A gezeigt werden. Die Widerstandsfedern 40 werden am Träger 30 montiert, indem die Widerstandsfederenden 42 in den Aussparungen 31 angeordnet werden und danach eine Hülse 32 mittels Gewinde am Träger 30 gesichert wird. Die Montagevorrichtung für das Montieren der Widerstandsfedern in der Anordnung in 1 kann ebenfalls entsprechend der vorliegenden Erfindung für das Montieren von Bogenfedern an Zentrierkorbkörpern oder Futterrohrverbindern verwendet werden, wodurch ein Zentrierkorb entsprechend der vorliegenden Erfindung hergestellt wird.
5E zeigt einen Zentrierkorb 36, der eine Vielzahl von Federbogen 43 aufweist, die um den Zentrierkorb herum beabstandet sind. Der Zentrierkorb 36 weist zwei beabstandete Träger 30 (wie der Träger 30 in 5A) auf, jeweils mit einer Hülse 32 (wie die Hülse 32 in 1C). Jede geeignete Anzahl von Federbogen kann verwendet werden. Die Federbogen 43 weisen Enden wie die Enden 42 der Widerstandsfedern 40 auf, und die Enden 43 sind an den Trägern montiert wie die Enden 43, wie es vorangehend beschrieben wird.
6 veranschaulicht eine Anordnung 100 für eine Verwendung bei verschiedenen Bohrlocharbeiten, beispielsweise Bohrlochkomplettierungsarbeiten und die Formationsbruchbildung („Brucharbeiten"), Säuren, Steigrohrprüfung, Druckprüfung, Wasserabschaltung, Gelbehandlungen, Preßarbeitsgänge und verschiedene weitere Sanierungsarbeiten, ist aber nicht darauf begrenzt.
Ein gewundener Steigrohrstrang 102 wird mittels eines Verbindungsstückes 104 mit einem wahlfreien Rückschlagventil 106 verbunden, das mit einer wahlfreien Entlastungsvorrichtung 108 verbunden ist. Ein Unterbrechungsabschnitt 109 ist zwischen die Entlastungsvorrichtung und eine Packeranordnung 110 geschaltet, die irgendein geeigneter Packer sein kann, der eine Zugspannung zur Einstellung und zum Halten erfordert, was die vorangehend beschriebene Anordnung 10 oder einen umkehrbaren Packer, wie er von der Petro-Tech Tools, Inc. bereitgestellt wird, beispielsweise der Invertible Packer Modell A oder B, umfaßt, ist aber nicht darauf begrenzt. Ein Bohransatz 116 ist unterhalb am untersten Teil der Anordnung 100 montiert.
Wenn das Rückschlagventil 106 und die Entlastungsvorrichtung 108 gestrichen werden, wird das gewundene Steigrohrverbindungsstück mit einem oberen Teil des Unterbrechungsabschnittes 109 verbunden. Geeignete mittlere Bohrungen von oben nach unten sind in den Bauteilen der Anordnung 110 vorhanden.
Das Rückschlagventil 106 wird verwendet, um zu verhindern, daß Bohrlochfluid im Raum um die Anordnung herum in den Strang 102 nach oben zurückgeht, und um unter bestimmten Aspekten zu verhindern, daß bewirkt wird, daß Fluid unter Druck auf oder nahe der Oberfläche ausbricht. Irgendein geeignetes Verlängerungsstück oder eine Vorrichtung mit einem oder mehreren Rückschlagventilen oder Klappen kann verwendet werden, einschließlich der bekannten Doppelklappenrückschlagventile, aber nicht darauf begrenzt. Die Entlastungsvorrichtung 108 wird benutzt, um Drücke zwischen einem gewundenen Steigrohrstrang 102 und dem Raum oder Ringspalt um die und/oder unterhalb der Anordnung auszugleichen. In einem Aspekt wird ein Set-Down Unloader verwendet, wie er von der Petro-Tech Tools, Inc. bereitgestellt wird, beispielsweise das Produkt Nr. 3535. Irgendeine geeignete Entlastungsvorrichtung kann verwendet werden. Der Set-Down Unloader gleicht den Druck über dem Packer der Anordnung 110 vor dem Freigeben des Packers aus. Bei einem Differenzdruck von unterhalb des Packers kann es nicht möglich sein, genügend Gewicht abzusetzen, um den Packer freizugeben. Bei dem Differenzdruck über einem durch Zugspannung eingestellten Packer kann das Ausgleichen über dem Packer während der Freigabe das Packerelement beschädigen und weitere Einstellungen des Packers verhindern. In Fällen, bei denen die Drücke an der Oberfläche nicht ausgeglichen werden können, kann ein Set-Down Unloader eingesetzt werden.
Bei Anwendung einer Anordnung entsprechend der Erfindung, die eine Anordnung wie in 6 umfaßt, aber nicht darauf begrenzt ist, kann ein Packer in ein Loch in einen Bohrlochrohrstrang eingeführt werden und unter Zugspannung eingestellt werden, und die Anordnung kann aus dem Bohrloch in einer Notsituation entfernt werden. Bei einer typischen „Brucharbeit" entsprechend der vorliegenden Erfindung mit einer Anordnung wie in 6 ist die Anordnung mit einem gewundenen Steigrohrstrang verbunden und wird in ein Bohrloch, in einem Aspekt ein verrohrtes Bohrloch, zu einer gewünschten Stelle eingeführt. Die Anordnung wird an Ort und Stelle eingesetzt, und das Packerelement der Anordnung wird eingestellt. Die Formationsbruchbildungsflüssigkeit wird nach unten im gewundenen Steigrohr zur Formation gepumpt. Bei Abschluß des Fluidstromes wird das Packerelement freigegeben, und die Rohrklemmkeile werden freigegeben; und die Anordnung wird aus dem Bohrloch zurückgebracht oder erneut darin angeordnet. Unter bestimmten Aspekten darf sich der Packer ausgleichen, und das Packerelement darf in seinen nicht eingestellten Zustand zurückkehren. Der Unterbrechungsabschnitt 109 kann irendein geeigneter Unterbrechungsabschnitt sein, der einen Unterbrechungsabschnitt umfaßt, aber nicht darauf begrenzt ist, wie er hierin entsprechend der vorliegenden Erfindung offenbart wird, oder einem Unterbrechungsabschnitt nach dem bisherigen Stand der Technik, der einen hydraulisch betätigten Unterbrechungsabschnitt, einen mechanischen Unterbrechungsabschnitt oder einen Überziehunterbrechungsabschnitt umfaßt, aber nicht darauf begrenzt ist.
7A und 7B zeigen einen abgesetzten Unterbrechungsabschnitt 120 entsprechend der vorliegenden Erfindung, der als der Unterbrechungsabschnitt 109 verwendet werden kann (6). Ein oberes Verlängerungsstück 122 weist eine mittlere Bohrung 124 dort hindurch von oben nach unten auf, und ein oberes Ende 128 eines Mantelrohres 126 ist mittels Gewinde im oberen Verlängerungsstück 122 gesichert, und Stellschrauben 130 halten es an Ort und Stelle. Ein Runddichtring 132 dichtet die Grenzfläche oberes Verlängerungsstück/Mantelrohr ab. Das Mantelrohr 126 weist eine mittlere Durchflußbohrung 134 dort hindurch von oben nach unten und einen unteren Teil auf, der lösbar an einem Ansatzträger 136 mit Scherstiften 138 gesichert ist. Runddichtringe 140, 141 dichten die Grenzfläche Mantelrohr/Ansatzträger ab. Ein unteres Ende 142 des Mantelrohres 126 erstreckt sich in das untere Verlängerungsstück 144, und Runddichtringe 145, 146 dichten die Grenzfläche unteres Verlängerungsstück/Mantelrohr ab. Ein Runddichtring 147 dichtet die Grenzfläche unteres Verlängerungsstück/Ansatzträger ab. Ein Entlüftungsloch (oder Löcher) 148 durch die Wand des unteren Verlängerungsstückes 144 verhindert ein hydrostatisches Blockieren. Ein Kontrollring 150 hindert das Mantelrohr am Fallen (aus der Position der 7B) und verhindert daher, daß die Ansätze in die Position der 7A zurückkehren. Eine mittlere Durchflußbohrung 152 erstreckt sich durch das untere Verlängerungsstück 144 von oben nach unten. Eine mittlere Bohrung 154 erstreckt sich durch den Ansatzträger von oben nach unten.
Anfangs befindet sich ein Teil eines jeden der drei Ansätze 156 in einer entsprechenden Aussparung 158 im unteren Verlängerungsstück 144. Eins, zwei, drei, vier oder mehr Ansätze können verwendet werden. Es sind drei derartige Aussparungen und drei derartige Ansätze vorhanden, die um den Umfang des im allgemeinen zylindrischen unteren Verlängerungsstückes, des im allgemeinen zylindrischen Ansätzträgers und des im allgemeinen zylindrischen Mantelrohres beabstandet sind. Anfangs ist ein anderer Teil eines jeden der drei Ansätze 156 in einem Fenster 160 im Ansatzträger 136 angeordnet. Nuten 162 im Mantelrohr 126 sind für das Aufnehmen eines Abschnittes eines jeden Ansatzes 156 konfiguriert. Ein Fangansatz 164 ist auf der oberen Innenfläche des unteren Verlängerungsstückes 144 vorhanden.
Irgendein geeigneter Bohrlochrohrstrang, eine Vorrichtung (Vorrichtungen) und/oder Bohrlochvorrichtungen können mit dem unteren Verlängerungsstück 144 verbunden werden.
Wie in 7A gezeigt wird, werden im Anschluß an eine ausreichende Abwärtskraft am oberen Verlängerungsstück 122 die Scherstifte 138 abgeschert, wobei das obere Verlängerungsstück 122 und das daran befestigte Mantelrohr 126 für eine Aufwärtsbewegung mit Bezugnahme auf das untere Verlängerungsstück 144 freigegeben werden. Eine Abwärtsbewegung der Kombination von oberem Verlängerungsstück-Mantelrohr bewegt die Nuten 162 in axialem Eingriff mit den Ansätzen 156, und infolge der geneigten oberen Fläche der Ansätze und der entsprechenden geneigten Flächen am Ansatzträger werden die Ansätze 156 gezwungen, sich nach innen in die Nuten 162 zu bewegen, wodurch der Ansatzträger 136 mit dem Mantelrohr 126 verbunden wird. Ein Ziehen am oberen Verlängerungsstück nach oben führt dann zum Entfernen der Kombination von oberem Verlängerungsstück-Mantelrohr-Ansatzträger aus dem unteren Verlängerungsstück 144 (und aus dem, was auch immer mit dem unteren Verlängerungsstück verbunden ist, beispielsweise einem Packer, einer Packeranordnung und/oder einer anderen Vorrichtung wie in 6, aber nicht darauf begrenzt). Anstelle der in 7A gezeigten Ansätze kann ein Klemmhülsenende oder mehrere Klemmhülsenfinger am Ansatzträger verwendet werden, um selektiv und lösbar das Mantelrohr zu erfassen.
Ein Unterbrechungsabschnitt 120 entsprechend der vorliegenden Erfindung kann unter anderen Verwendungen zum Einsatz gebracht werden, wenn eine Formationsbruchbildungsflüssigkeit die Bohrlochvorrichtung und/oder das gewundene Steigrohr, die während einer „Brucharbeit" verwendet wird, gefüllt hat, wodurch es schwierig oder unmöglich wird, wirksam einen kugelaktivierten Unterbrechungsabschnitt zu benutzen. Ebenfalls kann ein derartiger Unterbrechungsabschnitt verwendet werden, wenn ein durch Zugspannung eingestellter Packer verwendet wird und ein durch Zugspannung getrennter Unterbrechungsabschnitt nicht funktionieren wird.
Es wird erkannt werden, daß Abwandlungen bei den vorangehend beschriebenen Ausführungen vorgenommen werden können, ohne daß man vom Bereich der Erfindung abweicht.

Claims

Bohrlochsystem, das aufweist: einen Steigrohrstrang (102), der sich von der Erdoberfläche nach unten in ein Bohrloch in der Erde erstreckt; eine Packeranordnung (110) mit einem selektiv einstellbaren Packerelement (20), wobei das Packerelement eine Zugspannung zur Einstellung erfordert; und einen Unterbrechungsabschnitt (109), der sich zwischen einem Ende des Steigrohrstranges und der Packeranordnung befindet, wobei der Unterbrechungsabschnitt von der Erdoberfläche aus betätigbar ist, indem eine nach unten gerichtete Kraft auf den Steigrohrstrang ausgeübt wird; dadurch gekennzeichnet, daß der Steigrohrstrang (102) ein gewundener Steigrohrstrang ist; dadurch, daß das Packerelement (20) selektiv lösbar ist; und dadurch, daß das Packerelement (20) eine Zugspannung zum Halten erfordert.
Bohrlochsystem nach Anspruch 1, bei dem der Unterbrechungsabschnitt (120) aufweist: ein oberes Verlängerungsstück (122); ein Mantelrohr (126) mit einem oberen Ende (128), das am oberen Verlängerungsstück gesichert ist; und einen Abschnitt unterhalb des oberen Endes, der lösbar mit mindestens einem lösbaren Element (138) an einem Trägerelement (136) gesichert ist, wobei das Trägerelement eine Vorrichtung für das selektive Erfassen des Mantelrohres aufweist, wobei die Vorrichtung für das selektive Erfassen des Mantelrohres ebenfalls selektiv ein unteres Verlängerungsstück (144) erfaßt, innerhalb dessen das Mantelrohr beweglich ist, wobei das mindestens eine lösbare Element als Reaktion auf eine nach unten gerichtete Kraft auf den Unterbrechungsabschnitt lösbar ist.
Bohrlochsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein jeder von gewundenem Steigrohrstrang (102), Packeranordnung (110) und Unterbrechungsabschnitt (109) eine Durchflußbohrung dort hindurch von oben nach unten aufweist, so daß ein Fluid durch das Bohrlochsystem hindurch strömen kann.
Bohrlochsystem nach Anspruch 3, bei dem das Fluid eine Formationsbruchbildungsflüssigkeit ist.
Bohrlochsystem nach Anspruch 3, bei dem das Fluid eine Säurerflüssigkeit ist.
Bohrlochsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das außerdem eine selektiv einstellbare Greifvorrichtung (58) für das Erfassen eines Inneren einer Bohrung aufweist, in der das Bohrlochsystem angeordnet ist.
Bohrlochsystem nach Anspruch 6, das außerdem eine selektive Steuerungsvorrichtung (92) für das selektive Einstellen der selektiv einstellbaren Greifvorrichtung (58) an einer gewünschten Stelle im Bohrloch aufweist.
Bohrlochsystem nach Anspruch 7, das außerdem eine Reibungswiderstandsvorrichtung (40) für das Befestigen eines Teils der selektiven Steuerungsvorrichtung an einer gewünschten Stelle im Bohrloch aufweist.
Bohrlochsystem nach Anspruch 8, bei dem die Reibungswiderstandsvorrichtung außerdem aufweist: einen Träger (30) mit einem im allgemeinen zylindrischen hohlen Körper mit einer Bohrung dort hindurch von oben nach unten, wobei der Träger um einen unteren Körper des Bohrlochsystem angeordnet ist; eine Vielzahl von beabstandeten Aussparungen (31) auf einer Außenseite des im allgemeinen zylindrischen hohlen Körpers; eine Vielzahl von beabstandeten Widerstandsfedern (40) jeweils mit einem Ende innerhalb der und hinsichtlich der Form entsprechend einer Form der Vielzahl von beabstandeten Aussparungen; und eine äußere Hülse, die an dem im allgemeinen zylindrischen hohlen Körper gesichert ist und lösbar die Widerstandsfederenden innerhalb der Vielzahl von beabstandeten Aussparungen hält.
Bohrlochsystem nach Anspruch 9, bei dem zwei der Träger (30) voneinander beabstandet sind, wobei eine jede Widerstandsfeder (40) ein Ende an einem jeden Träger montiert aufweist, wobei ein jeder Träger um den unteren Körper des Bohrlochsystems angeordnet ist.
Bohrlochsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem die selektive Steuerungsvorrichtung das Einstellen des Bohrlochsystems, das anschließende Rückgängigmachen der Einstellung des Bohrlochsystems, die erneute Anordnung des Bohrlochsystems innerhalb des Bohrloches und die erneute Einstellung des Bohrlochsystems innerhalb des Bohrloches ohne Zurückbringen des Bohrlochsystems auf die Erdoberfläche gestattet.
Bohrlochsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei dem die Steuerungsvorrichtung umfaßt: einen im allgemeinen zylindrischen hohlen Körper (90) innerhalb des Systems mit einer darin ausgebildeten Steuerungsspur (92); und einen Ansatzträger (51), der angrenzend an den im allgemeinen zylindrischen hohlen Körper positioniert ist, wobei mindestens ein Trägerstift (53) in die Steuerungsspur des im allgemeinen zylindrischen hohlen Körpers hineinragt, wobei die Steuerungsspur so konfiguriert ist, daß die Hin- und Herbewegung des im allgemeinen zylindrischen hohlen Körpers durch Hin- und Herbewegen des Steigrohrstranges nach oben und nach unten selektiv die selektiv einstellbare Greifvorrichtung einstellt.
Bohrlochsystem nach Anspruch 12, das außerdem mindestens ein Lagerelement (55) aufweist, das aus dem Ansatztträger (51) nach innen vorsteht und mit Bezugnahme auf eine Nut unterhalb der Steuerungsspur (92) beweglich ist, wobei die Nut einen oberen Rand und einen unteren Rand aufweist, wobei das mindestens eine Lagersegment so konfiguriert und positionier ist, daß es entweder an den oberen oder den unteren Rand der Nut anstößt, um den mindestens einen Trägerstift von den Belastungen zu trennen, die auf den im allgemeinen zylindrischen hohlen Körper angewandt werden.
Bohrlochsystem nach Anspruch 13, das außerdem eine Bohrkleinhülse (52) aufweist, die mit der selektiv einstellbaren Greifvorrichtung für das Blockieren des Durchganges von Bohrklein zur Steuerungsspur und zur Nut verbunden ist.
Bohrlochsystem nach Anspruch 12, 13 oder 14, bei dem mindestens zwei Aufwärts-Abwärts-Hin- und Herbewegungen des Steigrohrstranges erforderlich sind, um die selektiv einstellbare Greifvorrichtung einzustellen.
Bohrlochsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 15, bei dem die selektiv einstellbare Greifvorrichtung außerdem aufweist: eine Gleitvorrichtung (58), die selektiv betätigbar ist, um das Innere der Bohrung zu erfassen, in der das Bohrlochsystem angeordnet ist; und eine Kegelvorrichtung (60) an einem Körper innerhalb der Packeranordnung, wobei die Kegelvorrichtung eine kegelförmige Fläche aufweist, so daß das Anheben des Körpers die kegelförmige Fläche mit der Gleitvorrichtung in Berührung bringt, wodurch die Gleitvorrichtung in Eingriff mit dem Inneren der Bohrung getrieben wird, in der das Bohrlochsystem angeordnet ist.
Bohrlochsystem nach Anspruch 16, das außerdem eine Schervorrichtung (62) aufweist, die lösbar die Kegelvorrichtung (60) am Körper innerhalb der Packeranordnung hält, so daß das Scheren der Schervorrichtung durch Anwenden einer Kraft darauf die Rohrklemmkeile aus dem Eingriff mit der Bohrung freigibt, in der das Bohrlochsystem angeordnet ist, wodurch die Packeranordnung für ein Entfernen aus dem Bohrloch gelöst wird.
Bohrlochsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das außerdem eine Entlastungsvorrichtung (108) im System aufweist.
Bohrlochsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das außerdem eine Rückschlagventilvorrichtung (106) im System aufweist.
Verfahren zum Einstellen eines Packerelementes eines Bohrlochsystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche an einer gewünschten Stelle in einem Bohrloch, wobei das Verfahren aufweist: Einführen des Bohrlochsystems in das Bohrloch; Anordnen des Bohrlochsystems an einer gewünschten Stelle im Bohrloch; und Einstellen des selektiv einstellbaren und lösbaren Packerelementes durch Auferlegen einer Zugspannung auf den gewundenen Steigrohstrang.
Verfahren nach Anspruch 20, das außerdem das Betätigen des Unterbrechungsabschnittes (109) aufweist, um das Bohrlochsystem von mindestens einem Objekt zu trennen, das unterhalb davon verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, bei dem das Bohrlochsystem eine selektiv einstellbare Greifvorrichtung (58) für das Erfassen eines Inneren einer Bohrung umfaßt, in der das Bohrlochsystem angeordnet ist, wobei das Verfahren außerdem die Einstellung der selektiv einstellbaren Greifvorrichtung innerhalb des Bohrloches aufweist.
Verfahren nach Anspruch 22, das außerdem das Lösen der selektiv einstellbaren Greifvorrichtung (58) aufweist, um das Entfernen der Packeranordnung aus dem Bohrloch zu gestatten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, bei dem das Packerelement (20) in eine Bohrung in einem Objekt aus der Gruppe eingesetzt wird, die besteht aus: einem Bohrlochrohr in einem Steigrohrstrang des Steigrohres oder des Futterrohres; einem Kiespaketsieb; einem Packer; einem Aufhängevorrichtungsflansch; und einem Bohrlochwerkzeug mit einer Bohrung von oben nach unten hindurch.
Verfahren zum Durchführen eines Bohrlochfonnationsbruchbildungsarbeitsganges, wobei sich das Bohrloch durch eine Formation in der Erde erstreckt, wobei das Verfahren aufweist: Einstellen eines Packerelementes (20) eines Bohrlochsystems bei Anwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 20 bis 24; und Pumpen von Formationsbruchbildungsflüssigkeit durch den Steigrohrstrang, durch den Unterbrechungsabschnitt, durch die Packeranordnung und zur Formation.