DE60017761T2

DE60017761T2 - Expandierbarer rohrstrang

Info

Publication number: DE60017761T2
Application number: DE60017761T
Authority: DE
Inventors: Paul David Metcalfe
Original assignee: Weatherford Lamb Inc
Current assignee: Weatherford Lamb Inc
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2020-09-15
Also published as: GB0022646D0; EP1522674A3; CA2383179C; GB2354271B; WO2001020125A1; AU7031200A; GB2354271A; EP1212513A1; EP1522674B1; CA2383179A1; US6513588B1; EP1212513B1; GB9921557D0; DE60017761D1; EP1522674A2

Description

Diese Erfindung betrifft eine Bohrlochvorrichtung und insbesondere, aber nicht ausschließlich, Formen des expandierbaren Steigrohres und Formen von expandierbaren Filtern und Filterhalterungen.
Das WO93/25800 (Shell Internationale Research Maatschappij B. V.) beschreibt ein Verfahren zur Komplettierung eines unverrohrten Abschnittes eines Bohrloches. Ein geschlitzter Liner, der mit sich überdeckenden Längsschlitzen versehen ist, wird im Bohrloch befestigt und ein kegelförmiger Spzeizdorn wird durch den Liner gedrückt oder gezogen. Der Liner wird durch den Dorn expandiert, um die benachbarte Bohrlochwand zu stützen.
Das WO97/17524 (Shell Internationale Research Maatschappij B. V.) beschreibt ein verformbares Bohrlochsieb und das Verfahren für dessen Installation bei Benutzung von zwei Abschnitten des konzentrischen geschlitzten Steigrohres, wie es beispielsweise im WO93/25800 beschrieben wird, mit einer Reihe von peripher eingeteilten Filtersegmenten dazwischen. Das Sieb wird durch Drücken oder Ziehen eines Spreizdornes durch das Sieb expandiert.
Das FR 721430 offenbart ein elastisches Steigrohr, das aus einer Anzahl von Rohren mit undurchlässigen äußeren Flächen besteht. Die Trennungen zwischen den Rohren sind durchlässig und ermöglichen, daß die Rohre mit unter Druck stehendem Fluid gefüllt werden.
Das US 5901789 offenbart ein verformbares Bohrlochsieb mit einer Filterschicht, deren Sieböffnungsgröße innerhalb vorgegebener Grenzen beim Biegen verbleibt.
Der Expansionsmechanismus dieser Anordnungen ist so, daß ein axiales Zurückziehen des Steigrohres bei einer radialen Expansion erfolgt. Das bewirkt nicht nur Schwierigkeiten beim genauen Anordnen und Sichern der Enden des Steigrohres in einer Bohrung relativ zu den angrenzenden Steigrohrabschnitten, sondern kann ebenfalls zu einer unerwünschten relativen axialen Bewegung zwischen dem Steigrohr und anderen daran montierten Elementen, wie beispielsweise Filtersegmenten, führen. Außerdem werden bei einer derartigen Filteranordnung die radialen Expansionskräfte, die am äußeren Abschnitt des expandierbaren Steigrohres angewandt werden müssen, über das Filtermaterial oder die Filtermaterialien übertragen, die zwischen den Steigrohrabschnitten angeordnet sind; das begrenzt den Bereich der Materialien, die bei derartigen Anordnungen bei Filtermaterialien und Konfigurationen genutzt werden können, die bedeutende Druckkräfte zusätzlich zu den bedeutenden Scherkräften aushalten werden, die das Filtermaterial während des Expandierens der Steigrohrabschnitte erfahren wird.
Es gehört zu den Zielen der Ausführungen der Aspekte der Erfindung, alternative expandierbare Steigrohrformen bereitzustellen, einschließlich expandierbarer Filter und Filterhalterungen, die derartige Nachteile überwinden.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein expandierbares Steigrohr mit einer Steigrohrwand bereitgestellt, das eine Vielzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden verformbaren Rohrkonstruktionen aufweist, wobei die Rohrkonstruktionen in einer nebeneinander liegenden Konfiguration angeordnet sind, um die Steigrohrwand zu definieren, und wobei mindestens einige der Konstruktionen durchlässige Wände aufweisen, und dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Filtermaterial enthalten, so daß Fluid durch die Konstruktionen und daher durch die Steigrohrwand strömen kann.
Dieser Aspekt der Erfindung ist als ein Bohrlochfilter oder Sandsieb nützlich, wobei die verformbaren Rohrkonstruktionen, die die Wand des Steigrohres bilden, das Expandieren des Steigrohres erleichtern, und wobei die Rohrkonstruktionen potentiell als Filterelemente dienen und ebenfalls ein ausgewähltes Filtermaterial oder Filtermaterialien aufnehmen. Die Verwendung der Rohrkonstruktionen, um das Expandieren aufzunehmen oder zu erleichtern, unterstützt ebenfalls das Vermeiden einer Längskontraktion, die beim radialen Expandieren des Steigrohres auftreten könnte, das sich überdeckende, in Längsrichtung erstreckende Schlitze definiert.
Die Rohrkonstruktionen können sich in Längsrichtung, schraubenartig erstrecken oder in irgendeiner geeigneten Ausrichtung positioniert werden. Eine im Wesentlichen axiale Ausrichtung kann eine geradlinigere Anordnung und Biegebeständigkeit bieten, eine schraubenförmige Anordnung kann jedoch eine größere Elastizität und Beständigkeit gegen radiale Druckkräfte bei anderen Anwendungen bieten.
Die Rohrkonstruktionen können aus irgendeinem Material bestehen, irgendeine Konstruktion oder Form aufweisen, die den gewünschten Grad an Verformbarkeit, Durchlässigkeit und den gewünschten Grad der Konstruktionsfestigkeit liefert. Bei einer Ausführung bestehen die Rohrkonstruktionen aus einem gesinterten verformbaren Metall, während bei anderen Ausführungen gebohrte oder geschlitzte Rohre genutzt werden können. Wenn gesintertes Metall oder ein bestimmtes anderes poröses Material einer gleichen Konstruktion genutzt wird, um Rohrkonstruktionen zu bilden, können die Poren des Materials anfangs durch ein anderes Material gefüllt oder in Anspruch genommen werden, um eine undurchlässige Konstruktion zu bilden. Dieses Füllmaterial kann anschließend entfernt werden, beispielsweise durch Verwendung eines geeigneten Lösungsmittels, das erzeugtes Fluid sein kann, oder durch Einwirkung einer erhöhten Temperatur, wie sie in tieferen Bohrungen erfahren wird.
Die Rohrkonstruktionen können miteinander mittels irgendeines geeigneten Verfahrens verbunden werden; beispielsweise können Metallkonstruktionen miteinander verschweißt oder hartgelötet werden, oder die Konstruktionen können zwischen zwei expandierbaren Hülsen oder Rohren gehalten werden.
Bei anderen Ausführungen können die Rohrkonstruktionen durch geeignet geformte Bleche oder Elemente oder selbsttragende Konstruktionen, beispielsweise zwei Wellbleche oder Rohre, die verschweißt oder anderweitig miteinander gesichert wurden, oder durch Extrudieren oder anderweitiges Formen der Steigrohrwand in einer Form definiert werden, die Rohrkonstruktionen enthält. Diese Ausführungen können andere Aspekte der Erfindung bilden, bei denen die Rohrkonstruktionen undurchlässig sind, d.h., das Fluid wird an einem Strömen durch die Steigrohrwand bei einer oder beiden der nicht expandierten und expandierten Konfigurationen gehindert.
Die Rohrkonstruktionen können im Wesentlichen durch kontinuierliche Wände charakterisiert werden, oder sie können Diskontinuitäten darin aufweisen, beispielsweise können die Rohrkonstruktionen im Wesentlichen C-förmig sein.
Die Rohrkonstruktionen können ein Filtermaterial oder Filtermaterialien aufnehmen, wie beispielsweise Drahtgewebe, porösen Schaumstoff, Drahtgeflecht oder Stahlwolle, oder tatsächlich jedes Material, das gegenwärtig als Filter genutzt wird, und das innerhalb einer Rohrkonstruktion angeordnet werden könnte und eine Formveränderung aushalten könnte, die die Rohrkonstruktionen während des Expandierens erfahren. Alternativ oder zusätzlich können die Rohrkonstruktionen mit einem Filtermaterial in der Form eines elastischen oder verformbaren porösen Materials ausgekleidet werden.
Die Öffnungs- oder Porengröße, die durch die Rohrkonstruktionen oder die darin befindlichen Filtermaterialien definiert wird, kann in geeigneter Weise in Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung des Steigrohres ausgewählt werden; das Steigrohr kann einen relativ groben Filter für das Verhindern des Durchganges von relativ großen Feststoffen bereitstellen, oder so sein, daß der Durchgang von Flüssigkeit oder sehr feinen Feststoffen verhindert oder beschränkt wird und nur der Durchgang von Gas gestattet wird, indem ein Auskleidungsmaterial für Rohrkonstruktionen verwendet wird, wie beispielsweise expandiertes PTFE, wie es unter dem Markennamen Gore-Tex von der W. L. Gore & Associates hergestellt wird.
Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden jetzt als Beispiel mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
1 eine zeichnerische Darstellung eines expandierbaren Steigrohres in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
2 das Steigrohr aus 1 im Anschluß an das Expandieren;
3 eine zeichnerische Darstellung eines Teils einer Wand eines expandierbaren Steigrohres in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
4 das Steigrohr aus 3 im Anschluß an das Expandieren;
5 ein expandierbares Steigrohr in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
6 bis 8 zeichnerische Darstellungen der Wände von expandierbaren Steigrohren in Übereinstimmung mit weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung; und
9 eine zeichnerische Darstellung einer Wand des expandierbaren Steigrohres in Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Wir beziehen uns zuerst auf 3 und 4 der Zeichnungen, die eine Form des expandierbaren Steigrohres 20 in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, und die als oder als ein Teil eines Sandsiebes oder einer anderen Bohrlochfilteranordnung genutzt werden kann. Typischerweise wird das Steigrohr in eine Bohrung in der „nicht expandierten" Form gelangen, wie in 3 veranschaulicht wird, wird im Bohrloch verankert und danach in die expandierte Form mit größerem Durchmesser, wie sie in 4 veranschaulicht wird, expandiert, wobei ein Expandiergrad über 30 erreicht werden kann.
Das Expandieren des Steigrohres 20 wird hauptsächlich durch ein Abflachen der Rohre 24 ausgeglichen, und das expandierte Steigrohr wird in 4 der Zeichnungen gezeigt. Dieses Expandieren kann mittels eines konventionellen Spreizkegels oder Spreizdorns zustande gebracht werden, der durch das Steigrohr 20 gedrückt oder gezogen wird.
Die Steigrohwand 22 weist eine Vielzahl von Vollrohen 24 auf, die darin gebohrte Löcher 26 aufweisen. Die Rohre 24 nehmen Filtermaterialien 28 auf die in der Form eines verformbaren Drahtgewebes, porösen Schaumstoffes, Drahtgeflechtes oder Stahlwolle vorliegen können. Beim Expandieren des Steigrohres zu der in 4 veranschaulichten Form wird die Öffnungs- oder Porengröße der Filtermaterialien 28 nicht zu einer Veränderung neigen (obgleich die Filtermaterialien einer gewissen Verdichtung ausgesetzt sein können), was einen größeren Grad an Vorhersagbarkeit der Porengrößenveränderung mit sich bringt.
Bei einer Ausführung weist die Steigrohrwand 12 eine Vielzahl von sich axial erstreckenden Rohrkonstruktionen in der Form von Rohren 14 mit kleinerem Durchmesser aus gesintertem Metall auf. Die Rohre 14 liefern poröse Sandfiltermaterialien. Das wird in 1 und 2 veranschaulicht. Während sich die Rohre 14 verformen, werden ebenfalls eine gewisse Verformung und Veränderung der Größen der Poren, Öffnungen und Durchgänge in den Wänden der Rohre zu verzeichnen sein; jedoch kann die Porengrößenveränderung in gewissem Maß vorhergesagt werden, und auf jeden Fall ist es schwierig, ein poröses gesintertes Metallprodukt mit einer genau gesteuerten Porengröße zu bilden.
Wir beziehen uns jetzt auf 5, die eine gleiche Form des expandierbaren Steigrohres 40 wie die in 1 gezeigte veranschaulicht, außer daß die Poren 42 des Materials, das die Rohrwände bildet, anfangs durch ein anderes entfernbares Material 44 gefüllt sind, wodurch (vorübergehend) eine undurchlässige Konstruktion gebildet wird. Dieses Füllmaterial 44 kann anschließend aufgelöst oder durch Einwirkung von erhöhten Temperaturen entfernt werden.
6 veranschaulicht eine weitere alternative Ausführung der vorliegenden Erfindung, bei der die Rohrkonstruktionen 52 zwischen zwei expandierbaren Hülsen 54, 55 gehalten werden.
7 veranschaulicht einen Wandabschnitt 60 des Steigrohres 60 einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, wobei die Rohrkonstruktionen 62 durch innere und äußere Wellbleche 64, 66 definiert werden. Diese Bleche 64, 66 werden bei 68 miteinander verschweißt.
Wir beziehen uns jetzt auf 8, die einen Wandabschnitt des Steigrohres 70 einer weiteren Ausführung der Erfindung zeigt, wobei das Steigrohr durch eine alternative Form der Rohrkonstruktionen 72 charakterisiert wird, um die begrenzenden Wände des expandierbaren Steigrohres 70 zu definieren. In diesem speziellen Beispiel weisen die Rohrkonstruktionen 72 nicht kontinuierliche Wände auf, wobei sie im Wesentlichen C-förmig sind.
9 veranschaulicht einen Wandabschnitt des Steigrohres 80 einer weiteren Ausführung der Erfindung. Bei dieser Ausführung sind die porösen Rohrkonstruktionen 82 mit einer Filtermembrane 84 ausgekleidet. Bei diesem Beispiel ist die Membrane 84 ein elastisches poröses Material, insbesondere expandierbares PTFE, wie es unter dem Markennamen GORE-TEX verkauft wird, und es ist bei ausgewählten Flüssigkeiten undurchlässig und gestattet nur den Durchgang von Gas.
Es wird für die Fachleute erkennbar sein, daß die vorangehend beschriebenen Ausführungen nur Beispiele für die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung sind, und daß verschiedene Abwandlungen und Verbesserungen diesbezüglich vorgenommen werden können, ohne daß man vom Bereich der vorliegenden Erfindung abweicht.

Claims

Expandierbares Steigrohr (20) mit einer Steigrohrwand (22), das eine Vielzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden verformbaren Rohrkonstruktionen (24) aufweist, wobei die Rohrkonstruktionen in einer nebeneinanderliegenden Konfiguration angeordnet sind, um die Steigrohrwand zu definieren, und wobei mindestens einige der Konstruktionen durchlässige Wände aufweisen, und dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Filtermaterial (28) enthalten, so daß Fluid durch die Konstruktionen und das Filtermaterial und daher durch die Steigrohrwand strömen kann.
Steigrohr nach Anspruch 1, bei dem das Steigrohr (20) so ausgeführt ist, daß der Strom von Teilchen durch die Steigrohrwand (22) verhindert wird.
Steigrohr nach Anspruch 1 oder 2, bei dem sich die Rohrkonstruktionen (24) in der Längsrichtung des Steigrohres erstrecken.
Steigrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Rohrkonstruktionen (24) aus einem gesinterten verformbaren Metall bestehen.
Steigrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Rohrkonstruktionen (24) aus einem porösen Material bestehen, und bei dem die Poren des Materials anfangs durch ein anderes entfernbares Material (44) gefüllt werden, um eine anfangs undurchlässige Konstruktion zu bilden.
Steigrohr nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, bei dem die Rohrkonstruktionen (24) Lochrohre sind.
Steigrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Rohrkonstruktionen (24) zwischen zwei expandierbaren Hülsen (54, 55) gehalten werden.
Steigrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Rohrkonstruktionen (24) durch gewellte Elemente (64, 66) definiert werden.
Steigrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Rohrkonstruktionen im wesentlichen kontinuierliche Wände aufweisen.
Steigrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Rohrkonstruktionen Diskontinuitäten darin aufweisen.
Steigrohr nach Anspruch 10, bei dem die Rohrkonstruktionen im wesentlichen C-förmig sind.
Steigrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Rohrkonstruktionen mit einem Filtermaterial (84) ausgekleidet sind.
Steigrohr nach Anspruch 12, bei dem die Filtermaterialauskleidung (84) ein biegsames poräses Material ist.
Steigrohr nach Anspruch 13, bei dem das biegsame poröse Material (84) so ausgeführt ist, daß der Durchgang von ausgewählten Flüssigkeiten dort hindurch verhindert wird, daß aber der Durchgang von Gas dort hindurch gestattet wird.
Expandierbares Steigrohr (20) mit einer Steigrohrwand (22), das eine Vielzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden verformbaren Rohrkonstruktionen (24) aufweist, wobei die Rohrkonstruktionen in einer nebeneinanderliegenden Konfiguration angeordnet sind, um die Steigrohrwand zu definieren, und wobei mindestens einige der Konstruktionen durchlässige Wände aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Filtermaterial (84) ausgekleidet sind, so daß Fluid durch die Konstruktionen und das Filtermaterial und daher durch die Steigrohrwand strömen kann.
Steigrohr nach Anspruch 15, bei dem die Filtermaterialauskleidung ein biegsames poröses Material ist.
Steigrohr nach Anspruch 16, bei dem das biegsame poröse Material eine Membran ist, die so ausgeführt ist, daß der Durchgang von ausgewählten Flüssigkeiten verhindert wird, und daß der Durchgang von Gas dort hindurch gestattet wird.