DE60207143T2 - Vorrichtung und Verfahren zur abschnittweisen Zementierung von Dünnlochbohrungen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur abschnittweisen Zementierung von Dünnlochbohrungen

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DE60207143T2
DE60207143T2 DE2002607143 DE60207143T DE60207143T2 DE 60207143 T2 DE60207143 T2 DE 60207143T2 DE 2002607143 DE2002607143 DE 2002607143 DE 60207143 T DE60207143 T DE 60207143T DE 60207143 T2 DE60207143 T2 DE 60207143T2
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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
    • E21B33/13Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices, or the like
    • E21B33/14Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices, or the like for cementing casings into boreholes
    • E21B33/146Stage cementing, i.e. discharging cement from casing at different levels

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf „Englochstufenzementierer", oder Zementierer mit kleinen Durchmessern, und verwandte Geräte, wie zum Beispiel eine aufblasbare Packermanschette. Der Englochstufenzementierer der vorliegenden Erfindung wurde entworfen, um verbesserte Herausbohrverfahren zu ermöglichen.
  • Stufenzementierer („Zementierer") werden innerhalb der Erdölförderindustrie für das Durchführen von Bohrlochzementierverfahren angewendet. Der hierin angewendete Begriff Stufenzementierer umfasst (1) Stufenzementierwerkzeuge, und (2) Stufenzementierer mit aufblasbaren Packermanschettenwerkzeugen.
  • Stufenzementierer, welche für die Anwendung in „Englochverrohrungen" oder Verrohrungen mit kleinen Durchmessern beabsichtigt sind, d.h. für Verrohrungen mit Nenndurchmessern von 4½ Zoll und weniger, bringen aufgrund ihrer Grösse spezielle Probleme mit sich. Zementierer mit kleinen Durchmessern präsentieren eine Reihe von inhärenten Problemen sowohl mit Bezug auf ihren Betrieb wie auch während des Herausbohrens. Bei Zementierern mit relativ grösseren Durchmessern können viele dieser in dem Design des Werkzeugs inhärenten Probleme dank des relativ grossen Durchmessers desselben einfach gelöst werden. Im Vergleich mit Zementierern mit grösseren Durchmessern können Zementierer mit kleinen Durchmessern betriebliche Herausforderungen präsentieren, welche bei den grösseren Geräten kein Problem darstellen. Als Folgeerscheinung bestehen Stufenzementierer traditionell aus einem Typ von Werkzeug, bei welchem das Herstellen desselben Werkzeugs mit einem kleinem Durchmesser aufgrund der Schwierigkeiten, welche bei der Arbeit mit Kompontenten mit reduzierten Durchmessern inhärent sind, einen grösseren Kostenaufwand fordert.
  • Englochstufenzementierer nach dem aktuellen Stand der Technik wurden in der Vergangenheit erfolgreich angewendet, aber die Herstellung dieser Stufenzementierer kann sehr kostspielig sein, deren Betrieb kann schwierig sein, und das Herausbohren derselben nach der Anwendung kann sich als problematisch erweisen. Bei mechanisch betriebenen Stufenwerkzeugen könnten noch nicht herausgebohrte Abschnitte eines zum Teil herausgebohrten Plugs frei in einen unteren Abschnitt innerhalb der Verrohrung des Bohrlochs herabfallen. Außerdem kann das Herausbohren des bewegbaren Öffnungssitzes die Dichtung in mehrere grosse Brocken oder Stücke zerbrechen. Das Zerbohren der frei schwimmenden Reste eines Öffnungssitzes kann sich als sehr schwierig und riskant erweisen, wobei die Anwendung von Arbeitsketten mit kleinen Durchmessern erforderlich sein wird, um innerhalb der Verrohrung mit dem kleinen Durchmesser arbeiten zu können. Solche Arbeitsketten mit kleinen Durchmessern haben einen geringen inhärenten Einfluß auf Bohrkronen- und Momentfähigkeiten.
  • US 3,811,500 bietet ein doppelhülsiges Mehrstufenzementierwerkzeug, welches eine gestrecktes Hülle mit einer Reihe von Öffnungen umfasst, und eine erste Hülse, welche bewegbar in Wand-zu-Wand-Eingriff innerhalb der genannten Hülle positioniert, und für das Verschieben aus einer die genannten Öffnungen schliessenden Position adaptiert ist, und eine zweite Hülse, welche bewegbar in Wand-zu-Wand-Eingriff innerhalb der genannten Hülle positioniert ist, wobei die genannte zweite Hülse für das Schliessen der genannten Öffnungen nach Verschieben der genannten ersten Hülse von denselben adaptiert ist.
  • Ein Stufenzementierer mit einem kleinen Durchmesser und einer aufblasbaren Packermanschette wird nach Kenntnissen der Anmelderin bis heute weder hergestellt noch vertrieben. Stufenzementierer für Nennverrohrungsgrössen von mehr als 4½ Zoll präsentieren allgemein nicht viele der Probleme, die mit Englochstufenzementierern mit kleinen Durchmessern assoziiert sind.
  • Angesichts steigender Bohrkosten, verbesserter Bohrlochkomplettierungstechniken und der Notwendigkeit, Bohrkosten reduzieren zu müssen, wird das Englochbohren immer populärer. Diese Popularität hat sich besonders in abgelegenen Gegenden bewiesen. Um das Realisieren der Ziele des Bohrens von Bohrlöchern mit kleinen Durchmessern verbessern zu können und die Forderungen nach verbesserten Bohrlochgeräten und -verfahren mit kleinen Durchmessern zufrieden zu stellen besteht daher ein Bedarf für einen verbesserten Stufenzementierer für die Anwendung in Ölfeldverrohrungen mit einem Außennenndurchmesser von 4½ Zoll oder weniger. Weitere Probleme mit Stufenzementierern nach dem aktuellen Stand der Technik schliessen Schwierigkeiten während des Herausbohrens der durchbohrbaren Komponenten des Werkzeugs nach Abschluß des Zementierverfahrens ein, wobei auch weiterhin ein verläßliches und einfach zu betreibendes Werkzeug geboten werden soll.
  • Bei einem grösseren Zementierer von herkömmlicher Grösse kann das Herausbohren der Öffnung und der Schließsitze relativ einfach durchgeführt werden, indem der interne Durchmesser des Zementierers die Anwendung von relativ grossen Bohrmanschetten erlaubt und daher das Auflegen eines relativ schweren Gewichts auf die Bohrkrone erleichtert. Wenn ein Sitz zerbrochen wird oder frei herabfällt, kann dieser von der Bohrkrone verfolgt, und danach effektiv innerhalb des Bohrlochs aufgebohrt werden. Ein solches Verfahren ist jedoch sehr schwierig, relativ teuer, und innerhalb von Englochverrohrungen auch zeitraubend. Das Herausbohren eines Englochstufenzementierer wird gewöhnlich mit einer Englochkette, wie zum Beispiel einem 15/8 Bohrgestänge oder einer Spulenrohranordnung durchgeführt. Beide Typen von Rohranordnung erlauben das Übertragen eines stark eingeschränkten Gewichts auf die Bohrkrone und eines eingeschränkten Moments durch das Bohrgestänge auf die Bohrkrone.
  • Andere Probleme können bei Packermanschetten mit kleinen Durchmessern, welche wie Zementierer oder Packermanschetten mit grösseren Durchmessern hergestellt oder konfiguriert werden, auch auftreten. Hydraulisch geöffnete Stufenzementierer von herkömmlicher Grösse schliessen normalerweise eine zylindrische, hülsenförmige, oder rohrförmige äußere Hülle ein, welche eine konzentrisch positionierte, rohrförmige innere Hülle umgibt und einen konzentrischen Ringraum zwischen denselben formt. Bei einem Packermanschettenwerkzeug ist eine Öffnung durch beide Zylinder/Hüllen vorhanden, wobei der Abschnitt der Öffnung durch die äußere Hülle ein darin befestigtes sekundäres Öffnungsgerät wie zum Beispiel eine Berstscheibe umfasst, um diesen Abschnitt der Öffnung zu stopfen oder abzudichten. Während des Betriebs des Zementierers wird eine Öffnungshülse auf eine geöffnete Position bewegt, wodurch die Öffnung in der inneren Hülle gegenüber dem Innenraum des Zementierers freigelegt wird. Auf diese Weise kann Flüssigkeit aus der Verrohrung heraus durch die Öffnung in der inneren Hülle und durch den konzentrischen Ringraum gepumpt werden, um ein Packerelement aufzublasen, welches an einem unteren Ende der Packermanschette positioniert ist. Das sekundäre Öffnungsgerät muss dem Ausblasflüssigkeitsdruck widerstehen können, ohne sich zu öffnen, bis das Aufblasen des Packerelements abgeschlossen ist.
  • Danach wird der Flüssigkeitsdruck gesteigert, und veranlaßt ein Brechen oder Öffnen des sekundären Öffnungsgeräts, so dass das Zementierverfahren beginnen kann. Zementhaltige Flüssigkeit wird dann durch die Öffnung in die inneren und äußeren Hüllen eingepumpt. Auf diese Weise funktioniert die Öffnung in der inneren Hülle sowohl als eine Zementieröffnung wie auch eine Aufblasöffnung, und die Öffnung in der äußeren Hülle funktioniert nur als eine Zementieröffnung. Die Öffnungen können sich eine gemeinsame Öffnungsachse teilen.
  • Probleme treten oft mit hydraulisch betriebenen Stufenmanschettenzementierern und Packermanschettenzementierern mit kleinen Durchmessern auf, welche wie oben beschrieben entworfen wurden. Um den Zement effektiv und sicher sowohl wie rechtzeitig in das Bohrloch zu platzieren, d.h. bevor der Zement beginnt, sich zu verdicken, muss eine Mindestpumprate durch die Zementieröffnungen erreicht werden. Als ein Resultat verfügen die Zementieröffnungen in der konzentrischen Hülle des Zementierers im Vergleich mit dem Durchmesser einer Öffnung, welche nur für das Aufblasen des Packers verwendet wird, über einen relativ grossen Durchmesser. Folgedessen kann der Verlust von Stahl oder Werkzeugmaterial für das Bereitstellen des erforderlichen Öffnungsquerschnittbereichs in einem Werkzeug mit einem kleinen Durchmesser die Zugfestigkeit des Zementierers einschränken. Diese Auswirkung kann noch verstärkt sein, wenn die zugfeste Hülle die innere Hülse darstellt, da diese Hülse über einen noch kleineren Innendurchmesser und Außendurchmesser verfügt als die äußere Hülse, und eine Steigerung der Wanddicke ist hier nicht möglich, da ein erforderlicher Mindestbohrungsinnendurchmesser aufrecht erhalten werden muss. Das Resultat ist eine Einschränkung in der Länge der Verrohrung, welche unter dem Stufenzementierer eingeführt werden kann, und/oder eine Einschränkung der Zugkraft, welche innerhalb der Verrohrung vorhanden sein kann, um dieselbe vor dem Zementierverfahren gerade zu ziehen.
  • Es besteht daher ein Bedarf für einen verbesserten Stufenzementierer mit einem kleinen Durchmesser, einen Stufenzementierer mit einem kleinen Durchmesser und einer aufblasbaren Packermanschette, und einen Stufenzementierer, welcher verbesserte darauffolgende Herausbohrverfahren ermöglicht. Ein verbesserter Stufenzementierer mit kleinem Durchmesser und ein Verfahren für das Betreiben eines Stufenzementierers mit einer aufblasbaren Packermanschette werden hiernach beschrieben. Der Stufenzementierer und das Verfahren der vorliegenden Erfindung überwinden daher viele der Schwierigkeiten und Mängel des aktuellen Standes der Technik.
  • Gemäß eines Aspektes bietet die vorliegende Erfindung eine Englochstufenzementierereinheit für ein Zementierverfahren für das Einzementieren von mindestens einem Abschnitt einer Rohranordnung in ein Untergrundbohrloch, wobei der Stufenzementierer eine Zementiererachse aufweist, welche auf eine zentrale Bohrung ausgerichtet ist, und umfasst: ein Zementierergehäuse für eine feste Verbindung mit und ein Positionieren entlang der Verrohrung, wobei das Zementierergehäuse eine oder mehrere Zementieröffnungen für das Weiterleiten von Flüssigkeit aus der zentralen Bohrung an die Außenseite des Zementierergehäuses umfasst, und das Zementierergehäuse ein oberes Ende über einem unteren Ende umfasst; eine Öffnungshülseneinheit, welche innerhalb des Zementierergehäuses positioniert ist, wobei die Öffnungshülseneinheit einen nicht durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitt und einen durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitt umfasst, und wobei die Öffnungshülseneinheit im Verhältnis zu dem Zementierergehäuse ein Dichtungsdifferential für das Bewegen der Öffnungshülseneinheit in Reaktion auf einen Flüssigkeitsdruck in dem Zementierergehäuse von einer geschlossenen Position für das Verhindern eines Weiterleitens von Flüssigkeit durch die eine oder mehreren Zementieröffnungen auf eine geöffnete Position für das Weiterleiten von Flüssigkeit durch die eine oder mehreren Zementieröffnungen aufweist; eine Schließhülseneinheit, welche innerhalb des Zementierergehäuses positioniert ist, wobei die Schließhülseneinheit einen nicht durchbohrbaren Schließhülsenabschnitt und einen durchbohrbaren Schließhülsenabschnitt umfasst, und wobei der Schließhülsenabschnitt eine Schließplug-Sitzfläche für das abdichtende Eingreifen in einen auf demselben befindlichen Schließplug umfasst, für das Bewegen der Schließhülseneinheit in Reaktion auf einen anderen Flüssigkeitsdruck in dem Stufenzementierergehäuse von einer geöffneten Position für das Weiterleiten von Flüssigkeit durch die eine oder mehreren Zementieröffnung(en) auf eine geschlossene Position für das Verhindern des Weiterleitens von Flüssigkeit durch die eine oder mehreren Zementieröffnung(en); und das Zementierergehäuse umfasst einen Öffnungshülsenabschnittsitz entlang der zentralen durchgehenden Bohrung, für das Eingreifen in das Verhindern des Rotierens eines unteren Abschnitts des durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitts während des Herausbohrens, und die Vorrichtung in der Öffnungshülseneinheit für das Bewegen der Öffnungshülseneinheit, welche im Verhältnis zu dem Zementierergehäuse ein Dichtungsdifferential aufweist.
  • Die Erfindung bietet weiter ein Verfahren für das Betreiben eines Englochstufenzementierers, umfassend: das lösbare Befestigen einer Öffnungehülseneinheit innerhalb einer zentralen durchgehenden Bohrung in einem Zementierergehäuse in einer geschlossenen Position, für das Schliessen einer Zementieröffnung in einem Zementierergehäuse; das lösbare Befestigen einer Schließhülseneinheit innerhalb des Zementierergehäuses in einer geöffneten Position; das Bereitstellen eines Öffnungshülsenabschnittsitzes innerhalb der zentralen durchgehenden Bohrung des Zementierergehäuses, wobei der Öffnungshülsenabschnittsitz einen durchgehenden Mindestbohrungsdurchmesser umfasst, welcher geringer ist als ein Außendurchmesser eines durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitts der Öffnungshülseneinheit; danach das Positionieren des Zementierergehäuses entlang einer rohrförmigen Verrohrung innerhalb eines Untergrundbohrlochs; danach das Steigern des Flüssigkeitsdrucks innerhalb des Zementierergehäuses in Reaktion auf ein Dichtungsdifferential der Öffnungshülseneinheit im Verhältnis zu dem Zementierergehäuse, für das Bewegen der Öffnungshülseneinheit aus der geschlossenen Position auf eine geöffnete Position für das Öffnen der Zementiereröffnung in dem Zementierergehäuse; danach das Pumpen von Zementierflüssigkeit durch mindestens einen Abschnitt der zentralen durchgehenden Bohrung, dann durch die Zementieröffnung an die Außenseite des Zementierergehäuses; das Aufsetzen eines Schließplugs auf die Schließhülseneinheit; danach das Steigern des Flüssigkeitsdrucks in der Verrohrung über dem Schließplug auf einen anderen Flüssigkeitsdruck, für das Bewegen der Schließhülseneinheit von der geöffneten Position auf eine geschlossene Position; danach das Herausbohren eines durchbohrbahren Schließhülsenabschnitts der Schließhülseneinheit und eines oberen Abschnitts des durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitts; danach das axiale Bewegen eines unteren Abschnitts des durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitts in Eingriff mit dem Öffnungshülsenabschnittsitz, um ein Rotieren des unteren Abschnitts des durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitts während des Herausbohrens zu verhindern; und das Herausbohren des unteren Abschnitts des durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitts.
  • Gemäß eines bevorzugten Designs öffnen sich sowohl der verbesserte Englochzementierer der vorliegenden Erfindung wie auch der Kombinationsstufenzementierer und die aufblasbare Packermanschette hydraulisch, wie auch einige existierende Zementierer des aktuellen Standes der Technik. Dieses hydraulische Betätigen ist jedoch ein Abweichen von den zahlreichen Designs des aktuellen Standes der Technik für mechanisch betriebene Stufenzementierwerkzeuge mit kleinen Durchmessern, welche normalerweise einen Öffnungsplug fordern, welcher auf einen Öffnungssitz aufgesetzt wird, um die Öffnungen zu öffnen. Da sich das Zementierwerkzeug der vorliegenden Erfindung hydraulisch öffnet, ist dies ein wesentlicher Vorteil während des Werkzeugbetriebs und des Zementierens und spart Zeit und Ausrüstung. Ein hydraulisch betriebenes Werkzeug hat außerdem den Vorteil, dass es kein Herausbohren eines Öffnungsplugs fordert.
  • Das verbesserte Herausbohren des Zementierers der vorliegenden Erfindung wird auf der einen Seite durch das Konstruieren der durchbohrbahren Abschnitte des Werkzeugs einschließlich des Öffnungs- sowohl wie des Schließsitzes aus einem besonders starken Plastik- oder Verbundmaterial unterstützt. Das verbesserte Herausbohren wird andererseits auch dadurch unterstützt, dass sowohl die Öffnungs- wie auch die Schließhülse vorzugsweise miteinander verkeilt sind, wenn sich diese in der vollständig geschlossenen Position befinden, und auch mit dem unteren Körper verkeilt sind, um Komponenten daran zu hindern, sich während des Herausbohrverfahrens zu drehen. Das Herausbohren wird in einem dritten, und wahrscheinlich wichtigsten Sinn dadurch verbessert, dass der unterste Abschnitt des Öffnungssitzes nach dem Durchbohren der ersten paar Zoll des Öffnungssitzes ein paar Zoll herunterfallen oder herunter geschoben wird, und sich in einem reduzierten Innendurchmesserabschnitt des Zementiererkörpers verkeilt. Der untere Abschnitt des Öffnungssitzes kann so entworfen werden, dass derselbe einen etwas grösseren Außendurchmesser aufweist als der Innendurchmesser der Mindestbohrung des unteren Körpers. Dies wird ein Verkeilen des unteren Restabschnitts des Öffnungssitzes in die Einschränkung verursachen, so dass der untere Abschnitt des Öffnungssitzes herausgebohrt werden kann, ohne dass dieser unter der Bohrkrone rotiert oder sich dreht.
  • Diese Preßpassung, welche in dem Mindestinnendurchmesser des unteren Körpers auftritt, wo der Innendurchmesser geringer ist als der Mindestaußendurchmesser der Öffnungshülse, unterstützt das Herausbohren der Öffnungshülse ganz beachtlich.
  • Der Öffnungssitz kann feststehend an der Öffnungshülse befestigt werden, zum Beispiel so, dass die beiden Komponenten sich zusammen zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Position bewegen. Der Sitzabschnitt kann den durchbohrbaren Abschnitt darstellen, während der Hülsenabschnitt den dauerhaften Abschnitt repräsentiert. Auf eine ähnliche Weise kann der Schließsitz vielleicht an einer Schließhülse befestigt werden, während der Sitz herausbohrbar, und die Hülse dauerhaft vorhanden ist.
  • Das hydraulische Öffnen kann durch Auferlegen von Druck innerhalb der Verrohrung und der durchgehenden Bohrung des Zementierers unterstützt werden, so dass der Druck über dem Differentialbereich zwischen dem Außendurchmesser der auf dem Öffnungssitz und der Hülse geführten Dichtungen sowohl wie auf den korrespondierenden abdichtenden Innendurchmesser des unteren Körpers aufgelegt wird. Der Öffnungsdruck kann durch Anwenden eines ausgewählten Abscherteils, wie zum Beispiel Abscherstiften oder einem Abscherring, voreingestellt werden. Bei einer hier beschriebenen Ausführungsform verbinden die Öffnungssitzabscherteile den Zementiererkörper mit dem unteren Abschnitt des Öffnungssitzes. Der Öffnungsabschermechanismus kann sich an dem unteren Ende des Öffnungssitzes befinden, um das Einsetzen der Öffnungsstifte (oder das Kontrollieren der Stärke des Abscherrings) mit Bezug auf den wirklichen Abscherpunkt (im Gegensatz zu einer Zugscherfestigkeit) zu erleichtern, und auch den Abscherpunkt von Bereichen hinweg zu bewegen, in welchen sich dauerhafte Dichtungen befinden. Um diesen Öffnungsdrucksetzpunkt zu ändern, kann der Zementierer zum Teil demontiert werden, um die Abscherteile auszuwechseln. Bei einer „geschweißten" Version des Werkzeugs wird der Öffnungsdruck möglicherweise nicht einstellbar sein, nachdem das Werkzeug montiert worden ist. Der Schließdruck kann mittels eines stärkekontrollierten Abscherrings oder eines Abscherstiftarrangements zwischen der Schließhülse und dem Körper gewählt und eingestellt werden.
  • Für die Packermanschettenversion des Werkzeugs kann das Aufblasen des Packers auf die gleiche grundsätzliche Art erfolgen wie das eines herkömmlichen Werkzeugs, wobei mit Hinsicht auf die Stärke Variationen durchgeführt werden können. Getrennte Öffnung(en) können für das Aufblasen des Packerelements und das Weiterleiten von Zement aus dem Innenraum des Zementierers an die Außenseite des Zementierers bereitgestellt werden.
  • Nachdem die Öffnungshülse sich auf die geöffnete Position bewegt hat, kann Flüssigkeit durch die Aufblasöffnungen mit den kleinen Durchmessern hindurch, und in einen konzentrischen/Zementiererringraum zwischen einer inneren Hülle/einem Zugteil und einer äußeren Hülle fliessen. Die innere Hülle/das Zugteil kann auch als die Zementiererspindel bezeichnet werden, während die äußere Hülle auch als die äußere Hülle bezeichnet werden kann. Die Aufblasöffnungen können auf einer anderen Ebene als die Zementieröffnungen positioniert werden, so dass die Aufblasöffnungen sich unter den Zementieröffnungen befinden. Die Zementieröffnungen können eine Berstscheibe und Ausgleichsventile umfassen, welche innerhalb von einer oder mehreren Zementieröffnungen innerhalb des Zugteils des Werkzeugs positioniert werden. Eine Stufenzementiererversion des Zementierers ohne den Packer würde keine äußere Hülle, keine Berstscheibe(n), und kein(e) Ausgleichsventil(e) umfassen.
  • Flüssigkeit kann weiter innerhalb des Zementiererringraums zwischen der Packerspindel und der äußeren Hülle herabfliessen, dann an einem Einwegring-Rückschlagventil vorbei, und in dem Packerhohlraum hinein, wobei der Packer aufgeblasen und festgestellt wird. Wenn der Packer aufgeblasen wird, wird auch ein Druck auf die Berstscheiben in der Spindel auferlegt. Wenn der Packer vollständig aufgeblasen ist und der Aufblasdruck weiter bis auf den vorbestimmten Ausfalldruck der Berstscheibe gesteigert wird, wird diese Scheibe brechen, und auf diese Weise einen Umlauf von Flüssigkeit in den Bohrlochringraum über dem aufgeblasenen Packerelement und zwischen der Außenoberfläche der Verrohrung und einer Innenoberfläche des Bohrlochs erlauben. Das Einwegrückschlagventil im oberen Abschnitt des Packerelements erhält den vollständigen Aufblasdruck innerhalb des aufgeblasenen Packerelements aufrecht. Bei einer weniger bevorzugten Ausführungsform könnte der Öffnungssitz an der Packermanschette durch Feststellen eines Öffnungsplugs in demselben mechanisch feststellbar sein.
  • Nachdem die vorgeschriebene Menge von Zement eingepumpt worden ist, kann ein Schließplug gelöst und mit dem letzten Zement in das Tiefloch eingepumpt werden, d.h. mit Hilfe von bekannten herkömmlichen Mehrstufenzementierpraktiken, um einen Druckabschluß gegen den Schließplugsitz zu formen. Der Druck kann dann ausreichend weit gesteigert werden, um die Schließhülsenhaltevorrichtung, welche die Schließhülse in Position hält, abzuscheren und es der Schließhülse zu erlauben, sich nach unten auf die geschlossene Position umzustellen. Wenn sich die Schließhülse auf ihre vollständig geschlossene Position bewegt, kann ein um den Außendurchmesser der Schließhülse herum positionierter Verriegelungsring in einen Innendurchmesserhinterschnitt in der Nähe der Zementieröffnungen hinausspringen, und auf diese Weise die Schließhülse dauerhaft geschlossen feststellen. Der Hinterschnitt in dem äußeren Abschnitt des Körpers schützt außerdem den unteren Satz der Dauerdichtungen und die Schließhülse gegen eine Beschädigung, während er gleichzeitig die Zementieröffnungen durchkreuzt. Wenn der Zement ausreichend ausgehärtet ist, können die durchbohrbaren Schließ- und Öffnungssitze, und der Zement innerhalb des Zementierers, herausgebohrt werden. Wenn der obere Abschnitt des Öffnungssitzes während des Herausbohrens entfernt wird, kann der untere Abschnitt herabfallen und sich innerhalb der reduzierten Innendurchmessereinschränkung in dem Zementiererkörper verkeilen, so dass der untere Abschnitt wirkungsvoll herausgebohrt werden kann, ohne sich unter der Bohrkrone zu bewegen.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Englochstufenzementierer und ein verbessertes Verfahren für das Betreiben eines Stufenzementierers zu bieten.
  • Eine Eigenschaft der vorliegenden Erfindung bietet einen verbesserten Stufenzementierer mit einer aufblasbaren Packermanschette, welcher für Englochverfahren (Außennenndurchmesser von 4½ Zoll oder weniger) beabsichtigt ist.
  • Es ist eine Eigenschaft der vorliegenden Erfindung, dass der Stufenzementierer hydraulisch geöffnet wird, und nicht aus einem mechanisch zu öffnenden Stufenzementierer besteht.
  • Eine weitere Eigenschaft der Erfindung bietet einen Stufenzementierer, welcher ein wirklungsvolles Herausbohren ermöglicht. Eine verwandte Eigenschaft der Erfindung besteht daraus, dass durchbohrbare Komponenten des Öffnungs- sowohl wie des Schließsitzes aus Verbundmaterialen geformt werden können. Eine weitere verwandte Eigenschaft der Erfindung besteht daraus, dass der Öffnungs- sowohl wie der Schließsitz miteinander und/oder dem unteren Körper verkeilt werden können, um ein Drehen der Komponenten während des Herausbohrverfahrens zu verhindern.
  • Eine weitere Eigenschaft der Erfindung bietet einen Stufenzementierer, bei welchem nach dem Bohren einer kurzen Strecke des Öffnungssitzes der untere Abschnitt des durchbohrbaren Öffnungssitzes in einen reduzierten Innendurchmesser des Zementiererkörpers herabfallen kann. Der Öffnungssitz kann auf diese Weise in der Einschränkung verkeilt werden, so dass der verbleibende Abschnitt des Sitzes ohne grössere Schwierigkeiten herausgebohrt werden kann.
  • Eine weitere Eigenschaft der Erfindung besteht daraus, dass das Werkzeug aus einer Packermanschettenversion oder einer Stufenzementiererversion bestehen kann.
  • Noch eine weitere Eigenschaft der Erfindung besteht daraus, dass der Öffnungsdrucksetzpunkt und/oder der Schließdrucksetzpunkt während der Herstellung voreingestellt, oder nach der ersten Montage nachgestellt werden kann.
  • Es ist eine weitere Eigenschaft der Erfindung, dass das Zementierwerkzeug durch Einpumpen eines Schließplugs geschlossen werden kann, d.h. eine Druckdichtung wird gegen einen Schließsitz geformt. Der Druck kann dann gesteigert werden, um ein abscherbares Halteteil zu brechen, welches die Schließhülse in Position hält. Ein Verriegelungsring kann in den Innendurchmesserhinterschnitt in dem äußeren Körper hinausspringen, wenn die Schließhülse sich in der vollständig geschlossenen Position befindet, wodurch dieselbe Hülse als dauerhaft geschlossen festgestellt wird.
  • Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass der hydraulisch aufblasbare Packer einigen Packern des aktuellen Standes der Technik gleichen kann, wobei lediglich die Packerkomponenten modifiziert werden. Das Werkzeug kann Zementieröffnungen, Berstscheiben, und Ausgleichsventile in der Spindel oder der inneren Hülle umfassen, und nicht innerhalb der äußeren Hülle. Der Packer kann hydraulisch festgestellt/aufgeblasen, und das Rückschlagventil geschlossen werden, um den Feststelldruck in dem Packer aufrecht zu erhalten. Wenn der Aufblasdruck auf den Punkt eines vorbestimmten Ausfalldrucks der Berstscheibe(n) steigt, wird/werden diese Scheibe(n) brechen und auf diese Weise einen Umlauf in das Bohrloch über dem aufgeblasenen Packerelement erlauben.
  • Diese und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen verdeutlicht, wobei:
  • 1 und 2 zusammen eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Packermanschetten-Englochstufenzementierers der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 3 eine Halbquerschnittsansicht einer Packermanschetten-Stufenzementiererversion darstellt, welche die Öffnungshülse und die Schließhülse auf der rechten Seite in der Einführposition, und auf der linken Seite in der vollständig geschlossenen Position illustriert;
  • 4 eine Halbquerschnittsansicht einer alternativen, nicht geschweißten Version eines Stufenzementierers darstellt, wobei der Zementierer mit Gewinden ausgestattet, und nicht an jedem Ende des Zementierers an eine Kettenkupplung angeschweißt ist.
  • 1, 2, 3, und 4 illustrieren geeignete Ausführungsformen von Stufenzementierwerkzeugen 10 und 110 gemäß der vorliegenden Erfindung. 1, 2, und 3 illustrieren eine Packermanschetten-Stufenzementiererausführungsform 250, welche einen Stufenzementierer 110 umfasst, welcher mechanisch und hydraulisch mit einer hydraulischen Packereinheit 70 verbunden ist. 4 illustriert eine Stufenzementiererausführungsform 10 ohne eine Packereinheit.
  • Wie in 4 dargestellt umfasst hier ein Stufenzementierer 10 ein Zementierergehäuse 12, welches in eine rohrförmige Verrohrung 14 angeschweißt oder eingeschraubt werden kann. Die Verrohrung 14 kann vorzugsweise aus einer Verrohrung mit einem kleinen Durchmesser bestehen und einen Außennenndurchmesser von 4½ Zoll oder weniger aufweisen. Eine obere Kupplung 114 kann an einem oberen Ende des Zementierergehäuses 12 und an der Verrohrung 14 befestigt werden. Die Verrohrung 14 einschließlich des Zementierers 10 kann danach wie in 3 dargestellt innerhalb eines Bohrlochs 13 in einer Untergrundformation 15 positioniert werden.
  • Eine Zementiererachse 17 ist entlang einer zentralen durchgehenden Bohrung 19 innerhalb des Zementierergehäuses 12 definiert. Das Zementierergehäuse umfasst eine oder mehrere Zementieröffnungen 34 mit einer Zementieröffnungsachse 96. Jede Zementieröffnungsachse 96 kann auf einer gemeinsamen Zementieröffnungsebene 196 definiert werden. Die Zementieröffnungen werden durch ein Bewegen einer Öffnungshülseneinheit 135 aus der geschlossenen Position auf die geöffnete Position geöffnet. Wenn sie geöffnet und mit der zentralen durchgehenden Bohrung 19 in Flüssigkeitsverbindung gesetzt werden, kann jede der Zementieröffnungen 34 Flüssigkeit aus der zentralen durchgehenden Bohrung 19 an die Außenseite des Zementierergehäuses weiterleiten, zum Beispiel in einen Bohrlochringraum 13. Das Zementierergehäuse 12 umfasst ein oberes Ende 112 über einem unteren Ende 212. Das Zementierergehäuse kann aus einem im wesentlichen einstückigen, im wesentlichen rohrförmigen Gehäuse wie zum Beispiel dem in 4 dargestellten Gehäuse bestehen. Eine solche Ausführungsform kann an jedem Ende des Gehäuses 12 eine Kupplung 114, 102 für das Anschliessen des Zementierers innerhalb der Verrohrung 14 umfassen. Die Endkupplungen können außerdem das Einführen und Halten von inneren Komponenten innerhalb des Zementieriergehäuses 12 erlauben.
  • Eine Öffnungshülseneinheit 135 ist innerhalb des Zementierergehäuses 12 positioniert und umfasst einen nicht durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitt 37 und einen durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitt 35, welche zum Beispiel mit Drähten aneinander befestigt werden können. Die Öffnungshülseneinheit 135 kann axial aus einer geschlossenen Position für das Verhindern des Weiterleitens von Flüssigkeit durch die eine oder mehreren Zementieröffnungen 34 auf eine geöffnete Position für das Weiterleiten von Flüssigkeit durch die eine oder mehreren Zementieröffnungen 34 bewegt werden. Die Öffnungshülseneinheit 135 weist im Verhältnis zu dem Zementierergehäuse 12 ein Dichtungsdifferential für das hydraulische Bewegen der Öffnungshülseneinheit 135 im Verhältnis zu dem Zementierergehäuse 12 in Reaktion auf einen Flüssigkeitsdruck in dem Zementierergehäuse 12 auf. Der Flüssigkeitsdruck für das Bewegen der Öffnungshülseneinheit kann aus einem Öffnungsabscherdruck bestehen, welcher ausreicht, um die Abscherteile 98 zu brechen, wie zum Beispiel einen Abscherring und/oder Abscherstifte, und die Öffnungshülseneinheit 135 innerhalb des Gehäuses 12 axial zu befestigen. Das Dichtungsdifferential kann ein Druckdifferential zwischen dem Flüssigkeitsdruck in der durchgehenden Zementiererbohrung gegenüber des Flüssigkeitsdrucks in dem Bohrlochringraum 13 und/oder des Flüssigkeitsdrucks in einem ringförmigen Bereich 330, 30 um einen Außenabschnitt der Öffnungshülseneinheit zwischen den Dichtungen 92, 94, und 100 herum fördern. Das Ausgleichsventil 16 kann ein Ausgleichen des Drucks innerhalb des Bohrlochringraum 13 mit demselben innerhalb des ringförmigen Bereichs 330, 30 erlauben.
  • Das Öffnungsabscherteil 98 kann eine erste ausgewählte Abscherstärke für das lösbare Befestigen der Öffnungshülseneinheit 135 an dem Zementierergehäuse 12 und für das Abscheren derselben bieten, wenn sich die Öffnungshülseneinheit 135 von der geschlossenen Position auf die geöffnete Position bewegt. Die in 1, 3 und 4 illustrierte Ausführungsform liefert ein Ringteil 198 mit Abscherstiften 98, welche in jedes der Ringteile 198 und die Öffnungshülseneinheit 135 eingreifen. Das Ringteil 198 greift bei einer Stufenzementiererausführungsform ohne eine Packereinheit 70, d.h. wie die in 4 illustrierte, in einen Ansatz 197 an einem oberen Ende der Kupplung 102, oder bei einer Packermanschettenausführungsform, d.h. wie die in 1 illustrierte, in einen Ansatz an einem oberen Ende des unteren Körpers 46 ein.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform können das Zementierergehäuse 12 und alle nicht durchbohrbaren Komponenten in dem Zementierergehäuse, wie zum Beispiel 37 und 74, aus einem nicht durchbohrbaren, festen metallischen Material wie zum Beispiel Stahl gefertigt werden. Durchbohrbare Komponenten können vorzugsweise aus relativ einfach zu durchbohrenden Materialen wie zum Beispiel Verbundstoffen konstruiert werden. Die Bezeichnung Verbundstoffe kann in diesem Zusammenhang allgemein als feste formbare und/oder verarbeitbare Thermoplastik- oder nicht metallische Plastikmateriale, feste Polymerzusammensetzungen, vor Ort aushärtbare, harzhaltige Materiale, Kohlefasermateriale, Epoxidmateriale, oder andere künstliche Materiale einschließend definiert werden, und kann weiter relativ weiche Metalle und Legierungen einschließlich aluminiumbasierte Materiale oder Komponenten einschliessen. Eine durchbohrbare Komponente ist eine solche, von welcher man unter typischen Betriebsbedingungen erwarten kann, dass dieselbe herausbohrbar ist, und eine nicht durchbohrbare Komponente ist eine solche, welche man normalerweise nicht herausbohren kann. Nicht durchbohrbar bedeutet jedoch nicht, dass das Material, aus welchem die Komponente gefertigt wurde, nicht durchbohrbar ist.
  • Eine Schließhülseneinheit 174 ist innerhalb des Zementierergehäuses 12 positioniert und umfasst einen nicht durchbohrbaren Schließhülsenabschnitt 74 und einen durchbohrbaren Schließhülsenabschnitt 78, welche zum Beispiel mit Drähten aneinander befestigt werden können. Die Schließhülseneinheit 174 umfasst eine Schließplug-Sitzfläche 79 für das abdichtende Eingreifen in einen Schließplug 200, um die Schließhülseneinheit 174 in Reaktion auf einen anderen Flüssigkeitsdruck innerhalb des Stufenzementierergehäuses 12 zu bewegen. Der andere Flüssigkeitsdruck wird über dem Plug 200 auferlegt und kann aus einem ausgewählten Schließabscherdruck bestehen, welcher dazu ausreicht, das Schließabscherteil 76 wie zum Beispiel einen Abscherring oder Abscherstift(e) zu brechen, und die Schließhülseneinheit 174 axial an dem Gehäuse 12 zu befestigen. Die Schließhülseneinheit 174 kann sich danach von einer geöffneten Position für das Weiterleiten von Flüssigkeit durch die Zementieröffnungen 34 auf eine geschlossene Position für das Verhindern des Weiterleitens von Flüssigkeit durch die Zementieröffnungen 34 bewegen.
  • Das Schließabscherteil 76 kann eine zweite ausgewählte Abscherstärke für das nicht eingreifende Befestigen der Schließhülseneinheit 174 an dem Zementierergehäuse 12 bieten, und für das Abscheren derselben, wenn die Schließhülseneinheit 174 sich von der geöffneten Position auf die geschlossene Position bewegt. Die in 1 dargestellte Ausführungsform zeigt einen Abscherring 76 mit einem Backup-Ring 176, und einer quadratischen Abscherfläche zwischen dem Abscherring 76 und der Ansatzfläche 177, so dass der Abscherring 76 im wesentlichen ebenflächig mit einer Außenoberfläche der Schließhülseneinheit 174 gebrochen werden kann. Vor diesem Abscheren kann der Abscherring 76 in die Schließhülseneinheit 174 und das Ringteil 176 engreifen. 4 illustriert eine Abscherteilausführungsform, welche einen Abscherstift 76 verwendet, welcher in die Schließhülseneinheit 174 und das Gehäuse 12 eingreift. Es sollte dabei beachtet werden, dass beide der Abscherteilarrangements (Abscherring oder Abscherstifte) dazu verwendet werden können, den Öffnungs- sowohl wie den Schließsitz zu halten.
  • Das Zementierergehäuse 12 umfasst einen Öffnungshülsenabschnittsitz 11 wie denjenigen, welcher in 1 und 3 deutlich sichtbar ist, entlang der zentralen durchgehenden Bohrung 19, für das Verhindern eines Rotierens eines unteren Abschnitts 335 des durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitts 135 während des Herausbohrens. Der Öffnungshülsenabschnittsitz 11 kann einen im wesentlichen kegelstumpfen keilförmigen Abschnitt 11 umfassen, welcher wie in 1 dargestellt vorzugsweise im Verhältnis zu der Zementiererachse 17 unter einem Winkel 301 von bis zu 70 Grad geformt ist. Der Öffnungshülsenabschnittsitz 11 kann im wesentlichen kegelstumpf geformt sein, so dass auch die durch den Sitz 11 bewirkte zugespitzte Innendurchmesserreduktion so geformt sein kann, dass dieselbe eine leichte konkave oder konvexe Krümmung entlang einer übergelegten kegelstumpfen Projektionsebene aufweist.
  • Unter Bezugnahme auf 1 und 4 kann der untere Abschnitt 335 des durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitts 35 eine Eingrifffläche 111 für das Eingreifen in den Öffnungshülsenabschnittsitz 11 während des Herausbohrens umfassen. Nachdem ein erster Abschnitt 235 des durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitts 35 herausgebohrt worden ist, kann der untere Abschnitt 335 herabfallen oder von der Bohrkrone durch die durchgehende Bohrung 19 axial nach unten gedrückt werden, so dass die Oberfläche 111 in den Sitz 11 eingreift und denselben sicher verkeilt. Auf diese Weise kann der Eingriff der Oberfläche 111 in die Sitzfläche 11 ein Rotieren des unteren Abschnitts 335 des durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitts 135 während des Herausbohrens des unteren Abschnitts 335 verhindern. Der Hauptzweck des zugespitzten Sitzes 11 ist das Absichern des unteren Abschnitts 335 gegen ein Rotieren, und daher das Unterstützen des Herausbohrens, welches eine wesentliche Steigerung des Bohrkronengewichts fordert. Das Auferlegen eines relativ schweren Gewichts auf die Bohrkrone in Verrohrungen und Zementierwerkzeugen mit kleinen Durchmessern kann sich als schwierig oder ganz unmöglich erweisen. Der untere Abschnitt der Öffnungshülseneinheit kann so entworfen werden, dass derselbe einen Außendurchmesser aufweist, welcher etwas grösser ist als der Innendurchmesser der Mindestbohrung des unteren Körpers. Dies wird ein Verkeilen des unteren verbleibenden Abschnitts des Öffnungssitzes innerhalb der Innendurchmessereinschränkung ermöglichen, so dass der untere Abschnitt des Öffnungssitzes ausgebohrt werden kann, ohne unter der Bohrkrone zu rotieren oder sich zu bewegen. Diese Preßpassung, welche innerhalb des Mindestinnendurchmessers des unteren Körpers auftritt, wo derselbe Innendurchmesser kleiner ist als der Mindestinnendurchmesser der Öffnungshülse, unterstützt das Herausbohren der Öffnungshülse ganz beachtlich.
  • Die Öffnungshülseneinheit 135 greift abdichtend und bewegbar über eine axiale Länge des Gehäuses 12 in das Gehäuse 12 ein und weist einen relativ grösseren Innendurchmesser und einen relativ kleineren Innendurchmesser auf, und erzeugt auf diese Weise ein(en) Dichtungsdifferential/Differentialbereich, mittels welchem eine Steigerung des hydraulischen Drucks innerhalb des Gehäuses die Öffnungshülseneinheit 135 axial von einer geschlossenen Position auf eine geöffnete Position bewegt werden kann. Vor dem Bewegen auf die geöffnete Position kann es möglich sein, dass das Abscherteil 98, welches eine unerwünschte vorzeitige Bewegung der Hülse verhindert, gebrochen werden muss.
  • Das Dichtungsdifferential kann mittels eines Differentialbereichs zwischen der Dichtung 92 mit dem großen Durchmesser und der Dichtung 100 mit dem kleinen Durchmesser erzeugt werden, beide an der Öffnungshülseneinheit 135, d.h. durch das Erzeugen eines Differentialbereichs zwischen den zwei Dichtungen 92 und 100. Dieser Differentialbereich wird sowohl von dem Druck innerhalb des Rohres wie auch von dem hydraulischen Druck in dem Ringraum des Werkzeugs beeinflußt, um eine aufwärtige Kraft (Ringraumdruck) und eine abwärtige Kraft (Verrohrungsdruck) zu erzeugen. Das Werkzeug wird geöffnet, wenn die abwärtige Kraft der Summe der aufwärtigen Kraft plus der Kraft gleicht, welche für das Abscheren der Haltevorrichtung/des Abscherteils 98 erforderlich ist. Das in den Packermanschetten angewendete Ausgleichsventil 16 schützt nicht nur die Berstscheibe(n) 18, indem der Ringraumflüssigkeitsdruck über der/den Scheibe(n) 18 ausgeglichen wird, sondern das Ausgleichsventil 16 überträgt den Ringraumflüssigkeitsdruck auch auf die Rückseite der Öffnungssitzeinheit 135, so dass das Werkzeug 110 sich bei einer vorbestimmten Kondition in dem Bohrloch öffnen wird.
  • In einem Fall, in dem ein unzureichender hydraulischer Druck für das Bewegen der Hülse 135 von der geschlossenen Position auf die geöffnete Position vorhanden ist, oder wenn die Hülse 135 aus einem anderen Grund nicht frei abschert oder sich nicht frei bewegt, können durch das Fallenlassen eines Öffnungsplugs oder einer Kugel von der Erdoberfläche aus durch die Verrohrung 14 in die Hülse 135 hinein zusätzliche Kräfte auferlegt werden. Die Öffnungshülseneinheit 135 kann eine Öffnungsplug-Sitzfläche 33 für das wahlweise Empfangen und Absetzen des/der Öffnungsplugs/-kugel auf derselben umfassen, um auf diese Weise das hydraulische Öffnen der Öffnungshülseneinheit 135 zu unterstützen. Die Öffnungsplug-Sitzfläche 33 kann einen durchgehenden Mindestbohrungsnenndurchmesser des Öffnungssitzes 133 umfassen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Öffnungsplug-Sitzfläche 33 einen durchgehenden Mindestbohrungsnenndurchmesser des Öffnungssitzes 133 umfassen, welcher im wesentlichen einem durchgehenden Mindestbohrungsinnendurchmesser einer Öffnungshülseneinheit 135 gleicht.
  • Die Schließhülseneinheit 174 umfasst die Schließplug-Sitzfläche 79. Die Schließplug-Sitzfläche 79 umfasst einen durchgehenden Mindestbohrungsnenndurchmesser 179 des Schließsitzes, welcher grösser ist als der durchgehende Mindestbohrungsnenndurchmesser 133 des Öffnungssitzes. Auf diese Weise kann in einem Fall, in welchem ein Öffnungsplug angewendet wird, derselbe Öffnungsplug durch die Schließplug-Sitzfläche 79 geführt und auf die Öffnungshülsen-Sitzfläche 33 aufgesetzt werden. Danach kann der Schließplug 200 mit dem grösseren Durchmesser wie in 3 dargestellt auf den Schließsitz 79 aufgesetzt werden.
  • Die in 4 definierte Öffnungshülseneinheit 135 kann axial aus einer in 3 dargestellten geschlossenen Position für das Verhindern des Weiterleitens von Flüssigkeit durch die eine oder mehreren Zementieröffnungen 34 auf eine geöffnete Position für das Weiterleiten von Flüssigkeit durch die eine oder mehreren Zementieröffnungen 34 bewegt werden. Das axiale Bewegen auf die geöffnete Position kann durch Eingreifen einer nicht durchbohrbaren unteren Oberfläche 194 des Öffnungshülsenabschnitts in ein Abscherringteil 198 eingeschränkt werden. Der ringförmige Bereich 330 umfasst einen im Vergleich mit einem ringförmigen Bereich 30 grösseren Durchmesser als die Innenoberfläche des Gehäuses 12, so dass die Öffnungshülseneinheit im wesentlichen ungehindert auf die geöffnete Position bewegt werden kann. Je nach der kinetischen Energie innerhalb der Öffnungshülseneinheit, wenn sich diese auf die geöffnete Position bewegt, kann die kegelstumpfe Oberfläche 32 die Dichtung 92 und den nicht durchbohrbaren Abschnitt 37 der Einheit 135 axial an einem ringförmigen Bereich 30 entlang führen, bis die Oberfläche 194 in eine Stopp-Oberfläche wie zum Beispiel diejenige des Rings 198 eingreift. Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht die angewinkelte Oberfläche 32 nicht aus einem Stopp-Ansatz, sondern stattdessen aus einem abdichtenden Einführwinkel, um das Beschädigen der Dichtung, d.h. der unteren Schließhülseneinheitsdichtung 84 zu verhindern, wenn das Werkzeug geschlossen wird. Wenn die Öffnungshülseneinheit 135 auf die geöffnete Position bewegt wird, kann die Dichtung 92 auf der Öffnungshülse in die Dichtungsbohrung 30 am Boden der angewinkelten Oberfläche 32 eintreten oder auch nicht, wobei dies von der gespeicherten Energie in der Hülseneinheit 135 abhängen wird, die während des Abscherens der Abschervorrichtung 98 vorhanden ist. Auf jeden Fall wird die Öffnungshülse entweder vollständig nach oben bewegt und endet aufgrund des Freisetzens der gespeicherten Energie, welche mögliche Reibungskräfte überwindet, an dem Ring 198 an der Oberseite des unteren Adapters, oder die Hülseneinheit 135 wird von der Schließhülse 174, welche dieselbe 135 den Rest des Weges schiebt, auf die „vollständig herabgelassene" Position herunter bewegt.
  • Die axiale Bewegung der Schließhülseneinheit 174 von der geöffneten auf die geschlossene Position kann durch ein Eingreifen der unteren Oberfläche 294 des nicht durchbohrbaren Schließhülsenabschnitts in die obere Oberfläche 194 des nicht durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitts an dem nicht durchbohrbaren Abschnitt 37 eingeschränkt werden. Die untere Schließhülsenfläche 294 kann eine oder mehrere Rillen 44 für das Eingreifen in eine oder mehrere korrespondierende Keile/Nasen 45 umfassen, welche auf der oberen Oberfläche 194 der nicht durchbohrbaren Hülse 37 vorhanden sind, wenn die Schließhülseneinheit 174 auf die geschlossene Position bewegt wird. Bei anderen Ausführungsformen können die jeweiligen Komponentenstandorte der Keile 45 und Rillen 44 umgekehrt werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform, welche in 3 dargestellt ist, wird auf der rechten Seite die Öffnungshülseneinheit 135 in der geöffneten Position gezeigt, wurde aber nicht vollständig angehoben, und die Schließhülseneinheit 174 befindet sich in der Einführposition. Auf der linken Seite von 3 wird die Öffnungshülseneinheit 135 in der geöffneten Position und vollständig neu positioniert gezeigt, und die Schließhülseneinheit 174 ist vollständig neu positioniert und geschlossen. 1 und 4 illustrieren die Öffnungs- und Schließhülseneinheiten in der Einführposition. Der Pfad der Öffnungs- und Schließsitze von deren Einführposition auf die geöffnete Öffnungshülsenposition und die geschlossene Schließhülsenposition sowohl wie der Pfad zwischen diesen Positionen wird daher in 1, 3, und 4 deutlicher veranschaulicht.
  • Mindestens ein Abschnitt der Öffnungshülseneinheit 174, d.h. der nicht durchbohrbare Abschnitt 37, kann mittels einem oder mehreren Keilverbindungen an dem Zementieriergehäuse 12 befestigt werden, um ein Rotieren des nicht durchbohrbaren Abschnitts 37 während des Herausbohrens zu verhindern. Vorzugsweise kann der nicht durchbohrbare Öffnungshülsenabschnitt 37 eine(n) Keil/Nase 144 umfassen, welche(r) in eine Rille 145 in einer Innenoberfläche des Gehäuses 12 eingreifen kann, um ein Rotieren des nicht durchbohrbaren Abschnitts 37 der Öffnungshülseneinheit 135 relativ zu dem Gehäuse 12 während des Herausbohrens zu verhindern.
  • Mehrere Dichtungsteile können eingeschlossen werden, um flüssigkeitsdichte Dichtungen innerhalb des Zementierers 10 bereitzustellen. Die Dichtungsteile können vorzugsweise eine O-Ring Rille und ein O-Ring Dichtungsteil 92 umfassen, welches innerhalb der O-Ring Rille positioniert ist. Die Öffnungshülseneinheit 135 kann ein oberes Gehäusedichtungsteil 92 umfassen, welches zwischen einer Außenoberfläche des nicht durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnittteils 37 und einer Innenoberfläche des Gehäuses 12 positioniert ist. Die Öffnungshülseneinheit 135 kann zwischen einer Außenoberfläche der Öffnungshülseneinheit 135 und einer Innenoberfläche des Zementierergehäuses 12 ein unteres Gehäusedichtungsteil 100 umfassen. Ein durchbohrbares Dichtungsteil 94 kann zwischen einer Innenoberfläche des nicht durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnittteils 37 und einer Außenoberfläche des durchbohrbaren Öffnungshülsenteils 35 bereitgestellt werden.
  • Die Schließhülseneinheit 174 kann zwischen einer Außenoberfläche der Schließhülseneinheit 174 und dem Zementierergehäuse 12 obere 80 und untere 84 Schließeinheitsgehäusedichtungsteile umfassen. Der durchbohrbare Schließhülsenabschnitt 78 kann mittels eines dazwischen befindlichen Gewindeeingriffs oder eines zusätzlichen Dichtungsteils (nicht dargestellt) abdichtend in das nicht durchbohrbare Schließhülsenabschnittteil 74 eingreifen.
  • Ein Feststellteil 83, wie zum Beispiel eine hinterschnittene Rille 83 in einer Innenwand des Zementierergehäuses 12 kann innerhalb des Zementierergehäuses bereitgestellt werden. Ein Feststellteil, wie zum Beispiel eine Verriegelungsringrille 182 und ein Verriegelungsring 82, können an der Schließhülseneinheit bereitgestellt werden. Vorzugsweise kann der Verriegelungsring 28 aus einem expandierbaren Spaltring bestehen, so dass der Verriegelungsring 82 zumindest zum Teil umlaufend in den hinterschnittenen Abschnitt 83 hinein expandiert werden kann, wenn die Schließhülseneinheit 174 sich axial auf die vollständig geschlossene Position bewegt, um die Schließhülseneinheit daran zu hindern, sich axial auf eine geöffnete Position zurück zu bewegen. Vorzugsweise sind sowohl das Feststellteil 83 in dem Zementierergehäuse wie auch das Feststellteil in der Schließhülseneinheit 174 zwischen der oberen Dichtung 80 und der unteren Dichtung 84 an der Schließhülseneinheit 174 positioniert, wenn die Schließhülseneinheit 174 sich in der geschlossenen Position befindet.
  • Es wird auch bevorzugt, dass das Öffnungsabscherteil 98 axial unter dem unteren Dichtungsteil 84 positioniert ist, wenn sich die Schließhülseneinheit 174 in der geschlossenen Position befindet. Auf diese Weise bewegt sich keine der Schließhülseneinheitsdichtungen 80 und 84 an den abgescherten Teilen vorbei, wenn sich die Schließhülseneinheit 174 auf die geschlossene Position bewegt.
  • Bei einer mit einem Gewinde ausgestatteten Zementierergehäuseausführungsform wie der in 4 dargestellten können die obere Kupplung 114 und die untere Kupplung 102 jeweils über ein Gewinde in die oberen und unteren Enden des Gehäuses 12 eingreifen. Die obere Dichtung 88 und die untere Dichtung 104 kann eingeschlossen werden, um flüssigkeitsdichte Verbindungen mit den jeweiligen oberen und unteren Enden des Gehäuses 12 bereitzustellen. Die oberen 86 und unteren 106 Befestigungsteile, wie zum Beispiel Stellschrauben, können bereitgestellt werden, um ein Herausschrauben der jeweiligen Kupplungen zu verhindern, wenn das Gehäuse 14 in das Bohrloch 13 eingeführt und/oder herausgebohrt wird. Ausführungsformen, welche Gewindekupplungen verwenden, können zwischen der unteren Kupplung 102 und einer Außenoberfläche der Öffnungshülseneinheit 135 auch ein Dichtungsteil 100 einschliessen. Bei anderen Ausführungsformen können die Kupplungen 114 und 102 in Eingriff mit dem Gehäuse 12 verschweißt werden, so dass weder Gewinde noch Dichtungsteile 88 und 104 notwendig sind.
  • 1, 2, und 3 illustrieren eine Ausführungsform eines Packermanschettenstufenzementierers 250, welcher einen modifizierten Stufenzementiererabschnitt 110 umfasst, welcher mechanisch und hydraulisch mit einer hydraulischen Packereinheit 70 verbunden ist. Der Stufenzementiererabschnitt 110 der Packermanschettenausführungsform 250 kann ähnlich funktionieren wie der als Teil der oben aufgeführten detaillierten Spezifizierung beschriebene Stufenzementierer 10, wobei Modifizierungen durchgeführt wurden, um denselben mit der hydraulisch betätigten Packereinheit 70 kompatibel zu gestalten. Bei einer Ausführungsform des Packermanschettenstufenzementierers 250, wie zum Beispiel der in 1 dargestellten, kann die untere Kupplung 102 der oben beschriebenen Ausführungsform des zum Beispiel in 4 dargestellten Stufenzementierers 10 auch als ein unterer Körper 46 bezeichnet werden. Das Zementierergehäuse 12 kann einen oberen Körper 146 umfassen, welcher an einem unteren Körper 46 befestigt ist. Der obere Körper 146 in der Packermanschettenausführungsform 250 kann im wesentlichen analog zu der Gehäusekomponente 12 in der Stufenzementiererausführungsform 10 positioniert sein. Ein oberes Ende 42 des unteren Körpers 46 kann an einem unteren Ende 142 des oberen Körpers 146 befestigt werden, zum Beispiel mit Hilfe von Gewinden, und ein unteres Ende 47 des unteren Körpers 46 kann mit Hilfe von Gewinden an einer Kupplung 48 befestigt werden, welche wiederum an einer Zugkraft tragenden Spindel 50 der Packereinheit 70 befestigt ist. Ein unterer Abschnitt der Verrohrung 14 kann mit Hilfe von Gewinden an einem unteren Ende der Packerspindel 50 verbunden werden.
  • Unter Bezugnahme auf 1, 2, und 3 umfasst der obere Körper 146/das Zementierergehäuse 12 hier eine oder mehrere Zementieröffnungen 34 in dem Zementierergehäuse 12, genau wie der weiter oben beschriebene Stufenzementierer 10. Außerdem kann der Packermanschettenstufenzementierer 110 in jeder Zementieröffnung 34 ein sekundäres Öffnungsgerät 18 wie zum Beispiel eine Berstscheibe umfassen. Das sekundäre Öffnungsgerät 18 hält die Zementieröffnungen 34 gegenüber einem Flüssigkeitsfluß durch dieselben unmittelbar nach dem Bewegen der Öffnungehülseneinheit 135 von der geschlossenen Position auf die geöffnete Position wahlweise geschlossen. Auf diese Weise kann die hydraulisch betätigte Packereinheit 70 vor dem Einpumpen von Zementierflüssigkeit durch die Zementieröffnungen 34 betätigt werden. Das Packermanschettenzementierergehäuse 12 kann auch ein oder mehrere Ausgleichsventile 16 in dem Zementierergehäuse 12 umfassen, welche wie weiter unten beschrieben zusammen mit einem geschlossenen sekundären Öffnungsgerät 18 betrieben werden können.
  • Der Packermanschettenzementierer 110 umfasst eine rohrförmige äußere Hülle 20, welche umlaufend einen axialen Längsabschnitt der externen Oberfläche des Zementierergehäuses 12 einschliesst. Die äußere Hülle 20 kann mittels einem oder mehreren an dem Gehäuse befindlichen Stiften 22 oder einer anderen, geeigneten mechanischen Verbindung wie zum Beispiel einem Gewinde, feststehend mit dem oberen Körper 146 verbunden werden. Die obere Dichtung 28 kann wie in 1 dargestellt hydraulische Dichtungen zwischen einer Innenoberfläche eines oberen Endes der äußeren Hülse 20 und einer Außenoberfläche des Gehäuses 12 formen.
  • Zusätzlich zu der einen oder den mehreren Zementieröffnungen 34 umfasst das Zementierergehäuse 12 wie in 1 und 3 dargestellt eine oder mehrere Aufblasöffnungen 26 für das Weiterleiten der Betätigungsflüssigkeit und das Aufblasen oder Betätigen eines Packerelements 66 in der Packereinheit 70. Die eine oder mehreren Aufblasöffnungen 26 können vorzugsweise entlang der Zementiererachse 17 und axial niedriger als die eine oder mehreren Zementieröffnungen 34 positioniert werden. Vorzugsweise können die Aufblasöffnungen 26 entlang einer Aufblasöffnungsebene 126 positioniert werden, welche senkrecht zu der Zementiererachse 17 und axial niedriger als die Zementieröffnungsebene 196 verläuft.
  • Nach dem aktuellen Stand der Technik werden für hydraulisch betriebene Packermanschettenstufenzementierer gemeinsame Öffnungen für das Aufblasen und Zementieren verwendet. Ein Aufblasdurchgang steht dabei in Flüssigkeitsverbindung mit den gemeinsamen Öffnungen zwischen konzentrischen rohrförmigen Teilen 12, 20. Jede gemeinsame Öffnung weist eine Öffnungsachse auf, welche durch beide konzentrische rohrförmige Teile 12, 20 hindurch verläuft. Die sekundären Öffnungsgeräte werden in dem äußeren konzentrischen rohrförmigen Teil/der Hülle 20 gestützt. Auf diese Weise kann die Packereinheit hydraulisch betätigt werden, wenn die Öffnungshülseneinheit auf die Öffnungsposition bewegt wird, indem Betätigungsflüssigkeit durch den Abschnitt der gemeinsamen Öffnung in dem inneren konzentrischen rohrförmigen Teil geleitet wird, und dann durch das ringförmige Schutzrohr an die Packereinheit. Das sekundäre Öffnungsgerät wird in dem äußeren rohrförmigen Teil gestützt und verhindert einen Umlauf in das Bohrloch 13.
  • In dem Zementierer mit dem kleinen Durchmesser der vorliegenden Erfindung ist die äußere Hülle 20 relativ dünnwandig. Dies beruht auf reduzierten Abständen und Toleranzwerten, und kann sich für ein kompetentes Stützen eines sekundären Öffnungsgeräts in einer Öffnung derselben als weniger ideal erweisen, ohne dass der Außendurchmesser des Zementierers vergrössert wird. In einem Packermanschettenstufenzementierer 110 gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Zementieröffnung 34 und das sekundäre Öffnungsgerät 18 innerhalb des oberen Körpers/Gehäuses 12 und axial über dem Abschnitt des Zementierers 110 positioniert, welcher in die äußere Hülle 20 eingeschlossen ist. Die Zementieröffnung 34 penetriert die äußere Hülle 20 nicht.
  • Das sekundäre Öffnungsgerät 18 ist möglicherweise nicht so entworfen, dass dasselbe einem besonders hohen Ringraumdruck des Flüssigkeitsdrucks in der durchgehenden Bohrung 19 widerstehen kann. Das Ausgleichsventil 16 kann in Stufenpackermanschetten angewendet werden, welche Berstscheiben oder andere sekundäre Öffnungsgeräte 18 beinhalten, und kann in einer Ausgleichsöffnung 116 oder in einer zusätzlichen Zementieröffnung 34 bereitgestellt sein. Das Ausgleichsventil 16 funktioniert als ein Einwegrückschlagventil, um Ringraumflüssigkeit an den konzentrischen Ringraum 30 auf der Rückseite der Öffnungssitzeinheit zu übertragen, und auch den Ringraumdruck über der/den Berstscheibe(n) 18 auszugleichen.
  • Ein unteres Ende der rohrförmigen äußeren Hülle 20 kann sich axial von dem Befestigungspunkt an dem Gehäuse 12 in Richtung der Packereinheit 70 erstrecken, wobei zwischen der Spindel 50 und der Hülle 20 ein ringförmiger Abstand 130 geformt wird. Untere Zylinderteile 56 können für die Montage des Packers 170 und für das Einführen eines Rückschlagventils 62 in denselben vorhanden sein. Ein Betätigungsflüssigkeitspfad 130 wird auf diese Weise für das Weiterleiten von Betätigungsflüssigkeit zwischen einer Außenoberfläche des Zementierergehäuses 12 und einer Innenoberfläche der äußeren Hülle 20 erzeugt, und von der Aufblasöffnung 26 an die Packereinheit 70. Der Fließpfad 130 kann wie in 1, 2, und 3 dargestellt als ein ringförmiger Abstand 130 geformt werden, oder mittels eines Fließkanals (nicht dargestellt).
  • Die Packereinheit 70 kann rohrförmige Zylinderteile 54 und 56 umfassen, welche konzentrisch um die Spindel 50 herum geformt sind, und bewegbar und hydraulisch abgedichtet in eine Innenoberfläche der Hülle 20 eingreifen. Die Packereinheit 70 kann auch ein rohrförmiges unteres Gehäuseteil 68 umfassen, welches konzentrisch um ein unteres Ende der Spindel 50 herum positioniert ist. Das untere Gehäuseteil 68 kann an dem unteren Ende der Spindel 50 befestigt werden und abdichtend in dasselbe eingreifen, zum Beispiel mit Hilfe von Gewinden 143 oder einem Verbindungsmittel. Ein oder mehrere geeignete elastomerische Packerelemente 66 können zwischen dem Zylinderteil 56 und dem unteren Gehäuseteil 68 bereitgestellt werden. Ein Rohrplug 72 kann innerhalb einer Öffnung in dem unteren Gehäuse 68 für das Druckintegritätstesten der Packeruntereinheit 70 während der Konstruktion positioniert werden.
  • Die hydraulische Betätigungsflüssigkeit kann von der zentralen durchgehenden Bohrung 19 durch die Aufblasöffnung 26, und entlang des Betätigungsflüssigkeitsfließpfades 130 einen hydraulischen Druck auferlegen. Der hydraulische Druck kann die Zylinderteile 54 und 56 im Verhältnis zu der Hülle 20 und der Spindel 50 axial nach unten bewegen, wenn das Packerelement aufgeblasen oder in einen hydraulisch abgedichteten Eingriff mit der Formation 15 gebracht wird.
  • Eine Rückschlagventileinheit kann vorhanden sein, welche ein Rückschlagventilteil 62 und einen Rückschlagventilstützring 60 umfasst, um auf diese Weise einen Rückfluß von Betätigungsflüssigkeit in die zentrale durchgehende Bohrung 19 und ein Deaktiverien des betätigten Packerelements 66 zu verhindern.
  • Während eines typischen Verrohrungseinzementierverfahrens kann der Zementierer 10 an einem ausgewählten Punkt in einer Verrohrung positioniert werden, welche in ein Bohrloch einzementiert werden soll. Weitere Schwimm- und/oder Zementiergeräte können eingeschlossen werden, wie zum Beispiel ein Schwimmschuh, Schwimmmanschetten, Leitblechadapter und andere mehrstufige Zementiergeräte. Bei manchen Anwendungen kann es wünscheswert sein, innerhalb einer Zementierrohranordnung 14 eine hydraulische Dichtung zu erzeugen, wie zum Beispiel zwischen Stufen eines mehrstufigen Arbeitsverfahrens, oder nach dem Einführen einer Verrohrung in ein Bohrloch und/oder für das Betreiben von hydraulischen Werkzeugen wie zum Beispiel den hydraulischen Zementierer 110. Ein Packer oder ein anderer Mechanismus kann für das hydraulische Abdichten des Innenraums der Verrohrung bereitgestellt werden, um die gewünschte hydraulische Dichtung zu erzeugen. Ein Leitblechadapter kann innerhalb der Verrohrung unter dem mehrstufigen Zementierer positioniert werden, wobei eine Kugel oder ein Shutoff-Plug von der Erdoberfläche aus durch die Verrohrung hindurch fallen gelassen oder eingepumpt werden kann, um durch den Zementierer hindurch zu fahren und auf dem Leitblech aufzusitzen. Bei einem anderen Beispiel können ein Schwimmschuh oder eine Schwimmmanschette unter dem Zementierer positioniert werden. Ein Shutoff-Plug kann durch dem Zementierer hindurch eingepumpt und auf ein Leitblechprofil auf der Oberseite des Schwimmventils aufgesetzt werden. Wenn die Kugel, der Plug, oder eine andere Abdichtungsvorrichtung herabgefallen oder durch dem Zementierer 110 hindurch bis auf einen Druckabschluß gegen das Leitblechprofil eingepumpt worden ist, kann ein hydraulischer Druck innerhalb der einzuzementierenden Verrohrung 14 auferlegt werden.
  • Der hydraulische Druck kann gesteigert werden, um das Öffnungshülseneinheit-Öffnungsabscherteil 98 mittels eines Öffnungsabscherdrucks zu brechen, und die Öffnungshülseneinheit 135 auf die geöffnete Position zu bewegen. Ein ringförmiger Abstand 30 kann zwischen dem Gehäuse 12 und dem Außendurchmesser der Öffnungshülseneinheit 135 geformt werden. Ein ringförmiger Abstand kann auch unter der unteren Dichtung 100 zwischen den Komponentenführungsleitungen für die Komponentennummern 46 und 11 in 1 vorhanden sein, so dass die Öffnungshülseneinheit frei nach unten bewegt werden kann, wenn sowohl die obere wie auch die untere Dichtung den Dichtungskontakt mit der Öffnungshülse brechen, bis die obere Dichtung 92 die Dichtungseintrittsoberfläche 32 kontaktiert. Auf diese Weise kann sich die Öffnungshülseneinheit 135 ungehindert bewegen, und den Weg auf die geöffnete Position zurücklegen. Ein Abschnitt 330 des Abstands kann einen weiter vergrösserten Innendurchmesser aufweisen, um ein uneingeschränktes Bewegen des nicht durchbohrbaren Abschnitts 37 der Öffnungshülseneinheit 135 auf eine geöffnete Position zu ermöglichen. Der vergrösserte Innendurchmesser des ringförmigen Abstands 330 relativ zu dem Innendurchmesser des Abstands 30 liefert einen Verriegelungsbereich für den Verriegelungsring 82 an der Öffnungshülse 174 und fördert das freie Bewegen der Öffnungshülse 135 entlang eines ausreichend langen axialen Pfades, um die Hülse 135 aus dem Weg der Zementieröffnungen 34 und der Aufblasöffnungen 26 zu schaffen.
  • Danach kann eine Betätigungsflüssigkeit unter einem Packerbetätigungsdruck eingepumpt werden, um das Packerelement 66 zu betätigen/aufzublasen. Das Rückschlagventil 62 kann den Betätigungsflüssigkeitssdruck innerhalb der Packereinheit 70 aufrecht erhalten. Um den Betätigungsflüssigkeitsdruck innerhalb der Packereinheit weiter aufrecht zu erhalten, können die Dichtungen 58 und 158 einen Druckabfall in Richtung der Außenseite des Packers 70 verhindern. Der Flüssigkeitsdruck innerhalb der zentralen durchgehenden Bohrung 19 kann dann auf einen sekundären Öffnungsgerätdruck oder einen Zementieröffnungsdruck gesteigert werden, um das sekundäre Öffnungsgerät/die Berstscheibe 18 zu öffnen brechen. Danach kann Zementierflüssigkeit durch die Verrohrung 14, durch die geöffneten Zementieröffnungen 34, und in den Bohrlochringraum 13 hinein zirkuliert werden.
  • Wenn der letzte Abschnitt des Zements eingepumpt wird, kann der Schließplug 200 von einem Zementierkopf oben in der Verrohrung gelöst, und bis auf die Schließhülseneinheit 174 herunter eingepumpt werden. Der Schließplug 200 kann in die Schließplugsitzfläche 79 eingreifen. Der Flüssigkeitsdruck kann dann bis auf einen Druck gesteigert werden, welcher das Schließhülseneinheitsabscherteil bricht, um die Schließhülseneinheit 174 auf die geschlossene Position zu bewegen. Auf diese Weise können die Zementieröffnung(en) 34 und die Aufblasöffnungen 26 abdichtend von einer Flüssigkeitsverbindung mit der zentralen durchgehenden Bohrung 19 isoliert und geschlossen werden. Wenn die Schließhülseneinheit 174 auf die geschlossene Position bewegt wird, kann der Verriegelungsring 82 in den Hinterschnitt/Verriegelungsabschnitt 83 des Gehäuses 12 eingreifen, um die Schließhülseneinheit in der geschlossenen Position zu befestigen. Danach kann sich der Zement bis zu einem gewählten Zeitpunkt setzen oder aushärten, wenn der innerhalb der Verrohrung 14 verbleibende Zement mit Hilfe einer Bohrkrone herausgebohrt werden kann.
  • Die Stärke der Abscherteile 76 und 98 kann auf diese Weise mit Hilfe von bekannten Techniken kontrolliert werden um sicherzustellen, dass die Abscherteile 98 innerhalb eines gewählten Druckwertbereichs brechen. Danach bricht die Berstscheibe 18 unter einem höheren Druck, um die Zementieröffnungen 34 in dem Werkzeug zu öffnen. Eine Änderung des hydraulischen Drucks wird auftreten, wenn der Schließplug 200 oder das Ventilteil auf dem Schließsitz 79 aufsitzt, um das Schließabscherteil 76 zu brechen und die Schließhülse auf die geschlossene Position zu bewegen. Wenn der Schließdruck über den gesamten Querschnittsbereich des Plugs 200 und die oberen Oberflächen der Schließhülseneinheit auferlegt wird, ist der Schließflüssigkeitsdruck allgemein niedriger als entweder der anfängliche Öffnungsdruck oder der sekundäre Öffnungsdruck. In der Abwesenheit eines Plug- oder Ventilteils 200, welches auf der Schließhülse sitzt, wird die Schließhülse druckbalanciert, und weist normalerweise kein Dichtungsbereichsdifferential über der Hülse auf. Die Bewegung der Schließhülse hängt von den Kräften ab, welche gegen den Schließplug 200 erzeugt werden.
  • Die Bohrkrone kann durch Zement in der Verrohrung über dem Plug 200 bohren und denselben Plug sowohl wie die durchbohrbaren Abschnitte 78 der Schließhülseneinheit herausbohren. Danach kann die Bohrkrone innerhalb der nicht durchbohrbaren Abschnitte des Schließhülsenteils einschließlich der rohrförmigen Schließhülse 74 weiter Zement herausbohren, und in durchbohrbare Abschnitte 35 der Öffnungshülseneinheit eingreifen. Da die Zementieröffnungen sich axial über der Oberseite der geöffneten Öffnungshülseneinheit befinden ist es wahrscheinlich, dass kein weiterer Zement aus dem Zementierergehäuse 12 herausgebohrt werden wird.
  • Unter Bezugnahme auf 4 kann der untere Abschnitt 335 der Öffnungshülseneinheit nach dem Herausbohren des ersten Abschnitts 235 des durchbohrbaren Abschnitts 35 einschließlich der Gewinde, welche den durchbohrbaren Abschnitt 35 mit dem nicht durchbohrbaren Abschnitt 37 verbinden, herunterfallen oder von der Bohrkrone und dem Bohrgestänge nach unten in Eingriff mit dem Öffnungshülseneinheitssitz 11 in dem Gehäuse 12 geschoben werden. Auf diese Weise kann sich der untere Abschnitt 335 der Öffnungshülseneinheit 135 in Eingriff mit dem Gehäuse 12 verkeilen, um ein Rotieren des unteren Abschnitts 335 unter der Bohrkrone zu verhindern, so dass die Bohrkrone den unteren Abschnitt 335 effektiv herausbohren kann.
  • Eine wichtige Eigenschaft der vorliegenden Erfindung besteht daraus, dass ein nachfolgendes Herausbohren des Stufenzementierers einen relativ grossen, vollständigen Bohrungsdurchmesser durch die Bohrung in dem Stufenzementierer 10, 110 und der Packereinheit 70 über die axiale Länge des Werkzeugs 10, 110, 70 erzeugen wird. So repräsentiert ein Zementierer für die Anwendung mit einem Rohr mit einem Außennenndurchmesser von 23/8 ein Beispiel eines (Engloch-) Stufenzementierers mit einem kleinen Durchmesser gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein geeignetes 3/8 Werkzeug wie das in 1 dargestellte kann daher eine vollständige Bohrung aufweisen, d.h. eine ungefähr zwei Zoll grosse durchgehende Bohrung nach dem Herausbohren.
  • Fachleute auf diesem Gebiet werden erkennen, dass andere Ausführungsformen eines packermanschettenartigen Zementierers andere Typen von hydraulischen und/oder mechanischen Packern umfassen können. Verschiedene Typen von aufblasbaren Packerelementen 66 wie zum Beispiel diejenigen, die Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt sind, können auch angewendet werden.
  • Ein Zementierverfahren wie das hierin beschriebene soll im weitesten Sinne ein beliebiges Verfahren repräsentieren, welches eine allgemein zementhaltige Flüssigkeit oder eine Flüssigkeit, welche zusammen mit einem Zementierverfahren angewendet wird, einführt. So wird zum Beispiel eine Spülflüssigkeit in den Ringraum um eine Verrohrung herum eingeführt, um die Verrohrung in dem Bohrloch 13 besser zu befestigen und abdichten zu können. Eine Betätigungsflüssigkeit wir zum Beispiel Wasser oder Spülflüssigkeit kann auch die Flüssigkeit repräsentieren, welche innerhalb einer Zementierflüssigkeit angewendet wird. Die Bezeichnungen „Dichtungsoberfläche", „Rückschlagventil", „Berstscheibe", und „Abscherteil" wie hierin angewendet sollen im weitesten Sinne solche Strukturen oder Geräte beschreiben, welche diesem Zweck dienen. Die Sitzflächen müssen daher nicht eine flüssigkeitsdichte hydraulische Dichtung mit dem Ventilteil oder der Oberfläche formen, welche in die Sitzfläche eingreift. Das Rückschlagventilteil 62, welches Betätigungsflüssigkeit in dem Packerelement hält, wenn dieses aufgeblasen ist, soll im weitesten Sinne ein Ventil repräsentieren, welches diesen Zweck erfüllen kann. Ein sekundäres Öffnungsgerät oder Berstscheibe kann aus einem beliebigen Material geformt sein und eine geometrische Konfiguration für das Brechen oder Öffnen aufweisen, um ein Weiterleiten von Flüssigkeit durch das sekundäre Öffnungsgerät oder Öffnung zu erlauben, welche die Vorrichtung beinhaltet, wenn der Flüssigkeitsdruck einen vorbestimmten Druckbereich erreicht, woraufhin die Vorrichtung ausfällt, sich öffnet, oder bricht. Ein Abscherteil kann aus einem beliebigen Teil bestehen, welches ausfallen oder brechen kann, wenn eine ausgewählte axiale Last oder Kraft auf das Abscherteil aufgelegt wird, und schließt Abscherstifte und Abscherringe ein.
  • Die hierin angewendeten Bezeichnungen „Öffnungshülseneinheit" und „Schließhülseneinheit" sollen im weitesten Sinne Vorrichtungen bezeichnen, welche sich in Reaktion auf hydraulischen Druck bewegen, oder wahlweise durch Eingreifen in einen Plug, ein Leitblech, oder ein anderes Teil, um einen Flüssigkeitsfluß zu blockieren und damit die für das Bewegen vorhandenen axialen Kräfte zu steigern. Die hierin dargestellte Öffnungshülseneinheit und Schließhülseneinheit sind allgemein rohrförmig, und repräsentieren eine bevorzugte Konstruktion. Die Öffnungshülseneinheit und die Schließhülseneinheit könnten jedoch auch modifiziert werden um eine Struktur aufzuweisen, welche mehr ringförmig als rohrförmig ist.
  • Fachleute auf diesem Gebiet werden erkennen, dass der Stufenzementierer der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann, um eine, zwei, oder mehrere Stufen des Zementierens eines Bohrlochs durchzuführen. Der Stufenzementierer liefert die gewünschte hydraulische und mechanische Unterstützung für eine Zementierstufe in einem Bohrloch über dem geschlossenen Stufenzementierer. Durchbohrbare Teile und Zement, welche in dem Bohrloch verbleiben, können relativ einfach herausgebohrt werden, nachdem sich das zementhaltige Material in dem Bohrloch verfestigt hat oder ausgehärtet ist.
  • Verschiedene Modifizierungen des mehrstufigen Zementierers und der Packermanschette sowohl wie des hierin beschriebenen Verfahrens dürften aus der obigen Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich werden. Obwohl die Erfindung auf diese Weise und unter Bezugnahme auf diese Ausführungsformen veranschaulicht wurde sollte verstanden werden, dass diese Beschreibungen lediglich Beispiele repräsentieren, und dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. Alternative Komponenten und Betriebstechniken werden Fachleuten auf diesem Gebiet anhand der vorliegenden Veranschaulichungen deutlich werden, und diese schliessen das Hinzufügen von Schwimmgeräten ein. Weitere Modifizierungen sind daher möglich und können durchgeführt werden, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, welcher in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist.

Claims (22)

  1. Eine Englochstufenzementiereinheit für ein Zementierverfahren für das Einzementieren von mindestens einem Abschnitt einer rohrförmigen Verrohrung (14) in ein Untergrundbohrloch, wobei der Stufenzementierer eine Zementiererachse (17) umfasst, welche entlang einer zentralen durchgehenden Bohrung (19) ausgerichtet ist, umfassend: ein Zementierergehäuse (12) für eine feste Verbindung mit, und positionierbar entlang der Verrohrung (14), wobei das Zementierergehäuse (12) eine oder mehrere Zementieröffnungen (34) für das Weiterleiten von Flüssigkeit aus der zentralen durchgehenden Bohrung (19) an die Außenseite des Zementierergehäuses (12) umfasst, wobei das Zementierergehäuse (12) ein oberes Ende (112) über einem unteren Ende (212) umfasst; eine Öffnungshülseneinheit (135), welche innerhalb des Zementierergehäuses (12) positioniert ist, wobei die Öffnungshülseneinheit (135) einen nicht durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitt (37) und einen durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitt (35) umfasst, und die Öffnungshülseneinheit (135) eine Vorrichtung für das Bewegen der Öffnungshülseneinheit (135) in Reaktion auf einen Flüssigkeitsdruck in dem Zementierergehäuse (12) aus einer geschlossenen Position für das Verhindern des Weiterleitens von Flüssigkeit durch eine oder mehrere Zementieröffnungen (34) in eine geöffnete Position für das Weiterleiten von Flüssigkeit durch eine oder mehrere Zementiereröffnungen (34) umfasst; eine Schließhülseneinheit (174), welche innerhalb des Zementierergehäuses (12) positioniert ist, wobei die Schließhülseneinheit (174) einen nicht durchbohrbaren Schließhülsenabschnitt (74) und einen durchbohrbaren Schließhülsenabschnitt (78) umfasst, und die Schließhülseneinheit (174) eine Schließplug-Sitzfläche (79) für das abdichtende Eingreifen eines Schließplugs (200) in dieselbe umfasst, um die Schließhülseneinheit (174) in Reaktion auf einen weiteren Flüssigkeitsdruck in dem Stufenzementierergehäuse (12) aus einer geöffneten Position für das Weiterleiten von Flüssigkeit durch eine oder mehrere Zementieröffnungen (34) in eine geschlossene Position für das Verhindern des Weiterleitens von Flüssigkeit durch eine oder mehrere Zementieröffnungen (34) zu bewegen; und dadurch gekennzeichnet, dass das Zementierergehäuse (12) einen Öffnungshülsenabschnittssitz (11) entlang der zentralen durchgehenden Bohrung (19) umfasst, für das Eingreifen in und das Verhindern des Rotierens eines unteren Abschnitts (335) des durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitts (35) während des Herausbohrens, und die Vorrichtung in der Öffnungshülseneinheit für das Bewegen der Öffnungshülseneinheit (135) umfasst ein Dichtungsdifferential im Vergleich zu dem Zementierergehäuse (12).
  2. Eine Stufenzementierereinheit nach Anspruch 1, bei welcher: die Öffnungshülseneinheit (135) weiter eine Öffnungsplug-Sitzfläche (33) mit einem durchgehenden Bohrungsdurchmesser (133) umfasst; und die Öffnungshülseneinheit (174) weiter die Schließplug-Sitzfläche (79) mit einem durchgehenden Bohrungsdurchmesser (179) der Mindestsitzöffnung umfasst, welcher größer ist als der durchgehende Bohrungsdurchmesser (133) der Mindestsitzöffnung.
  3. Eine Stufenzementierereinheit nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend: eine oder mehrere Aufblasöffnungen (26) durch das Zementierergehäuse (12), positioniert entlang der zentralen Achse (17) und axial tiefer als die eine oder mehreren Zementieröffnungen (34); eine rohrförmige äußere Hülle (20), welche umlaufend eine externe Oberfläche an dem Zementierergehäuse (12) umfasst, wobei die rohrförmige äußere Hülle (20) ein oberes Ende in abdichtendem Eingriff mit dem Zementierergehäuse (12) umfasst und axial zwischen der einen oder mehreren Zementieröffnungen (34) und der einen oder mehreren Aufblasöffnungen (26) positioniert ist, und wobei die rohrförmige äußere Hülle (20) einen Betätigungsflüssigkeitspfad für das Weiterleiten einer Betätigungsflüssigkeit zwischen einer externen Oberfläche des Zementierergehäuses (12) und einer inneren Oberfläche der äußeren Hüllse (20) formt, und von der einen oder mehreren Aufblasöffnungen (26) an eine Packereinheit (70); die hydraulisch zu betätigende Packereinheit (70) ist mechanisch mit dem Zementierergehäuse (12) verbunden, und die Packereinheit (70) umfasst ein Packerelement (66), welches nach dem Bewegen der Öffnungshülseneinheit (135) aus der geschlossenen Position in die geöffnete Position in Reaktion auf einen Betätigungsflüssigkeitsdruck der Betätigungsflüssigkeit betätigt werden kann; ein Rückschlagventilteil (62), welches die Betätigungsflüssigkeit daran hindert, ein betätiges Packerelement (66) zu deaktivieren; und ein sekundäres Öffnungsgerät (18), befestigt an dem Zementierergehäuse (12) in mindestens einer oder mehreren der Zementieröffnungen (34), für das Öffnen von mindestens einer oder mehreren Zementieröffnungen (34) in Reaktion auf einen ausgewählten Zementieröffnungs-Öffnungsflüssigkeitsdruck in dem Zementierergehäuse (12), wenn das Packerelement (66) auf eine festgestellte Position betätigt wurde.
  4. Eine Stufenzementierereinheit nach Anspruch 1, 2, oder 3, weiter umfassend: ein Druckausgleichventil (16) in dem Zementierergehäuse (12), für das Ausgleichen eines Flüssigkeitsdrucks in einem Öffnungehülsenringraum (30) mit einem Bohrlochflüssigkeitsdruck in dem Bohrlochringraum (13) während des Einführens des Stufenzementierers (10, 110) in das Bohrloch.
  5. Eine Stufenzementierereinheit nach Anspruch 1, 2, 3, oder 4, bei welcher das Zementierergehäuse (12) umfasst: einen oberen Körper (146) mit unteren Gewinden; und einen unteren Körper (46) mit oberen Gewinden, für das passende Eingreifen in die unteren Gewinde an dem oberen Körper (146), für das Befestigen der Öffnungshülseneinheit (135) innerhalb eines Innenabschnitts des Zementierergehäuses (12).
  6. Eine Stufenzementierereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiter umfassend: ein Öffnungsabscherteil (98) einer ersten ausgewählten Abscherstärke, für das nicht eingreifende Befestigen der Öffnungshülseneinheit (135) an dem Zementierergehäuse (12), und für das Abscheren, wenn die Öffnungshülseneinheit (135) sich von der geschlossenen Position auf die geöffnete Position bewegt.
  7. Eine Stufenzementierereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiter umfassend: ein Schließabscherteil (76) einer zweiten ausgewählten Abscherstärke, für das nicht eingreifende Befestigen der Schließhülseneinheit (174) an dem Zementierergehäuse (12), und für das Abscheren, wenn die Schließhülseneinheit (174) sich von der geöffneten Position auf die geschlossene Position bewegt.
  8. Eine Stufenzementierereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher der Öffnungshülsenabschnittsitz (11) des Zementierergehäuses (12) weiter umfasst: einen im Wesentlichen kegelstumpfen Keilabschnitt, welcher in einem Winkel (301) von bis zu 70 Grad im Verhältnis zu der Zementiererachse (17) geformt ist.
  9. Eine Stufenzementierereinheit nach Anspruch 8, bei welcher ein unterer Abschnitt des durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitts (35) eine Eingriffoberfläche (111) für das Eingreifen des im Wesentlichen kegelstumpfen Keilabschnitts umfasst, um ein Rotieren des unteren Abschnitts des durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitts (135) während des Herausbohrens zu verhindern.
  10. Eine Stufenzementierereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher sowohl der durchbohrbare Öffnungshülsenabschnitt (35) wie auch der durchbohrbare Schließhülsenabschnitt (78) aus einem Verbundmaterial geformt ist.
  11. Eine Stufenzementierereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, weiter umfassend: eine oder mehrere Keilverbindungen (144, 145) für das Befestigen von mindestens einem Abschnitt der Öffnungshülseneinheit (135) an dem Zementierergehäuse (12); und eine oder mehrere zweite Keilverbindungen (44, 45) für das Befestigen der Öffnungshülseneinheit (135) an der Schließhülseneinheit (174), um ein Rotieren des durchbohrbaren Schließhülsenabschnitts (78) der durchbohrbaren Schließhülse (174) und eines ersten durchbohrbaren Abschnitts (235) des durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitts (35) während des Herausbohrens zu verhindern.
  12. Eine Stufenzementierereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welcher der durchbohrbare Schließhülsenabschnitt (78) während des Herausbohrens des durchbohrbaren Schließhülsenabschnitts (78) rotierbar an der Öffnungshülseneinheit (135) befestigt ist.
  13. Eine Stufenzementierereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, weiter umfassend: ein Verriegelungsteil (82, 182), welches an der Schließhülseneinheit (174) gehalten wird; und ein Verriegelungsteil (83), welches innerhalb des Zementierergehäuses (12) positioniert ist, für das Eingreifen in das Verriegelungsteil (82, 182) an der Schließhülseneinheit (174), um die Schließhülseneinheit (174) in der geschlossenen Position zu verriegeln.
  14. Eine Stufenzementierereinheit nach Anspruch 13, bei welcher das Verriegelungsteil (83) zwischen einer oberen Dichtung (80) an der Schließhülseneinheit (174) und einer unteren Dichtung (84) an der Schließhülseneinheit (174) positioniert ist, wenn sich die Schließhülseneinheit (174) in der geschlossenen Position befindet.
  15. Ein Verfahren für das Betreiben einer Englochstufenzementierereinheit (10, 110), umfassend: das lösbare Befestigen einer Öffnungshülseneinheit (135) innerhalb einer zentralen durchgehenden Bohrung (19) in einem Zementierergehäuse (12) in einer geschlossenen Position, um eine Zementieröffnung (34) in dem Zementierergehäuse (12) zu schliessen; das lösbare Befestigen einer Schließhülseneinheit (174) innerhalb des Zementierergehäuses (12) in einer geöffneten Position; das Bereitstellen eines Öffnungshülsenabschnittsitzes (11) innerhalb der zentralen durchgehenden Bohrung (19) des Zementierergehäuses (12), wobei der Öffnungshülsenabschnittsitz (11) einen Mindestinnendurchmesser der durchgehenden Bohrung aufweist, welcher kleiner ist als ein Außendurchmesser eines durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitts (35) der Öffnungshülseneinheit (135); danach das Positionieren des Zementierergehäuses (12) entlang einer rohrförmigen Verrohrung (14) und innerhalb eines Untergrundbohrlochs (13); danach das Steigern des Flüssigkeitsdrucks innerhalb des Zementierergehäuses (12), welcher auf ein Dichtungsdifferential der Öffnungshülseneinheit (135) im Verhältnis zu dem Zementierergehäuse (12) ausgeübt wird, um die Öffnungshülseneinheit (135) aus der geschlossenen Position auf eine geöffnete Position zu bewegen und die Zementieröffnung (34) in dem Zementierergehäuse (12) zu öffnen; danach das Einpumpen von Zementierflüssigkeit durch mindestens einen Abschnitt der zentralen durchgehenden Bohrung (19), dann durch die Zementieröffnung (34) an die Außenseite des Zementierergehäuses (12), das Aufsetzen eines Schließplugs (200) auf die Schließhülseneinheit (174); danach das Steigern des Flüssigkeitsdrucks in der Verrohrung (14) über dem Schließplug (200) auf einen anderen Flüssigkeitsdruck, für das Bewegen der Schließhülseneinheit (174) von der geöffneten Position auf eine geschlossene Position; danach das Herausbohren eines durchbohrbaren Schließhülsenabschnitts (78) der Schließhülseneinheit (174) und eines oberen Abschnitts (235) des durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitts (35); danach das axiale Bewegen eines unteren Abschnitts (335) des durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitts (35) in Eingriff mit dem Öffnungshülsenabschnittsitz (11), um ein Rotieren des unteren Abschnitts (335) des durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitts (35) während des Herausbohrens zu verhindern; und das Herausbohren des unteren Abschnitts (335) des durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitts (35).
  16. Ein Verfahren nach Anspruch 15, weiter umfassend: das Bereitstellen einer Aufblasöffnung (26) in dem Zementierergehäuse (12), welche axial unter der Zementieröffnung (34) positioniert ist; das Blockieren der Zementieröffnung (34) mit einem sekundären Öffnungsgerät (18); das abdichtende Einschliessen eines externen Abschnitts des Zementierergehäuses (12) mit einer rohrförmigen äußeren Hülle (20), welche axial unter der Zementieröffnung (34) positioniert ist, wobei die Zementieröffnung (34) die äußere Hülle (20) nicht penetriert; das Bereitstellen einer hydraulisch zu betätigenden Packereinheit (70), welche mechanisch mit dem Zementierergehäuse (12) verbunden ist, wobei die Packereinheit (70) ein Packelement (66) umfasst, welches in Reaktion auf einen Betätigungsflüssigkeitsdruck einer Betätigungsflüssigkeit betätigt werden kann; das hydraulische Verbinden der Packereinheit (70) mit der Aufblasöffnung (26) zumindest zum Teil durch ein Fließschutzrohr (130) zwischen einer Außenoberfläche des Zementierergehäuses (12) und einer Innenoberfläche der äußeren Hülle (20); nach dem Bewegen der Öffnungshülseneinheit (135) in die geöffnete Position das Betätigen der Packereinheit (70) auf eine festgestellte Position durch das Steigern des Flüssigkeitsdrucks in der Betätigungsflüssigkeit auf den Betätigungsdruck für das Feststellen der Packereinheit (70); das Halten der Packereinheit (70) in der festgestellten Position mit einem hydraulischen Einwegrückschlagventil (16); und danach das weitere Steigern des Flüssigkeitsdrucks in dem Zementierergehäuse (12) für das Öffnen des sekundären Öffnungsgeräts (18), welches in der Zementieröffnung (34) positioniert ist, für das Einpumpen von Zementierflüssigkeit durch die geöffnete Zementieröffnung (34).
  17. Ein Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, weiter umfassend: das Befestigen von mindestens einem Abschnitt der Öffnungshülseneinheit (135) an dem Zementierergehäuse (12); und das Befestigen der Öffnungshülseneinheit (135) an der Schließhülseneinheit (174), wenn sich die Schließhülseneinheit (174) in der geschlossenen Position befindet, um ein Rotieren des durchbohrbaren Schließhülsenabschnitts (78) der Schließhülseneinheit (174) und eines ersten durchbohrbaren Abschnitts (235) der Öffnungshülseneinheit (135) während des Herausbohrens zu verhindern.
  18. Ein Verfahren nach Anspruch 15, 16, oder 17, weiter umfassend: das Anfertigen des durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitts (35) und des durchbohrbaren Schließhülsenabschnitts (78) aus einem Verbundmaterial.
  19. Ein Verfahren nach Anspruch 15, 16, 17, oder 18, weiter umfassend: das Halten eines Verriegelungsteils (82, 182) an der Schließhülseneinheit (174); und das Positionieren eines Verriegelungsteils (83) innerhalb des Zementierergehäuses (12) für den Eingriff in das Verriegelungsteil (82, 182) an der Schließhülseneinheit (174), um die Schließhülseneinheit (174) in der geschlossenen Position zu verriegeln.
  20. Ein Verfahren nach Anspruch 19, bei welchem das Verriegelungsteil (83) zwischen einer oberen Dichtung (80) an der Schließhülseneinheit (174) und einer unteren Dichtung (84) an der Schließhülseneinheit (174) positioniert ist, wenn die Schließhülseneinheit (174) sich in der geschlossenen Position befindet.
  21. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, weiter umfassend: das Formen des Öffnungshülsenabschnittsitzes (11), um einen im Wesentlichen kegelstumpfen Keilabschnitt für das Eingreifen in und Verhindern eines Rotierens des unteren Abschnitts des durchbohrbaren Öffnungshülsenabschnitts (335) während des Herausbohrens einzuschliessen.
  22. Ein Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem der Stufenzementierer einem der Ansprüche 1 bis 14 entspricht.
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