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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bauen und Fertigstellen
eines Bohrlochs. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein
Verfahren zum Anordnen einer Einrichtung für eine Kommunikation zwischen
einer Produktionsformation und einem Bohrloch, ohne dass das Bohrloch
an Gewinnungsstellen perforiert und Kiespacker vorgesehen werden.
Das Verfahren richtet sich auch auf eine Minimierung einer Formationsbeschädigung,
die durch herkömmliches
Bohren, Perforieren und Kiespacken verursacht wird. Das Verfahren
kombiniert und integriert Elemente des Bohrlochbohrens und des Baus beim
Fertigstellen des Bohrlochs derart, dass die Zeit verringert, die
Sicherheit verbessert und die Produktivität maximiert wird.
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Die
Suche nach Öl-
und Gasreserven führte die
Industrie zu entfernt liegenden Stellen, zu denen Land-, herkömmliche
küstennahe
und Küstentiefwasser-Bohrstellen
gehören.
Historisch gesehen waren die Kosten zum Erschließen von Kohlenwasserstoffen
sehr hoch, und da sich die Suche nach Kohlenwasserstoffen in entferntere
Bereiche fortsetzt, eskalieren aufgrund der Materialmenge und Personalzahl,
die in diesen Bereichen erforderlich sind, die Kosten. Im Hinblick
auf diesen Kostenanstieg ist es wichtig, dass die Formationsbeschädigung minimiert wird.
Die Formationsbeschädigung
kann die Produktivität
der sich ergebenden Bohrstellen beeinträchtigen. Die Produktivität muss so
hoch wie möglich sein,
um eine Gewinnbringung zu gewährleisten. Wichtig
ist ferner, dass Wege zur Verringerung der Zeit gesucht werden,
die für
die Bau- und Fertigstellungsarbeiten am Bohrloch gebraucht werden,
um die Kosten zu minimieren, und dass, wenn die Personalzahl und
der Umfang der Gerätschaft
reduziert werden können,
die Sicherheit von Natur aus verbessert wird.
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Viele
Kohlenwasserstoffreservoirs sind entsprechend ihrer eigenen Art
unverfestigter Fels und/oder Sandstein. Diese lockeren Formationen können Sandteilchen
und andere Brocken erzeugen, welche Probleme an den Bohrloch- und Übertageanlagen
herbeiführen
sowie die Produktivität
des Bohrlochs negativ beeinträchtigen
können.
Deshalb hat man über
Jahre hinweg Einrichtungen zum Verhindern einer Sanderzeugung entwickelt.
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Ein übliches
Verfahren zum Bauen und Fertigstellen eines Bohrlochs besteht darin,
ein Bohrloch mit herkömmlichen
Bohrfluiden zu bohren, in das Bohrloch ein Futterrohr einzusetzen
und das Futterrohr an Ort und Stelle einzuzementieren, die herkömmlichen
Bohrfluide mit einer sauberen Sohle zu verdrängen, die Sohle zu filtern
und das Bohrloch sauber zu machen, in das Bohrloch Schussperforatoren
einzubringen und das Futterrohr zu perforieren, die Schussperforatoren
zu entfernen und das Futterrohr erneut zu reinigen, die sauberen
Sohlenfluide erneut zu filtern, in das Bohrloch eine Kiespacker-Siebanordnung
einzubringen, Hochdruckpumpen einzusetzen, sowie zwischen der Kiespacker-Siebanordnung
Kiespackersand in den Perforationstunnel und an der Formationsfläche anzuordnen.
Dies ist ein kostspieliger und zeitraubender Prozess.
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Aus
dem vorstehenden Vorgehen ergeben sich viele Nachteile. Diese Nachteile
können
in zwei Kategorien unterteilt werden, nämlich Ausrüstungs- und Prozesszuverlässigkeit
sowie eine Abschwächung
oder ein Ausschluss einer Formationsbeschädigung. Nach dem Perforieren
können
Fluidverluste der gefilterten Sohle auftreten, was Einrichtungen
zur Fluidverluststeuerung erforderlich macht und im Allgemeinen
ein Pumpen von hochviskosem Polymergel in die Formation nach sich
zieht. Es hat Fälle
gegeben, in denen Lecks Schussperforatoren veranlasst haben, in
geringem Grad zu detonieren, was zu keiner oder einer schlechten
Folgeleistung und zu aufwändigen
Fangoperationen führt,
um die beschädigten
Körper
der Schussperforatoren zu entfernen. Ferner wurden auch Kiespacksiebe
während
des Hochdruckpumpvorgangs defekt, was zu zusätzlichen Fangoperationen oder
Schlimmerem führt, wenn
der Schaden nicht entdeckt ist, bis das Bohrloch auf Produktion
gesetzt ist, was eine Wiederaufwältigung
der Bohrung erforderlich machen würde.
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Die
US-A-5,505,260 offenbart
ein Bohrloch-Fertigstellungssystem, das ausfahrbare Kolben aufweist,
die nach außen
von dem Futterrohr vorstehen. Jeder Kolben enthält eine Explosionsladung, die zur
Detonation gebracht wird, wenn die Kolben ausgefahren sind.
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Bei
dem konventionellen Bohrlochbau und seiner Fertigstellung ist eine
Formationsbeschädigung
ebenfalls ein Problem. Herkömmliche
Bohrfluide können
es möglich
machen, dass Filtrat und Feststoffteilchen in die Formation eindringen,
was Verengungen in den Porenräumen für die Förderung
verursacht. Eine andere Quelle für
eine Formationsbeschädigung
sind die Hohlladungen oder -explosivstoffe, die beim Perforieren
verwendet werden. Die Energie aus diesen Explosivstoffen drückt das
Futterrohr, den Zement und die Formation weg, wenn der Perforationstunnel
gebildet wird. Dies verursacht ein Zerbrechen der Formationsmatrix,
was die Durchlässigkeit
und das Durchsatzpotenzial der Formation verringert. Ein zusätzlicher
Schaden kann sich aus den Polymergelen ergeben, die zum Steuern
von Fluidverlusten nach der Formationsperforation verwendet werden.
Ein gegenwärtig
verwendetes Verfahren zum Überwinden
einer Formationsbeschädigung
ist ein hydraulisches Aufbrechen oder Frac-Verdichten. Das Frac-Verdichten ist
ein Versuch, das Hochdruckpumpen und hydraulische Leistung zum Aufbrechen jenseits
irgendeiner Beschädigung
zu verwenden. Ein weiteres Verfahren zur Abschwächung einer Formationsbeschädigung verwendet
Säurestimulation als
Versuch, einen Formationsschaden, der durch Polymergele oder ein
Eindringen von Spülflüssigkeitsteilchen
verursacht wurde, auszuschließen
oder aufzulösen.
Jedoch sind die meisten Spülflüssigkeits-Beschwerungsmaterialien
Mineralfeststoffteilchen, wie Barit und Bentonit, die nicht leicht
aufgelöst werden
können.
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Die
Kiespackungsanordnung kann für
sich als die Verengung in dem Bohrloch dienen. Dies kann einen unnötigen Druckabfall
mit einer eingeschränkten
Förderung
herbeiführen.
Ferner kann es erforderlich sein, dass die Kiespackungsanordnung
für Schadensbehebungsmaßnahmen
entfernt wird. Der Vorgang des Entfernens eines Gegenstands aus
einem Bohrloch wird Fangen genannt. Diese Vorgänge sind kostspielig und zeitraubend
und nicht immer erfolgreich, was dazu führt, dass ein Teil oder möglicherweise
das ganze Bohrloch neu gebohrt werden muss.
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Ein
weiteres übliches
Verfahren zum Bauen und Fertigstellen eines Bohrlochs besteht darin,
ein Bohrloch zu bohren und kein Futterrohr über die Förderformation zu setzen. Diese
Art des Bohrlochbaus wird als unverrohrte oder offene Bohrung bezeichnet. Die
Fertigstellungen als offene Bohrung wird im Allgemeinen nach dem
Bau einer horizontalen Bohrung verwendet. Die häufigste Praxis besteht darin,
in einen Querschnitt der offenen Bohrung eine Siebanordnung einzubringen
und auf der Außenseite
des Siebs zwischen Sieb und der Formation keinen Kies zu packen.
Es wurden jedoch in zunehmender Anzahl horizontale Kiespackungen
beim offenen Bohrloch ausgeführt.
Ein Formationsschaden wird durch Verwendung von speziellen Bohrfluiden
abgeschwächt,
die als "Drill-In-Fluide" bezeichnet werden. Ein übliches
Problem bei dieser Art der Fertigstellung besteht darin, dass keine
Möglichkeit
besteht, bei der Fertig stellung Bereiche zu isolieren, die Wasser
fördern.
Die Wasserförderung
kann bis zu einem Punkt zunehmen, der die Kohlenwasserstoff-Förderraten begrenzt.
Bereiche der Wasserförderung
zu trennen und die Förderung
aufzuhalten ist extrem schwierig, weil das Futter vor Ort nicht
zementiert wurde, um die Steuerung des Wasserdurchsatzes in dem
Ringraum zwischen dem Sieb und der Formation zu regulieren. Ferner
enthalten die Siebe in der horizontalen offenen Bohrung im Allgemeinen
Sandkontrollfiltermedien. Der horizontale offene Bohrungsabschnitt
kann während
der Gewinnung als Schwerkraftseparator wirken. Da das nicht verfestigte
Formationsmaterial nicht mit dem Kiespackungssand in dem Ringraum zwischen
dem Sieb und der Formation gehalten wird, kann es sich während der
Gewinnung frei bewegen. Die gewonnenen Fluide, die eine bestimmte
Geschwindigkeit haben, transportieren kleinere Formationsteilchen
leichter und mit größerer Geschwindigkeit
als größere Formationsteilchen.
Da die Filtermedien gewöhnlich
für eine
Teilchengröße in einem
Mittelbereich basierend auf der gesamten Teilchengrößenverteilung
der Formation ausgelegt sind, neigen die kleineren Formationsteilchen
zum Verstopfen der Sandkontrollfiltermedien des Siebs anstelle einer Brückenbildung
auf der Oberfläche
des Filtermediums durch die größeren Formationsteilchen.
Dieses Verstopfen beschränkt
das Produktionspotenzial des Bohrlochs und kann eine Wiederaufwältigung
oder einen Verlust der Kohlenwasserstoffgewinnung aus dem Reservoir
verursachen.
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Versuche
zum Einführen
von Vorrichtungen, die ein Perforieren und Kiespacken ausschließen, sind
nicht neu und wurden bereits offenbart. Zandmer offenbart in dem
US-Patent 3,347,317 einen
ausfahrbaren Kanal mit Feststoffteilchen, die als ein Kiespackermedium
wirken. Johnson offenbarte eine ausfahrbare Vorrichtung in der PCT-Anmeldung
veröffentlicht
als
WO/9626350 . Diese
Vorrichtungen wurden nicht in weitem Umfang verwendet. Diese Vorrichtungen
schließen
Bohrspülflüssigkeits-Filterkuchen
zwischen den Sandsteuerfiltermedien und der Formationsfläche ein,
was die Produktivität
durch Verstopfen der Formation und der Filtermedien begrenzt. Die
beim Bohrlochbauprozess verwendeten Bohrfluide enthalten im Allgemeinen
Mineralien, wie Barit, Bentonit und/oder Tone in Form von Feststoffteilchen.
Diese Teilchen bilden einen Filterkuchen auf der Formationsfläche, wenn
das Bohrloch gebohrt wird. Diese Filterkuchen haben eine Ausleckrate,
die es dem Filtrat und kleineren Teilchen ermöglicht, in die Porenräume der
Formation einzutreten, und können
einen beträchtlichen
Schaden an der Produktivität
der Formation verursachen. Der gleiche Filterkuchen kann die Sandkontrollfiltermedien
verstopfen, die in den oben beschriebenen Vorrichtungen verwendet
werden. Nach einer anderen Erfindung, die von Reinhardt in dem
US-Patent 5,425,424 offenbart ist,
wird in diesen ausfahrbaren Kanälen
kein Kiespackungsmedium verwendet. Die Produktivität wird jedoch
dadurch maximiert, dass eine hydraulische Aufbrechbehandlung nach
dem Ausfahren der Perforationskanäle ausgeführt wird. Das hydraulische
Aufbrechen ist ein Verfahren zur Umgehung einer Formationsbeschädigung und/oder
zum Verbessern des Leitungsvermögens
zwischen der Gewinnungsformation und dem Bohrloch.
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Es
besteht deshalb ein Bedürfnis
für ein
Verfahren zum Bauen und Fertigstellen eines Bohrlochs, welches den
Formationsschaden minimiert, die Bohrlochproduktivität maximiert
und eine Einrichtung zur Formationsisolierung bildet. Ferner besteht
ein Bedürfnis
für ein
Verfahren, das die Zeit minimiert, die bei der Fertigstellung des
Bohrlochs vergeht, und das die Prozesszuverlässigkeit und -sicherheit verbessert.
Für ausgefutterte
und zementierte Bohrlöcher besteht
ein weiteres Bedürfnis,
Bohrlochbau- und -fertigstellungsprozesse zu integrieren, die eine Bohrlochperforation
und Kiespackermaßnahmen ausschließen, während die
Formationsproduktivität maximiert
wird. Die vorliegende Erfindung erfüllt diese Bedürfnisse
durch eine Querintegration der Bereiche der Bohrlochbau-(Bohr-)
und -fertigungsprozesse zur Maximierung der Formationsproduktivität.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Bohren und Fertigstellen
eines Bohrlochs bereit, mit dem eine verbesserte Formationsproduktivität ohne die
Notwendigkeit einer Bohrlochperforation und der Verwendung von Kiespackern
erreicht wird.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für den Bau
eines Bohrlochs bereitgestellt, wie es im Anspruch 1 beansprucht
ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
gehören
zu dem Verfahren die Schritte, ein Intervall eines Bohrlochs in
eine Förderformation
oder in und durch eine Förderformation
bei Vorhandensein eines Fluidsystems zu bohren, das so angepasst
ist, dass ein Fluidverlust gesteuert wird und die Förderformation
im Wesentlichen nicht beschädigt
wird, um einen Filterkuchen auszubilden, der wesentliche Rückstromeigenschaften
hat, wodurch nachteilige Auswirkungen auf die Formationsproduktivität minimiert werden.
Wenn das Förderintervall
gebohrt ist, wird ein Förderstrang
mit wenigstens einem und vorzugsweise mit einer Vielzahl von seitlich
ausfahrbaren Elementen, denen ein Sandkontrollmedium zugeordnet
ist, in das Bohrloch so eingeführt,
dass die Elemente eingesetzt werden können, um Stellen in dem Förderintervall
zu kontaktieren, d.h. die ausfahrbaren Elemente sind in dem Förderformationsintervall
des Bohr lochs angeordnet und dazu ausgerichtet. Wenn das Futterrohr
richtig in das Bohrloch eingeführt
ist, werden die Elemente ausgefahren, so dass jedes Element in Kontakt
mit dem Filterkuchen und/oder der Förderformation an ihren zugehörigen Stellen kommt,
wo die Kontaktierung ausreicht, dass Fluide der Gewinnungsformation
durch das Element in das Futterrohr und aus dem Bohrloch heraus
strömen können. Wenn
die Elemente eingesetzt sind und Produktionsleitungen in einem Innenraum
des Futterrohrs und der Formation bilden, wird das Futterrohr an
Ort und Stelle zementiert. Nach dem Zementieren des Futterrohrs
wird ein Produktionsrohrstrang/eine Produktionsausrüstung in
das Bohrloch eingeführt und
das Bohrloch auf Produktion gesetzt.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist das Verfahren die Schritte auf, ein Bohrlochintervall in oder
in und durch eine Förderformation
bei Vorhandensein eines Fluidsystems zu bohren, das sich dadurch
auszeichnet, dass es einen hydrostatischen Druck hat, der gleich
oder kleiner als der Formationsdruck ist, um die Bildung eines Filterkuchens
auf der Formationsfläche
zu minimieren oder zu beseitigen, sozusagen beim Gleichgewicht oder
nahe am Gleichgewicht befindlichen Bohren. Wenn das Förderintervall
gebohrt ist, wird ein Futterrohrstrang mit wenigstens einem und
vorzugsweise einer Vielzahl von seitlich ausfahrbaren Elementen, denen
ein Sandkontrollmedium zugeordnet ist, in das Bohrloch so eingebracht,
dass die Elemente eingesetzt werden können, um Stellen in dem Förderintervall
zu kontaktieren, d.h. die ausfahrbaren Elemente werden in dem Förderformationsintervall
des Bohrlochs positioniert und ausgerichtet. Wenn das Futterrohr
richtig in das Bohrloch eingeführt
ist, werden die Elemente so ausgefahren, dass jedes Element in Kontakt
mit dem Filterkuchen und/oder der Förderformation an den zugeordneten
Stellen kommt, wo das Kontaktieren ausreicht, dass Fluide der Gewinnungsformation
durch das Element in das Futterrohr und aus dem Bohrloch heraus
strömen
können.
Wenn die Elemente eingesetzt sind und Förderleitungen zwischen einem
Innenraum des Futterrohrs und der Formation bilden, wird das Futterrohr
an Ort und Stelle zementiert. Nach dem Zementieren des Futterrohrs wird
ein Produktionsrohrstrang/die Produktionsausrüstung in das Bohrloch gebracht
und das Bohrloch auf Produktion gesetzt.
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Bei
einer weiteren bevorzugte Ausgestaltung weist das Verfahren die
Schritte auf, ein erstes Intervall eines Bohrlochs durch nichtproduktive
Formationen bei Vorhandensein eines ersten Fluidsystems zu bohren.
Vor dem Bohren in eine Förderformation oder
vor dem Bohren in und durch eine Förderformation wird das erste
Bohrfluid durch ein zweites Fluidsystem aus getauscht, das so angepasst
ist, dass es einen Fluidverlust steuert, die Förderformation im Wesentlichen
nicht beschädigt
und einen Filterkuchen bildet, der wesentliche Rückstromeigenschaften hat, wodurch
nachteilige Einflüsse
auf die Formationsproduktivität
minimiert werden. Nach dem Austausch des Fluidsystems wird ein zweites
Bohrlochintervall in oder in und durch eine Förderformation bei Vorhandensein
des zweiten Fluidsystems gebohrt. Wenn das Förderintervall gebohrt ist,
wird ein Förderrohrstrang
mit wenigstens einem oder vorzugsweise einer Vielzahl von seitlich
ausfahrbaren Elementen, denen ein Sandkontrollmedium zugeordnet
ist, in das Bohrloch so eingeführt,
dass die Elemente eingesetzt werden können, um Stellen in dem Förderintervall
zu kontaktieren, d.h. die ausgefahrenen Elemente werden in dem Förderformationsintervall
des Bohrlochs positioniert und ausgerichtet. Wenn das Förderrohr richtig
in das Bohrloch eingeführt
ist, werden die Elemente ausgefahren, so dass jedes Element in Kontakt
mit dem Filterkuchen und/oder der Förderformation an den zugeordneten
Stellen kommt, wo die Kontaktierung ausreicht, dass Fluide der Förderformation durch
das Element in das Futterrohr und aus dem Bohrloch heraus strömen können. Wenn
die Elemente eingesetzt sind und Produktionsleitungen zwischen einem
Innenraum des Futterrohrs und der Formation bilden, kann das Futterrohr
an Ort und Stelle zementiert werden. Nach dem Zementieren des Futterrohrs
wird ein Produktionsrohrstrang/eine Produktionsausrüstung in
das Bohrloch eingeführt
und das Bohrloch auf Produktion gesetzt.
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Bei
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
weist das Verfahren die Schritte auf, ein erstes Bohrlochintervall
durch nichtproduktive Formationen bei Vorhandensein eines ersten
Fluidsystems zu bohren. Vor dem Bohren in oder in und durch eine Förderformation
wird das erste Bohrfluid durch ein zweites Fluidsystem ausgetauscht,
das sich dadurch auszeichnet, dass es einen hydrostatischen Druck hat,
der gleich oder kleiner als der Formationsdruck ist, um die Bildung
eines Filterkuchens auf der Formationsfläche zu minimieren oder auszuschließen. Nach
einem Austausch des Fluidsystems wird ein zweites Bohrlochintervall
in oder in und durch eine Förderformation
bei Vorhandensein des zweiten Fluidsystems gebohrt, sozusagen unter
dem Gleichgewicht oder nahe dem Gleichgewicht befindliches Bohren.
Wenn das Förderintervall
gebohrt ist, wird ein Futterrohrstrang mit wenigstens einem und
vorzugsweise einer Vielzahl von seitlich ausfahrbaren Elementen,
denen ein Sandkontrollmedium zugeordnet ist, in das Bohrloch so
eingeführt,
dass die Elemente eingesetzt werden können, um Stellen in dem Förderintervall
zu kontaktieren, d.h. die ausfahrbaren Elemente sind in dem Förderformationsintervall
des Bohrlochs positioniert und ausgerichtet. Wenn das Futterrohr
richtig in das Bohrloch eingeführt
ist, werden die Elemente so ausgefahren, dass jedes Element in Kontakt
mit dem Filterkuchen und/oder der Förderformation an den zugeordneten
Stellen kommt, wo die Kontaktierung ausreicht, dass Fluide der Förderformation
durch das Element in das Futterrohr und aus dem Bohrloch heraus
strömen
können. Wenn
die Elemente eingesetzt sind und Produktionsleitungen zwischen dem
Innenraum des Futterrohrs und der Formation bilden, wird das Futterrohr
an Ort und Stelle zementiert. Nach dem Zementieren des Futterrohrs
wird ein Produktionsrohrstrang/eine Produktionsausrüstung in
das Bohrloch eingebracht und das Bohrloch auf Produktion gesetzt.
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Die
verschiedenen bevorzugten Verfahren dieser Erfindung können auch
Schritte einschließen, die
für ein
Entfernen oder Verringern des Filterkuchens ausgelegt sind, der
auf der Formationsfläche während des
Bohrvorgangs abgeschieden wird, indem ein Lösungsmittel in das Bohrloch
während
einer Zeit gepumpt wird, die ausreicht, um einen Teil der oder im
Wesentlichen die ganze Filterpackung zu entfernen. Der Schritt des
Entfernens der Filterpackung kann vor oder nach dem Ausfahren des
Elements oder vor oder nach der Bohrlochzementierung ausgeführt werden.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
haben das wenigstens eine oder vorzugsweise die Vielzahl von ausgefahrenen
Elementen ein zugeordnetes Sandkontrollmedium, wobei die Elemente,
die aus dem Futterrohr ausgefahren sind und Stellen in der Förderformation
kontaktieren, Produktionsleitungen bilden, durch die Formationsfluid
in den Innenraum des Futterrohrs und aus dem Bohrloch heraus strömt. Die
Elemente haben vorzugsweise ein Futterrohrverbindungsstück, eine
Innenhülse mit
Innenhülsenanschlägen und
eine Außenhülse mit Außenhülsenanschlägen, wobei
die Hülsen
aus einem zurückgezogenen
Zustand in einen ausgefahrenen Zustand bewegbar sind, wenn an die
Elemente ein ausreichender Hydraulikdruck angelegt wird.
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Unter
Bezug auf die folgende nähere
Beschreibung der verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung lässt
sich die Erfindung zusammen mit den beiliegenden veranschaulichenden
Zeichnungen, in denen gleiche Elemente gleich nummeriert sind, besser
verstehen.
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1 ist
eine schematische Darstellung des Bohrens eines Bohrlochs zu einer
Stelle über
den erwarteten Förderformationen.
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2 ist
eine schematische Darstellung des Bohrens mit einem "Drill-In-Fluid" durch eine Förderformation
mit einem Werkzeug, das während
des Bohrens abtastet und das dazu verwendet werden kann, die Tiefe
und Länge
der Förderformationen
zu bestimmen.
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3 zeigt schematisch die Vorteile der Verwendung
eines "Drill-In-Fluids" als Bohrfluid gegenüber einem
herkömmlichen
Bohrfluid.
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4 zeigt
schematisch den Verlauf der ausfahrbaren Vorrichtungen an dem Futterrohr
und ihr Positionieren gegenüber
der Förderformation.
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5 zeigt
schematisch das Ausfahren der Vorrichtungen für den Kontakt mit der Formationsfläche und
das Zentrieren des Futterrohrs.
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6 zeigt
das Futterrohr beim Zementieren an Ort und Stelle.
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7 zeigt
schematisch das Bohrloch im Fördermodus.
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Der
Erfinder hat gefunden, dass ein Bohrloch für Öl und/oder Gas gebohrt und
fertiggestellt werden kann, ohne dass eine Perforation und eine
Kiespackung für
die Formation erforderlich sind, wenn ein Futterrohr mit wenigstens
einem, vorzugsweise jedoch mit einer Vielzahl von ausfahrbaren Elementen verwendet
wird, die so angepasst sind, dass sie Produktionsleitungen zwischen
einer Förderformation und
einem Innenraum des Futterraums bilden. Die Elemente sind hydraulisch
aus einem zurückgezogenen
Zustand in einen ausgefahrenen Zustand ausfahrbar und haben ein
Futterrohrverbindungsstück, eine
innere Hülse,
innere Hülsenanschläge, eine äußere Hülse und äußere Hülsenanschläge, wobei
die Hülse
zwischen dem zurückgezogenen
Zustand und dem ausgefahrenen Zustand bewegbar ist und eine teleskopförmige Leitung
bildet. In dem ausgefahrenen Zustand ist ein distales Ende des Elements
so ausgelegt, dass es eine Stelle an der Fläche der Förderformation kontaktiert,
wobei der Kontakt ausreicht, damit Fluid aus der Formation durch
einen Innenraum des ausgefahrenen Elements und in einen Innenraum
des Futterrohrs strömen
kann.
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Ausführungen
der Erfindung beziehen sich im breiten Rahmen auf Verfahren zum
Bohren und Fertigstellen eines Bohrlochs mit dem Schritt, ein Förderintervall
eines Bohrlochs mit einem Fluidsystem zu bohren, das aus der Gruppen
ausgewählt wird,
das aus einem Fluid system besteht, das so angepasst ist, dass es
einen Fluidverlust steuert, die Förderformation im Wesentlichen
nicht beschädigt und
einen Filterkuchen bildet, der wesentliche Rückstromeigenschaften hat, wodurch
nachteilige Effekte auf die Formationsproduktivität minimiert
werden, wobei das Fluidsystem sich dadurch auszeichnet, dass es
einen hydrostatischen Druck hat, der gleich oder kleiner als der
Formationsdruck ist, um die Bildung eines Filterkuchens auf der
Formationsfläche und
Mischungen oder Kombinationen davon zu minimieren oder zu beseitigen.
Nach dem Bohren in oder in und durch die Förderformation wird ein Futterrohr mit
wenigstens einem und vorzugsweise einer Vielzahl von ausfahrbaren
Elementen, denen ein Sandkontrollmedium zugeordnet ist, in das Bohrloch
so eingeführt,
dass die ausfahrbaren Elemente in der Förderformation so positioniert
und ausgerichtet sind, dass die Elemente, wenn sie ausgefahren sind, Produktionsleitungen
zwischen Stellen der Förderformation
und einem Innenraum des Futterrohrs bilden. Nach einer richtigen
Futterrohrpositionierung werden die Elemente hydraulisch zur Bildung
der Leitungen ausgefahren, und das Futterrohr wird an Ort und Stelle
zementiert. Nach dem Zementieren kann das Bohrloch auf Produktion
gesetzt werden. Alternativ kann das Zementieren des Futterrohrs
das Ausfahren des Elements zur Bildung permeabler Elemente oder
von Produktionsleitungen fortsetzen.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beziehen sich auch in weitem Umfang auf
eine Fertigstellung einer Bohrung für Öl und/oder Gas mit einem Futterrohr,
das wenigstens ein, vorzugsweise eine Vielzahl von ausfahrbaren
Elementen hat, die in Abschnitten des Futterrohrs ausgebildet sind,
wobei die Abschnitte des Futterrohrs in der Förderformation so angeordnet
sind, dass die ausfahrbaren Elemente Produktionsleitungen oder permeable
Elemente an gewünschten
Stellen in der Förderformationen,
wenn sie ausgefahren sind, bilden können. Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung beziehen sich auch in breitem Umfang auf die Herstellung
eines Bohrlochs für Öl und/oder
Gas, das ein Futterrohr mit wenigstens einem, jedoch vorzugsweise
einer Vielzahl von ausfahrbaren Elementen aufweist, die in Abschnitten
des Futterrohrs ausgebildet sind, wobei die Abschnitte des Futterrohrs
in einer Förderformation angeordnet
sind und die ausfahrbaren Elemente ausgefahren sind, um Produktionsleitungen
oder permeable Elemente an gewünschten
Stellen in der Förderformation
zu bilden. Die ausfahrbaren Elemente haben ein Futterrohrverbindungsstück, das
so angepasst ist, dass es das Element von einem Teil der Wand eines
Futterrohrabschnitts festlegt, eine innere Hülse, einen inneren Hülsenanschlag,
eine äußere Hülse, einen äußeren Hülsenanschlag
und ein Sandkontrollmedium, das in einem distalen Abschnitt eines
Innenraums der inneren Hülse
angeordnet ist, wobei die Hülsen
so ausgelegt sind, dass sie sich aus einem ein gezogenen Zustand
in einen ausgefahrenen Zustand bewegen, um eine teleskopförmige Leitung
zu bilden, während
ein distales Ende für
den Kontakt mit einer Stelle einer Förderformation ausgelegt ist,
um eine Produktionsleitung zu bilden, wobei das Sandkontrollmedium
zwischen der Formation und dem Inneren des Futterrohrs angeordnet
ist.
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Die
Förderformationen
können
während
des Bohrlochbaus dadurch identifiziert werden, dass Werkzeuge, die
während
des Bohrens abtasten, oder dass elektrische Messgeräte bei offenem
Bohrloch verwendet werden. Diese Geräte identifizieren Tiefe und
Dicke der Förderformationen.
Die ausfahrbaren Elemente, die die Herstellung der Perforation und
einer Kiespackung ersetzen, sind im Abstand an dem Futterrohrstrang
angeordnet und können
zu den Förderformationen
ausgerichtet werden, die von den Bohrlochmessgeräten bestimmt sind. Abhängig von der
erwarteten Produktivität
der Formation können
im Allgemeinen zwischen ein und zwölf ausfahrbare Elemente pro
Fuß (pro
30,5 cm) erforderlich sein, um ein Reservoir wirksam zu entleeren.
In vielen Fällen reichen
vier ausfahrbare Elemente pro Fuß (pro 30,5 cm) aus. Dann wird
das Futterrohr in das Bohrloch so eingeführt, dass die ausfahrbaren
Elemente gegenüber
der Förderformation
angeordnet sind. Die ausfahrbaren Elemente werden mechanisch oder
hydraulisch oder als Kombination von mechanischen und hydraulischen
Einrichtungen ausgefahren. Dadurch können die Vorrichtungen in Kontakt
mit dem Filterkuchen und der Formationsfläche kommen. Die Vorrichtungen
tragen auch dazu bei, das Futterrohr in dem Bohrloch zu zentrieren.
Dann wird das Futterrohr zementiert. Anschließend wird der Produktionsrohrstrang/die
Produktionsausrüstung
in das Bohrloch eingebracht. Abhängig
von der Art des bei dem Bohrprozess verwendeten "Drill-In-Fluids" kann das Bohrloch auf Produktion gesetzt
werden, oder es werden Lösungsmittel
zum Entfernen des Filterkuchens gepumpt. Wenn das Bohrloch bei einem
unter dem Gleichgewicht oder nahe am Gleichgewicht liegenden Zustand
gebohrt worden ist, sollte nur wenig oder überhaupt kein Filterkuchen
zu entfernen sein.
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Zu
geeigneten Fluidsystemen zur Verwendung beim Bohren der Bohrlochintervalle,
die in oder in und durch eine Förderformation
dringen, gehört ohne
Begrenzung jedes Fluidsystem, das einen Fluidträger und Teilchen aufweist,
wobei die Teilchen eine Teilchengrößenverteilung zur Bildung eines
Filterkuchens mit geringer Permeabilität auf einer Formationsfläche haben,
wenn das Bohrloch gebohrt wird, und wobei die Teilchengrößenverteilung
so ausgelegt ist, dass ein Großteil
der Teilchen in dem Filterkuchen zurück in das Futterrohr durch
ein Sandkontrollfiltermedium strömt,
das den ausfahrbaren Elementen zugeordnet ist und nachtei lige Einflüsse auf
die Formationsproduktivität
minimiert. Ein derartiges Fluidsystem zum Bohren der Förderformation
ist in dem
US-Patent 5,504,062 für Johnson
offenbart. Der Fachmann erkennt, dass diese Arten von Fluidsystemen
die Fähigkeit
haben, das Eindringen von Filtrat und Teilchen in die Formation
zu minimieren. Das
US-Patent
5,504,062 offenbart auch einen Ansatz von Teilchengrößen, die
die Formation und den Rückstrom
durch herkömmliche
Kiespackmedien mit minimalem Schaden des Produktionspotenzials einer Formation
schützen.
Diese Fluide sind zur Verwendung bei einem offenen Bohrlochbau ausgelegt.
Insbesondere werden sie für
das Bohren eines offenen horizontalen Bohrlochs verwendet. Andere
Fluidsysteme sind in den
US-Patenten
4,620,596 ,
4,369,843 und
4,186,803 für Mondshine
offenbart. Das Fluidsystem weist größendimensionierte Salzteilchen
auf, die die Formation während
des Bohrlochbaus und bei Wiederaufwältigungsvorgängen schützen. Die
von Mondshine offenbarten Fluide werden als Bohrfluide beim Bau
eines horizontalen offenen Bohrlochs verwendet. Wenn die von Mondshine
offenbarten Fluide in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wäre ein Lösungsmittel
erforderlich, um die Filterkuchenteilchengrößen zu verringern oder die
Salzteilchen in dem Filterkuchen vollständig aufzulösen. Diese speziellen Fluide
sind für
die Erfindung von Interesse, da das Lösungsmittel aus einem Conat-Wasser,
also einem bereits in der Formation vorhandenen Wasser, kommen kann,
was die Salzteilchen in situ auflösen würde und ein Pumpen von Säure oder
Lösungsmittel
in das Bohrloch vor der Produktion entfallen würde. Während die Verwendung der vorstehend
erwähnten
Fluide bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind, soll die Verwendung dieser Fluidsysteme nicht als Begrenzung
ausgelegt werden, da neue Polymere und Fluidansätze geprüft und auf dem Markt verfügbar sein
können,
die die Formation schützen und
die Fähigkeit
haben, sich aufzulösen,
oder in ausreichendem Maß durch
das Kiespack-Filtermedium rückströmen, um
die Produktivität
zu maximieren. Diese Fluide, die beim Bohrlochbau zum Bohren von horizontalen
offenen Bohrlöchern
verwendet werden, sind eine Klasse von Bohrfluiden, die als "Drill-In-Fluide" bekannt sind.
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In 1 hat
ein Bohrschiff oder eine Bohrplattform 2 einen Bohrturm 1.
Auf dem Meeresboden 3a bei einer Offshore-Bohrung kann
eine Unterwasser-Eruptionsabsperrvorrichtung 3 angeordnet
sein. Der Bohrloch-Futterrohrstrang 45 hat ein Leitelement 4,
ein Übertageelement 5 und
ein Zwischenelement 6. Wie der Fachmann weiß, wird
der Futterrohrstrang im Bohrloch angeordnet und dann an Ort und
Stelle zementiert. Wie in 1 gezeigt
ist, wird mit dem Bohren eines Bohrlochs 50 bis zu einem
Zielreservoir 16 fortgefahren. Die Bohranordnung 45 hat
einen Bohrstrang 7, Formationsbewertungssensoren 8,
die während
des Boh rens abtasten, einen Bohrmotor 9, einen Bohrstrangstabilisator 10 und
einen Bohrmeißel 11.
Wie in 1 gezeigt ist, hat eine Bohrlochsohlenanordnung 12 Formationsbewertungssensoren 8,
die während
des Bohrens abtasten, den Bohrmotor 9, den Bohrstrangstabilisator 10 und
den Bohrmeißel 11.
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Wie
in 1 gezeigt ist, hat die Bohrlochsohlenanordnung 12 eine
Leitformation 15 durchschnitten. Die Leitformation 15 ist
ein ausgewählter geologischer
Indikator, der erreicht wird, bevor das Bohrloch 50 die
Zielformation 16 durchschneidet. Die Leitformation 15 bildet
eine Anzeige für
die zusätzliche
Bohrtiefe, die erforderlich ist, um von der vorliegenden Sohlenposition 14 zur
Zielformation 16 zu bohren. Wenn die Sohlenposition 14 sich
etwa 200 bis 500 Fuß (61
bis 152 m) über
der Zielformation 16 befindet, wird die herkömmliche
Bohrspülflüssigkeit durch
ein "Drill-In-Fluid" verdrängt, das
so ausgewählt
wird, dass es die Formation in dem Zielreservoir 16 während des
Bohrens in und in und durch die Zielformation 16 schützt. Das "Drill-In-Fluid" verdrängt die
herkömmliche
Bohrspülflüssigkeit,
indem das "Drill-In-Fluid" in den Bohrstrang 7 gepumpt
wird, wodurch das herkömmliche
Bohrfluid aus dem Bohrloch 50 über eine Rückführung in einem Ringraum 13 nach
oben gedrückt
wird.
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Gemäß 2 wird
mit dem Bohren des Bohrlochs 50 fortgefahren, so dass es
sich in und in und durch das Zielreservoir 16 erstreckt,
wobei das "Drill-In-Fluid" verwendet wird.
Die Sohle 14 des Bohrlochs ist nun als sich durch das Zielreservoir 16 erstreckend
gezeigt.
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Gemäß 3 hat das Zielreservoir 16 eine Formationsmatrix 27 mit
Feststoffteilchen 18 und Porenräumen 17. Die Porenräume 17 sind
der Bereich in der Formation, der im Allgemeinen Öl, Gas und/oder
Wasser enthält. 3B ist
graphisch dargestellt, was beispielsweise einer Formationsmatrix 28 passieren
kann, wenn ein herkömmliches
Bohrfluid verwendet wird, um in und durch das Zielreservoir oder
die Zielformation 16 zu bohren. Wie bei der Formationsmatrix 28 von 3B zu
sehen ist, hat sich von einer Fläche 28a der
Matrix 28 ein Filterkuchen 19 ausgebildet, während Spülflüssigkeitsfiltrat
und Feststoffteilchen in die Porenräume 17 eingedrungen sind,
was zu einer Reduzierung der Bohrlochproduktivität führen kann. In 3C ist
eine Formationsmatrix 29 gezeigt, bei der ein "Drill-In-Fluid" zum Bohren in das
Zielreservoir verwendet wird und das einen Filterkuchen 20 bildet,
dessen Teilchen nur wenig oder gar nicht in die Porenräume 17 eindringen,
so dass die Formationsmatrix 29 geschützt ist. Diese Art von Fluid
minimiert alle negativen Einflüsse
auf die Produktivität.
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Nach
Erreichen der Gesamttiefe 14 werden, wie in 2 gezeigt
ist, der Bohrstrang 7 und die Bohrlochsohlenanordnung 19 aus
dem Bohrloch 50 herausgezogen. In das Bohrloch wird ein
Futterrohr eingeführt.
Das Futterrohr weist ausfahrbare Elemente auf, die so angeordnet
sind, dass, wenn das Futterrohr die Sohle des Bohrlochs 14 erreicht,
die ausfahrbaren Elemente positioniert und zu Stellen in Zielreservoir 16 ausgerichtet
sind.
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In 4 ist
ein Abschnitt 21 der Zielformation oder des Zielreservoirs 16 mit
einem benachbarten Abschnitt 22a eines Futterrohrs 22 gezeigt,
der ein ausfahrbares Element 23 hat, das angrenzend an eine
Stelle 21a des Abschnitts 21 des Zielreservoirs 16 ausgerichtet
ist. Obwohl 4 nur ein einziges Element 23 zeigt,
können
Abschnitten des Futterrohrs in einer Abstandsbeziehung eine Vielzahl
von Elementen 23 zugeordnet werden, um eine Vielzahl von
Produktionsleitungen mit dem Zielreservoir 16 abhängig von
den Produktionsanforderungen an das Reservoir 16 zu bilden.
Bei einer bevorzugten Anordnung werden vier ausfahrbare Elemente
pro Fuß (pro 30,5
cm) Formation verwendet, um eine ausreichende Anzahl von Produktionsleitungen
für die
meisten Formationen bei der Förderung
aus Kohlenwasserstoffreservoirs zu liefern. Es kann jedoch eine
kleinere oder größere Anzahl
von ausfahrbaren Elementen abhängig
von dem gewünschten
Produktionsniveau verwendet werden. Insgesamt liegt die Anzahl der ausfahrbaren
Elemente zwischen einem Element pro Fuß (pro 30,5 cm) Formation und
etwa zwanzig Elementen pro Fuß (pro
30,5 cm), wobei zwei bis zehn bevorzugt und drei bis acht besonders
bevorzugt werden.
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In 4 ist
ein ausfahrbares Element 23 in seiner eingeführten Position
oder im eingezogenen Zustand gezeigt. Das ausfahrbare Element 23 hat eine
innere Hülse 30 mit
einer inneren Hülsenlippe 31,
einen Innenraum 32, ein Sandkontrollmedium 31, das
in einem distalen Endabschnitt 34 des Innenraums 32 angeordnet
ist, eine äußere Hülse 35 mit einem
inneren Hülsenanschlag 36 und
eine äußere Hülsenlippe 37 sowie
ein Verbindungsstück 38 mit
einem äußeren Hülsenanschlag 39,
wobei das Verbindungsstück 38 für ein Befestigen
an dem Element 23 des Futterrohrs 22 angepasst
ist. Der Ringraum 13 kann zu diesem Zeitpunkt mit "Drill-In-Fluid" oder dem "Drill-In-Fluid" gefüllt werden,
das mit einem feststofffreien Fluid verdrängt wird. Ein Filterkuchen 20 schützt eine
Fläche 21b des
Formationsabschnitts 21.
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In 5 ist
das ausfahrbare Element 23 im ausgefahrenen Zustand gezeigt,
wobei Hydraulikdruck verwendet wurde, um das distale Ende 40 des Elements 23 in
Kontakt mit einem Ab schnitt 25 des Filterkuchens 20 zu
drücken,
der der Stelle 21a des Abschnitts 21 der Formation 16 zugeordnet
ist. Nun ist das Bohrloch für
die Zementierung bereit.
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In 6 ist
der Ringraum 13 mit einem Zement 24 gefüllt gezeigt,
der den Abschnitt 21 der Formation 16 mit Ausnahme
der Durchsatzsteuerstellen isoliert, die den ausfahrbaren Elementen 23 zugeordnet
sind. Zu diesem Zeitpunkt wird der Produktionsrohrstrang/die Produktionsausrüstung in
das Bohrloch eingeführt
und das Bohrloch für
die Produktion bereitgemacht.
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In 7 ist
der Formationsabschnitt 21 im Förderzustand durch einen Innenraum 32 des
ausfahrbaren Elements 23 gezeigt. Zu erwähnen ist, dass
aus dem Formationsabschnitt 21 gewonnenes Fluid 26 den
Abschnitt 25 des Filterkuchens 20 in dem Bereich
entfernt hat, der von dem ausfahrbaren Element 23 begrenzt
wird. Die Förderfluide 26 gehen durch
den Innenraum 32 des ausfahrbaren Elements 23 hindurch
in den Innenraum 22b des Futterrohrs 22. Die gewonnenen
Fluide 26 bewegen sich in dem Futterrohr 22 fort
und treten schließlich
in den Produktionsrohrstrang ein. Die gewonnenen Fluide 26, die Öl, Gas und/oder
Wasser enthalten können,
strömen über den
Produktionsrohrstrang nach Übertage zur
Verarbeitung und/oder für
den Verkauf. Wenn die Produktion erwartete Werte nicht erreicht,
kann schnell genug ein Lösungsmittel
verwendet werden, um das Entfernen des Filterkuchens zu erleichtern.
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Die
Ausdrücke "aufweisen", "einschließen", "haben" sind äquivalente,
beschränkungsfreie
Anspruchsbegriffe und werden austauschbar eingesetzt, um die Ansprüche verständlich zu
machen. Obwohl die Erfindung voll und abschließend beschrieben ist, kann
natürlich
die Erfindung innerhalb des Rahmens der beiliegenden Ansprüche auf
andere Weise als die speziell beschriebene ausgeführt werden.
Obwohl die Erfindung unter Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen
offenbart ist, kann der Fachmann aus dem Lesen dieser Beschreibung Änderungen
und Modifizierungen ableiten, die gemacht werden können und
nicht vom Rahmen der Erfindung abweichen, wie er vorstehend beschrieben
und nachstehend beansprucht ist.