DE60304712T2

DE60304712T2 - Ausdehnbare metallauskleidung für bohrlochkomponenten

Info

Publication number: DE60304712T2
Application number: DE60304712T
Authority: DE
Inventors: R. David Provo HALL; Tracy H. Provo HALL; S. David Lehi PIXTON; Joe Spanish Fork FOX
Original assignee: Intelliserv Inc
Current assignee: Intelliserv Inc
Priority date: 2002-08-05
Filing date: 2003-08-04
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2023-08-05
Also published as: AU2003252978A1; US6799632B2; US7261154B2; MXPA04002246A; ATE323824T1; US20040020659A1; DE60304712D1; EP1527254B1; EP1527254A1; CA2459559A1; WO2004013462A1; CA2459559C; US20050039912A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft einen Liner für Bohrlochfunktionselemente. Genau gesagt, diese Erfindung ist ein Metallrohr, dessen ursprünglicher Durchmesser durch die Bildung von ungleichmäßigen Vorsprüngen auf seiner Oberfläche ausreichend verringert wurde, so dass es in die Bohrung eines Bohrlochfunktionselementes eingesetzt werden kann. Der Liner wird innerhalb eines Bohrlochfunktionselementes angeordnet, wie beispielsweise eines Bohrrohres, und danach expandiert, um sich an die Innenfläche des Rohres anzupassen. Die Vorsprünge gestatten dem Rohr, dass es bis mindestens seinem ursprünglichen Durchmesser expandiert wird, ohne dass die Wand des Rohres reißt. Die Anwendung dieser Erfindung ist für jegliches ringförmiges Funktionselement in einer Produktionsbohrung und ein Bohrgestänge für das Bohren von Öl, Gas und geothermische Bohrlöcher und andere unterirdische Erdaushübe nützlich.
Der Gedanke des Einbringens eines Liners in ein Bohrrohr oder anderes Bohrlochfunktionselement, einschließlich der Bohrlochverrohrung, für den Zweck des Verbesserns der Korrosionsbeständigkeit des Bohrrohres oder Futterrohres und für das Bereitstellen eines Durchganges für elektrische Leiter und einen Fluidstrom ist nicht neu. Jene Fachleute werden auf die folgenden Offenbarungen als Hinweise für das Installieren eines Liners in einem Bohrlochfunktionselement hingewiesen.
Das U.S. Patent Nr. 2379800 an Hare offenbart die Verwendung einer Schutzabschirmung für Leiter und Schlangenrohre, die sich entlang der Länge des Bohrrohres bewegen. Die Abschirmung dient dazu, die Leiter vor Abrieb zu schützen, der durch die Bohrspülung und anderer Materialien hervorgerufen würde, die durch die lichte Weite des Bohrrohres passieren.
Das U.S. Patent Nr. 2633414 an Boivinet offenbart einen Liner für einen Autoklaven mit Falten, die gestatten, dass der Liner in den Autoklaven installiert wird. Sobald der Liner installiert wurde, wurde er gegen die Innenwand des Autoklaven bei Anwendung von hydraulischem Druck expandiert.
Das U.S. Patent Nr. 4012092 an Godbey offenbart ein elektrisches Übertragungssystem in einem Bohrgestänge bei Verwendung eines elektrisch leitenden Rohres, das bei Verwendung eines komplementären Mantels aus einem elastischen dielektrischen Linermaterials isoliert wird. Um eine angemessene elektrische Isolierung an den Enden eines jeden Rohres zu sichern, war der Mantel etwas länger als sein passendes Rohr. Die elastische Beschaffenheit des Mantelmaterials ermöglichte, dass es sich an die Geometrie des Bohrrohres und seiner Verbindung anpasst.
Das U.S. Patent Nr. 2982360 an Morton und Mitarbeiter offenbart einen Liner für eine Bohrlochverrohrung in einem sauren Bohrloch, beispielsweise einem Bohrloch, bei dem man glaubt, dass die Rissbildung infolge Wasserstoffbrüchigkeit und eine Versprödung die Ursache für eine Spannungskorrosion und das Versagen des Metalls der Bohrlochverrohrung sind. Das Ziel der Offenbarung war die Bereitstellung eines Liners, um das Futterrohr und die anderen Bohrlochfunktionselemente vor den Auswirkungen der Korrosion zu schützen. Ein einzigartiges Merkmal dieser Offenbarung war, dass der Liner nicht mit dem Bohrlochfunktionselement verbunden würde. Mit anderen Worten, es war wünschenswert, einen gewissen Hohlraum zwischen dem Liner und der Funktionselementwand zur Verfügung zu haben. Es wurde jedoch informiert, dass der Metallliner gegen die Innenwand des Futterrohres bei Anwendung eines mechanischen oder hydraulischen Druckes expandiert werden könnte.
Das U.S. Patent Nr. 4095865 an Denison und Mitarbeiter offenbart ein verbessertes Bohrrohr für das Senden eines elektrischen Signals längs des Bohrgestänges. Die Verbesserung wies das Einsetzen eines Leiterdrahtes in einen spiralförmigen Kanal ein, der gegen die innere Bohrwand des Rohres federte. Der Kanal diente dazu, den Leiter zu schützen und lieferte einen ringförmigen Zwischenraum innerhalb der Bohrung für den Durchgang der Bohrwerkzeuge.
Das U.S. Patent Nr. 4445734 an Cunningham informierte über einen elektrischen Leiter oder ein Drahtsegment, der innerhalb der Wand des Liners eingebettet ist, was den Leiter an der Rohrwand sichert und den Leiter vor Abrieb und Verunreinigung schützt, die durch die zirkulierende Bohrspülung hervorgerufen werden. Der Liner aus dem Patenthinweis besteht aus einem elastomeren dielektrischen Material, das mit der Innenwand des Bohrrohres verbunden ist.
Das U.S. Patent Nr. 4924949 an Curlett offenbart ein System von Kanälen längs der Rohrwand. Die Kanäle sind nützlich für das Transportieren von elektrischen Leitungen und Fluids zur und von der Erdoberfläche während des Bohrvorganges.
Das U.S. Patent Nr. 5311661 an Zifferer informiert über ein Verfahren zur Bildung von Wellen in der Wand eines Kupferrohres. Die Wellen werden durch Ziehen oder Drücken des Rohres durch ein System von Werkzeugen gebildet, um den Durchmesser der Endabschnitte zu verringern und die Wellen im mittleren Abschnitt zu bilden. Obgleich die Offenbarung nicht die Verwendung eines gewellten Liners im Bohrrohr oder dem anderen Bohrlochfunktionselement erwartet, ist das Verfahren zur Bildung von Wellen leicht für jenen Zweck anwendbar.
Das U.S. Patent Nr. 5517843 an Winship offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Stauchendes am Metallrohr. Das Verfahren des Patenthinweises informiert darüber, dass, während das Ende des Metallrohres geschmiedet wird, d.h., gestaucht, die Wanddicke des Endes des Rohres größer wird und der Innendurchmesser des Rohres verringert wird. Der Stauchvorgang führt daher zu einer gesamten sich ändernden Topographie längs der Innenwand des Bohrrohres.
Das US 3358760 und das EP 0952306 beschreiben beide Anordnungen, bei denen expandierbare Liner bereitgestellt werden.
Das EP 1362977 offenbart einen Einsatz, der in ein Rohr expandiert, wobei der Einsatz mindestens eine Nut aufweist, die in seine Außenseite eingeschnitten wurde und längs der Länge des Einsatzes für die Anordnung eines Drahtes verläuft.
Was daher benötigt wird, ist ein Liner, der für ein Einsetzen in ein Bohrlochfunktionselement angepasst werden kann, und der die regelmäßigen und sich verändernden Innendurchmesser aufnehmen kann, die in Bohrlochfunktionselementen vorgefunden werden. Der Liner muss ebenfalls in der Lage sein, die dynamischen Bedingungen auszuhalten, die mit dem Bohren und der korrosiven und abreibenden Umwelt des unterirdischen Erdaushubes in Verbindung stehen.
Entsprechend der Erfindung wird ein Liner für ein Bohrlochfunktionselement bereitgestellt, wobei der Liner ein verformbares Metallrohr aufweist, wobei das Rohr einen ungleichmäßigen Querschnitt und eine im Wesentlichen gleichmäßige Wanddicke aufweist, angepasst für eine Anordnung innerhalb des Bohrlochfunktionselementes bei der Benutzung, wobei der ungleichmäßige Querschnitt des Rohres bei Benutzung expandiert wird, um sich im Wesentlichen an eine Innenfläche des Bohrlochfunktionselementes anzupassen, wobei mindestens ein Abschnitt des Liners gepresst wird, und außerdem gekennzeichnet durch einen Kanal, von dem mindestens ein Abschnitt bei Benutzung zwischen dem Rohr und der Innenfläche des Bohrlochfunktionselementes angeordnet ist, so dass das Rohr einen Schutzweg für den Kanal bereitstellt.
Diese Erfindung offenbart einen Liner für ringförmige Bohrlochfunktionselemente, der ein expandierbares Metallrohr aufweist, das für ein Anpassen an eine Innenfläche des Bohrlochfunktionselementes geeignet ist, das einen gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Querschnitt und Materialeigenschaften aufweist. Das verformbare Rohr kann außerhalb des Bohrlochfunktionselementes geformt und danach in das Funktionselement eingesetzt werden, oder es könnte expandiert und geformt werden, nachdem es in das Funktionselement eingesetzt wurde. Um sich auf die Expansion des Rohres und die Anpassungsfähigkeit an das Innere des Bohrlochfunktionselementes einzustellen, wird das Rohr mit irgendwelchen einer Vielzahl von Vorsprüngen vorgeformt, die aus Falten, Wellen und Vertiefungen bestehen, die im Allgemeinen die Umfangsfläche des Rohres vergrößern und die Expansion des Rohres zu einer gewünschten Form erleichtern. Das Metallrohr kann im Allgemeinen einen kreisförmigen, quadratischen, rechteckigen, ovalen oder konischen Querschnitt aufweisen, und die Oberfläche, die an das Bohrlochfunktionselement angrenzt, kann poliert, aufgeraut, gerändelt oder mit einem Isoliermaterial beschichtet sein. In Abhängigkeit von der gewünschten Anwendung kann das verformbare Rohr mit einer ausreichenden Kraft innerhalb des Funktionselementes geformt werden, die es unter Druck gegen die Innenflächenwand des Funktionselementes hält, oder es kann bis zu einem geringeren Durchmesser expandiert werden. Beispielsweise kann es in bestimmten Fällen wünschenswert sein, das Rohr zu expandieren, so dass es nur die Innenwand des Funktionselementes berührt, oder es kann wünschenswert sein, dass das Rohr bis zu einem Durchmesser expandiert wird, der einen Ringspalt oder einen anderen Zwischenraum zwischen dem Rohr und der Innenfläche des Funktionselementes bereitstellt. Wo ein Ringspalt bereitgestellt wird, kann eine zusätzliche Ausrüstung, wie beispielsweise Pumpen, Ventile, Federn, Filter, Batterien und eine elektronische Schaltung zwischen dem Rohr und der Innenwand des Funktionselementes installiert werden. Das Rohr kann ebenfalls über einem oder mehrere elektrische oder faseroptische Leiter oder Kanäle gebildet werden, um Durchgänge entlang der Länge des Funktionselementes für elektrische und faseroptische Leiter bereitzustellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Bohrlochfunktionselementes;
2 eine perspektivische Darstellung eines Liners der vorliegenden Erfindung mit einem gewundenen ungleichmäßigen Querschnitt längs der Länge des Liners;
3 eine perspektivische Darstellung eines expandierten Liners der vorliegenden Erfindung;
4 eine geschnittene perspektivische Darstellung eines Bohrlochwerkzeuges mit einem Liner;
5 eine vergrößerte geschnittene perspektivische Darstellung des Zapfenendes eines Bohrlochwerkzeuges;
6 eine perspektivische Darstellung eines Liners der vorliegenden Erfindung mit einem vertieften ungleichmäßigen Querschnitt;
7 eine perspektivische Darstellung eines Liners der vorliegenden Erfindung mit einem eiförmigen ungleichmäßigen Querschnitt;
8 eine perspektivische Darstellung eines Liners der vorliegenden Erfindung mit einem konkaven ungleichmäßigen Querschnitt;
9 eine perspektivische Darstellung eines Liners der vorliegenden Erfindung mit einem gewellten ungleichmäßigen Querschnitt;
10 eine perspektivische Darstellung eines Liners der vorliegenden Erfindung mit einem spiralförmig gerillten ungleichmäßigen Querschnitt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Allgemeinen sind die Bohrlochfunktionselemente innerhalb einer ringförmigen Geometrie eingeschränkt und können miteinander an gekennzeichneten Stellen längs des Bohrgestänges oder längs der Bohrlochverrohrung einer Produktionsbohrung für Öl, Gas oder eines geothermischen Bohrloches verbunden werden. Bohrlochfunktionselemente umfassen: ein Bohrrohr; Schwerstangen; ein schweres Bohrrohr; Futterrohr; Räumer; Schlagscheren; Stoßdämpfer; Meißelkästen; elektronische Verbindungsstücke; Packer; gebogene Verbindungsstücke; Kugelschussapparate; Hydraulikmotoren; Turbinen; Generatoren; Pumpen; Bohrlochbaugruppen; und Batterien. Die ringförmige Konfiguration der Funktionselemente in einem Bohrgestänge ist erforderlich, um den Strom der Bohrspülung zum Meißel aufzunehmen, und für das Einsetzen der Bohrlochmessausrüstung und anderer Werkzeuge in das Bohrloch. In einer Produktionsbohrung ermöglichen die ringförmigen Funktionselemente den Strom des Öles und Gases zur Erdoberfläche und liefern eine Einrichtung für das Installieren von Pumpen, Sensoren und anderen Ausrüstungen in der Produktionsbohrung. Eines der Ziele dieser Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Liners, der die verschiedenen Innenflächen der ringförmigen Bohrlochfunktionselemente aufnehmen kann. Der Liner dieser Erfindung ist für das Verbessern der Hydraulik des Fluidstromes durch das Funktionselement, für das Erhöhen der Korrosionsbeständigkeit des Funktionselementes und für das Sichern weiterer Unterbaugruppen und Ausrüstungen innerhalb des Bohrlochfunktionselementes nützlich.
Da die Bohrlochfunktionselemente gemeinsam die ringförmige Geometrie eines Bohrrohres nutzen, wird die detaillierte Beschreibung dieser Erfindung auf einen Liner innerhalb jenes Bohrlochfunktionselementes gerichtet sein. Jene Fachleute werden jedoch sofort die Anwendung dieser Erfindung bei anderen Bohrlochfunktionselementen erkennen, die das Bohrgestänge oder das Produktionsrohr in einem Bohrloch bilden.
1 ist eine perspektivische Darstellung einer Länge des Bohrrohres (13) mit einer Werkzeugverbindung mit Zapfenende (14) und einer Werkzeugverbindung mit Aufnahmeende (15). Die Werkzeugverbindungen weisen verdickte Querschnitte auf, um mechanische und hydraulische Werkzeuge aufzunehmen, die benutzt werden, um das Bohrgestänge anzuschließen und zu trennen. Das Bohrrohr besteht im Allgemeinen aus einem Metallrohr, an dem die Werkzeugverbindung mit Zapfenende und die Werkzeugverbindung mit Aufnahmeende angeschweißt sind. Gleiche Werkzeugverbindungen werden bei anderen Bohrlochfunktionselementen vorgefunden, die ein Bohrgestänge bilden. Die Werkzeugverbindungen können ebenfalls einen kleineren Innendurchmesser (18) aufweisen, um den dickeren Querschnitt zu bewirken, als das Metallrohr, und es ist daher erforderlich, die Enden des Rohres zu schmieden oder „zu stauchen", um die Wanddicke des Rohres vor der Befestigung der Werkzeugverbindungen zu vergrößern. Der gestauchte Endabschnitt (19) des Rohres liefert einen Übergangsbereich zwischen dem Rohr und der Werkzeugverbindung, wo eine Veränderung des Innendurchmessers des Bohrrohres zu verzeichnen ist. Drehmomentstarke Gewindegänge (16) am Zapfenende und (17) am Aufnahmeende bewirken eine mechanische Befestigung des Bohrlochwerkzeuges im Bohrgestänge. Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Liners, der die sich verändernden Durchmesser innerhalb eines Bohrrohres oder eines anderen Bohrlochfunktionselementes aufnehmen wird und nicht den Zusammenbau des Bohrgestänges stören wird.
2 ist eine Veranschaulichung eines Liners (20) der vorliegenden Erfindung. Er weist ein verformbares Metallrohr mit regelmäßigen Endabschnitten (21) und einem ungleichmäßigen Querschnitt auf, der aus dazwischen vorstehenden Wellen (22) besteht. In dieser Fig. sind die Vorsprünge längs axial entlang der Länge des Rohres. An den Enden eines jeden Vorsprunges sind Übergangsbereiche vorhanden, die im Allgemeinen den Übergangsbereichen innerhalb des gestauchten Bohrrohres entsprechen können. Die Wanddicke dieses Liners kann sich von zwischen etwa einer halben Wanddicke zu mehr als der Dicke der Rohrwand bewegen. Geeignete Metallmaterialien für den Liner können aus der Gruppe ausgewählt werden, die besteht aus: Stahl; nichtrostendem Stahl; Aluminium; Kupfer; Titan; Nickel; Molybdän; und Chrom oder deren Verbindungen oder Legierungen. Der Liner wird gebildet, indem eine ausgewählte Länge des Rohres mit einem Außendurchmesser bereitgestellt wird, der mindestens so groß ist wie der gewünschte fertige Durchmesser des Liners, und indem das Rohr durch ein oder mehrere Werkzeuge gezogen wird, um den Außendurchmesser des Rohres zu verringern und die Endabschnitte und Wellen zu bilden. Alternativ können die Falten durch Formpressen, Innenhochdruckumformen oder fortlaufendes Walzprofilieren gebildet werden. Beim Vorgang des Formens der Endabschnitte und Wellen wird der Außendurchmesser des verformbaren Rohres so verringert, dass er in ein Bohrlochfunktionselement eingesetzt werden kann, wie beispielsweise das Bohrrohr aus 1, wo der Eintrittsdurchmesser der Werkzeugverbindung kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohres. Sobald das verformbare Rohr innerhalb des Funktionselementes ist, wird das Rohr verstopft und hydraulisch oder mechanisch auf seinen gewünschten Durchmesser expandiert. Die Vorsprünge im Rohr gestatten, dass das Rohr auf mindestens seinen ursprünglichen Außendurchmesser und darüber hinaus expandiert wird, wenn es so gewünscht wird, ohne eine Überbeanspruchung des Materials des Rohres. Auf diese Weise kann das Rohr den sich verändernden Innendurchmesser des Bohrlochfunktionselementes aufnehmen. Ein weiteres Verfahren zum Expandieren des Rohres wird im U.S.Patent 2263714 dargestellt, worauf man sich hierin bezieht, das ein Verfahren zum Ziehen eines Domes durch ein Auskleidungsrohr offenbart, um es gegen die Wand eines Rohres zu expandieren. Obgleich der Patenthinweis nicht einen sich verändernden Innendurchmesser erwartet, könnte der Dorn entsprechend der Erfindung angepasst werden, um das Rohr auf die gewünschte Konfiguration innerhalb des Bohrlochfunktionselementes zu bemessen.
3 ist eine Darstellung eines expandierten Rohrliners (30) der vorliegenden Erfindung. Der Deutlichkeit halber wird der Liner außerhalb des Bohrlochfunktionselementes dargestellt. Der ungleichmäßige Querschnitt des Liners wurde expandiert, um ein Bohrlochfunktionselement mit einem sich verändernden Durchmesser im Übergangsbereich (31) und einem kleineren Innendurchmesser an den Endabschnitten (32) aufzunehmen. Beispielsweise, um einen Liner für eine Stauchung bereitzustellen, wurde ein 5 7/8'' Bohrrohr mit doppeltem Absatz, das von der Grant Prideco, Houston, Texas, erhalten werden kann, mit einem Innendurchmesser der Werkzeugverbindung von annähernd 4 1/4'' und einem Rohrinnendurchmesser von annähernd 5'' erhalten, ein 316 SS-Rohr mit einer Länge von annähernd 33' und mit einer Wanddicke von etwa 0,080''. Das SS-Rohr wurde durch eine Reihe von karbidbildenden Werkzeugen bei der Packless Metal Hose, Waco, Texas, gezogen, um den Außendurchmesser des Rohres auf etwa 4,120'' zu strecken. Gleichzeitig bildeten die Karbidwerkzeuge die Endabschnitte und die ungleichmäßigen Querschnittsvorsprünge gleich jenen, die in 1 gezeigt werden. Ein Rohr gleich dem, das in 1 gezeigt wird, wurde danach in das Bohrrohr eingesetzt, und die Baugruppe wurde innerhalb einer geeigneten Presse angeordnet, die von den Anmeldern konstruiert wurde. Das Ende der Rohrabschnitte wurde bei Verwendung von Hydraulikkolben abgedichtet, wobei man ebenfalls in der Lage war, unter Druck stehendes Wasser in das Rohr fließen zu lassen. Sobald das Rohr vollständig mit Wasser gefüllt war, wurde der Druck des Wassers erhöht, um das Rohr zu expandieren, um sich an den Innendurchmesser des Bohrlochwerkzeuges anzupassen, d.h., des Bohrrohres. Bei etwa 150 psi begannen sich die Vorsprünge zu bewegen oder zu expandieren, wie durch die Expansionsgeräusche angezeigt wurde, die aus dem Inneren des Rohres kamen. Der Druck wurde auf zwischen 3500 und 5000 psi erhöht, worauf die Expansionsgeräusche nahezu aufhörten. Die Anmelder kamen zu der Schlussfolgerung, dass zu etwa diesem Zeitpunkt der Liner vollständig gegen die Innenwand des Rohres expandiert war. Der Druck innerhalb des Rohres wurde dann auf etwa 10000 erhöht, bei denen man glaubte, dass das Rohr unter Druck gegen die Innenwand des Rohres angeordnet wurde. Wenn das Rohr aus der Presse entfernt wurde, offenbarte die visuelle Kontrolle, dass der Liner die allgemeine Form angenommen hatte, wie sie in 3 abgebildet wird, und dass der Liner vollständig gegen den Innendurchmesser des Bohrrohres expandiert war. Der Anmelder unternahm den Versuch, den Liner in Schwingung zu versetzen und zu entfernen, fand aber, dass er dicht anliegend innerhalb des Rohres befestigt war.
4 ist eine axiale Schnittdarstellung eines Bohrrohres (40) gleich dem, das in 1 abgebildet wird, mit einem Liner (43), der dem gleicht, der in 3 gezeigt wird. Die verdickte Wand (41) der Werkzeugverbindung mit Zapfenende und die verdickte Wand (42) der Werkzeugverbindung mit Aufnahmeende werden abgebildet. Die gestauchten Übergangsbereiche (44) am Zapfenende und (45) am Aufnahmeende werden ebenfalls identifiziert. Der Deutlichkeit halber wird der Liner (43) nicht vollständig expandiert an der Innenwand des Bohrrohres (40) gezeigt. Da der Liner jedoch vollständig an der Innenwand des Bohrlochwerkzeuges expandiert ist, dienen die Übergangsbereiche dazu, den Liner an Ort und Stelle so zu sperren, dass der Liner nicht nur in Position gehalten wird, indem er sich unter Druck an der Wand des Rohres befindet, sondern dass er ebenfalls in Position gesperrt wird, indem der Innendurchmesser verändert wird. Ein Liner, der auf diese Weise in ein Bohrlochwerkzeug installiert wird, zeigt viele Vorteile, zu denen die Verbesserung der hydraulischen Eigenschaften der Bohrung des Werkzeuges ebenso wie die Korrosions- und Abnutzungsbeständigkeit gehören.
5 ist eine vergrößerte Darstellung des Zapfenendes aus 4. Die verdickte Wand (50) der Werkzeugverbindung wird ebenso wie der Übergangsbereich (51) des Bohrlochwerkzeuges identifiziert. Im Liner (52) wird der Übergangsbereich (53) abgebildet. Wieder einmal der Deutlichkeit halber wird der Liner nicht vollständig expandiert an der Innenwand des Rohres abgebildet. Tatsächlich wird in diesem Stadium der Expansion, wo der Liner nicht vollständig expandiert ist, erwartet, dass die Reste der Vorsprünge noch sichtbar sein würden. Die Vorsprünge würden nicht vollständig geglättet, bis das Rohr vollständig gegen die Werkzeugwand gepresst wird. Es wird bemerkt werden, dass, wo unterschiedliche Materialien verwendet werden, beispielsweise, wo das Werkzeug aus Stahl der Serie 4100 besteht und der Liner ein nichtrostender Stahl ist, der innige Kontakt der unterschiedlichen Materialien einen korrosiven Zustand herbeiführen kann. Um die galvanische Korrosion zu verhindern, kann der Liner oder das Werkzeug oder beide mit einem elektrisch isolierenden Material beschichtet werden, das eine Sperre bilden würde, selbst wenn der Liner und die Werkzeugoberfläche miteinander in Kontakt kommen.
6 veranschaulicht einen Liner (60) mit Endabschnitten (61) und einem ungleichmäßigen Querschnitt der vertieften Vorsprünge (62) entlang der Länge des Rohres. Die Vertiefungen könnten mit Bezugnahme auf die Oberfläche des Liners positiv oder negativ sein. Wie es abgebildet wird, zeigen die Vertiefungen im Allgemeinen eine runde Form, aber sie könnten eiförmig oder länglich sein, wie in 7 gezeigt wird, und die Eigenschaften aus 6 sind bei den Eigenschaften aus 7 anwendbar und umgekehrt, wo der ungleichmäßige Querschnitt des Rohres (70) eiförmige Vorsprünge (71) aufweist. Obgleich das Vertiefungsmuster, wie es gezeigt wird, in beiden Fig. entlang der Längsachse des Rohres regelmäßig ist, sind alternative Muster möglich und könnten vorteilhaft sein. Beispielsweise könnte das Muster spiralförmig sein, oder das Muster könnte aus einer Kombination von Vorsprungarten bestehen, die sich innerhalb des Randbereiches (72) abwechseln.
8 ist eine Darstellung eines weiteren ungleichmäßigen Querschnittes der vorliegenden Erfindung, der in einem Rohr vorhanden ist. Der Vorsprung besteht aus einer einzelnen Welle (81) entlang der gesamten Längsachse des Rohres (80). Mehrere Wellen sind möglich, aber eine einzelne Welle kann angemessen sein. Diese Konstruktion könnte ebenfalls in Verbindung mit den regelmäßigen Endabschnitten der 2 angewandt werden. Diese modifizierte „D"-Konfiguration spricht wegen ihrer Einfachheit in der Konstruktion an und ist dennoch in der Lage, ein Bohrlochwerkzeug mit einem regelmäßigen Innendurchmesser aufzunehmen. Versuche seitens der Anmelder haben gezeigt, dass sowohl dick- als auch dünnwandiges Rohr, sagen wir zwischen 0,010'' und 0,120'', einen Vorteil aus dem ungleichmäßigen Querschnitt der vorliegenden Erfindung während der Expansion ziehen. Ohne den ungleichmäßigen Querschnitt zeigte die FEA-Analyse, dass das Rohr wahrscheinlich reißen wird, bevor es ausreichend gegen die Werkzeugwand expandiert ist. Die in 8 abgebildete Konfiguration kann in Situationen nützlich sein, wo es gewünscht wird, einen Kanal oder ein Leiterkabel längs der Innenseite des Bohrlochwerkzeuges anzuordnen. Die Welle würde einen Weg für den Kanal bereitstellen und würde sich selbst um den Kanal während der Expansion formen. Dann würde nicht nur der Liner einen Vorteil aus der Leistungsfähigkeit des Rohres ziehen, sondern er würde ebenfalls dazu dienen, den Kanal oder das Kabel an Ort und Stelle zu befestigen und es vor der rauen Bohrlochumgebung zu schützen.
9 ist eine Darstellung eines ungleichmäßigen Querschnittes (91), der in einem Rohr (90) vorhanden ist. Der ungleichmäßige Querschnitt besteht aus Längswellen, die sich über die gesamte Länge des Rohres erstrecken können oder nicht. Wie abgebildet wird, sind die Wellen in regelmäßigen Intervallen um den Umfang des Rohres vorhanden; die Anmelder glauben jedoch, dass ein unregelmäßiges Muster in Abhängigkeit von der Konfiguration der Innenwand wünschenswert sein kann, gegen die das Rohr expandiert wird. Die gewünschte Tiefe der Wellen, senkrecht vom Scheitel der äußersten Oberfläche zum Innendurchmesser gemessen, wie er durch die innerste Oberfläche des Tals verkörpert wird, kann durch die Gesamtexpansion ermittelt werden, die vom Liner gefordert wird. Wenn der Liner beispielsweise in ein Bohrlochwerkzeug mit einem gleichmäßigen Innendurchmesser installiert werden soll, würden die Wellen nicht so tief sein müssen, wie die Wellen sein müssten, wenn der Liner in ein Werkzeug mit einem sich verändernden Innendurchmesser installiert werden sollte. Beispielsweise könnte bei einem Werkzeug mit einem gleichmäßigen Innendurchmesser die Tiefe der Wellen annähernd äquivalent einer halben Wanddicke des Rohres und angemessen sein, um eine ausreichende Expansion innerhalb des Werkzeuges in Abhängigkeit von der Anzahl der Wellen und ihrer Nähe zueinander zu erreichen. Andererseits, wo die Innenwand des Werkzeuges einen sich verändernden Durchmesser aufweist, können die Wellen die größte Abweichung zwischen den Unregelmäßigkeiten des Innendurchmessers übertreffen müssen. Diese sind kritische Dimensionen, die innerhalb der Informationen über den Liner der vorliegenden Erfindung eingeschlossen werden.
10 ist eine Darstellung des Liners aus 9, der so abgewandelt wurde, dass der Liner (100) einen ungleichmäßigen Querschnitt entlang seiner Länge zeigt, der aus einer Innenwand (101) und einer Außenwand (102) besteht, bestehend aus Vorsprüngen, die zu spiralförmigen Rillen ausgebildet sind. Diese Konfiguration wäre bei Bohrlochwerkzeugen mit gleichmäßigen Innenwandflächen nützlich. Die Rillen könnten so proportioniert werden, dass die Kanäle und Leiter innerhalb der Täler angeordnet werden und entlang der gesamten Länge des Bohrlochwerkzeuges verlaufen könnten. Derartige Kanäle und Leiter würden dann vor rauen Fluids und Werkzeugen geschützt, die durch die Bohrung des Werkzeuges zirkuliert werden. In Fällen, wo es wünschenswert wäre, den Strom des Fluids durch die Bohrung des Bohrlochwerkzeuges zu steuern, kann es wünschenswert sein, den Liner in einer derartigen Weise so zu expandieren, dass die Form der Vorsprünge in der Innenwand des Liners verbleibt, nachdem er vollständig expandiert wurde. Der abgewandelte Strom, der durch das Vorhandensein der Vorsprünge in der Innenwand des Bohrlochwerkzeuges hervorgerufen wird, wäre beim Reduzieren der Grenzbedingungen nützlich, die dazu neigen, den wirksamen Strom des Fluids durch das Werkzeug zu reduzieren.

Claims

Liner für ein Bohrlochfunktionselement, wobei der Liner ein verformbares Metallrohr (20) aufweist, wobei das Rohr (20) einen ungleichmäßigen Querschnitt und eine im Wesentlichen gleichmäßige Wanddicke aufweist, angepasst für eine Anordnung innerhalb des Bohrlochfunktionselementes (13) bei der Benutzung, wobei der ungleichmäßige Querschnitt des Rohres (20) bei Benutzung expandiert wird, um sich im Wesentlichen an eine Innenfläche des Bohrlochfunktionselementes anzupassen, wobei mindestens ein Abschnitt des Liners gepresst wird, und außerdem gekennzeichnet durch einen Kanal, von dem mindestens ein Abschnitt bei Benutzung zwischen dem Rohr und der Innenfläche des Bohrlochfunktionselementes angeordnet ist, so dass das Rohr einen Schutzweg für den Kanal bereitstellt.
Liner nach Anspruch 1, bei dem das Rohr korrosionsbeständiger ist als die Innenfläche des Bohrlochfunktionselementes (13).
Liner nach Anspruch 1, bei dem das Rohr (20) gegen die Innenfläche des Bohrlochfunktionselementes (13) gepresst wird.
Liner nach Anspruch 1, bei dem das Rohr (20) eine rauhe Außenfläche aufweist.
Liner nach Anspruch 1, bei dem das Rohr (20) aus einem Material besteht, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die besteht aus: Stahl; nichtrostendem Stahl; Titan; Aluminium; Kupfer; Nickel; Chrom; und Molybdän; und Verbindungen, Mischungen und Legierungen davon.
Liner nach Anspruch 1, bei dem das Rohr (20) ungleichmäßige Materialeigenschaften aufweist, wobei es eine Schweißverbindung aufweist.
Liner nach Anspruch 1, bei dem der ungleichmäßige Querschnitt des Rohres (20) Vorsprünge aufweist, die Falten, Wellen (22), Rillen oder Vertiefungen aufweisen.
Liner nach Anspruch 1, bei dem das Bohrlochfunktionselement (13) eine zylindrische Wand mit einer Dicke aufweist, und bei dem der ungleichmäßige Querschnitt des Rohres Vorsprünge mit Tiefen aufweist, die sich von etwa einer Hälfte der Dicke der Wand bis zu größer als die Dicke der Wand bewegen.
Liner nach Anspruch 1, bei dem sich der ungleichmäßige Querschnitt des Rohres im Allgemeinen längs der Länge des Rohres erstreckt.
Liner nach Anspruch 1, bei dem sich der ungleichmäßige Querschnitt des Rohres spiralförmig längs der Oberfläche des Rohres erstreckt.
Liner nach Anspruch 1, bei dem der ungleichmäßige Querschnitt des Rohres zwischen Endabschnitten des Rohres ist.
Liner nach Anspruch 1, bei dem das Rohr einen regelmäßigen Endabschnitt (21) aufweist, der keinen ungleichmäßigen Querschnitt aufweist.
Liner nach Anspruch 1, bei dem das Bohrlochfunktionselement (13) aus der Gruppe ausgewählt wird, die besteht aus: einem Bohrrohr; einem schweren Bohrrohr; einem Futterrohr; Räumern; Schlagscheren; Stoßdämpfern; Schwerstangen; Meißelkästen; elektronischen Verbindungsstücken; gebogenen Verbindungsstücken; Kugelschussapparaten; Hydraulikmotoren; Turbinen; Generatoren; Pumpen; Bohrlochbaugruppen; und Batterien.
Liner nach Anspruch 1, bei dem das Rohr expandiert wird, um sich an die Innenfläche des Bohrlochfunktionselementes anzupassen, wobei ein hydraulischer Druck angewandt wird.
Liner nach Anspruch 1, bei dem das Rohr innerhalb des Bohrlochfunktionselementes expandiert wird, indem es über einen Dorn gezogen wird.
Liner nach Anspruch 1, bei dem ein oder mehrere Werkzeuge verwendet werden, um den ungleichmäßigen Querschnitt des Rohres zu bilden.
Liner nach Anspruch 1, bei dem der ungleichmäßige Querschnitt des Rohres durch Anwendung von hydraulischem Druck gebildet wird.
Liner nach Anspruch 1, bei dem der ungleichmäßige Querschnitt des Rohres durch Walzprofilieren oder durch Formpressen gebildet wird.
Liner nach Anspruch 1, bei dem ein Abschnitt des Rohres mit einem elektrisch isolierenden Material überzogen wird.