-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Steuern einer Auslösungsvorrichtung.
Die bevorzugte Ausführungsform betrifft
Vorrichtungen und Verfahren zum Verhindern einer unbeabsichtigten
oder vorzeitigen Aktivierung eines oder mehrerer Bohrlochwerkzeuge.
-
Eine
der mit der Fertigstellung eines Öl- oder Gasbohrlochs verbundenen
Aktivitäten
ist die Perforation einer Bohrlochverrohrung. Während dieser Prozedur werden
Perforationen wie etwa Durchlässe oder
Löcher
in der Verrohrung des Bohrlochs gebildet, um eine Fluidkommunikation
zwischen dem Bohrloch und der Kohlenwasserstoff-produzierenden Formation,
die von dem Bohrloch durchschnitten wird, zu ermöglichen. Diese Perforationen
werden gewöhnlich
mit einer Perforationskanone, die mit Hohlladungen geladen ist,
ausgeführt.
Die Kanone wird über
eine elektrische Drahtleitung (wireline), eine Schlammleitung (slickline)
oder eine auf- und abwickelbare Rohrleitung (coiled tubing) oder
andere Mittel in das Bohrloch abgesenkt, bis es sich in der Nähe der Kohlenwasserstoffproduzierenden
Formation befindet. Anschließend
betätigt
ein Signal von der Oberfläche
einen der Perforationskanone zugeordneten Zündkopf, der dann die Hohlladungen
zur Detonation bringt. Projektile oder durch die Explosion der Hohlladungen
gebildete Strahlen durchdringen die Verrohrung und ermöglichen
dadurch einen Fluss von Formationsfluiden von der Formation durch
die Perforationen in den Förderstrang,
um zur Oberfläche
zu strömen.
-
Zum
Betätigen
des Zündkopfes
können
eine Anzahl von Anordnungen verwendet werden. Der Zündkopf kann
beispielsweise betätigt
werden, indem durch eine Rohrleitung hindurch, die sich von dem
Zündkopf
zu einem Bohrlochkopf oder einer Plattform an der Erdoberfläche erstreckt,
ein Gewicht auf den Zündkopf
fallengelassen wird. Das fallende Gewicht trifft eventuell auf einen
Zündstift
in dem Zündkopf
auf und betätigt
dadurch eine Detonationseinrichtung, die mit der Perforationskanone
explosiv gekoppelt ist. Andere durch eine Rohrleitung bzw. einen
Rohrstrang beförderte
Perforationssysteme verwenden einen Differentialzündkopf,
der durch Erzeugen einer Druckdifferenz an einem Betätigungskolben
in dem Zündkopf
betätigt
wird. Die Druckdifferenz wird erzeugt, indem entweder über den
Rohrstrang oder über
den Ringraum, der den Rohrstrang umgibt, ein Druck aufgebracht wird,
der den Betätigungskolben
in dem Zündkopf
bewegt. Typischerweise wird auf den Betätigungskolben, der den Zündkopf betätigt, hydrostatischer
Druck ausgeübt,
wenn das Werkzeug in das Bohrloch eingefahren wird. Wenn das Werkzeug
betrieben werden soll, ist der Druckanstieg ausreichend groß, um die
Detonation des Zündkopfes
und der Perforationskanone auszulösen. Häufig sind Perforationskanonen
elektrisch betätigt
worden. Der Zündkopf
und die Perforationskanone werden an einer Drahtleitung in das Bohrloch
abgesenkt. Durch die Drahtleitung wird elektrischer Strom geschickt,
um den Zündkopf
zur Explosion zu bringen. Der Zündkopf
bringt seinerseits die Hohlladungen zur Detonation.
-
Ungeachtet
des verwendeten Systems sollte sichergestellt sein, dass die Ladungen
nicht vorzeitig detonieren. Eine vorzeitige Detonation kann sehr
bedenklich sein, wenn sich die Perforationskanone an der Oberfläche, d.h.
nicht innerhalb der Grenzen eines Bohrlochs, befindet. Beispielsweise
kann eine elektrisch betätigte
Sprengvorrichtung für
eine Detonation durch elektrische Streusignale, von der Drahtleitung
aufgenommene Funksignale, statische Elektrizität oder Blitzschlag empfänglich sein.
Jegliches elektrisches Rauschen oder Entladungen von einer dieser
Quellen kann dazu führen,
dass die Vorrichtung vorzeitig explodiert, wobei das Risiko einer
Beschädigung
des Fördersystems
und eine Gefahr für die
Bedienungspersonen an der Ölförderanlage
bestehen. Ein Fehler beim Transport oder beim Auseinandernehmen
kann mechanisch betätigte
Systeme gleichfalls unbeabsichtigt auslösen. Daher ist eine Anzahl
von Vorrichtungen entwickelt worden, um die vorzeitige Detonation
von durch eine Perforationskanone geführten Ladungen zu verhindern.
-
Bei
einem beispielhaften herkömmlichen
Sicherheitssystem umfasst ein der Perforationskanone zugeordnetes
Sicherheitsmodul ein Gehäuse,
einen druckempfindlichen Schalter und einen temperaturempfindlichen
Schalter. Die Schalter lassen nur dann den Transport eines elektrischen
Befehlssignals zu dem Werkzeug zu, wenn sowohl der Druck als auch die
Temperatur vorgegebene Druck- und Temperaturwerte erreichen. Bei
einem anderen beispielhaften Sicherheitssystem macht das Beaufschlagen
der Augenseite eines Gehäuses
mit Fluiddruck ein elektrisches Zündsystem scharf. Das Zündsystem
löst aus, wenn
der Fluiddruck den hydrostatischen Druck im Bohrloch übersteigt.
Das Zündsystem
wird durch einen Mikroprozessor gesteuert, der so voreingestellt ist,
dass er nur auf einen ausgewählten
Wert des das Steuergehäuse
umgebenden Fluiddrucks anspricht. Diese Systeme hängen teilweise
von einer zuverlässigen
Vorhersage von Bohrlochbedingungen ab. Wenn die Temperatur oder
der Druck des Bohrlochs in der gewünschten Tiefe nicht mit den
voreingestellten Werten übereinstimmen,
wird die Kanone nicht scharf. In diesen Fällen muss die Kanone hochgefahren
und das Sicherheitsmodul neu eingestellt werden. Diese zusätzliche
Prozedur führt
natürlich
zu einem Zeitverlust und zu einem zusätzlichen Aufwand an Arbeit
und Geld.
-
Die
US-3105551 offenbart Vorrichtungen, die
einen Schalter beeinflussen, während
die
US-3105547 ein wahlweise
betätigtes
Bohrlochwerkzeug offenbart.
-
Perforationskanonen
sind jedoch nur ein Beispiel von Bohrlochwerkzeugen, die die Verwendung von
Sicherheitsmechanismen, die die Betätigung steuern, erfordern.
Andere Werkzeuge wie etwa Rohrabschneideinrichtungen verwenden Ätzsäuren, um
einen Rohrabschnitt durchzubrennen und zu trennen. Obwohl die geschlossene
Bohrlochumgebung ein sicheres Arbeiten dieser Bohrlochwerkzeuge
ermöglicht,
ist ein gemeinsames Merkmal dieser Bohrlochwerkzeuge, dass eine
unbeabsichtigte Aktivierung an der Oberfläche zu einer Verletzung des Personals
und einer Beschädigung
der nahe gelegenen Einrichtungen führen kann.
-
Die
vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Steuern einer
Auslösungsvorrichtung für ein Bohrlochwerkzeug,
wie es in Anspruch 1 beansprucht wird, und ein Verfahren zum Steuern
einer Auslösungsvorrichtung,
wie es in Anspruch 9 beansprucht wird.
-
Die
bevorzugte Ausführungsform
betrifft Vorrichtungen und Systeme zum Steuern der Aktivierung eines
oder mehrerer Bohrlochwerkzeuge. Das System verhindert vorzugsweise
eine unbeabsichtigte oder vorzeitige Aktivierung eines oder mehrerer Bohrlochwerkzeuge,
die durch eine Auslösungsvorrichtung
aktiviert werden. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform
umfasst das System einen Bypass, einen Schalter und einen Auslöser. Der
Bypass ist mit einem Signaltransportmedium funktional gekoppelt, das
den Generator mit der Auslösungsvorrichtung verbindet.
Der Bypass weist eine Sicherheitsbetriebsart auf, in der er einen
Signaldurchgang verhindert, sowie eine Feuerbereitschaftsbetriebsart,
in der er einen Signaldurchgang zulässt. Der Schalter ist mit dem
Bypass mechanisch verbunden und kann diesen zwischen den zwei Betriebsarten
schieben. Der Auslöser
ist jedoch an dem relativ stationären Ort (z.B. in dem Bohrlochkopf
oder dem Bohrloch) positioniert und so konfiguriert, dass er mit
dem Schalter in einen formschlüssigen
Eingriff gelangt. Der Auslöser verwendet
Hydraulikleistung. Wenn sich das Werkzeug an der Oberfläche befindet,
ist der Bypass per Vorgabe auf die Sicherheitsbetriebsart gesetzt. Wenn
das Werkzeug eingesetzt wird, gelangt der Schalter während der
Bewegung durch einen Bohrlochkopf oder das Bohrloch mit dem Auslöser in Eingriff.
Dieser Eingriff kann beispielsweise durch die Zusammenwirkung von
Stiften und Kanälen
er leichtert werden. Der Eingriff zwischen dem Auslöser und dem
Schalter bewirkt, dass der Bypass von der Sicherheitsbetriebsart
in eine Feuerbereitschaftsbetriebsart übergeht. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform
bewirkt der Eingriff zwischen dem Auslöser und dem Schalter beim Herausziehen
des Werkzeugs, dass der Bypass von einer Feuerbereitschaftsbetriebsart
in eine Sicherheitsbetriebsart übergeht.
-
Der
Auslöser
umfasst ein oder mehrere hydraulisch betätigte Elemente wie etwa einen
Abzug oder Stößel. Das
Element kann so konfiguriert sein, dass es den Schalter durch eine
vordefinierte Bewegung (z.B. geradlinige Bewegung, Drehung und Schwenkung)
betätigt.
Außerdem
kann das bevorzugte System einen Betriebsartanzeiger umfassen, der
mit dem Auslöser
funktional verbunden ist und eine Anzeige bereitstellt, ob der Bypass
das Auslösungssignal
zu der Auslösungsvorrichtung
leiten kann. Darüber
hinaus kann der Auslöser
ein Vorspannungsorgan umfassen, um den Auslöser gegen den Schalter zu drücken und/oder
den Auslöser
in einer vorgegebenen Position zu halten. In einem Gehäuse etwa
als Kanäle
ausgebildete Vorrichtungen und/oder Stifte können zum Führen des Auslösers zu dem
Schalter verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das System zwei Auslöser:
einen ersten Auslöser,
der bewirkt, dass der Bypass von einer Sicherheitsbetriebsart in
eine Feuerbereitschaftsbetriebsart übergeht, und einen zweiten
Auslöser,
der bewirkt, dass der Bypass von der Feuerbereitschaftsbetriebsart
in eine Sicherheitsbetriebsart übergeht.
-
Bohrlochwerkzeuge,
die zusammen mit Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Perforationskanonen, Rohrabschneideinrichtungen
und andere Werkzeuge, die, wenn sie aktiviert werden, eine relativ
große Menge
an Energie freisetzen.
-
Verständlicherweise
sind Beispiele der wichtigeren Merkmale der Erfindung in groben
Zügen zusammengefasst
worden, damit die folgende genaue Beschreibung der Erfindung besser
verstanden werden kann und damit die Beiträge zum Stand der Technik richtig
eingeschätzt
werden können.
Es gibt natürlich
weitere Merkmale der Erfindung, die nachstehend beschrieben werden
und die den Gegenstand der hieran angehängten Ansprüche bilden.
-
Nun
werden verschiedene Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zusammen mit den Anordnungen, die lediglich
zur Veranschaulichung angegeben werden, beispielhaft beschrieben,
wobei Bezug auf die begleitende Zeichnung genommen wird, worin:
-
1 schematisch
eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, die so beschaffen ist, dass sie
wahlweise die Übertragung eines
Auslösungssignals
zu einer Auslösungsvorrichtung,
die einem Bohrlochwerkzeug zugeordnet ist, zulässt,
-
2 schematisch
eine Anordnung zeigt, die so beschaffen ist, dass sie wahlweise
die Übertragung
eines Energiestroms zu einem Bohrlochwerkzeug zulässt,
-
3A schematisch
eine Feuerbereitschaftsbetriebsart eines beispielhaften Bypass zeigt, der
so beschaffen ist, dass er wahlweise die Übertragung eines Auslösungssignals
zu einer Auslösungsvorrichtung
zulässt,
-
3B schematisch
eine Sicherheitsbetriebsart eines beispielhaften Bypass zeigt, der
so beschaffen ist, dass er wahlweise die Übertragung eines Auslösungssignals
zu einer Auslösungsvorrichtung
zulässt,
-
4A schematisch
ein Sicherheitssystem zeigt, das mit einem Bypass, einem Schalter
und einem Auslöser
versehen ist,
-
4B schematisch
einen Auslöser
zeigt, der einen Schalter betätigt,
-
4C schematisch
ein Sicherheitssystem zeigt, das mit einem Bypass, einem Doppelfunktionsschalter,
einem ersten Auslöser
zum Bewirken, dass die Bypass in eine Feuerbereitschaftsbetriebsart übergeht,
und einen zweiten Auslöser
zum Bewirken, dass die Bypass in eine Sicherheitsbetriebsart übergeht,
versehen ist,
-
4D schematisch
ein beispielhaftes Sicherheitssystem zeigt, das einen Ausrichtungskanal zum
Führen
eines Auslösers
zu einem Schalter verwendet,
-
4E schematisch
einen vorgespannten Auslöser
zeigt, der so beschaffen ist, dass er in dem in 4D gezeigten
Ausrichtungskanal läuft,
-
4F schematisch
ein Gehäuse
zeigt, das drehbare Abschnitte und eine beispielhafte Auslöser zum
Drehen der Abschnitte aufweist;
-
4G schematisch
ein Gehäuse
zeigt, das eine Gleithülse
und einen stationären,
hydraulisch betätigten
Auslöser
in einer eingefahrenen Position aufweist,
-
4H schematisch
ein Gehäuse
zeigt, das eine Gleithülse
und einen stationären
hydraulisch betätigten
Auslöser
in einer ausgefahrenen Position aufweist,
-
5 schematisch
eine beispielhafte Ausführungsform
eines Sicherheitssystems zeigt, das einen hydraulisch betätigten Ausrichtungsstift
verwendet, um einen Schalter auf einen Auslöser auszurichten,
-
6A schematisch
eine Sicherheitsbetriebsart eines Bypass zeigt, der so beschaffen
ist, dass er wahlweise die Übertragung
eines Energiestroms zu einem Bohrlochwerkzeug zulässt,
-
6B schematisch
eine Feuerbereitschaftsbetriebsart eines Bypass zeigt, der so beschaffen
ist, dass er wahlweise die Übertragung
eines Energiestroms zu einem Bohrlochwerkzeug zulässt, und
-
7 schematisch
eine Seitenansicht einer Oberflächenanlage
zeigt, die geeignet ist, mit Hilfe eines oder mehrere Bohrlochwerkzeuge
eine oder mehrere vordefinierte Aufgaben in einem Bohrloch auszuführen.
-
Die
bevorzugte Ausführungsform
betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verhindern einer unbeabsichtigten
oder vorzeitigen Aktivierung eines oder mehrerer Bohrlochwerkzeuge.
-
In 1 ist
zunächst
schematisch ein Sicherheitssystem 100 gezeigt. Das Sicherheitssystem 100 wird
in Verbindung mit einem herkömmlichen Bohrlochwerkzeugsystem 110 eingesetzt.
Das Bohrlochwerkzeugsystem 110 umfasst ein Bohrlochwerkzeug 112,
eine Auslösungsvorrichtung 114,
eine Leistungs-/Signalquelle 116 und ein Signal-/Leistungstransportmedium 118.
Das Bohrlochwerkzeug 112 und die Auslösungsvorrichtung 114 können in
einem einzigen Gehäuse
oder in separaten Gehäusen oder
Subsystemen (zusammengefasst mit dem Bezugszeichen 120 bezeichnet)
untergebracht sein. Bei dieser herkömmlichen Anordnung sendet die
Signal-/Leistungsquelle 116 ein Auslösungssignal, das einer elektrischen
Leistung und/oder einem Befehlssignal (z.B. analogen oder digitalen
Daten) entsprechen kann. Dieses Auslösungssignal wird über das Signaltransportmedium 118 zu
der Auslösungsvorrichtung 114 übertragen.
Das Auslösungssignal
kann jedoch durch andere (entweder natürliche oder vom Menschen hervorgebrachte)
Quellen erzeugt werden, weshalb der Ausdruck "Auslösungssignal" oder "Signal" so verstanden werden
soll, dass er, ungeachtet der Quelle, jegliche Signale oder jegliche
Leistungsübertragung
umfassen kann, die die Auslösungsvorrichtung 114 betätigen können. Wenn
das Auslösungssignal
empfangen wird, aktiviert die Auslösungsvorrichtung 114 das
Bohrlochwerkzeug 112 in einer vorgegebenen Weise.
-
Das
Sicherheitssystem 100 gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verhindert, dass das Auslösungssignal
die Auslösungsvorrichtung 114 erreicht,
bis eine vorgegebene Bedingung erfüllt worden ist. In der bevorzugten Ausführungsform
basiert diese vorgegebene Bedingung darauf, ob sich das Bohrlochwerkzeug
in einer spezifizierten Tiefe unter der Erdoberfläche befindet. Das
Sicherheitssystem 100 umfasst eine erste Vorrichtung 100A,
die dem Bohrlochwerkzeug 102 zugeordnet ist, und eine zweite
Vorrichtung 100B, die an einem vorgegebenen stationären Ort
fest angeordnet ist. Die erste Vorrichtung 100A weist eine
feste Beziehung zu dem Bohrlochwerkzeug 102 auf und ist
so konfiguriert, dass sie wahlweise zulässt, dass ein von der Quelle 116 gesendetes
Signal die Auslösungsvorrichtung 114 erreicht
("Signaldurchgang"). Die zweite Vorrichtung 100B liefert
eine positive Anzeige an die erste Vorrichtung 100A, dass
die vorgegebene Bedingung erfüllt
worden ist. Vorzugsweise ist die zweite Vorrichtung 100B (a)
in einer spezifizierten Tiefe unter der Erdoberfläche positioniert
und gelangt (b) mit der ersten Vorrichtung in einen formschlüssigen Eingriff,
um eine positive Anzeige zu liefern, dass die spezifizierte Tiefe
erreicht worden ist.
-
Das
Sicherheitssystem 100 umfasst einen stationären Auslöser 102,
einen Schalter 104 und einen Bypass 106. Der Bypass 106 ermöglicht die wahlweise Übertragung
des Auslösungssignals
von der Signal-/Leistungsquelle 116 zu dem Bohrlochwerkzeug 112.
Zudem kann der Bypass 106 in bestimmten Anordnungen auch
verhindern, dass Streusignale die Auslösungsvorrichtung 114 erreichen. Der
Bypass 106 hat (a) eine Sicherheitsbetriebsart, in der
die Signal- oder
Leistungsübertragung
an die Auslösungsvorrichtung 114 unterbrochen
oder gesperrt ist, und (b) eine Feuerbereitschaftsbetriebsart, in
der die Auslösungsvorrichtung 114 ein
Signal oder Leistung empfangen kann. Der Bypass 106 ist
an einem geeigneten Ort in dem Subsystem oder Gehäuse 120 untergebracht.
Der Schalter 104 und der Auslöser 102 arbeiten zusammen,
um den Bypass 106 zwischen der Sicherheitsbetriebsart und
der Feuerbereitschaftsbetriebsart zu schieben. Der Schalter 104 ist
mit dem Bypass 106 mechanisch gekoppelt und ähnlich wie
dieser in einem Subsystem oder Gehäuse 120 positioniert,
das entweder gemeinsam genutzt wird oder direkt oder indirekt mit
dem Bohrlochwerkzeug 112 verbunden ist. Der Auslöser 102 ist
jedoch an einem stationären
Objekt 108 positioniert. Das stationäre Objekt 108 kann
ein Bohrlochkopf, ein Abschnitt der Verrohrung in dem Bohrloch oder
eine andere Struktur sein, an der das Bohrlochwerkzeug 112 vorbei
muss, wenn es in das Bohrloch befördert wird. Vorzugsweise ist
der Auslöser 102 in
einer vorgegebenen Tiefe unter der Erdoberfläche angeordnet. Diese vorgegebene
Tiefe kann in bestimmten Anwendungen durch jene Tiefe definiert
sein, in der eine Aktivierung des Bohrlochwerkzeugs 112 der Oberflächeneinrichtung
oder dem Personal keinen großen
Schaden zufügt.
In einer bevorzug ten Betriebsart bewirkt die Bewegung des Bohrlochwerkzeugs 112 eine
mechanische Wechselwirkung zwischen dem Auslöser 102 und dem Schalter 104.
So bewirkt die Bewegung des Bohrlochwerkzeugs 112 lochabwärts, dass
der Auslöser 102 mit
dem Schalter 104 derart in Eingriff gelangt, dass der Bypass 106 in eine
Feuerbereitschaftsbetriebsart versetzt wird. Ähnlich bewirkt die Bewegung
des Bohrlochwerkzeugs 112 lochaufwärts, dass der Auslöser 102 mit dem
Schalter 104 derart in Eingriff gelangt, dass der Bypass 106 in
eine Sicherheitsbetriebsart versetzt wird. Bei einer bevorzugten
Anordnung liefert ein Betriebsartanzeiger 109, der mit
dem Auslöser 102 in Verbindung
steht, eine (z.B. sichtbare oder hörbare) positive Anzeige der
momentanen Betriebsart des Bypass 106.
-
In 2 ist
schematisch ein weiteres Sicherheitssystem 200 gezeigt.
Das Sicherheitssystem 200 wird in Verbindung mit einem
herkömmlichen
Bohrlochwerkzeugsystem 210 eingesetzt. Das Bohrlochwerkzeugsystem 210 umfasst
ein Bohrlochwerkzeug 212, eine Auslösungsvorrichtung 214,
eine Steuereinrichtung 216 und eine Energietransportleitung 218.
Das Bohrlochwerkzeug 212 und die Auslösungsvorrichtung 214 können in
einem einzigen Gehäuse
oder in separaten Gehäusen
oder Subsystemen (zusammengefasst mit dem Bezugszeichen 220 bezeichnet)
untergebracht sein. Bei dieser herkömmlichen Anordnung sendet die
Steuereinrichtung 216 ein Auslösungssignal über ein
Signaltransportmedium 217 zu der Auslösungsvorrichtung 214.
Wenn das Auslösungssignal
empfangen wird, erzeugt die Auslösungsvorrichtung 214 einen
Energiestrom oder Energiezug, der über die Energietransportleitung 218 zu
dem Bohrlochwerkzeug 212 fließt. Dieser Energiestrom oder
Energiezug kann chemische Energie, kinetische Energie, Wärmeenergie
oder andere bekannte Energieformen, die über einen Dampf- oder Flüssigkeitsstrom,
ein Projektil oder andere Mittel transportiert werden, umfassen.
-
Das
Sicherheitssystem 200 verhindert, dass der Energiezug das
Bohrlochwerkzeug 212 erreicht, bis eine vorgegebene Bedingung,
z.B. dass das Bohrlochwerkzeug 212 eine bekannte Tiefe
in einem Bohrloch erreicht hat, erfüllt ist. Das Sicherheitssystem 200 umfasst
eine erste Vorrichtung 200A, die dem Bohrlochwerkzeug 212 zugeordnet
ist, und eine zweite Vorrichtung 200B, die an einem stationären Ort 208 fest
angeordnet ist. Die erste Vorrichtung 200A hat eine feste
Beziehung zu dem Bohrlochwerkzeug 212 und ist so konfiguriert,
dass sie zulässt,
dass ein durch die Auslösungsvorrichtung 214 erzeugter
Energiestrom das Bohrlochwerkzeug 212 erreicht ("Energiedurchgang" oder "Energiezugdurchgang") Diese vorgegebenen
Bedingung ist vorzugsweise eine spezifizierte Tiefe unter der Erdoberfläche. Die
zweite Vorrichtung 200B liefert eine positive Anzeige bzw.
Angabe an die erste Vorrichtung 200A, dass die vorgegebene
Bedingung erfüllt
ist. Die zweite Vorrichtung 200B ist (a) in einer spezifizierten
Tiefe unter der Erdoberfläche
positioniert und gelangt (b) mit der ersten Vorrichtung 200A in
einen formschlüssigen
Eingriff, um eine positive Anzeige zu liefern, dass die spezifizierte
Tiefe erreicht worden ist.
-
Das
Sicherheitssystem 200 umfasst einen stationären Auslöser 202,
einen Schalter 204 und einen Bypass 206. Der Bypass 206 ermöglicht die wahlweise Übertragung
des Energiezuges von der Auslösungsvorrichtung 214 zu
dem Bohrlochwerkzeug 212. Der Bypass 206 hat (a)
eine Sicherheitsbetriebsart, in der der Energiefluss gesperrt ist,
und (b) eine Feuerbereitschaftsbetriebsart, in der das Bohrlochwerkzeug 212 den
Energiezug empfangen kann. Die weiteren hervorstechenden Aspekte
des Bypass 206, des Schalters 204 und des Auslösers 202 sind den
in 1 gezeigten gleich benannten Merkmalen ähnlich.
Somit wird zugunsten der Kürze
die Besprechung solcher Merkmale nicht wiederholt. Außerdem arbeiten
das stationäre
Objekt 208 und der Betriebsartanzeiger 209 im
wesentlichen in der gleichen Weise, wie sie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben worden
ist.
-
In
den 3A und 3B ist
nun schematisch ein beispielhafter Bypass 300 gezeigt.
Wie zunächst
in 3A gezeigt ist, ist der Bypass 300 in
einem Gehäuse 302 positioniert
und steht über
ein Signaltransportmedium 306 mit einer Signalquelle/einem
Signalgenerator oder einer Leistungseinheit 304 und über Zuleitungsdrähte 309 mit
einer Auslösungsvorrichtung 308 in
elektrischer Verbindung. Vorzugsweise umfasst der Bypass 300 einen
elektrischen Kreis 310, der mit dem Transportmedium 306 gekoppelt
ist. Der elektrische Kreis 310 umfasst ein verschiebbares
Organ 314, eine Brücke 316 und
Anschlüsse 318.
Die Brücke 316 ist
mit dem Signaltransportmedium 306 elektrisch verbunden,
während die
Anschlüsse 318 mit
den Zuleitungsdrähten 309 verbunden
sind. Das verschiebbare Organ 314 verstellt sich mechanisch
zwischen einer ersten Position (Sicherheitsposition) und einer zweiten
Position (Feuerbereitschaftsposition). In der ersten Position richtet
das verschiebbare Organ 314 die Brücke 316 auf die Anschlüsse 318 aus,
so dass ein elektrischer Pfad zwischen der Leistungseinheit 304 und
der Auslösungsvorrichtung 308 hergestellt
ist. Wie nun in 3B gezeigt ist, unterbricht
das verschiebbare Organ 314 den elektrischen Pfad, indem
er die Brücke 316 von
den Anschlüssen 318 trennt.
Das verschiebbare Organ 314 kann beispielsweise einen Stab
umfassen, der eine Scheibe axial bewegt, die eine Hülse, die
gleitet, oder einen Hebel, der schwenkt, dreht. Einem Fachmann werden
weitere geeignete mechanische Anordnungen offenbar. Des weiteren
kann der Bypass 300 auch eine Verdrahtung (nicht gezeigt) enthalten,
die einen Kurzschluss in dem Kreis 310 einführt, während sich
der Bypass 300 in der ersten Position befindet, um ein
zusätzliches
Maß an
Schutz gegen eine unbeabsichtigte Signalübertragung zu der Auslösungsvorrichtung 308 zu
verschaffen.
-
In
den 4A und B sind in schematischer Weise Auslöser- und
Schalteranordnungen gezeigt, die primär eine mechanische Wechselwirkung
verwenden. Der Auslöser 400 ist
an einer stationären Oberfläche 302 fest
angeordnet, wobei der Schalter 404 in einem Gehäuse oder
Subsystem 406 angeordnet ist. Der Auslöser 400 weist einen
Arm 408 mit einem an dem einen Ende vorstehenden Abzug 410 und
einem Drehgelenk 412 an dem anderen Ende sowie ein Vorbelastungsorgan 414 auf.
Der Schalter 404 ist unter Verwendung herkömmlicher
Verbindungen (nicht gezeigt) mit einem Bypass 415 verbunden. Das
Gehäuse 406 ist
mit einer Öffnung 416 versehen,
die vorzugsweise und im allgemeinen mit dem Profil des Abzugs 410 übereinstimmt.
Ein Teil des Schalters 404 ragt aus der Öffnung 416 hervor.
Der Schalter 404 kann so beschaffen sein, dass er axial gleitet,
schwenkt oder sich dreht (z.B. in Art und Weise einer Sperrklinke).
Während
der Benutzung nimmt der Auslöser 400 eine
zurückgezogene
Position ein (4A), wobei der Abzug 410 an
einer Außenfläche 418 des
Gehäuses 406 entlangfährt. Um
auf 4B Bezug zu nehmen, bewirkt das Vorbelastungsorgan 414,
sobald der Abzug 410 die Öffnung 416 erreicht, dass
der Arm 408 um das Drehgelenk 412 schwenkt und
dadurch den Abzug 410 gegen den Schalter 404 drängt. Der
von dem Abzug 410 ausgeübte
Kontaktdruck bewirkt somit, dass sich der Schalter 404 in
einer vorgegebenen Weise bewegt. Diese Bewegung bewirkt, dass sich
der Bypass 430 von einer Sicherheitsbetriebsart zu einer
Feuerbereitschaftsbetriebsart verstellt oder umgekehrt.
-
Die
in den 4A und 4B gezeigten
Anordnungen sind zahlreichen Abänderungen
und Abwandlungen zugänglich.
Beispielsweise ist in 4C ein Bypass 430,
ein Doppelfunktionsschalter 432, ein scharfmachender Auslöser 434 und
ein entschärfender
Auslöser 436 gezeigt.
Der Bypass 430 und der Schalter 432 sind geeignet
in einem Gehäuse 437 angeordnet.
Der Schalter 432 ist zwischen einer ersten und einer zweiten
Stellung verstellbar, die einer Sicherheitsbetriebsart bzw. einer
Feuerbereitschaftsbetriebsart des Bypass 430 entsprechen.
Die Auslöser 434, 436 sind
an einem ersten, relativ stationären Ort 438 bzw.
einem zweiten relativ (stationären)
Ort 439 fest angeordnet. Die Auslöser 434, 436 sind
so gestaffelt, dass sich der entschärfende Auslöser 436 lochaufwärts von
dem scharfmachenden Auslöser 434 befindet.
Während
des Einsatzes eines Bohrlochwerkzeugs (nicht gezeigt) befindet sich
der Bypass 430 in einer Sicherheitsbetriebsart, wobei sich der
Schalter 432 in der ersten Stellung befindet. Wenn sich
das Gehäuse 437 in einer
Lochabwärtsrichtung
D bewegt, bewegt sich der Schalter 432 an dem entschärfenden
Auslöser 436 vorbei.
Da der Bypass 430 und der Schalter 432 bereits
in einer Sicherheitsbetriebsart sind, übt der entschärfende Auslöser 436 keine
Funktion aus. Der Schalter 432 wird jedoch dann betätigt, wenn
sich das Gehäuse 437 an dem
scharfmachenden Auslöser 434 vorbeibewegt, wodurch
der Bypass 430 in eine Feuerbereitschaftsbetriebsart verstellt
wird, wobei sich der Schalter 432 in der zweiten Stellung
befindet. Während
des Herausziehens des Bohrlochwerkzeugs (nicht gezeigt), bewegt
sich das Gehäuse 437 in
einer Lochaufwärtsrichtung
U, wobei sich der Schalter 432 an dem scharfmachenden Auslöser 434 vorbeibewegt.
Da der Bypass 430 und der Schalter 432 bereits
in einer Feuerbereitschaftsbetriebsart sind, übt der scharfmachende Auslöser 434 keine
Funktion aus. Der Schalter 432 wird jedoch betätigt, wenn
sich das Gehäuse 437 an
dem entschärfenden
Auslöser 436 vorbeibewegt,
wodurch der Bypass 430 in eine Sicherheitsbetriebsart versetzt
wird, wobei sich der Schalter 432 in der entsprechenden
ersten Stellung befindet.
-
Wie
außerdem
in 4C gezeigt ist, ist an einem Arm 442 ein
Ausrichtungsabzug 440 in einer beabstandeten Beziehung
zu einem Abzug 444 ausgebildet. Um den Ausrichtungsabzug 440 aufzunehmen,
ist eine Öffnung 446 in
dem Gehäuse 437 vorgesehen.
Die Öffnung 446 steht
zu einem Schalter 432 in einer festen Beziehung, die jener
zwischen dem Ausrichtungsabzug 440 und dem Abzug 444 gleicht.
Somit schwenkt der Arm 442, sobald die Abzüge 440 und 444 auf
die Öffnung 446 bzw.
den Schalter 432 ausgerichtet sind. Es ist erkennbar, dass
die Ausfüh rungsform
nach 4C das automatische Scharfmachen eines Bohrlochwerkzeugs
während
des Einsatzes und das automatische Entschärfen des Bohrlochwerkzeugs
während
des Herausziehens ermöglicht.
Somit ist das Bohrlochwerkzeug, während es sich an der Erdoberfläche oder
in der Nähe
von dieser befindet, vorteilhafterweise in einer Sicherheitsbetriebsart.
-
In
den 4D und 4E ist
nun eine weitere Sicherheitsvorrichtung 450 gezeigt. Die
Sicherheitsvorrichtung 450 umfasst einen Bypass (nicht
gezeigt), einen Schalter 452, ein Gehäuse 454 und einen
Auslöser 456.
Das Gehäuse 454 weist
einen Ausrichtungskanal 455 auf, der den Auslöser 456 in Längsrichtung
in einen Schlitz 458 führt,
in dem der Schalter 452 angeordnet ist.
-
In 4F ist
noch eine weitere Anordnung einer Sicherheitsvorrichtung 460 gezeigt.
Die Sicherheitsvorrichtung 460 umfasst einen Bypass (nicht
gezeigt), ein Gehäuse 462 mit
einem oberen Abschnitt 464 und einem unteren Abschnitt 466.
Jeder Abschnitt 464, 466 ist mit einem Ausrichtungskanal 468 bzw. 470 versehen.
Des weiteren sind die Abschnitte 464, 466 so aneinandergefügt, dass
sie sich relativ zueinander um einen Betrag drehen können, der
ausreicht, um sie in die Ausrichtung und aus der Ausrichtung zu
bringen. Diese relative Ausrichtung und Nichtausrichtung im Winkel
bewirkt, dass sich der Bypass (nicht gezeigt) zwischen der Sicherheitsbetriebsart
und der Feuerbereitschaftsbetriebsart verstellt. An einer stationären Oberfläche 472 sind
ein Ausrichtungsstift 474, ein erster hydraulischer Stößel 476,
ein zweiter hydraulischer Stößel 478,
eine Hydraulikfluidleitung 479 und eine Hydraulikquelle (nicht
gezeigt) angeordnet. Die Stößel 476, 478 sind so
gestaltet, dass sie mit dem unteren Abschnitt 464 bzw.
dem oberen Abschnitt 466 in einen Eingriff gelangen. Außerdem sind
einer oder beide der Stößel 476, 478 so
beschaffen, dass sie einen oder beide der Abschnitte 464, 466 um
einen vorgegebenen Betrag drehen. Lediglich zur Klarheit ist der
Ausrichtungsstift 474 in dem Ausrichtungskanal 470 des
unteren Abschnitts und nicht fest an der stationären Oberfläche 472 angeordnet
gezeigt. Vor dem Einsatz befindet sich das Gehäuse 462 in einer erste
Position, in der die Kanäle 468, 470 nicht
aufeinander ausgerichtet sind. Folglich fährt der Ausrichtungsstift 474 während der
Abwärtsbewegung
des Gehäuses 462 entlang
des Ausrichtungskanals des unteren Abschnitts, bis er auf den oberen
Abschnitt 464 trifft (wie gezeigt ist). Danach gelangen
die Stößel 476, 478 mit dem
Gehäuse 462 in
einen Eingriff und drehen einen oder beide der Abschnitt 464, 466,
bis die Ausrichtungskanäle 468, 470 aufeinander
ausgerichtet sind. Auf die Ausrichtung hin hat sich der Bypass beispielsweise
von einer Sicherheitsbetriebsart zu einer Feuerbereitschaftsbetriebsart
verstellt und kann das Gehäuse 462 seine
Abwärtsbewegung
fortsetzen.
-
In
den 4G und 4H ist
nun eine nochmals weitere Anordnung einer Sicherheitsvorrichtung 480 gezeigt.
Die Sicherheitsvorrichtung 480 umfasst einen Bypass 482,
eine Hülse 484,
ein Gehäuse 486 und
einen Auslöser 488.
Wie voranstehend beschrieben worden ist, lässt der Bypass 482 wahlweise
zu, dass ein über
ein Signaltransportmedium 483 übertragenes Auslösungssignal
die Auslösungsvorrichtung
(nicht gezeigt) eines Bohrlochwerkzeugs (nicht gezeigt) erreicht.
Die Hülse 484 ist
in herkömmlicher Weise
mechanisch mit dem Bypass 482 gekoppelt und gleitet zwischen
einer ersten Position und einer zweiten Position, wobei die Positionen
einer Sicherheitsbetriebsart bzw. einer Feuerbereitschaftsbetriebsart
des Bypass 482 entsprechen. Obwohl die Hülse 484 vorzugsweise
ein ringförmiges
Element ist, können
auch andere Formen wie etwa Stäbe,
die das Gehäuse 484 teilweise
oder vollständig
umgeben, angemessen sein. Außerdem
muss sich die Hülse 484 nicht
streng geradlinig bewegen, sondern kann sich nach einem Eingriff
mit dem Auslöser 488 drehen,
schwenken oder in einer anderen vorgeschriebenen Weise bewegen.
Der Auslöser 488 ist ein
hydraulisch betätigtes
Element, das sich aus einer nominell eingefahrenen Position (4G)
in eine ausgefahrene Position (4H) bewegt,
wenn es durch Hydraulikfluid, das von einer Leistungsquelle 489 über eine
Fluidleitung 490 geliefert wird, mit Energie versorgt wird.
In der eingefahrenen Position lässt
der Auslöser 488 zu,
dass sich die Hülse 484 frei
das Bohrloch hinabbewegt. In einer ausgefahrenen Position bildet
der Auslöser 488 eine
starre Schulter, an der die Hülse 484 anstößt. Während des Einsatzes
befindet sich der Auslöser 488 in
einer ausgefahrenen Position und blockiert dadurch die Abwärtsbewegung
der Hülse 484,
die sich in der ersten Position befindet. Sobald das Personal feststellt, dass
die Abwärtsbewegung
aufgehört
hat, wird eine Kraft DF lochabwärts
auf das Gehäuse 486 ausgeübt. Diese
Kraft DF kann durch das Gewicht des Bohrlochwerkzeugs oder anderer
Komponenten oder durch eine Oberflächeneinrichtung (z.B. ein Rohrleitungseinspritzvorrichtung)
(nicht gezeigt), die eine Kraft auf das Gehäuse 486 ausübt, ausgeübt werden. Die
Kraft DF bewirkt somit, dass sich die Hülse 484 in einer Aufwärtsrichtung
U aus der ersten Position in die zweite Position bewegt und dadurch
den Bypass 482 in eine Feuerbereitschaftsbetriebsart versetzt. Anschließend wird
der Auslöser
unter Verwendung der Leistungsquelle 456 in eine eingefahrene
Position bewegt. Einige Zeit nachdem die Hülse 484 den Auslöser 456 zurückgesetzt
hat, kann diese wieder in eine ausgefahrene Position gestellt werden.
Es ist zu erkennen, dass die obigen Schritte im allgemeinen wiederholt
werden können,
um die Hülse 484 aus
der zweiten Position in die erste Position zu bewegen und den Bypass 482 in
eine Sicherheitsbetriebsart zu versetzen.
-
In 5 ist
nun eine beispielhafte Sicherheitsanordnung 500 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt, die hydraulisch betätigte Komponenten
verwendet. Die Sicherheitsanordnung 500 umfasst einen Bypass 502,
einen Schalter 504 und eine Auslöseranordnung 506.
Der Bypass 502 und der Schalter 504 sind in einem
Gehäuse
oder Subsystem 505 angeordnet und gleichen jenen, die bereits
beschrieben worden sind. Daher werden Besprechungen gleicher bzw. ähnlicher
Merkmale nicht wiederholt. Die Auslöseranordnung 506 umfasst
einen hydraulisch betätigten
Abzug 508 und einen hydraulisch betätigten Ausrichtungsstift 510,
die axial um einen vorgegebenen Abstand beabstandet sind. An der
Oberfläche
sind eine Hydraulikquelle 512 und ein Betriebsartanzeiger 514 angeordnet.
Die Hydraulikquelle 512 stellt der Auslöseranordnung 506 über eine
Hydraulikleitung 516 mit Druck beaufschlagtes Hydraulikfluid
bereit. Das Gehäuse
weist eine Lippe 518 auf, die im allgemeinen um etwa denselben
Abstand, der den Abzug 508 von dem Ausrichtungsstift 510 trennt,
von dem Schalter 504 axial beabstandet ist. Während des
Einsatzes befindet sich der Abzug 508 in einem eingefahrenen Zustand,
während
sich der Ausrichtungsstift 510 in einem ausgefahrenen Zustand
befindet. Um den Abzug 508 und den Stift 510 in
diesen nominellen Zuständen
zu halten, können
herkömmliche
Vorspannungsorgane (nicht gezeigt) verwendet werden. Wenn sich das
Gehäuse 505 in
der Richtung D bewegt, stößt die Lippe 518 eventuell
an dem ausgefahrenen Stift 510 an und liegt an diesem auf.
An diesem Punkt ist der Abzug 508 auf den Schalter 504 ausgerichtet.
Wenn diese Komponenten so ausgerichtet sind, wird die Hydraulikquelle 512 betätigt, um
den Abzug 508 mit Druck zu beaufschlagen. Die ausgeübte Hydraulikkraft
drängt
den Abzug 508 gegen den Schalter 504 und betätigt diesen.
Diese Quelle 512 kann entweder gleichzeitig oder verzögert (z.B.
durch Einsetzen von Drosselventilen (nicht gezeigt) Hydraulikfluid
zu dem Ausrichtungsstift 510 schicken. Das aufgebrachte
Hydraulikfluid drängt
den Stift 510 in einen eingefahrenen Zustand und lässt dadurch ein
unbehindertes Passieren der Lippe 518 zu. Der visuelle
Anzeiger 514 kann so konfiguriert sein, dass er eine Anzeige,
dass der Abzug 508 erfolgreich ausgefahren worden ist und
der Bypass 502 daher in eine Feuerbereitschaftsbetriebsart
versetzt worden ist, liefert. Nachdem das Gehäuse 505 in der Richtung
D lochabwärts
bewegt worden ist, kann die Hydraulikquelle 512 betätigt werden,
um den Abzug 508 und den Stift 510 in ihre nominellen
Zustände
(eingefahren bzw. ausgefahren) zurückzustellen.
-
Es
ist erkennbar, dass die Ausführungsform nach 5 auch
zahlreichen Abänderungen
und Abwandlungen zugänglich ist.
Beispielsweise können
in einer zu 4C analogen Weise zwei Auslöseranordnungen
(nicht gezeigt) verwendet werden, um den Bypass zu betätigen. Alternativ
können
der Abzug und der Schalter so beschaffen sein, dass sie in verriegelnder
Weise derart in Eingriff gelangen, dass die Betätigung des Abzugs den Schalter
aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung und aus einer zweiten
Stellung in eine erste Stellung bewegt. Bei einer nochmals weiteren
Anordnung kann der Schalter so modifiziert sein, dass er sich, wenn
er betätigt wird,
zwischen zwei oder mehr Stellungen (z.B. nach Art und Weise einer
Sperrklinke) verstellt. Natürlich sind
der Abzug und die Schalter nicht auf eine geradlinige Bewegung begrenzt.
Einem Fachmann werden nochmals weitere Abänderungen und Anpassungen offenbar.
-
In
den 6A und 6B ist
eine weitere Anordnung der vorliegenden Erfindung zum Verhindern
einer unbeabsichtigten oder vorzeitigen Aktivierung oder Detonation
eines Bohrlochwerkzeugs gezeigt, die einen Energiezug oder -strom
als Verfahren zum Auslösen
der Aktivierung einer oder mehrerer Sprengladungen verwendet. Es
wird eine Energie-Sicherheitsvorrichtung 600 in Verbindung
mit einer Auslösungsvorrichtung 602 verwendet,
die so beschaffen ist, dass sie ein Bohrlochwerkzeug 604 mit einem
Energiezug 606 aktiviert. Die Auslösungsvorrichtung 602 kann
durch eine Steuereinrichtung (nicht gezeigt) an der Oberfläche über eine
Telemetrieleitung 608 oder durch eine lokale Steuereinrichtung
(nicht gezeigt) betätigt
werden. Die mehreren Komponenten können sich in einem einzigen
Gehäuse
oder in einem separaten Gehäuse,
das mit dem Bezugszeichen 609 bezeichnet ist, befinden.
Die Energie-Sicherheitsvorrichtung 600 umfasst einen Bypass 610,
der mit einem Durchlass 612 versehen ist. Der Durchlass 612 ist
ausgebildet, um den Transport des Energiezugs 606, der
sich von einer ersten Leitung 614, die der Auslösungsvorrichtung 602 zugeordnet
ist, zu einer zweiten Leitung 616, die dem Bohrlochwerkzeug 604 zugeordnet
ist, zu bewegen. Der Bypass 610 ist so beschaffen, dass
er eine wahlweise Ausrichtung/Nichtausrichtung zwischen dem Durchlass 612 und
den Leitungen 614, 616 bewirkt. Der Bypass 610 kann
beispielsweise ein Stab oder eine Platte sein, der bzw. die so beschaffen
ist, dass er bzw. sie axial in einer zu der Bohrlochwerkzeugachse
quer verlaufenden Richtung gleitet. Alternativ kann der Bypass 610 eine
Scheibe sein, die sich dreht. Somit hat der Bypass 610 eine
Sicherheitsbetriebsart, in der die Nichtausrichtung zwischen dem
Durchlass 612 und den Leitungen 614, 616 verhindert,
dass der Energiezug 606 das Bohrlochwerkzeug 604 erreicht,
sowie eine Feuerbereitschaftsbetriebsart, in der der Durchlass 612 und
die Leistungen 614, 616 aufeinander ausgerichtet
sind ( 6B), um einen Pfad für den Energiezug 606 zu schaffen.
In manchen Fällen
kann eine teilweise Blockade zwischen der Leitung 614 und
der Leitung 616 ausreichend sein, um eine Aktivierung des
Bohrlochwerkzeugs (nicht gezeigt) zu verhindern. Es ist erkennbar,
dass bei der Energie-Sicherheitsvorrichtung 600 die voranstehend
beschriebenen Schalter und Auslöser
verwendet werden können,
um den Bypass 610 zu betätigen. Daher wird deren Beschreibung
zugunsten der Kürze
nicht wiederholt.
-
In 7 ist
nun eine Bohrlochkonstruktions- und/oder Kohlenwasserstoffförderanlage 700 gezeigt,
die über
einer interessierenden unterirdischen Formation 702 positioniert
ist. Eine bevorzugte Ausführungsform
einer gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgeführten
Sicherheitsvorrichtung kann vorteilhaft dazu verwendet werden, ein
Bohrlochwerkzeug 704 einzusetzen, das geeignet ist, eine
oder mehrere vorgegebenen Bohrlochaufgaben in einem Bohrloch 705 zu
erfüllen.
Die Anlage 700 kann herkömmliche Einrichtungen und Strukturen
wie etwa eine Plattform 706 an der Erdoberfläche 708,
einen Hebebock 710, einen Bohrlochkopf 712 und
ein Rohr/eine Rohrleitung 714 mit oder ohne Mantel umfassen.
Von dem Hebebock 710 hängt
ein Arbeitsstrang 716 in das Bohrloch 705 hinab.
Der Arbeitsstrang 716 kann ein Gestängerohr, eine auf- und abwickelbare
Rohrleitung, eine Drahtleitung, eine Schlammleitung oder irgendwelche
andere herkömmliche
Transportmittel umfassen. Der Arbeitsstrang 716 kann Telemetrieleitungen
oder andere Signal-/Leistungsübertragungsmedien,
die eine telemetrische Einweg- oder Zweiwegkommunikation von der
Oberfläche
zu dem Bohrlochwerkzeug 704, das an einem Ende des Arbeitsstrangs 716 angeschlossen
ist, herstellen. Ein geeignetes Telemetriesystem (nicht gezeigt)
kann von herkömmlichem
Typ, beispielsweise ein Schlammimpulssystem, ein System für elektrische
Signale oder akustische Signale oder ein anderes geeignetes System,
sein. Zugunsten der Kürze
ist ein Telemetriesystem mit einer Oberflächen-Steuereinrichtung (z.B. einer Leistungsquelle) 718 gezeigt,
die so beschaffen ist, dass sie elektrische Signale über ein
Kabel oder eine Signalübertragungsleitung 720,
die in dem Arbeitsstrang 716 angeordnet ist, überträgt.
-
Eine
bevorzugte Sicherheitsvorrichtung 730 zur Verwendung mit
dem Bohrlochwerkzeug 704 umfasst einen Bypass 732 und
einen Schalter 634, die an dem Bohrlochwerkzeug 704 vorgesehen
sind, und einen Auslöser 736,
der an einem stationären
Ort an dem Bohrlochkopf 712, in der Verrohrung/dem Rohrleitungssystem 714 oder
an einem anderen geeigneten unterirdischen Ort fest angeordnet ist.
Der Auslöser 736 ist über eine
Hydraulikleitung 740 mit einer Hydraulikquelle 738 hydraulisch
gekoppelt.
-
Zur
Klarheit wird die Verwendung der Sicherheitsvorrichtung 730 unter
Bezugnahme auf Perforationskanonen besprochen, jedoch ist die Sicherheitsvorrichtung 730 keineswegs
auf eine solche Verwendung begrenzt.
-
Vorzugsweise
ist die Sicherheitsvorrichtung 730 in dem Entwurf des Bohrlochwerkzeugs
enthalten. Nach einem werksseitigen Zusammenbau beispielsweise hält die Sicherheitsvorrichtung 730 somit das
Bohrlochwerkzeug ohne jedes weitere menschliche oder anderweitige
Eingreifen formschlüssig
in einem sicheren Zustand. Wie in 7 weiter
gezeigt ist, wird das Bohrlochwerkzeug 704 nach seiner
Ankunft an der Anlage 700 mit Hilfe herkömmlicher
Einrichtungen (nicht gezeigt) an dem Arbeitsstrang 716 befestigt
und in den Bohrlochkopf 712 eingeführt. Wenn das Bohrlochwerkzeug 704 in
das Bohrloch 705 abgesenkt wird, trifft es eventuell auf
den stationären
Auslöser 736.
Bei einer Anordnung verstellt das bloße axiale Einfahren des Werkzeugs 704 den Bypass 732 passiv
von einer Sicherheitsbetriebsart in eine Feuerbereitschaftsbetriebsart.
In einer anderen Anordnung wird die Abwärtsbewegung des Werkzeugs 704 vorübergehend
unterbro chen, wobei der Bypass 732 aktiv von einer Sicherheitsbetriebsart
in eine Feuerbereitschaftsbetriebsart geschoben wird. Anschließend kann
eine Steuereinrichtung 718 an der Oberfläche oder
eine lokale Steuereinrichtung (nicht gezeigt) an dem Bohrlochwerkzeug 704 das Bohrlochwerkzeug 704 aktivieren,
sobald die gewünschten
Parameter angetroffen werden.
-
Während des
Herausziehens verstellt der Auslöser 736 den
Bypass entweder aktiv oder passiv von einer Feuerbereitschaftsbetriebsart
in eine Sicherheitsbetriebsart. Somit kann das Bohrlochwerkzeug 704 bei
minimalem Risiko einer unbeabsichtigten Aktivierung sicher aus dem
Bohrloch 705 entfernt werden.
-
In
den bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung verwenden die Sicherheitsvorrichtungen
Komponenten, die keine Signale, Energie oder Energiewellen, die
versehentlich ein Auslösungssignal
liefern könnten,
erzeugen oder abstrahlen. Außerdem
können,
wie zuvor angemerkt worden ist, die Komponenten des bevorzugten
Systems an irgendeinem geeigneten Ort in einem Arbeitsstrang oder
Bohrlochwerkzeug positioniert sein. Bei einer bevorzugten Anordnung
sind der Bypass und/oder der Auslöser in das Bohrlochwerkzeug,
ein zugeordnetes Gehäuse/Subsystem
oder eine andere verwandte Einfassung integriert. Diese Anordnung reduziert
oder erübrigt
einen Teil der Montagearbeit an der Plattform vor dem Werkzeugeinsatz.
-
Die
voranstehende Beschreibung ist zum Zweck der Veranschaulichung und
Erläuterung
auf besondere Ausführungs formen
der vorliegenden Erfindung gerichtet. Jedoch kann ein Fachmann erkennen,
dass viele Modifikationen und Änderungen
an der oben dargelegten Ausführungsform
möglich
sind, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Die folgenden Ansprüche sollen
so interpretiert werden, dass sie sämtliche solche Modifikationen
und Änderungen
umfassen.