DE69330033T2 - Verfahren und vorrichtung zum setzen eines ablenkkeiles - Google Patents

Description

• Beim Einbringen unterirdischer Bohrlöcher ist es von Zeit zu Zeit notwendig, einen Ablenkkeil in einen unterirdischen Bohrlochkanal, wie z. B. einen Rohrleitungsstrang oder eine Bohrlochverrohrung einzubringen. Der Ablenkkeil wird eingebracht bzw. eingesetzt, um eine Frässchneide oder ein Bohrkrone von der Längsachse des Kanals abzulenken, damit ein Fenster in den Kanal gefräst wird, von dem eine abweichende Bohrlochbohrung mit einem Winkel zur Längsachse des Kanals zu bohren ist.
• Die Kosten und die Zeit, die bei einer herkömmlichen Rotationsbohranlage in der vorstehenden Situation verbraucht werden, sind beträchtlich; es besteht eine Tendenz ' zur Verwendung von Einheiten mit aufgewickeltem Rohrleitungsstrang für diese und andere Bohrvorgänge, die bis jetzt mit herkömmlichen Bohranlagen ausgeführt wurden (zusammengefügte gerade Rohre).
• Einheiten mit aufgewickelter Rohrleitung sind im Stand der Technik bekannt, werden jedoch auf diesem Gebiet nicht breit angewendet. Einheiten mit aufgewickelter Rohrleitung sind dennoch kommerziell verfügbar. Erfindungen, wie die hier offenbarte, werden die einfache Nutzung von Einheiten mit aufgewickelter Rohrleitung auf dem Gebiet durch Verringerung des Kosten- und Zeitaufwandes im Vergleich mit einer herkömmlichen Bohranlage für einen vorgegebenen Vorgang schnell erhöhen.
• Bisher wurden Werkzeuge und Verfahren zur Verwendung bei herkömmlichen Bohranlagen für zahlreiche Vorgänge, wie das Entfernen (Fräsen) eines Abschnitts eines Bohrlochkanals, unabhängig davon, ob eine Rohrleitung oder eine Verrohrung vorlag, entwickelt; diese Werkzeuge und Verfahren können nicht unverändert auf eine Einheit mit aufgewickelter Rohrleitung übertragen und in der gleichen Weise wie bei einer herkömmlichen Bohranlage erfolgreich verwendet werden. Bei der Verwendung von Werkzeugen und Verfahren von herkömmlichen Bohranlagen im Zusammenhang mit einer aufgewickelten Rohrleitung gibt es zahlreiche Nachteile. Zum Beispiel ist die Steuerung des axialen Abwärtsdrucks auf das Werkzeug oder die Werkzeuge im Bohrloch auf Grund der Biegsamkeit des aufgewickelten Rohrleitungsstrangs schwierig aufrecht zu erhalten. Dementsprechend kann das Schneid- oder Fräswerkzeug vorzeitig verschleißen oder übermäßig in andere Werkzeuge in Bohrloch, wie z. B. die Ablenkkeile, einschneiden.
Zusammenfassung der Erfindung
• Entsprechend dieser Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbringen eines Ablenkkeils in einen unterirdischen Bohrlochkanal unter Verwendung einer Einheit mit aufgewickelter Rohrleitung vorgesehen.
• Entsprechend dem Verfahren dieser Erfindung wird eine Kombination einer aufgewickelten Rohrleitung, eines Beschleunigerwerkzeugs, eines Rüttelwerkzeugs und eines Einbringwerkzeugs zusammen mit dem Ablenkkeil, der am Einbringwerkzeug abscherbar befestigt ist, vorgesehen. Die vorstehende Kombination wird auf einen Packer aufgebracht, der zuvor an einen vorbestimmten Ort im Bohrlochkanal eingebracht wurde. Das Rüttelwerkzeug wird betätigt, um den Ablenkkeil vom Einbringwerkzeug abzuscheren und den Ablenkkeil auf dem Packer zu belassen, während der Beschleuniger verwendet wird, um Energie zu speichern und die aufgewickelte Rohrleitung von einem Stoß des Rüttlers während des Scher-Trenn-Schritts zu isolieren.
• Die Vorrichtung dieser Erfindung weist mit oder ohne aufgewickelter Rohrleitung die Kombination eines Beschleunigers, eines Rüttlers, eines Einbringwerkzeugs mit einer Schereinrichtung und eines Ablenkkeils, der durch die Schereinrichtung getragen wird, auf.
• Dementsprechend ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, ein neues und verbessertes Verfahren und eine neue und verbesserte Vorrichtung zum Einbringen eines Ablenkkeils in einen unterirdischen Bohrlochkanal vorzusehen.
• Es ist eine weitere Aufgabe, ein neues und verbessertes Verfahren und eine neue und verbesserte Vorrichtung zur Verwendung der Technologie der aufgewickelten Rohrleitung zusammen mit den herkömmlichen Werkzeugen im Bohrloch in einzigartiger Weise vorzusehen, so daß alle Vorteile der Einheit mit aufgewickelter Rohrleitung ohne das Erfordernis von einmaligen Werkzeugen im Bohrloch erreicht werden können.
• Es ist eine weitere Aufgabe, ein neues und verbessertes Verfahren und eine neue und verbesserte Vorrichtung zum Einbringen eines Ablenkkeils in einen unterirdischen Bohrlochkanal mit deutlich verringertem Kostenaufwand und deutlich verringertem Zeitaufwand bezüglich den Verfahren von herkömmlichen Bohranlagen vorzusehen.
• Weitere Aspekte, Aufgaben und Vorteile dieser Erfindung werden für den Fachmann aus dieser Offenbarung und den beiliegenden Ansprüchen deutlich.
Beschreibung der Zeichnungen
• Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen einen Prozeß bei einer herkömmlichen Bohranlage nach dem Stand der Technik zum Einbringen eines Ablenkkeils und zum Ausbilden eines Fensters in einem unterirdischen Bohrlochkanal.
• Die Fig. 4A und 4B zeigen ein Ausführungsbeispiel zur Verwendung einer Vorrichtung mit aufgewickelter Rohrleitung nach dem Einbringen eines Ablenkkeils entsprechend dieser Erfindung.
• Die Fig. 5 bis 8 zeigen die Verwendung eines Ablenkkeils in einem Prozeß der Fensterausbildung.
• Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung innerhalb der Erfindung.
• Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Einbringwerkzeugs innerhalb dieser Erfindung.
• Fig. 11 zeigt einen Querschnitt des Werkzeugs von Fig. 10.
• Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Einbringwerkzeugs innerhalb dieser Erfindung.
• Fig. 13 zeigt einen Querschnitt des Werkzeugs von Fig. 12.
• Fig. 14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel innerhalb dieser Erfindung, wobei ein Gewichtsstab zur Verbesserung des Rüttelstoßes verwendet wird.
• Fig. 15 zeigt einen vergrößerten. Querschnitt eines Verbindungsteils von Einbringwerkzeug und Ablenkkeil innerhalb dieser Erfindung.
• Fig. 16 eine weitere Vergrößerung des Verbindungsteils von Fig. 15.
Detaillierte Beschreibung
• In Fig. 1 ist ein herkömmlicher unterirdischer Bohrlochkanal 1 gezeigt, der im Fall von Fig. 1 eine Verrohrung 1 ist. Die Verrohrung 1 kleidet ein Bohrloch aus, das einen endlichen Abstand in die Erde 2 gebohrt wurde. An der Erdoberfläche (nicht gezeigt) verwendet eine herkömmliche Rotationsbohranlage (nicht gezeigt) einen herkömmlichen zusammengefügten Rohrleitungsstrang 3, der sich aus einer Vielzahl von geraden Rohrabschnitten zusammensetzt, die durch eine herkömmliche Kopplungseinrichtung miteinander verbunden sind, an deren unterem Abschnitt ein Anschneidfräser 4 getragen wird. Der Anschneidfräser 4 weist einen Schneidkopf 5 auf, der so gestaltet ist, daß dieser durch die Verrohrung 1 schneidet. Unterhalb des Kopfes 5 erstreckt sich ein kegelstumpfförmiges Element 6 mit einer geneigten Verschleißfläche 7. Am unteren Ende eines Elementes 6 wird ein unteres Bauteil 8 getragen, dessen unteres Ende zum Tragen eines Scherstiftes 9 angepaßt ist. Der Scherstift 9 ist über einen Verschleißvorsprung 11 mit dem Ablenkkeil 10 verbunden. Auf den Verschleißvorsprung 11 wird sich im Stand der Technik häufig als Verschleißstück oder Verschleißansatz bezogen; dieser verbleibt als fester Vorsprung an der Führungsfläche 13 nachdem der Stift 9 abgeschert wurde und das untere Bauteil 8 vom Ablenkkeil 10 getrennt wurde. Der Ablenkkeil 10 ist mit einer herkömmlichen Transporteinrichtung 12 verbunden und verbleibt auf dieser.
• Der Ablenkkeil hat normalerweise eine Führungsfläche 13, die die Längsachse des Bohrlochs und der Bohrlochkanäle in diesem, wie der Verrohrung 1, schneidet. Die Verschleißfläche 7 drückt auf den Vorsprung 11, um den Fräskopf 5 gegen die Verrohrung 1 zu drücken, nachdem der Scherstift 9 abgeschert wurde. Somit wird im Betrieb die Baugruppe der Werkzeuge von Bezugszeichen 5 bis Bezugszeichen 10 auf den Packer 12 in einem Zug in das Bohrloch oder Loch niedergebracht; nachdem der Ablenkkeil 10 in geeigneter Weise mit dem Packer 12 in Eingriff steht, wird der Scherstift 9 durch ein zusätzliches Arbeitsstranggewicht abgeschert, das über die Rohrleitung 3 von der Bohranlage an der Erdoberfläche übertragen wurde. Der Verschleißvorsprung 11 ist auf der Führungsfläche 13 ausgebildet, so daß dieser nach dem Abscheren vom Scherstift 9 zurückbleibt; eine weitere Abwärtsbewegung des Anscheidfräser 4, die durch das Absenken der Rohrleitung 3 und den Eingriff der geneigten Fläche 7 mit dem Verschleißvorsprung 11 verursacht wird, drückt den Fräskopf 4 von der Führungsfläche 13 weg gegen die Verrohrung 1, um das gewünschte Fenster 15 (Fig. 2) in der Verrohrung 1 auszubilden. Das Ergebnis eines solchen Vorgangs ist in Fig. 2 gezeigt, die den Fräskopf 5 zeigt, wobei das Fenster 15 in die Verrohrung 1 geschnitten wurde.
• Die US 5109924 offenbart einen Einheit eines Keils zum Ablenken (Ablenkkeils), der über einen Packer im Bohrloch montierbar ist, und ein Vorschneidwerkzeug, die alle über einen Bohrstrang montierbar sind. Eine Ablenkführung, die durch eine Ablenkrampe (Führungsfläche) auf der Ablenkkeileinheit aktiviert wird, initiiert einen Ablenkbohrprozeß. Die Verbindung zwischen der Ablenkrampe und dem Vorschneidwerkzeug wird durch eine Scherbolzenverbindung hergestellt.
• Fig. 3 zeigt den nächsten Schritt nach dem Stand der Technik im Anschluß an die anfängliche Fensterausbildung der Fig. 1 und 2. In Fig. 3 wird das Fenster 15 durch Verwendung eines Fensterfräsers 18 vergrößert, der durch ein unteres Bauteil 19 mit einem wassermelionenförmigem Fräser 20 verbunden ist, wobei alle diese Bauteile am unteren Abschnitt des Rohrleitungsstrangs 3 getragen und mittels eines Drehtisches (nicht gezeigt) an einer herkömmlichen Bohranlage an der Erdoberfläche von der Erdoberfläche betrieben werden. Der Fensterfräser 18 kann ein Diamandschnellfräser, ein Brechkarbidfräser (crushed carbide mill) oder ähnliches sein.
• Zusätzliche Einsparungen können beim Einsatz des Verfahrens dieser Erfindung vorgenommen werden, wenn dieses bei einer bereits in der Verrohrung in einem Bohrloch vorhandenen Rohrleitung verwendet wird, da diese Erfindung durch eine Rohrleitung umgesetzt werden kann, ohne daß die Notwendigkeit des Entfernens der Rohrleitung aus dem Bohrloch besteht, bevor ein solcher Vorgang wie das Fensterfräsen in der Verrohrung ausgeführt wird. Es ist selbstverständlich, daß jedoch diese Erfindung nicht auf die Anwendungen bei Durchgangsrohrleitungen beschränkt ist, sondern auch bei der Herstellung von Rohrleitungen selbst oder in Bohrlöchern selbst angewendet werden kann, in denen keine Rohrleitung innerhalb der Verrohrung vorliegt.
• In den Fig. 4A und 4B ist ein Querschnitt eines Ol- und Gaserzeugungs-Bohrlochs gezeigt, das im wesentlichen mit 17 bezeichnet ist, wobei sich seine Längsachse 17' von der Erdoberfläche 2' in die Erde 2 erstreckt. Das Bohrloch 17, weist eine herkömmliche Bohrlochverrohrung 14, einen Zwischenverrohrungsstrang 24 und eine Erzeugungsauskleidung oder -verrohrung 25 auf, die sich in eine unterirdische Öl- und Gaserzeugungszone 26 erstreckt. Ein herkömmlicher Bohrkopf 21 ist mit den Verrohrungssträngen 14 und 24 verbunden ist und ist ebenfalls mit einem Erzeugungsrohrleitungsstrang 22 in geeigneter Weise verbunden, der sich in der Verrohrung 24 und teilweise: in der Verrohrung 25 erstreckt. Eine geeignete Dichtung 24 ist im Bohrloch zwischen der Rohrleitung 22 und der Verrohrung 24 durch einen Packer 23 oder ähnliches ausgebildet, wodurch zwischen der Verrohrung 24 und der Rohrleitung 22 ein Ringraum 27 ausgebildet wird. Das Bohrloch ist dazu geeignet, von der Zone 26 durch geeignete Perforationen 32, die in der Erzeugungsverrohrung 25 in geeigneten Intervallen ausgebildet sind, Fluide zu erzeugen. Die erzeugten Fluide strömen durch die Erzeugungsrohrleitung 22 zum Erzeugungssteigrohrstrang 36 zur Speicherung, Behandlung, zum Transport und ähnlichem. Die Bohrlochstruktur, die bisher beschrieben wurde, hat einen herkömmlichen Aufbau und ist für den Fachmann bekannt.
• Jedoch befindet sich entsprechend dieser Erfindung auf dem Bohrlochkopf 20 an der Erdoberfläche 2' keine herkömmliche Rotationsbohranlage. Statt dessen ist der Bohrlochkopf 20 mit einem herkömmlichen Aufsatzventil 40 und einer Schmiereinrichtung 42, die auf dem Aufsatzventil 40 montiert ist, versehen. Die Schmiereinrichtung 42 weist eine Stopfbuchse 44 auf, durch die ein aufwickelbarer Metallrohrleitungsstrang 46 (aufgewickelte Rohrleitung) eingeführt oder entfernt werden kann, der in den Fig. 4A und 4B als sich durch den Rohrleitungsstrang 22 in die Verrohrung 25 erstreckend und durch einen Ablenkkeil 62, der auf einen Packer 64 aufgebracht ist, durch ein Fenster 25 in der Verrohrung 25 (Fig. 4B) abgelenkt gezeigt ist. Der Rohrleitungsstrang 46 ist angepaßt, um in den Innenraum der Rohrleitung 22 mittels einer im Stand der Technik bekannten Rohrleitungseinführeinheit 50 eingeführt und aus diesem durch die Einheit 50 entfernt zu werden. Der Rohrleitungsstrang 46 ist normalerweise auf eine Speichertrommel 48 von dem Typ ist, der detaillierter im US-Patent 4.685.516 von Smith et al. beschrieben ist, aufgewickelt. Die Schmiereinrichtung 42 hat einen herkömmlichen Aufbau und gestattet die Verbindung von bestimmten Werkzeugen mit dem Ende des Rohrleitungsstrangs 46 im Bohrloch zum Einführen in den Bohrlochraum 29 mittels der aufgewickelten Rohrleitung 46 und zum Entfernen aus diesem mittels der Rohrleitung 46.
• Wenn es gewünscht wird, kann erzeugtes Fluid, das in das Innere der Erzeugungsrohrleitung 22 strömt, künstlich zum Steigrohrstrang 36 angehoben werden, indem Gas mittels der Steigrohrleitung 28 in den Ringraum 27 eingeführt wird, das dann in das Innere der Rohrleitung 22 mittels Gashubventilen 38 strömt.
• Das Fenster 45 in der Verrohrung 25 von Fig. 4B wird durch die Betätigung einer Kombination aus Motor 58 im Bohrloch und Fensterfräser 18 gebildet, wie es nachfolgend detaillierter beschrieben ist, wobei die Kombination 58-18 aus Motor und Fräser durch eine aufgewickelte Rohrleitung 46 getragen wird. Sowohl der Motor 58 als auch der Fensterfräser 18 haben einen herkömmlichen Aufbau, wie er für den Fachmann im Handel erhältlich ist. Die Kombination 58-18 aus Motor und Fräser hat einen Durchmesser der so klein ist, daß dieser durch das Innere der Rohrleitung 22 hindurchgeht.
• Der Motor 58 wird durch ein Druckfluid von der Erdoberfläche 2' angetrieben, um den Fräser 18 zum Ausbilden des Fensters 45 in Drehung zu versetzen. Ein solches Druckfluid, z. B. Wasser, Wasser mit Polymerzusätzen, Sole oder Dieselkraftstoff mit Zusätzen oder ein anderes Fluid einschließlich Stickstoff oder Luft, wird von einer Quelle (nicht gezeigt) über einen Kanal 49 und eine Trommel 48 zugeführt, um über das Innere der aufgewickelten Rohrleitung 46 heruntergepumpt zu werden und dadurch den Motor 58 zu betätigen. Ein solches Druckfluid dient ebenfalls als Bohrkleinabpumpfluid, während das Fenster 45 ausgebildet wird. Wie es in Fig. 4B gezeigt ist, wurde der aufgewickelten Rohrleitungsstrang 46 in die dargestellte Richtung durch den Ablenkkeil 62, der sich im Innenraum 29 der Verrohrung 25 befindet, umgelenkt.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 4B sowie auf die Fig. 5 bis 8 wurde der Ablenkkeil 62 entsprechend dieser Erfindung eingesetzt, um zum Beispiel die Ausbildung des Fensters 45 vorzunehmen. Der Ablenkkeil 62 wird sorgsam ausgerichtet, wenn dieser auf den Packer/Anker 69: aufgebracht wird, um der Seitenbohrung 60 die gewünschte Richtung zu geben. Ein herkömmlicher aufblasbarer oder mechanischer Packer 64 wird in den Innenraum 29 des Bohrlochs transportiert und in die gezeigte Position in der Verrohrung 25 gebracht, indem der Packer durch das Innere des Rohrleitungsstrangs 22 am Endabschnitt der aufgewickelten Rohrleitung 46 im Bohrloch hindurchgeführt wird. Der Packer 64 kann ebenfalls einen beliebigen herkömmlichen Aufbau haben, was einen Einbringmechanismus ähnlich dem im US-Patent: 4.787.446 von Howell et al. einschließt. Der aufgewickelte Rohrleitungsstrang 46 wird vom Packer 64, sobald dieser in die gezeigte Position gebracht wurde, unter Verwendung jedes gewünschten und bekannten Kopplungssystems, wie des im US-Patent 4.913.229 von D. Hearn beschriebenen, gelöst.
• Am Ablenkkeil 62 ist eine längliche Führungsfläche 68 ausgebildet. Die Führungsfläche 68 kann entsprechend dieser Erfindung einen Verschleißvorsprung, wie den Vorsprung 11 aus den Fig. 1 und 2, tragen.
• Der Ablenkkeil 62 weist einen Schaftabschnitt 70 auf, der in ein Mantelrohr 72 einführbar ist. Das Mantelrohr 72 ist Teil des Packers 64. Die Ausrichtung des Ablenkkeils 62 wird unter Verwendung herkömmlicher Verfahren ausgeführt. Beispielsweise kann das Mantelrohr 72 mit einer geeigneten Keilnut 77 versehen sein, Fig. 8, die in diesem ausgebildet ist. Beim Einbringen des Packers 64 in die Verrohrung 25 wird ein überwachungsinstrument in das Bohrloch hinabgelassen, um die Ausrichtung der Keilnut 77 bezüglich dem Referenzpunkt und der Längsachse 79 zu bestimmen. Der Ablenkkeilschaft 70 wird dann mit einem Federabschnitt 80, Fig. 8, versehen, der bezüglich der Führungsfläche 68 so positioniert ist, daß beim Einführen des Ablenkkeils 62 in das Mantelrohr 72 die Feder 80 die Fläche 68 in bevorzugter Richtung bezüglich den Längsachsen 17 und 30 ausrichten würde. Beim Einbringen des Ablenkkeils 62 in die in Fig. 5 gezeigte Position wird eine Menge an Bindemittel 82 in die Verrohrung 25 mittels herkömmlicher Verfahren, einschließlich des Pumpens vom Bindemittel durch die aufgewickelte Rohrleitung 46 eingespeist, um den Ablenkkeil 62 wie gezeigt zu umhüllen. Sobald Bindemittel 82 eingebracht ist, wird eine Vorbohrung 84 im Bindemittel 82 erzeugt, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, wobei die Bohrung einen trichterförmigen Eintrittsabschnitt 86 aufweist. Die Bohrung 84 und der trichterförmige Eintrittsabschnitt 86 können unter Verwendung eines Schneidwerkzeugs 88 ausgebildet werden, auf dem ein Vorschneidabschnitt 90 und ein einziehbare Schneidklinge 92 ausgebildet sind. Das Schneidwerkzeug 88 kann von jedem herkömmlichen Typ sein, wie von dem im US- Patent 4.809.793 von C. D. Hailey ausgebildeten, das ein Werkzeug beschreibt, das an dem Endabschnitt eines aufgewickelten Rohrleitungsstrangs, wie z. B. eines Strangs 46, transportiert werden kann und durch einen Motor im Bohrloch ähnlich dem Motor 58 zur Rotation angetrieben werden kann, um eine Vorbohrung 84 und einen Eintrittsabschnitt 86 auszubilden. Der Vorbohrungsabschnitt 84 wird vorzugsweise im wesentlichen koaxial zur Längsachse 30 der Verrohrung 25 und 17' des Bohrlochs ausgebildet.
• Bei der Ausbildung der Vorbohrung 84 wird das Werkzeug 88 aus dem Bohrloch über den Rohrleitungsstrang 22 herausgezogen und durch die vorstehende Kombination aus Motor 58 im Bohrloch und Fräser 18 ersetzt. Der Fräser 18 ist mit dem Motor 58 direkt verbunden, so daß die Betätigung des Motor 58 mittels Fluid, das durch das Innere der aufgewickelten Rohrleitung 46 gepumpt wird, den Fräser 18 in Rotation versetzt. Die Kombination 58-18 aus Motor und Fräser wird auf die aufgewickelte Rohrleitung 46 in das Bohrloch durch den Rohrleitungsstrang 22 herabgelassen, bis diese die Vorbohrung 84 erreicht. Zumindest zu diesem Zeitpunkt wird Druckfluid durch das Innere der aufgewickelten Rohrleitung 46 zugeführt, um den Motor 58 zu betätigen, wodurch der Fräser 18 in Rotation versetzt wird, um mit dem Herausfräsen eines Abschnitts des Bindemittelkerns 82 und der Wand der Verrohrung 25 zur Ausbildung des Fensters 45, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, zu beginnen.
• Der Fräsvorgang wird fortgesetzt, bis der Fräser 18 das Fenster 45 ausgebildet hat, woraufhin der aufgewickelte Rohrleitungsstrang 46 über den Rohrleitungsstrang 22 herausgezogen wird, bis sich Motor 58 und Fräser 18 in der Schmiereinrichtung 42 befinden. Der Fräser 18 kann dann entfernt und wenn gewünscht durch einen Nachbearbeitungsfräser, wie einen Wassermelonenfräser 20, zum Glätten und Nachbearbeiten des Fensters 45 auf andere Weise durch Betrieb des größeren Nachbearbeitungsfräsers 20 ersetzt werden. Der Nachbearbeitungsfräser 20 wird zu dem Fenster 45 am Ende der Rohrleitung 46 in der gleichen Weise, wie es in Fig. 3 für die gerade Rohrleitung 3 gezeigt ist, abgesenkt. Der Nachbearbeitungsfräser 20 wird dann mittels Motor 58, wie es vorstehend bezüglich des Schnellfräsers 18 beschrieben ist, durch das Fenster 45 in Rotation versetzt, um die Kanten des Fensters 45 nachzubearbeiten, damit die Werkzeuge während des anschließenden Bohrvorgangs unter Verwendung der aufgewickelten Rohrleitung 46 nach dem Entfernen von Motor 58 und Nachbearbeitungsfräser 20 durch das Fenster einfach hindurchgehen.
• Entsprechend dieser Erfindung zeigt Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 95, die sich innerhalb der Erfindung befindet und am Endabschnitt der aufgewickelten Rohrleitung 46 getragen wird, bevor der Ablenkkeil 62 auf den Packer 64 gemäß Vorbeschreibung aufgebracht wird. Die Vorrichtungskombination 95 setzt sich aus einem Beschleunigerwerkzeug 96 zusammen, das mittels Kopplungseinrichtung 97 mit der aufgewickelten Rohrleitung 46 verbunden ist. Das Beschleunigerwerkzeug 96 trägt ein Rüttelwerkzeug 98 mittels der Kopplungseinrichtung 99, obwohl, wenn es gewünscht ist, ein Gewichtsstab zwischen die zwei zwischengefügt sein kann, um die Rüttelstoß zu verbessern. Das Einbringwerkzeug 100 wird durch das Rüttelwerkzeug 98 mittels einer Kopplungseinrichtung 101 getragen. Das Einbringwerkzeug 100 trägt mittels einer Schereinrichtung 102 entfernbar den Ablenkkeil 62. Dementsprechend weist die Vorrichtung dieser Erfindung die Kombination der Elemente 96, 98, 100, 102 und 62 mit oder ohne aufgewickelter Rohrleitung 46 auf.
• Das Beschleunigerwerkzeug 96 ist ein herkömmliches Stück der Vorrichtung, das für den Fachmann im Handel erhältlich ist, und dient als eine Energiespeichervorrichtung zum Maximieren der Rütteleffektivität und als ein Stoßdämpfer zum Isolieren des Bohrstrangs von Stoßbeanspruchungen, die an der am Ende des Bohrstrangs getragenen Vorrichtung auftreten können. Somit wird das Beschleunigerwerkzeug 96 zum Speichern von Energie verwendet; dieses isoliert die aufgewickelte Rohrleitung 46 von jeglicher Stoßbeanspruchung, die durch das Rüttelwerkzeug 98 erzeugt wird, wie es nachfolgend beschrieben ist. Es kann jedes im Handel verfügbare Beschleunigerwerkzeug verwendet werden, wobei ein besonders geeignetes Werkzeug das im Handel verfügbare doppelt wirkende Hydraulikwerkzeug oder das mit Stickstoffgas gespeiste Beschleunigerwerkzeug ist.
• Das Rüttelwerkzeug 98 ist ebenfalls ein herkömmlicher im Handel verfügbarer Ausrüstungsgegenstand, der so gestaltet ist, daß dieser eingebracht wird und dann bei geeigneter Betätigung, wenn sich dieses am gewünschten Ort im Bohrloch befindet, entsprechend der Oberflächensteuerung einen Rüttelstoß entweder nach oben, nach unten oder nach oben und nach unten auf einen Bohrstrang liefert. Das Rütteln kann durch Spannung am Bohrstrang oder Gewicht auf den Bohrstrang in Abhängigkeit vom verwendeten Werkzeugtyp initiiert werden, wobei die letzte Forderung einfach darin besteht, daß der Rüttelstoß durch eine an der Erdoberfläche ausgeübte Steuerung über die aufgewickelte Rohrleitung 46 erzeugt wird. Es wird erneut herausgestellt, daß jedes im Handel verfügbare Rüttelwerkzeug verwendet werden kann, wobei ein bevorzugtes Werkzeug der im Handel verfügbare doppelt wirkende hydraulische Bohrrüttler ist. In Betrieb wird das Rüttelwerkzeug 98 schräggestellt bzw. aufgerichtet oder in einer anderen Weise eingerichtet, bevor oder nachdem die Werkzeugkombination 95 am Endabschnitt der aufgewickelten Rohrleitung 46 in das Bohrloch gebracht wurde, und dann betätigt, nachdem der Ablenkkeil 62 auf dem Packer 64 gesichert wurde, um einen Rüttelstoß über das Einbringwerkzeug 100 auf die Schereinrichtung 102 aufzubringen, damit eine physische Trennung der Schereinrichtung 102 bewirkt wird, um dadurch den Ablenkkeil 62 vom Einbringwerkzeug 101 zu trennen und das Entfernen der Werkzeugkombination 95 aus dem Bohrloch zu ermöglichen, während der Ablenkkeil 62 auf dem Packer 64 positioniert bleibt. Während dieses Vorgangs speichert das Beschleunigerwerkzeug 96 Energie für den Rütteleffekt und isoliert die aufgewickelte Rohrleitung 46 von dem Rüttelstoß, der durch das Rüttelwerkzeug 98 erzeugt wird, wenn die Schereinrichtung 102 durchtrennt wird. Wenn es gewünscht ist, kann, wie es in Fig. 14 gezeigt ist, ein Gewichtsstab 120 zwischen dem Beschleuniger 96 und dem Rüttler 98 (unter Verwendung der Kupplungen 99 und 121) verwendet werden, um die Maximierung des Rütteleffektes zu unterstützen.
• Das Einbringwerkzeug 100 sieht zwischen dem Rüttelwerkzeug 98 und dem Ablenkkeil 62 ein Verbindungsteil vor und ist so gestaltet, daß es jede gewünschte Schereinrichtung 102 und die Last des Ablenkkeils 62 trägt und dem durch das Rüttelwerkzeug 98 erzeugtem Rüttelstoß widersteht. Für die Verwendung als Einbringwerkzeug 100 ist jede Gestaltung, die diese Anforderungen erfüllt, geeignet. Das Einbringwerkzeug 100 ist kein im Handel erhältlicher Ausrüstungsgegenstand, obwohl der Fachmann unter Kenntnis der vorstehenden Anforderungen und Betriebsziele für das Einbringwerkzeug 100 ein geeignetes Einbringwerkzeug 100 entwerfen und herstellen kann.
• Das Einbringwerkzeug 100 trägt an seinem unteren Endabschnitt zumindest eine Schereinrichtung 102, die eine ausreichende physische Stärke hat, um das Gewicht des Ablenkkeils 62 zu tragen, wenn die Vorrichtungskombination 95 in das Bohrloch und hinab zum Packer 64 abgesenkt wird, jedoch durch metallurgische oder andere chemische Eigenschaften der Schereinrichtung 102 oder durch mechanische Einrichtungen, wie Spannungskonzentrationskerben oder ähnliches in der Schereinrichtung 102 oder eine Kombination von diesen ausreichend schwach ist, so daß bei Betätigung des Rüttelwerkzeugs 98 der Stoß bewirkt, daß sich die Schereinrichtung 102 physisch in zwei Teile trennt, wodurch das Einbringwerkzeug 100 vom Ablenkkeil 62 getrennt wird. Die Schereinrichtung 102 kann eine beliebige bekannte Vorrichtung sein, wie z. B. einfach ein Scherstab, der an das Einbringwerkzeug 100 geschweißt ist, ein Scherbolzen, der mit dem Einbringwerkzeug 100 in Schraubeingriff steht oder in anderer Weise mit dem Werkzeug in Bolzenverbindung steht, ein Scher- oder Verschleißstück, das so gestaltet ist, daß es parallel zur Längsachse des Werkzeugs 100 trennt, oder ähnliches. Vorzugsweise wird eine Spannungskonzentriereinrichtung 102, wie eine Nut oder eine Umfangskerbe in der Schereinrichtung 102 im Raum 103 zwischen dem Einbringwerkzeug 100 und dem Ablenkkeil 62 verwendet, so daß abgesichert ist, daß beim Teilen der Schereinrichtung 102 in zwei Teile der Bruch zwischen dem Einbringwerkzeug 100 und dem Ablenkkeil 62 auftritt. Das ist detaillierter in den Fig. 15 und 16 nachfolgend gezeigt. Dieses sind für den Fachmann bekannte herkömmliche Anforderungen. Diese Funktion und offensichtliche Äquivalente können durch den Fachmann einfach ausgeführt werden, sobald dieser die vorstehenden Anforderungen kennt, und befinden sich im Schutzbereich dieser Erfindung.
• Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Einbringwerkzeugs 100, das bei dieser Erfindung nutzbringend ist, wobei das Einbringwerkzeug modifiziert ist, um einen Innenraum 105 aufzuweisen. Der Körper des Einbringwerkzeugs 100 trägt ebenfalls zumindest eine Öffnung 106, die zwischen dem Innenraum 105 und dem Äußeren 107 zum Werkzeug 100 Fluidverbindung herstellt. Die herkömmliche aufgewickelte Rohrleitung 46 hat einen offenen Innenraum, der sich über ihre Länge erstreckt. Das Beschleunigerwerkzeug 96 und das Rüttelwerkzeug 98 können ebenfalls einen sich in Längsrichtung erstreckenden offenen Raum aufweisen, so daß die offenen Innenräume in Längsrichtung der aufgewickelten Rohrleitung 46 und der Werkzeuge 96 und 98, wenn diese in der in Fig. 9 gezeigten Weise angeordnet sind, ausgerichtet sind, um eine offene Fluidkommunikationszone von der Erdoberfläche über die aufgewickelte Rohrleitung 96 und die Werkzeuge 96 und 98 in den Innenraum 105 des Werkzeugs 100 vorzusehen. Auf diese Weise kann Fluid von der Erdoberfläche über das Innere der aufgewickelten Rohrleitung 46 und der Werkzeuge 96 und 98 in den Innenraum 105 und aus dem Raum 105 mittels Öffnungen 106 nach außen 107 gepumpt werden. Auf diese Weise kann Fluid durch das Innere der Ausrüstung zum Äußeren der Ausrüstung und zurück zur Erdoberfläche entlang des Äußeren der Werkzeugkombination 95 und der aufgewickelten Rohrleitung 46 zur Erdoberfläche umgeführt werden, wodurch ein beliebiges Fluid, das außen von der Werkzeugkombination 95 und der aufgewickelten Rohrleitung 46 vorliegt, durch ein beliebiges Fluid, das als Ersatzfluid gewünscht wird, ausgetauscht wird. Zum Beispiel verbleibt häufig, wenn ein Packer, wie das Element 64, in einen Bohrkanal eingebracht ist, im Bohrloch und im Bohrkanal oberhalb des Packers 64 das im Stand der Technik bekannte Packerfluid. Häufig ist es wünschenswert, das vorliegende Packerfluid durch ein anderes Fluid für einen nachfolgenden Bohrvorgang zu ersetzen, wie z. B. das Packerfluid durch ein Bohrfluid zu ersetzen, bevor mit dem Fräsen des Fensters begonnen wird, wie es bezüglich den Fig. 4B und 7 vorstehend beschrieben ist.
• Fig. 11 zeigt ein Einbringwerkzeug 100 mit kreisförmiger Gestaltung und flachem Bodenabschnitt 110, von dem sich ein halbkugelförmiger Abschnitt 111 erstreckt, wobei eine Schereinrichtung 102 am Abschnitt 111 in für den Fachmann bekannter Weise befestigt ist, wobei einige der Befestigungsarten vorstehend genannt sind.
• Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel im Schutzbereich dieser Erfindung für das Einbringwerkzeug 100, wobei eine Zentriereinrichtung 112 um den Umfang des Werkzeugs 100 beabstandet ist, um das Werkzeug im Bohrkanal zentriert zu halten, damit ein Erfassen der Kanten des Ablenkkeils verhindert wird, wenn die Werkzeugkombination. 95 zum Packer 64 abgesenkt wird oder aus dem Loch gezogen wird. Außerdem wurde dem Einbringwerkzeug 100 von Fig. 12 eine Verstärkungseinrichtung 113 hinzugefügt, die, wenn es gewünscht ist, dem Verstärkungsabschnitt 111 hinzugefügt werden kann, um den Beanspruchungen beim Tragen vom Keil 62 hinab zum Packer 64, beim anschließenden Rütteln der Schereinrichtung 102 und beim Entfernen der Werkzeugkombination 95 hinauf über den Bohrkanal zur Erdoberfläche ohne den Ablenkkeil 62 zu widerstehen. Andere Abwandlungen, die für den Fachmann offensichtlich sind, sofern dieser von der Offenbarung dieser Erfindung Kenntnis hat, sind für zahlreiche spezifische Anwendungen offensichtlich und liegen im Geltungsbereich dieser Erfindung.
• Fig. 15 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, wobei der untere Endabschnitt des Abschnitts 111 des Einbringwerkzeugs 100 zumindest eine Zentriereinrichtung 122 trägt, um das Werkzeug 100 in der Bohrung zu zentrieren und eine Schutz- sowie Fernhaltefunktion für das wichtige Verbindungsteil zwischen dem Abschnitt 111 uni dem Ablenkkeil 62, wo die Schereinrichtung 102 mit diesen verbunden ist, vorzusehen.
• Fig. 16 zeigt eines von vielen Ausführungsbeispielen innerhalb dieser Erfindung, wobei der Abschnitt 111 mit dem Ablenkkeil 62 in abscherbarer Weise verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel steht die Schereinrichtung 102 in Schraubeingriff mit dem Ablenkkeil 62 bei 123, hat einen verdickten Bereich 124 zur Anlage mit Abschnitt 111 und eine aufgeschraubte Mutter 125 zum festen Fixieren der Schereinrichtung am Abschnitt 111 zwischen dem Bereich 124 und der Mutter 125. Der Raum 103 der Schereinrichtung 102 zeigt, daß die Schereinrichtung 102 eine Umfangsnut 126 hat, die als Spannungskonzentriereinrichtung dient, um abzusichern, daß die Schereinrichtung 102, wenn diese in einem vorbestimmten Umfang belastet wird, sich vorzugsweise und in zuverlässiger Weise an der Nut 126 teilt, wodurch sich der Abschnitt 111 (und das Werkzeug 100) vom Ablenkkeil 62 trennt.
• In Betrieb kann der Packer 64 oder ein anderer gewünschter mechanischer Verankerungsmechanismus im Bohrkanal am gewünschten Ort in einer beliebigen im Stand der Technik bekannten Weise eingebracht werden, wie durch Einbringen mittels aufgewickelter Rohrleitung 46 oder durch eine Drahtleitung, nicht gezeigt. Sobald der Packer 64 eingebracht ist, wird die Werkzeugkombination 95 im wesentlichen wie es in Fig. 9 gezeigt ist, zum Packer 64 mittels der aufgewickelten Rohrleitung 46 herabgelassen und wird der Ablenkkeil 62 eingerastet und ausgerichtet, wie es vorstehend beschrieben ist. Nach dem Einbringen und Ausrichten des Ablenkkeils 62 im Packer 64 wird das Rüttelwerkzeug 98 betätigt, um die Schereinrichtung 102 zu durchtrennen und das Werkzeug 100 vom Ablenkkeil 62 zu trennen. Im Anschluß kann, wenn ein Einbringwerkzeug mit dem in Fig. 10 gezeigten Aufbau verwendet wird, das im Bohrkanal außerhalb der Werkzeugkombination 95 vorliegende Fluid entfernt und durch ein gewünschtes Fluid wie ein Bohrfluid durch Umführung von der Erdoberfläche über die aufgewickelte Rohrleitung 46 und die Werkzeugkombination 95 über Anschlüsse 106 ersetzt werden. Anschließend wird die Werkzeugkombination 95 ohne den Ablenkkeil aus dem Bohrloch entfernt; das Bohrloch ist für einen anschließenden Bohrvorgang wie ein Fräsen eines Fensters in den Bohrlochkanal gemäß Vorbeschreibung bereit.
• Als weiteres Beispiel kann, nachdem der Ablenkkeil 62 in den Packer 64 eingerastet ist, das Rüttelwerkzeug 98 durch Hochziehen auf die aufgewickelte Rohrleitung 46 aufgebracht werden und dann betätigt werden, indem eine zusätzliche Spannung auf die aufgewickelte Rohrleitung 46 aufgebracht wird. Wenn das Rüttelwerkzeug 98 so gestaltet ist, daß es eingebracht werden kann, wenn X Pfund je Quadratzoll (pounds per square inch) an Spannung auf die aufgewickelte Rohrleitung 46 aufgebracht werden, und dann betätigt wird, wenn die durch die aufgewickelte Rohrleitung 46 aufgebrachte Spannung X Pfund je Quadratzoll überschreitet, kann das Rüttelwerkzeug 98 bei einer solchen Betätigung einen Rüttelstoß auf das Einbringwerkzeug 100 von 2X Pfund je Quadratzoll aufbringen, wodurch die Schereinrichtung 102 abgeschert wird, die so eingestellt ist, daß diese gerade oberhalb von 1100 Pfund je Quadratzoll abschert. Bei diesem Vorgang isoliert die Beschleunigungseinrichtung 96 die aufgewickelte Rohrleitung 46 von dem vom Rüttelwerkzeug 98 erzeugten Rüttelstoß von 2X Pfund je Quadratzoll, so daß an dem aufgewickelten Rohrleitungestrang 46 niemals mehr als etwas über X Pfund je Quadratzoll anliegen, selbst wenn das Rüttelwerkzeug 98 einen Stoß von 2X Pfund je Quadratzoll auf die Schereinrichtung 102 überträgt.
• Bei dem Betrieb mit der Ausrüstung dieser Erfindung, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, und entsprechend des vorstehend beschriebenen Verfahrens dieser Erfindung kann die Zeit, die erforderlich ist, um den Ablenkkeil 62 einzubringen und das Fenster in den Bohrlochkanal benachbart zum Packer 64 und oberhalb von diesem gemäß Vorbeschreibung zu fräsen, im Vergleich zur Ausführung der gleichen Vorgänge mit einer Rotationsbohranlage, einem herkömmlichen Einbringwerkzeug und mit gerade verbundenem Bohrstrang zumindest halbiert werden.

Claims (10)

1. Verfahren zum Aufbringen eines Ablenkkeils (62) auf einen Packer (64) in einem Bohrloch, dadurch gekennzeichnet, daß dieses aufweist

Vorsehen einer Zuführeinheit (50) für eine aufgewickelte Rohrleitung, die eine aufgewickelte Rohrleitung (46) zum Einführen in einen Lochkanal in dem Bohrloch trägt, wobei die aufgewickelte Rohrleitung an einem Endabschnitt mit einer Werkzeugkombination (95) versehen ist, die ein Beschleunigerwerkzeug (96) aufweist, an das sich ein Rüttelwerkzeug (98) anschließt, an das sich ein Einbringwerkzeug (100) anschließt, wobei das Einbringwerkzeug den Ablenkkeil trägt, der auf den Packer aufgebracht werden soll, wobei das Beschleunigerwerkzeug mit der aufgewickelten Rohrleitung verbunden ist und die verbleibenden Werkzeuge unterhalb vom Beschleuniger in der vorstehend genannten Reihenfolge getragen werden, wobei der Ablenkkeil mit dem Einbringwerkzeug durch eine Schereinrichtung (102) verbunden ist,

Einführen der Werkzeugkombination in das Bohrloch mittels der aufgewickelten Rohrleitung bis der Ablenkkeil auf den Packer aufgebracht ist, wobei das Rüttelwerkzeug so ausgeführt ist, daß es bei Betätigung dem Einbringwerkzeug einen plötzlichen Rüttelstoß zuführt,

Betätigen des Rüttelwerkzeugs, nachdem der Ablenkkeil auf dem Packer aufgebracht wurde, um ein Scheren der Schereinrichtung zu bewirken und das Einbringwerkzeug vom Ablenkkeil physisch zu trennen, und

Verwenden des Beschleunigerwerkzeugs zur Verbesserung des Rüttelstoßes auf das Einbringwerkzeug und zum im wesentlichen Isolieren der aufgewickelten Rohrleitung bezüglich des Rüttelstoßes.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die aufgewickelte Rohrleitung (46) und die Werkzeugkombination (95) miteinander verbundene innere Kanäle haben und das Einbringwerkzeug zumindest eine Öffnung (106) hat, um zu ermöglichen, daß Fluid durch die aufgewickelte Rohrleitung und die Werkzeugkombination mittels der zumindest einen Öffnung aus dem Einbringwerkzeug heraus und in das Bohrloch außerhalb der Werkzeugkombination verläuft, und ein erstes Fluid durch die aufgewickelte Rohrleitung und die Werkzeugkombination umgeführt wird, um ein zweites Fluid zu ersetzen, das im Bohrloch außerhalb der Werkzeugkombination bereits vorliegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das erste Fluid ein Bohrfluid ist und das zweite Fluid ein Packerfluid ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 2, das ferner aufweist: Entfernen der aufgewickelte Rohrleitung und der Werkzeugkombination aus dem Bohrloch und anschließendes Fräsen von einem Fenster in den Lochkanal in der Nähe des eingebrachten Ablenkkeils.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Fenster unter Verwendung der aufgewickelten Rohrleitung gefräst wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Gewichtseinrichtung (120) zwischen dem Rüttelwerkzeug (98) und dem Beschleunigerwerkzeug (96) verwendet wird, um den Rüttelstoß zu verbessern.

7. Vorrichtung zum Aufbringen eines Ablenkkeils auf einen Packer in einem Bohrloch, dadurch gekennzeichnet, daß diese in Kombination ein Beschleunigerwerkzeug, das gleichzeitig den Rüttelstoß verbessert und isoliert, ein durch das Beschleunigerwerkzeug getragenes Rüttelwerkzeug, das so eingestellt werden kann, daß dieses einen Rüttelstoß liefert, ein Einbringwerkzeug, das durch das Rüttelwerkzeug getragen wird, wobei das Einbringwerkzeug eine Schereinrichtung trägt, und einen Ablenkkeil, der durch die Schereinrichtung getragen wird, aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Beschleunigerwerkzeug durch die aufgewickelte Rohrleitung getragen wird und das Beschleunigerwerkzeug die aufgewickelte Rohrleitung vom Rüttelstoß im wesentlichen isoliert, während der Rüttelstoß an dem Einstellwerkzeug verbessert wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei im Einstellwerkzeug zumindest eine Öffnung vorgesehen ist, damit eine Fluidverbindung zwischen einem Innenraum im Einbringwerkzeug und dem Äußeren des Einbringwerkzeugs hergestellt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei zwischen dem Rüttelwerkzeug und dem Beschleunigerwerkzeug eine Gewichtseinrichtung verwendet wird und das Einstellwerkzeug zumindest eine Zentriereinrichtung (122) zum Zentrieren und Schützen von diesem beim Einsatz in einem Loch trägt.