DE69505974T2

DE69505974T2 - Verfahren zum einordnen eines ablenkkeils in einem bohrloch

Info

Publication number: DE69505974T2
Application number: DE69505974T
Authority: DE
Inventors: Curtis G. Wasilla Ak 99654 Blount; Charles D. Oklahoma City Ok 73108 Hailey; Charles M. Plano Tx 75025 Hightower
Original assignee: Atlantic Richfield Co
Current assignee: Phillips Petroleum Co
Priority date: 1994-06-06
Filing date: 1995-05-25
Publication date: 1999-04-08
Anticipated expiration: 2015-05-26
Also published as: NO965194D0; EP0763161A1; CA2192185A1; DE763161T1; NO965194L; EP0763161B1; CA2192185C; NO316083B1; DE69505974D1; US5379845A; WO1995033913A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Bei unterseeischen Bohrvorgängen ist es von Zeit zu Zeit notwendig, einen Ablenk- bzw. Richtkeil in einem unterirdischen Bohrlochstrang zu setzen, wie beispielsweise einem Rohrstrang oder einem Bohrlochfutterrohr. Der Ablenkkeil wird gesetzt, um ein Mahlwerk oder einen Bohrer etwas weg von der Längsachse des Bohrlochstrangs abzulenken. Ein Mahlwerk wird oft eingesetzt, um ein Fenster in den Strang zu schneiden, durch das ein abweichendes Bohrloch unter einem Winkel zu der Längsachse des Strangs und des ursprünglichen Bohrlochs gebohrt werden soll.
Der Ablenk- bzw. Richtkeil wird normalerweise in das Bohrloch unter Verwendung eines herkömmlichen (miteinander verbundenen geraden) Bohrstrangs oder einer gewundenen Verrohrung (coiled tubing) eingesetzt, wie dies vollständig und komplett im US-Patent 5,287,921 für Blount et al dargelegt ist.
Das Setzen eines Ablenkkeils mit einem Rohrstrang, sei dieser eine herkömmliche oder eine gewundene Verrohrung, benötigt Zeit und erfordert Aufwand, insbesondere bei einem herkömmlichen Rohr, dessen einzelne Längsstücke an der Erdoberfläche mit Verbindungsmitteln miteinander verbunden werden müssen.
Die Erfindung stellt ein neues und verbessertes Verfahren zur Verwendung einer konventionellen elektrischen Drahtseileinheit bereit, um einen Ablenkkeil in ein Bohrloch einzusetzen.
Durch diese Erfindung wird der Vorgang des Einsetzens eines Ablenkkeils in ein Bohrloch erheblich beschleunigt, indem eine herkömmliche Drahtseileinheit eingesetzt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Einsetzen eines Ablenk- bzw. Richtkeils in ein Bohrloch geschaffen, das sich von der Erdoberfläche in den Erdboden hinein erstreckt, und wobei eine Verankerung zunächst in das Bohrloch eingesetzt wird, ein Umlenkkeil, der mit Hilfe eines verschiebbaren bzw. scherbaren Elementes an einer Einsetz- Baugruppe angebracht ist, auf die Dichtungsstück-Verankerung abgesenkt und an dieser festgeklemmt bzw. blockiert wird, und das verschiebbare Element dann abgetrennt wird, um den Ablenkkeil von der Einsetz-Baugruppe zu trennen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsetz-Baugruppe an einem ersten Endabschnitt eines Drahtes bzw. Seilwerks einer Drahtseileinheit angebracht ist, die sich an der Erdoberfläche befindet, welche Einsetz- Baugruppe eine elektrische Draht-Einsetzvorrichtung umfaßt, die einen Zündkopf trägt, der einen elektrisch zündbaren Sprengstoff enthält und ein Element, das sich in Abhängigkeit von der Zündung des Sprengstoffs bewegt und auf das verschiebbare Element einwirkt, daß der erste Endabschnitt des Drahts mit der Verbindung aus der Einsetz-Baugruppe und dem Ablenkkeil solange in das Bohrloch eingeführt wird, bis sich der Ablenkkeil an die Dichtungsstück-Verankerung anpaßt bzw. anfügt, daß die Einsetz-Baugruppe dann gezündet bzw. ausgelöst wird, um das verschiebbare Element abzutrennen, und daß der Draht mit der Einsetz-Baugruppe unter Zurücklassung des Ablenkkeils aufgesetzt auf die bzw. festgeklemmt an der Dichtungsstück-Verankerung aus dem Bohrloch entfernt wird.
Gemäß dieser Erfindung wird eine Dichtungsstück-Verankerung zunächst in das Bohrloch in der Nähe der Stelle eingesetzt, wo der Ablenkkeil angeordnet werden soll. Das Drahtseil wird mit einer Einsetz-Baugruppe bereitgestellt, welche Baugruppe den Ablenkkeil mit Hilfe eines Mittels trägt, das ein verschiebbares Element umfaßt. Die Einsetz-Baugruppe wird in das Bohrloch mit Hilfe des Drahtseils auf der Drahtseileinheit eingeführt, solange bis sich der Ablenkkeil an die Dichtungsstück-Verankerung anfügt, zu welchem Zeitpunkt die Einsetz-Baugruppe ausgelöst wird, um eine Rückstoßkraft bereitzustellen, um das verschiebbare Element zu trennen, wodurch die Einsetz-Baugruppe von dem Ablenkkeil getrennt wird. Danach wird das Drahtseil und die Einsetz-Baugruppe von dem Bohrloch entfernt, unter Zurücklassung des auf die Dichtungsstück-Verankerung gesetzten Ablenkkeils.
Die Erfindung wird nachfolgend ausführlicher unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform und mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
Fig. 1 einen herkömmlichen Aufbau für eine elektrische Drahtseileinheit zum Setzen einer Dichtungsstück-Verankerung in einem Bohrloch zeigt.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung, die in dieser Erfindung nützlich ist, welche ein elektrisches Drahtseil-Setzwerkzeug einsetzt.
Fig. 1 zeigt die Erde 1, die ein Bohrloch aufweist, das sich in diese hinein nach unten erstreckt. Das Bohrloch 2 ist bis zu einer festen Tiefe 4 mit einem Oberflächen-Futterrohr 3 ausgekleidet. Das Bohrloch 2 umfaßt außerdem ein Futterrohr 5, das sich vom üblichen Kopf des Bohrlochs 6 an der Erdoberfläche 7 hinab zu einer Produktionsformation (nicht gezeigt) erstreckt. Das Futterrohr 5 erstreckt sich in den Bohrlochkopf 6 hinein, der auf der Oberseite von einem üblichen Kronenventil 8 abgeschlossen ist. Der Bohrlochkopf 6 trägt ein mit einem Ventil versehenes Rohr 9, aus dem Öl, Gas oder andere Fluide, das bzw. die von der Produktionsformation, die vom dem Futterrohr 5 durchbohrt wird, gefördert werden, von dem Bohrloch zur Weiterverarbeitung, Speicherung, zum Transport und dergleichen abgeführt werden kann.
Auf der Erdoberfläche 7 in der Nähe des Bohrlochkopfs 6 befindet sich eine herkömmliche elektrische Drahtseilheit 10, die einen Vorrat an elektrischer Drahtleitung 11 trägt. Der Bohrlochkopf 6 ist auf der Oberseite von einer herkömmlichen Schmiervorrichtung 12 abgeschlossen, die ein Seilscheibenrad 13 trägt, über das das Drahtseil 11 gelangt, wenn es in die Schmiervorrichtung 12 gelangt, und zwar über einen Füllungsbox-Schmierstoffinjektionskopf 14 zum Zugang in das Innere des Bohrlochs 2 und des Futterrohrs 5.
In Fig. 1 ist gezeigt, daß das Drahtseil 11 einen herkömmlichen Seilkopf 15 trägt, der einfach für eine Verbindungsfunktion sorgt, welche Vorrichtung auch immer mit dem Drahtseil 11 verbunden und von diesem getragen werden soll. Unterhalb des Seilkopfs 15 befindet sich ein herkömmliches elektrisches Drahtseil-Setzwerkzeug 16. Das Setzwerkzeug 16 trägt ein Ablenkkeil-Dichtungsstück bzw. eine Dichtungsstück-Verankerung 17. An dem Dichtungsstück 17 ist eine aufragende Vorschubstange 18 starr befestigt, wobei die Vorschubstange 18 in üblicher Weise am Setzwerkzeug 16 befestigt ist. Die Vorschubstange 18 trägt auch einen Ausrichtungsansatz 19, um den Ablenkkeil in der gewünschten Weise zu orientieren, wenn der Ablenkkeil auf das Dichtungsstück 17 gesetzt wird. Das Dichtungs stück 17 kann auch mit einer einarmigen Bogenfeder, einem Magneten oder einer vergleichbaren Ausrichtungsvorrichtung und einer Oberflächen-Auslesevorrichtung gesetzt werden, um dem Benutzer anzuzeigen, falls sich der Ansatz 19 in einer wünschenswerten Position befindet.
Wenn das Dichtungsstück 17 längs des Verlaufs des Futterrohrs 5 bis zu der gewünschten Stelle abgesenkt wurde, wird das Setzwerkzeug 16 von der Drahtseileinheit 10 durch Übertragung eines elektrischen Signals längs des Drahtseils 11 elektrisch ausgelöst, um das Setzwerkzeug 16 in üblicher Weise von der Vorschubstange 18 zu trennen. Bei dem Setzwerkzeug 16 kann es sich um irgendein Basis-Drahtseilsetzwerkzeug handeln, wie beispielsweise einer Baker Modell E-4 Drahtseil-Drucksetzvorrichtung. Das Verankerungsstück kann dann mit Hilfe eines herkömmlichen Überwachungswerkzeugs überprüft werden, um die Orientierung des Ansatzes 19 zu bestimmen. Das bis jetzt beschriebene Verfahren ist aus dem Stand der Technik bekannt und braucht nicht ausführlicher beschrieben werden, um den Fachmann auf diesem Gebiet vollständig zu informieren.
Nachdem das Dichtungsstück 17 innerhalb des Futterrohrs 5 in der in Fig. 1 beschriebenen Art und Weise eingesetzt wurde, ist es Zeit, den Ablenkkeil auf das Dichtungsstück 17 aufzusetzen. Gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, werden ein Drahtseil 11 und ein Seilkopf 15 verwendet, um ein elektrisches Drahtseil- Setzwerkzeug 20 zu tragen, das einen herkömmlichen Zündkopf 21 trägt, ähnlich zu dem, der in einem Setzwerkzeug 16 eingesetzt wird. Das Setzwerkzeug 20 trägt auch einen Kolben 22, der sich nach unten bewegt, und zwar für den Fall der Vorrichtung aus Fig. 2 und in Abhängigkeit von der Detonation eines in dem Zündkopf 21 mitgeführten Sprengstoffs. Der Sprengstoff wird mit Hilfe eines elektrischen Signals gezündet, das über das Drahtseil 11 von der elektrischen Drahtseileinheit 10 aus Fig. 1 weitergeleitet wird. Der Kolben 22 trägt eine Kolbenstange 23, die unmittelbar oder mittelbar mit einem verschiebbaren bzw. scherbaren Element 24 oder mit einer Verbindungsvorrichtung, wie sie beispielsweise in US- Patent 5,222,554 für Blount et al gezeigt wird, verbunden ist. Das verschiebbare Element 24 ist starr am Ablenkkeil 25 befestigt. Wenn der Ablenkkeil 25 auf das Verankerungsstück 17 gesetzt wird, so daß die Vorschubstange 18 und der Ausrichtungsansatz 19 sich an passende Öffnungen und Rillen im Inneren des Ablenkkeils 25 anfügen, ist es somit Zeit, das Setz werkzeug 20 vom Ablenkkeil 25 zu trennen. Dies erfolgt durch elektrische Auslösung des Sprengstoffs in dem Zündkopf 21, was eine Stoßkraft auf den Kolben 22 vermittelt, welche Kraft das verschiebbare Element 24 trennt oder den Ablenkkeil 25 auf andere Art und Weise freigibt. Anschließend können das Drahtseil 11, der Seilkopf 15 und das Setzwerkzeug 20 gemeinsam mit dem Kolben 22 und der Stange 23 vom Inneren des Futterrohrs 5 entfernt werden, unter Zurücklassung des Ablenkkeils 25, der fest auf dem Dichtungsstück 17 abgesenkt wurde. Es sei darauf hingewiesen, daß andere Werkzeuge eingesetzt werden können, wie beispielsweise solche, bei denen ein Kolben 22 sich nicht bewegt, sondern bei denen sich stattdessen der Zylinder um den Kolben oder ein anderes Element bewegt, um die gewünschte Scherwirkung zu bewirken.
Wahlweise kann ein herkömmliches Ausrichtungswerkzeug von der Einsetz-Baugruppe aus Fig. 2 getragen werden. Das Ausrichtungswerkzeug wird dazu verwendet, um dem Benutzer an der Erdoberfläche die Orientierung des Ablenkkeils anzuzeigen, während dieser gerade auf dem Dichtungsstück 17 plaziert wird.
Von der Einsetz-Baugruppe 20 kann auch ein herkömmliches Schaltbewegungs-Werkzeug getragen werden. Dieses Werkzeug wird dazu verwendet, um den Ablenkkeil physisch zu drehen und diesen in der gewünschten Richtung auszurichten, bevor dieser auf das Dichtungsstück 17 gesetzt wird.
Die Vorrichtung dieser Erfindung kann innerhalb einer beliebigen Bohrlochröhre in einem Bohrloch eingesetzt werden und kann durch ein Gestänge getrieben werden, das sich bereits an Ort und Stelle innerhalb einer Verschalung, wie beispielsweise einem Futterrohr 5, befindet. Für den Fall von Arbeitsvorgängen durch ein Gestänge hindurch kann das Gestänge irgendwo längs des Verlaufs des Futterrohrs enden, so daß die Dichtungsstück-Verankerung und der Ablenkkeil durch das Gestänge hindurch weitergereicht werden und dann innerhalb des Futterrohrs unterhalb von der Stelle, wo das Gestänge endet, abgesetzt werden können.
Sinnvolle Variationen und Modifikationen sind innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Patentansprüche möglich.

Claims

1. Verfahren zum Einsetzen eines Ablenk- bzw. Richtkeils in ein Bohrloch, das sich von der Erdoberfläche in den Erdboden hinein erstreckt, und wobei eine Verankerung (17) für ein Dichtungsstück insbesondere in einem Bohrgestänge zunächst in das Bohrloch eingesetzt wird, ein Umlenkkeil (25), der mit Hilfe eines verschiebbaren bzw. scherbaren Elements (24) an einer Einsetz-Baugruppe angebracht ist, auf die Dichtungsstück-Verankerung abgesenkt und an dieser festgeklemmt bzw. blockiert wird, und das verschiebbare Element dann abgetrennt wird, um den Ablenkkeil von der Einsetz-Baugruppe zu trennen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsetz-Baugruppe an einem ersten Endabschnitt eines Drahts bzw. Seilwerks (11) einer Drahtseileinheit angebracht ist, die sich an der Erdoberfläche befindet, welche Einsetz-Baugruppe eine elektrische Draht-Einsetzvorrichtung (20) umfaßt, die einen Zündkopf (21) trägt, der einen elektrisch zündbaren Explosivstoff enthält, und ein Element (22, 23), das sich in Abhängigkeit von der Zündung des Explosivstoffes bewegt und auf das verschiebbare Element (24) einwirkt, daß der erste Endabschnitt des Drahts mit der Verbindung aus der Einsetz-Baugruppe und dem Ablenkkeil so lange in das Bohrloch eingeführt wird, bis sich der Ablenkkeil an die Dichtungsstück-Verankerung anpaßt bzw. anfügt, daß die Einsetz-Baugruppe dann gezündet bzw. ausgelöst wird, um das verschiebbare Element abzutrennen, und daß der Draht mit der Einsetz-Baugruppe unter Zurücklassung des Ablenkkeiles, aufgesetzt auf die bzw. festgeklemmt an der Dichtungsstück-Verankerung, aus dem Bohrloch entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsetz-Baugruppe zumindest ein Ausrichtungs-Werkzeug und ein Schaltbewegungs-Werkzeug trägt.