DE69506754T2

DE69506754T2 - Verrohrungs-Zentrierkorb

Info

Publication number: DE69506754T2
Application number: DE69506754T
Authority: DE
Inventors: William Barron; Alistair Bertram Clark; Ian Alistair Kirk
Original assignee: Downhole Products Ltd
Current assignee: Downhole Products Ltd
Priority date: 1994-03-12
Filing date: 1995-03-09
Publication date: 1999-09-16
Anticipated expiration: 2015-03-10
Also published as: GR3029753T3; CA2144504A1; GB9404857D0; DE69519594T2; ES2154434T3; NO950928L; DK0671546T3; NO950928D0; DK0816628T3; EP0671546B1; EP0816628B1; US5797455A; ATE175002T1; EP0671546A1; EP0816628A1; CA2144504C; DE69519594D1; DE69506754D1; ATE197981T1; ES2128660T3

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Verrohrungszentrierkorbanordnung und bezieht sich im besonderen auf eine Verrohrungszentrierkorbanordnung zur Erleichterung des Zementierens von Verrohrungen in einem Bohrloch.
Wenn ein Bohrloch zur schliesslichen Herstellung von Kohlenwasserstoffen gebohrt wurde, beinhaltet eines der Verfahren, das häufig angewendet wird, um das Bohrloch für die Herstellung betriebsbereit zu machen, das Aufstellen einer hohlen röhrenförmigen Verrohrung im Bohrloch und das Auffüllen des Raumes zwischen der Außenseite der Verrohrung und dem Bohrloch mit Zement, hauptsächlich als Dichtungsmasse und auch als mechanische Unterstützung für die Verrohrung. Da es wünschenswert ist, daß die Verrohrung beim Zementieren im Bohrloch zentriert ist, wurde vorgeschlagen, die Verrohrung (vor dem Zementieren) mit außen angebrachten Zentrierkörben, welche die Verrohrung vom Bohrloch fernhalten und sie im Zentrum des Bohrlochs halten, bereitzustellen.
Eine Anzahl von Verrohrungs-Zentrierkörben wird in der Internationalen Patentanmeldung Nr. WO 91/05936 offenbart. Bei diesen Zentrierkörben variiert die Breite der Klingen des Zentrierkorbs. Die Klingen sind jedoch an ihrem unteren Ende schmaler als an ihrem oberen Ende, um eine Strahlbohrer-Wirkung zu unterstützen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Verrohrungszentrierkorbanordnung bereitgestellt, die eine röhrenförmige Verrohrung und einen Zentrierkorb beinhaltet, wobei der Zentrierkorb einen ringförmigen Körper und ein im wesentlichen zylindrisches Bohrloch beinhaltet, das sich der Länge nach durch den Körper erstreckt, wobei der ringförmige Körper aus einem aus einer Zinklegierung bestehenden Material hergestellt wird und wobei das Bohrloch eine Spielpassung um die durch den Zentrierkorb zu zentrierende röhrenförmige Verrohrung darstellt.
Der Zentrierkorb ist vorzugsweise frei von irgendwelchen Mitteln, die eine Verrohrung eng greifen, wenn der besagte Zentrierkorb darauf angebracht wird, wobei der besagte Zentrierkorb und die besagte Verrohrung beide drehbar sind.
Typischerweise ist die Zinklegierung, aus welcher der Zentrierkorb hergestellt ist, vorzugsweise eine der "Zinc Alloy"-Reihe von Zinklegierungen, die von Brock Alloys (GB) geliefert werden.
Die besagten Klingen werden vorzugsweise beide im wesentlichen im gleichen Abstand um den Körper herum angebracht. Die besagten Klingen erstrecken sich jeweils vorzugsweise im Umfang zumindest halb zwischen den der Länge nach gegenüberliegenden Enden der Klingen über den besagten Körper, um am Umfang eine Anordnung jeder der jeweiligen Bohrlochberührungsflächen bereitzustellen. Die besagten Klingen haben jeweils vorzugsweise einen radial inneren Weg, der mit dem besagten Körper integral ist, wobei jeder radial innere Weg vorzugsweise im Umfang breiter als die jeweilige äußere Kante ist. Der besagte Zentrierkorb weist vorzugsweise fünf der besagten Klingen auf.
Die der Länge nach gegenüberliegenden Enden der besagten Klingen und/oder des besagten Körpers können abgeschrägt oder zugespitzt werden, um die Durchfahrt des besagten Zentrierkorbs durch ein Bohrloch hinunter zu erleichtern.
Es kann auch eine Zentrierkorbzwinge bereitgestellt werden, um einen erfindungsgemäßen Verrohrungs- Zentrierkorb der Länge nach einzuspannen, wenn sie auf der Verrohrung angebracht wird, wobei die besagte Zwinge einen Ring beinhaltet, der ein im wesentlichen zylindrisches Bohrloch aufweist, das sich der Länge nach dadurch erstreckt, wobei das besagte Bohrloch so bemessen ist, das es um die Verrohrung paßt, und wobei der besagte Ring eine längliche Arretiervorrichtung aufweist, um die Zwinge der Länge nach an der Verrohrung zu arretieren.
Die besagte Arretiervorrichtung beinhaltet vorzugsweise ein oder mehrere Bohrlöcher mit Innengewinde, die sich kreisförmig durch den besagten Ring hindurch erstrecken, und ein Befestigungselement mit Schraubengewinde innerhalb jedem der besagten Bohrlöcher mit Innengewinde, wobei jedes der besagten Befestigungselemente so in den besagten Zentrierkorb hinein schraubbar ist, das es mit der Zwingenarretierung in Berührung ist.
Der besagte Ring kann aus einer Zinklegierung geformt werden, die vorzugsweise dieselbe Legierung wie diejenige, aus der der Zentrierkorb geformt ist, ist. Jedes des besagten Bohrlöcher mit Innengewinde kann durch einen anfänglich getrennten Gewindeeinsatz gebildet werden, der bei der Herstellung einen integralen Bestandteil der besagten Zwinge ausmacht, indem er zum Beispiel in den Ring hineingegossen wird, und die besagten Gewindeeinsätze können aus Materialien geformt werden, die im wesentlichen anders als das Material, aus dem der Ring geformt ist, sind, z. B. aus Messing oder Stahl, im Vergleich zu einer Zinklegierung.
Zwei oder mehr Zentrierkörbe können auf der besagten Verrohrung befestigt werden, vorzugsweise so, dass sie darauf drehbar sind.
Der oder jeder der besagten Zentrierkörbe kann der Länge nach durch eine jeweilige Zwinge eingespannt und auf der besagten Verrohrung an oder angrenzend an einem der Enden des jeweiligen Zentrierkorbs angebracht werden. Einer oder mehrere der besagten Zentrierkörbe können der Länge nach durch ein jeweiliges Zwingenpaar eingespannt werden, wobei eines der besagten Zwingenpaare auf dem besagten Zentrierkorb an oder angrenzend an jedes der der Länge nach gegenüberliegenden Enden des jeweiligen Zentrierkorbs angebracht wird.
Verfahren zur Zementierung einer hohlen röhrenförmigen Bohrlochverrohrung in ein Bohrloch beinhaltet den Schritt, die besagte Verrohrung an zumindest einem Zentrierkorb zu befestigen, um eine Verrohrungszentrieranordnung, zusammen mit einer notwendigen oder wünschenswerten Anzahl von Zwingen zu bilden, wobei die besagte Zusammensetzung im besagten Bohrloch so angebracht wird, das der oder jeder der besagten Zentrierkörbe zumindest eine Verrohrungs- Zentrierkorb-Funktion für die besagte Verrohrung innerhalb des besagten Bohrlochs bereitstellt und wobei der Zement in Leerräume zwischen der Außenseite der besagten Verrohrung und dem Bohrloch das besagten Bohrlochs eingefüllt wird.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand von Beispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:-
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht von oben und auf eine Seite einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verrohrungs-Zentrierkorbs darstellt;
Fig. 2 eine Grundansicht von oben auf die erste Ausführungsform darstellt;
Fig. 3 eine Unteransicht der ersten Ausführungsform darstellt;
Fig. 4 und 5 jeweils radiale (Grund-) bzw. Umfangs-(Seiten-) Ansichten einer Klinge, die einen Teil der ersten Ausführungsform bildet, darstellen;
Fig. 6, 7 und 8 jeweils Grund-, perspektivische bzw. Seitenansichten einer Verrohrungszwinge, die man in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung benutzen kann, darstellen; und
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Zusammenstellung darstellt.
Sich vorerst auf Fig. 1-3 beziehend, wobei ein erfindungsgemäßer Verrohrungs-Zentrierkorb 10 einen einheitlichen Kreisring, der einen im allgemeinen zylindrischen Körper 12 und eine regelmäßige Anordnung von fünf gleichwinklig angeordneten Klingen 14, die integral mit dem Körper 12 geformt sind, beinhaltet. Ein zylindrisches Bohrloch 16 erstreckt sich der Länge nach und koaxial durch den Körper 12, wobei das Bohrloch 16 einen im wesentlichen einheitlichen Durchmesser aufweist, der so bemessen ist, daß er eine Spielpassung um die Bohrverrohrung (nicht gezeigt in den Fig. 1-8) darstellt.
Jede der Klingen 14 (siehe auch Fig. 4 & 5) erstreckt sich nicht nur zwischen den der Länge nach gegenüberliegenden Enden des Körpers 12, sondern erstreckt sich auch im Umfang halb um die Peripherie des Zentrierkorbs 10. Die Schräglage der Klinge 14 gewährleistet, daß ihre jeweiligen radial äußeren Kanten 18 gemeinsam eine im Umfang im wesentlichen einheitliche Bohrlochberührungsfläche für den Zentrierkorb 10 bereitstellen, wie am genausten in Fig. 2 und 3 gezeigt wird.
Jede der Klingen 14 hat einen jeweiligen radial inneren Weg 20, der mit dem Körper 12 integral ist. Bei jeder der Klingen 14 weist der Weg 20 eine im Umfang größere Breite auf als die äußere Kante 18, d. h. der Querschnitt jeder Klinge 14 spitzt sich zur Bohrlochberührungsperipherie des Zentrierkorbs 10 hin zu. Die einzelnen und gemeinsamen Formen der Klingen 14 und der länglichen, zwischen angrenzenden Klingenpaaren 14 gebildeten Flüssigkeitsdurchflußwege, verleiht dem Zentrierkorb 10 verbesserte Fließmerkmale und minimalisiert die Anreicherung von eingeklemmten Feststoffen während des Benutzens des Zentrierkorbs 10.
Sich der Länge nach gegenüberliegende Enden der Klingen 14 und des Körpers 12 werden abgeschrägt, um bei der Auf- und Ab-Bewegung des Zentrierkorbs 10 im Bohrloch behilflich zu sein.
Obwohl die Klingen 14 in den Fig. 4 und 5 getrennt vom Körper 12 gezeigt werden (und während die Klingen 4 getrennt geformt und danach mittels geeigneten Vorrichtungen am Körper 12 befestigt werden können) ist es vorzuziehen, den gesamten Zentrierkorb 10 in einem Stück herzustellen, vorzugsweise als Feingußstück aus einem geeigneten Metall oder einer geeigneten Legierung.
Das Material, das zur Herstellung des Zentrierkorbs 10 benutzt wird, ist eine Zinklegierung, vorzugsweise eine aus der "Zinc Alloy"-Reihe der Zinklegierungen, die von der Brock Alloys Company im Vereinigten Königreich geliefert werden. Der Gebrauch von Zinklegierungen im allgemeinen und von den "Zinc Alloy"-Legierungen im speziellen bietet eine Reihe von Vorteilen; die Zinklegierung ist funkenfrei (d. h. es entstehen keine Funken, wenn der Zentrierkorb 10 mit dem Stahl zusammentrifft), die Zinklegierung stellt sehr gute Trageeigenschaften, außergewöhnlichen Widerstand gegenüber Abnutzung und Abrasion und ausgezeichnete Stärke und Härte bereit, und die Zinkkomponente der Legierung stellt des Verrohrung, worum der Zentrierkorb 10 sitzt, kathodischen Schutz bereit.
Da das Bohrloch 16 eine Spielpassung um die Verrohrung herum darstellt und da dem Bohrloch 16 jegliche Mittel zum engen Greifen einer normal bemessenen Verrohrung fehlen, kann sich der Zentrierkorb 10 nicht nur frei um die Verrohrung herum bewegen, sondern auch entlang der Verrohrung (außer und bis der Zentrierkorb mit einem Hindernis, zum Beispiel mit einem vorstehenden Verrohrungsgelenk, zusammenstößt) frei bewegen. Um also dem Zentrierkorb 10 der Länge nach eine Zwangsführung bereitzustellen, um den Zentrierkorb im wesentlichen an seiner bevorzugten Stelle entlang der Verrohrung zu halten, aber ohne die Drehmöglichkeit des Zentrierkorbs bzw. der Verrohrung zu beeinträchtigen, wird eine Zwinge 50, wie gezeigt in Fig. 6, 7 und 8, verwendet, auf die nun verwiesen wird.
Die Zwinge 50 beinhaltet einen ungeteilten Ring 52 mit einem Bohrloch 54, dessen Durchmesser ungefähr dem Durchmesser des Bohrlochs 16 entspricht, um entlang des Zentrierkorbs 10 auf derselben Verrohrung angebracht zu werden. Der Ring 52 ist radial von fünf Löchern mit Innengewinde 56 durchdrungen. Der Ring 52 ist aus derselben Zinklegierung wie der Zentrierkorb 10 gegossen und fünf Gewindeeinsätze 58 werden entweder in den Ring 52 hineingegossen, um die Gewindelöcher 56 zu formen oder nachträglich in einen vorher gegossenen Ring hinein geschraubt oder hineingedrückt.
Unter der Benutzung der Zwinge 50 wird der Ring 52 um die Verrohrung herum in korrekter Beziehung zur vorgesehenen Position eines Zentrierkorbs angebracht. Eine Wühlschraube 60 wird dann in jedes der Gewindelöcher 56 hinein geschraubt, um eine dichte Befestigung an der tieferliegenden Verrohrung (nicht gezeigt in den Fig. 6-8) zu gewährleisten, um die Zwinge 50 an der Verrohrung zu befestigen.
Die befestigte Zwinge 50 stellt dann ein Widerlager bereit, das eine Längsbewegung des Zentrierkorbs in eine Richtung unterbricht, während es eine freie relative Drehung des Zentrierkorbs und der Verrohrung nicht behindert. Während eine einzelne Zwinge normalerweise unter einem Zentrierkorb auf einer vertikalen oder fast vertikalen Verrohrung sitzen würde, um freies Senken des Zentrierkorbs in die Verrohrung hinunter zu verhindern, könnten es die Umstände vorschreiben, daß eine Zwinge über dem Zentrierkorb sitzen soll, oder daß jeweils eine Zwinge an jedem Ende des Zentrierkorbs benutzt wird.
Fig. 9 stellt eine modifizierte Form eines Verrohrungs- Zentrierkorbs 100 dar, der um eine hohle röhrenförmige Verrohrung 102 herum angebracht ist, die sich in einer Bohrlochverrohrung 104 befindet. Der modifizierte Zentrierkorb 100 ist im wesentlichen derselbe, wie der oben beschriebene Zentrierkoxb 10 und weicht in erster Linie in den Massen und Proportionen seiner Klingen 106 ab. Vor allem sind die Klingen 106 im Umfang am unteren Ende des Zentrierkorbs 100 weiter als sie es am oberen Ende sind. Fig. 9 illustriert auch die Art und Weise, in welcher dex Zentrierkorb die Verrohrung von direktem Kontakt mit der Bohrlochverrohrung fernhalten und sie zentral innerhalb der Bohrlochverrohrung in Vorbereitung der nachfolgenden Zementierung halten wird.
Im Falle, daß die Verrohrung sich innerhalb einer Verrohrung mit größerem Durchmesser befindet, können Zentrierkörbe an der inneren Verrohrung eingesetzt werden, um sie von direktem Kontakt mit der äußeren Verrohrung fernzuhalten.

Claims

1. Verrohrungszentrierkorbanordnung bestehend aus einer röhrenförmigen Verrohrung (102) und einem Zentrierkorb (10), wobei der Zentrierkorb (10) aus einem ringförmigen Körper (12) und einem im wesentlichen zylindrischen Bohrloch (16), das sich der Länge nach durch den Körper (12) erstreckt, besteht, wobei das Bohrloch (16) eine Spielpassung um die durch den Zentrierkorb (10) zu zentrierende röhrenförmige Verrohrung (102) darstellt, dadurch gekennzeichnet, das der ringförmige Körper (12) aus einem aus Zinklegierung bestehenden Material hergestellt wird.

2. Verrohrungszentrierkorbanordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Zentrierkorb weiterhin am Umfang eine Anordnung einer Vielzahl von sich der Länge nach erstreckenden Klingen (14) beinhaltet, die am Umfang um den Körper (12) verteilt sind, um einen Durchflußweg zwischen jedem im Umfang angrenzenden Klingenpaar (14) zu beschreiben, wobei jeder Durchflußweg einen Flüssigkeitsdurchflußweg zwischen den der Länge nach gegenüberliegenden Enden des Zentrierkorbs (10) bereitstellt, wobei jede Klinge (14) eine radial äußere Kante (18) aufweist, die eine Brunnenbohrlochberührungsfläche bereitstellt.

3. Verrohrungszentrierkorbanordnung gemäß Anspruch 2, wobei die Klingen im wesentlichen im gleichen Abstand um den Körper angebracht sind.

4. Verrohrungszentrierkorbanordnung gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei sich die Klingen im Umfang zumindest halb zwischen den der Länge nach gegnüberliegenden Enden der Klingen über den Körper erstrecken.

5. Verrohrungszentrierkorbanordnung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei jede Klinge einen radial inneren Weg, der mit dem Körper integral ist, beinhaltet, wobei jeder radial innere Weg im Umfang weiter ist als die jeweilige radial äußere Kante der Klinge.

6. Verrohrungszentrierkorbanordnung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei 5 Klingen auf dem Körper bereitgestellt werden.