DE69529370T2

DE69529370T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Untersuchen oder Warten von Bohrlöchern

Info

Publication number: DE69529370T2
Application number: DE69529370T
Authority: DE
Inventors: Harold Kent Beck; Paul David Ringgenberg; Roger Lynn Schultz
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 1994-08-15
Filing date: 1995-08-15
Publication date: 2003-05-15
Anticipated expiration: 2015-08-16
Also published as: CA2155916A1; EP1693548A3; EP1693548B1; EP1239113A2; EP1239113B1; CA2155916C; EP1693547B1; DE69529370D1; EP1693547A3; EP1239113A3; EP1693548A2; EP1693547A2; US5540280A; EP0699819B1; DE69535165D1; EP0699819A2; EP0699819A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf auf Methoden und Geräte für das Instandhalten und Testen eines Bohrloches und eignen sich besonders für die frühzeitige Auswertung eines Bohrloches nachdem dasselbe gebohrt wurde, sowohl wie vor dem Einzementieren einer Verrohrung in das Bohrloch.
Während des Bohrens und Fertigstellens von Öl- und Gasbohrlöchern ist es oft notwendig, die Produktionsfähigkeiten desselben Bohrloches zu testen oder auszuwerten. Dies wird normalerweise durch das Isolieren einer Untergrundformation durchgeführt, welche getestet werden soll, und das darauffolgende Einführen einer Bohrlochflüssigkeitsprobe entweder in eine Probekammer oder aufwärts durch eine Rohranordnung hindurch an die Erdoberfläche. Verschiedene Daten, wie zum Beispiel Druck und Temperatur der produzierten Bohrlochflüssigkeit, können innerhalb des Tiefloches überwacht werden, um auf diese Weise die Langzeit-Produktionscharakteristiken der Formation auszuwerten.
Ein oft angewendetes Bohrlochtestverfahren ist das Einzementieren einer Verrohrung in das Bohrloch und das darauffolgende Perforieren dieser Verrohrung neben den interessanten Zonen. Das Bohrloch kann danach durch diese Perforierungen hindurch fließgetestet werden. Solche Fließtests werden gewöhnlich mit einer Bohrstangen-Testerkette durchgeführt, welche aus einer Rohranordnung innerhalb der Verrohrung besteht. Die Bohrstangen-Testerkette umfasst Packer, Prüfventile, Umlaufventile und ähnliche Geräte für das Kontrollieren des Durchflusses von Flüssigkeiten durch die Bohrstangen-Testerkette.
Obwohl das Bohrstangentesten von verrohrten Bohrlöchern sehr gute Testdaten liefert, hat es dennoch den Nachteil, dass das Bohrloch zunächst verrohrt werden muss, bevor ein solcher Test durchgeführt werden kann. Bessere Speicherdaten können ausserdem oft unverzüglich nach dem Bohren des Bohrloches und bevor einem zu grossen Zerstören der Formation durch Bohrschlamm und ähnlichem erzielt werden.
Aus diesen Gründen ist es oft wünschenswert, die mögliche Produktionsfähigkeit eines Bohrloches auszuwerten, ohne die Kosten und die Verzögerungen zu verursachen, welche während des Verrohrens eines Bohrloches entstehen. Dies hat zu einer Reihe von versuchsweisen Entwicklungen eines erfolreichen Testes für ein offenes Bohrloch geführt, welcher in einem unverrohrten Bohrloch durchgeführt werden kann.
Eine solche Entwicklung, welche für das Testen eines offenen Bohrloches angewendet werden kann, ist das Anwenden eines gewichtseingestellten Druckpackers an einer Bohrstangen-Testerkette für ein offenes Bohrloch. Um einen solchen gewichtseingestellten Druckpacker für ein offenes Bohrloch betreiben zu können muss eine feste Oberfläche vorhanden sein, gegen welche das Gewicht eingestellt werden kann. Dies wird normalerweise entweder mit Hilfe eines zugespitzen Packers des "Rattenlochtyps" erzielt, welcher in der US-Anmeldung 2.222.829 von Humason usw. geoffenbart wird, oder mit Hilfe eines perforierten Ankers, welcher auf dem Boden des Bohrloches abgesetzt wird. Ein Nachteil der Anwendung von Druckpackern für offene Bohrlöcher ist die Tatsache, dass diese nur am Boden eines Bohrloches angewendet werden können. Es ist deshalb notwendig, eine interessante Formation unverzüglich nach ihrem Durchbohren zu testen. Diese Arten von Packern können jedoch nicht für das Testen einer Untergrundformation angewendet werden, welche sich auf einer wesentlich höheren Ebene befindet als der Boden des Bohrloches. Diese Art von Testerkette ist weiterhin auch offshore von wenig Nutzen, da sich das Bohrgestänge aufgrund des Differentialdrucks zwischen dem Bohrloch und den verschiedenen Formationen in dem offenen Bohrloch festsetzen kann. Ein Fachmann auf diesem Bereich wird sofort erkennen, dass Teile des Bohrgestänges gegen die Seite des Bohrloches anliegen werden, wenn das Bohrgestänge festgestellt ist und sich nicht weiter dreht, und dass manchmal eine Differentialdrucksituation auftreten wird, bei welcher das Bohrgestänge sich sehr fest gegen die Seitenwand des Bohrloches festsetzt. Dies repräsentiert besonders dann ein gefährliches Problem, wenn die Durchflußregelventile der Testerkette durch das Manipulieren derselben betätigt werden. In diesen Situationen kann es dann beinahe unmöglich sein die festsitzende Testerkette, und damit den Durchfluß durch dieselbe Testerkette, zu kontrollieren.
US-Anmeldung 4.648.448 beschreibt einen mehrfach einstellbaren Packer, welcher Flüssigkeit aus der Einstellkammer in den Ringraum umleiten kann, wenn derselbe gelöst wird.
Eine weiteres Verfahren nach dem aktuellen Stand der Technik für das Testen offener Bohrlöcher wird in US-Anmeldung 4.246.964 von Brandell geoffenbart und wird der vorliegenden Erfindung hiermit zugeordnet. Die Anmeldung von Brandell ist repräsentativ für ein System, welches von den Anmeldern der vorliegenden Erfindung als das Halliburton Hydroflate System vertrieben wird. Dieses Hydroflate System verwendet ein Paar von getrennt angeordneten aufblasbaren Packern, welche mit Hilfe einer Tieflochpumpe aufgeblasen werden. Bohrlochflüssigkeiten können dann durch das Bohrgestänge nach oben fliessen, welche die Packer innerhalb des Bohrloches stützt. Dieses System verfügt jedoch immer noch über den Nachteil, dass das Bohrgestänge der Gefahr des differentialen Festsetzens in dem offenen Bohrloch ausgesetzt ist.
Eine weitere Methode für das Testen eines offenes Bohrloches besteht aus der Anwendung von Kissentestern, welche einfach ein kleines, wiederstandsfähiges Kissen gegen die Seitenwand des Bohrloches drücken und durch eine Öffnung in demselben Kissen eine kleine eindirektionale Probe entnehmen. Ein Beispiel eines solchen Kissentesters wird in US-Anmeldung 3.577.781 von Lebourg geoffenbart. Der Hauptnachteil solcher Kissentester ist jedoch die Tatsache, dass sie nur eine sehr kleine eindirektionale Probe entnehmen können, welche die Formation oft nicht wirklich repräsentiert, und welche sehr wenig Daten bezüglich der Produktionscharakteristiken der Formation liefert. Es ist ausserdem manchmal nicht einfach, das Kissen ausreichend abzudichten. Auch wenn das Kissen abgedichtet werden kann wird dies oft nur deshalb geschehen, weil das Differential festgestellt werden kann, und das Werkzeug kann bei dem Entfernen desselben manchmal beschädigt werden.
Eine weitere Methode, die schon in mehreren verschiedenen Formen angewendet wurde, aber unserem besten Wissen nach noch nie erfolgreich kommerzialisiert wurde, ist das Erstellen einer äusseren Rohranordnung mit einem Packer, welcher zusammen mit einer an einer Drahtleitung eingeführten Rückströmkammer in einem Bohrloch eingestellt werden kann, welche dann mit der äusseren Anordnung in Kontakt gebracht wird, so dass unter dem Packer eine Probe entnommen werden kann. Ein Beispiel eines solchen Systems wird in US- Anmeldung 3.111.169 von Hyde geoffenbart, welche dieser Erfindung hiermit zugeordnet wird. Weitere Beispiele solcher Geräte werden in der US-Anmeldung 2.497.185 von Reistle, Jr., der US-Anmeldung 3.107.729 von Barry usw., der US- Anmeldung 3.327.781 von Nutter, der US-Anmeldung 3.850.240 von Conover, und der US-Anmeldung 3; 441,095 von Youmans geoffenbart.
Wir haben diese Testsysteme für offene Bohrlöcher des in US-Anmeldung 3.111.169 von Hyde allgemein geoffenbarten Typs nun auf mehrere Weisen verbessert.
Eine erste Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst eine Methode für das Istandhalten eines Bohrloches, bei welcher ein unverrohrtes Bohrloch eine interessante Untergrundzone oder Formation durchschneidet, wobei diese Methode das Folgende umfasst:
(a) das Einführen einer äusseren Rohranordnung in das Bohrloch, wobei die vorgenannte äussere Rohranordnung das Folgende umfasst: einen Packer mit einem aufblasbaren Element; einen Verbindungsdurchgang, welcher einen Innenraum der vorgenannten äusseren Rohranordnung mit dem vorgenannten Bohrloch unter dem vorgenannten Packer verbindet; ein Aufblasdurchgang, welcher das vorgenannte aufblasbare Element mit dem vorgenannten Innenraum der vorgenannten äusseren Rohranordnung verbindet; und ein Aufblasventil mit einer geöffneten Position, in welcher der vorgenannte Aufblasdurchgang geöffnet ist, und einer geschlossenen Position, in welcher der vorgenannte Aufblasdurchgang geschlossen ist, wobei das vorgenannte Aufblasventil mit Hilfe von Oberflächenmanipulierung der vorgenannten Rohranordnung zwischen seiner geöffneten und seiner geschlossenen Position hin und her bewegt werden kann;
(b) das Aufblasen des vorgenannten aufblasbaren Elementes durch das Erhöhen des Flüssigkeitsdrucks in dem vorgenannten Innenraum der vorgenannten äusseren Verrohrung während sich das vorgenannte Aufblasventil in seiner geöffneten Position befindet, und dasher das Einstellen des vorgenannten Packers in dem vorgenannten Bohrloch über der vorgenannten Untergrundzone oder Formation;
(c) das Schliessen des vorgenannten Aufblasventils nach Stufe (b) durch die Oberflächenmanipulierung der vorgenannten äusseren Verrohrung für das Aufrechterhalten der Position des vorgenannten Packers in dem vorgenannten Bohrloch;
(d) das Einführen eines inneren Bohrlochwerkzeugs in die vorgenannte äussere Verrohrung nach Stufe (c); und
(e) das Feststellen des vorgenannten inneren Bohrlochwerkzeugs in der vorgenannten äusseren Verrohrung und das Platzieren des vorgenannten inneren Bohrlochwerkzeugs in Flüssigkeitsverbindung mit der vorgenannten Untergrundzone oder Formation durch den vorgenannten Verbindungsdurchgang.
Der Packer der Stufe (a) sollte vorzugsweise aus einem herausziehbaren aufblasbaren Straddlepacker mit einem oberen und einem unteren Packerelement bestehen; und während Stufe (b) werden die vorgenannten oberen und unteren Packerelemente über und unter der jeweiligen vorgenannten Untergrundzone oder Formation eingestellt.
Bei einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst die Methode nach Stufe (e) eine weitere Stufe (f), bei welcher der vorgenannten Untergrundzone oder Formation durch den vorgenannten Verbindungsdurchgang in das innere Bohrlochwerkzeug hinein eine Flüssigkeitsprobe entnommen wird. Bei diesem Verfahren umfasst das innere Bohrlochwerkzeug der Stufe (d) vorzugsweise eine Rückströmkammer; und die Methode umfasst vorzugsweise weiter (g) das Einschliessen der vorgenannten Flüssigkeitsprobe in der vorgenannten Rückströmkammer; und (h) das Herausziehen der vorgenannten Rückströmkammer und der vorgenannten Flüssigkeitsprobe an einen Standort an der Erdoberfläche, ohne den vorgenannten Packer zu lösen. Stufen (d) bis (h) können wenn erforderlich wiederholt werden, um weitere Bohrlochflüssigkeitsproben einzuschliessen und herauszuziehen, ohne den vorgenannten Packer zu lösen.
Die Methode kann weiter das Einführen des vorgenannten inneren Bohrlochwerkzeugs an einer spulenförmigen Verrohrung in die vorgenannte äussere Verrohrung umfassen; und Stufe (f) kann das Einfliessen der vorgenannten Flüssigkeitsprobe durch die vorgenannte spulenförmige Verrohrung hindurch nach oben an einen Standort an der Erdoberfläche umfassen, wo ein Fließtesten der vorgenannten Untergrundzone oder Formation durchgeführt werden kann. Bei diesem Verfahren umfasst das vorgenannte innere Bohrlochwerkzeug während Stufe (d) vorzugsweise ein Schließventil in der spulenförmigen Verrohrung, welches bei Stufe (d) in einer geschlossenen Position gehalten wird; und Stufe (e) umfasst vorzugsweise das Bewegen des Schließventils der vorgenannten spulenförmigen Verrohrung in eine geöffnete Position, welche das vorgenannte innere Bohrlochwerkzeug wiederum beinahe gleichzeitig mit der vorgenannten äusseren Verrohrung in Kontakt bringt und auf diese Weise einen Innenraum der vorgenannten spulenförmigen Verrohrung mit der vorgenannten Untergrundzone oder Formation durch den vorgenannten Verbindungsdurchgang in Verbindung bringt. Wenn das innere Bohrlochwerkzeug an der spulenförmigen Verrohrung eingeführt wird, kann diese spulenförmige Verrohrung gleichzeitig auch ein Fließtestventil umfassen; und Stufe (f) kann das Öffnen des vorgenannten Fließtestventils umfassen, um ein Hindurchfliessen der vorgenannten Flüssigkeitsprobe durch die vorgenannte spulenförmige Verrohrung nach oben zu ermöglichen. Das Fließtestventil kann wiederholt geöffnet und geschlossen werden, um mehrere Sinkgeschwindigkeits- und Anstiegstests in der vorgenannten Untergrundformation durchzuführen. Das Prüfventil kann ausserdem aus einem druckempflindlichen Ringraumprüfventil mit einer Trieböffnung bestehen, welche in Flüssigkeitsverbindung mit einem zwischen der vorgenannten äusseren Verrohrung und der vorgenannten spulenförmigen Verrohrung definierten Rohrringraum steht; und Stufe (f) kann das Variieren eine Flüssigkeitsdrucks in dem vorgenannten Rohrringraum für das Öffnen des vorgenannten Fließtestventils umfassen.
Eine weitere Ausführung der Methode der vorliegenden Erfindung umfasst ein inneres Bohrlochwerkzeug, welches aus einem Flüssigkeitsinjektionswerkzeug bestehen kann; und die Methode kann nach Stufe (e) das Injizieren einer Behandlungsflüssigkeit aus dem vorgenannten Flüssigkeitsinjektionswerkzeug durch den vorgenannten Verbindungsdurchgang und in die vorgenannte Untergrundzone oder Formation hinein umfassen. Die äussere Verrohrung kann weiter ein Verbindungsventil umfassen, welches mit dem vorgenannten Verbindungsdurchgang assoziiert ist, wobei das vorgenannte Verbindungsventil über geöffnete und geschlossene Positionen verfügt, mit welchen der vorgenannte Verbindungsdurchgang jeweils geöffnet und geschlossen werden kann. In diesem Fall kann Stufe (e) auch das Bewegen des Verbindungsventils mit Hilfe des vorgenannten inneren Bohrlochwerkzeugs auf seine vorgenannte geöffnete Position umfassen.
Eine weitere Ausführung der Methode der vorliegenden Erfindung umfasst eine äussere Verrohrung, welche wiederum einen abdichtbaren Hohlraum umfasst, der mit dem vorgenannten Verbindungsdurchgang verbunden werden kann; und das vorgenannte innere Bohrlochwerkzeug kann bei Stufe (d) einen Stinger umfassen; und Stufe (e) kann das Einstechen des vorgenannten Stingers des vorgenannten inneren Bohrlochwerkzeugs in den vorgenannten abdichtbaren Hohlraum der vorgenannten äusseren Verrohrung umfassen.
Bei einer weiteren Ausführung der Methode umfasst die äussere Verrohrung ein Umlaufventil über dem vorgenannten Packer, welches den vorgenannten Innenraum der vorgenannten äusseren Verrohrung mit einem Bohrlochringraum zwischen dem vorgenannten Bohrloch und der vorgenannten äusseren Verrohrung über dem vorgenannten Packer verbindet; und Flüssigkeit läuft durch den vorgenannten Bohrlochringraum und durch das vorgenannten Umlaufventil um, während das vorgenannte innere Bohrlochwerkzeug durch den vorgenannten Verbindungsdurchgang in Flüssigkeitsverbindung mit der vorgenannten Untergrundformation steht, und verhindert auf diese Weise ein Festsetzen der vorgenannten äusseren Verrohrung in dem vorgenannten unverrohrten Bohrloch.
Die vorliegende Erfindung nutzt ein System, welches eine äussere Verrohrung mit einem aufblasbaren Packer, einen Verbindungsdurchgang durch die Verrohrung hindurch unter dem Packer, eine Aufblasverbindung in Verbindung mit dem aufblasbaren Element des Packers, und ein Aufblasventil umfasst, welches den Durchfluß von Aufblasflüssigkeit durch den Aufblasdurchgang hindurch kontrolliert. Das Aufblasventil ist so konstruiert, dass das Öffnen und Schliessen des Aufblasventils durch das Manipulieren der äusseren Verrohrung von der Oberfläche aus kontrolliert werden kann. Auf diese Weise kann der aufblasbare Packer durch ein einfaches Manipulieren der äusseren Verrohrung und das Auferlegen eines Flüssigkeitsdrucks auf die Verrohrung ohne das Einführen einer Rückströmkammer oder eines anderen inneren Bohrlochwerkzeugs in die Verrohrung innerhalb des Bohrloches eingestellt werden kann. Wenn der Packer eingestellt ist, kann ein inneres Bohrlochwerkzeug wie zum Beispiel eine Rückströmkammer eingeführt und an der äusseren Verrohrung befestigt werden, um das innere Bohrlochwerkzeug auf diese Weise durch den Verbindungsdurchgang in Flüssigkeitsverbindung mit einer Untergrundformation zu setzen.
Bei einer weiteren Ausführung der Methode nutzt ein ähnliches System wie das gerade hier beschriebene System einen herausziehbaren Straddlepacker mit einem oberen und einem unteren Packerelement, und umfasst weiter ein Umlaufventil über dem oberen Packerelement. Der Verbindungsdurchgang ended zwischen dem oberen und dem unteren Packerelement. Bei diesem System kann das Umlaufventil sowohl vor wie auch nach dem Einführen und Feststellen des inneren Bohrlochwerkzeugs in der äusseren Verrohrung dazu angewendet werden, Flüssigkeit durch den Bohrlochringraum umlaufen zu lassen, so dass ein differentiales Festsetzen der äusseren Verrohrung in dem Bohrloch verhindert wird.
Bei einer weiteren Methode werden Bohrlochflüssigkeitsproben mit Hilfe des Einführens einer inneren Verrohrung gesammelt, welche vorzugsweise eine innere spulenförmige Verrohrung umfasst, die in die weiter oben beschriebene äussere Verrohrung eingeführt wird. Die spulenförmige Verrohrung wird mit der äusseren Verrohrung verbunden. Die spulenförmige Verrohrung wird mit der äusseren Verrohrung verbunden, und der Hohlraum der spulenförmigen Verrohrung wird durch den Verbindungsdurchgang, welcher in der äusseren Verrohrung definiert ist, mit einer Untergrundformation verbunden. Bohrlochflüssigkeit aus der Untergrundformation kann dann durch den Verbindungsdurchgang und aufwärts durch die spulenförmige Verrohrung nach oben fliessen. Eine solche spulenförmige Verrohrung kann ausserdem verschiedene Ventile für die Kontrolle des Flüssigkeitsdurchflusses durch dieselbe umfassen. Bei einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung nutzt die spulenförmige Verrohrung druckempfindliche Ringraumregelventile, welche mit Hilfe von Druckänderungen in einem Rohrringraum kontrolliert werden, welcher zwischen der spulenförmigen Verrohrung und der äusseren Verrohrung definiert ist.
Bei einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung kann das System auch dazu angewendet werden, eine Untergrundformation zu behandeln. Anstelle des Einführens einer Rückströmkammer für das Einholen einer Flüssigkeitsprobe wird hier ein unter Druck stehender Injizierkannister in die äussere Verrohrung eingeführt und dort befestigt. Dieser unter Druck stehende Injizierkannister wird dann durch den Verbindungsdurchgang mit der Untergrundformation verbunden. Eine Behandlungsflüssigkeit wie zum Beispiel eine Säure kann dann in die Untergrundformation injiziert werden.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nun verschiedene bevorzugte Ausführungsformen derselben zur Veranschaulichung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei
Fig. 1A-1C eine Reihe von drei aufeinander folgenden schematischen Repräsentationen der Anwendung einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellen, welche eine äussere Verrohrung mit einer Rückströmkammer oder einem Injizierkannister oder ähnlichem umfasst, welche an einer Drahtleitung in die äussere Verrohrung eingeführt wird.
Fig. 1A die äussere Verrohrung darstellt, nachdem diese in ein Bohrloch auf eine Position neben einer interessanten Untergrundformation eingeführt wurde.
Fig. 1B die Packer darstellt, welche in dem unverrohrten Bohrloch eingestellt wurden, und eine Rückströmkammer, welche an einer Drahtleitung in die äussere Verrohrung hinunter eingeführt wurde.
Fig. 1C die Rückströmkammer in Verbindung mit dem Rückströmbehälter der äusseren Verrohrung darstellt, wobei hier eine Bohrlochflüssigkeitsprobe in die Rückströmkammer einfliesst.
Fig. 2A-2C eine Reihe von drei aufeinander folgenden schematischen Zeichnungen darstellen, welche eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellen, bei welcher die Rückströmkammer an der Drahtleitung durch eine innere spulenförmige Verrohrung mit einem Gerät für die Verbindung mit dem Rückströmbehälter der äusseren Verrohrung an ihrem unteren Ende ersetzt wird.
Fig. 2A die äussere Verrohrung während des Einführens derselben in das Bohrloch in einer Position neben einer interessanten Untergrundformation darstellt.
Fig. 2B die Packer zeigt, welche hier in das Bohrloch eingeführt sind, und eine innere spulenförmige Verrohrung, welche auch eingeführt wird.
Fig. 2C die innere spulenförmige Verrohrung zeigt, welche hier mit der äusseren Verrohrung verbunden wurde, sowohl wie Bohrlochflüssigkeit aus der Formation, welche durch die spulenförmige Verrohrung nach oben fliesst.
Fig. 3A-3J eine erhöhte Teilansicht der Konstruktion einer Rückströmkammer- und Straddlepackermontage wie diejenige zeigen, die auf Fig. 1A schematisch dargestellt ist. Diese Montage befindet sich in einer Position, in welcher die Packer eingefahren sind, wie sie es sein würden, wenn sie wie auf Fig. 1A geoffenbart in das Bohrloch eingeführt werden.
Fig. 4A-4E zeigen eine erhöhte Teilansicht der auf Fig. 3A-3E dargestellten Montage, auf welchen zusätzlich eine Rückströmkammer dargestellt ist, welche zum Teil auf eine ähnliche Art und Weise wie die auf Fig. 4A-4E geoffenbarte in die Montage eingeführt wurde, und auf welchen die Packer aufgeblasen sind, um sie wie auch auf Fig. 1B schematisch dargestellt innerhalb des unverrohrten Bohrloches festzustellen.
Fig. 5A-5E zeigen eine erhöhten Ausschnittsansicht des oberen Teils der auf Fig. 3A-3E dargestellten Montage, bei welcher die Rückströmkammer in einer Position festgestellt ist, in welcher eine Bohrlochflüssigkeitsprobe zwischen den Packern hindurch und in die Rückströmkammer hineinfliessen kann. Dies entspricht der auf Fig. 1C schematisch dargestellten Position.
Fig. 6A-6E zeigen eine erhöhte Teilansicht des oberen Teils der auf Fig. 3A-3E dargestellten Montage, nachdem die Rückströmkammer entfernt wurde und während die Montage sich in einer Ausgleichsposition befindet, in welcher der Druck innerhalb des Bohrloches zwischen den Elementen des Straddlepackers mit Hilfe des Drucks in der äusseren Verrohrung ausgeglichen wird.
Fig. 7A-7D zeigen eine eröhte Teilansicht der äusseren Straddlepackermontage, welche auf Fig. 3A-3B dargestellt ist, und welche eine innere spulenförmige Verrohrung und ein Ventil umfasst, welches zum Teil auf die gleiche Art und Weise wie die auf Fig. 2B dargestellte in dieselbe eingeführt ist.
Fig. 8A-8D zeigen das auf Fig. 7A-7D geoffenbarte Gerät, bei welchem jedoch hier die spulenförmige Verrohrung mit dem Rückströmbehälter der Packermontage in Kontakt steht, so dass eine Bohrlochflüssigkeitsprobe wie auf Fig. 2C dargestellt aufwärts durch die spulenförmige Verrohrung nach oben fliessen kann.
Fig. 9A-9D zeigen die auf Fig. 3A-3D dargestellte Straddlepackermontage, die hier jedoch einen zum Teil eingeführten Injizierkannister umfasst.
Fig. 10A-10D zeigen eine erhöhte Teilansicht des auf Fig. 9A-9D dargestellten Gerätes, bei welchem der Injizierkannister vollständig eingeführt ist, so dass eine unter Druck stehende Behandlungsflüssigkeit in die Untergrundformation injiziert werden kann.
Fig. 11A-11D zeigen eine erhöhte Teilansicht einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, welche die Anwendung einer Rückströmkammer geoffenbart, welche der auf Fig. 3A-3J dargestellten gleicht, und welche ausserdem eine Druckmeßuhr umfasst, die den Druck der Bohrlochflüssigkeit überwacht.
Fig. 12 zeigt eine ausgelegte Ansicht eines J-Schlitzes des auf Fig. 3A-3J dargestellten Gerätes. Dieser J-Schlitz kontrolliert das Öffnen und das Schliessen eines Aufblasdurchgangs, so dass das Aufblasen und Ablassen des Packers durch Manipulieren der äusseren Verrohrung, mit welcher die Packer verbunden sind, kontrolliert werden kann.
Fig. 13 zeigt eine schematisch erhöhte Teilansicht einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, welche innerhalb einer äusseren Verrohrung, welche aufblasbare Packer und eine Tieflochpumpe umfasst, eine druckempflindliche spulenförmige Bohrgestängetestverrohrung umfasst.
Fig. 14 zeigt eine schematische erhöhte Teilansicht einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, welche der auf Fig. 13 dargestellten Ausführung ähnlich ist, welche aber anstelle von aufblasbaren Packern in der äusseren Verrohrung einen mit Hilfe von Druck einstellbaren Packer umfasst.
Es folgt nun eine allgemeine Beschreibung der Methoden, welche auf Fig. 1A-1C und 2A-2C schematisch geoffenbart werden.
Fig. 1A-1C zeigen eine schematische Darstellung einer Methode für die Instandhaltung eines Bohrloches (10) mit einem unverrohrten Bohrloch (12), welches eine Untergrundformation oder Zone (14) durchschneidet. Wie hier dargestellt wird eine auf das Instandhalten eines Bohrloches bezogene Methode angewendet, welche im allgemeinen sowohl das Testen des Bohrloches umfasst, bei welchem Flüssigkeiten aus dem Bohrloch herausfliessen können, wie auch die Behandlung eines Bohrloches, bei welcher Flüssigkeiten in dasselbe hinein gepumpt werden.
Wie auf Fig. 1A dargestellt wird zuerst eine allgemein mit der Nummer (16) bezeichnete äussere Verrohrung in das Bohrloch (10) eingeführt. Diese äussere Verrohrung umfasst eine Straddlepackermontage (18) mit jeweils einem oberen und einem unteren aufblasbaren Packerelement (20 und 22). Ein unteres Gehäuse (24) dehnt sich unter dem unteren Packerelement (22) aus und umfasst Bauchfedern (26), welche sich radial von demselben hinweg ausdehnen und innerhalb des Bohrloches (12) befestigt sind, um das Einstellen des Straddlepackers (18) zu unterstützen.
Durch das Beinhalten eines Drehpunktes über der äusseren Verrohrung (16) kann die äussere Verrohrung (16) gedreht werden, was wiederum ein differentiales Festsetzen verhindert, wenn die äussere Verrohrung (16) auf ihre gewünschte Position herabgelassen wird.
Der Straddlepacker (15) umfasst eine Aufblasventilmontage (28), welche den Durchfluß von Flüssigkeit aus dem Innenraum (30) der äusseren Verrohrung (16) heraus und in die aufblasbaren Elemente (20 und 22) hinein durch einen Aufblasdurchgang hindurch kontrolliert, welcher weiter unten mit Bezug auf Fig. 3A-3J noch eingehender beschrieben wird.
Der Straddlepacker (18) umfasst einen Verbindungsdurchgang (32) mit einer Reihe von Öffnungen (34), welche sich zwischen den Packerelementen (20 und 22) befinden. Dieser Verbindungsdurchgang (32) verbindet denselben mit dem Innenraum (30) der Verrohrung (16).
Ein Bohrlochringraum (39) befindet sich zwischen dem unverrohrten Bohrloch (12) und der äusseren Verrohrung (16).
Die äussere Verrohrung (16) umfasst weiter eine positionsbezogene Untereinheit (36) und ein Umlaufventil (38). Alle dieser Komponente werden an einer gestreckten Verrohrung (40) angebracht.
Das Korrelationswerkzeug (36) besteht vorzugsweise aus einer Korrelationsuntereinheit, welche ein radioaktives Teil umfasst, welches zusammen mit einem gewöhnlichen, an einer Drahtleitung eingeführten Korrelationswerkzeug, welches das radioaktive Teil in der Korrelationsuntereinheit (36) bestimmen kann, für das genaue Bestimmen der Position der äusseren Verrohrung (16) angewendet werden kann.
Wenn das Bohrloch (12) gebohrt worden ist, wird normalerweise ein Bohrbericht über das offene Bohrloch angefertigt, so dass die verschiedenen interessanten Zonen wie zum Beispiel die Untergrundformation (14) identifiziert werden können. Es wird dann die äussere Verrohrung (16) in das Bohrloch eingeführt und auf die gewünschte Tiefe herabgelassen, welche mit Hilfe des vorher angefertigten Bohrbericht über das offene Bohrloch und mit Hilfe der Korrelationsuntereinheit (36) bestimmt wurde.
Die Verrohrung (16) wird wie auf Fig. 1A in das unverrohrte Bohrloch (12) eingeführt, bis die Straddlepackerelemente (20 und 22) sich über und unter einer interessanten Untergrundzone oder Formation (14) befinden.
Die aufblasbaren Elemente (20 und 22) werden dann aufgeblasen, um sie innerhalb des unverrohrten Bohrloches (12) wie auf Fig. 1B dargestellt einzustellen. Wie weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 3A-3J geoffenbart werden die Aufblas- und Ablasselemente (20 und 22) durch die physische Manipulierung der Verrohrung (16) an der Erdoberfläche kontrolliert.
Auf Fig. 1B wird ein inneres Bohrlochwerkzeug (42) an einer Drahtleitung (44) in die äussere Verrohrung (16) herabgelassen. Das innere Bohrlochwerkzeug (42) umfasst ein Stinger-Element (46) an seinem unteren Ende, welches so ausgeführt ist, dass es den abdichtbaren Hohlraum (48) eingeführt werden kann, welcher innerhalb der Straddlepackermontage (18) definiert ist:
Auf Fig. 1C wurde das innere Bohrlochwerkzeug (42) herabgelassen und in Kontakt mit der äusseren Verrohrung (16) gebracht, bis das Stinger-Element (46) fest in den abdichtbaren Hohlraum (48) eingeführt werden kann, was wiederum das innere Bohrlochwerkzeug (42) durch den Verbindungsdurchgang (32) in Flüssigkeitsverbindung mit der Untergrundformation (14) platziert.
In einer auf Fig. 3-6 und 11 geoffenbarten weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung besteht das innere Bohrlochwerkzeug (42) aus einer Rückströmkammer, welche eine Flüssigkeitsprobe aus der Untergrundformation (14) entnimmt, welche dann durch das Herausziehen der Rückströmkammer mit der Drahtleitung (44) an die Erdoberfläche herausgezogen werden kann. In einer auf Fig. 9 und 10 geoffenbarten weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung besteht das innere Bohrlochwerkzeug (42) aus einem unter Druck stehenden Flüssigkeitsinjizierkannister, welcher durch den Verbindungsdurchgang (32) eine Behandlungsflüssigkeit in die Untergrundformation (14) injizieren wird.
Fig. 2A-2C zeigen eine ähnliche aufeinander folgende Reihe von schematischen Sketchen, auf welchen das an einer Drahtleitung beförderte innere Bohrlochwerkzeug (42) durch ein abgeändertes inneres Bohrlochwerkzeug (42A) ersetzt wurde, welches sich an dem unteren Ende der inneren spulenförmigen Verrohrung (50) befindet. In dieser Ausführung kann Flüssigkeit aus der Untergrundformation (14) durch die spulenförmige Verrohrung (50) nach oben bis an einen Standort an der Erdoberfläche fliessen, wenn der Stinger (46) wie auf Fig. 2C dargestellt in Kontakt mit dem abdichtbaren Hohlraum (48) tritt. Es können ausserdem Behandlungsflüssigkeiten durch die spulenförmige Verrohrung (50) nach unten und in die Untergrundformation (14) hineingepumpt werden. Die Einzelheiten der Konstruktion dieser Ausführung sind auf Fig. 7 und 8 eingehender dargestellt.
Es folgt nun eine eingehende Beschreibung der auf Fig. 3-6 geoffenbarten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3A-3J zeigen eine erhöhte rechtsseitige Teilansicht der Straddlepackermontage (18) in einer anfänglichen Position, in welcher die aufblasbaren Elemente (20 und 22) abgelassen oder eingefahren sind, wie sie es dann sein würden, wenn die äussere Verrohrung (16) wie auf Fig. 1A schematisch dargestellt zuerst in ein Bohrloch eingeführt wird.
Die Straddlepackermontage (18) umfasst ein äusseres Gehäuse (52), welches wiederum eine obere Manschette (54), ein Teil mit einer Ölkammer (56), ein Teil mit einem Lastenansatz (58), und ein Teil mit einer Packerspindel (60) umfasst, sowohl wie ein Adapterteil (62) und das untere Gehäuse (24), welches die Bauchfedern (26) und einen unteren Plug (64) umfasst. Alle dieser Komponente des äusseren Gehäuses (52) sind über Gewindeverbindungen mit geeigneten O-Ring-Dichtungen wie hier dargestellt miteinander verbunden.
Die Packermontage (18) umfasst weiter eine innere verschiebbare Spindel (66) mit einem oberen Adapter (68), welcher mit dem oberen Ende derselben verbunden ist. Der obere Adapter (68) umfasst ein Innengewinde (70) für den Anschluß der Packermontage (18) an eine Reihe von verschiedenen Komponenten der Verrohrung (16), welche sich zum Beispiel über derselben befinden und aus Teilen wie zum Beispiel der positionsbezogenen Untereinheit (36) bestehen können, welche auf Fig. 1A schematisch dargestellt ist.
Die verschiebbare Spindel (66) umfasst eine zylindrische äussere Oberfläche (72), welche fest in einen Hohlraum (74) der oberen Manschette (54) eingeschoben werden kann.
Wie weiter unten noch eingehender beschrieben wird, wird die verschiebbare Spindel (66) relativ zu dem äusseren Gehäuse (52) durch einen endlosen J-Schlitz (76) in der Aussenoberfläche der verschiebbaren Spindel (66) auf eine sequenzartig und kontrollierte Art und Weise verschoben, und eine oder mehrere Nasen wie zum Beispiel die Nasen (78) werden von dem äusseren Gehäuse (52) weiterbewegt und in den endlosen J-Schlitz (76) eingeschoben. Eine ausgelegte Ansicht des J-Schlitzes (76) ist auf Fig. 12 dargestellt.
Die Bewegung der verschiebbaren Spindel (66) relativ zu dem Gehäuse (52) wird durch die Bauchfedern (26) ermöglicht, welche mit dem unverrohrten Bohrloch (12) einen Reibungskontakt aufnehmen und auf diese Weise das Gehäuse (52) relativ zu dem Bohrloch (12) festhalten, wenn die äussere Verrohrung (16) an der Erdoberfläche physisch manipuliert wird.
Die extremen Positionen der verschiebbaren Spindel (66) relativ zu dem Gehäuse (54) und die lastenübertragenden Positionen werden ausserdem durch den Kontakt eines grossen, sich radial nach aussen ausdehnenden ringförmigen Lastenansatzes (80) auf der verschiebbaren Spindel (66) definiert, welcher in einer abwärtigen Richtung anliegen und nach oben hin wie auf Fig. 3C auf die lastenübertragenden Oberflächen (82 und 84) des Gehäuses (52) ausgerichtet werden kann.
Die Nasen (78) werden von dem Gehäuse (52) auf einer rotierbaren Nasenhülse (85) weiterbewegt, und zwischen den oberen (86) und unteren (88) Lagern eingeschoben. Der J-Schlitz und die Nasen (76, 78) sowohl wie der lastenübertragende Ansatz (80) werden alle in einem reinen, geschmierten Umfeld betätigt, welches von einer Ölkammer (87) definiert wird, welche sich von den Dichtungen (88 und 90) eines schwimmenden Kolbens (92) an dessen oberen Ende bis zu den Dichtungen (94 und 96) an dessen untersten Ende hin ausdehnt. Die Ölkammer (87) kann durch eine Öffnung (98), welche mit einem Plug (100) geschlossen wird, mit Öl gefüllt werden. Der schwimmende Kolben (92) umfasst eine Luftkammer (102) über demselben, und ermöglicht die Ausdehnung und das Zusammenziehen des Öls innerhalb der Ölkammer (87).
Wenn die Straddlepackermontage (18) zu Anfang in das Bohrloch (10) herabgelassen wird, wird sie sich in ihrer ausgefahrensten Position befinden, in welcher der ringförmige Lastenübertragungsansatz (80) gegen die nach unten ausgerichtete Lastenübertragungsfläche (82) anliegt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3E-3H wird hier hervorgehoben, dass das obere aufblasbare Element (20) einen feststehenden oberen Aufspeicherschuh (102a) umfasst, welcher an dem Gewinde (104) fest mit dem Gehäuse (52) verbunden ist. Das untere Ende des oberen Packerelementes (20) ist mit einem gleitenden Aufspeicherschuh (106) verbunden, welcher wiederum an dem Gewinde (108) mit einer gleitenden Packerhülse (110) verbunden ist, deren unteres Ende an Gewinde (112) mit dem oberen gleitenden Aufspeicherschuh (114) des unteren Packerelementes (22) verbunden ist. Das untere Packerelement (22) ist an seinem unteren Ende mit einem unteren gleitenden Aufspeicherschuh (116) verbunden, welcher die O-Ring-Dichtungen (118 und 120) umfasst, welche eine zylindrische äussere Oberfläche (112) der Packerspindel (6) berühren und abdichten.
Die weiter oben unter Bezugnahme auf Fig. 1A schon kurz erwähnten Öffnungen (34) des Verbindungsdurchgangs (32) sind wie auf Fig. 3F in der gleitenden Packerhülse (110) definiert. Der Verbindungsdurchgang (32) umfasst weiter einen engen ringförmigen Hohlraum (124) zwischen der äusseren Oberfläche (122) der Packerspindel (60) und einer zylindrischen inneren Oberfläche (126) des gleitenden Packerrings (110).
Der Verbindungsdurchgang (32) umfasst weiter eine Reihe von radialen Zwischenhohlräumen (128), welche den ringförmigen Hohlraum (124) mit einem länglichen Hohlraum (130) in der Packerspindel (60) verbinden und über ein blindes oberes Ende (132) verfügen. Neben diesem blinden Ende (132) umfasst der Verbindungsdurchgang (32) ein Offset-Teil (134), welches mit einer Reihe von sich radial nach innen öffnenden Öffnungen (136) (siehe Fig. 3D) in dem abgedichteten Hohlraum (48) verbunden ist.
Der abdichtbare Hohlraum (48) umfasst ein Verbindungsventil (138) für das Kontrollieren des Durchflusses von Flüssigkeit durch den gerade beschriebenen Verbindungsdurchgang (32). Das Verbindungsventil (138) umfasst ein Ventilelement (140), welches mit Hilfe einer Ventilfeder (142) nach oben ausgerichtet ist. Dieses Ventilelement (140) umfasst obere und untere O-Ring-Dichtungen (144 und 146). Die oberste Position des Ventilelementes (140) wird durch das Anliegen desselben gegen einen Sprengring (148) definiert, welcher sich innerhalb einer Rinne (15) befindet, welche in den abgedichteten Hohlraum (48) eingeschnitten ist.
Wenn das Ventilelement (140) mit Hilfe der Feder (142) wie auf Fig. 3D- 3E dargestellt auf seine höchste Position ausgerichtet wird, werden sich die oberen und unteren O-Ring-Dichtungen (144 und 146) wie auf Fig. 3D dargestellt über und unter der Öffnung (136) des Verbindungsdurchgangs (32) befinden, und werden auf diese Weise den Verbindungsdurchgang (32) geschlossen halten, so dass keine Flüssigkeit durch denselben hindurchfliessen kann.
Wie weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 5A-5E noch weiter beschrieben wird, wird der Stinger (46) des inneren Bohrlochwerkzeuges (42) mit dem Verbindungsventil (138) in Kontakt treten und es auf diese Weise nach unten schieben, wenn das innere Bohrlochwerkzeug (42) wie auf Fig. 1C schematisch geoffenbart in Kontakt mit der äusseren Verrohrung (16) herabgelassen wird, so dass der O-Ring (144) sich unter die Öffnung (136) hinab bewegt und den Verbindungsdurchgang (32) öffnet, um auf diese Weise die Untergrundformation (14) mit dem inneren Bohrlochwerkzeug (42) zu verbinden.
Wie auf Fig. 3E geoffenbart wird der längliche Hohlraum (130) des Verbindungsdurchgangs (32) von einem diagonal ausgerichteten Ausgleichsdurchgang (152) durchschnitten, welcher an seinem oberen Ende wie auf Fig. 3D dargestellt eine Ausgleichsöffnung (154) umfasst. Wie weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 6A-6E weiter beschrieben wird, wird dieser Ausgleichsdurchgang (152) dazu angewendet, den Flüssigkeitsdruck zwischen dem Innenraum (30) der Verrohrung (16) und dem Bohrlochringraum (39) auszugleichen, welcher zwischen den oberen und unteren Packerelementen (20 und 22) vor dem Ablassen derselben Packerelemente und dem herausziehen der Verrohrung (16) abgedichtet wird.
Ein Flüssigkeitsablaßdurchgang (157) verbindet den abgedichteten Hohlraum (48) unter dem unteren O-Ring (146) mit dem Innenraum (30) der darüber befindlichen Verrohrung (16), so dass auf diese Weise ein hydraulisches Blockieren der Bewegung des Ventilteils (140) verhindert wird.
Die aufblasbaren Packerelemente (20 und 22) werden über einen Aufblasdurchgang (156) mit dem Innenraum (30) der Verrohrung (16) verbunden, wobei derselbe mit seinem oberen Ende an einer sich radial nach innen öffnenden Aufblasöffnung (158) (siehe Fig. 3D) beginnt und sich dann in Längsrichtung nach unten durch die Packerspindel (60) hindurch und bis an eine untere Öffnung (160) hin ausdehnt, welche wiederum mit einem engen ringförmigen Hohlraum (162) zwischen der Packerspindel (60) und dem oberen Packerelement (20) verbunden ist. Dieser enge ringförmige Hohlraum (162) ist wiederum mit einem länglichen Durchgang (164) in der verschiebbaren Packerhülse (110) verbunden, welcher mit einem weiteren engen ringförmigen Hohlraum (166) zwischen der Packerspindel (60) und dem unteren Packerelement (22) verbunden ist.
Wie auf Fig. 3D eindeutig ersichtlich ist, wird die Schiebebewegung der verschiebbaren Spindel (66) relativ zu der Gehäusemontage (52) bestimmen, ob der Aufblasdurchgang (156) geöffnet oder geschlossen wird. Er wird gleichermassen bestimmen, ob der Ausgleichsdurchgang (152) geöffnet oder geschlossen wird.
Die verschiebbare Spindel (66) umfasst jeweils eine erste, eine zweite, und eine dritte Dichtung (96, 168 und 170), welche abdichtend in einen Hohlraum (172) der Packerspindel (60) eingeschoben werden können. Die verschiebbare Spindel (66) umfasst weiter eine Reihe von Ausgleichsöffnungen (174) zwischen der ersten (96) und der zweiten (168) Dichtung. Die Packerspindel (60) umfasst einen O-Ring (176) direkt über der Ausgleichsöffnung (154).
Wenn die verschiebbare Spindel (66) sich wie in Fig. 3A-3D dargestellt und wie durch das Anliegen des Lastenübertragungsansatzes (80) mit seiner abwärtigen Lastenübertragungsfläche (82) nach unten definiert in ihrer anfänglichen höchsten Position relativ zu der Gehäusemontage (52) befindet, wird der Ausgleichsdurchgang (152) geschlossen und der Aufblasdurchgang (156) wie auf Fig. 3D dargestellt geöffnet.
Wie auf Fig. 3G und 3H dargestellt wird ein zylindrisch geformter elektronischer Meßuhrträger (178) hier in einen unteren Hohlraum (180) der Packerspindel (60) eingeschoben und verbindet den länglichen Hohlraum (130) mit dem Verbindungsdurchgang (32). Der elektronische Meßuhrträger (178) umfasst Sensorgeräte wie zum Beispiel Druck- und Temperatursensoren, welche den Druck und die Temperatur der Bohrlochflüssigkeit, welche durch den Verbindungsdurchgang (32) hindurchfließt, wenn das innere Bohrlochwerkzeug (42) wie weiter unten noch eingehender beschrieben mit der Formation (14) in Verbindung gesetzt wird, überwachen und aufzeichnen. Der elektronische Meßuhrträger (178) kann zum Beispiel aus einem HMR-Werkzeug bestehen, welches von Halliburton Company vertrieben wird. Die Einzelheiten der Konstruktion eines solchen Tiefloch-Meßuhrträgers werden in der US-Anmeldung 4.866.607 von Anderson u. a. geoffenbart, auf welche wir die vorliegende Erfindung hiermit beziehen.
Wenn die äussere Verrohrung (16) sich in der in Fig. 1A schematisch dargestellten Position befindet, d. h. wenn sich das obere Packerelement (20) über der Untergrundformation (14) und das untere Packerelement (22) unter der Untergrundformation (14) befindet, können die Packerelemente (20 und 22) aufgeblasen werden. Das Umlaufventil (38) muss geschlossen werden, bevor diese mit Hilfe des gesteigerten Flüssigkeitsdrucks in dem Innenraum (30) der äusseren Verrohrung (16) auf ungefähr 800 bis 100 psi aufgeblasen werden können. Dieser Druck wird durch den auf Fig. 3A-3H dargestellten geöffneten Verbindungsdurchgang (156) übertragen und bläst die aufblasbaren Packerelemente (20 und 22) auf, um dieselben auf diese Weise wie auf Fig. 2B schematisch dargestellt in dem unverrohrten Bohrloch (12) einzustellen.
Auf den detaillierten Fig. 4A-4E wird das obere Packerelement (20) in einer aufgeblasenen Position geoffenbart, und der Aufblasdurchgang (156) ist hier geschlossen, um auf diese Weise den Aufblasdruck in den aufblasbaren Elementen (20 und 22) einzuschliessen. Der Aufblasdurchgang (156) wird durch das Bewegen der verschiebbaren Spindel (66) relativ zu der Gehäusemontage (52) nach unten auf die folgende Weise geschlossen.
Fig. 4A-4E zeigen die oberen Teile der gerade unter Bezugnahme auf Fig. 3A-3E beschriebenen Packermontage (18), nachdem die äussere Verrohrung (16) so manipuliert wurde, dass die verschiebbare Spindel (66) durch die Bewegung der Nasen (78) auf eine obere Position innerhalb des J-Schlitzes (76) und wie auf Fig. 4B geoffenbart relativ zu der Gehäusemontage (52) auf eine untere Position bewegt wurde. Wie auf Fig. 4D geoffenbart bewegt dies die unterste Dichtung (170) der verschiebbaren Spindel (66) auf eine Position unter den Öffnungen (158) des Aufblasdurchgangs (156) und schliesst auf diese Weise den Aufblasdurchgang (156). Die unteren Teile der Packermontage (18) sind die gleichen wie die auf Fig. 3F-3J dargestellten Teile.
Wenn der Aufblasdurchgang (156) wie auf Fig. 4D geschlossen wurde, kann das Umlaufventil (38) wenn gewünscht wieder geöffnet werden, um den fortlaufenden Umlauf von Bohrlochflüssigkeit durch den Bohrlochringraum (39) zu ermöglichen und ein differentiales Festsetzen der äusseren Verrohrung (16) während nachfolgender Verfahren zu verhindern.
Wenn die verschiebbare Spindel (66) auf die auf Fig. 4A-4D geoffenbarte Position bewegt und auf diese Weise ein Aufblasdruck in den aufblasbaren Elementen (20 und 22) eingeschlossen wurde, so dass diese innerhalb des Bohrloches (12) wie auf Fig. 1B schematisch dargestellt eingestellt verbleiben, kann das innere Bohrlochwerkzeug (42) mit Hilfe einer Drahtleitung (44) in der äusseren Verrohrung (16) herabgelassen werden; auch dies wird auf Fig. 1B schematisch geoffenbart.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4A-4D wird hier das innere Bohrlochwerkzeug (42) zum Teil wie schon auf Fig. 1B geoffenbart auf eine Position innerhalb der Packermontage (18) der äusseren Verrohrung (16) herabgelassen dargestellt. Der Stinger (46) ist hier noch nicht mit dem abgedichteten Hohlraum (48) in Kontakt getreten, wie es auf Fig. 4D geoffenbart ist.
Das auf Fig. 4A-4D dargestellte innere Bohrlochwerkzeug (42) besteht hier aus einem Rückströmwerkzeug (42). Eine Gewindeverbindung (181) an dem oberen Ende dieses Rückströmwerkzeugs (42) ermöglicht den Anschluss desselben an die Drahtleitung (44) auf eine herkömmliche Art und Weise. Die Drahtleitung (44) ist auf Fig. 4A jedoch nicht dargestellt.
Das Rückströmwerkzeug (42) umfasst eine Rückströmwerkzeug- Gehäusemontage (182), welche wiederum einen oberen Anschluss (184), einen Adapter (186), ein Probegehäuse (188), ein oberes Ventilgehäuse (190), ein unteres Ventilgehäuse (192) eine untere Rückströmkammer-Gehäuseschale (194), ein Öffnungsgehäuse (196), und ein Speicherkammergehäuse (198) umfasst.
Ein verschiebbares Probeventil (200) mit oberen (202) und unteren (204) Teilen wird in das Gewinde (206) eingeschraubt und kann in die Rückströmwerkzeug-Gehäusemontage (182) eingeschoben werden.
Das untere Teil (204) der verschiebbaren Ventilhülsenmontage (200) umfasst ein Teil mit einem vergrösserten Durchmesser, welches wiederum eine O-Ring- Dichtung (208) umfasst, welche abdichtend in einen Hohlraum (210) des unteren Ventilgehäuses (192) eingeschoben werden kann.
Unter der verschiebbaren Ventilhülsenmontage (200) und besonders unter dem O-Ring (208) befindet sich eine mit Öl gefüllte Ölkammer (212). Wie weiter unten noch eingehender beschrieben wird eine nach unten ausgerichtete Bewegung der verschiebbaren Probeventilmontage (200) aufgrund der Zeit, welche für das Ablassen des Öls durch eine Öffnung (214) aus der Ölkammer (212) heraus und in eine leere Speicherkammer (216) in einem Speicherkammergehäuse (198) erforderlich ist, verlangsamt.
Die untere Rückströmkammer-Gehäuseschale (194) umfasst einen unteren Innenhohlraum (218), in welchen das Stingerteil (46) wie auf Fig. 4D dargestellt eingeschoben werden kann. Die untere Rückströmkammer-Gehäuseschale (194) umfasst wiederum einen Rückströmdurchgang (220), welcher an seinem unteren Ende eine Öffnung (222) umfasst, welche mit dem Hohlraum (218) verbunden ist, und welcher an seinem oberen Ende mit einem engen ringförmigen Hohlraum (224) zwischen der unteren Rückströmkammer-Gehäuseschale (194) auf der Aussenseite, und mit dem Speicherkammergehäuse (198) und dem Öffnungsgehäuse (196) verbunden ist, sowohl wie mit dem unteren Ventilgehäuse (192) auf der Innenseite.
Die ersten, zweiten und dritten O-Ring-Dichtungen (266, 228 und 230) befinden sich alle in dem Hohlraum (218) der unteren Rückströmkammer- Gehäuseschale (194). Die Öffnung (222) befindet sich zwischen der ersten (226) und der zweiten (228) O-Ring-Dichtung. Der Stinger (46) wird von einer Reihe von Abscherstiften (232) in einer auf Fig. 4D dargestellten anfänglichen Position gehalten. Der Stinger (46) umfasst einen Stingerdurchgang (234) mit Öffnungen (236 und 238) an dessen jeweiligem oberen und unteren Ende. Wenn der Stinger (46) sich in seiner anfänglichen Position befindet, befindet sich die obere Öffnung (238) zwischen dem zweiten (228) und dem dritten (230) O-Ring und ist auf diese Weise von der Öffnung (222) isoliert, so dass Flüssigkeit nicht durch den Stinger (46) hindurch in das Rückströmwerkzeug (42) einfliessen kann.
Der Stinger (46) umfasst eine äussere O-Ring-Dichtung (254), welche darauffolgend in den abgedichteten Hohlraum (48) der Packermontage (18) eingeschoben wird.
Der enge ringförmige Hohlraum (224) ist mit einer ersten (240) und einer zweiten (242) Leistungsöffnung in dem unteren Ventilgehäuse (192) und über der O- Ring-Dichtung (208) des Ventilteils (200) verbunden. Wenn For nationsflüssigkeit unter hohem Druck daraufhin mit dem Stingerdurchgang (234) auf eine weiter unten noch eingehender beschriebene Art und Weise in Verbindung gesetzt wird, wird diese durch den engen ringförmigen Hohlraum (224) durch die Leistungsöffnungen (240 und 242) hindurch einfliessen und auf diese Weise ein langsames Herabgleiten des Ventilteils (200) innerhalb des Ventilgehäuses (190, 192) verursachen.
Das Ventilteil (200) umfasst eine O-Ring-Dichtung (244) (siehe unteren Teil der Zeichnung auf Fig. 4B), welche sich nach einer kurzen Bewegung des Ventilteils (200) auf eine Position unter der zweiten Leistungsöffnung (242) herabbewegen wird. Nach dieser Zeit übernimmt die zweite Leistungsöffnung (242) die Funktion einer Probeöffnung und wird eine Bohrlochflüssigkeitsprobe durch einen unregelmässig geformten Probedurchgang (246) in eine Probekammer (248) einführen. Die Einzelheiten der Konstruktion dieses Probedurchgangs und der dazugehörigen Struktur sind der in US-Anmeldung 5.058.b74 von Schultz u. a. geoffenbarten Konstruktion ähnlich, auf deren Einzelheiten wir die vorliegende Erfindung hiermit beziehen.
Über der verschiebbaren Probeventilmontage (200) befindet sich ein schwimmender Kolben (250). Während sich die Probekammer (248) mit Bohrlochflüssigkeit füllt, bewegt sich der schwimmende Kolben (250) nach oben, bis er gegen ein unteres Ende (252) des Adapters (186) anliegt.
Das Volumen der zu entnehmenden Probe kann durch das Variieren der Grösse der Rückströmkammer (248) variiert werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5A-5E werden die auf Fig. 4A-4E geoffenbarten Komponente hier in einer Position dargestellt, in welcher der Stinger (46) in den abgedichteten Hohlraum (48) eingestochen und die obere Öffnung (134) des Verbindungsdurchgangs (32) auf diese Weise durch den Stinger (46) hindurch mit dem Rückströmdurchgang (220) in Verbindung gestellt wurde. Dies wird auf die folgende Art und Weise erzielt.
Wenn der Stinger (46) in den abgedichteten Hohlraum (48) eingestochen wird, wird die O-Ring-Dichtung (254) abdichtend in den abgedichteten Hohlraum (48) eingeschoben. Ein unteres Ende (255) des Stingers (46) wird daraufhin gegen ein oberes Ende (256) des Verbindungsventilelementes (140) anliegen und auf diese Weise die Ventilfeder (I42) zusammendrücken und das Verbindungsventilelement (140) nach unten auf die auf Fig. 5D dargestellte Position bewegen, in welcher die obere Öffnung (134) des Verbindungsdurchgangs (132) aufgedeckt ist. Das Ventilelement (140) sinkt bis auf den Boden des abgedichteten Hohlraums (48) herab und die Abscherstifte (232), welche den Stinger (46) anfänglich relativ zu der unteren Rückströmkammer-Gehäuseschale (194) in Position hielten, werden abscheren und es dem Stinger (46) so ermöglichen, sich innerhalb des Hohlraums (218) auf die auf Fig. 5D dargestellte Position nach oben zu bewegen, in welcher der Stingerdurchgang (234) mit der Öffnung (222) des Rückströmdurchgangs (220) in Verbindung gestellt wird und auf diese Weise den Rückströmdürchgang (220) durch den Verbindungsdurchgang (32) in Flüssigkeitsverbindung mit der Untergrundformation (14) stellt.
Bohrlochflüssigkeit wird dann wie weiter oben schon eingehender beschrieben durch den engen ringförmigen Hohlraum (224) nach oben und in die Leistungsöffnungen (240 und 242) hineinfliessen und auf diese Weise die Probeventilmontage (200) nach unten zu schieben beginnen. Diese abwärtige Bewegung wird durch das Ausmessen von Öl durch die Öffnung (214) aus der Öffnungskammer (212) heraus und in die Speicherkammer (216) hinein kontrolliert. Wenn die Dichtung (244) der Probeventilmontage (200) unter die Leistungsöffnung (242) abfällt, wird diese Bohrlochflüssigkeit durch die Leistungsöffnung (242) und durch den unregelmässig geformten Probedurchgang (246) hindurch in die Probekammer (248) unter dem schwimmenden Kolben (250) hineinfliessen. Die Probekammer (248) wird sich dann relativ schnell füllen, bis der schwimmende Kolben (250) sich nach oben bewegt hat und gegen das untere Ende (252) des Adapters (186) anliegt. Dies wird lange vor der vollständigen abwärtigen Gleitbewegung des Probeventilteils (200) erreicht werden. Das Probeventilteil (200) wird sich dann weiter nach unten bewegen, bis der nach unten ausgerichtete Ansatz (258) gegen ein oberes Ende (260) des oberen Ventilgehäuses (190) anliegt. Zu diesem Zeitpunkt werden sich die O-Ringe (264 und 266) unter die geschlitzten Öffnungen (268) des Probedurchgangs (246) hinab bewegt haben, um dort die Probe in der Probekammer (248) einzuschliessen.
Das Probewerkzeug oder Rückströmwerkzeug (42) kann dann zusammen mit der Drahtleitung (44) herausgezogen werden, und die Probe wird auf diese Weise an die Erdoberfläche hinauf befördert. Wenn die Probekammer (42) aus dem abgedichteten Hohlraum (48) herausgelöst wird, wird die Ventilfeder (142) das Verbindungsventil (140) wieder auf seine auf Fig. 4D dargestellte geschlossene Position zurückbewegen.
Wenn weitere Proben entnommen werden sollen, können nun weitere Rückströmwerkzeuge (42) herabgelassen und auf eine ähnliche mit dem abgedichteten Hohlraum (48) verbunden werden.
Die Rückströmkammer (42) kann für ein erzwungenes Produzieren aus der Untergrundformation (14) ausserdem eine Pumpe umfassen. Diese könnte auch dazu angewendet werden, das Entnehmen einer reinen Flüssigkeitsprobe sicherzustellen.
Wenn die äussere Verrohrung (16) auf einen anderen Standort innerhalb des Bohrloches bewegt oder aus demselben herausgezogen werden soll, sollte zunächst der Druck in dem Innenraum (30) der äusseren Verrohrung (16) auf den Druck ausbalanciert werden, welcher in dem Bohrlochringraum (39) zwischen den oberen (20) und unteren (22) Packerelementen eingeschlossen ist.
Wenn die Formation (14) getestet ist, wird der Druck zwischen den Packern (20 und 22) abfallen, wenn Flüssigkeit in die Probekammer einströmt. Die Ausgleichsposition steigert den Druck zwischen den Packern bis auf einen Punkt, wo derselbe beinahe dem hydrostatischen Druck gleicht, welcher in dem Ringraum über und unter den Packern vorhanden ist. Dies wird durch das physische Manipulieren der äusseren Verrohrung (16) erreicht, welche von dem J-Schlitz und der Nasenmontage (76, 78) kontrolliert wird, und bewegt die verschiebbare Spindel (66) auf die auf Fig. 6A-6D dargestellte Position, in welcher die Ausgleichsöffnungen (174) auf einen Punkt unter der O-Ring-Dichtung (176) bewegt werden, so dass der Ausgleichsdurchgang (152) in Flüssigkeitsverbindung mit dem Innenraum (30) der äusseren Verrohrung (16) gebracht wird.
Wenn dieser Druck ausgeglichen ist, kann die verschiebbare Spindel (66) von der äusseren Verrohrung (16) nach oben herausgezogen werden, um auf die auf Fig. 3A-3J dargestellte Position zurückzukehren, und auf diese Weise ein Ablassen der Packerelemente (20 und 22) zu ermöglichen, so dass die äussere Verrohrung wieder auf die auf Fig. 1A dargestellte Position zurückkehren und innerhalb des Bohrloches (12) auf einen anderen Standort bewegt oder aus dem Bohrloch (10) herausgezogen werden kann.

Der auf Fig. 12 geoffenbarte J-Schlitz und die Nase

Unter Bezugnahme auf Fig. 12 wird hier eine Auslegung des J-Schlitzes (65) und der Nase (78) geoffenbart, welche die verschiedenen Positionen der Nase (78) innerhalb des J-Schlitzes (76) veranschaulichen. Die Nase (78) befindet sich dabei zunächst in einer ersten Position (78A), wenn sich die verschiebbare Spindel (66) wie auf Fig. 3A-3D dargestellt relativ zu der Gehäusemontage (52) in ihrer anfänglichen obersten Position befindet, wobei die Aufblaselemente (20 und 22) des Packers (18) abgelassen sind. Wenn die Aufblaselemente (20 und 22) aufgeblasen sind, wird die verschiebbare Spindel (66) wie auf Fig. 4A-4E dargestellt relativ zu der Gehäusemontage (52) auf ihre unterste Position bewegt. Wenn die verschiebbare Spindel (66) auf ihre unterste Position bewegt wird, wird die Nase (78) sich in ihrer zweiten Position (78B) befinden und Aufblasdruck wird innerhalb der Aufblaselemente (20 und 22) eingeschlossen. Vor dem Ablassen der Aufblaselemente (20 und 22) wird die verschiebbare Spindel (66) auf eine Zwischenposition bewegt, in welcher die Nase (78) sich in ihrer dritten Position (78C) befindet und in welcher der Flüssigkeitsdruck zwischen dem Innenraum (30) der Verrohrung (16) und dem Bohrlochringraum (39), welcher zwischen den aufgeblasenen Packerelementen (10 und 22) eingeschlossen ist, sich durch den diagonalen Ausgleichsdurchgang (152) hindurch ausgleichen kann. Nach Abschluss dieses Ausgleichsverfahrens wird die verschiebbare Spindel (66) wieder auf ihre unterste Position bewegt, in welcher die Nase (78) sich in ihrer vierten Position (78D) befindet, und in welcher der Ausgleichsdurchgang (152) geschlossen ist und die Packerelemente weiter aufgeblasen bleiben. Als letztes wird die verschiebbare Spindel (66) auf ihre oberste Position bewegt, in welcher die Nase (78) auf ihre erste Position (78A) zurückkehrt und die Packerelemente (20 und 22) abgelassen werden.

Einzelheiten der Konstruktion der auf Fig. 7 und 8 geoffenbarten Ausführung

Unter Bezugnahme auf Fig. 7A-7D wird hier eine Struktur geoffenbart, welche der auf Fig. 2B schematisch dargestellten Struktur ähnlich ist. Eine spulenförmige Verrohrung (50) wurde hier zum Teil in die äussere Verrohrung (16) herabgelassen, so dass der Stinger (46) sich direkt über dem auf Fig. 7D geoffenbarten abgedichteten Hohlraum (48) befindet. Ein Fachmann auf diesem Bereich wird hier sofort erkennen, dass der Stinger (46), der abgedichtete Hohlraum (48) und die auf Fig. 7D dargestellten dazugehörigen Strukturen im wesentlichen den auf Fig. 4D dargestellten und weiter oben beschriebenen gleich sind und sich in einer analogen Position befinden. Der einzige Unterschied ist hier die Tatsache, dass der Stinger (46) nun an der spulenförmigen Verrohrung (50) befestigt ist anstatt an dem Rückströmwerkzeug (42).
Unter Bezugnahme auf Fig. 2B wird hier eine spulenförmige Verrohrung (50) mit einem veränderten inneren Werkzeug (42A) an ihrem unteren Ende schematisch dargestellt. Dieses veränderte innere Werkzeug (42A) umfasst ein hohles Gehäuse (270), dessen Konstruktion der des unteren Teils der unteren Rückströmkammer- Gehäuseschale (194) gleicht, welche weiter oben unter Bezugnahme auf Fig. 4D schon eingehender beschrieben wurde.
Das hohle Gehäuse (270) umfasst einen Rückströmdurchgang (272) in demselben, welcher mit dem spulenförmigen Verrohrungshohlraum (274) der spulenförmigen Verrohrung (50) in Verbindung steht.
In der auf Fig. 7D geoffenbarten Position wird der Stinger (46) von Abscherstiften (276) auf seiner anfänglichen Position festgehalten, wobei der Rückströmdurchgang (272) geschlossen ist. Der Stinger (46) wird in einen Hohlraum (278) in dem hohlen Gehäuse (270) eingeschoben und nimmt mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten O-Ring (280, 282 und 284) Kontakt auf. Der Stinger (46) umfasst einen Stingerdurchgang (286).
Wenn der Stinger (46) auf eine Position herabgelassen wird, in welcher er in Kontakt mit dem Verbindungsventil (140) gerät, werden sowohl das Verbindungsventil (140) wie auch der Stinger (46) auf geöffnete Positionen bewegt und platzieren auf diese Weise den spulenförmigen Verrohrungshohlraum (274) wie auf Fig. 8D dargestellt in Verbindung mit der Untergrundformation (14).
Der Stinger (46) mit seinem Stingerdurchgang (286) und der Rückströmdurchgang (272) zusammen mit den drei O-Ring-Dichtungen (280, 282 und 284) erstellen auf diese Weise ein Schließventil an dem unteren Ende der spulenförmigen Verrohrung (50), welches allgemein als ein Schließventil für eine spulenförmige Verrohrung bezeichnet werden kann. Dieses Schließventil wird wie auf Fig. 7D geoffenbart in einer geschlossenen Position gehalten, wenn die spulenförmige Verrohrung in das Bohrloch eingeführt wird. Wenn der Stinger (46) wie auf Fig. 8D dargestellt mit dem abgedichteten Hohlraum (48) in Kontakt tritt, wird das Schließventil der spulenförmigen Verrohrung mehr oder weniger gleichzeitig in Kontakt mit dem Stinger (46) bewegt, wobei die äussere Verrohrung (16) demnach den Innenraum der spulenförmigen Verrohrung (50) über den Verbindungsdurchgang (32) mit der Untergrundformation (14) in Verbindung bringt.

Einzelheiten der Konstruktion der auf Fig. 9 und 10 geoffenbarten Ausführung, welche einen Injizierkannister für das Behandeln des Bohrloches verwendet

Unter Bezugnahme auf Fig. 9A-9D wird auch hier wieder das obere Teil der Packermontage (18) in einer Position dargestellt, welche der weiter oben unter Bezugnahme auf Fig. 4A-4E beschriebenen Position ähnlich ist, und wobei die aufblasbaren Elemente (20 und 22) innerhalb eines offenen Bohrloches (12) auf die Art und Weise eingestellt wurden, welche der auf Fig. 1B schematisch dargestellten Weise gleicht. Fig. 9A-9D zeigen ein inneres Bohrlochwerkzeug, welches ganz spezifisch als ein Injizierkannister (300) beschrieben werden kann, und welches hier zum Teil in die Packermontage hinein herabgelassen wurde. Der Injizierkannister (300) würde dann genau wie das auf Fig. 1B schematisch dargestellte innere Bohrlochwerkzeug (42) an einer Drahtleitung (44) auf seine beabsichtigte Position herabgelassen werden.
Der Injizierkannister umfasst in der Tat viele der Komponente des auf Fig. 4A-4D geoffenbarten Probewerkzeuges (42), wobei der Injizierkannister (300) jedoch auf eine sehr unterschiedliche Art und Weise betätigt wird. Der Injizierkannister (300) enthält eine unter Druck stehende Flüssigkeit wie zum Beispiel eine Säure, welche in die Untergrundformation (14) injiziert wird, wenn der Injizierkannister (300) wie auf Fig. 10A-10D dargestellt mit dem abgedichteten Hohlraum (48) in Kontakt gerät.
Der Injizierkannister (300) umfasst ein Kannistergehäuse (302), welches wiederum aus einem oberen Verbindungsstück (304), einem Stickstoffkammergehäuse (306), einem Säurekammergehäuse (308), einem oberen Ventilgehäuse (310), einem unteren Ventilgehäuse (312), einer unteren Gehäuseschale (314), einem Öffnungsgehäuse (316), und einem Speicherkammergehäuse (317) besteht. Ein Adapter (318) hält das Öffnungsventil- Nasenstück (320) von dem Öffnungsgehäuse (316) entfernt. Eine Öffnungsventilhülse (322) kann auf das Nasenstück (320) aufgeschoben werden.
Eine verschiebbare Ventilmontage (324) umfasst ein oberes Teil (326) und ein unteres Teil (328), welches auf eine ähnliche Art und Weise in das Ventilgehäuse (310, 312) eingeschoben werden kann, wie auch das unter Bezugnahme auf Fig. 4B-4C beschriebene Ventilteil (200) eingeschoben werden kann.
Das untere Ventilgehäuseteil (312) umfasst unter einer O-Ring-Dichtung (326) des verschiebbaren Ventilteils (24) eine Ölkammer (324). Die Ölkammer (324) wird durch den Innenraum des Öffnungsgehäuses (316), des Adapters (318), und einen kleinen axialen Hohlraum (328) des Öffnungsventil-Nasenstücks (320) hindurch mit Öl gefüllt. Die Wand des Nasenstücks (320) umfasst eine kleine radiale Öffnung (330), welche dasselbe mit der Ölkammer (324) verbindet. In der auf Fig. 9C dargestellten Position wird die Öffnungsventilhülse (322) von einem Abscherstift (332) in ihrer Position gehalten, so dass die Öffnung (330) von dem oberen Teil des Ventilhülsenteils (322) blockiert wird. Es sollte dabei beachtet werden, dass das Ventilhülsenteil (322) eine Hülsenöffnung (334) umfasst. Die Öffnungsventilhülse (322) wird auf eine weiter unten noch eingehender beschriebene Art und Weise relativ zu der Nose (320), dem Abscherstift (332) und der beweglichen Öffnung (334) nach oben und in Kontakt mit der Öffnung (330) bewegt, um dem Öl einen langsamen, gemessenen Austritt aus der Ölkammer (324) heraus und in eine Speicherkammer (336) innerhalb des Speicherkammergehäuses (317) zu ermöglichen. Über und um ein oberes Teil des Ventilteils (324) herum und über einem O-Ring (338) befindet sich eine Säurekammer (340), welche mit Säure oder einer anderen Flüssigkeit gefüllt ist, welche unter Druck in die Untergrundformation (14) hinein injiziert werden soll. Ein schwimmender Kolben (342) befindet sich im oberen Abschnitt der Säurekammer (340) und trennt die Säure in der Säurekammer (340) von einem unter Druck stehenden Stickstoffgas oder einem ähnlichen Gas, welches sich in der Stickstoffkammer (344) befindet.
Die auf Fig. 9D geoffenbarte untere Gehäuseschale (314) umfasst einen Hohlraum (346) mit einer Einsenkung (348) unter dem Hohlraum (346). Diese Einsenkung (348) umfasst eine erste (350), eine zweite (352) und eine dritte (354) O- Ring-Dichtung.
Ein Stinger (356) kann in die untere Gehäuseschale (314) eingeschoben werden. Der Stinger (356) umfasst ein oberes Teil mit einer zylindrischen Aussenoberfläche (358), welche fest durch den Hohlraum (346) eingeschoben werden kann, und ein Zwischenteil mit einer zylindrischen Aussenoberfläche (360), welche fest in die Einsenkung (348) eingeschoben werden kann.
Der Stinger (356) umfasst einen Stingerdurchgang (362) mit einer Öffnung (364), welche denselben mit der zylindrischen Aussenoberfläche (360) verbindet. Abscherstifte (366) halten den Stinger (356) anfänglich in der auf Fig. 9D dargestellten Position fest, in welcher die Öffnung (364) sich zwischen den O-Ring- Dichtungen (352) und (354) befindet. Eine untere Gehäuseschale (314) umfasst einen Flüssigkeitsinjizierdurchgang (368) sowohl wie eine untere Öffnung (370), welche dieselbe mit der Einsenkung (348) verbindet. In der auf Fig. 9D geoffenbarten Position wird der Injizierdurchgang (368) von dem Stinger (356) verschlossen.
Das obere Teil des Stingers (356) dehnt sich wie schon erwähnt durch den Hohlraum (346) der unteren Gehäuseschale (314) hindurch aus. Es dehnt sich ausserdem durch einen Hohlraum (372) des Speicherkammergehäuseteils (317) hindurch aus und tritt mit einer darin befindlichen O-Ring-Dichtung (374) in Kontakt.
Wenn der Injizierkannister (300) wie auf Fig. 10A-10D dargestellt auf den abgedichteten Hohlraum (48) herabgelassen wird und mit demselben Kontakt aufnimmt, wird das Verbindungsventilteil (140) nach unten auf eine geöffnete Position geschoben, wonach der Abscherstift (366) abschert und es dem Stinger (356) ermöglicht, sich innerhalb der Einsenkung (348) nach oben zu bewegen, bis ein nach oben ausgerichteter Ansatz (376) des Stingers (356) gegen einen nach unten ausgerichteten Ansatz (378) der unteren Gehäuseschale (314) anliegt.
Wenn sich das oberste Teil des Stingers (356), welches sich durch den Hohlraum (372) des Speicherkammer-Gehäuseteils (317) hindurch ausdehnt, nach oben bewegt, tritt ein oberes Ende (380) desselben mit einem unteren Ende (382) der Öffnungsventilhülse (322) in Kontakt. Die Öffnungsventilhülse (322) wird auf diese Weise nach oben geschoben und der Abscherstift (322) schert ab und ermöglicht es der Hülse (322), sich relativ zu dem Nasenstück (320) nach oben zu bewegen, bis die Öffnungen (334 und 330) sich gegenüber stehen.
Die verschiebbare Ventilmontage (324) kann sich dann aufgrund des Differentialdrucks, welcher über derselben auferlegt wird, nach unten bewegen und verdrängt das Öl aus der Ölkammer (324) durch die aufeinander ausgerichteten Öffnungen (330 und 334) in die Speicherkammer (336) hinein. Die verschiebbare Ventilmontage (324) wird sich dann aufgrund dieses Meßeffektes langsam nach unten bewegen.
Wenn sich die O-Ring-Dichtung (338) der verschiebbaren Ventilmontage (324) auf einen Punkt unter einer Öffnung (384) in dem unteren Ventilgehäuse (312) hinab bewegt, kann die unter Druck stehende Säure aus der Säurekammer (340) durch die Öffnung (384) hindurch ausfliessen und dann nach unten hin durch einen engen ringförmigen Ringraum (386) zwischen der äusseren Gehäuseschale (314) auf der Aussenseite und dem unteren Ventilgehäuse (213), dem Öffnungsgehäuse (316), und dem Speicherkammer-Gehäuseteil (317) auf der Innenseite hindurch abfliessen. Der Ringraum (316) steht mit dem Injizierdurchgang (368) in Verbindung, durch welchen er mit dem Stingerdurchgang (362), und dann mit dem Verbindungsdurchgang (32) verbunden ist, durch welchen er wiederum mit der Untergrundformation (14) verbunden ist. Das Ausmessen von Öl durch die Öffnungen (330 und 334) erzeugt eine Zeitverzögerung, nachdem in den abgedichteten Hohlraum eingestochen wird und vor dem eigentlichen Ausfluß der Säure durch die Öffnung (384).
Der in der Stickstoffkammer (344) unter Druck befindliche Stickstoff wird sich ausdehnen und den schwimmenden Kolben (342) nach unten verdrängen, und auf diese Weise die in der Säurekammer (340) befindliche Säure an dem gerade beschriebenen Pfad entlang verdrängen. Die Untergrundformation (14) kann auf diese Weise durch Anwendung des Injizierkannisters (300) mit Säure oder einer anderen Flüssigkeit behandelt werden. Der Injizierkannister (300) kann dann mit Hilfe einer Drahtleitung (34) herausgezogen, und ein Fließtest kann mit Hilfe des Rückströmwerkzeugs (42) wie weiter oben schon eingehender beschrieben durchgeführt werden.

Detaillierte Beschreibung der auf Fig. 11A-11D geoffenbarten Ausführung

Unter Bezugnahme auf Fig. 11A-11D wird hier eine Oberansicht eines rechtsseitigen Teilabschnittes der auf Fig. 3-7 dargestellten abgeänderten Ausführung des mit Hilfe einer Drahtleitung eingeführten Rückströmwerkzeugs gezeigt, bei welcher das innere Werkzeug, welches mit Hilfe der Drahtleitung eingeführt wird, einen Meßuhrträger umfasst. Dieser alleinstehende Meßuhrträger wird in Flüssigkeitsverbindung mit der Untergrundformation (14) gestellt, wenn das Gerät mit dem abgedichteten Hohlraum (48) in Kontakt tritt und kann dann verschiedene Parameter wie zum Beispiel den Druck der Bohrlochflüssigkeit in der Untergrundformation (14) vor und während des Einfliessens der Bohrlochflüssigkeitsprobe in die Probekammer überwachen.
Das auf Fig. 11A-11D dargestellte innere Bohrlochwerkzeug wird allgemein durch die Nummer (400) ausgezeichnet, und kann als ein kombinierter Probe-/Meßuhrträger beschrieben werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 11A-11D wurde der Probe-/Meßuhrträger (400) hier mit Hilfe einer Drahtleitung (44) in den abgedichteten Hohlraum (48) herabgelassen und mit demselben in Kontakt gebracht, wobei die Positionen den auf Fig. 1C schematisch geoffenbarten Positionen entsprechen.
Die Rückströmkammer und das untere Ende des Gerätes (400) einschliesslich des Stingers sind in ihrer Konstruktion mit den unter Bezugnahme auf Fig. 5A-5D beschriebenen Positionen identisch und werden dementsprechend auch identisch ausgezeichnet. Es wurden dabei gleiche Identifiziernummern für gleiche Komponente verwendet.
Der Unterschied liegt hier lediglich in der Konstruktion des Teils, welches auf Fig. 5A-5D als die untere Rückströmwerkzeug-Gehäuseschale (194) bezeichnet wurde, und welche an einer Gewindeverbindung (195) endete, wo sie mit dem unteren Ventilgehäuse (192) verbunden wurde.
Bei der unter Bezugnahme auf Fig. 11A-11D beschriebenen Ausführung wird die Rückströmwerkzeug-Gehäuseschale mit der Nummer (402) ausgezeichnet und ist auch hier in einer analog zu der auf Fig. 5C angeordneten Position über Gewinde mit dem unteren Ventilgehäuse (192) verbunden. Bei der auf Fig. 11A-11D dargestellten Ausführung dehnt sich die Gehäuseschale (402) jedoch wie auf Fig. 11A geoffenbart nach oben und an dem Gewinde (404) sowohl wie an dem oberen Ende der Probekammer entlang aus, wo sie dann über ein Gewinde (406) an einem Meßuhrträgergehäuse (408) befestigt wird. Das Meßuhrgehäuse (408) umfasst eine Tieflochspeichermeßuhr (410). Die Einzelheiten der Konstruktion der elektronischen Komponente der Tieflochspeichermeßuhr (410) können denen gleichen, welche in US-Anmeldung 4.866.607 von Anderson u. a. geoffenbart werden.
Das Meßubrträgergehäuse (408) umfasst an seinem oberen Ende eine Drahtleitungs-Gewindeverbindung (412) für den Anschluss an die Drahtleitung (44). Ein Druckübertrager (414) ist mit der Tieflochspeichermeßuhr (410) verbunden und wird einer Flüssigkeitskammer (416) ausgesetzt, welche wiederum auf die hierfolgend beschriebene Art und Weise mit der Untergrundformation (14) in Verbindung steht:
Ein enger Ringraum (418) befindet sich zwischen der Rückströmwerkzeug- Gehäuseschale (402) auf der Aussenseite und der Aussenoberfläche der Rückströmwerkzeug-Gehäusemontage (182) auf der Innenseite. Der Ringraum (418) umfasst den Raum unter dem Gewinde (404), welcher bei der auf Fig. 4A-4D geoffenbarten Ausführung als der Ringraum (224) bezeichnet wurde. Die Ringräume (418) über und unter den Gewinden (404) sind mit Hilfe einer Rinne (nicht dargestellt) in den Gewinden (404) miteinander verbunden.
Der enge Ringraum (418) ist an seinem unteren Ende mit dem Rückströmdurchgang (220) verbunden, welcher wiederum mit dem Stingerdurchgang (234), und dann mit dem Verbindungsdurchgang (32) verbunden ist, welcher bis an die Untergrundformation (14) heranreicht.
Bei der auf Fig. 11A-11D geoffenbarte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird deshalb der Druckübertrager (414) in Flüssigkeitsverbindung mit der Untergrundformation (14) gestellt, sobald der Stinger (46) mit dem abgedichteten Hohlraum (48) in Kontakt gerät, um das Verbindungsventil (138) zu öffnen und den Stinger (46) auf die auf Fig. 11D dargestellte Position zu bewegen, in welcher der Stingerdurchgang (234) mit dem Rückströmdurchgang (220) verbunden wird, wonach der Druck und andere Parameter bis zu einem Zeitpunkt überwacht werden können, zu welchem das Gerät (400) mit Hilfe der Drahtleitung (44) wieder aus dem abgedichteten Hohlraum (400) herausgezogen wird.
Daten, welche während und nach dem Einströmen von Flüssigkeit in die Formation (14) aufgezeichnet werden, können nützliche Sinkgeschwindigkeits- und Anstiegstestdaten repräsentieren.

Die auf Fig. 13 und 14 geoffenbarten Ausführungen

Anwenden eines konzentrischen Kettenringraumdrucks

Anspruchsempflindliches Testen in einem unverrohrten Bohrloch

Unter Bezugnahme auf Fig. 13 und 14 werden hier schematische Oberansichten von zwei alternativen Versionen des Szenarios geoffenbart, welches auf Fig. 2A-2C allgemein dargestellt ist. Bei jeder dieser Versionen wird eine äussere Verrohrung in ein offenes unverrohrtes Bohrloch eingeführt, und eine konzentrische innere Verrohrung wird, vorzugsweise an einer spulenförmigen Verrohrung, in die äussere Verrohrung eingeführt und mit derselben in Kontakt gebracht. Danach kann Bohrlochflüssigkeit nach oben und durch die innerste Verrohrung bis an die Erdoberfläche fliessen. Die zwei Verrohrungen umfassen zwischen denselben einen Verrohrungsringraum, welcher dazu angewendet werden kann, druckempfindliche Ringraumtestgeräte zu betreiben.
Unter Bezugnahme auf die auf Fig. 13 und 14 geoffenbarten Ausführungen der vorliegenden Erfindung wird hier eine im Vergleich mit der äusseren Verrohrung (16) vorhergehender Ausführungen sehr veränderte äussere Verrohrung dargestellt.
Die auf Fig. 13 dargestellte äussere Verrohrung wird hier allgemein mit der Nummer (500) ausgezeichnet. Ihr oberes Teil umfasst eine Bohrkette oder eine andere äussere Verrohrung (502). Sie umfasst weiterhin einen aufblasbaren Straddlepacker mit oberen (504) und unteren (506) Packerelementen, welche mit Hilfe einer Tieflochpumpe (508) aufgeblasen werden. Diese Tieflochpumpe (508) wird durch das Rotieren der Verrohrung (502) betrieben. Die unter der Pumpe (508) befindlichen Werkzeuge werden aufgrund der Gegenwart von Bauchfedern (510), welche reibungsbeständig in das offene Bohrloch (12) eingesetzt werden daran gehindert, zu rotieren.
Die Tieflochpumpe (508) umfasst weiter einen Druckeinschränker (512). Zwischen dem Druckeinschränker (512) und dem oberen aufblasbaren Packerelement (504) befindet sich ein Beipass-/Ablasswerkzeug (514) und eine Sicherheitsverbindung (516).
Zwischen dem oberen (504) und dem unteren (506) Packerelement befindet sich weiter eine Öffnungsmontage (518), ein Blindanker (520), eine Verbindung (522), eine oder mehrere Bohrmanschetten (524), und eine weitere Verbindung (526). Das untere Packerelement (506) ist über einen Distanzierer/eine Verbindung (528) mit den Bauchfedern (510) verbunden.
Die rotierend betriebene Tieflochpumpe (508) und die aufblasbaren Packer (504 und 506) sowohl wie die gerade beschriebenen verschiedenen dazugehörigen Strukturen werden vorzugsweise in der Form eines Hydroflate Systems zusammengestellt, welches von Halliburton Company vertrieben wird, den Anmeldern der vorliegenden Erfindung. Das Hydroflate System wird in der US- Anmeldung 4.246.964 von Brandell und in US-Anmeldung 4.313.495 von Brandell allgemein dargestellt und beschrieben, und beide dieser Anmeldungen werden der vorliegenden Erfindung hiermit zugeordnet und auf dieselbe bezogen.
Ein polierter Hohlraumbehälter (530) befindet sich hier über der Tieflochpumpe (508) und umfasst einen polierten Hohlraum oder einen abgedichteten Hohlraum (532), welcher sich in einer analogen Position zu der Position des weiter oben schon eingehender beschriebenen abgedichteten Hohlraums (48) befindet.
Die äussere Verrohrung (500) wird hier auf eine Art und Weise angewendet, welche in einem analogen Verhältnis zu der weiter oben schon eingehender beschriebenen äusseren Verrohrung (16) steht, und welche auf die auf Fig. 1A geoffenbarte Position herabgelassen werden kann, wonach die Packer derselben mit Hilfe der rotierenden Tieflochpumpe (508) innerhalb des offenen unverrohrten Bohrloches (12) eingestellt und aufgeblasen werden.
Eine innere Verrohrung, welche allgemein als ein inneres Bohrlochwerkzeug (534) bezeichnet werden kann, wird dann in die äussere Verrohrung (500) herabgelassen. Die innere Verrohrung (534) umfasst als ihr oberstes Teil eine Verrohrung (536) mit einem relativ kleinen Durchmesser. Diese Verrohrung (536) mit einem relativ kleinen Durchmesser umfasst vorzugsweise eine ununterbrochene spulenförmige Verrohrung, kann jedoch auch aus Rohrabschnitten mit einem kleinen Durchmesser bestehen, welche miteinander verbunden sind. Die Verrohrung (536) mit dem kleinen Durchmesser umfasst an ihrem unteren Ende eine Reihe von dünnen Bohrlochtestwerkzeugen, welche von oben nach unten gesehen die folgenden Komponente einschliessen. Direkt unter der Verrohrung (536) mit dem kleinen Durchmesser befindet sich eine oder mehrere Gewichtsstangen (538). Unter diesen Gewichtsstangen (538) befindet sich ein gewichtsbetätigtes Umlaufventil (540), ein Umlaufventil mit einer Berstscheibe (542), ein wiederverschießbares ringraumdruckempflindliches Umlaufventil (544), ein wiederverschließbares ringraumdruckempflindliches Kugelprüfventil (546), ein Probewerkzeug (548) für das Entnehmen einer Bohrlochflüssigkeitsprobe, ein elektronischer Meßuhrträger (550) für das Überwachen von Druck und Temperature, und ein Aufzeichnungsgerät, sowohl wie ein Umlaufventil mit einer Berstscheibe (552) und eine innere Verrohrungsstingermontage (554). Die Stingermontage (554) sticht in den abgedichteten Hohlraum (532) ein, um auf diese Weise den Innenraum der inneren Verrohrung (536) über die Öffnungsmontage (518) zwischen den oberen (504) und den unteren (506) Packerelementen mit der Untergrundformation (14) in Verbindung zu setzen.
Zwischen der Bohrkette (502) auf der Aussenseite und der inneren Verrohrung (536) und den dazugehörigen Werkzeugen auf der Innenseite befindet sich ein Rohrringraum (556). Das ringraumdruckempflindliche wiederverschließbare Umlaufventil (544) und das wiederverschließbare Prüfventil (546) umfassen beide Leistungsöffnungen wie zum Beispiel die mit (558) und (560) bezeichneten, und sind mit dem Rohrringraum (556) verbunden, so dass die Ventile (544 und 546) in Reaktion auf Druckänderungen innerhalb des Rohrringraums (556) betätigt werden können.
Mit den auf Fig. 13 geoffenbarten Elementen eines Serienwerkzeugs kann die äussere Verrohrung (500) daher in dem offenen unverrohrten Bohrloch (12) eingestellt, und die innere Verrohrung (534) dann darin festgestellt werden, um auf diese Weise alle Prüfungen mit einem gewöhnlichen Bohrstangentestverfahren durchzuführen. Dies kann ohne die Gefahren eines differentialen Festsetzens in dem unverrohrten Bohrloch erreicht werden, da alle Fließkontrollventile innerhalb der inneren Verrohrung (534) angeordnet sind, welche wiederum innerhalb der äusseren Verrohrung (500) betätigt werden und auf diese Weise keiner Gefahr eines differentialen Festsetzens ausgesetzt sind.
Mit dem auf Fig. 13 geoffenbarten System können mehrere Sinkgeschwindigkeits-/Anstiegstests sowohl wie alle gewöhnlichen Bohrstangenprüfungen und Behandlungsverfahren in einer Formation (14) durchgeführt werden.
Fig. 14 verwendet die gleiche, weiter oben schon eingehender beschriebene innere Verrohrung (534), welche hier jedoch eine veränderte äussere Verrohrung umfasst, welche mit der Nummer (562) ausgezeichnet ist, und welche anstelle der aufblasbaren Packer einen druckgesteuerten Packer (564) für ein offenes Bohrloch verwendet.
Das obere Teil der äusseren Verrohrung (562) umfasst hier eine Bohrkette oder eine andere Verrohrung (566). Weitere Komponente der äusseren Verrohrung bestehen aus einem polierten Hohlraumbehälter (568), einer oder mehrerer Bohrmanschetten (570), einer Sicherheitsverbindung (572), einer Ankerrohr- Sicherheitsverbindung (574), einem perforierten Anker (576) und einem Ankerrohr (578).
Das Einstellen des Packers (564) für ein offenes Bohrloch in einem offenen unverrohrten Bohrloch (12) setzt das Verbinden des unteren Endes (580) des Ankerrohres (578) mit dem unteren Ende des unverrohrten Bohrloches (12) voraus, so dass das Gewicht der äusseren Verrohrung (562) über dem Packer (564) für das offene Bohrloch verdichtet werden kann. Diese Verdichtung wird zusammen mit einer Drehbewegung der äusseren Verrohrung (562) den Packer für das offene Bohrloch betätigen und die Verdichtungskraft wird ein Zusammendrücken der Packerelemente desselben nach aussen verursachen und denselben in einen abdichtenden Kontakt mit dem offenen unverrohrten Bohrloch (12) über der zu testenden Untergrundformation (14) bringen.
Ein Fachmann auf diesem Bereich wird hier sofort erkennen, dass dieser Test mit dem auf Fig. 14 geoffenbarten und mit Hilfe von Verdichtungskraft eingestellten Packer durchgeführt werden muss, bevor das Bohrloch (12) weit über die Formation (14) hinaus ausgedehnt wird, die getestet werden soll. Die Auswahl der Längen der jeweiligen Komponente (574, 576 und 578) wird eine Reihe von Variationen für das Einstellen der Höhe des Packerelementes (564) für das offene Bohrloch über dem Boden des unverrohrten Bohrloches ermöglichen. Normalerweise können Packer für offene Bohrlöcher wie zum Beispiel der Packer (564) bis zu dreißig Fuß über dem Boden des Bohrloches eingesetzt werden.
Wenn die äussere Verrohrung (562) in das offene unverrohrte Bohrloch (12) eingesetzt ist, wird die innere Verrohrung (534) in dieselbe eingeführt und auf die weiter oben unter Bezugnahme auf Fig. 13 schon eingehender beschriebene Art und Weise betätigt.
Wenn eine spulenförmige Verrohrung eingeführt werden soll kann es notwendig sein, eine positive Aktion durchzuführen, um einen Zusammenbruch der spulenförmigen Verrohrung aufgrund des in dem Bohrloch vorhandenen hydrostatischen Drucks zu verhindern. Wenn dies eine mögliche Gefahr repräsentiert, kann die spulenförmige Verrohrung innerhalb der Verrohrung während des Einführens Stickstoffgas unter Druck beinhalten, um auf diese Weise den äusseren hydrostatischen Druck auszugleichen.
Im Falle der auf Fig. 13 und 14 geoffenbarten inneren spulenförmigen Verrohrung mit den verschiedenen ringraumdruckempfindlichen Werkzeugen würden eines oder mehrere der Umlaufventile geöffnet werden, wenn die Verrohrung in das Bohrloch eingeführt wird, so dass die spulenförmige Verrohrung sich mit Bohrschlamm füllen kann. Vor dem Ausfliessen von Bohrlochflüssigkeit aus der Untergrundformation (14) würde dann ein Kissen von leichterer Flüssigkeit wie zum Beispiel Dieselöl in der spulenförmigen Verrohrung direkt über dem Fließtestventil (546) beobachtet werden. Andererseits kann das Umlaufventil auch geschlossen werden, wenn die spulenförmige Verrohrung zum Teil in das Bohrloch eingeführt worden ist, so dass die spulenförmige Verrohrung bis auf ihre endgültige Position weiter eingeführt werden kann, während sie nur zum Teil mit Bohrlochflüssigkeit gefüllt ist, um auf diese Weise eine negative Balance zu erstellen, wenn das Prüfventil geöffnet wird, um die spulenförmige Verrohrung mit der Untergrundformation verbinden zu können.

Betriebsmethoden

Die Methoden der Anwendung aller der weiter oben schon eingehender beschriebenen Werkzeugketten können allgemein als die Methoden für das Instandhalten eines Bohrloches (10) bezeichnet werden, innerhalb welchem das unverrohrte Bohrloch die Untergrundformation (14) durchschneidet. Wie weiter oben schon aufgeführt wird die Bezeichnung "Instandhalten" hier in einem weiteren Sinne angewendet, und schliesst sowohl das Testen von Bohrlöchern, in welchen Flüssigkeiten zum Testen aus dem Bohrloch entnommen werden, wie auch das Behandeln von Bohrlöchern ein, wenn Flüssigkeiten wie zum Beispiel Säuren oder ähnliche für das Behandeln in ein solches eingeführt werden.
Alle dieser hier unter Bezugnahme auf Fig. 1-11 beschriebenen Ausführungen können allgemein und zusammenfassend mit Hilfe der folgenden Methode beschrieben werden:
(a) Die äussere Verrohrung (16) wird in das Bohrloch (10) eingeführt. Die äussere Verrohrung (16) umfasst einen Packer mit mindestens einem aufblasbaren Element wie die Elemente (20) oder (22). Der Verbindungsdurchgang (32) verbindet den Innenraum (30) der äusseren Verrohrung (16) mit dem Hohlraum (12) unter dem Packerelement (20). Der Aufblasdurchgang (156) verbindet das aufblasbare Element (20) mit dem Innenraum (30) der äusseren Verrohrung (16). Ein Aufblasventil mit einer wie auf Fig. 3D dargestellten offenen Position umfasst eine Öffnung (158) und eine verschiebbare Spindel (66) mit Dichtungen (168) und (170), wobei der Aufblasdurchgang (156) geöffnet ist und über eine wie auf Fig. 4D dargestellte geschlossene Position verfügt, in welcher der Aufblasdurchgang (156) geschlossen ist. Das Aufblasventil kann mit Hilfe von Oberflächenmanipulierung der äusseren Verrohrung (16), welche durch den J-Schlitz (76) und die Nasenmontage (78) kontrolliert wird, zwischen seiner geöffneten und seiner geschlossenen Position hin und her bewegt werden.
(b) Wenn sich das Aufblasventil in seiner auf Fig. 3D geoffenbarten geöffneten Position befindet, wird das aufblasbare Element (20) durch das Steigern des Flüssigkeitsdrucks in dem Innenraum (30) der äusseren Verrohrung (16) aufgeblasen, wodurch der Packer mit mindestens einem Element wie dem Element (20) in dem Bohrloch (12) eingestellt wird, und wobei derselbe über der zu testenden Untergrundformation (14) eingestellt wird.
(c) Nach Stufe (b) wird das Aufblasventil durch Oberflächenmanipulierung der äusseren Verrohrung (16) geschlossen, um die Position des Packers (20) innerhalb des Bohrloches (12) aufrecht zu erhalten.
(d) Nach dem Schliessen des Aufblasventils wird ein inneres Bohrlochwerkzeug wie zum Beispiel das Rückströmwerkzeug (42) oder die spulenförmige Verrohrung (50) in die äussere Verrohrung (16) eingeführt.
(e) Der Stinger (46) des inneren Bohrlochwerkzeugs (42) wird dann mit dem abgedichteten Hohlraum (48) der äusseren Verrohrung (16) in Kontakt gebracht und bringt auf diese Weise das innere Bohrlochwerkzeug über den Verbindungsdurchgang (32) in Flüssigkeitsverbindung mit der Untergrundformation in Verbindung.
(f) Eine Flüssigkeitsprobe wird dann aus der Untergrundformation (14) durch den Verbindungsdurchgang (32) hindurch in die Probekammer des inneren Bohrlochwerkzeugs (42) eingeführt oder durch die spulenförmige Verrohrung (50) hindurch an die Erdoberfläche geleitet.
Ein Fachmann auf diesem Bereich wird hier sofort erkennen, dass zahlreiche weitere Bohrlochflüssigkeitsproben entnommen werden können, während die äussere Verrohrung (16) in ihrer Position verbleibt. Darauffolgend können die Packer dann abgelassen und die äussere Verrohrung auf eine zweite Position umgestellt werden, wo weitere Bohrlochflüssigkeitsproben entnommen werden können. Alle diese Maßnahmen können in einem offenen unverrohrten Bohrloch durchgeführt werden. Die Gefahren des Einfliessens von Bohrlochflüssigkeit durch eine Verrohrung, welche innerhalb des offenen unverrohrten Bohrloches einem möglichen differentialen Festsetzen ausgesetzt ist, werden auf diese Weise vermieden. Die Methoden der vorliegenden Erfindung liefern weiter wesentlich bessere Proben und Daten wie solche, die mit der Hilfe von Wandkissentestern erzielt werden.
Die Formation (14) kann ausserdem ein erstes Mal gespült werden, um Bohrschlamm und ähnliches aus dem Ringraum (39) zwischen den Packern (20) und (22) zu beseitigen. Es kann dann eine zweite Rückströmkammer (42) eingeführt werden, um eine reine Formationsflüssigkeitsprobe zu entnehmen.
Wie auf Fig. 13 und 14 am besten geoffenbart ist kann eine solche spulenförmige Verrohrung ein ringraumdruckempfindliches Fließtestventil (546) umfassen, welches wiederholt geöffnet und geschlossen werden kann, um mehrere Sinkgeschwindigkeits- und Anstiegstests in einer Untergrundformation (14) durchzuführen. Ringraumdruckempfindliche Ventile wie das auf Fig. 13 und 14 dargestellte Ventil können ausserdem innerhalb der auf Fig. 7 und 8 dargestellten inneren Verrohrung angewendet werden.
Andererseits kann das Rückströmwerkzeug (42) auch so angeordnet werden, dass es in die äussere Verrohrung herabgepumpt und aus derselben wieder herausgepumpt, oder mit Hilfe eines U-Rohres entfernt werden kann, so dass eine Drahtleitung (44) nicht erforderlich ist. Auf diese gleiche Art und Weise können Probekammern mit Hilfe der auf Fig. 2A-2C geoffenbarten konzentrischen Verrohrungen in die innere Verrohrung herabgepumpt, und dann mit Hilfe einer umgekehrten Pumpenfließbewegung wieder aus dem Rohrringraum herausgepumpt werden.
Unter Bezugnahme auf die auf Fig. 9 und 10 geoffenbarte Ausführung wird hier ein inneres Bohrlochwerkzeug dargestellt, welches das Flüssigkeitsinjizierwerkzeug (300) umfassen kann, welches wiederum eine Behandlungsflüssigkeit wie zum Beispiel eine Säure durch den Verbindungsdurchgang (32) in die Untergrundformation (14) hinein injizieren kann.
Wie weiter oben schon erwähnt ist der Verbindungsdurchgang (32) mit einem Verbindungsventil (138) ausgestattet. Da die inneren Bohrlochwerkzeuge mit dem abgedichteten Hohlraum (48) der äusseren Verrohrung (16) verbunden sind, werden sie das Verbindungsventil (138) auf seine geöffnete Position bewegen. Vor dem Feststellen des inneren Bohrlochwerkzeugs in dem abgedichteten Hohlraum (48) wird das Verbindungsventil (138) durch die Aktion der Feder (142) in einer geschlossenen Position gehalten.
Die auf Fig. 1 und 2 schematisch dargestellte äussere Verrohrung (16) umfasst vorzugsweise das Umlaufventil (38). Dieses Umlaufventil (38) befindet sich über dem Packer (20) und verbindet den Innenraum (30) der äusseren Verrohrung (16) mit dem Bohrlochringraum (39) zwischen dem Bohrloch (12) und der äusseren Verrohrung (16). Wenn das innere Bohrlochwerkzeug (42) wie auf Fig. 1C schematisch dargestellt mit der äusseren Verrohrung (16) in Kontakt steht, wird sich das Umlaufventil (38) vorzugsweise in einer geöffneten Position befinden und Bohrlochflüssigkeit wird durch den Ringraum (39) herum umlaufen, um ein Festsetzen aufgrund der Auswirkungen eines differentialen Drucks der äusseren Verrohrung (16) in dem unverrohrten Bohrloch (12) zu verhindern.
Die Geräte und die Methoden der vorliegenden Erfindung eignen sich deshalb ausgezeichnet für das Erreichen der Ziele und der oben erwähnten Vorteile und für diejenigen, die darin inhärent sind. Während bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für den Zweck der vorliegenden Offenbarungen veranschaulicht worden sind, können von einem Fachmann auf diesem Bereich zahlreiche Änderungen durchgeführt werden.

Claims

1. Eine Methode für das Instandhalten eines Bohrloches (10), welches ein nicht verrohrtes Bohrloch (12) umfasst, welches eine interessante Untergrundzone oder eine Formation (14) durchschneidet, wobei die Methode das Folgende umfasst:

(a) das Einführen einer äusseren Rohranordnung (16) in das Bohrloch (10), wobei die vorgenannte äussere Rohranordnung das Folgende umfasst: einen Packer (18) mit einem aufblasbaren Element (20, 22); einen Verbindungsdurchgang (32), welcher den Innenraum (30) der vorgenannten äusseren Verrohrung (16) mit dem vorgenannten Bohrloch unter dem vorgenannten Packer verbindet; ein Aufblasdurchgang, welcher das vorgenannte aufblasbare Element mit dem vorgenannten Innenraum (30) der vorgenannten äusseren Verrohrung verbindet; und ein Aufblasventil (28) mit einer offenen Position, in welcher der vorgenannte Aufblasdurchgang geöffnet ist, und einer geschlossenen Position, in welcher der vorgenannte Aufblasdurchgang geschlossen ist, wobei das vorgenannte Aufblasventil mit Hilfe von Oberflächenmanipulierung der vorgenannten äusseren Verrohrung (16) zwischen seiner vorgenannten offenen Position und seiner geschlossenen Position hin und her bewegbar ist;

(b) das Aufblasen des vorgenannten aufblasbaren Elementes (20, 22) mit Hilfe des vorgenannten Aufblasventils (28) in seiner vorgenannten geöffneten Position durch ein Anheben des Flüssigkeitsdrucks in dem vorgenannten Innenraum der vorgenannten äusseren Verrohrung, und folgedessen das Einstellen des vorgenannten Packers (18) in dem vorgenannten Bohrloch über der vorgenannten Untergrundzone oder Formation (14);

(c) das Schliessen des vorgenannten Aufblasventils (28) nach Stufe (b) durch Oberflächenmanipulierung der vorgenannten äusseren Verrohrung (16), um die Position des vorgenannten Packers (18) innerhalb des vorgenannten Bohrlochs (12) aufrecht zu erhalten;

(d) das Einführen eines inneren Bohrlochwerkzeuges (42) in die vorgenannte äussere Verrohrung (16) nach Stufe (c); und

(e) das Feststellen des vorgenannten inneren Bohrlochwerkzeugs (42) in der vorgenannten äusseren Verrohrung (16) und das Platzieren des vorgenannten inneren Bohrlochwerkzeugs in Flüssigkeitsverbindung mit der vorgenannten Untergrundzone oder Formation (14) mit Hilfe des vorgenannten Verbindungsdurchgangs (32).

2. Eine Methode nach Anspruch 1, bei welcher der Packer (18) der Stufe (a) aus einem herausziehbaren aufblasbaren Straddlepacker mit einem oberen (20) und einem unteren (22) Packerelement besteht; und dem Einstellen der vorgenannten oberen und unteren Packerelemente über und unter der jeweiligen vorgenannten Untergrundzone oder Formation (14) in Stufe (b).