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Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Herstellen eines Fensters oder des Umrisses
eines Fensters im Futtenohr eines ausgekleideten Bohrlochs.
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Die Praxis, Erdöl aus mehreren in Radialrichtung
verteilten Lagerstätten
durch ein einzelnes Hauptbohrloch zu fördern, hat in den letzten Jahren beträchtlich
zugenommen. Um dies zu erleichtern, ist die „Kick-of"-Technologie entwickelt worden. Diese Technologie
ermöglicht
es einem Bediener, ein allgemein vertikales Bohrloch zu bohren und
danach auf (einer) ausgewählten
Tiefe/n ein oder mehrere abgewinkelte oder horizontale Löcher von
diesem Bohrloch aus zu bohren. Da das anfängliche vertikale Bohrloch
oft mit einem Strang von Futtenohr ausgekleidet wird, muß vor dem
Bohren des „Kick-of" ein „Fenster" im Futtenohr geschnitten
werden. Bei bestimmten Verfahren nach dem bekannten technischen
Stand werden Fenster unter Verwendung verschiedener Arten von Fräsvorrichtungen
in Verbindung mit einem Ablenkkeil geschnitten. Bei diesen Verfahren
werden eine oder mehrere „Touren" des Bohrgestänges benötigt. Bohranlagenzeit
ist sehr teuer, und mehrfache Touren kosten Zeit und erhöhen die
Gefahr, daß Probleme
auftreten werden.
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US-A-2758543 legt ein Verfahren zum
Herstellen eines Fensters im Futtenohr eines ausgekleideten Bohrlochs
durch Explodierenlassen einer Reihe von Sprengpellets offen, die
den Umriß des
herzustellenden Fensters anreißen.
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US-A-3053182 legt eine Vorrichtung
zum Schneiden von Abschnitten aus Bohrloch-Futterrohren unter Verwendung
von drei axial ausgerichteten Abschnitten von Sprengstoffen offen,
angeordnet zum Explodieren in einer Reihenfolge, wobei die zwei äußeren Abschnitte
zusammen explodieren, gefolgt vom mittleren Abschnitt.
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US-A-3118508 legt eine Vorrichtung
offen, um zu sichern, daß eine
Sprengladung mit einer horizontalen Feuerlinie zur Explosion gebracht
wird, um einen Abschnitt aus einem Bohrloch-Futterrohr zu schneiden.
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DE-A-2745408 legt eine Vorrichtung
offen, um mit einer Sprengladung ein Fenster in einem Futtenohr
zu schneiden und das Fenster mit einer zweiten Sprengladung herauszusprengen.
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US-A-5355957 legt einen druckaktivierten Feuerkopf
offen, ausgelegt zum Drucktesten und Perforieren von Bohrloch-Futterrohren.
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Folglich ist eine Vorrichtung zum
Herstellen eines Fensters oder des Umrisses eines Fensters im Futtenohr
eines ausgekleideten Bohrlochs bekannt, die Sprengmittel zum Herstellen
eines Fensters oder eines Umrisses eines Fensters im Futtenohr und
Anordnungsmittel zum Positionieren der Sprengmittel im Futtenohr
umfaßt.
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Es sind beträchtliche Anstrengungen unternommen
worden, um zu versuchen, die Gesamtzeit zu verringern, die das Herstellen
eines Fensters im Futterrohr kostet, und die vorliegende Erfindung
wendet sich diesem Problem zu.
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Die vorliegende Erfindung wird über das
obige hinaus dadurch gekennzeichnet, daß das Anordnungsmittel entweder
einen Ablenkkeil oder einen Fräser
umfaßt
und das Sprengmittel unmittelbar auf dem Ablenkkeil oder dem Fräser angebracht
wird.
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Während
die vorliegende Erfindung hauptsächlich
das Herstellen eines Fensters für
Ablenkvorgänge
betrifft, könnte
das Fenster auch für
andere Zwecke geformt werden.
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Es sollte bemerkt werden, daß die vorliegende
Erfindung das Herstellen eines Fensters in einem Futterrohr betrifft,
und dieses sollte im Gegensatz zum Verfahren nach dem bekannten
technischen Stand zum Perforieren eines Futterrohrs konstruiert werden,
bei dem eine Vielzahl von ungeordneten kleinen Löchern in einem Rohr durch Explodierenlassen
einer Sprengladung in demselben geformt wird.
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Typischerweise wird ein Fenster eine
Querschnittsfläche
von wenigstens 75 cm2, vorzugsweise wenigstens
320 cm2 und allgemein wenigstens 635 cm2 haben.
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Weitere Merkmale der Erfindung werden
in den abhängigen
Ansprüchen
dargelegt.
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Ein anderes beim Fräsen eines
Fensters auftretendes Problem ist die „Kernbildung". Die Kernbildung
tritt auf, wenn die Mittellinie eines Fensterfräsers, der durch die Höhlung eines
Ablenkkeils in Radialrichtung nach außen abgelenkt wird, mit der Wand
des gefrästen
Futterrohrs zusammenfällt
(d. h., der Fräser
befindet sich halb innerhalb und halb außerhalb des Futterrohrs). Obwohl
sich der Fräser dreht,
hat der Punkt an seiner Mittellinie eine Geschwindigkeit von Null,
und die Fähigkeit
des Fräsers zum
Schneiden von Futterrohr wird stark gehemmt.
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Die vorliegende Erfindung legt in
einem Ausführungsbeispiel
ein Verfahren zum Herstellen einer Öffnung in einem Bohrloch-Futterrohr
offen, das einschließt,
eine Vorrichtung einschließlich
eines Ablenkkeils oder einer anderen Bohrmeißel- oder Fräserablenkvorrichtung
in das Bohrloch einzuführen und
sie an einem gewünschten
Punkt im Bohrloch anzuordnen. In einem Aspekt wird ein Bohrmeißel lösbar mit
der Ablenkvorrichtung verbunden. In einem Aspekt wird ein Fensterfräser lösbar mit
dem Ablenkkeil verbunden. Um ein Loch zu erzeugen, durch welches
das Bohren der an das Loch angrenzenden Formation möglich ist,
oder um ein Startloch oder einen Schlitz zum Fräsen im Futterrohr zu beginnen,
wird an der Vorrichtung eine geformte Sprengladung angebracht. In
einem Aspekt wird die Ladung an einem Bohrmeißel angebracht, in einem Aspekt
an der Ablenkvorrichtung und in einem anderen Aspekt am Fensterfräser. In
einem Aspekt wird die Ladung unterhalb des Fensterfräsers angebracht. In
einem anderen Aspekt wird die Ladung am Ablenkkeil angebracht. Die
Sprengladung wird speziell gestaltet, um im Futterrohr ein Loch
einer gewünschten Form
und Konfiguration herzustellen, ohne den Ablenkkeil, den Bohrmeißel, den
Fensterfräser
oder das angrenzende Futterrohr zu beschädigen, und in bestimmten Aspekten,
um den Beginn einer seitlichen Bohrung in der an einen Bohrloch-Rohrabschnitt
angrenzenden Formation herzustellen. Der Sprengstoff wird ebenfalls
so gestaltet, daß er
ein Minimum von Schutt im Bohrloch erzeugt.
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Bei bestimmten Ausführungsbeispielen
sind die Größe, die
Form und der Charakter des durch die Sprengladung erzeugten Lochs
unmittelbar von der Gestaltung der Ladung abhängig. Die Beziehung zwischen
der Form der Ladung und der Form des Lochs ist als der „Munroe-Effekt" bekannt, d. h.,
wenn eine bestimmte Vertiefung in der „Stirn" einer Sprengladung konfiguriert wird,
wird diese Konfiguration in einem Ziel gespiegelt, wenn die Ladung
angrenzend an das Ziel zur Explosion gebracht wird. Eine zusätzliche
Verbesserung von gewünschten
Ziel-Endkonfigurationen wird durch die Anwendung von mehrfacher
präzisionszeitgesteuerter
Sprengzündung, Sprengbündelung
und interner Sprengwellenformung erreicht.
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Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine Sprengladung
(z. B. eine Ladung mit linearer Strahlform) mit einem Ablenkkeil
in ein ausgekleidetes Bohrloch eingefahren, so daß die Ladung
um 180 Grad von der Ablenkkeilhöhlung
weg gerichtet ist. Sie wird in der Tiefe zur Explosion gebracht,
die der Tiefe des Fensterfräsers
entspricht, bei dem eine Kernbildung erwartet wird. Diese Ladung
schneidet einen Schlitz in Axialrichtung aus der Futterrohrwand,
so daß,
wenn der Fräser
auf den Schlitz trifft, sich kein Futterrohr auf seiner Mittellinie
befindet (da das Futterrohr in jenem Bereich zuvor durch die Ladung
entfernt worden ist), folglich eine Kernbildung verhindert wird.
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Die vorliegende Erfindung legt in
bestimmten Ausführungsbeispielen
eine Vorrichtung zum Herstellen einer Öffnung im Futterrohr in einem
ausgekleideten Bohrloch offen, wobei die Vorrichtung eine Anordnungsvorrichtung
zum Anordnen der Vorrichtung im Futterrohr und eine mit der Anordnungsvorrichtung
verbundene Sprengvorrichtung zum sprengenden Herstellen einer Öffnung im
Futterrohr hat, wobei in einem Aspekt die Öffnung ein Fenster ist, geeignet
für Bohrloch-Ablenkvorgänge, eine
solche Vorrichtung, bei der die Anordnungsvorrichtung eine Ausrichtungseinrichtung
zum Ausrichten des Sprengmittels in Radialrichtung innerhalb des
Bohrlochs einschließt
und die Anordnungsvorrichtung eine Ablenkvorrichtung zum Leiten
eines Bohrmeißels
oder eines Fräsers
einschließt,
und einen Bohrmeißel
zum Bohren in die an die Öffnung
angrenzende Formation oder eine Fräsvorrichtung zum Fräsen des
Futterrohrs an der Öffnung,
wobei die Fräsvorrichtung
lösbar
am Anordnungsmittel befestigt wird, eine solche Vorrichtung, bei
der die Anordnungsvonichtung einen Ablenkkeil mit einer Höhlung und,
lösbar
am Anordnungsmittel befestigt, eine Fräsvorrichtung oder Fräsvorrichtungen
zum Fräsen
des Futterrohrs hat, eine solche Vorrichtung, bei der die Fräsvorrichtung
ein Fensterfräser
ist, eine solche Vorrichtung, bei der die Fräsvorrichtung wenigstens zwei Fräser einschließt, eine
solche Vorrichtung, bei der die Anordnungsvorrichtung eine Ankervorrichtung zum
Verankern der Anordnungsvorrichtung im Bohrloch einschließt, eine
solche Vorrichtung, bei der die Sprengvorrichtung mit der Ablenkvorrichtung
verbunden wird und die Vorrichtung wenigstens eine Sprengladung,
bemessen, konfiguriert und angeordnet zum Erzeugen einer Öfnung, eines
Schlitzes, einer radialen Leiste oder eines vollständigen Fensters einer
gewünschten
Größe, Form
und Anordnung im Futterrohr, und eine Zündvorrichtung zum Zünden der
wenigstens einen Sprengladung hat, eine solche Vorrichtung, bei
der die wenigstens eine Sprengladung eine Vielzahl von Sprengladungen
ist, eine solche Vorrichtung, bei der die Zündvorrichtung einen Zeitschalter
zum Aktivieren der Zündvorrichtung
zu einer gewünschten
Zeit einschließt,
eine solche Vorrichtung, die eine Ablaufvorrichtung zum Aktivieren des
Sprengstoffs vor dem Bohren oder vor dem Fräsen des Futterrohrs durch einen
oder mehrere Fräser einschließt, eine
solche Vorrichtung, bei der die wenigstens eine Sprengladung so
bemessen, geformt, konfiguriert und angeordnet wird, daß die Öffnung im Futterrohr
eine Öffnung,
z. B. einen Schlitz, definiert, angeordnet, um eine Kernbildung
eines am Fenster fräsenden
Fräsers
zu hemmen oder zu verhindern.
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Die vorliegende Erfindung legt in
bestimmten Ausführungsbeispielen
eine Vorrichtung zum Herstellen eines Fensters im Futterrohr in
einem ausgekleideten Bohrloch offen, wobei die Vorrichtung eine Anordnungsvorrichtung
zum Anordnen der Vorrichtung im Futterrohr, eine mit der Anordnungsvorrichtung
verbundene Sprengvorrichtung zum sprengenden Herstellen eines Fensters
im Futterrohr hat, wobei die Sprengvorrichtung wenigstens eine Sprengladung,
bemessen, konfiguriert und angeordnet zum Erzeugen eines Fensters
einer gewünschten
Größe, Form
und Anordnung im Futterrohr, und eine Zündvorrichtung zum Zünden der
wenigstens einen Sprengladung einschließt, wobei die Anordnungsvorrichtung
einen Ablenkkeil mit einer Höhlung
und eine Ankervorrichtung zum Verankern der Anordnungsvorrichtung
im Bohrloch und eine Fräsvorrichtung, lösbar mit
der Anordnungsvorrichtung verbunden, einschließt, wobei die Fräsvorrichtung
einen Fensterfräser
und/oder (einen) andere(n) Fräser
einschließt.
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Die vorliegende Erfindung legt in
bestimmten Ausführungsbeispielen
eine Vorrichtung zum Herstellen eines Fensters im Futterrohr in
einem ausgekleideten Bohrloch offen, wobei die Vorrichtung eine Anordnungsvorrichtung
zum Anordnen der Vorrichtung im Futtenohr und eine mit der Anordnungsvorrichtung
verbundene Sprengvorrichtung zum sprengenden Herstellen eines Schlitzes
im Futterrohr hat, wobei der Schlitz eine Öffnung im Futterrohr definiert, angeordnet,
um eine Kernbildung eines am Schlitz fräsenden Fräsers zu hemmen oder zu verhindern, eine
solche Vorrichtung, bei der die Anordnungsvorrichtung einen Ablenkkeil
mit einer Höhlung
einschließt
und die Vorrichtung außerdem
eine lösbar am
Anordnungsmittel befestigte Fräsvorrichtung
hat, eine solche Vorrichtung, bei der die Fräsvorrichtung einen Fensterfräser einschließt, eine
solche Vorrichtung, bei der die Anordnungsvorrichtung eine Ankervorrichtung
zum Verankern der Anordnungsvorrichtung im Bohrloch hat, eine solche
Vorrichtung, bei der die Sprengvorrichtung wenigstens eine Sprengladung,
bemessen, konfiguriert und angeordnet zum Erzeugen eines Schlitzes
einer gewünschten
Größe, Form
und Anordnung im Futterrohr, und eine Zündvorrichtung zum Zünden der
wenigstens einen Sprengladung hat.
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Die vorliegende Erfindung legt in
bestimmten Ausführungsbeispielen
eine Vorrichtung zum Herstellen einer radialen Leiste im Futterrohr
in einem ausgekleideten Bohrloch offen, wobei die Vorrichtung eine
Anordnungsvorrichtung zum Anordnen der Vorrichtung im Futterrohr
und eine mit der Anordnungsvorrichtung verbundene Sprengvorrichtung
zum sprengenden Herstellen einer radialen Leiste im Futterrohr hat,
wobei die Leiste eine Öffnung
im Futterrohr definiert, angeordnet, um die anfängliche Futterrohrdurchdringung
durch einen an der Leiste fräsenden
Fräser
zu verbessern.
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Die vorliegende Erfindung legt in
bestimmten Ausführungsbeispielen
eine Vorrichtung zum Herstellen eines Fensters im Futterrohr in
einem ausgekleideten Bohrloch offen, wobei die Vorrichtung eine Anordnungsvorrichtung
zum Anordnen der Vorrichtung im Futterrohr und eine mit der Anordnungsvorrichtung
verbundene Sprengvorrichtung zum sprengenden Herstellen einer radialen
Leiste und eines axialen Schlitzes im Futterrohr hat, wobei die
kombinierte Konfiguration eine Öffnung
im Futterrohr definiert, angeordnet, um die anfängliche Futterrohrdurchdringung
durch einen Fräser
zu verbessern und eine Kernbildung eines am Schlitz fräsenden Fräsers zu
hemmen oder zu verhindern, eine solche Vorrichtung, bei welcher
der Fräser
lösbar
an der Anordnungsvorrichtung befestigt wird, eine solche Vorrichtung,
bei der die Sprengvorrichtung am Fräser befestigt wird, eine solche
Vorrichtung, bei der die Anordnungsvorrichtung einen Ablenkkeil
mit einer Höhlung hat
und die Vorrichtung eine lösbar
am Anordnungsmittel befestigte Fräsvorrichtung zum Fräsen des Futterrohrs
hat.
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Die vorliegende Erfindung legt in
bestimmten Ausführungsbeispielen
ein Verfahren zum Herstellen einer Öffnung in einem Futterrohr
eines ausgekleideten Bohrlochs offen, wobei das Verfahren einschließt, ein Öffnungsherstellungssystem
an einer gewünschten
Stelle im Futterrohr in einem Bohrloch anzuordnen, wobei das Öffnungsherstellungssystem
eine Anordnungsvorrichtung zum Anordnen der Vorrichtung im Futterrohr
und eine mit der Anordnungsvorrichtung verbundene Sprengvorrichtung
zum sprengenden Herstellen einer Öffnung im Futterrohr hat, wobei die Öffnung zum
Erleichtern von Bohrloch- Ablenkvorgängen dient,
die Sprengvorrichtung eine Sprengladung einschließt und das
Verfahren einschließt,
die Sprengladung angrenzend an das Futterrohr zur Explosion zu bringen,
um die Öffnung
durch Sprengen herzustellen, ein solches Verfahren, bei dem ein Bohrmeißel mit
der Anordnungsvonichtung verbunden wird und das Verfahren einschließt, die
Formation angrenzend an die durch das Öffnungsherstellungssystem erzeugte Öffnung zu
bohren, ein solches Verfahren, bei dem die Anordnungsvorrichtung einen
Ablenkkeil mit einer Höhlung
einschließt
und die Vorrichtung eine lösbar
an der Anordnungsvorrichtung befestigte Fräsvorrichtung hat und das Verfahren
einschließt,
an der Öffnung
mit dem Fräsmittel zu
fräsen,
ein solches Verfahren, bei dem die wenigstens eine Sprengladung
so bemessen, geformt, konfiguriert und angeordnet wird, das die
im Futterrohr erzeugte Öffnung
angeordnet wird, um eine Kernbildung eines an der Öffnung fräsenden Fräsers zu hemmen
oder zu verhindern, und ein solches Verfahren, bei dem die Öffnung eine
radiale Leiste im Futterrohr einschließt, um die Futterrohrdurchdringung durch
einen an der Leiste fräsenden
Fräser
zu erleichtern.
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Für
ein besseres Verständnis
der vorliegenden Erfindung wird nun als Beispiel Bezug genommen
auf die beigefügten
Zeichnungen, in denen:
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1 ein
seitlicher Querschnitt eines Systems nach der vorliegenden Erfindung
ist,
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2 ein
seitlicher Querschnitt eines Systems nach der vorliegenden Erfindung
ist,
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3 eine
schematische Ansicht eines unter Verwendung eines Systems nach der
vorliegenden Erfindung hergestellten Schlitzes ist,
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4 eine
schematische Ansicht einer unter Verwendung eines Systems nach der
vorliegenden Erfindung geformten radialen Leistenöffnung ist,
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5 eine
schematische Ansicht einer Öffnung
in einem Futterrohr ist, einschließlich einer radialen Leiste
und eines Schlitzes, hergestellt unter Verwendung eines Systems
nach der vorliegenden Erfindung,
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6 eine
schematische Ansicht einer Fensteröffnung ist, in einem Futterrohr
hergestellt unter Verwendung eines Systems nach der vorliegenden
Erfindung,
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7 eine
Seitenansicht im Querschnitt eines Systems nach der vorliegenden
Erfindung ist,
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8a ein
Querschnitt eines Feuerkopfs und eines Fräsers des Systems von 7 ist, 8b ein Querschnitt längs der Linie 8b-8b von 8a ist,
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9 bis 13 seitliche Querschnitte
sind, die Schritte in einem Verfahren zur Verwendung des Systems
von 7 illustrieren,
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14 eine
Querschnittsdraufsicht einer im System von 7 verwendbaren Sprengvorrichtung ist,
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15 ein
Querschnitt längs
der Linie 15-15 von 14 ist,
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16 ein
Querschnitt längs
der Linie 16-16 von 14 ist,
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17 ein
Querschnitt längs
der Linie 17-17 von 14 ist,
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18a eine
schematische Seitenansicht im Querschnitt eines Systems nach der
vorliegenden Erfindung ist,
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18b einen
im Bohrloch von 18a durch
das System von 18a erzeugten
Verläufer zeigt,
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19a eine
schematische Seitenansicht im Querschnitt eines Systems nach der
vorliegenden Erfindung ist,
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19b und 19c schematische Seitenansichten
im Querschnitt sind, die Schritte im Verfahren der Verwendung des
Systems von 19a zeigen,
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19d einen
Verläufer
im Bohrloch von 19a zeigt,
hergestellt durch das System von 19a,
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20a eine
schematische Seitenansicht im Querschnitt eines Systems nach der
vorliegenden Erfindung ist,
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20b einen
gehärteten
Bereich im Bohrloch von 20a zeigt,
hergestellt durch das System von 20a,
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21a eine
schematische Seitenansicht im Querschnitt eines Systems nach der
vorliegenden Erfindung ist,
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21b und 21c schematische Seitenansichten
im Querschnitt sind, die Schritte im Verfahren der Verwendung des
Systems von 21a zeigen,
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21d einen
gehärteten
Bereich im Bohrloch von 21a zeigt,
hergestellt durch das System von 21a,
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22a eine
schematische Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, eines Systems
nach der vorliegenden Erfindung ist,
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22b einen
im Bohrloch von 22a mit dem
System von 22a hergestellten
Verläufer zeigt,
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23 eine
schematische Seitenansicht im Querschnitt eines mit einem System
nach der vorliegenden Erfindung nachgebohrten Bohrlochs ist,
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24 ein
Bohrsystem zeigt, das auf eine untere Leiste des nachgebohrten Abschnitts
des Bohrlochs von 23 getroffen
ist und beginnt, ein seitliches Bohrloch für Ablenkvorgänge zu bohren,
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25 eine
Seitenansicht eines Futterrohrs mit Öffnungen, hergestellt durch
ein Verfahren nach der vorliegenden Erfindung, ist,
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26 eine
schematische Seitenansicht eines Systems nach der vorliegenden Erfindung
ist,
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27 eine
schematische Seitenansicht eines Systems nach der vorliegenden Erfindung
ist,
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28 eine
schematische Seitenansicht eines Systems nach der vorliegenden Erfindung
ist,
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29a eine
Seitenansicht im Querschnitt einer durch ein System nach der vorliegenden
Erfindung hergestellten Bohrlochstütze ist,
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29b ein
Querschnitt der Stütze
von 29a ist,
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30a eine
Seitenansicht im Querschnitt einer durch ein System nach der vorliegenden
Erfindung hergestellten Bohrlochstütze ist,
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30b ein
Querschnitt der Stütze
von 30a ist,
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31 ein
Querschnitt einer Patrone nach dem bekannten technischen Stand ist,
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32 eine
perspektivische Ansicht einer Patronenplatte nach der vorliegenden
Erfindung ist,
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33A eine
Seitenansicht eines Futterrohrs mit einem in demselben mit einem
System nach der vorliegenden Erfindung erzeugten Fenster ist,
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33B eine
auseinandergezogene Ansicht eines Doppelpatronenplattensystems nach
der vorliegenden Erfindung ist,
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34 eine
Seitenansicht eines Bohrlochfenstererzeugungssystems nach der vorliegenden Erfindung
ist,
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35 eine
Seitenansicht im Querschnitt eines Bohrlochfenstererzeugungssystems
nach der vorliegenden Erfindung ist,
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36 eine
Seitenansicht im Querschnitt eines Bohrlochfenstererzeugungssystems
nach der vorliegenden Erfindung ist,
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37 eine
Seitenansicht im Querschnitt eines Bohrlochfenstererzeugungssystems
nach der vorliegenden Erfindung ist,
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38 eine
Seitenansicht im Querschnitt eines Bohrlochfenstererzeugungssystems
nach der vorliegenden Erfindung ist,
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39 eine
schematische Draufsicht eines Bohrlochfenstererzeugungssystems nach
der vorliegenden Erfindung ist.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird nun ein System 10 nach
der vorliegenden Erfindung schematisch in einem mit einem Futterrohr
C ausgekleideten Bohrloch W gezeigt. Das System 10 schließt einen Ablenkkeil 12 mit
einer konkaven Fläche 14 ein, durch
einen Anker 16 im Bohrloch W verankert. Ein Fensterfräser 20 wird
lösbar
mit dem Ablenkkeil 12 verbunden, z. B. mit einem Abscherbolzen 18 (oder mit
einer hydraulischen Ausklinkvorrichtung).
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Ein Sprengladungssystem 30 wird
an dem Fensterfräser 20 (oder
dem Ablenkkeil 12, falls gewünscht) befestigt. Stoßdämpfungsmaterial 36 wird vorzugsweise
auf den Seiten der Sprengladung angeordnet, außer der Seite, die zum Futterrohr
zeigt. Die Sprengladung 30 schließt einen Sprengstoff 32 und
einen Sprengzünder 34 ein.
Der Sprengstoff 32 kann zu einem gewünschten Zeitpunkt unter Verwendung
eines geeigneten bekannten Apparates oder Mechanismus' zur Explosion gebracht
werden.
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Die Sprengzündung kann durch Ausüben von
Bohrgestängedruck,
Ringspaltdruck, Druckablaufsteuerung, mechanische Vorrichtungen
(z. B. Stangenfall durch den Arbeitsstrang) oder elektrischen Seilarbeitsgang
bewirkt werden.
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Der Sprengstoff 32 wird
bemessen und konfiguriert, um im Futterrohr ein Loch einer gewünschten
Größe, Anordnung
und Konfiguration zu erzeugen. Der Fensterfräser 20 wird so angeordnet,
daß er das
durch das System 30 erzeugte Loch ausnutzt und die Herstellung
eines Fensters im Futterrohr in einer einzigen Tour des Systems 10 in
das Loch vollenden kann.
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2 illustriert
schematisch ein System 50 nach der vorliegenden Erfindung
in einem Bohrloch W, ausgekleidet mit einem Futterrohr C, wobei
das System 50 mit einer konkaven Fläche 54 mit einem Anker
56 im Bohrloch W verankert wird.
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Ein Sprengladungssystem 60 wird
am Ablenkkeil 52 befestigt und wird geformt, bemessen und konfiguriert,
um einen Schlitz im Futterrohr C zwischen den Punkten 64, 66 herzustellen.
Statt auf das Futterrohr zu treffen und einen Kern zu bilden, trifft ein
Fräser
auf den Schlitz, und die Kernbildung wird gehemmt oder verhindert.
Vorzugsweise ist die Sprengladung 60 selbstzehrend und
nach der Explosion bleibt kein Teil davon auf dem Ablenkkeil oder
im Schlitz zurück,
um ein anschließendes
Fräsen
zu behindern. Das System 50 kann einem bekannten Fräser oder
eine Mehrfachfräserkombination
einschließen.
Die Sprengladung 60 schließt eine Menge eines bekannten
Sprengstoffs 62 und einen Sprengzünder 68 ein. Der Ablenkkeil 52 kann
ein bekannter Ablenkkeil oder eine Fräserablenkvorrichtung sein.
Der Ablenkkeil 52 kann ein hohler Ablenkkeil sein. Die
Pfeile in 2 zeigen die
Richtung der Wirkungen der Explosion des Sprengstoffs 62 an.
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3 zeigt
ein Futterrohr C mit einem Schlitz 100, mit einem System
nach der vorliegenden Erfindung, wie oben beschreiben, sprengend
durch dasselbe hergestellt an einer gewünschten Stelle für ein vollendetes
Fenster für
Bohrlochablenkvorgänge. Zusätzliches
Fräsen
am Schlitz wird ein Fenster vollenden, und da sich ein Fräser den
Schlitz hinabbewegt, wird die Kernbildung des Fräsers gehemmt oder verhindert,
wenn er sich halb innerhalb und halb außerhalb des Futterrohrs befindet.
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4 zeigt
ein Futterrohr D mit einem Loch 102 und einer bogenförmigen Öffnung 104 durch dasselbe,
sprengend hergestellt mit einem System nach der vorliegenden Erfindung.
Eine solche bogenförmige Öffnung erleichtert
das anfängliche
Fräsen, das
an der Stelle der Leiste beginnt.
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5 zeigt
ein Futterrohr E mit einer zusammengesetzten Öffnung, sprengend hergestellt
mit einem System, wie oben beschrieben, mit einer Leiste 106 (wie
die Leiste 104), einem Loch 107 (wie das Loch 102)
und einem Schlitz 108 (wie der Schlitz 100), um
das Fräsen
an der Stelle der Leiste und des Schlitzes zu erleichtern.
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6 zeigt
ein Futterrohr F mit einem vollendeten Bohrlochablenkfenster 110,
sprengend hergestellt mit einem System, wie oben beschrieben.
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7 zeigt
ein System 200 nach der vorliegenden Erfindung, das einen
Ablenkkeil 210, eine Sprengladung 220, einen Extender 230 und
eine Fräsvorrichtung 240 hat.
Das System 200 befindet sich in einem Futterrohrstrang 201 in
einem Bohrloch 202.
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Der Ablenkkeil 210 kann
ein bekannter Verläufer,
eine Fräserführung oder
ein Ablenkkeil sein, einschließlich
von konkav-schwenkbaren und konkav-integrierten Ablenkkeilen, massiven
Ablenkkeilen, hohlen Ablenkkeilen, Weichkern-Ablenkkeilen, rückholbaren
Ablenkkeilen, Anker-Ablenkkeilen, Anker-Einfachschieber-Ablenkkeilen, sohlengesetzten Ablenkkeilen
und dauerhaft gesetzten Ablenkkeilen, aber nicht darauf beschränkt. Wie
gezeigt, ist der Ablenkkeil 210 ein hydraulisch gesetzter
Ablenkkeil mit einer unteren hydraulisch gesetzten Ankervorrichtung
211, einem Körper 212,
einer Höhlung 213,
einem Rückholschlitz 214 und
einem oberen Ende 215.
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Die Fräsvorrichtung 240 wird
durch den Extender 230 mit Zwischenraum zum Ablenkkeil 210 angeordnet
und mit demselben verbunden. Der Extender 230 kann aus
einem geeigneten Material hergestellt werden, einschließlich von
Stahl, Weichstahl, rostfreiem Stahl, Messing, Fiberglas, Verbundstoff, Keramik,
Kerametall oder Kunststoff, aber nicht darauf beschränkt. In
einem Aspekt wird Messing verwendet, weil es leicht gefräst werden
kann. Es können
ein, zwei, drei oder mehr Extender verwendet werden. Der Extender 230 ordnet
die Fräsvorrichtung mit
Zwischenraum vom Bereich der maximalen Sprengwirkung entfernt an
und ermöglicht,
daß sich die
Sprengvorrichtung 220 oberhalb des Oberteils der Höhlung 213 ausdehnt,
so daß im
Futterrohr 201 eine Öffnung
geformt wird, was das Beginnen des Fräsens an einem Punkt oberhalb
des oberen Endes 215 der Höhlung 213 oder auf
der gleichen Ebene wie dasselbe erleichtert. Abscherbolzen 324 verbolzen
den Extender 230 mit dem Fräser 241.
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Die Sprengvorrichtung 220 kann
eine bekannte, zum Herstellen eines gewünschten Lochs oder einer Öffnung im
Futterrohr 201 geeignete, Sprengvorrichtung sein. Wie gezeigt,
wird die Sprengvorrichtung 220 angrenzend an die Höhlung 213 angeordnet,
wobei ein Abschnitt über
die Höhlung 213 vorsteht.
Die Sprengvorrichtung kann an einem gewünschten Punkt auf der Höhlung 213 angeordnet
werden. Als Alternative dazu kann sie am Extender 230 befestigt
werden oder an und unterhalb der Fräsvorrichtung 240 aufgehängt werden.
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Die Fräsvorrichtung 240 kann
eine geeignete Fräs-
oder Bohrvorrichtung mit einem geeigneten Bohrmeißel, Fräser oder
Fräsern
sein. Wie gezeigt, hat die Fräsvorrichtung 240 einen
Startfräser 241,
einen Feuerkopf 300, eine Rohrverbindung 242 und
einen Wassermelonenfräser 243,
der mit einem Rohrstrang 244 verbunden wird, der zur Oberfläche verläuft. Als
Alternative dazu könnte
die Fräsvorrichtung 240 durch
einen Untertagemotor im Rohrstrang 244 gedreht werden.
Eine Hydraulikfluidleitung 245 verläuft vom Feuerkopf 300 zum
Ablenkkeil 212. Die Hydraulikfluidleitung 245 wird über eine
Innenbohrung eines Körpers
des Feuerkopfs 300 mit einer Druckfluidzufuhrquelle an
der Oberfläche
(nicht gezeigt) verbunden, und Druckfluid wird durch die Fluidleitung 245,
durch den Ablenkkeil 210 zur Ankervorrichtung 211 befördert.
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Wie in 8a und 8b gezeigt, hat der Feuerkopf 300 einen
Körper 301 mit
einer Fluidbohrung 302, die von einem oberen Ende 303 zu
einem unteren Ende 304 durch denselben verläuft. Die
Fluidleitung 245 steht über
eine Öffnung 205 in
Fluidverbindung mit der Bohrung 302. Der Körper 301 kann,
wie gezeigt, ein integraler, bei 306 an den Fräser 241 geschweißter, Teil
sein. Dieser Feuerkopf kann in oder mit einem Fräser oder in oder mit einem
Bohrmeißel verwendet
werden.
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Eine Kugelaufnahme 308 wird
mit einem oder mehr Abscherbolzen 309 an einer Kugelführung 310 verbolzt.
Eine Dichtung 311 dichtet die Grenzfläche von Kugelaufnahme und Kugelführung ab,
und eine Dichtung 312 dichtet die Grenzfläche von
Kugelführung
und Körper
ab. Die Kugelaufnahme 308 hat eine Aufsitzfläche 313,
an der eine Kugel 320 dichtend aufsitzen kann, um den Fluß durch
die Bohrung 302 anzuhalten. Die Kugelführung 310 kann schraubend
am Körper 301 befestigt
werden.
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Eine kegelförmige Fläche 314 auf der Kugelaufnahme 308 wird
gestaltet und geformt, um die Aufnahme eines kegelförmigen oberen
Abschnitts 315 eines Turms 316 zu erleichtern,
wenn die Bolzen 309 abgeschert werden und die Kugelaufnahme 308 sich
im Körper 301 nach
unten bewegt. Der Turm 316 wird schraubend an einem Körper 317 befestigt,
der auf einer Innenbuchse 318 in der Bohrung 302 angebracht
wird. Ein mittlerer Körper 337 ordnet
den Körper 317 und
einen unteren Körper 334 mit Zwischenraum
zueinander an. Eine Buchse 319 wird mit einem oder mehreren
Abscherbolzen 321 an der Innenbuchse 318 verbolzt.
Anfänglich
verhindert die Buchse 319 einen Fluidstrom zu Fräseröffnungen 322. Eine
Dichtung 323 dichtet die Grenzfläche von Buchse und Körper ab.
Eine Dichtung 338 dichtet die Grenzfläche von mittlerem Körper und
Zylinder ab. Eine Dichtung 339 dichtet die Grenzfläche von
unterem Körper
und mittlerem Körper
ab.
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Ein beweglicher Kolben 325 wird
anfänglich durch
Abscherbolzen 326, die den Kolben 325 an einen
Zylinder 327 verbolzen, an seinem Platz im Körper 317 gehalten.
Dichtungen 328 dichten die Grenzfläche von Kolben und Körper ab.
Kugeln 329 halten anfänglich
einen Zündkolben 330.
Die Kugeln 329 werden anfänglich durch den Kolben 325 an
ihrem Platz in Löchern
im Zylinder 327 gehalten und daran gehindert, sich aus
dem Löchern
zu bewegen, d. h., sich nach außen
zu bewegen, um den Zündkolben 330 freizugeben.
Dichtungen 331 dichten die Grenzfläche von Zündkolben und Zylinder ab.
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Wenn der Zündkolben 330 freigegeben
wird, drückt
ihn eine Feder 332 von einer Perkussionssprengkapsel 333 weg.
Die Perkussionssprengkapsel 333 wird an einem oberen Ende
des unteren Körpers 334 angebracht.
Ein Boostersprengzünder 335 wird
in einem unteren Ende des unteren Körpers 334 gehalten
und wird angeordnet, um die Wirkungen der Perkussionssprengkapsel 333 (z.
B. einer bekannten und handelsüblichen
Perkussionssprengkapsel mit einem „Flieger", der bei der Explosion sprengend von der
Sprengkapsel weg geleitet wird) zu empfangen. Der Boostersprengzünder 335 wird
mit einer Zündschnur 336 verbunden.
Druckfluid strömt
selektiv durch eine Öffnung 340 von
der Bohrung 302 zu einer Bohrung 341, die in Fluidverbindung
mit Bohrungen 342 durch Liner 343 steht (siehe 8b). Fluid von der Bohrung 342 wirkt
auf den beweglichen Kolben 325. Eine Dichtung 344 dichtet
die Grenzfläche von
Liner und Körper 301 ab.
Eine Dichtung 345 dichtet die Grenzfläche von Liner und Körper 317 ab.
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Wie in 10 gezeigt,
hat sich eine Kugel 320 gesenkt, um den Strom durch die
Bohrung 302 zu unterbrechen, und das durch die Bohrung 342 angewendete
Druckfluid hat die Bolzen 326 abgeschert und den beweglichen
Kolben 325 freigegeben für eine Bewegung nach oben auf
Grund der Kraft des Fluids. Dies wiederum ermöglicht, daß sich die Kugeln 329 nach
außen
bewegen und den Zündkolben 330 freigeben
(der unter sich ein eingeschlossenes Fluid, z. B. Luft, hat, mit
einem Druck, geringer als der hydrostatische Druck über dem
Kolben, z. B. Luft bei atmosphärischem
Druck unter dem Kolben), so daß sein
Zündstift 350 gegen
die Perkussionssprengkapsel 333 schlägt. Die Perkussionssprengkapsel 333 explodiert
und (wie es typischerweise geschieht) ihre Fliegerplatte wird durch
die Explosion der Perkussionssprengkapsel 333 zum Sprengzünderbooster 335 geleitet,
was wiederum den Sprengzünderbooster 335,
die Zündschnur 336 und
folglich die Sprengvorrichtung 220 zur Explosion bringt,
was eine Öffnung 250 im
Futterrohr 201 erzeugt.
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Wie in 11 gezeigt,
ist der Fluiddruck durch die Bohrung 302 erhöht worden,
so daß die Bolzen 309 abgeschert
werden und die Kugel 320 und die Kugelaufnahme 308 sich
auf den Turm 316 hinunterbewegen. In dieser Position (wie
in der Position von 7)
strömt
Fluid zwischen der Kugelaufnahme 308 und der Innenwand
des Körpers 301 in und
durch eine Öffnung 351 in
einen Raum unterhalb des Turms 316 und oberhalb eines oberen
Endes des Zündkolbens 330.
Das Fluid strömt
zwischen den Linern 343 hinunter zur Buchse 319,
durch die Bohrung 302 zwischen der Buchse 318 und
dem Mittelkörper 337,
zu dem Raum angrenzend an die Buchse 319, um die Bolzen 321 abzuscheren,
um zu ermöglichen, daß das Fluid
zum Fräsen
durch die Öffnungen 322 umläuft. Der
Fräser 241 ist
angehoben, abgesenkt oder gedreht worden, um die Bolzen 324 abzuscheren,
und der Fräser 241 hat
den Extender 230 weggefräst. Wie in 11 gezeigt, hat sich der Fräser 241 nach
unten vorgeschoben und grenzt an die Öffnung 250 an.
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Wie in 12 gezeigt,
hat der Fräser 241 das
Futterrohr 201 über
die Öffnung 250 hinaus
gefräst
und hat angefangen, ein gewünschtes
Fenster 260 zu fräsen.
Der Fräser 241 bewegt
sich die Höhlung 213 hinunter.
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13 illustriert
das vollendete Fenster 260 und eine seitliche Bohrung 261,
die sich vom Hauptbohrloch 202 erstreckt. Ein Wassermelonenfräser 243 hat
begonnen, eine Kante 262 des Futterrohrs 201 zu
fräsen.
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Der Zündmechanismus des Systems 200 wird
isoliert von einem hydrostatischen Druckgefälle in einem Ringspalt zwischen
dem Äußeren des
Feuerkopfs und der inneren Futterrohrwand. Folglich wird der Feuerkopf
nicht feuern, falls nicht, wie oben beschrieben, eine Kugel gesenkt
wird. Die Feder 332 garantiert, daß der Zündstift nicht auf die Perkussionssprengkapsel 333 schlägt, falls
nicht und bis die Kraft der Feder überwunden wird. In einem Aspekt wird
die Feder so ausgewählt,
daß sie
durch den oberhalb des Zündkolbens
eingeleiteten hydrostatischen Fluiddruck überwunden werden muß. In einem Aspekt
liegt die Federkraft oberhalb der Kraft des atmosphärischen
Drucks, so daß an
der Oberfläche kein
ungeplantes Zünden
auftritt. Oberhalb des Zündkolbens 330 eingeleitetes
Fluid verhindert das Einleiten von Bohrmehl, Schutt usw. dort und
sein Ansammeln dort, d. h. von Material, das den Zündkolben
beeinträchtigen
oder das Zünden
hemmen oder verhindern könnte,
folglich wird innerhalb des Turms und oberhalb des Zündkolbens
vorzugsweise z. B. ein wesentlich statisches Fluidregime aufrechterhalten.
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14 bis 17 zeigen eine Sprengvorrichtung 370 zur
Verwendung als eine Sprengvorrichtung 220 wie oben beschrieben
(oder für
eine andere hierin offengelegte Sprengvorrichtung). Es sollte sich
von selbst verstehen, daß jede
geeignete Sprengvorrichtung verwendet werden kann, einschließlich einer Strahlladung,
einer linearen Strahlladung, einer sprengend hergestellten Eindringvorrichtung,
einer mehrfachen sprengend hergestellten Eindringvorrichtung oder
einer Kombination derselben, aber nicht darauf beschränkt. Die
Vorrichtung 370 hat ein Gehäuse 371, hergestellt
z. B. aus Plexiglas, Fiberglas, Kunststoff oder Metall. Eine an
einer Plexiglasplatte 373 befestigte Hauptsprengladung 372 wird
im Gehäuse 371 angebracht.
Eine lineare Strahlsprengladung 374 mit einem Boostersprengzünder 375 wird ebenfalls
im Gehäuse 371 angebracht.
Der Abstand „a" in 15 beträgt bei einem Ausführungsbeispiel etwa
3,4 cm (1,35 Zoll).
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Die Hauptsprengladung 372 schließt eine Einlage 377 mit
einer Reihe von sechseckigen Scheiben 376 aus einem Sprengstoff,
jede etwa 2,3 mm (0,090 Zoll) dick, ein. Die Scheiben 376 werden
bei bestimmten Ausführungsbeispielen
aus Metall, z. B. Zink, Aluminium, Kupfer, Messing, Stahl, rostfreiem Stahl
oder Legierungen derselben hergestellt. Eine Hauptsprengstoffmasse 378 befindet
sich hinter den Scheiben 376. In einem Aspekt beträgt diese
Sprengstoffmasse zwischen etwa einem halben bis zu fünf Achtel
Kilogramm eines Sprengstoffs, z. B. RDX, HMX, HNS, PYX, C4 oder
Cyclonite. In einem Aspekt ist die Einlage 377 etwa 22
cm (8,64 Zoll) hoch und an ihrer unteren Basis 14,7 cm (5,8 Zoll)
breit.
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Vorzugsweise wird die lineare Strahlladung 374 geformt
und konfiguriert, um die gewünschte Fensterform
im Futterrohr „auszustechen", und danach sprengt
die Hauptladung 372 das Fenster heraus, wobei sie vorzugsweise
das Futterrohr zertrümmert
und es in die Formation treibt. Durch eine entsprechende Verwendung
von bekannten Zeitschaltern und Zündschnur kann die lineare Strahlladung zuerst
zur Explosion gebracht werden, gefolgt von der Hauptladung. Als
Alternative dazu können
die zwei Ladungen gleichzeitig gezündet werden.
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An jeder Stelle im System 200 können entsprechende
bekannte Explosionsstoßdämpfungsvorrichtungen
(z. B. ein Verbund aus Gummi-Kunststoff Gummi-Kunststoff) und zusammenfallende
atmosphärische
Kammern eingesetzt werden. Solche Vorrichtungen können oberhalb
oder unterhalb der Ladung oder zwischen der Ladung und jedem anderen Gegenstand
im System, z. B. dem Ablenkkeil, dem Extender oder dem/den Fräser(n),
angeordnet werden. Die Ladung kann in der Höhlung an jedem Punkt in der
Höhlung,
und in einem Aspekt am Oberteil der Höhlung, eingebettet werden.
Die Ladung allein kann an einem Seil, Kabel, Drahtseil, Glattseil
oder Schlangenrohr in ein ausgekleidetes Bohrloch eingeführt werden.
Anschließend
an das Positionieren und Ausrichten wird die Ladung gezündet, um
eine gewünschte Öffnung,
Leiste, seitliche Bohrung durch das Futterrohr, und in einem Aspekt
in einigem Abstand in der Formation, oder ein Fenster im Futterrohr
zu erzeugen. Das Seil usw. wird danach entfernt, und eine Schneid-,
Räum-,
Fräs-,
Bohr- und/oder Fräs-Bohrvorrichtung
wird für
weitere Vorgänge
in das Bohrloch eingeführt
und zur Stelle der gewünschten Öffnung usw.
bewegt.
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18A und 18B legen ein System 400 zum sprengenden
Herstellen einer Öffnung
in einem Futterrohr 401 in einem Bohrloch 402 und
zum sprengenden Herstellen eines Ablenkkeilfräsers oder Bohrmeißels oder
eines Verläufers 403 auf
einer Futterrohrinnenwand offen. Die Vorrichtung des Systems 400 wird
(siehe 18A) an einer
Leine 404 in das Bohrloch 402 abgesenkt. Eine
bekannte Ausrichtungsvorrichtung sichert eine richtige Ausrichtung des
Systems. Die Sprengvorrichtung schließt eine Hauptladung 405 zum
Herstellen einer Öffnung 406 und
eine Nebenladung mit einem Materialkörper 407 zum Herstellen
des Verläufers 403 ein.
In einem Aspekt wird nur eine Ladung verwendet, aber es wird ein
Materialkörper
verwendet, um den Verläufer
herzustellen. Wie in 18B gezeigt,
hat die Explosion der Ladungen) den Verläufer 403 erzeugt,
angrenzend an die Öffnung 406 sprengend
an das Futterrohr 401 geschweißt oder in dasselbe eingebettet.
An Stelle der Materialmasse kann eine geformte Verläufer-, Keil- oder Ablenkkeilvorrichtung
verwendet werden, die sprengend in oder an das Futterrohr 401 gedrückt wird.
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19A bis 19D legen ein System 420 zum sprengenden
Herstellen einer Öffnung 426 durch
ein Futterrohr 421 in einem Bohrloch 422 und zum
sprengenden Herstellen eines Fräser-
oder Bohrmeißelverläufers 423 in
oder auf der Futterrohrinnenwand offen. Das System 420 wird
an einer Leine 424 zu einer gewünschten Position im Bohrloch 422 abgesenkt.
Eine erste Ladung 427 wird gezündet, um die Öffnung 426 zu
erzeugen. Danach wird eine zweite Ladung 428 mit einer
in derselben eingeschlossenen Materialmasse zu einer Stelle angrenzend
an die Öffnung 426 abgesenkt.
Das Zünden
der zweiten Ladung 428 erzeugt den Verläufer 423. Als Alternative dazu
kann die zweite Ladung 428 dazu verwendet werden, einen
bereits geformten Verläufer,
Keil oder Ablenkkeil in oder auf der Futterrohrwand einzubetten.
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20A bis 20B zeigen ein System 430,
an einer Leine 437 zu einer gewünschten Stelle in einem Futterrohr 431 in
einem Bohrloch 432 abgesenkt und wie gewünscht ausgerichtet.
Das System 430 schließt
eine Hauptladung 433 ein, gezündet, um eine Öffnung 436 im
Futterrohr 431 herzustellen. Das System 430 hat
eine Nebenladung 434, die gezündet wird, um eine Materialmasse 435 angrenzend
an die Öffnung 436 auf
der Innenwand des Futterrohrs 431 einzubetten. Vorzugsweise
ist dieses Material härter als
das Material, aus dem das Futterrohr hergestellt wird, so daß ein auf
die Materialmasse 435 treffendes Schneidwerkzeug, ein Fräser oder
Bohrmeißel
vorzugsweise das Futterrohr 431 fräsen wird. Das Material 435 kann
eine Masse sein, oder eine Reihe von mit Zwischenraum angeordneten
Massen kann sprengend auf der Futterrohrwand angeordnet werden,
in einem Aspekt mit Zwischenraum zueinander angeordnet, so daß ein Fräser immer
in Kontakt mit einer der Massen ist. Ebenso kann die axiale Ausdehnung
der Masse variiert werden, um der Ausdehnung der Öffnung 436 zu
entsprechen, sich oberhalb derselben zu erstrecken und/oder sich
unterhalb derselben zu erstrecken, z. B., um bei Ausführungsbeispielen,
bei denen die Öffnung 436 ein
Teilfenster, eine Teilöffnung
oder eine Teilkante ist, ein Fräsen
eines vollständigen
Fensters zu erleichtern. Wie unten beschrieben, kann das System 430 verwendet
werden, um ein Ankerelement oder Stützelement in einem Rohrabschnitt
zu erzeugen.
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21A bis 21D zeigen ein System 440,
an einer Leine 447 in ein Futterrohr 441 in einem Bohrloch 442 abgesenkt.
Das System 440 hat eine Hauptsprengladung 443 zum
sprengenden Herstellen einer Öffnung 446 im
Futterrohr 441, nachdem das System 440 wie gewünscht im
Bohrloch 442 ausgerichtet worden ist, und eine Nebensprengladungseinrichtung 444,
mit einer in derselben eingeschlossenen Materialmasse, die angrenzend
an die Öffnung 446 (21C) abgesenkt und gezündet wird, um
angrenzend an die Öffnung 446 eine
Materialschicht 445 auf dem Futterrohrinneren zu erzeugen. Die
Materialschicht 445 ist vorzugsweise härter als das Material, aus
dem das Futterrohr 441 hergestellt wird, so daß ein Schneidwerkzeug,
Fräser
oder Bohrmeißel
vorzugsweise auf das Futterrohr statt auf die Materialschicht 445 wirken
wird. Das System 440 kann verwendet werden, um mit einer
Materialmasse von einer ausreichenden Größe ein Ankerelement oder Stützelement
in einem Rohrabschnitt zu erzeugen.
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Was die Systeme von 18A bis 22B betrifft,
kann jeder geeignete bekannte Ausrichtungsapparat, Anker und/oder
Ankerapparat als Teil des Systems verwendet werden, um die Sprengstoffe (Hauptladung
und/oder Nebenladung) an ihrem Platz in einem Futterrohr zu verankern,
und so, daß eine gewünschte Ausrichtung
erreicht und aufrechterhalten wird.
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22A und 22B zeigen ein System 450 nach
der vorliegenden Erfindung, das eine Hauptladung 455 hat,
durch ein Element oder eine Leine 457 an einem Schneidwerkzeug 450 (Bohrkrone,
Räumer,
Bohrmeißel,
Fräser
oder eine Kombination derselben) aufgehängt, das mit einem Rohrstrang
verbunden 454 wird, der sich in einem Futterrohr 451 in einem
Bohrloch 452 zur Oberfläche
erstreckt. Als Alternative dazu kann an Stelle des Rohrstrangs 454 ein
Seil, eine Leine, ein Drahtseil, ein Glattseil oder ein Schlangenrohr
verwendet werden (wie das für jede
Leine oder jeden Rohrstrang für
jede hierin offengelegte Sprengvorrichtung gilt). Das System 450 wird
im Bohrloch 452 abgesenkt, so daß sich die Hauptladung 455 an
einer gewünschten
Stelle und in einer gewünschten
Ausrichtung befindet. Das Zünden
der Hauptladung 455 drückt
eine Materialmasse 456 in oder auf die Innenwand des Futterrohrs
451, um den Verläufer 453 zu
bilden (22B). Das Schneidwerkzeug 450 wird
nach unten bewegt, um auf den Verläufer 453 zu treffen,
der das Schneidwerkzeug gegen das Futterrohr 451 drückt. Das Schneidwerkzeug
wird gedreht (z. B. durch einen Untertagemotor im Strang 454 oder
durch einen Drehtisch), um eine gewünschte Öffnung im Futterrohr 451 herzustellen.
Bekannte Anker und Ausrichtungsvorrichtungen können mit diesem System verwendet werden.
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23 zeigt
schematisch ein Bohrloch 460 mit einem erweiterten Abschnitt 462,
hergestellt, durch Zünden
einer Sprengladung im Bohrloch.
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24 zeigt
schematisch ein Bohrsystem mit einem Bohrmeißel 461, der auf eine
durch das sprengende Nachbohren des Bohrlochs 460 hergestellte
Leiste 463 getroffen ist und der dadurch vom Bohrloch 460 weg
geleitet wird.
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25 zeigt
einen Rohrabschnitt 464, z. B. ein Stück Futterrohr, unter Tage in
einem Bohrloch, in dem eine Sprengladung oder -ladungen gezündet worden
sind, um mehrere Öffnungen 466 im
Futterrohr herauszusprengen, ohne Stücke 468 des Futterrohrs
vollständig
abzutrennen. Da diese Futterrohrstücke nicht vollständig abgetrennt
werden, stellen sie eine Stütze
für die
Formation bereit und verhindern ein Einbrechen der Formation. Außerdem ist
ein mehrfaches Ablenken auf der gleichen Ebene möglich, da sich jede Öffnung wesentlich
auf der gleichen Ebene befindet. Jede gewünschte Zahl von Öffnungen
(z. B. zwei, drei, vier) kann auf der gleichen Ebene im Futterrohr
hergestellt werden.
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26 zeigt
schematisch ein System 470 mit einer Vielzahl von Sprengladungen 471, 472, 473 an
einer Leine 474. Das System 470 kann zwei, vier, fünf oder
mehr Sprengladungen haben. Das System 470 wird in ein Bohrloch
eingeführt
zum Nachbohren wie in 22,
zum Herstellen einer Öffnung,
einer Leiste, eines Fensters, seitlicher Bohrungen oder eines Lochs
in Futterrohr und/oder in einer Formation (und zur Verwendung mit
jedem hierin beschriebenen System oder Verfahren unter Verwendung
einer oder mehrerer Sprengladungen), zum Herstellen mehrerer Öffnungen
(gleiche Ebene oder mit Zwischenraum in Axialrichtung angeordnet),
Leisten, Fenster, seitlichen Bohrungen oder Löchern in Futterrohr und/oder
in einer Formation, zum Herstellen einer einzelnen Öffnung usw.
durch aufeinanderfolgendes Zünden
einer ersten Ladung, die eine Anfangsöffnung herstellt, Absenken
einer zweiten Ladung angrenzend an die Anfangsöffnung und Zünden derselben,
um die Öffnung
zu vergrößern, und
so weiter mit einer dritten oder zusätzlichen Ladungen. Die Ladungen
können
gleichzeitig oder nacheinander gezündet werden, um mehrfache Öffnungen
usw. herzustellen. Die mehrfachen Öffnungen können in unterschiedlichen Richtungen
oder auf unterschiedlichen Seiten des Futterrohrs, Rohrabschnitts
oder Bohrlochs ausgerichtet werden.
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27 zeigt
ein System 480 nach der vorliegenden Erfindung, mit einem
Fräser
(oder Räumer, Bohrmeißel oder
einer Bohrkrone) 482, lösbar
angebracht an einem Ablenkkeil 484, unterhalb dessen und
an dem eine Sprengladung (oder -ladungen) 486 befestigt
wird, entweder unmittelbar am Ablenkkeil befestigt oder an einer
Leine, einem Seil, einem Kabel usw. unterhalb und mit Zwischenraum
zum Ablenkkeil angeordnet. Der Fräser 482 wird an einem Rohrstrang
(nicht gezeigt) befestigt, der sich in ein ausgekleidetes Bohrloch
(nicht gezeigt) hinunter erstreckt. Ein Feuerkopf 488 wird
dem Fräser 482 zugeordnet
und mit der Ladung 486 verbunden (siehe z. B. den Feuerkopf
und die Verbindung in 8). Die
Ladung 486 wird gezündet
und erzeugt eine Öffnung
(hierin für
alle Ausführungsbeispiele
als eine Leiste, ein Loch, eine seitliche Bohrung oder ein Fenster
definiert) im Bohrloch-Futterrohr. Danach werden der Fräser 482 und
der Ablenkkeil 484 zur Stelle der Öffnung abgesenkt, und der Fräser 482 kann
aktiviert werden, um ein Fenster an dieser Stelle weiter auszufräsen.
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Ein System 490 wie in 28 ist wie das System 480,
aber unterhalb einer Ladung 496 wird ein Anker 499 verwendet.
Der Anker 499 wird an einer gewünschten Stelle im Bohrloch
gesetzt, die Ladung wird gezündet
und erzeugt eine Öffnung,
der Ablenkkeil 494 wird abgesenkt, um mit dem Anker 499 zusammenzupassen,
so daß er
angrenzend an die Öffnung
an seinem Platz gehalten wird, der Fräser 492 wird vom Ablenkkeil 494 gelöst und fräst an der Öffnung ein
Fenster (oder einen Teil desselben). Ein Feuerkopf 498 ist ähnlich dem
Feuerkopf 488 von 27.
Als Alternative dazu kann die Ladung zwischen dem Fräser 492 und
dem Ablenkkeil 494 angeordnet werden, und der Anker wird
gesetzt, nachdem sprengend eine Öffnung
hergestellt worden ist.
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Bei jedem hierin beschriebenen System,
bei dem ein Ablenkkeil oder ein anderes Element in einem Futterrohr,
einem Rohrabschnitt oder einem Bohrloch verankert werden soll, oder
bei dem ein solcher Gegenstand in demselben in Position gehalten werden
soll, kann eine Sprengladungsvorrichtung verwendet werden, um eine
Metallmasse in oder an einer inneren Rohrabschnitts- oder Futterrohrwand einzubetten,
so daß die
Masse als ein Element zum Stützen
eines Ablenkkeils oder eines anderen Gegenstands dient. Die Masse
kann die Bohrung durch den Rohrabschnitt teilweise (wobei ein Fluidstrom durch
dieselbe oder um dieselbe möglich
ist) oder vollständig
abschließen,
und sie kann aus jedem geeigneten Metall bestehen, leicht bohrbar
oder fräsbar oder
unter Schwierigkeiten bohrbar oder fräsbar, z. B. Zink, Aluminium,
Kupfer, Stahl, Wolframkarbid, rostfreiem Stahl, Panzermaterial oder
Messing. Jedes oben beschriebene System zum Einbetten einer Materialmasse
in oder an eine Rohrabschnittswand kann mit einer Masse von ausreichender
Größe verwendet
werden, um ein solches Ankerelement zu erzeugen.
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29a und 29b zeigen eine sprengend
hergestellte Stütz-
oder Ankermasse 500 in einem Futterrohr 502 in
einem Bohrloch 504. Die Ankermasse ist so geformt worden,
daß ein
Fluidströmungskanal 506 durch
dieselbe vorhanden ist. Die Ankermasse 500 ist dafür geeignet,
einen Gegenstand oberhalb derselben im Bohrloch zu stützen, z.
B. einen Ablenkkeil, aber nicht darauf beschränkt. Obwohl die Ankermasse
als den gesamten Umfang des Futterrohrs umschließend gezeigt wird, liegt es
im Geltungsbereich dieser Erfindung, daß sie nur einen Abschnitt des
Umfangs bedeckt.
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30a und 30b zeigen eine sprengend
hergestellte Stütz-
oder Ankermasse 520, die den Fluidstrom durch ein Futterrohr 522 in
einem Bohrloch 524 vollständig absperrt. Die Ankermassen
von 29a und 30a werden durch Zünden einer
Sprengvorrichtung oder von -vorrichtungen mit einer zum Formen der
gewünschten
Masse ausreichenden Menge an Metall hergestellt. Die Explosion schweißt die Massen
sprengend an die Innenwand des Futterrohrs und/oder bettet einen
Teil des Metalls im Futterrohr ein.
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31 zeigt
schematisch eine typische Patrone oder Kartusche 530 nach
dem bekannten technischen Stand mit einem Projektil 531,
einem Treibsatz 532 und einer Hülse 533.
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32 zeigt
eine Patronenplatte 540 nach der vorliegenden Erfindung
mit einer Vielzahl von Löchern 541 und
einer Patrone 530 in jedem Loch 541. Die Platte 540 wird
geformt und konfiguriert, und die Löcher 541 werden angeordnet
und positioniert, so daß ein
Abfeuern der Patronen 530 in einen Rohrabschnitt in einem
Bohrloch ein gewünschtes
Loch, eine Leiste oder eine Öffnung
(zum anschließenden Fräsen) oder
ein Fenster (anfänglich
oder vollendet) erzeugt. Jede Zahl, Art und jedes Kaliber von entsprechenden
Patronen kann in jeder gewünschten Anordnung
oder jedem Muster verwendet werden. In einem Aspekt werden ausreichend
Patronen verwendet, so daß ein
vollendetes Fenster geschaffen wird und wenig oder kein anschließendes Fräsen notwendig
ist. Jede geeignete Platte, jedes Element, jeder Körper, Zylinder
oder Gegenstand – flach,
gewölbt, hohl
oder massiv – kann
als ein Träger
für die
Patronen verwendet werden. In einem Aspekt werden die Patronen 530 am
Oberteil der Platte 540 gezündet durch ein Zündhütchen 534,
gezündet
durch eine Zündstiftvorrichtung 535 (beide
schematisch gezeigt). Ein Treibmaterial 538 verbindet die
oberen vierzehn Patronen miteinander, und die Explosion der ersten
Patrone 530 führt
daher zur fast gleichzeitigen Explosion der verbleibenden oberen
dreizehn Patronen, wenn der Treibsatz zündet und jede Patrone abfeuert. Ähnlich werden
die unteren zwölf
Patronen gezündet
durch ein Zündhütchen 536,
gezündet durch
eine Zündstiftvorrichtung 537.
Diese unteren Patronen werden mit einem Treibsatz 539 miteinander
verbunden. Jede geeignete Zündvorrichtung oder
jeder -mechanismus, verschieden von den hierin schematisch gezeigten
oder beschriebenen Zündhütchen/Zündstiftvorrichtungen
kann verwendet werden, einschließlich von elektrischer Zündung und Hitzdrahtvorrichtungen,
aber nicht darauf beschränkt.
Die Zündhütchen 534 und 537 können gleichzeitig
oder aufeinanderfolgend aktiviert werden, wobei vom System zur Oberfläche oder
zu entsprechenden Zeitschaltervorrichtungen entsprechende Leitungen
und Verbindungen verlaufen. In einem Aspekt haben die Zündstiftvorrichtungen
Steuerleitungen, die für
eine selektive Aktivierung derselben von denselben zu einer Steuerungsvorrichtung an
der Oberfläche
verlaufen. Zeitschaltervorrichtungen können am Ort des Systems im
Bohrloch, an einer anderen Stelle im Bohrloch und mit dem Fensterherstellungssystem
verbunden oder an der Oberfläche
mit entsprechenden Verbindungen zum System im Bohrloch verwendet
werden. In einem Aspekt werden ein einzelnes Zündhütchen, eine einzelne Treibsatzleitung
und eine einzelne Zündvorrichtung
verwendet, um alle Patronen in einer Platte gleichzeitig abzufeuern.
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33A zeigt
ein Fenster 550, in einem Futterrohr 551 erzeugt
durch das aufeinanderfolgende Abfeuern von wenigstens zwei Platten
mit Patronen wie die Platte 540. „X" zeigen schematisch durch Abfeuern einer
ersten Platte entferntes Material und „o" zeigen schematisch durch Abfeuern einer
zweiten Platte entferntes Material. 33B zeigt
schematisch zwei zusammen verwendete Feuerplatten (wie die oben
beschriebene Platte 540), z. B. an ihrem Platz in einem
Bohrloch, aneinander anstoßend und/oder
gebunden, um ein Fenster wie das Fenster 550 (33A) zu erzeugen. Eine erste
Platte 552 hat Patronen 554, und eine zweite Platte 553 hat
Patronen 555, die zu denen der Platte 552 versetzt
werden.
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34 zeigt
eine Vorrichtung 560 mit einem hohlen Behälter 561,
in dem eine verhältnismäßig starke
Oxidationsreaktion von Materialien 565 stattfindet, die
eine ausreichende Hitze erzeugt, so daß ein Hitzestrahl 564 von
innerhalb des Behälters 561 zu Öffnungen
oder Düsen 562 und
danach zu einem Auslaß (oder
Auslässen) 563 austritt,
von denen der Hitzestrahl 564 auf ein röhrenförmiges Element gerichtet wird,
in dem eine Öffnung
hergestellt werden soll. Die Düsen
sind optional und werden verwendet, um die Strömwigsgeschwindigkeit des austretenden Reaktionsprodukts
zu erhöhen.
Die Oxidationsreaktion kann bei bestimmten Ausführungsbeispielen jede bekannte
Thermit- oder Pyranol-Reaktion
sein, es können
ebenfalls geeignete Treibstoffe, z. B. fester Raketentreibstoff,
verwendet werden.
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35 zeigt
schematisch ein System 570 zum Herstellen eines Fensters 571 in
einem Futterrohr 572 in einem Bohrloch 573, das
von der Erdoberfläche
in einer Erdformation 574 verläuft. Das System 570 befindet
sich auf einem Rohrstrang 575, der durch das Bohrloch zur
Erdoberfläche
verläuft. Ein
Azetylen-Sauerstoff-Generator 576,
der in 35 schematisch
gezeigt wird (und der eine Zündvorrichtung
einschließt),
erzeugt eine Flamme, die durch Öffnungen 577 in
einem röhrenförmigen Körper 578 gerichtet
wird. Die Flamme ist ausreichend heiß, um das Futterrohr auf eine
Oxidationstemperatur zu erhitzen, so daß ein Teil desselben wegbrennt, um
das Fenster 571 im Futterrohr 572 zu bilden. Der Generator 576 wird über eine
Leitung (oder Leitungen) 579 selektiv von der Oberfläche aktiviert.
Die mit dem Generator 576 verbundene Aktivierungsvorrichtung
kann elektrisch, hydraulisch und/oder mechanisch sein. In einem
Aspekt verlaufen gesonderte Sauerstoff- und Azetylenleitungen vom
Generator zur Erdoberfläche,
und eine geeignete Pumpvorrichtung pumpt die Materialien hinunter
zum Generator im Bohrloch. In einem anderen Aspekt werden zugängliche
Behälter
der Materialien im Generator oder angrenzend an denselben im Bohrloch
angeordnet und stehen in Fluidverbindung mit demselben. Jeder Brennstoff
und jedes Oxidationsmittel kann zusätzlich zu oder in Kombination
mit Sauerstoff und Azetylen verwendet werden.
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36 zeigt
schematisch ein System 580 an einem Rohrstrang 586,
der durch ein Bohrloch 587 zur Erdoberfläche verläuft, mit
einem Wasserstrahlerzeuger 581 in einem Gehäuse 582.
Wasserstrahlen 583 treten mit ausreichender Kraft aus Düsen 584 aus,
um ein Fenster 588 in einem Bohrloch-Futterrohr 585 des
Rohrstrangs 586 zu schneiden. Das Gehäuse 582 kann auf-
und abbewegt werden, so daß das
Ausschneiden des Fensters 588 vollständig ist. Der Erzeuger 581 wird über eine
Leitung oder Leitungen 589 (elektrisch, hydraulisch und/oder
mechanisch) von der Oberfläche
selektiv aktiviert.
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37 zeigt
schematisch einen Fräser 590 mit
einem hohlen Innern, das einen abtragenden und/oder erosiven Strahlerzeuger 591 enthält, der
einen Strahl 592 erzeugt, der durch eine Austrittsöffnung 594 (eine
oder mehr können
verwendet werden) aus einem Gehäuse 593 des
Fräsers 590 austritt,
um eine Öffnung 595 in
einem Futterrohr 596 in einem Erdbohrloch 597 zu
schneiden. Der Erzeuger 591 wird über eine Leitung (oder Leitungen) 599 von der
Oberfläche
selektiv aktiviert. Die Öffnung 595 kann,
wie gezeigt, ein kleiner Anfangsschnitt oder eine Leiste sein, oder
durch den Strahl 592 kann eine Öffnung einer gewünschten
Größe, Form
oder Ausdehnung hergestellt werden.
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38 zeigt
einen Fräser 600 mit
einem oberen Gehäuse 602 in
einem Futterrohr 603 in einem Bohrloch 604 in
einer Formation 605. Der Fräser 600 wird mit einem
Rohrstrang 606 verbunden, der zur Erdoberfläche verläuft. Ein
Wasserstrahlerzeuger 607 im Gehäuse 602 (oder wahlweise
im Fräser 600) erzeugt
einen Schneidwasserstrahl 608, der durch eine Öffnung 609 aus
dem Fräser 600 austritt,
um eine Öffnung 610 im
Futterrohr 603 zu schneiden. Der Erzeuger 607 wird über eine
Leitung 611, die zur Oberfläche verläuft, selektiv aktiviert. Als
Alternative dazu kann der Wasserstrahl in einer weiter oben im Rohrstrang
angeordneten Vorrichtung oberhalb des Fräsers oder in einer Vorrichtung
an der Oberfläche erzeugt
werden. Der Fräser 600 ist
in einem Aspekt wie der in den noch nicht verbeschiedenen US-Anmeldung Seriennr.
08/532180 offengelegte Fräser 150.
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Mit den Fräsern 590 und 600 kann
ein Ablenkkeil, Verläufer
oder Gewichtselement verwendet werden, um sie zu einer nach dieser
Erfindung hergestellten Öffnung
zu leiten.
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Es liegt im Geltungsbereich dieser
Erfindung, daß jedes
der Geräte
und Systeme von 31 bis 38 („der Vorrichtungen") verwendet wird,
um eine Anfangsöffnung,
eine Anfangsleiste, ein Anfangsfenster oder ein vollendetes Fenster
(„die Öffnungen") durch einen Rohrabschnitt
zu erzeugen. Es liegt im Geltungsbereich dieser Erfindung, daß jede der
Vorrichtungen an, lösbar
verbunden mit oder befestigt unter einem Fräser oder Fräsern verwendet wird, um eine
der Öffnungen
zu erzeugen. Es liegt im Geltungsbereich dieser Erfindung, daß jede der
Vorrichtung an einem Ablenkkeil, Verläufer oder Gewichtselement verwendet,
mit denselben verwendet, lösbar
mit denselben verbunden oder an oder über denselben befestigt wird.
Jedes der Systeme von 31 bis 38 kann auf- und abbewegt
und/oder gedreht oder von einer Seite zur anderen geschwenkt werden,
um eine Öffnung
einer gewünschten
Längsausdehnung,
einer gewünschten
seitlichen Ausdehnung und einer gewünschten Form herzustellen.
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39 zeigt
schematisch ein Bohrloch-Fensterherstellungssystem 700 nach
der vorliegenden Erfindung, das eine Sprengladung 703 hat, die
einen Metallflieger oder eine Metallplatte 702 (massiv
oder für
eine Zertrümmerung
gemustert) hinterfüllt.
Die Platte 702 wird an einem Behälter 701 befestigt,
der ein Material 705 enthält. Ein Zünden der Sprengladung 703 drückt die
Platte 702 gegen den Behälter 701 und zerbricht
ihn und treibt das Material 705 gegen einen Innenbereich 706 eines
Bohrloch-Rohrabschnitts 704, z. B. einer Verrohrung oder eines
Futterrohrs, aber nicht darauf beschränkt. Der Rohrabschnittsbereich
hinter der Ladung 703 wird durch das Material 705 nicht
beeinträchtigt,
da die Platte 702 in einer entgegengesetzten Richtung gedrückt wird.
Entweder schwächt
das Material 705 die Rohrabschnittswand im Bereich 706, ätzt die
Wand in einer gewünschten
Form oder schneidet durch sie – in
Abhängigkeit
von der Menge und der Art der Sprengladung, der Platte und des vorgetriebenen Materials.
Das Material kann Wasser, Öl,
Spülschlaum,
Hydraulikfluid, eine Flüssigkeit
mit abtragendem und/oder erosivem Material in derselben, eine Masse
aus körnigem
und/oder teilchenförmigem
Material (erstart, geleimt, zusammengeklebt oder in eine zerreißbaren oder
zerbrechlichen Behälter
enthalten) oder eine Kombination derselben sein, ist aber nicht darauf
beschränkt.
Der Behälter 701 wird
aus einem geeigneten, flexiblen, starren oder massiven Material,
z. B. Kunststoff, Folie, Holz. Papier oder funkenfreien Materialien,
aber nicht darauf beschränkt,
hergestellt.