DE69728524T2 - Verfahren und bohrlochwerkzeug zum herstellen einer kiespackung in einem brunnen unter verwendung niedrig-viskoser flüssigkeiten - Google Patents

Verfahren und bohrlochwerkzeug zum herstellen einer kiespackung in einem brunnen unter verwendung niedrig-viskoser flüssigkeiten Download PDF

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/02Subsoil filtering
    • E21B43/04Gravelling of wells

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Auffüllen eines Bohrlochs mit Kies und in einem ihrer Aspekte auf ein Verfahren und ein Bohrlochwerkzeug zum Auffüllen eines Zwischenraums in einem Bohrloch mit Kies unter Verwendung eines Fluids mit geringer Viskosität, wobei über den gesamten Zwischenraum sowie in den Futterrohrperforationen eine gute Verteilung von Kies erzielt wird.
  • Beim Fördern von Kohlenwasserstoffen oder dergleichen aus schütteren und/oder brüchigen unterirdischen Formationen ist es nicht ungewöhnlich, zusammen mit den Formationsfluiden große Volumen von aus Partikeln bestehendem Material (z. B. Sand) zu fördern. Wie wohlbekannt ist, führen diese Partikel immer wieder zu verschiedenartigen Problemen und müssen gesteuert werden, damit die Förderung wirtschaftlich bleibt. Wahrscheinlich ist die am weitesten verbreitete Technik, die zur Steuerung der Förderung von Partikeln (z. B. Sand) aus einer Lagerstätte angewandt wird, jene, die allgemein als "Kiesauffüllung" bekannt ist. Bestimmte Kiesauffüllungssysteme sind in US-A-3 884 301 und SU-A-1 521 865 beschrieben.
  • Bei einer typischen Kiesauffüllungskomplettierung wird ein Sieb oder dergleichen in das Bohrloch abgesenkt und in der Nähe des Zwischenraums des Bohrlochs, das zu komplettieren ist, positioniert. Aus Partikeln bestehendes Material, das zusammengefasst als "Kies" bezeichnet wird, wird dann als Schlamm in einen Arbeitsstrang hinab gepumpt und tritt über dem Sieb durch eine "Gleisverbindung" oder dergleichen in den Bohrloch-Ringraum um das Sieb aus und, wie erhofft wird, in die Perforationen in der Bohrlochverrohrung, die in dem Förderzwischenraum liegen, ein.
  • Die Flüssigkeit in dem Schlamm entweicht durch die Perforationen in dem Futterrohr in die Formation und/oder strömt durch die Öffnungen in dem Sieb, was dazu führt, dass der Kies in dem Ringraum um das Sieb abgelagert oder "ausgesiebt" wird. Der Kies wird sortiert, so dass er eine durchlässige Masse oder "Auffüllung" zwischen dem Sieb und der Lagerformation bildet, die ihrerseits ein Hindurchströmen der geförderten Fluide in das Sieb zulässt, während sie das Hindurchströmen jeglichen Partikelmaterials blockiert.
  • Es ist häufig vorteilhaft, stets wenn es möglich ist, niedrigviskose Fluide (z. B.
  • Wasser, dünne Gele oder dergleichen) als Trägerfluid zu verwenden, um die Formation zu brechen und den Kiesschlamm zu bilden, da solche Schlämme billig sind, an der Lagerformation wenig Schaden anrichten, den Kies leichter verlassen, als dies Schlämme, die mit viskoseren Gels gebildet sind, tun, usw.
  • Wenn beispielsweise ein niedrigviskoser Schlamm verwendet wird, um einen Zwischenraum in einem nahezu vertikalen (d. h. um 50° oder weniger geneigten) Bohrloch mit Kies aufzufüllen, kann sich der Kies leicht von dem Schlamm trennen und unter dem Einfluss der Schwerkraft zum Boden des Ringraums fallen, wenn das niedrigviskose Fluid von dem Schlamm verloren geht. Obwohl dies gewöhnlich zur Bildung einer guten Kiesauffüllung in dem Ringraum vom Boden aufwärts führt, werden die Perforationen in dem Futterrohr, vor allem jene in der Nähe des Bodens des Zwischenraums, leider in vielen Fällen unzureichend abgedichtet, da der Druckgradient durch die Perforationen gewöhnlich zu klein ist, um Kies in die Perforationen zu tragen.
  • Alle diese Faktoren bewirken normalerweise eine unzureichende Perforationsabdichtung, die wiederum häufig zu einem nicht zufriedenstellenden Ertrag aus der Formation führt. Ferner ist jegliches Brechen der Formation, das durch den niedrigviskosen Schlamm während des Kiesauffüllungsvorgangs hervorgerufen wird, normalerweise auf das obere Ende des Komplettierungszwischenraums beschränkt, während durch die Perforationen an dem unteren Ende oder der Bodenseite des Zwischenraums eine geringe oder gar keine Brechung erfolgt.
  • Ein weiteres Problem bei der Hochgeschwindigkeits- und Niedrigviskositäts-Kies-Auffüllung/Brechung entsteht, wenn die Auffüllung von Kies in dem Ringraum bis zu einem Punkt genau über den oberen Perforationen in dem Futterrohr und/oder über der Oberseite des Siebs erfolgt. Das Fluid findet keinen Raum mehr, woraufhin die resultierenden, höheren Pumpenleistungen dazu führen, dass Aussandungsdrücke erzeugt werden, die so hoch sind, dass sie die mechanische Unversehrtheit der Oberseite des Siebs verletzen. Es wird angenommen, dass dies daherrührt, dass der Druck in dem Ringraum an der Oberseite des Zwischenraums so hoch wird, dass ein Teil der Auffüllung durch Perforationen in der Nähe in die Formation geschoben wird, wodurch eine Lücke in der Auffüllung geschaffen wird, die dann ihrerseits durch Kies aus der Auffüllung über der Lücke geschlossen wird.
  • Wenn dies geschieht, gleitet die Auffüllung an der Futterrohrseite des Ringraums nach unten, da jedoch in Wirklichkeit der Kies das Sieb beaufschlagen kann, wird die Auffüllung an der Siebseite daran gehindert, so schnell wie an der Futterrohrseite nach unten zu gleiten. Jedoch sind die Pumpendrücke normalerweise so hoch, dass beide Seiten der Auffüllung nach unten gezwungen werden, wodurch das Sieb von seinem Basisrohr abgeschert und so die Unversehrtheit des Siebs verletzt wird. Dies kann katastrophale Folgen haben, wenn es nicht sofort erkannt wird, d. h., zumindest zu einer Wiederaufwältigung oder schlimmstenfalls zu einer Eruption aus dem Bohrloch führen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren und ein Bohrlochwerkzeug zum Auffüllen eines Zwischenraums in einem Bohrloch mit Kies, die (a) eine gute Verteilung des Kieses über den Zwischenraum und (b) eine gute Abdichtung der Perforationen in dem Zwischenraum unter Verwendung eines niedrigviskosen Schlamms herbeiführen. Grundsätzlich wird der Kiesauffüllungs- und Durchbruchvorgang der vorliegenden Erfindung anfänglich routinemäßig ausgeführt, wobei ein Sieb in den Zwischenraum abgesenkt wird und ein niedrigviskoser Schlamm in den oberen Raum des Rings um das Sieb gepumpt wird, wobei das Fluid von dem Schlamm in die Perforationen in der Bohrlochverrohrung oder durch das Sieb entweicht, während der Kies von dem Schlamm unter der Schwerkraft auf den Boden des Ringraums fällt und dadurch eine Kiesauffüllung bildet.
  • Wenn die Kiesauffüllung über die Perforationen im Futterrohr ansteigt, geht Fluid von dem Schlamm "verloren" und umgeht die Kiesauffüllung, indem es in das obere Ende des Siebs hinein, durch ein Schutzrohr hindurch und aus dem unteren Ende des Siebs heraus strömt und dadurch Perforationen in der Bohrlochverrohrung weiter zusetzt und die Kiesverteilung der Kiesauffüllung verbessert.
  • Genauer, die vorliegende Erfindung stellt ein Bohrlochwerkzeug bereit, das eine Rohrleitung umfasst, die mit dem unteren Ende eines Arbeitsstrangs verbunden werden kann. Die Rohrleitung enthält ein unteres Hauptsieb, das in der Nähe des Bohrlochzwischenraums, der mit Kies aufgefüllt werden soll, und jener Futtenohrperforationen, die in dem Zwischenraum liegen, liegen kann. Die Rohrleitung enthält außerdem einen oberen Siebabschnitt oder Umleitungssiebabschnitt, der über dem Hauptsieb und den Perforationen in der Bohrlochverrohrung liegt. Das Umleitungssieb ist so beschaffen, dass es Fluid von dem Schlamm in das Bohrlochwerkzeug strömen lässt, während es den Strom von Partikeln blockiert.
  • In der Rohrleitung ist ein Schutzrohr angebracht, das durch den Komplettierungszwischenraum verläuft. Das Schutzrohr besitzt Einlassöffnungen, die in der Nähe des oberen Umleitungssiebabschnitts liegen, und Mittel unterhalb der Einlassöffnungen, die eine Strömung zwischen dem Schutzrohr und der Rohrleitung blockieren. In einer Ausführungsform des Bohrlochwerkzeugs umfasst das obere Umleitungssieb ein getrenntes Sieb, das in der Rohrleitung über dem unteren Hauptsieb angeordnet ist. In einer anderen Ausführungsform ist das obere Umleitungssieb lediglich ein verlängerter Abschnitt des Hauptsiebs, der sich über eine große Strecke, z. B. 3,05 Meter (10 Fuß) oder mehr, über die Perforationen in dem Futtenohr hinaus erstreckt.
  • Im Betrieb wird das Bohrlochwerkzeug in das Bohrloch abgesenkt und in der Nähe des zu komplettierenden Zwischenraums positioniert. Eine Strömung aus Schlamm, der ein Trägerfluid mit geringer Viskosität (z. B. 30 Zentipoise oder weniger) und Kies umfasst, wird in den Bohrlochringraum, der zwischen dem Bohrlochwerkzeug und dem Futtenohr besteht, hinab geschickt. Wenn der Schlamm in den Ringraum eindringt, geht das Fluid mit geringer Viskosität durch die Perforationen in dem Futtenohr oder durch das Sieb im Wesentlichen verloren, während der Kies zum Boden des Ringraums fällt, um eine Kiesauffüllung um das Bohrlochwerkzeug zu bilden.
  • Eine fortgesetzte Strömung des Schlamms, nachdem die Kiesauffüllung über die obersten Perforationen in dem Futtenohr ansteigt, führt dazu, dass das niedrigviskose Fluid von dem Schlamm in das obere Umleitungssieb und die Einlässe in dem Schutzrohr eindringt und nach unten durch den Innenraum des Bohrlochwerkzeugs strömt. Das Fluid strömt dann von dem unteren Abschnitt des Bohrlochwerkzeugs durch das untere Hauptsieb zurück in den unteren Abschnitt des Ringraums. Dieses Fluid trägt Kies von der Auffüllung in die Perforationen, die während der ursprünglichen Auffüllung gegebenenfalls unzureichend abgedichtet worden sind, und trägt somit zur Konsolidierung der Kiesauffüllung in dem Ringraum bei. Lücken, die durch das Fluid, das Kies aus der Auffüllung löst, entstanden sind, werden durch die erneute Verschiebung des Kieses in der Auffüllung ausgefüllt (d. h., dass sich Kies über den Lücken nach unten in die Lücken bewegt, wobei durch den Kies, der während des Umleitens des Fluids ständig oben auf der Auffüllung abgelagert wird, Kies ersetzt wird).
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Die eigentliche Konstruktion, die Funktionsweise und offensichtliche Vorteile der vorliegenden Erfindung werden verständlicher durch Bezugnahme auf die Zeichnung. die nicht zwangsläufig maßstabsgetreu ist und in der gleiche Bezugszeichen gleiche Teile identifizieren und worin:
  • 1 eine Schnittansicht des unteren Endes eines Bohrlochs ist, die die Anfangsschritte eines Verfahrens zum Auffüllen eines Bohrlochzwischenraums mit Kies in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 eine Schnittansicht des Bohrlochs von 1 ist, die die Endschritte des vorliegenden Kiesauffüllungsverfahrens zeigt; und
  • 3 eine Schnittansicht eines Bohrlochs ist, die jener von 1 gleicht und eine weitere Ausführungsform einer Kiesauffüllungsvorrichtung zur Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • BEKANNTESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Wenn auf die Zeichnung näher Bezug genommen wird, zeigt 1 ein Bohrlochwerkzeug 10, das zur Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wenn es in dem Bohrloch 11 in betriebsbereiter Position in der Nähe eines Zwischenraums 12, der mit Kies aufgefüllt werden soll, angeordnet ist. Selbstverständlich enthält das Bohrloch 11 ein Futterrohr 13, das an Ort und Stelle zementiert worden ist (nicht gezeigt). Das Futterrohr 13 weist mehrere Perforationen 14 auf, die das Bohrloch mit einer Formation 15, die in der Umgebung des Bohrlochzwischenraums liegt, in Fluidverbindung bringen.
  • Das Bohrlochwerkzeug 10 umfasst eine Rohrleitung 16, die mit dem unteren Ende eines Arbeitsstrangs (nicht gezeigt) verbunden werden kann. Der Begriff "Sieb", wie er in der gesamten vorliegenden Patentbeschreibung und in den Ansprüchen verwendet wird, ist so auszulegen, dass er sich auf alle Typen durchlässiger Strukturen bezieht und diese abdeckt, die gewöhnlich von der Industrie bei Kiesauffüllungsoperationen verwendet werden und ein Hindurchströmen von Fluiden zulassen, während sie den Strom von Partikeln blockieren (z. B. auf im Handel erhältliche Siebe, geschlitzte oder perforierte Futterrohre oder Rohre, Siebrohre, Prepaktsiebe und/oder -futterrohre oder Kombinationen davon).
  • Die Rohrleitung 16, wie sie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist je nachdem in einen Bohrlochstopfen 20 oder dergleichen oder direkt in den Boden des Bohrlochs (3) gesetzt und umfasst einen unteren durchlässigen Abschnitt (z. B. ein Hauptsieb 17) und einen oberen durchlässigen Abschnitt (z. B. ein Umleitungssieb 18). Wie gezeigt ist, sind das obere und das untere Sieb durch ein oder mehrere "offene" Abschnitte 19 getrennt; jedoch kann der untere Siebabschnitt 17 auch lediglich wesentlich, z. B. 3,05 Meter (10 Fuß), über die obersten Perforationen 14 in dem Futterrohr 11 hinaus verlängert sein, was den (die) offenen Abschnitte) 19 und das separate Umleitungssieb 19 erübrigen würde (siehe z. B. das verlängerte Sieb 17a in 3).
  • Ein Schutzrohr 21, das in der Nähe seines oberen Endes Einlassöffnungen 22 aufweist, erstreckt sich durch den unteren Siebabschnitt 17 nach unten. Am Schutzrohr 21 ist ein Dichtungsstück 30 angeordnet, das die Strömung zwischen dem Schutzrohr und dem Sieb 16 blockiert. Selbstverständlich kann das Schutzrohr 21 in manchen Fällen so beschaffen sein, dass nahezu kein Spiel zwischen ihm und dem Sieb 16 vorhanden ist, so dass das Dichtungsstück 30 entfallen kann.
  • Wie gezeigt ist, ist in dem Schutzrohr 21 eine Drossel 23 angeordnet, um das Hindurchströmen zu steuern, jedoch sei hervorgehoben, dass anstelle der Drossel eine Berstscheibe oder andere Ventilmittel verwendet werden können, wie weiter unten näher besprochen wird. Die Rohrleitung 16 steht mit einem wohlbekannten "Gleisverbinder" und einem Dichtungsstück (weder das eine noch das andere gezeigt) in Fluidverbindung, so dass das den Arbeitsstrang hinab strömende Fluid in den Ringraum unterhalb des Arbeitsstrangabdichtungsstücks austritt, wobei dies bei dieser Technik wohlbekannt und üblich ist.
  • Bei der Ausführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird das Bohrlochwerkzeug 10 in das Bohrloch 11 abgesenkt und in der Nähe des Zwischenraums positioniert. Durch eine Gleisverbindung wird Schlamm (große Pfeile in 1), der ein niedrigviskoses Trägerfluid und Kies umfasst, in den Arbeitsstrang hinab in das obere Ende des Ringraums 23, der das Bohrlochwerkzeug 16 umgibt, und in den gesamten Zwischenraum 12 gepumpt. "Niedrigviskosität" wie es hier verwendet wird, soll Fluide abdecken, die gewöhnlich zu diesem Zweck verwendet werden und eine Viskosität von 30 Zentipoise oder weniger besitzen (z. B. Wasser, niedrigviskose Gele usw.).
  • Wenn der Schlamm 22 in den Ringraum 23 eindringt, geht das Trägerfluid (kleine Pfeile 24) von dem Schlamm "verloren" und strömt unter Druck durch Perforationen 14 hindurch in die Formation 15, wo es voraussichtlich ein nützliches Brechen der Formation hervorruft. Der größte Teil des Kieses (gestrichelte Pfeile 25) trennt sich vom Schlamm und fällt unter dem Einfluss der Schwerkraft den Ringraum 23 hinab, wo es sich ansammelt, um eine "Auffüllung" von Kies 26 (26) in dem Zwischenraum 12 zu bilden. Wie ersichtlich ist, kann eine kleine Menge des getrennten Trägerfluids auch in den Umleitungssiebabschnitt 18 eindringen und durch Öffnungen 22 in das Schutzrohr 21 strömen. Jedoch verhindert die Drossel 23 im Wesentlichen ein Herausströmen aus dem unteren Ende des Schutzrohrs 21, so dass der Großteil des Fluids weiterhin durch die Futterrohrperforationen 14 in die Formation strömt. Wie oben erwähnt worden ist, kann ferner, falls erwünscht, eine Berstscheibe oder eine andere Art von Ventil (nicht gezeigt) verwendet werden, um die Strömung durch das Schutzrohr 21 vollständig zu blockieren, bis in dem Schutzrohr ein vorgegebener Druck erreicht ist.
  • Das anfängliche Pumpen von Schlamm setzt sich fort, bis die Auffüllung 26 aufgebaut ist und über die obersten Perforationen 14 in dem Futterrohr 13 ansteigt, was auch über den unteren Siebabschnitt oder Hauptsiebabschnitt 17 geht. Da der Fluidzugang zu dem unteren Abschnitt des Zwischenraums durch die Auffüllung 16, die sowohl den unteren Siebabschnitt 17 als auch die Perforationen 14 verdeckt, verringert oder verhindert wird, steigt der Druck in dem Ringraum 33 schnell an, wenn das Fluid die Perforationen 14 oder den Siebabschnitt 17 durch die fortschreitende Kiesauffüllung hindurch zu erreichen versucht. Obwohl der Kies in der Auffüllung 26 theoretisch über seine gesamte Länge (d. h. über den Zwischenraum 12) gleichverteilt sein sollte, ist dies bei wirklichen Komplettierungen dieser Art häufig nicht der Fall. Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Perforationen, obwohl sie an der Oberseite angemessen abgedichtet sind, tiefer im Zwischenraum gewöhnlich unzureichend abgedichtet sind; insbesondere jene Perforationen 14, die nahe beim oberen Ende des Zwischenraums 12 liegen.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Verwendung von niedrigviskosen Fluiden zur Auffüllung des Zwischenraums 15 unter wesentlicher Verbesserung der Verteilung des Kieses sowohl in den Perforationen 14 als auch über den gesamten Komplettierungszwischenraum 12. Wie in 12 am besten zu erkennen ist, setzt sich die Strömung von Schlamm wie zuvor fort, selbst nachdem die oberen Perforationen 14 und der untere Siebabschnitt 17 von der Auffüllung 26 verdeckt sind. Kies löst sich noch immer aus dem Schlamm und lagert sich oben auf der Auffüllung 26 ab.
  • Jedoch überwiegt nun das Umleitungssieb 18 bei der Schaffung eines Fluidzugangs zum unteren Abschnitt des Zwischenraums 12. Das heißt, dass das niedrigviskose Fluid von dem Schlamm die Auffüllung 26 umgeht, indem es durch den oberen Siebabschnitt 18 hindurch, in die Einlassöffnungen 22 hinein und aus dem unteren Ende des Schutzrohrs 21 heraus strömt. Wenn anstelle der Drossel 23 eine Berstscheibe oder ein druckbetätigtes Ventil verwendet wird, übersteigt der Druck im Schutzrohr 21 schnell jenen Druck, der zum Bersten der Scheibe oder zum Öffnen des Ventils erforderlich ist, wodurch Fluid aus dem Schutzrohr 21 herausströmen kann. Es sei angemerkt, dass das umgeleitete Fluid mit dem gleichen Druck, wie jenem, der in dem Ringraum 33 über der Auffüllung 26 vorhanden ist, durch das Schutzrohr 21 strömt.
  • Das Fluid (Pfeile 24a in 2) von dem Schutzrohr 21 tritt dann durch den unteren Siebabschnitt oder Hauptsiebabschnitt 17 aus und strömt unter Druck durch das lose verfestigte untere Ende der Auffüllung 26 hindurch in die unteren schwach abgedichteten Perforationen 14. Wenn das Fluid durch die Perforationen hindurch gezwungen wird, trägt es Kies von der Auffüllung 26 in diejenigen Perforationen, die anfänglich unzureichend abgedichtet worden sind. Wenn Kies durch die Perforationen 14 hindurch in die Formation geschoben oder geführt wird, bewegt sich Kies von der Auffüllung nach unten, um jegliche Lücken, die dadurch in diesem Kies erzeugt worden sind, mit diesem Kies aufzufüllen, der wiederum durch den an der Oberseite der Auffüllung abgelagerten Kies ersetzt wird. Außerdem, wie Fachleuten klar ist, kann das niedrigviskose Fluid sowohl in diesem Schritt als auch anfänglich auch einigen Nutzen beim Brechen der Formation bewirken, wenn es in die Formation eindringt. Diese Brüche werden ebenfalls aufgefüllt, wenn das Fluid den Kies von der Auffüllung in diese Brüche trägt.
  • Bedingt durch die von dem Umleitungssieb 18 und den Einlassöffnungen 22 im Schutzrohr 21 geschaffene Fluidumleitung eskaliert der Fluiddruck über der Auffüllung 26 nicht so schnell, wenn der Kies in der Auffüllung 26 das obere Ende des Siebs und die oberen Perforationen in dem Futterrohr bedeckt, wodurch die Möglichkeit einer ernsthaften Beschädigung der Oberseite des Hauptsiebabschnitts 17 vermindert oder beseitigt ist.
  • 3 offenbart eine weitere Ausführungsform des Bohrlochwerkzeugs 10a, das zur Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Das Bohrlochwerkzeug 10a gleicht jenem, das oben besprochen worden ist, mit Ausnahme, dass das obere Sieb durch Verlängern des Hauptsiebabschnitts 17a in der Weise, dass er über der obersten Perforation 14a liegt, wenn sich die Vorrichtung 10a in einer betriebsbereiten Position innerhalb des Bohrlochs 11a befindet, ersetzt ist. Außerdem weist ein Dichtungsstück 30a wenigstens einen Durchgang 50 auf, der seinerseits normalerweise durch Ventilmittel (z. B. Berstscheiben, nicht gezeigt) gegen einen Durchfluss geschlossen ist.
  • Die Arbeitsweise der Ausführungsform von 3 ist insofern, dass das Bohrlochwerkzeug 10a in das Bohrloch 11 abgesenkt wird und in der Nähe der Perforationen 14a, die in dem zu komplettierenden Zwischenraum 12a liegen, positioniert wird, grundsätzlich dieselbe, wie sie beschrieben worden ist. Es sei angemerkt, dass das obere Ende des Siebs 17a wesentlich über die oberste Perforation 14a hinaus verlängert ist. Ein niedrigviskoser Schlamm strömt nach unten in einen Ringraum 33a, woraufhin Flüssigkeit in die Perforationen 14a und durch das Sieb 17a entweicht. Wenn die Kiesauffüllung 26a über die obersten Perforationen ansteigt, strömt weiterhin Fluid in den oberen Abschnitt des Siebs 17a und durch die Einlässe 22a in das Schutzrohr 21a, wodurch eine Umleitung für das Fluid geschaffen wird. Das Fluid tritt aus dem Schutzrohr und aus dem unteren Abschnitts des Siebs 17a aus, um Fluid durch die Auffüllung 26a hindurch in die schwach abgedichteten Perforationen 14a zu zwingen und, wie oben beschrieben worden ist, Kies von der Auffüllung 26a mit sich zu tragen.
  • Außerdem öffnet der Druck in dem Sieb 17a die Durchgänge 50 (z. B. Berstscheiben oder dergleichen, nicht gezeigt) in dem Dichtungsstück 30a, was in verschiedenen Höhen ein Herausströmen von zusätzlichen Fluid aus dem Sieb 17a zulässt, das die Umverteilung des Kieses (d. h. ein Verdichten der Auffüllung) weiter unterstützt und dadurch eine gute Verteilung von Kies über den gesamten Zwischenraum 12a und die Perforationen 14a sicherstellt. Die Strömung von Schlamm setzt sich fort, bis die Kiesauffüllung über die Oberseite des verlängerten Siebs 17a ansteigt, zu welchem Zeitpunkt die Auffüllung 26 und alle Perforationen 14a hinreichend aufgefüllt bzw. abgedichtet sein sollten. Zu diesem Zeitpunkt tritt ein Anstieg des Pumpendrucks ein, der angibt, dass der Vorgang abgeschlossen ist.
  • Außerdem sei angemerkt, dass die Öffnungen 22, 22a in dem jeweiligen Schutzrohr 21, 21a und das zugehörige Dichtungsstück 30 in manchen Fällen entfallen können, wobei das Fluid die Kiesauffüllung im Ringraum umgeht durch bloßes Leiten in das Werkzeug durch den oberen durchlässigen Abschnitt (d. h. das obere Sieb 18 in den 1 und 2 oder das verlängerte Hauptsieb 17a in 3) nach unten durch den Innenraum des Hauptsiebabschnitts und dann in den Ringraum hinaus durch den unteren Abschnitt des Hauptsiebs, wo das Fluid dieselbe Funktion erfüllt, wie sie oben beschrieben worden ist.

Claims (7)

  1. Bohrlochwerkzeug (10) zum Auffüllen eines Zwischenraums (12) in einem Bohrloch (11) mit Kies, wobei in dem Werkzeug ein Futterrohr (13) vorhanden ist, das seinerseits Perforationen (14) besitzt, die in dem Zwischenraum (12) liegen, wobei das Bohrlochwerkzeug (10) umfasst: eine Rohrleitung (16), die mit dem unteren Ende eines Arbeitsstrangs verbunden werden kann und gekennzeichnet ist durch ein unteres Hauptsieb (17), das in dem Zwischenraum (12) in der Nähe der Futterrohrperforationen (14) liegen kann, wenn sich das Bohrlochwerkzeug (10) in einer Betriebsposition in dem Bohrloch (11) befindet; einen oberen Umleitungssiebabschnitt (18), der über dem Hauptsieb (17) liegt, über den Futtenohrperforationen (14) positioniert ist und einem Fluid ermöglicht, in das Bohrlochwerkzeug (10) zu strömen, jedoch einen Strom von Partikeln durch ihn hindurch blockiert; und Mittel in der Rohrleitung zum Umleiten von Fluid von dem Umleitungssiebabschnitt (18) zur äußeren Umgebung der Rohrleitung in der Nähe eines unteren Abschnitts der Rohrleitung, wobei die Fluidumleitungsmittel umfassen: ein Schutzrohr (21), das in der Rohrleitung (16) angeordnet ist, durch den Zwischenraum (12) verläuft und Einlassöffnungen (22) besitzt, die in der Nähe des oberen Siebabschnitts (18) liegen; und Mittel unterhalb der Einlassöffnungen (22), die eine Strömung zwischen dem Schutzrohr (21) und der Rohrleitung blockieren.
  2. Bohrlochwerkzeug (10) nach Anspruch 1, bei dem der obere Umleitungssiebabschnitt (18) einen getrennten Siebabschnitt in der Rohrleitung umfasst.
  3. Bohrlochwerkzeug (10) nach Anspruch 1, bei dem der obere Siebabschnitt (12) einen verlängerten Abschnitt des Hauptsiebs (17) umfasst.
  4. Bohrlochwerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Mittel zum Blockieren der Strömung zwischen dem Schutzrohr (21) und der Rohrleitung ein Dichtungsstück (30) am Schutzrohr (21) aufweisen.
  5. Bohrlochwerkzeug (10) nach Anspruch 4, das wenigstens einen Durchgang durch das Dichtungsstück (30) aufweist.
  6. Verfahren, das ein Bohrlochwerkzeug nach einem vorhergehenden Anspruch verwendet, um einen Zwischenraum (12) in einem Bohrloch (11) mit Kies aufzufüllen, wobei das Bohrlochwerkzeug ein Futterrohr (13) umfasst, das seinerseits Perforationen (14) aufweist, die in dem Zwischenraum (12) liegen, wobei das Verfahren umfasst: Positionieren des Bohrlochwerkzeugs (10) in dem Bohrloch in der Nähe des Zwischenraums (12) und der Futterrohrperforationen (14); Schicken einer Strömung aus Schlamm (22), der ein Trägerfluid mit geringer Viskosität und Kies umfasst, in dem zwischen dem Bohrlochwerkzeug (10) und dem Futterrohr (13) gebildeten Ringraum (23) nach unten, wobei das Fluid mit geringer Viskosität durch die Perforationen (14) im Wesentlichen verlorengeht und der Kies zum Boden des Ringraums (23) fällt, um eine Kiesauffüllung in dem Ringraum (23) um das Sieb (17) zu bilden; Fortsetzen der Strömung des Schlamms (22), bis die Kiesauffüllung über die Perforationen (14) ansteigt; Fortsetzen der Strömung des Schlamms (22) in den Ringraum (23) und Umleiten des Fluids mit geringer Viskosität von dem Schlamm (22) in den Innenraum des Bohrlochwerkzeugs (10) und darin nach unten; und Schicken des Fluids mit geringer Viskosität längs des Schutzrohrs (21) aus dem Innenraum des Bohrlochwerkzeugs (10) zurück in einen tieferen Abschnitt des Ringraums (23) und durch das Bohrlochsieb (17).
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Trägerfluid ein Fluid mit einer Viskosität von etwa 30 Zentipoise oder weniger ist.
DE69728524T 1996-03-04 1997-02-21 Verfahren und bohrlochwerkzeug zum herstellen einer kiespackung in einem brunnen unter verwendung niedrig-viskoser flüssigkeiten Expired - Lifetime DE69728524T2 (de)

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