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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Aufblaspacker
und auf ein Verfahren für
das Feststellen eines Aufblaspackers in einem Bohrloch.
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Normalerweise
verwenden Aufblaspackergeräte
entweder Schlamm oder Zement für
das Aufblasen der Packerblase, so dass die Blase ein Bohrloch abdichtet.
Schlammaufblassysteme verwenden oft ein Ventilsystem für das Aufrechterhalten
des Drucks in der Blase, während
Zementsysteme sich allgemein auf die Druckfestigkeit des gellierten
oder ausgehärteten
Zements verlassen. Beide Systeme bringen inhärente Probleme mit sich.
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Da
ein mit Schlamm aufgeblasener Packer ausschließlich von dem Ventilsystem
abhängt,
ist der Packer gegenüber
von Lecks anfällig,
welche ein Ablassen des Packers verursachen werden. Wenn Zement
für das
Aufblasen der Blase angewendet wird, wird es mehrere Stunden dauern,
bevor sich eine ausreichend große
Druckfestigkeit für
das Unterstützen
eines Gewichts über
derselben entwickelt. Außerdem
kann ein Schrumpfen der Zementmasse in der Packerblase auftreten
und ein Brechen der Dichtung zwischen dem Packer und dem Bohrloch
verursachen, wenn Zement als die Aufblasflüssigkeit angewendet wird Aufgrund
dieser inhärenten
Probleme sind Packer, welche entweder Zement oder Schlamm verwenden,
anfällig
gegenüber
von hydrostatischem Differentialdruck in dem Bohrloch, welcher ein
Bewegen der Packerblase, und damit ein Brechen der Dichtung zwischen
dem Packer und dem Bohrloch verursachen kann.
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US 3762470 offenbart ein
Verfahren und ein Gerät,
welche für
das Lösen
einer Rohranordnung verwendet werden, die sich in der Bohrung eines Bohrlochs
festgesetzt hat. Das Gerät
umfasst einen aufblasbaren Packer und ein Feststellwerkzeug. Der Packer
kann ein Blasenteil umfassen, welches mit chemischen Mitteln mit
Flüssigkeit
aus dem Feststellwerkzeug aufgeblasen wird.
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Wir
haben nun eine Methode für
das Reduzieren oder Überwinden
dieser Probleme entwickelt. Insbesondere haben wir ein Packersystem
entwickelt, welches ein Aufblaspackergerät umfasst, welches eine Aufblasflüssigkeit
für das
Aufblasen einer Blase und ein expandierendes Additiv für das Expandieren
der darin enthaltenen Flüssigkeit
verwendet. Ein Ventilsystem wird für das Aufblasen der Blase und
das Verdrängen
der Flüssigkeit
verwendet.
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Gemäß eines
Aspektes bietet die vorliegende Erfindung ein Aufblaspackergerät, welches
umfasst: eine aufblasbare Packerblase; eine Vorrichtung für das Weiterleiten
einer Aufblasflüssigkeit
an die Packerblase; und ein chemisches expandierendes Additiv, wobei
das chemische expandierende Additiv die genannte Aufblasflüssigkeit
innerhalb der genannten Packerblase expandiert, die genannte Verbindungsvorrichtung
einen Aufblasflüssigkeitsdurchgang
umfasst, und das genannte Additiv in den Aufblasflüssigkeitsdurchgang
platziert wird, für
eine Dispersion innerhalb der Aufblasflüssigkeit, wenn die genannte
Flüssigkeit
durch den Durchgang hindurch in die genannte Packerblase hinein
fließt.
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Gemäß eines
anderen Aspektes bietet die vorliegende Erfindung ein Verfahren
für das
Feststellen eines Aufblaspackergeräts in einem Bohrloch, wobei
dasselbe Verfahren die Schritte des Herablassens einer Rohranordnung
einschließlich
eines Packergeräts
gemäß des ersten
Aspektes der Erfindung in das Bohrloch umfasst; das Pumpen der Aufblasflüssigkeit
durch die Rohranordnung hindurch und in das Packergerät hinein;
das Aufblasen der Packerblase mit der Aufblasflüssigkeit; und das Expandieren
der Aufblasflüssigkeit
mit dem chemischen expandierenden Additiv innerhalb der Packerblase.
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Bei
einer Anordnung kann ein Aufblaspackergerät der vorliegenden Erfindung
einen Packerkörper
umfassen, welcher ein Packerelement aufweist. Das Packerelement
umfasst eine aufblasbare Packerblase. Eine durch dieselbe hindurch
definierte Packerspindel mit einem zentralen Fließdurchgang ist
in dem Packerkörper
positioniert. Die Packerspindel kann allgemein eine obere Packerspindel
mit einer zentralen Bohrung und eine untere Packerspindel umfassen,
welche auch eine zentrale Bohrung aufweist. Die zentralen Bohrungen
der oberen und unteren Spindeln formen allgemein den zentralen Fließdurchgang.
Das Packergerät
kann außerdem eine
Aufblasdurchgangsvorrichtung für
das Weiterleiten von Aufblasflüssigkeit
aus dem zentralen Fließdurchgang
in der genannten Packerspindel in die genannte Aufblaspackerblase
umfassen.
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Die
Aufblasdurchgangsvorrichtung kann allgemein einen zwischen der Packerspindel
und dem Packerkörper
definierten, sich in Längsrichtung
erstreckenden ringförmigen
Aufblasflüssigkeitsdurchgang
umfassen, und eine Aufblasöffnung,
welche in der Packerspindel definiert ist und den zentralen Fließdurchgang
mit dem ringförmigen
Aufblasflüssigkeitsdurchgang
verbindet.
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Das
Packergerät
kann auch eine Verbindungs- oder Umlaufvorrichtung für das Verbinden des
zentralen Fließdurchgangs
mit einem Bohrloch umfassen. Die Umlaufvorrichtung ist vorzugsweise betrieblich
mit der Packerblase assoziiert, so dass die Umlaufvorrichtung den
zentralen Fließdurchgang erst
dann mit dem Bohrloch verbinden wird, wenn die Packerblase einen
gewünschten
Aufblasdruck erreicht. Die Umlaufvorrichtung umfasst allgemein die Aufblasöffnung und
eine durch den Packerkörper
hindurch definierte Umlauföffnung.
Normalerweise wird die Umlauföffnung
anfänglich
geschlossen sein, wobei eine Berstscheibe oder eine andere Schließvorrichtung
in derselben installiert ist, so dass Flüssigkeit durch die Aufblasöffnung in
den ringförmigen Durchgang
und in die aufblasbare Packerblase fliessen kann. Die Umlauföffnung wird
geöffnet,
wenn die Packerblase ihren maximalen oder gewünschten Aufblasdruck erreicht,
und verbindet somit den zentralen Fließdurchgang mit dem Bohrloch.
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Die
Erfindung umfasst ein expandierendes Additiv, welches betrieblich
mit der Aufblasöffnungsvorrichtung
assoziiert ist, wobei das expandierende Additiv mit der Aufblasflüssigkeit
reagiert, um dieselbe Flüssigkeit
zu expandieren. Bei einer Anordnung wird das expandierende Additiv
vor dem Zeitpunkt, zu welchem das Packergerät in das Bohrloch herabgelassen
wird, in dem ringförmigen
Aufblasflüssigkeitsdurchgang
platziert, so dass das expandierende Additiv innerhalb der Flüssigkeit
dispersiert wird, wenn die für
das Aufblasen der Packerblase angewendete Aufblasflüssigkeit
durch den ringförmigen Aufblasflüssigkeitsdurchgang
fließt.
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Der
ringförmige
Aufblasflüssigkeitsdurchgang
kann ein darin positioniertes Rückschlagventil umfassen,
welches den Durchgang in einen oberen Abschnitt und einen unteren
Abschnitt untertrennt. Die Aufblasöffnung verbindet den zentralen
Fließdurchgang
mit dem oberen Abschnitt des ringförmigen Aufblasflüssigkeitsdurchgangs.
Das Rückschlagventil
ermöglicht
es der Aufblasflüssigkeit,
aus dem oberen Abschnitt des Durchgangs in den unteren Abschnitt
des Durchgangs zu fliessen, hindert die Flüssigkeit jedoch daran, in die
entgegen gesetzte Richtung zu fliessen. Die aufblasbare Packerblase
ist neben dem unteren Abschnitt des ringförmigen Aufblasflüssigkeitsdurchgangs
um die untere Packerspindel herum positioniert. Auf diese Weise
bietet das Rückschlagventil
eine Vorrichtung für
das Aufblasen der aufblasbaren Packerblase und für das Halten des Flüssigkeitsdrucks
in dem unteren Abschnitt des ringförmigen Aufblasflüssigkeitsdurchgangs,
und erhält
daher den Druck innerhalb der Packerblase aufrecht.
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Das
expandierende Additiv wird in den unteren Abschnitt des ringförmigen Aufblasflüssigkeitsdurchgangs
platziert. Der Abschnitt der Packerspindel neben dem unteren Aufblasflüssigkeitsdurchgang,
welcher normalerweise die untere Packerspindel umfasst, weist auf
einer Außenoberfläche derselben
definierte Spiralenrillen auf. Das expandierende Additiv wird in
die auf der Außenoberfläche der
Packerspindel definierten Spiralenrillen platziert, so dass das
expandierende Additiv gleichmäßig innerhalb
der Aufblasflüssigkeit
dispersiert werden kann.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst allgemein das Befestigen
eines Aufblaspackergeräts
mit einer aufblasbaren Packerblase an einer Rohranordnung und das
Herablassen des Packergeräts
in ein Bohrloch. Das Verfahren kann weiter das Zirkulieren einer
Flüssigkeit
durch das Packergerät
umfassen, während
dasselbe in das Bohrloch herabgelassen wird, das Pumpen einer Aufblasflüssigkeit
in das Packergerät,
wenn dasselbe die gewünschte
Tiefe erreicht hat, das Aufblasen der aufblasbaren Packerblase mit
der Aufblasflüssigkeit, und
das Expandieren der Flüssigkeit
innerhalb der Blase.
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Der
Expandierschritt umfasst vorzugsweise das Platzieren eines chemischen
expandierenden Additivs in das Packergerät vor dem Herablassen desselben
in das Bohrloch, und das Dispersieren des Additivs innerhalb der
für das
Aufblasen der Blase angewendeten Flüssigkeit. Das Additiv wird
vorzugsweise in einen Aufblasflüssigkeitsdurchgang
zwischen einer Packerspindel und einem Packerkörper platziert. Das Verfahren
kann dann durch das Blockieren oder Hindern des Durchflusses durch
den zentralen Fließdurchgang,
das Ausrichten des Durchflusses durch den ringförmigen Durchgang, und das Dispersieren
des Additivs innerhalb der in den Durchgang ausgerichteten Aufblasflüssigkeit durchgeführt werden.
Das Verfahren kann weiter das Verbinden des Bohrlochs mit dem zentralen
Fließdurchgang über der
Packerblase umfassen, nachdem die Blase aufgeblasen wurde, so dass
die Aufblasflüssigkeit
oder eine andere, durch den zentralen Fließdurchgang fliessende Flüssigkeit
in das Bohrloch weitergeleitet werden kann. Es ist daher das Ziel der
vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Aufblaspacker für die Anwendung
in einem Bohrloch zu bieten, wenn über dem Boden des Bohrlochs
ein Zementierverfahren wie zum Beispiel das Feststellen von Ablenk-Plugs
oder das Feststellen eines Plugs in einem zu verschliessenden Bohrloch
durchgeführt werden
soll, welche jedoch nicht auf diese Verfahren beschränkt sind.
Ein weiteres Ziel ist das Anbieten eines Verfahrens für das rapide
Hydratisieren und Expandieren der für das Aufblasen der Packerblase
verwendeten Flüssigkeit.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung wird diese nun mit Bezug auf die beliegenden Zeichnungen
eingehender beschrieben, wobei:
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1A–1D eine
gehobene Teilaufsicht auf eine Ausführungsform des Packergeräts der vorliegenden
Erfindung darstellen; und
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2 eine
schematische Ansicht der Ausführungsform
in einem Bohrloch darstellt, wobei der Packer aufgeblasen ist.
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen illustrieren 1A–1D eine
Ausführungsform
des Aufblaspackergeräts
der vorliegenden Erfindung, welches allgemein mit der Nummer 10 versehen
ist. Das Aufblaspackergerät 10 umfasst
allgemein einen im Wesentlichen zylindrischen Packerkörper 12,
eine im Wesentlichen zylindrische Packerspindel 14, eine Aufblasöffnungs-Öffnungshülse 16,
eine Flüssigkeitsumleitungseinheit 18,
und eine Hebeuntereinheit oder einen oberen Adapter 20.
Die Hebeuntereinheit 20 kann an ihrem oberen Ende an einer
Gewindeverbindung 24 mit einem Endrohr 22 verbunden
werden. Das Endrohr 22 ist für das Verbinden mit einer Rohranordnung 26 mittels
einer Gewindekopplung 28 über demselben adaptiert. Alternativ
kann die Hebeuntereinheit 20 direkt mit der Rohranordnung 26 verbunden
werden. Das in 2 dargestellte Gerät 10 ist
an der sich in das Bohrloch 30 erstreckenden Rohranordnung 26 befestigt.
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Die
Hebeuntereinheit 20 umfasst ein Außengewinde 32 und
ein Innengewinde 34, welche an deren unterem Ende definiert
sind. Der Packerkörper 12 umfasst
eine obere Körperverlängerung 36,
eine untere Packerkörperverlängerung 38,
einen oberen Endring 40, ein Packerelement 42,
welches eine aufblasbare Packerblase 44 umfasst, und einen
unteren Endring 46. 2 zeigt
eine schematische Ansicht des Geräts 10, dessen Packerblase 44 aufgeblasen ist,
um die Seite des Bohrlochs 30 abzudichten. Die obere Packerkörperverlängerung 36 ist
an einer Gewindeverbindung 48 mit der Hebeuntereinheit 20 an deren
Außengewinde 32 verbunden.
Die obere Körperverlängerung 36 umfasst
eine Außenoberfläche 50 und
eine Innenoberfläche 52,
welche eine sich nach innen erstreckende Nase 54 umfasst.
Die sich nach innen erstreckende Nase 54 greift in eine
Außenoberfläche 56 der
Hebeuntereinheit 20 ein, wobei mittels eines O-Rings 58 zwischen
denselben eine Dichtung erstellt wird. Die sich nach innen erstreckende
Nase 54 umfasst eine durch dieselbe hindurch definierte
Umlauföffnung 60 und
eine Ventilöffnung 62.
Die obere Körperverlängerung 36 kann
eine Reihe von Umlauföffnungen 60 umfassen.
Eine Berstscheibe 64 ist in die Umlauföffnung 60 eingeschraubt,
und ein Druckregelventil 66 ist in die Ventilöffnung 62 eingeschraubt.
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Die
untere Körperverlängerung 38 umfasst eine
erste Außenoberfläche 68,
welche eng anliegend in die obere Körperverlängerung 36 empfangen wird.
Mittels einer O-Ring Dichtung 70 wird eine Dichtung zwischen
den oberen und unteren Körperverlängerungen 36, 38 erstellt.
Die Dichtung 70 ist in einer auf der Außenoberfläche 68 der unteren
Körperverlängerung 38 definierten
Rille 72 positioniert. Die untere Körperverlängerung 38 umfasst
weiter eine zweite Außenoberfläche 74 und eine
dritte Außenoberfläche 76.
Die untere Körperverlängerung 38 ist an
einer Gewindeverbindung 78 mit dem oberen Endring 40 verbunden,
wobei eine O-Ring Dichtung 80 eine Dichtung zwischen denselben
erstellt. Die O-Ring Dichtung 80 erstellt eine Dichtung
zwischen der dritten Außenoberfläche 76 der
unteren Körperverlängerung 38 und
einer ersten Innenoberfläche 82 des
oberen Endrings 40. Der obere Endring 40 umfasst
weiter eine zweite Innenoberfläche 84,
einen nach oben ausgerichteten Ansatz 86, und eine dritte Innenoberfläche 88.
Eine obere Additivfüllöffnung 90 ist
radial durch den Endring 40 hindurch definiert und empfängt einen
Gewindeplug 92. Das Packerelement 42 umfasst ein
oberes Ende 94 und ein unteres Ende 96. Das Packerelement 42 ist
an seinem oberen Ende 94 über eine Gewindeverbindung 98 und
einer mittels O-Ring Dichtungen 100 erstellten Dichtung
mit dem oberen Endring 40 verbunden. Das Packerelement 42 ist
an seinem unteren Ende 96 über eine Gewindeverbindung 102 und
einer mittels O-Ring Dichtungen 104 zwischen denselben
erstellten Dichtung mit dem unteren Endring 46 verbunden. Der
untere Endring 46 umfasst eine erste Innenoberfläche 106,
einen nach oben ausgerichteten Ansatz 108, und eine zweite
Innenoberfläche 110.
Eine untere Additivfüllöffnung 112 ist
durch den unteren Endring 46 hindurch definiert und empfängt einen
Gewindeplug 114.
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Die
Packerspindel 14 umfasst eine obere Spindel 116 und
eine untere Spindel 118. Die obere Spindel 116 und
die untere Spindel 118 umfassen beide jeweils eine zentrale
Bohrung 120 und 122. Die zentralen Bohrungen 120 und 122 können kollektiv auch
als ein zentraler Fließdurchgang 124 bezeichnet
werden. Die obere Spindel 116 ist an der Gewindeverbindung 126 über eine
zwischen denselben von der O-Ring Dichtung 128 erstellten
Dichtung mit den Innengewinden 34 der Hebeuntereinheit 20 verbunden.
Die obere Spindel 116 ist über eine Gewindeverbindung 132 mit
einem oberen Innengewinde 130 der unteren Spindel 118 verbunden.
Eine Dichtung wird mittels einer O-Ring Dichtung 134 zwischen
der oberen Spindel 116 und der unteren Spindel 118 erstellt. Eine
Stopp-Manschette 136 ist unter einem unteren Ende 138 der
oberen Packerspindel 116 über eine Gewindeverbindung 140 mit
den Gewinden 130 verbunden. Die Stopp-Manschette 136 umfasst
eine obere Oberfläche 142 und
eine zentrale Bohrung 144. Die zentrale Bohrung 144 der
Stopp-Manschette 136 umfasst einen Durchmesser, welcher
kleiner ist als die zentrale Bohrung 120 der oberen Spindel 116.
Die obere Oberfläche 142 erstreckt
sich daher radial nach innen und in den zentralen Fließdurchgang 124 hinein.
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Die
untere Spindel 118 umfasst eine erste Außenoberfläche 146 und
eine zweite Außenoberfläche 148.
Die erste Außenoberfläche 146 der
unteren Spindel 118 umfasst eine Reihe von auf derselben definierten
Spiralenrillen 150. Die Spindel 118 umfasst vorzugsweise
zwischen 3 und 9 Rillen, und am bevorzugtesten 6 Rillen. Die zweite
Außenoberfläche 148 der
unteren Spindel 118 wird eng anliegend in die zweite Innenoberfläche 110 des
unteren Endrings 46 empfangen. Eine Dichtung wird zwischen
der unteren Spindel 116 und dem Endring 46 von
einer widerstandsfähigen
O-Ring Dichtung 152 erstellt.
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Ein
sich in Längsrichtung
erstreckender ringförmiger
Aufblasflüssigkeitsdurchgang 154 ist
zwischen der Packerspindel 14 und dem Packerkörper 12 definiert.
Der Durchgang 154 ended an dem nach oben ausgerichteten
Ansatz 108 des unteren Endrings 46. Die obere
Spindel 116 umfasst eine Aufblasöffnung 156, und kann
eine Reihe von Aufblasöffnungen 156 umfassen,
welche radial durch dieselbe hindurch definiert sind und den zentralen
Fließdurchgang 124 mit
dem ringförmigen
Aufblasflüssigkeitsdurchgang 154 verbinden.
Das Druckregelventil 66 erlaubt es der Flüssigkeit,
aus dem Bohrloch 30 nur in eine Richtung in den ringförmigen Durchgang 154 zu
fliessen, und auf diese Weise den Druck in dem Bohrloch 30 und
in dem Durchgang 154 auszugleichen und ein Zusammenfallen
der aufblasbaren Packerblase 44 zu verhindern, wenn das
Gerät 10 in das
Bohrloch 30 herabgelassen wird. Die Aufblasöffnung 156 und
der ringförmige
Aufblasflüssigkeitsdurchgang 154 können auch
als eine Aufblasdurchgangsvorrichtung 158 für das Weiterleiten
von Aufblasflüssigkeit
in die Packerblase 44 bezeichnet werden.
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Der
Durchfluß durch
die Aufblasöffnung 156 wird
anfänglich
durch die Aufblasöffnungs-Öffnungshülse 16 blockiert,
welche eng anliegend in die zentrale Bohrung 120 der oberen
Spindel 116 empfangen wird. Die Aufblasöffnungs-Öffnungshülse 16 umfasst
eine Außenoberfläche 160,
eine ausgesparte Oberfläche 162,
und ein unteres Ende 164. Eine Dichtung wird mittels einer
Reihe von O-Ringen 166 zwischen der oberen Bohrung 120 und
der Außenoberfläche 160 erstellt.
Die Öffnungshülse 16 ist
mit Abscherstiften 168, welche sich radial in die obere Spindel 116 und
in eine Reihe von in der Öffnungshülse 16 definierten Öffnungen 170 erstrecken,
lösbar
in der oberen Bohrung 120 befestigt.
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Die Öffnungshülse 16 umfasst
weiter einen Plug- oder Kugelsitz 172, welcher auf deren
oberen Oberfläche
definiert ist, für
das Empfangen eines Öffnungspfeils
oder einer Öffnungskugel 174.
Der Öffnungspfeil 174 fällt durch
die Rohranordnung 26 hindurch in den zentralen Fließdurchgang 124 hinein, bis
er in den Plugsitz 172 empfangen wird, und blockiert den
Durchfluß durch
den zentralen Durchgang 124. Der Öffnungspfeil 174 wird
in 2 schematisch dargestellt und kann aus einem Typ bestehen, der
dem Fachmann bekannt ist. Druck wird innerhalb der Rohranordnung 26 gesteigert,
und verursacht ein Brechen der Abscherstifte 168 und das
Lösen der Öffnungshülse 16 von
der oberen Spindel 116. Die Öffnungshülse 16 fällt durch
den zentralen Fließdurchgang 124,
bis das untere Ende 164 derselben in die obere Oberfläche 142 der
oberen Manschette 136 eingreift und auf diese Weise den
Durchfluß durch
den zentralen Fließdurchgang 124 blockiert und
den Durchfluß durch
die Aufblasöffnung 156 in den
ringförmigen
Ausblasflüssigkeitsdurchgang 154 ausrichtet.
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Eine
Rückschlagventileinheit 176 ist
in dem ringförmigen
Aufblasflüssigkeitsdurchgang 154 positioniert
und untertrennt den Durchgang 154 in einen oberen Abschnitt 178 und
einen unteren Abschnitt 180. Die Rückschlagventileinheit 176 umfasst
einen Backup-Ring 182 mit einer daran befestigten Dichtung 184.
Der Backup-Ring 182 umfasst eine Außenoberfläche 186, welche eng
anliegend in die zweite Innenoberfläche 84 des oberen
Endrings 40 empfangen wird, wobei eine O-Ring Dichtung 188 zwischen denselben
eine Dichtung erstellt. Der Backup-Ring 182 umfasst weiter
eine untere Oberfläche 190,
welche gegen den nach oben ausgerichteten Ansatz 86 des
Endrings 40 anliegt. Das Rückschlagventil 176 erlaubt
den Durchfluß von
Flüssigkeit
aus dem oberen Abschnitt 178 in den unteren Abschnitt 180 des ringförmigen Aufblasflüssigkeitsdurchgangs 154 nur in
eine Richtung. Die Packerblase 44 liegt neben dem unteren
Abschnitt 180 des ringförmigen
Durchgangs 154. Die Aufblasflüssigkeit fließt daher
von dem zentralen Fließdurchgang 124 durch
die Aufblasöffnung 156 und
in den oberen Abschnitt 178 des ringförmigen Aufblasflüssigkeitsdurchgangs 154.
Aufblasflüssigkeit
fließt
dann in den unteren Abschnitt 180 des Durchgangs 154,
und bläst
auf diese Weise wie in 2 dargestellt die Packerblase 44 auf,
so dass die Blase 44 das Bohrloch 30 abdichtet.
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Ein
chemisches expandierendes Additiv 192 ist betrieblich mit
der Aufblasdurchgangsvorrichtung 158 assoziiert, so dass
das expandierende Additiv 192 innerhalb der für das Aufblasen
der Packerblase 44 angewendeten Aufblasflüssigkeit
dispersiert wird. Das expandierende Additiv 192 expandiert
die Aufblasflüssigkeit.
Das chemische expandierende Additiv 192 wird in den ringförmigen Aufblasflüssigkeitsdurchgang 154 platziert,
so dass es innerhalb der Aufblasflüssigkeit dispersiert wird,
wenn dieselbe durch den Durchgang 136 fließt. Vorzugzweise
besteht die Aufblasflüssigkeit
aus einer bekannten Flüssigkeit
wie zum Beispiel Zement, Schlacke, Schlackenzement, behandeltem
Wasser, Schlamm, oder anderen bekannten reaktiven Flüssigkeiten,
welche für
das Transportieren von Komponenten geeignet sind, welche des Bereitstellens
einer volumetrischen Expansion fähig
sind. Bevorzugte Aufblasflüssigkeiten
schliessen solche ein, die kommerziell mit den Markennamen INJECTROL®,
KMAX, und PERMSEAL von Halliburton Energy Services in Duncan, Oklahoma,
erhältlich
sind.
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Das
bevorzugte Expansionsadditiv 192 wird aus einer Gruppe
ausgewählt,
welche aus Aluminiumpulver für
das Erzeugen einer gasförmigen
Expansion kommerziell mit den Markennamen „GAS CHECK®" und „SUPER
CBL" von Halliburton
Energy Services in Duncan, Oklahoma, erhältlich ist besteht, aber nicht
auf diese beschränkt
ist; oder einer Gips beinhalteneden Mischung für das Erzeugen eine kristallinen
Wuchsreaktion, welche kommerziell mit dem Markennamen „MicroBond" von Halliburton
Energy Services in Duncan, Oklahoma, erhältlich ist; und totgebranntem
Magnesiumoxid für
das Erzeugen einer kristallinen Wuchsreaktion, welche kommerziell
mit den Markennamen „MicroBind
M" und „MicroBond HT" von Halliburton
Energy Services in Duncan, Oklahoma, erhältlich ist. Solche bevorzugten
expandierenden Additive 192 werden in US-Anmeldung 4,304,298;
4,340,427; 4,367,093; 4,450,010; und 4,565,578 beschrieben, auf
welche wir uns hiermit beziehen. Andere, dem Fachmann bekannte expandierende
Additive 192, welche auch für das Expandieren der Packerblase 44 angewendet
werden können,
d.h. stickstoffeinführende
Mittel, eine kristalline Reaktion erzeugende Mittel wie zum Beispiel
Kalziumsulfat oder Natriumsulfat, und/oder ein Gas erzeugende oder
eine kristalline Wuchsreaktion erzeugende Mittel sind dem Fachmann
bekannt.
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Im
Allgemeinen wird das expandierende Additiv 192 in den unteren
Abschnitt 180 des ringförmigen
Durchgangs 154 platziert, und insbesondere in die Rillen 150,
welche auf der unteren Spindel 118 neben dem unteren Abschnitt 180 des
Durchgangs 154 definiert sind. Die Rillen 150 liefern
eine Vorrichtung für
das gleichmäßige Dispersieren
des Additivs 192 innerhalb der Aufblasflüssigkeit,
wenn dieselbe in den unteren Abschnitt 180 des ringförmigen Durchgangs 154 fließt. Das
expandierende Additiv 192 kann durch die jeweiligen oberen
und unteren Additivfüllöffnungen 90, 112 in
den Durchgang 154 platziert werden.
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Auf
diese Weise fließt
Aufblasflüssigkeit durch
die Aufblasöffnungen 156 hindurch
in den oberen Abschnitt 178 des ringförmigen Aufblasflüssigkeitsdurchgangs 154 und
in den unteren Abschnitt 180 hinein, wenn die Aufblasöffnungs-Öffnungshülse 16 gelöst wird,
wo das chemische expandierende Additiv 192 innerhalb der
Aufblasflüssigkeit
dispersiert wird. Die Aufblasflüssigkeit
wird in den zentralen Fließdurchgang 124 gepumpt
und auf den ringförmigen
Aufblasflüssigkeitsdurchgang 154 ausgerichtet, bis
die Packerblase 44 einen maximalen oder gewünschten
Aufblasdruck erreicht.
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Die
Berstscheibe 64 ist betrieblich mit der Packerblase 44 assoziiert,
so dass sie bricht, wenn die Blase 44 ihren maximalen Aufblasdruck
erreicht, und daher das Bohrloch 30 über die Aufblasöffnung 156 und
die Umlauföffnung 60 mit
dem zentralen Fließdurchgang 124 verbindet.
Die Aufblasöffnung 156 und
die Umlauföffnung 60 können daher
auch als eine Verbindungs- oder Umlaufvorrichtung 194 für das Weiterleiten
von Flüssigkeit
aus dem zentralen Fließdurchgang 124 an
das Bohrloch 30 bezeichnet werden. Die Umlaufvorrichtung 194 ist
betrieblich mit der Packerblase 44 assoziiert, so dass
Flüssigkeit wie
weiter oben schon beschrieben nur dann an das Bohrloch 30 weiter
geleitet werden kann, wenn die Packerblase 44 ihren gewünschten
Aufblasdruck erreicht.
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Die
untere Spindel 118 ist über
eine Gewindeverbindung 196 mit der Flüssigkeitsumleitungseinheit 18 verbunden.
Die Flüssigkeitsumleitungseinheit 18 umfasst
eine Flüssigkeitsumleitungsuntereinheit 198 und
eine Führungsnase 200.
Die Flüssigkeitsumleitungsuntereinheit 198 umfasst
eine Reihe von durch dieselbe hindurch definierten Spülöffnungen 202.
Die Spülöffnungen 202 werden
durch das Gerät 10 umlaufende
Flüssigkeit
nach oben und tangential ausspritzen, wenn das Gerät 10 in
das Bohrloch 30 herabgelassen wird. Die Spülaktion
wird das Entfernen von gelliertem Schlamm und anderem Schutt aus
dem Bohrloch 30 unterstützen
und eine Vorrichtung für
dasselbe bieten. Die Führungsnase 200 ist
mittels eines Abscherstiftes 204, welcher sich durch die
Flüssigkeitsumleitungsuntereinheit 198 hindurch
und in eine in einer ersten Außenoberfläche 208 der
Führungsnase 200 definierte
Rille 206 hinein erstreckt, an der Flüssigkeitsumleitungsuntereinheit 198 befestigt.
Die erste Außenoberfläche 208 wird eng
anliegend in die Flüssigkeitsumleitungsuntereinheit 198 empfangen.
Eine Dichtung wird mittels einer elastomerischen O-Ring Dichtung 210 zwischen
der Flüssigkeitsuntereinheit 198 und
der Führungsnase 200 erstellt.
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Verfahren
für den
Betrieb
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst allgemein das Bereitstellen
der Rohranordnung 26 mit dem daran befestigten Packergerät 10 der
vorliegenden Erfindung, und das Herablassen der Rohranordnung 26 in
das Bohrloch 30. Flüssigkeit
kann durch die Rohranordnung 26 und das Packergerät 10 zirkuliert
werden, während
dasselbe in das Bohrloch 30 herabgelassen wird. Die Führungsnase 200 stützt das
Gerät 10,
wenn dasselbe in das Bohrloch 30 herabgelassen wird. Die
Spülöffnungen 202 in
der Flüssigkeitsumleitungsuntereinheit 198 spritzen
die durch das Gerät 10 umlaufende
Flüssigkeit
nach oben und tangential, wenn das Gerät 10 in das Bohrloch 30 herabgelassen
wird. Die Spülaktion der
Flüssigkeit
wird das Entfernen von gelliertem Schlamm und anderem Schutt von
den Seiten des Bohrlochs 30 unterstützen, wenn das Gerät 10 in dasselbe
herabgelassen wird.
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Das
Druckregelventil 66 paßt
den Druck in dem ringförmigen
Aufblasdurchgang 154 dem Druck innerhalb des Bohrlochs 30 an,
und verhindert auf diese Weise ein Zusammenfallen der aufblasbaren Packerblase 44,
wenn das Gerät 10 in
das Bohrloch 30 herabgelassen wird. Wenn das Packergerät 10 die
gewünschte
Tiefe erreicht, umfasst die Methode das Pumpen einer Aufblasflüssigkeit
durch die Rohranordnung 26 hindurch und in das Gerät 10 hinein, das
Aufblasen der aufblasbaren Packerblase 44 mit der Flüssigkeit,
und das Expandieren der darin enthaltenen Aufblasflüssigkeit.
Das chemische expandierende Additiv 192 wird vor dem Herablassen
des Geräts 10 in
das Bohrloch 30 in das Packergerät 10 platziert, so
dass dasselbe innerhalb der für
das Aufblasen der Packerblase 44 angewendeten Aufblasflüssigkeit
dispersiert werden kann. Die Aufblasflüssigkeit wird durch das Fallenlassen
des Kugelplugs 174 in die Rohranordnung 26 an
die aufblasbare Packerblase 44 weiter geleitet, so dass
derselbe in den Kugelsitz 172 der Aufblasöffnungs-Öffnungshülse 16 eingreift.
Der Druck innerhalb der Rohranordnung 26 wird dann gesteigert
und verursacht ein Brechen der Abscherstifte 168, und daher
ein Lösen
der Öffnungehülse 162.
Das untere Ende der Öffnungshülse 16 wird
durch die obere Oberfläche 142 der
Stopp-Manschette 136 in dem zentralen Fließdurchgang 124 gehalten.
Der Durchfluß durch
den zentralen Fließdurchgang 124 ist
daher blockiert.
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In
den zentralen Fließdurchgang 124 eingepumpte
Flüssigkeit
wird daher durch die Aufblasöffnung 156 hindurch
und in den sich in Längsrichtung erstreckenden
ringförmigen
Aufblasdurchgang 154 hinein geleitet.
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Die
Aufblasflüssigkeit
fließt
von dem oberen Abschnitt 178 des ringförmigen Aufblasflüssigkeitsdurchgangs 154 in
den unteren Abschnitt 180 desselben. Der Abschnitt der
Packerspindel 14 neben dem unteren Abschnitt 180 des
Durchgangs 154 umfasst die Reihe von Rillen 150.
Das chemische expandierende Additiv 192 wird vor dem Herablassen
des Geräts 10 in
das Bohrloch 30 in die Rillen 150 platziert und
innerhalb der Aufblasflüssigkeit
dispersiert, welche in den unteren Abschnitt 180 des ringförmigen Aufblasflüssigkeitsdurchgangs 154 fließt. Die
Aufblasflüssigkeit
wird ununterbrochen in den zentralen Durchgang 124 und
in den ringförmigen
Aufblasflüssigkeitsdurchgang 154 eingepumpt,
bis die aufblasbare Packerblase 44 ihren gewünschten
oder maximalen Aufblasdruck erreicht und auf diese Weise das Bohrloch 30 abdichtet.
Die Flüssigkeit
wird von dem Rückschlagventil 176 daran
gehindert, aus dem unteren Abschnitt 180 des Durchgangs 154 zu
fliessen. Das innerhalb der Aufblasflüssigkeit dispersierte chemische
expandierende Additiv 192 expandiert dieselbe Aufblasflüssigkeit
innerhalb der Packerblase 44. Das chemische expandierende
Additiv 192 wird durch die Additivfüllöffnungen 90, 112 in
die Rillen 150 platziert.
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Wenn
die aufblasbare Packerblase 44 ihren maximalen oder gewünschten
Aufblasdruck erreicht, bricht die Berstscheibe 64, welche
den zentralen Fließdurchgang 124 über die
Aufblasöffnung 156 und die
Umlauföffnung 60 mit
dem Bohrloch 30 verbindet. Die Aufblasflüssigkeit
kann innerhalb des Bohrlochs 30 zum Zwecke des Füllens desselben
Bohrlochs 30 zum Verschliessen eines Lochs oder das Feststellen einer
Seitenabzweigung oder eines Kickoff-Plugs ununterbrochen verdrängt werden,
ist aber nicht auf diesem Zweck beschränkt.
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Es
ist daher klar, dass das Gerät 10 und
die Verfahren der vorliegenden Erfindung die erwähnten Ziele und Vorteile sowohl
wie die darin inhärenten
auf einfache Weise erreichen. Obwohl verschiedene bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung hier zur Veranschaulichung der vorliegenden Anmeldung
illustriert und beschrieben wurden, können von einem Fachmann auf
diesem Gebiet zahlreiche Änderungen
durchgeführt
werden.