-
Diese Anmeldung ist eine teilweise
Fortführung
der ebenfalls US Patentanmeldung mit der Seriennummer 08/548,565,
eingereicht am 11. November 1997.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
Bereich der
Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Anordnung und ein Verfahren zum Bohren vieler unterirdischer
Bohrlöcher
von einem verkleideten Bohrlochbohrer aus, welcher sich zu der Oberfläche erstreckt, und
insbesondere eine solche Anordnung und ein Verfahren für das Bohren
und Komplettieren vieler unterirdischer Bohrlöcher durch eine Form, die wenigstens
zwei Bohrungen dadurch hindurch hat und an einem Gehäuse befestigt
ist, in dem während
des Bohrens Flüssigkeit über das
Gehäuse
zirkuliert wird.
-
Beschreibung
der betroffenen Technik
-
Es werden zunehmend Bohrlöcher in
unterirdische Formationen in einer Ausrichtung gebohrt, welche absichtlich
von der reinen Vertikalen abweicht, die sich der herkömmlichen
Richtkeil-Technologie
oder eines Spülungsmotors
bedient, der in dem Bohrstrang nahe dem Bohrer befestigt ist. In
gebrochenen unterirdischen Formationen werden krumme Bohrlöcher dazu
benutzt, den durch das Bohrloch innerhalb der unterirdischen Formation
definierten Bereich der Entwässerung
zu vergrößern und
auf diese Weise die Erzeugung von Kohlenwasserstoff aus der unterirdischen
Formation zu erhöhen.
Ein Problem, das der Benutzung eines konventionellen Richtkeils beim
Bohren eines krummen Bohrloches innewohnt, ist, daß sowohl
die Tiefe als auch die radiale Ausrichtung des Richtkeils festgelegt
werden, wenn der Richtkeil in der Bohrlochbohrung positioniert ist
und nicht verändert
werden kann, ohne den Richtkeil aus der Bohrlochbohrung wieder herauszuziehen
und die Tiefe und/oder die radiale Ausrichtung davon zu verändern.
-
Zusätzlich werden Bohrlöcher, die
von Hochsee-Bohrplattformen gebohrt werden, üblicherweise gekrümmt, um
die Anzahl an Bohrlöchern
zu erhöhen,
welche von einer einzigen Plattform gebohrt und komplettiert werden
können.
Hochsee-Bohrplattformen, welche benutzt werden, um in tiefem Wasser Bohrlöcher in
einer unterirdischen Formation zu bohren und zu komplettieren, variieren
in der Größe, Struktur
und den Kosten in Abhängigkeit
von der Wassertiefe und den Belastungen, de nen die Plattform ausgesetzt
sein wird. So kann zum Beispiel eine Plattform so konstruiert sein,
daß sie
teilweise von einem Bein oder Senkkasten, welcher sich zu dem Meeresboden
erstreckt, oder von bis zu acht solcher Beine oder Senkkästen getragen
wird. Die Kosten solcher Hochsee-Bohrplattformen
variieren zwischen ungefähr
$ 5,000,000 US und $ 500,000,000 US. Jede Hochsee-Bohrplattform ist
mit einer festgelegten Anzahl an Schlitzen ausgestattet, über welche krumme
Bohrlöcher
durch Gehäuse
gebohrt und komplettiert werden können, welche durch herkömmliche
Techniken an der Plattform befestigt sind.
-
Aufgrund der außerordentlichen Kapitalaufwendungen,
die für
diese Hochsee-Plattformen notwendig sind, sind Formen und Verfahren
für das
Bohren und Komplettieren vielen umhüllter Bohrlöcher entwickelt worden, siehe
zum Beispiel die US-A-5,330,007. Während der Bohrvorgänge unter Benutzung
solcher Formen wird eine konventionelle rohrförmige Steigleitung in die Oberfläche oder
das Zwischengehäuse
abgesenkt und in eine der durch die Form gebildeten Bohrungen eingeführt. Sobald die
Steigleitung passend in der Bohrung positioniert ist, wird die Oberfläche oder
das Zwischengehäuse
in der Bohrlochbohrung durch konventionelle Verfahren zementiert,
und ein konventioneller Bohrstrang einschließlich eines Bohrmeißels und
eines (nicht dargestellten) Spülschlammotors
wird innerhalb der Steigleitung in die Bohrung der Form hinein transportiert,
woraufhin das Schwimmerventil oder der Stopfen und jedweder Zement
aus der Formbohrung herausgebohrt wird. Danach wird auf konventionelle Weise
ein Bohrloch von dem Bohrstrang gebohrt, wobei Bohrschlamm und Formationsabtragungen
aus der Schachtbohrung über
die Steigleitung an die Oberfläche
zirkuliert werden. Der Bohrstrang wird dann aus der Steigleitung
zurückgezogen
und die Steigleitung wird, nachdem das Bohrloch mit Röhren ausgestattet
ist, aus der Formbohrung herausgezogen, gedreht und durch die Form
in eine andere Bohrung eingeführt.
Es kann dann ein zusätzliches
Bohrloch in einer Weise wie soeben beschrieben gebohrt und komplettiert
werden. Jedoch kann die Handhabung der Steigleitung an der Oberfläche zum
Einführen
derselben in eine vorgegebene Bohrung hinein und hinaus durch eine
Mehrfachbohrloch-Form hindurch, welche in einer umhüllten Schachtbohrung
in Tiefen von bis zu zehntausend Feet oder mehr positioniert ist
und das Drehen der Steigleitung für das Einführen in eine andere Bohrung
hinein problematisch sein. So besteht ein Bedarf an einer Anordnung und
einem Verfahren für
das Bohren und Komplettieren einer Vielzahl umhüllter Bohrlöcher durch eine Mehrfachbohrloch-Form
hindurch, die in einer gefaßten
Bohrung an einer unterirdischen Stelle positioniert ist, wobei die
Notwendigkeit beseitigt wird, eine Steigleitung für eine abwärts gerichtete
Bohrung zu verwenden, um eine Oberflächen- oder eine Form für abwärts gerichtete
Bohrungen mit der Oberfläche
zu verbinden.
-
Entsprechend ist es ein Ziel der
vorliegenden Erfindung, eine Anordnung und ein Verfahren zum Bohren
und Komplettieren vieler Bohrlöcher
in unterirdischen Formationen von einem Schachtbohrloch aus bereitzustellen,
welches die Notwendigkeit beseitigt, im Zusammenhang damit eine
Steigleitung zu benutzen.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Um die vorhergehenden und andere
Ziele zu erreichen und in Entsprechung mit den Zwecken der vorliegenden
Erfindung, wie sie hier verkörpert
und grob beschrieben wird, ist ein Kennzeichen der vorliegenden
Erfindung ein Verfahren zum Bohren unterirdischer Bohrlöcher von
einem Gehäuse
aus, welches sich von einer unterirdischen Tiefe zu der Erdoberfläche erstreckt
und an welchem eine nach unten gerichtete oder unterirdische Form
mit wenigstens zwei Bohrungen dadurch hindurch befestigt ist. Das Verfahren
umfaßt
das Bohren eines ersten unterirdischen Schachtbohrloches durch eine
der Bohrungen durch die Form hindurch und in eine unterirdische Formation
hinein und das Zirkulieren von Flüssigkeit während der Bohrstufe über das
Gehäuse
zu der Oberfläche
hinauf.
-
Bei einer anderen Ausführung der
vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bohren von unterirdischen
Bohrlöchern
von einem Gehäuse
aus bereitgestellt, welches sich von einer unterirdischen Tiefe
zu der Erdoberfläche
erstreckt und an welchem eine abwärts gerichtete oder unterirdische
Form mit wenigstens zwei Bohrungen da hindurch befestigt ist. Das
Verfahren umfaßt
das Positionieren eines orientierenden Nockens mit einer Bohrung
dadurch hindurch so oberhalb der Form, daß die Bohrung durch den orientierenden
Nocken mit einer der wenigstens zwei Bohrungen durch die Form hindurch
ausgerichtet ist. Zwischen dem orientierenden Nocken und dem Gehäuse steht
eine fließmitteldichte
Dichtung bereit. Ebenfalls befindet sich eine fließmitteldichte Dichtung
zwischen dem orientierenden Nocken und einer der wenigstens zwei
Bohrungen durch die Form.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Die beigefügten Zeichnungen, welche in
die Spezifikation einbezogen sind und einen Teil davon bilden, stellen
die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung
dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären.
-
In den Zeichnungen
-
ist 1 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Anordnung der
vorliegenden Erfindung, welche einen positionierenden Nocken und
eine rohrförmige
Dichtungsanordnung einschließt
und welche im Zusammenhang mit einer unterirdischen oder abwärts gerichteten
Mehrfach-Bohrlochform
benutzt wird,
-
ist 2 eine
teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht der in 1 dargestellten Anordnung,
-
ist 3 eine
teilweise geschnittene, um 360° ausgedehnte
Ansicht der äußeren Oberfläche des
positionierenden Nockens der vorliegenden Erfindung,
-
ist 4 eine
Querschnittsansicht einer abwärts
gerichteten oder unterirdischen Form,
-
ist 5 eine
teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht der Anordnung aus
den 1 und 2, wobei deren Dichtungsanordnung
gezeigt wird, wie sie in einer Bohrung einer Mehrfachform für unterirdische
Bohrlöcher
abdichtend positioniert ist,
-
ist 6 eine
teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der
Anordnung der vorliegenden Erfindung, die deren Dichtungsanordnung
darstellt, wie sie in einer Bohrung einer Mehrfachform für unterirdische
Bohrlöcher abdichtend
positioniert ist,
-
ist 7 eine
Querschnittsansicht wiederum einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, welche deren Dichtungsanordnung darstellt, wie sie in
einer Bohrung einer Mehrfachform für unterirdische Bohrlöcher abdichtend
positioniert ist,
-
ist 8 eine
perspektivische Ansicht des positionierenden Nockens der vorliegenden
Erfindung, welcher in Zusammenhang mit einer rohrförmigen Dichtungsanordnung
und einer Form für
mehrfache unterirdische Bohrlöcher
benutzt wird,
-
sist 9 eine
perspektivische Ansicht bestimmter Bauteile des positionierenden
Nockens der vorliegenden Erfindung,
-
ist 10 eine
schematische Darstellung der Ausgestaltung der Nut, welche in der äußeren Oberfläche der
Dichtungsanordnung der vorliegenden Erfindung gebildet ist,
-
ist 11 eine
Querschnittsansicht der Ausführungsform
der Anordnung der in 7 dargestellten
Anordnung der vorliegenden Erfindung, welche eine Dichtungsanordnung
davon darstellt, wie sie aus dem Eingriff mit einer Bohrung einer
Form für mehrfache
unterirdische Bohrlöcher
zurückgezogen ist
und mit einer anderen Bohrung der Form für mehrfache unterirdische Bohrlöcher ausgerichtet
ist, und
-
ist 12 eine
Querschnittsansicht der in 7 dargestellten
Anordnung der vorliegenden Erfindung, welche die Dichtungsanordnung
davon darstellt, wie sie in einer anderen Bohrung der Form für mehrfache
unterirdische Bohrlöcher
abdichtend positioniert ist.
-
Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
-
Wie in 1 dargestellt,
erleichtert die Anordnung der vorliegenden Erfindung, welche allgemein
mit 10 bezeichnet wird, das Bohren und Komplettieren vieler
Bohrlöcher
mittels einer abwärts
gerichteten oder unterirdischen Form, wie etwa die in dem U.S. Patent
Nr. 5,330,007 beschriebene Form, welche hier durch Bezugnahme eingeschlossen
ist. Die Vorrichtung 10 umfaßt einen positionierenden Nocken 11 und
eine rohrförmige
Dichtungsanordnung 40, welche in einer weiter unten beschriebenen Weise
an dem Nocken 11 befestigt ist und davon abhängt. Der
Nocken 11 ist mit wenigstens einer ringförmigen Dichtung 12,
zum Beispiel einem Molybdänglas-Dichtring,
wie er etwa von Baker Oil Tools hergestellt wird, um dessen äußeren Umfang
herum versehen und ein J-4-Schlitz 14 ist
in dessen äußerer Oberfläche 13 gebildet.
-
Der Nocken 11 ist mit einer
Bohrung 20 da hindurch versehen (2). Die Bohrung 20 hat einen ersten
gleichmäßig verjüngten Abschnitt 22,
einen zweiten allgemein konzentrischen ringförmigen Abschnitt 23,
einen dritten ungleichmäßig verjüngten Abschnitt 24,
und endet in einem axial versetzten Abschnitt 25. Der ungleichmäßig verjüngte Abschnitt 24 dient
als ein Ablenkblock oder Ablenkkeil in einer hier im folgenden beschriebenen
Weise. Ein allgemein ringförmiges
Profil 19 befindet sich in dem Nocken 11 nahe
dem zweiten ringförmigen
Abschnitt 23 der Bohrung 20. Der untere Abschnitt
des Nockens 11 ist mit Schraubengewinden 26 versehen.
Die rohrförmige
Dichtungsanordnung 40 ist mit einer hindurchgehenden Bohrung 49,
wenigstens einer ringförmigen Dichtung 42,
zum Beispiel einem Molybdänglas-Dichtring,
wie etwa von Baker Oil Tools hergestellt, und einem Ring 44 mit
mehreren Fingern 47 ausgestattet. Jeder Finger ist nach
außen
vorgespannt und ein entsprechender Abschnitt der äußeren Oberfläche jedes
Fingers ist mit Gewinden 41 versehen. Da der Nocken 11 und
die rohrförmige
Anordnung 40 zusammengebaut werden, bevor sie auf eine
Mehrfach-Bohrlochform angepaßt
und an einer unterirdischen Stelle in einer Schachtbohrung positioniert
werden, wird der Gewindeabschnitt 41 der rohrförmigen Dichtungsanordnung 40 mit
den inneren Gewinden des Nockens 11 in Eingriff gebracht.
-
Ein Beispiel einer geeigneten abwärts gerichteten
oder unterirdischen Form wird in 4 allgemein
als 100 dargestellt und umfaßt einen ersten oberen Abschnitt 101,
einen länglichen
Rahmen 107 und mehrere rohrförmige Teile 104. Der
erste obere Abschnitt 101 ist mit zwei Bohrungen hindurch
mit unteren Gewindeabschnitten 102 versehen. Die Endfläche 112 des
ersten Abschnitts 101 ist mit Vertiefungen 115, 116 ausgebildet,
die den Schnittpunkt der beiden Bohrungen umgeben. Ein länglicher
Rahmen, zum Beispiel ein I-Träger
oder ein Doppel-T-Träger 107 ist
an der anderen Endfläche
des ersten Abschnitts 101 durch ein geeignetes Mittel,
wie etwa Bolzen, befestigt. Allgemein C-förmige
Führungen 109 sind
an dem I-Träger
oder Doppel-T-Träger 107 entlang
dessen Länge,
etwa durch Schweißungen, befestigt.
Rohrförmige
Teile 104 sind durch Führungen 109 auf
jeder Seite des I-Trägers
oder Doppel-T-Trägers 107 positioniert
und auf die Gewindeabschnitte 102 der Bohrungen durch den
ersten Abschnitt 101 hindurch angepaßt. Die Führungen 109 wirken
in Kombination mit dem länglichen
Rahmen 107 zusammen, um die Bewegung des/der rohrförmigen Teils/Teile 104,
die durch diese Führungen
hindurch positioniert sind, zurückzuhalten
und zu hemmen. Andere rohrförmige
Teile 104, die auf der gleichen Seite des I-Trägers oder
Doppel-T-Trägers
107 positioniert
sind, werden durch ein geeignetes Mittel, wie etwa eine Gewindeeinfassung 105 aneinander befestigt.
Das freie Ende jedes rohrförmigen
Teils 104 ist auf einen Schuh 106 angepaßt, in welchem ein
Schwimmerventil 126 auf einer Seite des I-Trägers oder
Doppel-T-Trägers 107 befestigt
ist während
ein Stopfen 136 in die andere Seite des Trägers 107 eingeführt wird.
-
Wie in 4 dargestellt,
sind die Bohrungen 120, 130 jeweils mit ersten
Abschnitten 121 beziehungsweise 131, zweiten Abschnitten 123 beziehungsweise 133 und
dritten Abschnitten 125 beziehungsweise 135 ausgestattet.
Die ersten und zweiten Abschnitte der Bohrungen 120, 130 begrenzen ringförmige Schultern 122, 132 dazwischen,
während die
zweiten und dritten Abschnitte der Bohrungen 120, 130 ringförmige Schultern 124, 134 dazwischen begrenzen.
Die Bohrungen 120, 130 können so angeordnet sein, daß sie von
der Endfläche 112 aus
in Richtung auf die Endflächen 114 beziehungsweise 113 voneinander
auseinandergehen. Wenn sie zum Auseinandergehen angeordnet sind,
sollte der Grad der Abweichung über
die gesamte Länge
der Form 100 hinweg üblicherweise
2° nicht übersteigen,
und beträgt
bevorzugt weniger als 1°.
In der in 4 dargestellten
Ausführungsform
ist die Bohrung 130 kürzer
als die Bohrung 120, um einen Abschnitt unterirdischer
Formation zwischen den Endflächen 113 und 114 bereitzustellen,
innerhalb dessen der von der Bohrung 130 ausstrahlende
Bohrstrang abgelenkt werden kann, um so die Möglichkeit der Störung zwischen
den Schachtbohrungen zu minimieren, welche gemäß der vorliegenden Erfindung
gebohrt und komplettiert werden. Die Bohrungen 120 und 130 können auch
von der Länge
her im wesentlichen identisch sein. In jeder Ausführungsform
kann einer oder können
beide Seiten des I-Trägers 107 mit
einem Ablenkkeil oder Ablenkkeilen ausgestattet sein, die daran
unter der/den Bohrung/-en 120 und/oder 130 durch
jedes geeignete Mittel, wie etwa Schweißungen befestigt sind, um weiter
zur Minimierung der gegenseitigen Störung zwischen den Schachtbohrungen
beizutragen, die die Form 100 gemäß der vorliegenden Erfindung
benutzen.
-
Derart zusammengebaut, begrenzen
der erste Abschnitt 101, der Träger 107 und die rohrförmigen Teile 104 eine
Form 100 mit zwei allgemein zylindrischen Bohrungen 120, 130 dadurch
hindurch. Beispielhaft für
die relativen Abmessungen der Form 100 kann die Länge des
ersten Abschnitts 1,22 Meter betragen, der Träger 107 kann
9,14 Meter lang sein und das Zwischen- oder Oberflächengehäuse 90 kann
2,44 Meter betragen. Dort, wo sich keine Bohrung über den
Rahmen 107 hinaus erstreckt, kann die Länge der Bohrung 130,
gemessen von dem Boden des ersten Abschnitts 101 zu der
Endfläche 113 bis
zu 9,14 Meter oder weniger betragen, während die Länge der Bohrung 120,
gemessen von dem Boden des ersten Abschnitts 101 zu der
Endfläche 114 bis
zu 13,72 Meter oder weniger betragen kann. Dort, wo sich die Bohrung 130 über den
Rahmen 107 hinaus erstreckt, kann die Länge der Bohrung 130,
gemessen von dem Boden des ersten Abschnitts 101 bis zu
der Endfläche 113,
bis zu tausend Meter oder mehr betragen. Die Bohrung 120 ist
länger
als die Bohrung 130 und kann, gemessen von dem Boden des
ersten Abschnitts 101 aus bis zu der Endfläche 314 auf
bis zu 3048 Meter oder mehr ausgedehnt werden, abhängig von
den Formationen, die gemäß der vorliegenden
Erfindung zu bohren und zu komplettieren sind.
-
Wie in den 4 und 5 dargestellt,
ist eine Form 100 bevorzugt an einem Abschnitt eines Leitungs-,
Oberflächen-
oder Zwischengehäuses 90 mittels
eines geeigneten Mittels, wie etwa durch Verschraubungen oder Schweißungen,
befestigt. Das Gehäuse 90 ist
mit einem sich nach innen erstreckenden Ansatz oder Schlüssel 92 versehen.
Die äußere Oberfläche des
Nockens 11 ist mit einem J-4-Schlitz 14 ausgerüstet, welcher
in Verbindung mit dem Schlüssel 92 so
wirkt, daß das
Rohr 40 für
das Einführen
entweder in die Bohrung 120 oder 130 in einer
hier im folgenden Weise ausgerichtet wird.
-
In Betrieb wird die Form 100 an
dem Bodenabschnitt oder der Verbindung der Oberfläche des Zwischengehäuses 90 an
der Oberfläche
mittels eines geeigneten Mittels, wie etwa Schraubverbindungen befestigt.
Die Anordnung 10 wird innerhalb dieses Bodenabschnitts
oder der Verbindung des Oberflächen-
oder Zwischengehäuses 90 abgesenkt,
bis der Schlüssel 92 den
Schlitz 14 in der äußeren Oberfläche oder
dem Nocken 11 berührt.
Die schrägen Oberflächen des
Schlitzes 14 bringen den Nocken 11 und die rohrförmige Dichtungsanordnung
dazu, sich zu drehen, bis der Schlüssel 92 die Position 14a,
wie in 3 dargestellt,
einnimmt. Derart ausgerichtet, wird die rohrförmige Dichtungsanordnung 40 mit
der Bohrung 120 der Form 100 so ausgerichtet und
darin positioniert sein, daß die
Ringfinger 47 in den Gewindeabschnitt 127 der
Bohrung 120 eingreifen und die Dichtungen) 42 der
Dichtungsanordnung 40 in die inneren Wände des ersten Abschnitts 121 der
Bohrung 120 so eingreifen, daß eine fließmitteldichte Dichtung dazwischen
bereitgestellt wird.
-
Bevorzugt ist die Innenfläche des
Bodenabschnitts oder der Verbindung des Oberflächen- oder Zwischengehäuses 90 geschliffen,
um so die Unversehrtheit der Dichtung sicherzustellen, welche durch das
Eingreifen der ringförmigen
Dichtungen) 12 in die Anordnung 10 gebildet wird.
-
Derart zusammengebaut, wird das Oberflächen- oder
Zwischengehäuse 90 innerhalb
der Schachtbohrung 54 positioniert, indem, wie für jeden Fachmann
ersichtlich, zusätzliche
Abschnitte oder Verbindungen des Gehäuses aneinander auf herkömmliche
Weise befestigt werden, sobald der Gehäusestrang in die Schachtbohrung
abgesenkt wird. Das Gehäuse 90 wird
dann mit konventionellen Verfahren innerhalb der Schachtbohrung
zementiert. Ein herkömmlicher
Bohrstrang einschließlich
eines Bohrmeißels
und eines (nicht gezeigten) Spülschlammotors
wird innerhalb des Gehäuses 90 abgesenkt
und durch die Bohrung 20 hindurch mittels der ersten und dritten
Abschnitte 22 und 24 und durch die Bohrung 49 in
der Dichtungsanordnung 40 hindurch und in die Bohrung 120 der
Form 100 hinein zusammengeführt, woraufhin das Ventil 126 und,
falls vorhanden, Zement aus der Bohrung 120 herausgebohrt
wird. Danach wird von dem Bohrstrang, wie für den Fachmann erkennbar, auf
konventionelle Weise eine erste Schachtbohrung gebohrt, wobei Bohrschlamm
und Formationsabraum aus der Schachtbohrungen heraus und durch die
Bohrungen 20 und 49 in der Anordnung und dem Gehäuse 90 heraus
zu der Oberfläche zirkuliert
werden. Die Dichtungen 12 und 42 wirken so, daß sie die
Bohrung 130 der Form und einen bedeutsamen Abschnitt der äußeren Oberfläche des Nockens 11 und
der Dichtungsanordnung 40 vor dem zirkulierten Bohrschlamm
abdichten. Diese erste Schachtbohrung kann in einer vertikalen oder
krummen Ausrichtung gebohrt werden. Da nach wird der Bohrstrang zu
der Oberfläche
gezogen, und das Gehäuse,
welches mit einer Steigleitungshängevorrichtung
ausgestattet ist, kann in die erste Schachtbohrung durch die Bohrungen 20 und 49 in
der Anordnung mittels des Gestängerohrs
abgesenkt und an der Form 10 befestigt werden sowie durch
konventionelle Verfahren in der ersten Schachtbohrung zementiert
werden.
-
Der Bohrstrang ist mit einem geeigneten Zugwerkzeug
nahe dessen unterem Ende ausgestattet. Der Bohrstrang wird in dem
Gehäuse 90 abgesenkt
und durch die Bohrung 20 hindurch mittels des ersten und
dritten verjüngten
Abschnitts 22 und 24 zusammengeführt, bis
das Zugwerkzeug in das ringförmige
Profil 19 in der Bohrung 20 der Anordnung eingreift.
Der Bohrstrang wird dann angehoben, wodurch die Ringfinger 147 dazu
gebracht werden, sich aus dem Gewindeabschnitt 127 der
Bohrung 120 so zu lösen,
daß es
der Anordnung 10 gestattet wird, angehoben zu werden, bis
das Eingreifen des Schlüssels 92 in
dem Schlitz 14 den orientierenden Nocken 11 dazu
bringt, sich automatisch zu drehen, um die Position 14b in
dem Schlitz 14 (3)
anzunehmen. Das anschließende
Absenken des Bohrstranges bringt den Nocken dazu, sich zu drehen,
bis der Schlüssel 92 bei 14c in
dem Schlitz 14 positioniert ist. In dieser Ausrichtung
wird die rohrförmige
Dichtungsanordnung 40 mit der Bohrung 130 so ausgerichtet und
darin positioniert sein, daß die
Ringfinger 47 in den Gewindeabschnitt 137 der
Bohrung 130 eingreifen und daß die Dichtungen) 42 der
Dichtungsanordnung 40 so in die inneren Wände des
ersten Abschnitts 131 der Bohrung 130 eingreifen,
daß eine fließmitteldichte
Dichtung dazwischen entsteht. Danach wird der Bohrstrang dazu benutzt,
um den Stopfen 136 aus der Bohrung 130 der Form 100 herauszubohren.
Der Bohrstrang wird durch die Bohrung 30 hindurchgeführt, und
eine zweite Schachtbohrung wird auf herkömmliche Weise gebohrt, wobei
Bohrschlamm und Formationsabraum aus der zweiten Schachtbohrung
heraus und durch die Bohrungen 20 und 49 in der
Anordnung und dem Gehäuse 90 zu der
Oberfläche
zirkuliert werden. Die Dichtungen 12 und 42 wirken
so, daß sie
die Bohrung 120 der Form und einen beträchtlichen Abschnitt der äußeren Oberfläche des
Nockens 11 isolieren und die Anordnung 40 vor
zirkuliertem Bohrschlamm abdichten. Die zweite Schachtbohrung kann
ebenfalls in einer vertikalen oder krummen Ausrichtung gebohrt werden.
Danach wird der Bohrstrang zu der Oberfläche gezogen. Das Gehäuse, welches
mit einer geeigneten Steigleitungshängevorrichtung ausgerüstet ist, wird
durch die Bohrungen 20 und 49 in der Anordnung 10 hindurch
mittels des Gestängerohrs
in die zweite Schachtbohrung hinein abgesenkt und an der Form 100 und
auf diese Weise durch konventionelle Mittel an dem Oberflächen- oder
Zwischengehäuse 90 befestigt.
Das Gehäuse
kann in der zweiten Schachtbohrung zementiert werden. Der Bohrstrang ist
mit einem geeigneten Zugwerkzeug ausgerüstet und wird innerhalb des
Gehäuses 90 abgesenkt,
bis das Zugwerkzeug in Eingriff mit der ringförmigen Kerbe 19 in
der Bohrung 20 kommt. Das anschließende Anheben des Bohrstrangs
bringt die Ringfinger 147 dazu, sich von dem Gewindeabschnitt 137 der
Bohrung 130 zu lösen.
Das Eingreifen des Schlüssels 92 in
den Schlitz 14 bringt den Schlüssel 92 dazu, sich aus
dem Schlitz 14 zu lösen
und erlaubt es dadurch dem Bohrstrang und der Anordnung 10,
zu der Oberfläche
hochgehoben zu werden. Die Anordnung 10 kann in Verbindung
mit einer abwärts
gerichteten oder unterirdischen Mehrfachbohrlochform benutzt werden,
um Bohrlöcher
von auf dem Festland befind lichen Bohrtürmen, Unterwasserbohrköpfen oder Hochseeplattformen
aus zu bohren und zu komplettieren.
-
Gemäß einer in 6 dargestellten anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist der Nocken 11 mit einer
Gewindebohrung 30 in einer Fläche davon in der Nähe des axial
versetzten Abschnitts 25 der Bohrung 20 ausgestattet.
Der Nocken 11 und die rohrförmige Anordnung 40 werden
zusammengesetzt, indem der Gewindeabschnitt 41 der rohrförmigen Dichtungsanordnung 40 in
Eingriff mit der Gewindebohrung 30 des Nockens 11 gebracht wird.
Derart konstruiert, wird, wenn die rohrförmige Dichtungsanordnung 40 mit
der Bohrung 130 der Form 100 in einer Weise, wie
sie oben unter Bezugnahme auf die 1–5 beschrieben wurde, ausgerichtet
und in dieser positioniert ist, die Bohrung 20 des Nockens 11 so
wirken, daß sie
während
der wie oben beschriebenen Bohrvorgänge einen konventionellen Bohrstrang
in die Bohrung 120 der Form 100 hineinschleust.
Bei dieser Ausführungsform
kann es sein, daß man
die ringförmige(n)
Dichtungen) 42 nicht benötigt, da die geringe Toleranz
zwischen der rohrförmigen
Dichtungsanordnung 40 und der Bohrung 130 der
Form 100 dann, wenn die Dichtungsanordnung darin eingeführt ist
(wie in 6 dargestellt), so
funktioniert, daß sie
wirksam verhindert, daß sich Bohrabraum
in der Bohrung 130 anlagert. Wenn die ringförmige(n)
Dichtungen) 42 verwendet werden, sind die Dichtungen, wie
in 6 dargestellt, oberhalb
des Ringes 44 positioniert.
-
Eine andere Ausführungsform der Anordnung der
vorliegenden Erfindung wird in 7 dargestellt.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird allgemein mit 200 bezeichnet
und umfaßt
einen positionierenden Nocken 211 und eine rohrförmige Dichtungsanordnung 240,
welche an dem Nocken auf eine unten beschriebene Weise befestigt
ist und daran hängt.
Der Nocken 211 ist mit wenigstens einer ringförmigen Abdichtung 212 um
dessen äußeren Umfang
herum und um einen J-4-Schlitz 214 herum, der
in der äußeren Oberfläche 213 davon
gebildet ist, (8) versehen,
zum Beispiel ein Molybdänglas-Dichtring,
wie er etwa von Baker Oil Tools hergestellt wird. Der Nocken 211 ist
ebenfalls mit einer Bohrung 220 dadurch hindurch mit unterschiedlichem
Durchmesser versehen, um so erste und zweite ringförmige Schultern 221 und 222 zu
begrenzen. Wenigstens eine ringförmige
Dichtung 223, zum Beispiel ein Molybdänglas-Dichtring, wie er etwa
von Baker Oil Tools hergestellt wird, befindet sich um den äußeren Umfang
der 220 herum nahe einem Ende davon. Ein Stift 215 mit
einem vergrößerten Kopfabschnitt 216 ist
in einer Bohrung 217 positioniert, welcher sich durch den
Nocken 211 hindurch von der Bohrung 220 zu der äußeren Oberfläche 213 hin
erstreckt.
-
Eine rohrförmige Dichtungsanordnung 240 ist
mit einer Bohrung 249 hindurch versehen und umfaßt Abschnitte,
welche aneinander durch geeignete Mittel befestigt sind, wie etwa
Schraubengewinde, wodurch eine allgemein ringförmige, äußere Schulter begrenzt wird.
Ein Endabschnitt 242 der rohrförmigen Dichtungsanordnung 240 ist
vergrößert, um
so eine ringförmige
Schulter 244 um den äußeren Durchmesser
der Anordnung 240 herum zu begrenzen. In der inneren Fläche des
vergrößerten Endabschnitts 242 befindet
sich ein abgeschrägtes
Profil 243, während
sich ein Schlitz 247 (10)
in der äußeren Oberfläche der
rohrförmigen
Dichtungsanordnung 240 zwischen deren Länge befindet. Ein Schlitz 218 (8) ist in der äußeren Oberfläche 213 des
Nockens 211 gebildet und hat vorzugsweise allgemein eine
Längsausrichtung.
Ein In 9 allgemein mit
250 dargestellter Blockiermechanismus umfaßt einen allgemein zylindrischen
Körper 251 mit
einem in einer Endfläche
davon gebildeten Schlitz oder einer Nut 252, und einer
Zunge oder einer Ausstülpung 253,
die von der anderen Endfläche
davon hervorsteht. Ein länglicher
Bolzen 254 wird in dem Schlitz 252 in der Mitte
der Länge
des Bolzens 254 positioniert. Zusammengebaut, ist der Bolzen
in dem Schlitz 218 in dem Nocken 211 positioniert
und der Körper 251 ist
in einer Bohrung 228 positioniert, welche sich durch den
Nocken 211 hindurch von der Bohrung 220 zu der äußeren Oberfläche 213 hin
erstreckt. Vorzugsweise ist die Bohrung 228, wie in 7 dargestellt, nicht radial
mit der Bohrung 217 ausgerichtet. Die Zunge 253 erstreckt
sich in den Schlitz 247 in der äußeren Oberfläche der
rohrförmigen
Dichtungsanordnung 240 hinein. Wenn die Anordnung 200 in
das Gehäuse 90 abgesenkt
wird, welches zuvor mit einer Schachtbohrung 54 zementiert wurde,
wird die Zunge 253 zunächst
bei 247a in dem Schlitz 247 positioniert. In dieser
Position ist der Bolzen 254 in dem Schlitz 218 gespannt.
-
In Betrieb ist die Form 100 an
dem Bodenabschnitt oder der Verbindung des Oberflächen- oder Zwischengehäuses 90 an
der Oberfläche
durch ein geeignetes Mittel befestigt, wie etwa Schraubgewinde,
und das Oberflächen-
oder Zwischengehäuse 90 ist
in der Bohrung 54 positioniert, indem zusätzliche Abschnitte
oder Gehäuseverbindungen
auf eine konventionelle Weise aneinander befestigt werden, sobald,
wie für
den Fachmann erkennbar, der Gehäusestrang
in die Schachtbohrung hinein abgesenkt wird. Die Anordnung 200 wird
dann innerhalb dieses Bodenabschnitts oder der Verbindung des Oberflächen- oder
Zwischengehäuses 90 mittels
eines geeigneten Werkzeugs abgesenkt, das an der Bohrleitung befestigt
ist und in das abgeschrägte
Profil 243 in der inneren Fläche des vergrößerten Endabschnitts 242 eingreift.
Die Anordnung 200 wird abgesenkt, bis der Schlüssel 92 mit
dem Schlitz 214 in der äußeren Oberfläche des
Nockens 211 in Kontakt kommt. Die schrägen Oberflächen des Schlitzes 214 bringen
den Nocken 211 und die rohrförmige Dichtungsanordnung dazu,
sich zu drehen, bis der Schlüssel 92 die Position 14a,
wie in 3 dargestellt,
annimmt. Derart orientiert, wird die rohrförmige Dichtungsanordnung 240 mit
der Bohrung 120 der Form 100 ausgerichtet sein.
Wie in 10 dargestellt,
ist die Zunge anfänglich
bei 247a in dem Schlitz 247 in der rohrförmigen Anordnung 240 positioniert
und befestigt die rohrförmige
Anordnung 240 in einer wie in 11 dargestellten zurückgezogenen Position. In dieser Position
wird der vergrößerte Kopfabschnitt 216 des Stiftes 215 in
der Ausnehmung 248 in der äußeren Oberfläche der
Anordnung 240 aufgenommen und die Schulter 241 am Äußeren der
rohrförmigen
Anordnung 240 berührt
die Schulter 222 in der Bohrung 220, um so die
Anordnung 240 in der Bohrung 220 zurückzuhalten.
Die Bewegung der Zunge 253 in dem Schlitz 247 wird
durch die Ausgestaltung des Schlitzes 247 verhindert. Die
Anwendung einer ausreichenden Kraft, z. B. 25000 psi auf den Bolzen 254 über die
(nicht dargestellte) Bohrleitung, die Anordnung 240, den
Schlitz 247 und die Zunge 253 ist notwendig, um
die Kraft zu überwinden,
die auf die Zunge 253 in dem Schlitz 247 durch
den in dem Schlitz 218 gespannten Bolzen 254 ausgeübt wird,
und um es dem Bolzen 254 zu gestatten, sich in den Längsabschnitt
des Schlitzes 247 hineinzubewegen. Alternativ dazu kann
der Schlitz 247a mit dem Längsabschnitt des Schlitzes
ausgerichtet sein und der Kopf 216 des Stiftes 215 kann
federvorgespannt sein, um die Zunge 253 an dem unteren
Ende des Schlitzes 247 zurückzuhalten, bis eine ausreichende
Kraft, z. B. 25000 psi aufgebracht werden, um den Kopf 216 zurückzuziehen.
Die Anordnung 240 wird dann durch die Bohrung 220 hindurch
und in die Bohrung 120 der Form 100 hinein abgesenkt.
Die Dichtungen) 245 der Dichtungsanordnung 240 greifen
in die inneren Wände
des ersten Abschnitts 121 der Bohrung 120 ein, um
so eine fließmitteldichte
Dichtung dazwischen bereitzustellen. Die Schulter 242 der
Dichtungsanordnung 240 stößt an die Schulter 241 der
Bohrung 220 an und die Dichtungen) stellt/stellen eine
Fließmitteldichtung
bereit. In dieser abgesenkten Position drängt die rohrförmige Dichtungsanordnung 240 den Stift 215 in
die Ausnehmung 94 in der Wand des Gehäuses 90, um den Nocken 211 weiter
an dem Gehäuse 90 zu
befestigen. Auch muß eine
ausreichende Kraft, z. B. 50000 psi auf den Bolzen 254 über die Bohrleitung,
die Anordnung 240, den Schlitz 247 und die Zunge 253 aufgebracht
werden, um den Bolzen 254 in dem Schlitz 218 zu
biegen und es der Zunge 253 zu gestatten, bei 247b in
dem Schlitz 247 positioniert zu werden. Die Kraft, die
ausreicht, die Zunge 253 zum Positionieren bei 247b zu
bewegen, klinkt auch das Werkzeug, welches an der Bohrleitung befestigt
ist, aus dem Eingriff mit dem Profil 243 aus. Wie in 7 dargestellt, greifen die
ringförmigen Dichtungen 212 der
Anordnung 200 in die innere Oberfläche des Bodenabschnitts oder
die Verbindung des Oberflächen-
oder Zwischengehäuses 90 ein,
um eine fließmitteldichte
Abdichtung dazwischen bereitzustellen. Vorzugsweise ist die innere
Oberfläche
des Bodenabschnitts oder der Verbindung des Oberflächen- oder
Zwischengehäuses 90 geschliffen,
um so die Unversehrtheit der Abdichtung sicherzustellen, die nach
dem Eingriff durch die ringförmige(n)
Dichtungen) 212 der Anordnung 200 gebildet wird.
Einem erfahrenen Fachmann wird auffallen, daß der Schlitz 214 so
wie er in dieser Ausführungsform
der Anordnung der vorliegenden Erfindung benutzt wird, ähnlich ausgestaltet
ist wie der in 3 dargestellte
Schlitz 14, außer
daß die
vertikalen Abschnitt Einsatz des Schlitzes 214, welche
den Positionen 214a und 214c entsprechen, gekürzt sind,
da die rohrförmige
Dichtungsanordnung 240 gleitbar an dem positionieren Nocken 211 befestigt
ist und so in Eingriff mit einer Bohrung einer Mehrfachbohrlochform
abgesenkt werden kann, sobald der Nocken in einer wie soeben beschriebenen
Weise ausgerichtet worden ist.
-
Der Bohrstrang mit einem daran befestigten geeigneten
Werkzeug wird zu der Oberfläche
angehoben und das Gehäuse 90 wird
dann innerhalb der Schachtbohrung 54 durch herkömmliche
Verfahren zementiert. Ein konventioneller Bohrstrang einschließlich eines
Bohrmeißels
und eines (nicht gezeigten) Spülschlammotors
wird in dem Gehäuse 90 abgesenkt
und durch die Bohrung 220 hindurch mittels eines verjüngten Abschnitts 227 der
Bohrung 220 und durch die Bohrung 249 in der Dichtungsanordnung 240 hindurch
und in die Bohrung 120 der Form 100 hinein geschleust,
woraufhin das Ventil 126 und Zement, falls vorhanden, aus
der Bohrung 120 herausgebohrt werden. Danach wird eine
erste Schachtbohrung in einer Weise gebohrt und komplettiert, wie sie
oben unter Bezugnahme auf die 1–5 beschrieben wurde.
-
Wenn es angebracht ist, ist es bevorzugt,
die Anordnung 200 in dem Bodenabschnitt des Oberflächen- oder
Zwischengehäuses 90 so
an der Oberfläche
zu positionieren, daß die
Dichtungen) 245 der Dichtungsanordnung 240 in
die inneren Wände
des ersten Abschnitts 121 der Bohrung 120 in der
oben beschriebenen Weise eingreifen. Bei dieser Ausführungsform
sind der Nocken 211 und die Dichtungsanordnung 240 vollständig an
der Form 100 an der Oberfläche angebaut und das Oberflächen- oder Zwischengehäuse 90 mit
der daran befestigten Form 100 ist in der Schachtbohrung 54 positioniert,
indem zusätzliche
Abschnitte oder Verbindungen des Gehäuses aneinander auf eine konventionelle
Weise befestigt werden, sobald der Gehäusestrang in die Schachtbohrung
abgesenkt wird. Auf diese Weise wird die Notwendigkeit beseitigt,
eine Bohrleitung mit einem daran befestigten geeigneten Werkzeug
zu benutzen, um die Anordnung 200 in der Form 100 abwärts gerichtet
zu positionieren.
-
Nachdem das erste Bohrloch gebohrt
ist, wird der Bohrstrang, welcher mit einem geeigneten Zugwerkzeug
ausgestattet ist, das nahe dessen unterem Ende angebracht ist, in
dem Gehäuse 90 abgesenkt
und durch die Bohrung 230 mittels des verjüngten Abschnitts 227 und
durch die Bohrung 249 der Dichtungsanordnung 240 hindurch
geschleust, bis das Zugwerkzeug in das ringförmige Profil 243 in der
Dichtungsanordnung 240 eingreift. Der Bohrstrang wird dann
angehoben, bis ausreichend Druck auf die Stange 254 ausgeübt wird,
um dieselbe zu biegen, was es dabei der Zunge 253 gestattet,
sich in dem Schlitz 247 zu drehen und zu bewegen. Die Anordnung 200 wird
angehoben, bis die Schulter 241 an die Schulter 222 anstößt, was
es mit sich bringt, daß der
Kopf 216 des Stiftes 215 in die ringförmige Ausnehmung 248 zurückgezogen
wird, welche in der äußeren Oberfläche der
rohrförmigen
Dichtungsanordnung 240 gebildet ist, und es dadurch dem
Nocken 211 gestattet ist, ebenfalls angehoben zu werden. Der
Eingriff des Schlüssels 92 in
den Schlitz 214 bringt den orientierenden Nocken 211 dazu,
sich automatisch zu drehen, bis der Schlüssel 92 die Position 214b (3) in dem Schlitz 214 annimmt.
Das anschließende
Absenken des Bohrstranges bringt den Nocken dazu, sich zu drehen,
bis der Schlüssel 92 in dem
Schlitz 214 bei 214c positioniert ist. In dieser Orientierung
wird die rohrförmige
Dichtungsanordnung 240 mit der Bohrung 130 der
Form 100 so ausgerichtet sein, daß die Dichtungen) 242 der
Dichtungsanordnung 240 in die inneren Wände des ersten Abschnitts 131 der
Bohrung 130 eingreift, nachdem er weit abgesenkt worden
ist, daß eine
fließmitteldichte
Abdichtung dazwischen geschaffen ist. Sobald die Dichtungsanordnung
vollständig
abgesenkt ist, wird der Stift 215 in Eingriff mit der ringförmigen Ausnehmung 94 in
der inneren Fläche
des Gehäuses 90 gedrängt. Danach
wird der Bohrstrang benutzt, um den Bohrstopfen 136 aus
der Bohrung 130 der Form 100 herauszuziehen. Der
Bohrstrang wird durch die Bohrung 130 hindurch geführt und
eine zweite Schachtbohrung wird auf eine Weise gebohrt und komplettiert,
wie sie oben in Bezug auf die 1–5 beschrieben worden ist.
-
Der Bohrstrang wird dann zu der Oberfläche angehoben,
was das Zugwerkzeug in Eingriff mit dem Profil 243 in der
rohrförmigen
Dichtungsanordnung bringt. Der Eingriff des Schlüssels 92 in den Schlitz 214 bringt
den Schlüssel 92 dazu,
sich aus dem Schlitz 214 zu lösen, wodurch es dem Bohrstrang
und der Anordnung 200 gestattet wird, zu der Oberfläche angehoben
zu werden. Die Anord nung 200 kann in Verbindung mit einer
abwärts
gerichteten oder unterirdischen Form für mehrfache Bohrlöcher von
auf dem Festland befindlichen Bohrgestellen, Unterwasserbohrköpfen oder
Hochseeplattformen aus benutzt werden. Obwohl die Anordnung der
vorliegenden Erfindung so dargestellt und beschrieben wurde, daß sie in
Verbindung mit einer abwärts
gerichteten oder unterirdischen Form mit zwei Bohrungen dadurch
hindurch benutzt wird, wird es dem erfahrenen Fachmann klar sein,
daß die
Anordnung mit einer abwärts
gerichteten oder unterirdischen Form mit drei oder Bohrungen benutzt
werden kann. Wenn drei Bohrungen durch die Form vorhanden sind,
werden der Schlitz 14 oder 214 an der äußeren Oberfläche des
Nockens 11 oder 211 in einer dem Fachmann bekannten
Weise wieder aufgebaut, um die Drehung des Nockens 11 oder 211 in
120°-Steigerungen zu gestatten.
Wenn mehr als drei Bohrungen durch die Form vorhanden sind, wird,
was dem Fachmann klar sein wird, der Schlitz 14 oder 214 an
der äußeren Oberfläche des
Nockens 11 oder 211 wieder konfiguriert, um die
Drehung des Nockens 11 oder 211 in abgestuften
Steigerungen zu gestatten. Weiterhin können, wie einem Fachmann erkennbar,
ausdehnbare (nicht gezeigte) Schlupfe statt eines Rings 44 benutzt
werden.
-
Während
die vorhergehenden bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben und gezeigt worden sind, versteht es sich, daß die Alternativen
und Modifikationen, wie etwa die vorgeschlagenen und andere, hierzu
erzeugt werden können und
unter den Erfindungsgedanken fallen.