-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf das Testen von Öl-
und Gasbohrlöchern,
und insbesondere auf eine Methode und ein Gerät für das Rückströmtesten in einem offenen Bohrloch.
-
Während
des Testens und des Komplettierens von Öl- und Gasbohrlöchern ist
es oft wünschenswert,
die Druckreaktion einer interessanten Zone in einem Bohrloch mit
Hilfe des Durchfliessens des Bohrloches über einen bestimmten Zeitraum
hinweg oder mit Hilfe des Ausfliessens eines spezifischen Volumens
aus demselben Bohrloch zu testen, und das Bohrloch dann zu schliessen,
um auf diese Weise eine Drucksteigerung zu erzeugen. Proben der
so produzierten Tieflochflüssigkeit
werden oft auch entnommen.
-
Ein während des Bohrlochtestens oft
angewendetes Verfahren ist das anfängliche Einzementieren einer
Verrohrung in das Bohrloch, und das daruffolgende Durchführen des
Testens von nebeneinander liegenden interessanten Zonen. Danach
wird das Bohrloch dann durch Perforierungen in der Verrohrung hindurch
fließgetestet.
Solche Fließtests
werden normalerweise mit Hilfe einer Bohrstangentesterkette durchgeführt, welche
aus einer Rohranordnung innerhalb der Verrohrung besteht. Die Bohrstangentesterkette
ist mit Packern, Prüfventilen,
Umlaufventilen, und ähnlichen
Geräten
ausgestattet, welche den Durchfluß von Flüssigkeit durch die Bohrstangentesterkette
hindurch kontrollieren.
-
Obwohl das Bohrstangentesten von
verrohrten Bohrlöchern
sehr gute Testdaten erzeugt hat es dennoch den Nachteil, dass das
Bohrloch zuerst verrohrt werden muß, bevor diese Tests durchgeführt werden
können.
Es können
jedoch bessere Reservoirdaten aufgezeichnet werden, nachdem das
Bohrloch gebohrt, und bevor dasselbe verrohrt wird, und bevor die
Formation durch Bohrschlamm und ähnliches
zu sehr beschädigt
worden ist.
-
Allein aus diesen Gründen ist
es oft wünschenswert,
die möglichen
Produktionsfähigkeiten eines
Bohrlochs auszuwerten, ohne die Kosten und Verzögerungen einer Verrohrung eines
solchen Bohrlochs zu verursachen. Diese Tatsache hat zu einer Reihe
von Versuchen geführt,
einen erfolgreichen Test für
ein offenes Bohrloch zu entwickeln, welcher in einem nicht verrohrten
Bohrloch durchgeführt werden
kann.
-
Eine Methode, welche für das Testen
eines offenen Bohrlochs angewendet werden kann, beinhaltet das Anwenden
eines gewichtseingestellten Verdichtungspackers für offene
Bohrlöcher
an einer Bohrstangentesterkette. Der Betrieb eines solchen gewichtseingestellten
Verdichtungspackers für
offene Bohrlöcher
fordert eine feste Oberfläche,
auf welcher das Gewicht eingestellt werden kann. Dies wird seit
jeher mit Hilfe eines perforierten Ankers erzielt, welcher auf dem
Boden des Bohrloches abgesetzt wird.
-
Ein weiteres Verfahren nach dem aktuellen Stand
der Technik für
das Testen eines offenes Bohrlochs wird in US-Anmeldung 4.246.964
von Brandell beschrieben, auf welches sich die Einreicher der vorliegenden
Erfindung hiermit beziehen. Dieses Patent von Brandell soll für das System,
welches von den Einreichern der vorliegenden Erfindung als das Halliburton
HYDROFLATE System vertrieben wird, als repräsentativ gelten. Das HYDROFLATE
System umfasst ein Paar von getrennt angeordneten aufblasbaren Packern,
welche mit Hilfe einer Tieflochpumpe aufgeblasen werden. Mit beiden
dieser Geräte,
welche Vorteile sowohl wie Nachteile mit sich bringen, können Bohrlochflüssigkeiten
dann innerhalb des Bohrgestänges
aufwärts
fliessen, wobei dieselben die Packer innerhalb des Bohrloches stützen.
-
Eine weitere Methode für das Testen
eines offenen Bohrlochs beinhaltet die Anwendung von kissenartigen
Drahtleitungstestern, welche ganz einfach ein kleines, widerstandsfähiges Kissen
gegen die Seitenwand des Bohrlochs drücken und sehr kleine, unidirektionale
Proben durch eine Öffnung
in demselben Kissen entnehmen. Ein Beispiel eines solchen kissenartigen
Testers wird in US-Anmeldung 3.577.781 von LeBourg beschrieben.
Der größte Nachteil
eines solchen kissenartigen Testers besteht daraus, dass er oft
eine besonders kleine, unidirektionale Probe entnimmt, welche oft
aus einer „schmutzigen" Flüssigkeit
besteht und sehr wenig Daten bezüglich
der Produktionscharakteristiken der Formation liefert, und die Formation
daher häufig
nicht wirklich repräsentiert.
Es ist ausserdem oft schwierig, das Kissen richtig abzudichten.
Auch wenn das Kissen richtig abgedichtet werden kann, kann es sich
oft differential festsetzen, und während des Herausziehens desselben
wird oft ein Werkzeug beschädigt.
-
Ein weiterer Nachteil solcher Drahtleitungsformationstester,
welche ein Kissen verwenden, ist die Tatsache, dass das Kissen relativ
klein ist. Wenn die Durchlässigkeit
der Formation groß ist,
kann innerhalb einer sehr kurzen Zeit ein hydrostatischer Druck
durch die Formation zwischen der Aussenseite des Kissens und der
Mitte des Kissens übertragen werden,
wenn eine Druckmessung durchgeführt wird.
Dies wird schon kurz nach dem Versuch, den Formationsdruck zu messen,
in einem großen
hydrostatischen Druck resultieren. Dies kann dann wiederum die Wirkungskraft
des Drahtleitungsformationstesters unter bestimmten Bedingungen
einschränken.
-
US-Anmeldung 3.351.735 beschreibt
ein Bohrbedingungstestgerät,
welches einige dieser Probleme überwindet.
-
Die Methode und das Gerät der vorliegenden Erfindung
löst diese
Probleme durch das Einführen einer
fliessenden Formationsflüssigkeit
in eine Rückströmkammer,
welche dann über
ein Ventil mit einer eingebauten Zeitverzögerung mit der Formation oder der
interessanten Zone in Verbindung gestellt wird, so dass das Ventil
erst dann geöffnet
wird, wenn der Packer eingestellt worden ist. Die Flüssigkeit
fließt dann
in eine Rückströmkammer
ein, welche den Einschluß von „schmutziger" Flüssigkeit
verhindert, welche anfänglich
aus der Formation oder der interessanten Zone ausfließt, während sie
gleichzeitig den Einschluß einer
Probe der sauberen, repräsentativeren
Flüssigkeit
ermöglicht,
welche hinter der schmutzigen Flüssigkeit
fließt.
Bei einer bevorzugten Ausführung
werden zwei solcher Flüssigkeitsrückströme angewendet,
um eine reine Flüssigkeitsprobe
sicherzustellen.
-
Eine weitere Methode, welche in verschiedenen
Formen angewendet wird, welche jedoch unseres besten Wissens nach
niemals erfolgreich kommerziell vertrieben wurde, beinhaltet das
Bereitstellen einer äußeren Rohranordnung
mit einem Packer, welcher in einem Bohrloch festgestellt werden
kann, und welcher mit einer Drahtleitungsrückströmkammer kombiniert wird, welche
mit der äußeren Rohranordnung
in Kontakt gebracht wird, so dass eine Probe unter dem Packer entnommen
werden kann. Ein Beispiel eines solchen Systems wird in US-Anmeldung 3.111.169
von Hyde geoffenbart, auf welche sich die Einreicher der vorliegenden
Erfindung hiermit beziehen. Weitere Beispiele solcher Geräte werden in
US-Anmeldung 2.497.185 von Reistle, Jr.; US-Anmeldung 3.107.729
von Barry u. a.; US-Anmeldung 3.327.781 von Nutter; US-Anmeldung 3.850.240
von Conover; und US-Anmeldung 3.441.095 von Youmans beschrieben.
Ein Nachteil ist natürlich
die zusätzliche
Zeit, welche für
das Einführen
und das Positionieren der Rückströmkammer
erforderlich ist.
-
Eine Reihe von Verbesserungen für Testsysteme
für offene
Bohrlöcher
des Typs, welcher allgemein in US-Anmeldung 3.111.169 von Hyde geoffenbart
wird, werden in US-Anmeldung 5,540,280 der Einreicher der vorliegenden
Erfindung eingehender beschrieben. Eine erste Ausführung der
Erfindung der US-Anmeldung 5,540,280 besteht aus einem System, welches
eine äußere Rohranordnung
mit einem aufblasbaren Packer und einem Kommunikationsdurchgang
umfasst, welcher unter demselben Packer durch dieselbe Rohranordnung
hindurch verläuft,
und einem Aufblasdurchgang, welcher mit dem aufblasbaren Element
des Packers verbunden ist, und einem Aufblasventil, welches den
Durchfluß von Aufblasflüssigkeit
durch den Aufblasdurchgang kontrolliert. Das Aufblasventil ist so
konstruiert, dass das Öffnen
und Schliessen desselben Aufblasventils durch die Oberflächenmanipulierung
der äußeren Rohranordnung
kontrolliert wird. Auf diese Weise kann der aufblasbare Packer ganz
einfach durch das Manipulieren der äußeren Rohranordnung und das Auferlegen
eines Flüssigkeitsdrucks
auf dieselbe Rohranordnung innerhalb des Bohrloches festgestellt
werden, ohne dass ein inneres Bohrlochwerkzeug in die Rohranordnung
eingeführt
werden muss. Wenn der Packer festgestellt worden ist, kann ein inneres
Bohrlochwerkzeug wie zum Beispiel eine Rückströmkammer eingeführt und
an der äußeren Rohranordnung
befestigt werden, so dass das innere Bohrlochwerkzeug durch den
Kommunikationsdurchgang hindurch mit einer Untergrundformation in
Verbindung gebracht werden kann. Eine weitere Ausführung umfasst
einen Straddelpacker mit oberen und unteren Packerelementen, welche
auf sich gegenüber
liegenden Seiten der Formation befestigt werden.
-
Bei einer weiteren Ausführung einer
früheren Erfindung
werden Bohrlochflüssigkeitsproben
durch das Einführen
einer inneren Rohranordnung, vorzugsweise einer inneren gespulten
Rohranordnung, in die oben beschriebene äußere Rohranordnung eingesammelt.
Die gespulte Rohranordnung wird dann mit Hilfe der äußeren Rohranordnung
befestigt, und die Bohrung der gespulten Rohranordnung wird durch
den Umlaufdurchgang, welcher in der äußeren Rohranordnung definiert
ist, mit einer Untergrundformation in Verbindung gesetzt. Bohrlochflüssigkeit fließt dann
aus dem Untergrund durch den Kommunikationsdurchgang hindurch und
innerhalb der gespulten Rohranordnung nach oben. Eine solche gespulte
Rohranordnung kann verschiedene Ventile für die Kontrolle von hindurchfliessenden
Flüssigkeiten umfassen.
Diese frühere
Erfindung umfasst jedoch nicht die Anwendung einer Rückströmkammer
oder eines Tieflochsamplers für
das Entnehmen einer Flüssigkeitsprobe.
-
Herkömmliche Testverfahren für offene Ölbohrlöcher sind
aufgrund von differentialen Rohrfestsetzungsproblemen und aufgrund
von „Live-Bohrlochbedingungen" an der Erdoberfläche oft
auch gefährlich.
Dies bedeutet, dass jedes Mal, wenn Flüssigkeit an die Erdoberfläche fließt, Probleme
entstehen können.
-
Die vorliegende Erfindung löst dieses
Problem, indem sie eine Methode und ein Gerät für das Durchführen eines
Tests und das Entnehmen einer Probe unter hydrostatischem Druck
aus der Formation oder der interessanten Zone bietet. Dies bedeutet, dass
das Testen oder die Entnahme einer Probe mit der vorliegenden Erfindung
unter „stillgelegten
Bohrlochbedingungen" durchgeführt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführung
wird ein Rückströmtest mit
zwei Kammern und einem beschränkten
Durchfluß in
einem offenen Bohrloch ohne irgendwelche der normalerweise auftretenden
Sicherheitsprobleme durchgeführt,
welche bei einem herkömmlichen
Testen in einem offenen Bohrloch oft angetroffen werden. Auf diese
Weise können
schnelle, sichere Tests in offenen Bohrlochformationen selbst unter
besonders ungünstigen
Umweltbedingungen durchgeführt
werden.
-
Die meisten Testwerkzeuge verwenden maßgefertigte
Geräte.
Ein wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Tatsache,
dass sie Komponente verwendet, welche dem Fachmann schon bekannt
und allgemein erhältlich
sind. Die Anordnung dieser Komponente für das Formen des Gerätes der vorliegenden
Erfindung ist jedoch neu, genauso wie die Methode des Testens in
einem offenen Bohrloch. Mit anderen Worten werden für die vorliegende
Erfindung bekannte Komponente angewendet, um ein neuartiges Gerät zu formen,
welches auf eine neuartige An und Weise angewendet wird.
-
Die Aufgabe der Methode und des Gerätes der
vorliegenden Erfindung ist das Testen der Druckreaktion einer interessanten
Zone in einem Bohrloch durch das Ausfliessen von Flüssigkeit
aus dem Bohrloch über
eine spezifische Zeitspanne hinweg. Ein spezifisches Volumen wird
auf diese Weise ausfliessen, und Proben der produzierten Flüssigkeit
werden aus dem offenen Bohrloch entnommen.
-
Die vorliegende Erfindung bietet
weiter eine Methode für
das Servicing eines offenen Bohrlochs. Die Methode umfasst die Stufe
des Einführens
eines Bohrlochwerkzeugs in das Bohrloch. Das Werkzeug umfasst eine
Rückströmkammer,
und ein Schließventil,
welches mit derselben Rückströmkammer
in Verbindung steht, wobei das Schließventil über eine normalerweise geschlossene
Position verfügt
und einen Öffner
oder ein Betätigungsglied
umfasst, welches eine vorbestimmte Zeitverzögerung initiiert und das vorgenannte
Schließventil
nach derselben vorbestimmten Zeitverzögerung automatisch öffnet, wenn
dasselbe betätigt
wird, und einen Packer mit einem zusammendrückbaren Packerelement, welcher an
einer Innenoberfläche
des Bohrlochs neben einer Formation oder einer interessanten Zone
in demselben Bohrloch befestigt werden kann. Das Werkzeug umfasst
weiter einen Sampler, welcher mit der Rückströmkammer in Verbindung steht.
Die Methode umfasst weiter das im Wesentlichen gleichzeitige Betätigen des
Packers und des Öffners,
zum Beispiel durch das Absetzen eines Gewichtes, so dass das Packerelement
abdichtend an der Innenoberfläche des
Bohrlochs befestigt wird. Der Öffner
wird dann betätigt,
um nach dem Feststellen des Packers das Schließventil zu öffnen. Die Methode umfasst
weiter die Stufen des Ausfliessens von Flüssigkeit aus der Zone heraus
und in die Rückströmkammer
hinein, und das Aufzeichnen eines Drucksignals der Flüssigkeit
mit Hilfe des Samplers. Die Stufe des Aufzeichnens eines Drucksignals
der Flüssigkeit
umfasst vorzugsweise das Druckbetätigen des Samplers, um denselben
nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung zu öffnen. Diese vorbestimmte Zeitverzögerung ist
vorzugsweise ausreichend lang, um das Aufzeichnen eines Drucksignals
der Flüssigkeit
vor dem Feststellen des Packers und vor dem Öffnen des Schließventils
zu verhindern.
-
Eigenschaften der vorgenannten ausfließenden Flüssigkeit
können
mit Hilfe eines Aufzeichnungsgerätes
gemessen werden.
-
Das Gerät kann nach dem Ausfliessen
von Flüssigkeit
weiter das Öffnen
eines Entlüftungsschlitzes
in dem Werkzeug umfassen, wobei derselbe Entlüftungsschlitz mit der Rückströmkammer
in Verbindung steht, und das Pumpen von Flüssigkeit in das Werkzeug hinunter
und durch den Entlüftungsschlitz hindurch
in einen Bohrlochringraum unter dem festgestelltn Packer hinein,
so dass Formationsflüssigkeit
zurück
in die Formation oder in die interessante Zone gedrückt wird.
-
Bei einer weiteren Ausführung kann
die Methode weiter die Stufen des Lösens des Packers und des Herausziehens
des Werkzeugs aus dem Bohrloch umfassen, vorzugsweise zusammen mit
dem Drucksignal in dem Sampler. Nach dem Herausziehen des Werkzeugs
kann die Rückströmkammer
geleert werden; dies würde
normalerweise vor dem Entfernen des Samplers durchgeführt werden.
-
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung wird
die Rückströmkammer
zunächst
unter dem Packer positioniert, und das Schließventil ist ein erstes Schließventil,
welches mit der ersten Rückströmkammer
in Verbindung steht. Das erste Schließventil ist so adaptiert, dass
es sich nach einer ersten vorbestimmten Zeitverzögerung öffnet. Das in das Bohrloch
eingeführte
Werkzeug umfasst weiter eine zweite Rückströmkammer, welche über dem
Packer positioniert ist, und ein zweites Schließventil, welches mit der zweiten
Schließkammer
in Verbindung steht. Das zweite Schließventil verfügt über eine
normalerweise geschlossene Position, und ist so adaptiert, dass
es sich nach einer zweiten vorbestimmten Zeitverzögerung öffnet. Bei
dieser Ausführung
steht der Sampler in Verbindung mit der zweiten Rückströmkammer.
-
Bei der Methode dieser bevorzugten
Ausführung
werden das erste und das zweite Schließventil betätigt, und die Methode umfasst
weiter das Öffnen des
ersten Schließventils
nach der ersten vorbestimmten Zeitverzögerung und nach dem Feststellen des
Packers, das Ausfliessen von Flüssigkeit
aus der Formation oder der interessanten Zone durch das erste Schließventil
hindurch und in die erste Rückströmkammer
hinein, das Öffnen
des zweiten Schließventils
nach der vorbestimmten zweiten Zeitverzögerung und nach dem Feststellen
des Packers, und das Öffnen
des ersten Schließventils,
das Ausfliessen von Flüssigkeit
aus der Formation oder der interessanten Zone durch das zweite Schließventil hindurch
und in die zweite Rückströmkammer
hinein. Die Methode kann ausserdem das Aufzeichnen eines Drucksignals
mit Hilfe des Samplers umfassen.
-
Der Packer des Werkzeugs kann aus
einem Straddelpacker bestehen, und die Stufe des Feststellens des
Packers umfasst auch das Feststellen eines Paares von Packerelementen
des Packers in abdichtender Befestigung an der Innenoberfläche des
Bohrlochs auf sich gegenüber
liegenden Seiten der Formation oder der interessanten Zone. Das
Feststellen der Packerelemente erfolgt vorzugsweise im Wesentlichen
gleichzeitig.
-
Die Methode kann weiter die Stufen
des Lösens
des Packers, und das Herausziehen des Werkzeugs aus dem Bohrloch
umfassen, vorzugsweise zusammen mit dem Drucksignal in dem Sampler,
wonach die Rückströmkammer
geleert werden kann, was normalerweise vor dem Entfernen des Samplers geschieht.
-
Bei einer weiteren Ausführung kann
die Methode weiter das Abtrennen der vorgenannten Rückströmkammer,
des Schließventils,
und des Samplers von dem vorgenannten Packer umfassen, und das Herausziehen
der vorgenannten Rückströmkammer, des
Schließventils,
und des Samplers aus dem Bohrloch zusammen mit der vorgenannten
Flüssigkeitsprobe
in dem vorgenannten Sampler.
-
Die vorliegende Erfindung umfasst
ausserdem ein Gerät
für die
Anwendung in einem offenen Bohrloch. Das Gerät umfasst einen Packer mit
einem Packerelement , welches für
das Befestigen an einer Innenoberfläche des Bohrlochs neben einer
Formation oder einer interessanten Zone innerhalb des Bohrlochs
adaptiert ist, wenn der Packer sich in seiner festgestellten Position
befindet, eine mit dem Packer verbundene Rückströmkammer, und ein mit der Rückströmkammer
in Verbindung stehendes Schließventil,
wobei das Schließventil über eine
normalerweise geschlossene Position verfügt und einen Öffner umfasst,
welcher für
das im Wesentlichen gleichzeitige Betätigen während des Feststellens des vorgenannten
Packers adaptiert ist und das vorgenannte Schließventil auf diese Weise nach
einer vorbestimmten Zeitverzögerung
nach dem Feststellen des vorgenannten Packers automatisch öffnet. Das Gerät umfasst
ausserdem einen Sampler. Der Sampler steht vorzugsweise in Verbindung
mit der Rückströmkammer.
Der Packer besteht vorzugsweise aus einem gewichtsbetätigten Verdichtungspacker.
Die vorbestimmte Zeitverzögerung
ist ausreichend lang, um das Feststellen des Packers vor dem Öffnen des Schließventils
zu ermöglichen.
Der Sampler kann druckbetätigt
werden, und ist für
das Öffnen
nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung adaptiert, so dass der
Sampler nach dem Feststellen des Packers und dem Öffnen des
Schließventils
geöffnet
wird.
-
Das Gerät kann weiter ein Entlüftungswerkzeug
mit einer normalerweise geschlossenen Position und einer geöffneten
Position umfassen, wobei Flüssigkeit
abwärts
durch das Gerät
hindurch gepumpt werden kann, um Formationsflüssigkeit zurück in die
Formation oder in die interessante Zone zu drücken, nachdem Flüssigkeit
in die Rückströmkammer
eingeflossen ist.
-
Der Packer kann aus einem durchbohrbaren Packer
bestehen.
-
Der Packer kann aus einem Straddelpacker mit
oberen und unteren Packerelementen bestehen, so dass das obere Packerelement
abdichtend an der Innenoberfläche
des Bohrlochs neben einer oberen Seite der Formation oder der interessanten
Zone befestigt werden kann, und so dass das untere Packerelement
abdichtend an der Innenoberfläche
neben einer unteren Seite der Formation oder der interessanten Zone
befestigt werden kann.
-
Bei einer weiteren Ausführung besteht
die Rückströmkammer
aus einer ersten Rückströmkammer;
das vorgenannte Schließventil
besteht aus einem ersten Schließventil,
und die vorgenannte erste vorbestimmte Zeitverzögerung besteht aus einer ersten
vorbestimmten Zeitverzögerung;
und das Gerät umfasst
weiter eine zweite Rückströmkammer,
welche mit dem vorgenannten Packer verbunden ist; und ein zweites
Schließventil,
welches mit der vorgenannten zweiten Rückströmkammer in Verbindung steht,
wobei das vorgenannte zweite Schließventil über eine normalerweise geschlossene
Position verfügt
und so adaptiert ist, dass es sich nach einer zweiten vorbestimmten
Zeitverzögerung öffnet, welche
länger
ist als die vorgenannte erste vorbestimmte Zeitverzögerung.
-
Die erste Rückströmkammer kann unter dem vorgenannten
Packer positioniert werden, und die zweite Rückströmkammer kann über dem
vorgenannten Packer positioniert werden.
-
Wir beziehen uns nun auf die beiliegenden Zeichnungen,
wobei:
-
1 eine
Ausführung
eines Gerätes
für das Testen
und das Entnehmen von Proben aus offenen Öl- und Gasbohrlöchern nach
der vorliegenden Erfindung in der Form einer einzigen Packerausführung veranschaulicht.
-
2 eine
weitere Ausführung
eines Gerätes
nach der vorliegenden Erfindung darstellt, welches aus einem Straddelpacker
besteht.
-
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, und
insbesondere unter Bezugnahme auf 1,
wird hier eine erste Ausführung
des Gerätes
für das
Testen und das Entnehmen von Proben in offenen Öl- und Gasbohrlöchern nach
der vorliegenden Erfindung geoffenbart, welchem allgemein die Nummer (10)
zugeordnet wird. Das Gerät
(10) wird hier dargestellt, nachdem es in ein Bohrloch
(12) eingeführt wurde.
Das Gerät
(10) wurde so entworfen, dass es am Boden (14)
eines nicht verrohrten Loches (16) des Bohrlochs (12)
befestigt werden kann. Bei der dargestellten Ausführung durchschneidet
das Loch (16) eine Untergrundformation oder eine interessante Zone
(18). Der hier angewendete Ausdruck „interessante Zone" soll eine Untergrundformation
einschliessen.
-
Das Gerät (10) befindet sich
an einem unteren Ende einer Werkzeugkette (20), welche
auch als eine Länge
eines Bohrgestänges
(20) bezeichnet werden kann.
-
An dem oberen Ende des Gerätes (10)
der ersten Ausführung
befindet sich ein Umlaufventil (22), welches vorzugsweise
gewichtsbetätigt
wird. Unter dem Umlaufventil (22) befindet sich eine rohrdruckbetätigtes Entlüftungswerkzeug
(24).
-
Das untere Ende des Entlüftungswerkzeugs (24)
ist mit einer oberen Rückströmkammer
(26) verbunden, welche eine Länge eines gestreckten Rohres
umfasst.
-
Unter der Rückströmkammer (26) befinden sich
ein oberes Ablaßventil
(28) und ein unteres Ablaßventil (30), welche
durch einen Mini-Samplerträger
(32) voneinander getrennt werden. Das obere Ablaßventil
(28) umfasst einen Ablaßstöpsel (29), und das
untere Ablaßventil
(30) umfasst auch einen Ablaßstöpsel (31). Die Ablaßstöpsel (29 und 31)
können
entfernt werden, wenn das Gerät
(10) an die Erdoberfläche
heraufgezogen wird, so dass Flüssigkeit aus
denselben heraus abgelassen werden kann, wie weiter unten noch eingehender
beschrieben werden soll.
-
Eine Reihe von unabhängig voneinander
aktivierten Samplern (34) ist in dem Mini-Samplerträger (32)
positioniert. Die Sampler (34) können den Halliburton Mini-Samplern ähnlich sein.
Halliburton Mini-Sampler werden druckbetätigt und sind so adaptiert,
dass sie nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung ein Drucksignal aufzeichnen
können.
-
Unter dem Ablaßventil (30) befindet
sich ein oberes Schließventil
(36), welches gewichtsbetätigt werden kann, wie zum Beispiel
ein Halliburton Hydrospring Prüfventil.
Das obere Schließventil
(30) umfasst einen Meßabschnitt,
welcher das Ventil anfänglich
in einer geschlossenen Position hält, und welches ein Öffnen desselben
nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung ermöglichen wird.
-
Unter dem oberen Schließventil
(36) befindet sich ein Meßuhrträger (40). Der Meßuhrträger (40)
ist so adaptiert, dass er eine Reihe von Meßuhren (42) tragen
kann, welche beliebige erwünschte
elektrische oder mechanische Druck- und/oder Temperaturaufzeichnungsinstrumente
einschliessen können. Die
Meßuhren
(42) können
deshalb auch als Aufzeichnungsgeräte (42) bezeichnet
werden. Ein elektronisches Speicheraufzeichnungswerkzeug wie zum Beispiel
ein solches, welches von Sondex oder Madden hergestellt wird, zeichnet
den Flüssigkeitswiderstand
auf, und kann an dem Meßuhrträger (40)
befestigt werden.
-
Unter dem Meßuhrträger (40) umfasst das Gerät (10)
weiter eine VR-Sicherheitsverbindung (44),
unter welcher sich eine Bohrschere (50) befindet. Die VR-Sicherheitsverbindung
ist für
das abscherbare Abtrennen derselben adaptiert, wenn eine ausreichend
große
Last auf dieselbe auferlegt wird. Dies kann notwendig sein, wenn
ein Abschnitt der Formation (18) oder des Bohrlochs (12)
um das Werkzeug herum zusammenbricht. Die Bohrschere (50)
ermöglicht
das Ziehen an der Werkzeugkette (20), um zu versuchen,
auf diese Weise das Gerät (10)
zu lösen.
Die VR-Sicherheitsverbindung (44) und die Bohrschere (50)
bestehen aus herkömmlichen
Geräten,
und werden auf die herkömmliche
Art und Weise angewendet.
-
Das untere Ende der Bohrschere (50)
ist mit einem Packer (52) für ein offenes Bohrloch verbunden.
Der Packer (52) besteht vorzugsweise aus einem verdichtungsfestgestellten
Packer mit einem zusammendrückbaren
elastomerischen Packerelement (54), welches nach aussen
gedrückt
wird, um abdichtend in dem Bohrloch (16) befestigt zu werden,
wenn ein Gewicht auf die Werkzeugkette (20) auferlegt wird.
Es könnten
jedoch auch andere Packertypen angewendet werden. Wie weiter unten
noch eingehender veranschaulicht werden soll, ist das Gerät (10)
so konstruiert, dass der Packer (52) über der interessanten Zone
(18) positioniert ist.
-
Eine weitere Ankerrohrsicherheitsverbindung
(56) ist mit dem unteren Ende des Packers (52) verbunden.
Ein perforierter Anker (60) ist unter der Ankerrohrsicherheitsverbindung
(56) und allgemein auf der gleichen Höhe innerhalb des Bohrlochs
(12) positioniert wie die interessante Zone (18).
Dies bedeutet, dass der perforierte Anker (60) allgemein
auf mindestens einen Abschnitt der Zone (18) ausgerichtet
ist. Der perforierte Anker (60) umfasst eine Reihe von Öffnungen
(62).
-
Ein unteres Schließventil
(64), welches gewichtsbetätigt werden kann, ist unter
dem perforierten Anker (60) positioniert. Das untere Schließventil (64)
ist dem oberen Schließventil
(36) ähnlich,
und kann ein auf dem Kopf stehendes Halliburton Hydrospring Prüfventil
umfassen. Das untere Schließventil (64)
umfasst auch einen Meßabschnitt,
welcher das untere Schließventil
in einer geschlossenen Position hält, und welcher das Öffnen desselben
nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung ermöglicht. Wie weiter unten noch
eingehender beschrieben werden soll, besteht die Zeitverzögerung für das Öffnen des
unteren Schließventils
(38) aus einer ersten Zeitverzögerung, welche ausreichend
lang ist, um das Feststellen des Packers (62) zu ermöglichen.
Das Messen mit Hilfe des oberen Schließventils (36) dauert
relativ länger
als das Messen mit Hilfe des unteren Schließventils (64), so
dass das obere Schließventil
(36) erst dann geöffnet
wird, wenn der Packer (52) festgestellt ist und das untere
Schließventil
(64) geöffnet
ist. Die Zeitverzögerung
des oberen Schließventils
(36) kann deshalb auch als eine zweite Zeitverzögerung beschrieben
werden.
-
An dem untersten Ende des Gerätes (10)
befindet sich ein Ankerrohrabschnitt (68) mit einem unteren
Ende (70), welches für
das Befestigen an dem Boden (14) des Bohrloches (12)
adaptiert ist. Der Ankerrohrabschnitt (68) umfasst eine
Länge eines Schlauchs
oder eines Rohres, welches hohl und ausreichend lang (70)
ist, um eine untere Rückströmkammer
(72) in dem Gerät
(10) zu formen.
-
Unter Bezugnahme auf 2 wird hier eine zweite Ausführung des
Gerätes
für das
Testen und die Entnahme von Proben in einem offenen Öl- oder Gasbohrloch dargestellt,
welchem allgemein die Nummer (80) zugeordnet wird. Wie das Gerät (10) der
ersten Ausführung
wird auch die zweite Ausführung
(80) geoffenbart, nachdem sie in ein Bohrloch (12)
eingeführt
wurde. Auch die zweite Ausführung (80)
wurde für
die Anwendung am Boden (14) eines unverrohrten Bohrloches
(16) entworfen. Das Bohrloch (16) durchschneidet
eine Untergrundformation oder eine interessante Zone (18).
-
Ein oberer Abschnitt des Gerätes (80)
ist im Wesentlichen mit dem des Gerätes (10) der ersten Ausführung identisch,
und diesen Komponenten wurden hier deshalb die gleichen Referenznummern
zugeordnet. Das Gerät
(80) der zweiten Ausführung
ist daher mit einer Werkzeugkette oder einem Bohrgestänge (20)
verbunden. Das Gerät
(80) umfasst von der Oberseite der 2 aus gesehen ein Umlaufventil (22),
welches vorzugsweise gewichtsbetätigt
ist, ein mit Hilfe des Rohrdrucks betätigtes Entlüftungswerkzeug (24),
eine obere Rückströmkammer
(26), ein oberes Ablaßventil
(28), einen Mini-Samplerträger (32) mit darin
positionierten Mini-Samplern (34), ein unteres Ablaßventil
(30), ein oberes Schließventil (36), einen
Meßuhrträger (40)
mit daran befindlichen Meßuhren
oder Aufzeichnungsgeräten
(42), eine VR-Sicherheitsverbindung (44), und
eine Bohrschere (50).
-
Die zweite Ausführung (80) umfasst
eine Straddelpackerkonfiguration anstelle der in 1 dargestellten einzelnen Packerkonfiguration.
Das Gerät
(80) der zweiten Ausführung
umfasst daher einen oberen Packer (82) und einen unteren
Packer (84), welcher abwärts von dem oberen Packer angeordnet
ist. Der obere Packer (82) ist mit dem unteren Ende der
Bohrschere (50) verbunden. Die oberen und unteren Packer
(82 und 84) sind im Wesentlichen identisch, und
sind in der Tat im Wesentlichen mit dem Packer (52) und
dem Gerät
(10) der ersten Ausführung
identisch. Der obere Packer (82) umfasst daher ein Packerelement
(86), welches für
das abdichtende Befestigen in dem Bohrloch (16) über der Zone
(18) adaptiert ist, wenn das Gerät (80) der zweiten
Ausführung
in Betrieb gesetzt wird, und der untere Packer (84) umfasst
ein Packerelement (88), welches für die abdichtende Befestigung
in dem Bohrloch (16) unter der Zone (18) adaptiert
ist.
-
Ein perforierter Anker (90)
ist zwischen den oberen und unteren Packern (82 und 84)
positioniert. Der perforierte Anker (90) ist im Wesentlichen
identisch zu dem perforierten Anker (60) des Gerätes (10) der
ersten Ausführung,
und umfasst eine Reihe von Flüssigkeitsfließöffnungen
(92).
-
Unter dem unteren Packer (84)
befindet sich ein unteres Schließventil (94), welches
im Wesentlichen mit dem unteren Schließventil (64) der ersten Ausführung identisch
ist.
-
Eine Sicherheitsverbindung (98)
unter dem Packer ist mit dem unteren Ende des unteren Schließventils
(94) verbunden. Die Sicherheitsverbindung (98)
unter dem Packer ist der VR-Sicherheitsverbindung (44)
insoweit ähnlich,
indem sie das Abtrennen des Abschnitts des Gerätes (80) über derselben
von dem Abschnitt unter derselben ermöglicht, da dies notwendig sein
kann, wenn der untere Abschnitt sich in dem Bohrloch (12)
festsetzt.
-
An dem unteren Ende des Gerätes (80)
der zweiten Ausführung
ist ein Ankerrohrabschnitt mit dem unteren Ende der Sicherheitsverbindung
(98) unter dem Packer verbunden. Der Ankerrohrabschnitt
(100) umfasst ein unteres Ende (102), welches
für das
Befestigen an dem Boden (14) des Bohrlochs (12)
adaptiert ist. Der Ankerrohrabschnitt (90) umfasst auch
einen gestreckten Schlauch- oder Rohrabschnitt, welcher hohl ist
und daher eine untere Rückströmkammer
(104) formt.
-
Ein Meßabschnitt in dem unteren Schließventil
(94) hält
das untere Schließventil
geschlossen, bis eine vorbestimmte Zeitverzögerung abgelaufen ist, welche
ausreichend lang ist, um die oberen und unteren Packer (82 und 84)
feststellen zu können. Der
Meßabschnitt
in dem oberen Schließventil
(36) des Gerätes
(80) der zweiten Ausführung
verfügt über eine
ausreichend lange Zeitverzögerung,
bevor das obere Schließventil
(36) geöffnet
wird, so dass ausreichend Zeit vorhanden ist, um die oberen und unteren
Packer (82 und 84) feststellen zu können und das
untere Schließventil
(94) zu öffnen.
-
Betrieb der Erfindung
-
Unter Bezugnahme auf 1 wird hier das Gerät (10) der ersten
Ausführung
dargestellt, während
es in das Loch (16) des Bohrloches (22) herabgelassen
wird, bis das untere Ende (70) mit dem Boden (14)
des Bohrlochs (12) in Kontakt gerät. Nach diesem Kontakt kann
ein Gewicht auf der Werkzeugkette (20) abgesetzt werden.
-
Wenn das Gerät (10) in das Bohrloch
(12) herabgelassen wird, kann Flüssigkeit durch das Umlaufventil
(22) hindurch in das Bohrloch hinein zirkuliert werden.
-
Wenn ein Gewicht auf das Gerät (10)
auferlegt wird, wird das Packerelement (54) des Packers (52)
nach aussen hin zusammengedrückt,
bis es wie durch die Phantomlinien in 1 dargestellt
mit dem Bohrloch (16) in Kontakt gerät. Auf diese Weise wird ein
unterer Abschnitt (106) des Bohrlochs von einem oberen
Abschnitt (108) über
dem Packer (52) abgedichtet. Der untere Abschnitt (106)
repräsentiert
daher ein ringförmiges
Volumen neben und in Verbindung mit der Formation (18).
Dies bedeutet, dass der Formationsbereich, welcher getestet werden
soll, abdichtend von der hydrostatischen Flüssigkeitssäule in dem oberen Abschnitt
(108) über
dem Packer (52) isoliert wird.
-
Der Meßabschnitt innerhalb des unteren oder
ersten Schließventils
(64) wird betätigt,
zum Beispiel wenn zu Anfang ein Gewicht auf dasselbe auferlegt wird.
Wie vorher schon beschrieben erzeugt der Meßabschnitt in dem unteren Schließventil
(64) eine ausreichend lange erste Zeitverzögerung für das Feststellen
des Packers (52), bevor das untere Schließventil
(64) geöffnet
wird. Wenn das Meßverfahren
abgeschlossen ist, öffnet
sich das untere Schließventil
(64) und ermöglicht
das Produzieren von Flüssigkeit
aus der Formation (18) heraus in die untere oder erste
Rückströmkammer
(72) hinein. Dies bedeutet, dass Bohrlochflüssigkeit
in den perforierten Anker (60) hinein und dann abwärts durch
das geöffnete
untere Schließventil
(64) in die untere Rückströmkammer
(62) hineinfließt.
Der Meßabschnitt
innerhalb des oberen oder zweiten Schließventils (36) wird
auch betätigt,
zum Beispiel durch das Auferlegen eines Gewichtes wie weiter oben
beschrieben. Dieses Meßverfahren
erzeugt eine ausreichend lange zweite Zeitverzögerung für das Feststellen des Packers
(52) und das Öffnen
des unteren Schließventils
(64). Die zweite Zeitverzögerung liefert auch einen ausreichend
langen Zeitraum für
das Produzieren von Flüssigkeit
aus der Formation (18) heraus und in die untere Rückströmkammer
(72) hinein. Nach diesem langsameren Meßverfahren wird sich das obere
Schließventil
(36) öffnen
und einen Durchfluß von
Flüssigkeit
durch den perforierten Anker (60) und aufwärts durch
das Gerät
(10) hindurch in die obere oder zweite Rückströmkammer
(26) hinein ermöglichen.
Zu diesem Zeitpunkt kann ein beliebiger Sampler (34), welcher
druckbetätigt
wird, wenn erwünscht
betätigt
werden, um ein Drucksignal der Flüssigkeit aufzuzeichnen, welches
in der oberen Rückströmkammer
(26) produziert wurde.
-
Die Meßuhren (42) des Meßuhrträgers (40) sind
so adaptiert, dass sie während
beider Rückströmverfahren
ununterbrochen den Formationsdruck ablesen, und auf diese Weise
Sinkgeschwindigkeits- und Anstiegsdaten für zwei verschiedene Flüssigkeitsfließperioden
liefern.
-
Wenn die Drucksignale mit Hilfe der
Sampler (34) aufgezeichnet worden sind, kann von der Erdoberfläche her
ein Rohrdruck auferlegt werden, um das rohrdruckbetätigte Entlüftungswerkzeug
(24) zu öffnen.
Produzierte Flüssigkeit
kann dann „doppelt" zurück in die
Formation oder die Zone (18) gedrückt werden. Nach diesem Verfahren
kann das Gewicht von der Werkzeugkette (20) entfernt werden,
und daher auch von dem Gerät
(10), um den Packer (52) zu lösen, so dass das Gerät (10)
aus dem Bohrloch (12) entfernt werden kann.
-
Wenn das Gerät (10) an die Erdoberfläche heraufgezogen
worden ist, können
die Sampler (34) aus dem Samplerträger (40) entfernt
werden. Flüssigkeit
kann dann durch die oberen und unteren Ablaßventile (28 und 30)
durch das Entfernen der jeweiligen Ablaßstöpsel (29 und 31)
aus denselben aus dem Gerät
(10) abgelassen werden. Die Sampler (34) können dann
vor Ort geleert werden, und deren Inhalt kann für den Versand an ein Druckvolumentestlabor
(PVT) in eine Probeflasche umgefüllt
werden, oder die Sampler selber können zur Flüssigkeitsumfüllung und
zum Testen an das PVT-Labor geschickt werden.
-
Der Betrieb des Gerätes (80)
der zweiten Ausführung
ist sehr ähnlich,
ausser dass beide oberen und unteren Packer (82 und 84)
zusammengedrückt
und wie mit Hilfe der Phantomlinien in 2 dargestellt auf sich gegenüberliegenden
Seiten der Zone (18) ausser Kontakt mit dem Bohrloch (16)
gebracht werden, wenn ein Gewicht auf die Werkzeugkette (20)
und das Gerät
(80) aufgelegt wird. So wird ein ringförmiges Volumen (110)
zwischen dem oberen und dem unteren Packer (82 und 84)
definiert, wenn die Packer sich in der festgestellten Position befinden,
und dieses ringförmige
Volumen (110) befindet sich neben und in Verbindung mit
der Formation oder Zone (18). Der untere Packer (84)
trennt abdichtend das ringförmige
Volumen (110) von dem unteren Abschnitt (112)
des Bohrlochs (12), und der obere Packer (82)
trennt auf eine ähnliche
Weise abdichtend das ringförmige
Volumen (110) von dem oberen Abschnitt (114) des
Bohrlochs (12). So reduziert die Straddelpackerkonfiguration
des Gerätes (80)
der zweiten Ausführung
den Bereich, aus welchem Formationsflüssigkeit aus der Formation
oder der Zone (18) ausfliessen kann. Dies ermöglicht eine bessere
Reinigung und reduziert eine Schlammverunreinigung der aufgezeichneten
Drucksignale. Die restlichen Stufen des Betriebs des Gerätes (80)
der zweiten Ausführung
sind im Wesentlichen mit denjenigen für das Gerät (10) der ersten
Ausführung
identisch, wobei die weiter oben beschriebenen Stufen für das untere
oder erste Schließventil
(64) der ersten Ausführung
auch für
das untere oder erste Schließventil
(94) der zweiten Ausführung
angewendet werden können.
-
Es ist deshalb eindeutig klar, dass
das Gerät für das Testen
und das Entnehmen von Proben in offenen Öl- oder Gasbohrlöchern sehr
wohl dafür
adaptiert ist, die erwähnten
Ziele und Vorteile sowohl wie darin inhärente Ziele und Vorteile zu
erreichen. Obwohl die hierin bevorzugten Ausführungen des Gerätes aus
Veranschaulichungszwecken aufgeführt
wurden, kann die Erfindung innerhalb des Umfangs der beiliegenden
Ansprüche
auch abgeändert
werden.