DE69908343T2

DE69908343T2 - System und verfahren zur positionierung eines werkzeuges in einem bohrloch, rohr und vorrichtung für das system

Info

Publication number: DE69908343T2
Application number: DE69908343T
Authority: DE
Inventors: Forrest Teme SINGLETON
Original assignee: Weatherford Lamb Inc
Current assignee: Weatherford Lamb Inc
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2019-03-24
Also published as: EP1071864B1; US6089319A; AU3044999A; DE69908343D1; CA2325394C; CA2325394A1; WO1999049178A1; EP1071864A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Anordnen eines Werkzeugs in einem Bohrloch, einen Rohrabschnitt und eine Vorrichtung des Systems und insbesondere, aber nicht ausschließlich, ein System zum Anordnen eines Ablenkkeils in einem Futterrohrstrang.
Bei Aufbau einer Erdöl- oder Erdgasbohrung ist es oft notwendig, ein Werkzeug in einem Bohrloch anzuordnen. Ein besonderes Beispiel ist das Anordnen eines Ablenkkeils in einem Futterrohrstrang beim Aufbau von mehrseitigen oder horizontalen Bohrlöchern.
Vor der vorliegenden Erfindung wurden Ablenkkeile an einem Werkzeugstrang oder einem Drahtseil abgesenkt. Der Ablenkkeil wurde an seinem Platz unter Verwendung von Klötzen verankert, aktiviert durch eine Ausklinkstange. Ein richtiges Anordnen und Ausrichten ist schwierig zu erreichen. Es ist wichtig, daß ein Anker nur an einer gewünschten Stelle im Futterrohrstrang aktiviert wird, und daß ein Anker nicht vorzeitig aktiviert wird. Der nächste bekannte technische Stand ist eines von US-A- 5531271, US-A-5595247, entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein System nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Vorzugsweise hat der Rohrabschnitt einen Innendurchmesser, und das Profil wird jenseits des Innendurchmessers positioniert, so daß das Profil nicht in den Rohrabschnitt vorsteht. Dies kann dadurch erreicht werden, daß ein Profil von der Innenwand eines Rohr- oder Futterrohrabschnitts gefräst wird. Als Alternative dazu kann eine Kupplung mit einer hohen Toleranz gefertigt und in einem Strang von Rohrabschnitten oder Futterrohr verwendet werden, wodurch strukturelle Schwächen im Strang vermieden werden. Als Alternative dazu könnte die Kupplung aus einem alternativen Material, wie beispielsweise Karbonfaser, hochwertigen Stahllegierungen oder einer Zinklegierung, hergestellt werden.
Rohrelemente oder Kupplungen können Schlitze oder Profile haben, die so konfiguriert, bemessen und angeordnet werden, daß die Schlitze oder Profile dieselben nicht blockieren oder in dieselben eindringen. Das Profil kann ein Vorsprung, wie beispielsweise eine Nase, sein.
Vorteilhafterweise umfaßt das Profil einen Schlitz zum Aufnehmen eines Keils der Vorrichtung. Das Profil kann einen Hufeisenschlitz mit oberen verjüngten Abschnitten auf jeder Seite eines unteren Schlitzabschnitts umfassen, wobei die oberen verjüngten Abschnitte zum Nachuntenführen der Nase in den unteren Schlitzabschnitt dienen. Der Keil kann in den Schlitz bewegt werden, um so anzuzeigen, daß ein Gegenstand, z. B. ein Ablenkkeil, aber nicht darauf beschränkt, in einer bestimmten bekannten Position ausgerichtet ist, wenn die Anordnung des Schlitzes im Verhältnis zur Erdoberfläche und wenn die Ausrichtung des Schlitzes in Radialrichtung im Verhältnis zum Bohrloch bekannt sind.
Vorzugsweise wird der Keil von der Vorrichtung nach außen vorgespannt.
Vorteilhafterweise wird der Keil anfangs durch eine Muffe gehalten.
Vorzugsweise umfaßt die Muffe reibschlüssige Mittel, die mit dem Rohrabschnitt ineinandergreifen derart, daß nach einer vorher festgelegten Bewegung der Vorrichtung im Verhältnis zum Rohrabschnitt der Keil freigegeben wird.
Vorteilhafterweise greifen die reibschlüssigen Mittel mit dem Rohrabschnitt ineinander, wobei das Profil vom Gewicht des Systems getrennt wird.
Vorzugsweise umfaßt die Muffe einen Schlitz derart, daß bei Anwendung der Keil bei Ausrichtung mit demselben durch denselben freigegeben wird.
Vorteilhafterweise umfaßt die eine der Komponenten Vorrichtung und Muffe einen Stift und die andere der Komponenten Vorrichtung und Muffe umfaßt einen Schaltkanal derart, daß der Stift nach der vorher festgelegten Bewegung der Vorrichtung im Verhältnis zum Rohrabschnitt dem Schaltkanal folgt, um den Schlitz mit dem Keil auszurichten.
Vorzugsweise umfaßt das System außerdem einen zweiten Keil.
Vorteilhafterweise wird der zweite Keil von der Vorrichtung nach außen vorgespannt.
Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung ein Gehäuse mit einem in demselben angeordneten drehbaren Element, wobei der Keil auf dem drehbaren Element angeordnet wird und durch ein Fenster im Gehäuse vorsteht.
Vorteilhafterweise wird das drehbare Element mit Abscherbolzen am Gehäuse befestigt.
Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung ein zweites im Gehäuse angeordnetes drehbares Element, wobei der zweite Keil auf dem zweiten drehbaren Element angeordnet wird und durch ein Fenster im Gehäuse vorsteht.
Vorteilhafterweise wird das zweite drehbare Element mit Abscherbolzen am Gehäuse befestigt.
Vorzugsweise wird in der Muffe ein zweiter Schlitz bereitgestellt derart, daß der zweite Keil durch denselben vorsteht, wenn der zweite Keil mit demselben ausgerichtet wird. Bei Anwendung folgen der erste und der zweite Keil dem Profil.
Vorteilhafterweise wird der erste Schlitz in Radialrichtung vom zweiten Schlitz versetzt und unterhalb desselben positioniert. Das Keilversetzungsmerkmal und folglich die aufeinanderfolgende Keilbewegung in den Schlitz stellen ein ausfallsicheres Merkmal bereit, das eine Betätigung eines Einsetzmechanismus' verhindert, bis eine richtige Ausrichtung erreicht worden ist.
Vorzugsweise ist der erste Schlitz breiter als der zweite Schlitz, so daß der erste Keil bewegt werden kann, um das Profil zu berühren und sich in demselben nach unten zu bewegen, bevor der zweite Keil das Profil berührt.
Vorteilhafterweise wird das zweite Element oberhalb des ersten Elements angeordnet.
Vorzugsweise aktiviert ein Ausrichten des zweiten Keils mit dem Profil ein Betätigungselement.
Der erste Keil wird im Profil angeordnet, um eine bekannte rientierung zu erzielen. Der zweite Keil wird im Profil angeordnet, was einen Einsetzmechanismus freigibt oder aktiviert, um ein Werkzeug am Strang von Rohrabschnitten zu verriegeln.
Vorteilhafterweise aktiviert das Betätigungselement einen Einsetzmechanismus.
Vorzugsweise wird das Betätigungselement durch ein Abscherelement lösbar am Einsetzmechanismus befestigt, wobei das Betätigungselement anschließend an eine Freigabe bewegt werden kann, um das zweite Element zu berühren, so daß eine Kraft des Betätigungselements gegen das zweite Element das Abscherelement abschert.
Vorteilhafterweise werden die Keile und ihre jeweiligen Elemente so angeordnet, daß das Betätigungselement nur bewegt werden kann, um das zweite rohrförmige Element zu berühren, nachdem der zweite Keil das Profil berührt.
Vorzugsweise umfaßt das System außerdem eine Rundhöhlung.
Vorteilhafterweise umfaßt das System außerdem einen lösbar mit der Rundhöhlung verbundenen Fräser.
Vorzugsweise umfaßt das System außerdem einen Rohrstrang, mit dem der Fräser verbunden wird.
Vorteilhafterweise umfaßt das System außerdem ein zwischen die Vorrichtung und das Werkzeug geschaltetes flexibles Element. Das flexible Element, das flexible Rohr, der flexible Anschluß oder die flexible Kupplung werden im System verwendet, um sich einem Biegen oder Beugen desselben anzupassen, bei einem Aspekt wird ein solcher flexibler Gegenstand zwischen dem Einsetzmechanismus und dem Bohrloch-Anordnungssystem angeordnet.
Vorzugsweise trägt der Rohrabschnitt das Gewicht des Systems.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem ein Verfahren zum Anordnen eines Werkzeugs in einem Bohrloch unter Verwendung des Systems bereit, wobei das Verfahren den Schritt umfaßt, die Vorrichtung in einem Bohrloch abzusenken und das Profil in Eingriff zu bringen, worauf ein Werkzeug angeordnet wird.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nun als Beispiel Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen.
1A ist ein seitlicher Querschnitt einer Kupplung nach der vorliegenden Erfindung in einem Rohrstrang, 1B ist ein Querschnitt längs der Linie 1B-1B von 1A,
2A bis 2F sind schematische Seitenansichten, teilweise im Querschnitt, von Schritten beim Betrieb eines Systems nach der vorliegenden Erfindung,
3A bis 3F sind seitliche Querschnitte von Schritten beim Betrieb eines Systems nach der vorliegenden Erfindung, 3G ist eine Vergrößerung von 3A,
4A ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, einer Kupplung nach der vorliegenden Erfindung, 4B ist eine Seitenansicht im Querschnitt einer Kupplung nach der vorliegenden Erfindung,
5A ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, einer Muffe des Systems von 3A,
5B ist ein Querschnitt längs der Linie 5B-5B von 5A, 5C ist ein Querschnitt längs der Linie 5C- 5C von 5A, 5D ist eine äußere Seitenansicht eines Teils der Muffe von 5A,
6 ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, eines Gehäuses des Systems von 3A,
7A ist eine Seitenansicht, zur Hälfte im Querschnitt, eines Ausrichtungsadapters des Systems von 3A, 7B ist ein Querschnitt längs der Linie 7B-7B von 7A, 7C ist ein Querschnitt des Ausrichtungsadapters von 7A,
8A ist ein seitlicher Querschnitt einer Keilnutenmutter des Systems von 3A, 8B ist ein seitlicher Querschnitt eines Teils der Keilnutenmutter von 8A,
9 ist eine Seitenansicht eines ersten, unteren, röhrenförmigen Elements zum Unterbringen eines ersten ausfahrbaren Keils des Systems von 3A,
10A ist eine Seitenansicht eines zweiten, oberen, röhrenförmigen Elements zum Unterbringen eines zweiten ausfahrbaren Keils des Systems von 3A, 10B ist ein seitlicher Querschnitt des röhrenförmigen Elements von 10A, 10C ist ein seitlicher Querschnitt des Keils des röhrenförmigen Elements von 10A, 10D und 10E sind perspektivische Ansichten des Keils von 10C,
11A ist ein Querschnitt von oben der Muffe von 5A, 11B ist ein Querschnitt von oben, der die Muffe von 11A zeigt, wie sie einen Keil in einem röhrenförmigen Element einschließt (wie in 9 oder 10A), 11C zeigt die Muffe von 11B, bewegt, um zu ermöglichen, daß sich der Keil vom röhrenförmigen Element nach außen bewegt.
Unter Bezugnahme auf 1A und 1B hat nun ein Bohrloch-Rohrstrang S, angeordnet in einem Erdbohrloch W, eine Vielzahl von Kupplungen C, welche. Rohrabschnitte T des Strangs S miteinander verbinden. Jede Kupplung C hat ein Hufeisenprofil M und einen Schlitz L, die nicht weiter nach innen vorstehen als der Innendurchmesser D der Rohrabschnitte T, wie in 1B gezeigt. Jede Kupplung C befindet sich an einem bekannten rt im Bohrloch W. Dieser rt kann unter Verwendung von bekannten Vorrichtungen und Verfahren bestimmt werden. Die Kupplungen und daher ihre jeweiligen Schlitze können mit jeder Ausrichtung angeordnet werden. Die Ausrichtung eines Schlitzes in einer bestimmten Kupplung kann mit bekannten Techniken und Vorrichtungen bestimmt werden.
2A bis 2F zeigen schematisch ein System 10 nach der vorliegenden Erfindung, das sich mit einem Ablenkkeil 12, einer Reibvorrichtung 14, einem ersten röhrenförmigen Element 16 mit einem ersten, unteren, Keil 18, einem zweiten röhrenförmigen Element 20 mit einem zweiten, oberen, Keil 22 und einem Einsetzmechanismus 24 mit Rohrklemmkeilen 26 nähert. Wahlweise wird ein Frässystem 28 verwendet, befestigt an einem Rohrstrang R (gezeigt in 2A), mit wenigstens einem Fräser einschließlich eines mit einem Abscherbolzen 34 lösbar an einer Nase 32 des Ablenkkeils 12 befestigten Startfräsers 30, aber nicht darauf beschränkt.
2A zeigt das System 10 bei der Annäherung an eine der Kupplungen C. Die Reibvorrichtung 14 hat mit einer Innenwand eines Rohrabschnitts T ineinandergegriffen, so daß ein innerer Abschnitt des Systems, der die röhrenförmigen Elemente 16 und 20 einschließt, im Verhältnis zu einer Außenmuffe (nicht gezeigt, beschrieben unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel von 3A, unten) angehoben werden kann. Die Außenmuffe wird an der Reibvorrichtung 14 angebracht. Wie in 2A gezeigt, hat noch kein Keil das Hufeisenprofil M der Kupplung C berührt. Die Kupplung C trägt nicht das Gewicht des Systems 10, und das System wird nicht an der Kupplung C befestigt. Der Rohrabschnitt 7 ist Teil eines in einem Bohrloch wie dem Bohrloch W (1A) angeordneten Strangs.
Wie in 2B gezeigt, ist der Innenabschnitt des Systems 10 angehoben und gedreht worden, so daß der erste, untere, Keil 18 freigegeben wird, um durch ein Fenster in der Außenmuffe (wie unten beschrieben) vorzuspringen, um mit dem Hufeisenprofil M ineinanderzugreifen und sich im Schlitz L nach unten zu bewegen, wodurch eine richtige Ausrichtung des Ablenkkeils 12 gesichert wird.
Unter Bezugnahme auf 2C ist nun der zweite, obere, Keil 22 durch ein entsprechendes Fenster (nicht gezeigt) vorgesprungen und hat sich im Schlitz L nach unten bewegt. Das Ausrichten des oberen und des unteren Keils, gefolgt von einer zusätzlichen Abwärtsbewegung der Keile im Schlitz ermöglicht ein Setzen der Rohrklemmkeile 26. Sobald sie sich in der Sohle des Schlitzes L befinden, bewegen sich der untere Keil 18, sein drehbares Element 16, zusammen mit dem oberen Keil 22 und seinem drehbaren Element 20, nicht weiter nach unten. Innenteile des Systems bewegen sich nach unten, so daß die Ausklinkstange das röhrenförmige Element 20 des oberen Keils berührt und einen Walzenzapfen (wie unten beschrieben) abschert und ein Setzen der Rohrklemmkeile 26 bewirkt. Ein Ausklinken des Einsetzmechanismus 24 bewegt außerdem den Ablenkkeil 12 auf einem Drehpunkt-Rohrklemmkeil 36. Der zweite, obere, Keil 22 wird ebenso angeordnet wie das zweite röhrenförmige Element 20, so daß ein solches Setzen nicht erfolgen kann, bis sich der zweite, obere, Keil zum Hufeisenprofil hinab bewegt hat. Folglich wird ein vorzeitiges Ablenkkeilsetzen verhindert, und das Ablenkkeilsetzen erfolgt nur anschließend an eine richtige Ausrichtung des Ablenkkeils durch die Wirkung des ersten, unteren, Keils 18. Um zu verhindern, daß der Schlitz L, das Hufeisenprofil K und die Kupplung C das Gewicht des Systems und die Kraft auf demselben tragen, wird mit einer Erweiterung eines oberen Fensters in einem Werkzeugkörper, durch das der obere Keil vorspringt, und eine Erweiterung eines Steuerschlitzes in einer Außenmuffe – alles wie unten detailliert beschrieben, z. B. unter Bezugnahme auf 3A bis 3F, für einen Überweg gesorgt, d. h., die Fenster- und die Schlitzerweiterung verhindern ein Blockieren des Systems.
Es liegt im Rahmen dieser Erfindung, einen bekannten geeigneten Ablenkkeil mit einer bekannten geeigneten Ablenkkeil-Setzvorrichtung, einem Mechanismus oder Apparat und/oder einem Einfachschieber oder Anker-Einfachschieber zu verwenden.
2D zeigt ein Fenster 38, gefräst durch den Rohrabschnitt T (z. B. Futterrohr, aber nicht darauf beschränkt), unter Verwendung eines bekannten durch den Ablenkkeil 12 abgelenkten Fräsers oder Frässystems, und einen Seitenzweig oder eine abgelenkte Bohrung 40, erzeugt mit einer bekannten Vorrichtung oder einem System, geeignet zum Herstellen einer solchen Bohrung. 2E zeigt die komplettierte Bohrung 40 und den Ablenkkeil 12 entfernt aus den Rohrabschnitten 7. Er kann durch eine geeignete bekannte Entnahmevorrichtung und ein System entfernt werden und/oder kann ausgefräst werden. Ein Durchgang und/oder Fluß durch die Rohrabschnitte T ist nun wieder möglich.
2F zeigt einen Umleiter-Ablenkkeil 50, installiert in den Rohrabschnitten T von 2E. Der Umleiter-Ablenkkeil 50 stellt eine Umleitvorrichtung für anschließende Vorgänge in der Bohrung 40 bereit, einschließlich z. B. eines weiteren Bohrens mit einem Bohrsystem 52, um die Bohrung 40 zu erweitern und/oder umzuleiten, aber nicht darauf beschränkt. Der Umleiter-Ablenkkeil kann einen einzelnen Keil (nicht gezeigt) einsetzen, um ein richtiges Ausrichten und Setzen zu eneichen, oder er kann als Alternative dazu zum Ablenkkeilausrichten und -setzen einen Satz von Keilen 54, 56 (wie die oben beschriebenen Keile 18, 22) und eine verbundene Vorrichtung, wie oben beschrieben, haben. Als Alternative dazu kann der Ablenkkeil 12 für weitere Vorgänge an seinem Platz gelassen werden.
4A und 4B zeigen eine Kupplung 60 (ein mögliches Ausführungsbeispiel einer Kupplung C wie in 1A) mit einem oberen Ende 61, das verjüngte Innenflächen 62 und 63 hat, einem unteren Ende 67 mit einer verjüngten Innenfläche 68, um eine Bewegung der Keile 18 und 22 und anderer Bohrlochvorrichtungen durch dieselbe zu erleichtern. Ein inneres Hufeisenprofil 64 mit einem Schlitz 65 wird in einer Wand 66 der Kupplung 60 geformt. 3A bis 3F zeigen eine Folge von Schritten beim Betrieb eines Systems 100 nach der vorliegenden Erfindung, das als das System 10 in 2A bis 2D verwendet werden kann. Das System 100 hat einen Reibmechanismus 102 mit einer Vielzahl (einem oder mehr, vier beim System 100) von gefederten Blöcken 104, die konstant durch Federn 106 von Aussparungen 108 in einem Körper 110 nach außen gedrückt werden. Die Außenflächen der Blöcke 104 können vollständig mit einem Bestückungsmaterial beschichtet oder absatzweise mit demselben mit Streifen versehen werden. Ein unteres Ende 112 des Körpers 110 hat zum einfachen Bewegen durch die Rohrabschnitte eines Rohrstrangs eine verjüngte Nase 114. Eine schraubend mit der Nase 114 zusammengepaßte Muffe 113 hält die Blöcke 104 an ihrem Platz.
Eine Außenmuffe 120 wird beweglich um ein erstes röhrenförmiges Element 124, ein zweites röhrenförmiges Element 122 und ein drittes röhrenförmiges Element 123 angeordnet und umschließt dieselben. Die zwei röhrenförmigen Elemente 122 und 124 werden nicht miteinander verbunden, und das obere ruht auf dem unteren. Das dritte röhrenförmige Element 123 wird an einen Werkzeugkörper 125 geschweißt. Eine Nase 126 steht vom dritten röhrenförmigen Element 123 nach außen in einen Schlitz 130 durch die Außenmuffe 120 vor. Ein erster Keil 128 wird anfangs durch die Innenfläche (in 3A aufgeschnitten gezeigt) der Außenmuffe 120 in einer Aussparung 132 im ersten röhrenförmigen Element 124 und in einem Fenster 135 im Werkzeugkörper 125 gehalten. Ein zweiter Keil 134 wird anfangs durch die Innenfläche der Außenmuffe 120 in einer Aussparung 136 im zweiten röhrenförmigen Element 122 gehalten. Die Keile können durch ein Fenster 137 im Werkzeugkörper 125 ausgefahren werden. Federn wie die Federn 143 in den Keilaussparungen 145 und den Körperaussparungen 147 (10B) drücken die Keile nach außen. Eine durch das röhrenförmige Element (122 oder 124) verlaufende Schraube oder ein Bolzen 151 steht in eine Aussparung 153 im Keil vor und verhindert, daß der Keil vollständig aus seinem röhrenförmigen Element austritt.
Eine oberhalb eines berteils des zweiten Rohrabschnitts 122 angeordnete Ausklinkstange 200 wird mit einem Ablenkkeil-Setzmechanismus und einem Ablenkkeil (in 3A schematisch als SM bzw. WS gezeigt) verbunden. Der Ablenkkeil WS wird lösbar an einem Fräser M befestigt, der mit einem Rohrstrang TS (beide in 3A schematisch gezeigt) verbunden wird. Der Strang TS verläuft von einem Bohrloch WL, in dem das System 100 gesetzt werden soll, zu Erdoberfläche. Eine solche Ausklinkstange, ein Einsetzmechanismus und ein Ablenkkeil sind auf dem Gebiet gut bekannt (z. B. der handelsübliche Ablenkkeil „WHIPBACK" von Weatherford, aber nicht auf denselben beschränkt).
Die röhrenförmigen Elemente 122, 123 und 124 werden im Werkzeugkörper 125 eingeschlossen. Das röhrenförmige Element 124 wird innerhalb des Werkzeugkörpers 125 zwischen die röhrenförmigen Elemente 122 und 123 geschichtet, wird aber bei einem Aspekt mit keinem der beiden verbunden. Das dritte röhrenförmige Element 123 ruht auf dem Körper 110, so daß ein Anheben des Werkzeugkörpers 125 die drei röhrenförmigen Elemente anhebt. Die Ausklinkstange 200 verläuft durch einen Ausrichtungsadapter 202 und wird mit demselben durch einen abscherbaren Walzenzapfen 203, der sich durch den Adapter 202 und in die Ausklinkstange 200 erstreckt, lösbar verbunden. Sobald der Walzenzapfen durch ein Hinabbewegen des Strangs abgeschert wird, kann die Ausklinkstange 200 nach unten bewegt werden, um den berteil des zweiten röhrenförmigen Elements 122 zu berühren.
Eine in das Bohrloch eingesetzte Vorrichtung wird allgemein durch die Referenzzahl 99 identifiziert (3G).
3A illustriert das System 100, während es durch einen Futterrohrstrang 152 im Bohrloch WL eingefahren wird. Noch springt keiner der Keile durch sein Fenster in die Außenmufe 120 vor. Eine Keilnutenmutter 211 befestigt den Werkzeugkörper 125 am Ausrichtungsadapter 202. Ein Bolzen 207 (siehe 3C) hält das obere röhrenförmige Element 122 lösbar am Werkzeugkörper 125 (Bolzen 207 in 3E abgeschert). Ein oberer Rohrabschnitt 219 wird mit dem Adapter 202 verbunden. In den restlichen 3B bis 3F werden das Bohrloch, das Futterrohr, der Rohrstrang, der Fräser und der Ablenkkeil nicht gezeigt, aber es versteht sich, daß sie vorhanden sein sollen wie in 3A.
3B illustriert das System 100 an einem gewünschten Ort im Bohrloch im Verhältnis zu einer Kupplung 209 (nur schematisch gezeigt, z. B. wie die Kupplungen in 1A) im Futterrohrstrang 152 an einem bekannten Ort (z. B. wie in 1A und 2A). An diesem Punkt greifen die Reibblöcke 104 ausreichend mit dem Futterrohr 152 ineinander. Durch Anheben auf dem Rohrstrang TS werden alle folgenden Gegenstände im Verhältnis zum Reibmechanismus 102 und der Außenmufe 120 (die beide innerhalb des Futterrohrs feststehend bleiben, während das Anheben erfolgt) nach oben bewegt: der Fräser M, der Ablenkkeil WS, der Ablenkkeil-Setzmechanismus SM, die Ausklinkstange 200 (durch einen durch Bohrungen 205 im Adapter 202 verlaufenden Walzenzapfen 203 lösbar am Adapter 202 gehalten – siehe 7B), der Ausrichtungsadapter 202, die Keilnutenmutter 211, der Werkzeugkörper 125 und die röhrenförmigen Elemente 122, 123 und 124. Wenn diese Gegenstände angehoben werden, fahren die Keile 128 und 134 innerhalb des Inneren der Außenmuffe 120 nach oben, und die Nase 126 bewegt sich von der in 3A gezeigten Position im Schlitz 130 zu der in 3B gezeigten Position.
Wie in 3C gezeigt, werden die inneren Teile, die wie in 3B gezeigt angehoben wurden, durch Drehen des Rohrstrangs TS nach rechts gedreht. Die Außermuffe 120 bleibt unbeweglich, und die Keile 128 und 134 bewegen sich zu einer Position oberhalb ihrer jeweiligen Fenster 160 bzw. 135 in der Außenmuffe 120. Die Nase 126 hat sich von der Position von 3B zu derjenigen von 3C bewegt (d. h., in der Abbildung nach links).
Wie in 3D gezeigt, ist der Rohrstrang TS nach unten bewegt worden, was die Keile 128 und 134 nach unten bewegt, so daß sie durch ihre jeweiligen Federn durch die Fenster 160 bzw. 135 nach außengedrückt werden. Die Abwärtsbewegung des Rohstrangs wird durch die Abwärtsbewegung der Nase 126 im Schlitz 130 von der in 3C gezeigten Position zu derjenigen von 3D geregelt. Vorzugsweise werden die zwei Keile gleichzeitig durch ihre jeweiligen Fenster gedrückt, und die Fenster werden versetzt, so daß ein aufeinanderfolgender Eingriff des Hufeisenschlitzes der Kupplung 209 bewirkt wird, d. h., bei diesem Ausführungsbeispiel können beide Keile nur gleichzeitig vorspringen. Bei anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung werden jedoch andere Fensteranordnungen vorgesehen, so daß ein aufeinanderfolgendes Vorspringen der Keile nach außen möglich ist.
In der Position von 3D verriegeln die Keile 128 und 134 die Außenmuffe 120 (und daher den Reibmechanismus 102) am Rest des Systems 100, so daß eine Bewegung des Rohrstrangs mit einer ausreichenden Kraft das gesamte System 100 bewegt. Folglich wird, wie in 3E gezeigt, das gesamte System nach unten bewegt, so daß der Keil 128 den Hufeisenschlitz 130 der Kupplung 209 berührt und sich in demselben nach unten bewegt. Diese Kraft reißt den Bolzen 207 ab (d. h., wenn der untere Keil 128 im Schlitz 130 unten ist und der obere Keil 134 den oberen Rand des Hufeisenschlitzes berührt hat). Bei einem Aspekt schert diese Kraft auch den Walzenzapfen 203 ab. Bei einem anderen Aspekt wird der Walzenzapfen 203 eingestellt, um bei einer Kraft abzuscheren (z. B. 4500 Pfund (4448,22 N), 1000 Pfund (17792,88 N) oder größer, aber nicht darauf beschränkt), die größer ist als diejenige, bei welcher der Bolzen 207 abschert (z. B., etwa 4400 Pfund, aber nicht darauf beschränkt).
Wie in 3E gezeigt, werden die Keile 128 und 134 in Radialrichtung (übereinander) ausgerichtet, und die Nase 126 hat sich zu der gezeigten Position im Schlitz 130 bewegt. Auf Grund eines erweiterten oberen Teils 213 des Fensters 135 im Werkzeugkörper 125 und eines unteren Abschnitts 141 des Schlitzes 130 führt eine Abwärtsbewegung des Rohrstrangs und der mit demselben verbundenen Teile zum Abscheren des Walzenzapfens 203 (wenn nicht bereits abgeschert), so daß sich die Ausklinkstange 200 nach unten bewegt (wie in 3F gezeigt), um an einen Oberteil 143 des oberen röhrenförmigen Elements 122 zu stoßen, was die Setzabfolge zum Setzen von Rohrklemmkeilen (nicht gezeigt) beginnt, die ein Teil des Einsetzmechanismus' SM sind. Wenn sich die Ausklinkstange 200 nach unten bewegt, werden die Keile 128, 134 in der Außenmuffe 120 verriegelt und erreichen außerdem im Schlitz der Kupplung 209 ihren Tiefststand (d. h., die Keile und die Außenmuffe werden nun unbeweglich gehalten). Der Reibmechanismus 102, der schraubend an der Außenmuffe 120 befestigt wird, ist ebenfalls beweglich.
7A bis 7C zeigen den Ausrichtungsadapter 202. Der Adapter 202 hat einen Keilnutenabschnitt 233, der innerhalb eines Abschnitts 219 der Keilnutenmutter 211 (siehe 8A) bewegt werden kann, wenn der Keilnutenabschnitt 233 angrenzend an den Abschnitt 219 angeordnet wird. Gewindegänge 204 auf dem Adapter 202 passen zusammen mit Gewindegängen 213 der Keilnutenmutter 211, und Gewindegänge 212 der Keilnutenmutter 211 passen zusammen mit Außengewindegängen 159 des Werkzeugkörpers 125. Durch ein entsprechendes Anordnen der Keilnutenmutter 211 im Verhältnis zum Keilnutenabschnitt 233 des Adapters 202 kann sich der Adapter 202 frei drehen, so daß ein Gegenstand oberhalb desselben (z. B. ein Ablenkkeil, aber nicht darauf beschränkt) gedreht werden kann, um eine gewünschte Ausrichtung zu erreichen. Anschließend an das richtige Anordnen des Gegenstands wird die Keilnutenmutter wieder angezogen, um die richtige Position des Gegenstands aufrechtzuerhalten, z. B. so, daß ein Fräser durch den Ablenkkeil geleitet wird, um an einem gewünschten Ort eines Rohrabschnitts zu fräsen, oder so, daß ein Bohrer in einem gewünschten Winkel vom Ablenkkeil weg bohren wird. Nach dem Anziehen der Keilnutenmutter 211 greift der Keilnutenabschnitt 233 des Adapters 202 mit einem inneren Keilnutenabschnitt 157 des Werkzeugkörpers 125 ineinander. Unterschiedliche Steigungen an den Gewindegängen 212 und 213 gewährleisten die gewünschte Handhabung des Adapters 202 und der Keilnutenmutter 211. Für eine angemessene Einstellbarkeit hat der Keilnutenabschnitt 203 bei einem Aspekt eine Höhe von etwa der Hälfte des Abschnitts 219.
8A und 8B zeigen die Keilnutenmutter 211, die den Ausrichtungsadapter 202 und den Werkzeugkörper 125 verbindet. Eine Bohrung 214 verläuft von oben nach uten durch die Keilnutenmutter.
9 zeigt das obere röhrenförmige Element 122 mit seinem Keil 134. Ein Loch 139 für eine Schraube (nicht gezeigt, wie die Schraube 151, 10A) wird bereitgestellt, und ein Loch 127 wird zum Aufnehmen eines Teils des Abscherbolzens 207 bereitgestellt.
10A bis 10B zeigen das röhrenförmige Element 124 mit seinem Keil 128 und einer Schraube 151, die den Keil 128 beweglich in seiner Aussparung 132 hält. Wie in 10B und 10C gezeigt, drücken Federn 143 in Keilaussparungen 145 und Körperaussparungen 143 den Keil 128 nach außen. Der Keil 134 (9) hat eine ähnliche Struktur und Federn. Eine abgeschrägte Kante 149 erleichtert eine Aufwärtsbewegung des Systems, wenn der Keil aus dem Werkzeugkörper vorspringt. Wie in 10D bis 10E gezeigt, kann ein Keil eine abgeschrägte Kante 149 und ein verjüngtes Ende 155 haben, um die Keilwirkung und -bewegung zu erleichtern. Es liegt im Rahmen dieser Erfindung, folgendes zu verwenden: nicht-abgeschrägte Keile ohne ein Ende 155, Keile, deren beide Ende wie bei 149 abgeschrägt werden, oder mit beiden Enden wie das Ende 155 und/oder einen Keil, mit einem Ende abgeschrägt wie bei 149 oder mit einem Ende wie das Ende 155.
11A bis 11C zeigen die Außenmuffe 120 und ihre Beziehung zum Keil 134 – die der Beziehung zum Keil 128 ähnlich ist. Anfangs verhindert die Außenmuffe 120, daß die Keile an der Außenmuffe 120 vorbei nach außen vorspringen (11B). Bei einer richtigen Bewegung des Systems wird der Keil 134 mit dem Fenster 135 ausgerichtet und bewegt sich durch dasselbe (11C).
12A und 12B zeigen alternative Ausführungsbeispiele des Systems 100. Beim System 100a von 12A wird der Ausrichtungsadapter 202 weggelassen, und die Ausklinkstange 200 verläuft durch einen flexiblen Gegenstand, z. B. eine flexible Kupplung 240. Bei einem Aspekt ist die flexible Kupplung 240 eine Getriebekupplung Powertork^TM, Serie F oder S, wie sie von der Systems Components, Inc., aus South Haven, Michigan, im Handel erhältlich ist, jedoch kann an Stelle der Kupplung 240 jedes geeignete flexible Element oder Glied verwendet werden, um sich einem Biegen und/oder Beugen des Systems anzupassen, einschließlich eines biegsamen Stücks Rohr, Gestängerohr oder Schwerstange.
12B zeigt ein System 100, das wie das System 100 ist, aber mit der Hinzufügung einer flexiblen Kupplung 240 (oder eines flexiblen Elements oder Glieds, wie oben erörtert).

Claims

System zum Anordnen eines Werkzeugs in einem Bohrloch, wobei das System ein in einem Rohrabschnitt (T, C) angeordnetes Profil (M) und eine Vorrichtung (99) zum Ineinandergreifen mit dem Profil (M) umfaßt, bei dem die Vorrichtung (99) dafür geeignet ist, das Profil (M) anzuordnen oder in Eingriff zu nehmen und im Verhältnis mit demselben gehalten zu werden, wobei die Vorrichtung (99) mit einem Werkzeug (12, 24) verbunden werden kann oder integriert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil in der Innenwand des Rohrabschnitts angeordnet wird, und dadurch, daß der Rohrabschnitt ein Futterrohr- oder Kupplungsrohrabschnitt ist, der einen Teil eines Strangs von Rohrabschnitten bildet.
System nach Anspruch 1, bei dem der Rohrabschnitt (T, C) einen Innendurchmesser hat und das Profil (M) jenseits des Innendurchmessers positioniert wird, so daß das Profil nicht in den Rohrabschnitt (T, C) vorsteht.
System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Profil (M) einen Schlitz (L) zum Aufnehmen eines Keils (18) der Vorrichtung (99) umfaßt.
System nach Anspruch 3, bei dem der Keil (18) von der Vorrichtung (99) nach außen vorgespannt wird.
System nach Anspruch 4, bei dem der Keil (18) anfangs durch eine Muffe (120) gehalten wird.
System nach Anspruch 5, bei dem die Muffe (120) reibschlüssige Mittel (104) umfaßt, die mit dem Rohrabschnitt (T, C) ineinandergreifen derart, daß nach einer vorher festgelegten Bewegung der Vorrichtung (99) im Verhältnis zum Rohrabschnitt (T, C) der Keil (18) freigegeben wird.
System nach Anspruch 6, bei dem die reibschlüssigen Mittel (104) mit dem Rohrabschnitt ineinandergreifen, wobei das Profil (M) vom Gewicht des Systems getrennt wird.
System nach Anspruch 5, 6 oder 7, bei dem die Muffe (120) ein Fenster (135) umfaßt derart, daß der Keil (18) bei Anwendung nach einer Ausrichtung mit demselben durch dasselbe freigegeben wird.
System nach Anspruch 5, 6 oder 7, bei dem die eine der Komponenten Vorrichtung (99) und Muffe (120) einen Stift (126) umfaßt und die andere der Komponenten Vorrichtung (99) und Muffe (120) einen Schaltkanal (130) umfaßt derart, daß der Stift (126) nach der vorher festgelegten Bewegung der Vorrichtung (99) im Verhältnis zum Rohrabschnitt (T, C) dem Schaltkanal (130) folgt, um das Fenster (135) mit dem Keil (18) auszurichten.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das außerdem einen zweiten Keil (22) umfaßt.
System nach Anspruch 10, bei dem der zweite Keil (22) von der Vorrichtung (99) nach außen vorgespannt wird.
System nach einem der Ansprüche 3 bis 11, bei dem die Vorrichtung (99) ein Gehäuse (125) mit einem in demselben angeordneten drehbaren Element (124) umfaßt, wobei der Keil (18) auf dem drehbaren Element (124) angeordnet wird und durch ein Fenster (137) im Gehäuse (125) vorsteht.
System nach Anspruch 12, bei dem das drehbare Element (124) mit Abscherbolzen am Gehäuse (125) befestigt wird.
System nach Anspruch 12 oder 13, soweit an Anspruch 10 oder 11 angeschlossen, bei dem die Vorrichtung (99) ein zweites im Gehäuse (125) angeordnetes drehbares Element (122) umfaßt, wobei der zweite Keil (22) auf dem zweiten drehbaren Element (122) angeordnet wird und durch ein Fenster (137) im Gehäuse (125) vorsteht.
System nach Anspruch 14, bei dem das zweite drehbare Element (122) mit Abscherbolzen am Gehäuse (125) befestigt wird.
System nach Anspruch 14 oder 15, bei dem in der Muffe (120) ein zweiter Schlitz (60) bereitgestellt wird derart, daß der zweite Keil (22) durch denselben vorsteht, wenn der zweite Keil mit demselben ausgerichtet wird.
System nach Anspruch 16, bei dem der erste Schlitz (135) in Radialrichtung vom zweiten Schlitz (60) versetzt und unterhalb desselben positioniert wird.
System nach Anspruch 16 oder 17, bei dem der erste Schlitz (135) breiter ist als der zweite Schlitz (60), so daß der erste Keil (18) bewegt werden kann, um das Profil (M) zu berühren und sich in demselben nach unten zu bewegen, bevor der zweite Keil (22) das Profil (M) berührt.
System nach einem der Ansprüche 14 bis 18, bei dem das zweite Element (122) oberhalb des ersten Elements (124) angeordnet wird.
System nach einem der Ansprüche 14 bis 19, bei dem ein Ausrichten des zweiten Keils (22) mit dem Profil (M) ein Betätigungselement (200) aktiviert.
System nach Anspruch 20, bei dem das Betätigungselement (200) einen Einstellmechanismus (24) aktiviert.
System nach Anspruch 21, bei dem das Betätigungselement (200) durch einen Walzenzapfen (203) lösbar am Einstellmechanismus (24) befestigt wird, wobei das Betätigungselement (200) anschließend an eine Freigabe bewegt werden kann, um das zweite Element (124) zu berühren, so daß eine Kraft des Betätigungselements (200) gegen das zweite Element (124) das Abscherelement (203) abschert.
System nach Anspruch 22, bei dem die Keile (18, 22) und ihre jeweiligen Elemente (124, 122) so angeordnet werden, daß das Betätigungselement (200) nur bewegt werden kann, um das zweite rohrförmige Element (122) zu berühren, nachdem der zweite Keil (22) das Profil (M) berührt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das außerdem einen Ablenkkeil (12) umfaßt.
System nach Anspruch 24, das außerdem einen lösbar mit dem Ablenkkeil (12) verbundenen Fräser (28) umfaßt.
System nach Anspruch 25, das außerdem einen Rohrstrang umfaßt, mit dem der Fräser (28) verbunden wird.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das außerdem ein zwischen die Vorrichtung und das Werkzeug geschaltetes flexibles Element (240) umfaßt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Rohrabschnitt das Gewicht des Systems trägt.
Verfahren zum Anordnen eines Werkzeugs in einem Bohrloch unter Verwendung des Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 28, wobei das Verfahren den Schritt umfaßt, die Vorrichtung in einem Bohrloch abzusenken und das Profil in Eingriff zu bringen, worauf ein Werkzeug angeordnet wird.