DE69912801T2 - Verbinder für expandierbares bohrlochfilter - Google Patents

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Description

  • Diese Erfindung betrifft einen Bohrlochverbinder und insbesondere eine Anordnung für das Sichern der Integrität eines Sandsiebes oder eines anderen Filtermediums an einer Verbindung zwischen zwei Längen des expandierbaren Steigohres, die genutzt werden, um ein Sandsieb oder einen Filter zu halten oder zu bilden.
  • In vielen Bohrlöchern, wo eine Flüssigkeit, beispielsweise Öl, von einer umgebenden Formation in das Bohrloch gelangt, wird die Flüssigkeit oftmals mitgerissene Sandteilchen befördern. Wenn dieser Sand in das Bohrloch gelangen darf, kann eine Anzahl von Problemen auftreten, einschließlich einer verstärkten Wahrscheinlichkeit, daß das Bohrloch blockiert oder verengt wird, und der Sand kann bewirken, daß die Bohrwerkzeuge steckenbleiben oder festklemmen oder frühzeitig verschleißen. Dementsprechend bevorzugt man, daß die Sandteilchen in der Formation zurückgehalten werden. Das wird bewirkt, indem Siebe oder ein Filter um das Futterrohr oder das Produktionsrohr herum bereitgestellt werden.
  • Die Internationale Patentanmeldung WO 97/17524 (Shell), auf deren Offenbarung man sich hierin bezieht, beschreibt eine radial expandierbare Baugruppe, in der sich überdeckende Filtersiebe schichtartig zwischen einem inneren expandierbaren Stützrohr und einem äußeren expandierbaren Schutzrohr angeordnet sind, wobei das expandierbare Rohr durch eine große Anzahl von sich überdeckenden Längsschlitzen gekennzeichnet ist. Wenn ein Expansionskegel durch die Baugruppe gedrückt wird, werden das innere und das äußere Steigrohr radial expandiert, wobei sich die Schlitze so dehnen, daß rhombenartige Öffnungen gebildet werden. Der anfängliche Grad der Überdeckung zwischen den Sieben wird so ausgewählt, daß, obgleich sich die Siebe peripher relativ zueinander während der Expansion bewegen, die Ränder der Siebe in einer sich überdeckenden Beziehung bleiben. Eine derartige Anordnung kann leicht über Abschnitten des glatten Steigrohres oder Rohres konstruiert werden. An den Verbindungen zwischen den Steigrohrabschnitten, wo die inneren Steigrohrabschnitte miteinander gekoppelt werden, ist es jedoch schwierig, eine „sanddichte" Verbindung aufrechtzuerhalten.
  • Es gehört zu den Zielen der Ausführungen der vorliegenden Erfindung, daß eine Verbinderanordnung bereitgestellt wird, die diese Schwierigkeit abstellt oder mildert.
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine Verbinderanordnung für eine Bereitstellung zwischen den Enden von zwei Abschnitten des expandierbaren Steigrohres bereitgestellt, wobei jeder expandierbare Steigrohrabschnitt ein Filtersieb aufweist, das zwischen dem inneren expandierbaren Steigrohr und dem äußeren expandierbaren Steigrohr schichtartig angeordnet ist, wobei das Filtersieb des einen Steigrohrabschnittes das Filtersieb des anderen Steigrohrabschnittes überdeckt und das äußere expandierbare Steigrohr von mindestens einem der Steigrohrabschnitte sich über die sich überdeckenden Filtersiebe erstreckt.
  • Die Erfindung betrifft ebenfalls expandierbare Steigrohrabschnitte, die so angepaßt sind, daß sie auf diese Weise verbunden werden können, und expandierbare Steigrohrstränge, die derartige Verbinderanordnungen einschließen, und ein Verfahren zum Verbinden von Steigrohrabschnitten.
  • Bei der Expansion der Steigrohrabschnitte sichern die sich überdeckenden Filtersiebe, die durch das äußere Steigrohr eingeschränkt werden, die Integrität des Filters zwischen den Steigrohrabschnitten.
  • Das äußere expandierbare Steigrohr des einen Steigrohrabschnittes kann so angeordnet werden, daß es das äußere expandierbare Steigrohr des anderen Steigrohrabschnittes überdeckt oder daran stumpf anstößt.
  • Jedes Filtersieb wird typischerweise eine Vielzahl von sich überdeckenden Platten, Sieben oder Membranen aufweisen, die einzeln am entsprechenden inneren expandierbaren Steigrohr mittels axial paralleler Verbinder oder Befestigungen, wie beispielsweise Schrauben, Ansätzen oder Schweißnähten, montiert sind.
  • Vorzugsweise sind die Filtersiebe eines jeden Steigrohrabschnittes anfangs radial voneinander beabstandet, um das Zusammensetzen des Verbinders zu erleichtern. Bei der Expansion sichert der Widerstand des äußeren Steigrohres gegen die radiale Expansion des inneren Steigrohres jedoch, daß das äußere Filtersieb in einen sanddichten Eingriff mit dem inneren Filtersieb gepreßt wird. Die gewünschte relative Positionierung der Filtersiebe der zwei Steigrohrabschnitte kann bewirkt werden, indem ein innerer Steigrohrabschnitt mit einem Ende mit einem etwas größeren Durchmesser als der andere bereitgestellt wird. Bei bestimmten Ausführungen können die Enden eines jeden Steigrohrabschnittes gestaucht sein, d. h., von größerem Durchmesser sein als der restliche Steigrohrabschnitt, und der gewünschte Unterschied beim Durchmesser kann erreicht werden, indem ein etwas stärkeres Stauchen bei einem Steigrohrabschnitt bewirkt wird. Zweckmäßigerweise werden die inneren Steigrohre durch Zapfen- und Gehäuseverbindungen gekennzeichnet, und das Stauchen am Gehäuse kann etwas stärker sein als am Zapfen. Natürlich kann die entgegengesetzte Anordnung bereitgestellt werden, d. h., das Stauchen am Zapfen ist höher als am Gehäuse.
  • Die Enden des einen oder beider Filtersiebe können mit einer Einrichtung für das Verhindern einer Behinderung zwischen den Siebenden versehen sein, wenn die Steigrohrabschnitte relativ zueinander gedreht werden, wie es der Fall sein kann, wenn die Steigrohrabschnitte aneinander geschraubt werden. Die Einrichtung kann die Form einer Hülse aus einem elastischen oder dehnbarem Material annehmen, die innerhalb und/oder außerhalb der Filtersiebe angeordnet ist. Die Hülse kann aus einem elastischen geschlitzten Rohr, Kunststoff, Gummi, Drahtnetz oder Drahtverbundwerkstoffen gebildet werden.
  • Vorzugsweise wird eine Einrichtung für das Verringern der Reibung zwischen mindestens einem der Filtersiebe und den Filtersieben und dem Steigrohr bereitgestellt. Außerdem können reibungsreduzierende Einrichtungen an anderen Teilen oder Elementen eines Steigrohrabschnittes bereitgestellt werden.
  • Bei Benutzung erleichtert die reibungsreduzierende Einrichtung die Expansion des Steigrohres, indem die relative periphere Bewegung der Filtersiebe relativ zueinander und der Filtersiebe relativ zum Steigrohr erleichtert wird. Das Vorhandensein einer derartigen reibungsreduzierenden Einrichtung verringert ebenfalls die Wahrscheinlichkeit, daß eine Beschädigung der relativ zerbrechlichen Filtersiebe während der Expansion auftritt, wie ermittelt wurde, daß sie ab und zu bei dem Steigrohr auftritt, das in Übereinstimmung mit dem WO 97/17524 hergestellt wurde.
  • Vorzugsweise ist die reibungsreduzierende Einrichtung eine reibungsarme Beschichtung, die auf die Filtersiebe aufgebracht wird, wie beispielsweise ein auf PTFE basierendes Material, wie beispielsweise Teflon (Markenname). Bei anderen Ausführungen kann ein reibungsreduzierendes Schmiermittel, wie beispielsweise Hochtemperaturfett, bereitgestellt werden. Alternativ können Siebe aus reibungsarmem Material zwischen den Filtersieben und dem Steigrohr angeordnet werden.
  • Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden jetzt als Beispiel mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
  • 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Teils eines Verbinders in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung, wobei die gezeigten Verbinderteile getrennt sind; und
  • 2 eine schematische Schnittdarstellung des Verbinders aus 1, wobei die gezeigten Verbinderteile miteinander gekoppelt sind.
  • Die Zeichnungen veranschaulichen einen Teil eines Verbinders 10 in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Der Verbinder 10 ist zwischen den Enden der zwei Abschnitte des expandierbaren Steigrohres 12, 14 vorhanden, wobei ein jeder Filterplatten 16, 18 aufweist, die schichtartig zwischen einem inneren expandierbaren Stützrohr 20, 22 und einem äußeren expandierbaren Schutzrohr 24, 26 angeordnet sind. Jeder Abschnitt des expandierbaren Steigrohres 20, 22, 24, 26 definiert eine große Anzahl von sich in Längsrichtung überdeckenden Schlitzen. Die Abschnitte des inneren oder expandierbaren Basisrohres 20, 22 sind mit zusammenwirkenden Zapfen- und Gehäuseverbindungen 28, 30 ausgebildet, um zu gestatten, daß die Steigrohrabschnitte 12, 14 durch eine relative Drehung zusammengesetzt werden.
  • Wie aus 2 deutlicher sichtbar wird, ist die Gehäuseverbindung 30 vom Zapfen 28 aus gestaucht. Die Filterplatten 18, die um das Gehäuse 30 herum montiert sind, erstrecken sich über das Ende der äußeren Fläche 32 des Gehäuses hinaus, so daß beim Zusammensetzen der Verbindung die Filterplatten 18 die Filterplatten 16 überdecken, die am Zapfen 28 montiert sind. Das äußere Steigrohr 24 am Zapfen 28 endet kurz vor dem Ende der Filterplatten 16, um die Filterplattenüberdeckung aufzunehmen, und das äußere Steigrohr 24 wird gleichermaßen durch das Ende des äußeren Steigrohres 26 am Gehäuse 30 überdeckt.
  • Die sich überdeckenden Filterplatten 16, 18 werden so positioniert, daß ein kleiner radialer Spalt G zwischen den Filterplatten 16, 18 vorhanden ist, um zu gestatten, daß die Verbindung ohne Behindern oder Festklemmen der entgegengesetzten Filterplatten vorgenommen werden kann.
  • Wenn die Verbindung im Bohrloch expandiert wird, indem ein Kegel durch die Verbindung geführt wird, setzt das äußere Steigrohr 24, 26 der Expansion des inneren Steigrohres 20, 22 einen Widerstand entgegen. Das führt dazu, daß das äußere Steigrohr 24, 26 eine nach innen gerichtete radiale Kraft bewirkt, die die sich überdeckenden Filterplatten 16, 18 in Eingriff hält und eine sanddichte Dichtung bewirkt.
  • Um das Zusammensetzen und Auseinanderbringen der Verbindung 10 zu erleichtern, sind die Enden der Filterplatten 16 mit einer expandierbaren Zusammensetzungsschutzhülse 33 versehen, die verhindert, daß sich die überdeckenden Platten an entweder dem Zapfen 28 oder dem Gehäuse 30 mit den entgegengesetzten Filterplatten behindern, wenn der Zapfen und das Gehäuse relativ zueinander gedreht werden.
  • Um die Expansion des Steigrohres zu erleichtern, sind die Filterplatten 16, 18 mit einer Beschichtung 34 aus einem reibungsarmen Material versehen, in diesem Fall einem Material auf PTFE-Basis, wie beispielsweise Teflon. Diese Beschichtung erleichtert die relative Bewegung der Platten 16, 18 und des Steigrohres 20, 22, 24, 26 und minimiert das Risiko des Reißens der Filterplatten 16, 18, während die Steigrohrabschnitte zusammengesetzt und expandiert werden.
  • Den Fachleuten wird klar sein, daß die vorangehend beschriebene Ausführung nur als Beispiel für die vorliegende Erfindung gedacht ist, und daß verschiedene Abwandlungen und Verbesserungen diesbezüglich innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, wie er durch die als Anhang beigefügten Patentansprüche definiert wird.

Claims (17)

  1. Steigrohrverbindungsanordnung, die zwei expandierbare Steigrohrabschnitte (12, 14) aufweist, wobei jeder Steigrohrabschnitt ein Filtersieb (16, 18) aufweist, das zwischen dem inneren expandierbaren Steigrohr (20, 22) und dem äußeren expandierbaren Steigrohr (24, 26) schichtartig angeordnet ist, wobei das Filtersieb (18) des einen Steigrohrabschnittes (14) das Filtersieb (16) des anderen Steigrohrabschnittes (12) überdeckt und das äußere expandierbare Steigrohr (24, 26) von mindestens einem der Steigrohrabschnitte (12, 14) sich über die sich überdeckenden Filtersiebe (16, 18) erstreckt.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der das äußere expandierbare Steigrohr (26) des einen Steigrohrabschnittes (14) so angeordnet ist, daß es das äußere expandierbare Steigrohr (24) des anderen Steigrohrabschnittes (12) überdeckt.
  3. Anordnung nach Anspruch 1, bei der das äußere expandierbare Steigrohr (26) des einen Steigrohrabschnittes (14) so angeordnet ist, daß es gegen das äußere expandierbare Steigrohr (24) des anderen Steigrohrabschnittes (12) stumpf anstößt.
  4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, bei der jedes Filtersieb (16, 18) eine Vielzahl von sich überdeckenden Schichten aufweist, die einzeln am entsprechenden inneren expandierbaren Steigrohr (20, 22) mittels axial paralleler Befestigungen montiert sind.
  5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Filtersieb (18) des einen Steigrohrabschnittes (14) anfangs einen größeren Durchmesser aufweist als das Filtersieb (16) des anderen Steigrohrabschnittes (12), so daß die Filtersiebe (16, 18) anfangs radial voneinander beabstandet sind.
  6. Anordnung nach Anspruch 5, bei der das innere Steigrohr (22) des einen Steigrohrabschnittes (14) ein Ende mit größerem Durchmesser aufweist als das Ende des inneren Steigrohres (20) des anderen Steigrohrabschnittes (12).
  7. Anordnung nach Anspruch 6, bei der die Enden von mindestens einem Steigrohrabschnitt (12, 14) gestaucht sind.
  8. Anordnung nach Anspruch 7, bei der die Enden der beiden Steigrohrabschnitte (12, 14) gestaucht sind, wobei an einem Steigrohrabschnitt ein stärkeres Stauchen zu verzeichnen ist.
  9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, bei der die inneren Steigrohre (20, 22) Zapfen- und Gehäuseverbindungen (28, 30) einschließen und das Stauchen am Gehäuse stärker ist als das Stauchen am Zapfen.
  10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Ende von mindestens einem Filtersieb (16, 18) mit einer Einrichtung (33) für das Verhindern einer Behinderung zwischen den Siebenden versehen ist, wenn die Steigrohrabschnitte (12, 14) relativ zueinander gedreht werden.
  11. Anordnung nach Anspruch 10, bei der die Einrichtung für das Verhindern einer Behinderung eine Hülse (33) aus dehnbarem Material ist.
  12. Anordnung nach Anspruch 11, bei der sich die Hülse (33) innerhalb von mindestens einem der Filtersiebe (16, 18) erstreckt.
  13. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, bei der sich die Hülse (33) außerhalb von mindestens einem der Filtersiebe (16, 18) erstreckt.
  14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der jedes Filtersieb (16, 18) aufweist: eine Vielzahl von sich peripher erstreckenden Filterschichten, wobei eine jede Schicht an einem Rand mit einem von innerem und äußerem Steigrohr (20, 22, 24, 26) verbunden ist und der entgegengesetzte Rand eine angrenzende Schicht überdeckt; und eine Einrichtung (33) für das Verringern der Reibung zwischen mindestens einer der Filterschichten und dem Steigrohr.
  15. Anordnung nach Anspruch 14, bei der die reibungsreduzierende Einrichtung eine Beschichtung (34) mit geringer Reibung ist, die auf die Filterschichten (16, 18) aufgebracht wird.
  16. Anordnung nach Anspruch 15, bei der die Beschichtung (34) mit geringer Reibung aus einem Material auf Polytetrafluorethylenbasis besteht.
  17. Verfahren zur Steigrohrverbindung, das aufweist: Bereitstellen von mindestens zwei expandierbaren Steigrohrabschnitten (12, 14), wobei jeder Steigrohrabschnitt ein Filtersieb (16, 18) aufweist, das zwischen dem inneren expandierbaren Steigrohr (20, 22) und dem äußeren expandierbaren Steigrohr (24, 26) schichtartig angeordnet ist; und Verbinden der Enden der Steigrohrabschnitte (12, 14) so, daß das Filtersieb (18) des einen Steigrohrabschnittes (14) das Filtersieb (16) des anderen Steigrohrabschnittes (12) überdeckt und das äußere expandierbare Steigrohr (24, 26) von mindestens einem der Steigrohrabschnitte (12, 14) sich über die sich überdeckenden Filtersiebe (16, 18) erstreckt.
DE69912801T 1998-08-08 1999-08-09 Verbinder für expandierbares bohrlochfilter Expired - Lifetime DE69912801T2 (de)

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