EP1387037A1 - Hydromechanischer bohrlochperforator - Google Patents

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EP1387037A1
EP1387037A1 EP02708860A EP02708860A EP1387037A1 EP 1387037 A1 EP1387037 A1 EP 1387037A1 EP 02708860 A EP02708860 A EP 02708860A EP 02708860 A EP02708860 A EP 02708860A EP 1387037 A1 EP1387037 A1 EP 1387037A1
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EP
European Patent Office
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roller
wedge
plates
axis
rolling disk
Prior art date
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EP02708860A
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English (en)
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EP1387037B1 (de
EP1387037A4 (de
Inventor
Pavel Kuzmin
Vladimir Siedin
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Individual
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Publication of EP1387037A4 publication Critical patent/EP1387037A4/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/11—Perforators; Permeators
    • E21B43/112—Perforators with extendable perforating members, e.g. actuated by fluid means

Definitions

  • the invention relates to a device for producing perforation slots, especially of longitudinal grooves, in the walls of boreholes, in particular in borehole cladding, as well as in boreholes in cement stone and in rock, and the use of such a device in the generation and Operation of boreholes, particularly boreholes from source wells, such as for example petroleum or natural gas sources.
  • a "device for the column-like perforation of borehole linings” which has a housing with an extendable cutting tool, which is designed as a roller with one or more cutting disks, and a spring-loaded, displaceable boom connected to the axis of the roller , Support rollers are arranged opposite the roller.
  • the device has a hydraulic cylinder, the piston of which is spring-loaded and connected to the spring-loaded boom, a hydraulic monitor attachment (water cannon, nozzle) is arranged on the boom, which provides a hydraulic connection between the pipes with pumps placed on the surface or a compressor connected interior of the columnar device and the borehole.
  • the hydraulic monitor attachment (water cannon, nozzle) is aimed at the working area on the outer circumference of the roller, the housing of the counter roller is equipped with a groove for receiving the roller axis.
  • the main disadvantage of the known device is the lack of it Functional reliability due to the rapid wear of the perforation tools and in their complicated exchange. So when opening and Moving down the columnar perforation device, which is a has to endure loads of several tons, a very heavy wear that to the destruction of the movable parts and the axis with it arranged roller can result. To replace the axis and the movable parts, a complete disassembly of the device is required.
  • the common features of the known and the registered device are the housing with the extendable cutting tool, which acts as a roller is designed with a cutting disc, a hydraulic cylinder, the piston is spring-loaded, a hydromonitor attachment (water cannon, nozzle), which is connected to the columnar device arranged pipelines with on the surface installed pumps and compressors.
  • the Hydro monitor attachment (water cannon, nozzle) is on the work area Outer circumference of the roller directed.
  • a “device for the columnar perforation of clad drill holes” which are a housing with an extendable Cutting tool, which is designed as a roller, a spring-loaded boom, a part movably arranged on the boom about an axis, one Hydro monitor attachment (water cannon, nozzle), support rollers and a thrust bearing which is arranged between the movable part and the boom is and articulates the movable part with the boom.
  • the device is an oblique to the longitudinal axis of the device Keyway arranged, which is delimited on both sides by removable plates, and with on the axis of the roller, between belonging to the moving part Jaws freely seated sliders work together.
  • the Roller axis is designed stepped, with the axis one at its ends has a smaller diameter, which in turn on the side of the housing arranged, parallel to the keyway grooves are guided.
  • the disadvantage of the known device is the complicated manufacture of the Cutting assembly and in the complicated structure, in the limited area of application the device (only with large diameters of the borehole linings), in complicated exchange of worn components, the very high pressure in the Cavity of the cutting device and in the difficult pipe suspension in the Operation of the roller.
  • the common features of the known and the registered device are: the housing, the extendable cutting tool in the form of a roller, the Hydromonitor attachment, which is arranged obliquely to the longitudinal axis of the device Keyway with removable plates which laterally delimit the keyway, the Roller axis is graduated, a small at its ends Has diameter, and in laterally arranged on the housing, parallel to the keyway grooves is guided.
  • the technical object of the invention is to create a easy to use, simple and reliable device a wide range of applications.
  • the device according to the invention hydromechanical generation of slots in borehole walls solved, which is a housing, an extendable cutting tool in the form of a roller, a hydraulic monitor attachment and an oblique to the longitudinal axis of the device arranged wedge bounded laterally by removable boundary plates has, wherein the axis of the roller is designed stepped and at its ends has a small diameter, and in parallel to that through the Boundary plates and the keyway formed guide grooves is led.
  • the device has a hollow rod filter (with cross holes provided tube arranged along the longitudinal axis of the device) is provided, which (coaxial) in two sealed against each other Hydraulic cylinders is housed, the lower hydraulic cylinder with a spring-loaded piston rod is connected, which is a central, along the Longitudinal axis of the device running rinsing channel as a main and a parallel Auxiliary hydraulic duct running offset to the longitudinal axis of the device has, and is connected via two profile plates to the roller, which the Removable boundary plates arranged on both sides of the wedge (front) touch, the wedge removable and when operating the roller opposite the Borehole wall is slidably arranged, the ends of the roller axis in in the side plates arranged guide grooves are guided, and the Side plates the roller and the profile plates arranged on both sides of the roller include, also the device with a shear circulation valve (Ball valve seat) and a hydraulic monitor (water cannon, nozzle) is on arranged
  • the device according to the invention is in its initial position, in Figure 2 shown in cross section A-A.
  • the device has a housing which consists of four parts is composed: Pos. 1, 2, 3, 4.
  • the upper hydraulic cylinder 1 in which the spring-loaded hollow rod filter (tube provided with transverse bores) 6 with the piston 7 is arranged, the upper hydraulic cylinder 1 is connected to the lower hydraulic cylinder 2, which with the medium divider (Diaphragm) 8 is provided and supports the spring 5, which lies on the hollow rod filter (tube with cross bores) 6 in the upper hydraulic cylinder 1 and which seals the upper and lower hydraulic cylinders and the hollow rod filter (tube with cross bores) 6 against each other.
  • the lower end of the hollow rod filter (tube provided with transverse bores) 6 is connected to the piston rod 9 via the fastening 10, in which a seat for a ball valve is arranged, which is arranged above a central flushing channel 11 arranged in the piston rod 9.
  • the upper part of the piston rod 9 (piston) has a circular cross section and a device for fastening the lower end of the spring 12.
  • the upper end of the spring 5 is attached to the device 13, which is located in the upper part of the hydraulic cylinder 2 under the medium divider (diaphragm) 8.
  • Two hydraulic channels are arranged in the piston rod 9: a central flushing channel 11 having a drain opening 12 and a secondary channel 14, at the lower end of which a hydraulic monitor attachment 15, in particular a water cannon or a nozzle, is arranged.
  • a profile plate 19 is arranged, which is connected to a roller axis 20 arranged transversely to the longitudinal axis of the device and via this and via two removable side plates 25 are in contact with a keyway 26 which runs obliquely to the longitudinal axis of the device and which is arranged on the lower part 18 of the housing 3.
  • a gap for receiving the roller 23 is formed in the housing 3.
  • the ends of the roller axis 20 which have the smaller diameter are guided in the guide grooves 24 which run parallel to the direction of the removable keyway 26, the profile plates 19 being arranged between the roller 23 and the side plates.
  • the housing 3 is provided with a fastening nut 28 and a washer 27 for a quick release and exchange of the cutting assembly from the device.
  • a ball valve seat 29 is arranged, the housing 4 of which is connected to the upper hydraulic cylinder 1, the ball valve seat 29 being held by shear pins which are arranged in a fastening 30.
  • the housing 4 of the ball valve seat 29 is a threaded transition piece, which is used for receiving drill or pump and compressor pipes (PKR) which are led through the borehole to the device.
  • PTR drill or pump and compressor pipes
  • the device works as follows:
  • the device on the strand of PKR is lowered to the perforation site. After Positioning the device in the borehole is followed by a flushing of the Device and the borehole in the area of the device to scale, and mechanical particles, especially sediment and deposits of Boulders that are used in geophysical work, especially in the Advancing the borehole and performing any work that may be required to adjust the borehole to insert the device into the borehole and got into the cavities and pipes of the device remove.
  • the overpressure in the Liquid acts on the piston 7 and at the same time through the holes in Hollow rod filter (tube with cross holes) 6 on the cavity in the Housing 2. This moves the piston 7 and piston rod 9 forward while simultaneously expanding the spring 12 and compressing the spring 5.
  • the piston rod 9 presses in the direction of the forward movement Longitudinal axis of the device via the axis 17 on the between the profile plates 19 arranged roller 23 and steers this due to the bilateral storage of the Ends of the roller axis 20 in the parallel to the keyway 26 and obliquely to Guide grooves 24 of the side plates 21 running along the longitudinal axis of the device out.
  • the pressure in the Device After the gap in the borehole wall has been rolled out, the pressure in the Device further increased so that from the hydro monitor attachment (water cannon, Nozzle) 15 a liquid jet emerges.
  • the liquid jet emerges from the Hydromonitor attachment (water cannon, nozzle) 15 at high speed and with his pressure destroys the cement stone and the rock behind the Borehole wall and rinses a cavern over the entire gap length.
  • the distance between the hydro monitor attachment (water cannon, Nozzle) 15 and the roller axis 20 constant. After rinsing the cavern the pressure in the device is reduced to ambient pressure.
  • the piston rod 9 is drawn into the housing 2 and brings the entire cutting assembly back into the starting position.
  • a second ball with a larger diameter is then lowered through the PKR strand to the device which closes the ball valve seat 29.
  • the pressure of the ball on the ball valve seat 29 shears off the shear pins arranged in the fastening 30, which serve to fasten the ball valve seat 29 in the direction of the longitudinal axis of the device, so that after the ball valve seat 29 has been sheared downwards falls and releases a flushing device in the housing.
  • the borehole is then started up or pumped empty, or the device is recovered therefrom.
  • the device was tested in the development of new sources. The stake the device reduces the costs of commissioning boreholes.

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Abstract

Die Erfindung ist im Bereich der Erdöl- und Erdgasgewinnung beim Bohren, Betreiben und Reparieren von Bohrlöchern von Erdöl- und Erdgasquellen, sowie zur Erzeugung von Längsschlitzen in Bohrlochwandungen, insbesondere in Zementgestein und Berggestein, gewerblich anwendbar. Sie erlaubt die Herstellung einer konstruktionsmäßig einfachen, funktionssicheren Vorrichtung zur hydromechanischen Erzeugung von Schlitzen in Bohrlochwandungen. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse, ein ausfahrbares Schneidwerkzeug in Form einer Walze, sowie einen von zwei abnehmbaren Begrenzungsplatten seitlich begrenzten, abnehmbaren schräg zur Längsachse der Vorrichtung verlaufenden Keil auf, der beim Betrieb der Walze mit seiner der Walze abgewandten Seite gegen die Bohrlochwandung drückt und in der Bohrlochverkleidung gleitet, wobei die Enden der Achse der Walze beidseitig in in Seitenplatten angeordnete Führungsnuten angeordnet sind, welche den abnehmbaren Keil, die Kolbenstange und die Walze verbindende Profilplatten und die Walze beidseitig umfassen. Darüber hinaus ist die Vorrichtung mit einem Hohlstabfilter (mit Querbohrungen versehenes Rohr) versehen, welches in zwei gegeneinander abgedichteten Hydraulikzylindern angeordnet ist. Der Hohlstabfilter (mit Querbohrungen versehenes Rohr) ist Bereich des unteren Hydraulikzylinders mit einer federbelasteten Kolbenstange verbunden, welche einen zentralen entlang der Längsachse der Vorrichtung und mindestens einen parallel zur Längsachse der Vorrichtung versetzt angeordneten Hydraulikkanal aufweist, und über die Profilplatten und die Walzenachse mit der Walze verbunden ist, die mit den abnehmbaren, die Keilnut begrenzenden Platten verbunden ist. An der Kolbenstange ist ein Hydromonitor (Wasserwerfer, Düse) angeordnet und der obere Hydraulikzylinder ist mit einem Kugelventilsitz versehen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Perforationsschlitzen, insbesondere von Längsnuten, in die Wandungen von Bohrlöchern, insbesondere in Bohrlochverkleidungen, sowie in Bohrlöcher in Zementstein und in Berggestein, sowie die Verwendung einer solchen Vorrichtung bei der Erzeugung und dem Betrieb von Bohrlöchern, insbesondere Bohrlöcher von Quellbohrungen, wie beispielsweise Erdöl- oder Erdgasquellen.
Aus der RU 2039229 C1 ist eine "Vorrichtung für die spaltenartige Perforierung von Bohrlochverkleidungen" bekannt, die ein Gehäuse mit einem ausfahrbaren Schneidwerkzeug, welches als Walze mit einer oder mehreren Schneidscheiben ausgeführt ist, sowie einem mit der Achse der Walze verbundenen, federbelasteten, verschiebbaren Ausleger. Gegenüber der Walze sind Stützrollen angeordnet. Darüber hinaus verfügt die Vorrichtung über einen Hydraulikzylinder, dessen Kolben federbelastet und mit dem federbelasteten Ausleger verbunden ist wobei auf dem Ausleger ein Hydromonitoraufsatz (Wasserwerfer, Düse) angeordnet ist, der eine hydraulische Verbindung zwischen dem über Rohre mit an der Oberfläche aufgestellten Pumpen oder einem Kompressoren verbundenen Innenraum der säulenförmigen Vorrichtung und dem Bohrloch erzeugt.
Der Hydromonitoraufsatz (Wasserwerfer, Düse) ist auf den Arbeitsbereich der am Außenumfang der Walze gerichtet, das Gehäuse der Gegenwalze ist mit einer Nut zur Aufnahme der Walzenachse ausgestattet.
Der Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht vor allem in der mangelnden Funktionssicherheit aufgrund eines schnellen Verschleißes der Perforationswerkzeuge und in ihrem komplizierten Austausch. So erfolgt beim Auf- und Abwärtsbewegen der säulenförmigen Perforations-Vorrichtung, welche eine mehrere Tonnen starke Belastung ertragen muss, ein sehr starker Verschleiß, der zu einer Zerstörung der verschiebbaren Teile und der Achse mit der daran angeordneten Walze zur Folge haben kann. Zum Austausch der Achse und der verschiebbaren Teile ist eine komplette Demontage der Vorrichtung erforderlich.
Die gemeinsamen Merkmale der bekannten und der angemeldeten Vorrichtung sind das Gehäuse mit dem ausfahrbaren Schneidwerkzeug, welches als Walze mit einer Schneidscheibe ausgeführt ist, ein Hydraulikzylinder, dessen Kolben federbelastet ist, einem Hydromonitoraufsatz (Wasserwerfer, Düse), der über an der säulenartigen Vorrichtung angeordnete Rohrleitungen mit an der Oberfläche aufgestellten Pumpen und Kompressoren in Verbindung steht. Der Hydromonitoraufsatz (Wasserwerfer, Düse) ist auf den Arbeitsbereich am Außenumfang der Walze gerichtet.
In der RU 2151858 ist eine "Vorrichtung für die spaltenartige Perforierung von verkleideten Bohrlöchern" beschrieben, die ein Gehäuse mit einem ausfahrbaren Schneidwerkzeug, das als Walze ausgeführt ist, einen federbelasteten Ausleger, einem an dem Ausleger um eine Achse beweglich angeordneten Teil, einen Hydromonitoraufsatz (Wasserwerfer, Düse), Stützrollen und ein Axiallager aufweist, welches zwischen dem beweglichen Teil und dem Ausleger angeordnet ist und den beweglichen Teil mit dem Ausleger gelenkig verbindet. Im Gehäuse der Vorrichtung ist eine schräg zu der Längsachse der Vorrichtung verlaufende Keilnut angeordnet, welche beidseitig von abnehmbaren Platten begrenzt wird, und mit an der Achse der Walze, zwischen zu dem beweglichen Teil gehörenden Backen frei sitzend angeordneten Gleitstücken zusammen wirkt. Die Walzenachse ist abgestuft ausgeführt, wobei die Achse an ihren Enden einen kleineren Durchmesser aufweist, die wiederum in seitlich an dem Gehäuse angeordneten, parallel zu der Keilnut verlaufenden Nuten geführt sind.
Der Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht in der komplizierten Fertigung der Schneidbaueinheit und im komplizierten Aufbau, im begrenzten Einsatzbereich der Vorrichtung (nur bei großen Durchmessern der Bohrlochverkleidungen), im komplizierten Austausch von verschlissenen Bauteilen, dem sehr hohen Druck im Hohlraum der Schneidvorrichtung sowie in der schwierigen Rohraufhängung beim Betrieb der Walze.
Die gemeinsamen Merkmale der bekannten und der angemeldeten Vorrichtung sind: das Gehäuse, das ausfahrbare Schneidwerkzeug in Form einer Walze, der Hydromonitoraufsatz, die schräg zur Längsachse der Vorrichtung angeordnete Keilnut mit die Keilnut seitlich begrenzenden, abnehmbaren Platten, wobei die Walzenachse abgestuft ausgeführt ist, an ihren Enden einen kleinen Durchmesser aufweist, und in seitlich an dem Gehäuse angeordneten, parallel zu der Keilnut verlaufenden Nuten geführt ist.
Die technische Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer bedienungsfreundlichen, einfach aufgebauten und zuverlässigen Vorrichtung mit einem breiten Einsatzbereich.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur hydromechanischen Erzeugung von Schlitzen in Bohrlochwandungen gelöst, welche ein Gehäuse, ein ausfahrbares Schneidwerkzeug in Form einer Walze, einen Hydromonitoraufsatz sowie einen schräg zur Längsachse der Vorrichtung angeordneten, von abnehmbaren Begrenzungsplatten seitlich begrenzten Keil aufweist, wobei die Achse der Walze abgestuft ausgeführt ist und an ihren Enden einen kleinen Durchmesser aufweist, und in parallel zu der durch die Begrenzungsplatten und den Keil gebildete Keilnut verlaufenden Führungsnuten geführt ist.
Neu an der Vorrichtung ist, dass sie mit einem Hohlstabfilter (mit Querbohrungen versehenes, entlang der Längsachse der Vorrichtung angeordnetes Rohr) versehen ist, welches (koaxial) in zwei gegeneinander abgedichteten Hydraulikzylindern untergebracht ist, wobei der untere Hydraulikzylinder mit einer federbelasteten Kolbenstange verbunden ist, welche einen zentralen, entlang der Längsachse der Vorrichtung verlaufenden Spülkanal als Haupt- und einen parallel zur Längsachse der Vorrichtung versetzt verlaufenden Neben-Hydraulikkanal aufweist, und über zwei Profilplatten mit der Walze verbunden ist, welche die beidseitig des Keils angeordneten, abnehmbaren Begrenzungsplatten (stirnseitig) berühren, wobei der Keil abnehmbar und beim Betrieb der Walze gegenüber der Bohrlochwandung gleitend angeordnet ist, wobei die Enden der Walzenachse in in den Seitenplatten angeordneten Führungsnuten geführt sind, und die Seitenplatten die Walze und die beiderseits der Walze angeordneten Profilplatten umfassen, außerdem ist die Vorrichtung mit einem Scherzirkulationsventil (Kugelventilsitz) versehen und ein Hydraulikmonitor (Wasserwerfer, Düse) ist an der Kolbenstange angeordnet und mit dem Neben-Hydraulikkanal verbunden.
Die Analyse der Patentschriften, wissenschaftlichen und technischen Literatur lässt keine ähnliche, mit den wesentlichen technischen Merkmalen übereinstimmende technische Lösung erkennen, woraus sich sowohl Neuheit als auch erfinderische Tätigkeit schlussfolgern lässt.
In der Figur 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in ihrer Ausgangsstellung, in Figur 2 im Querschnitt A-A dargestellt.
Die Vorrichtung weist ein Gehäuse auf, welches aus vier Teilen zusammengesetzt ist: Pos. 1, 2, 3, 4.
In Figur 1 ist der obere Hydraulikzylinder 1 zu erkennen, in dem der mit der Feder 5 federbelastete Hohlstabfilter (mit Querbohrungen versehenes Rohr) 6 mit dem Kolben 7 angeordnet ist, der obere Hydraulikzylinder 1 ist mit dem unteren Hydraulikzylinder 2 verbunden, der mit dem Mediumteiler (Diaphragma) 8 versehen ist und die Feder 5 abstützt, die am Hohlstabfilter (mit Querbohrungen versehenes Rohr) 6 im obere Hydraulikzylinder 1 liegt und der den oberen und unteren Hydraulikzylinder sowie den Hohlstabfilter (mit Querbohrungen versehenes Rohr) 6 gegeneinander abdichtet. Das untere Ende des Hohlstabfilters (mit Querbohrungen versehenes Rohr) 6 ist mit der Kolbenstange 9 über die Befestigung 10 verbunden, in der ein Sitz für ein Kugelventil angeordnet ist, welcher oberhalb eines in der Kolbenstange 9 angeordneten, zentralen Spülkanals 11 angeordnet ist.
Der obere Teil der Kolbenstange 9 (Kolben) weist einen kreisrunden Querschnitt und eine Vorrichtung zur Befestigung des unteren Endes der Feder 12 auf. Das obere Ende der Feder 5 wird an der Vorrichtung 13 befestigt, welche im oberen Teil des Hydraulikzylinders 2 unter dem Mediumteiler (Diaphragma) 8 liegt. In der Kolbenstange 9 sind zwei Hydraulikkanäle angeordnet: ein eine Ablassöffnung 12 aufweisende zentraler Spülkanal 11 und ein Nebenkanal 14, an dessen unterem Ende ein Hydromonitoraufsatz 15, insbesondere ein Wasserwerfer oder eine Düse, angeordnet ist. Am unteren Ende der Kolbenstange 9 ist eine Bohrung für eine Achse 17 angeordnet, an der beidseitig der Kolbenstange 9 jeweils eine Profilplatte 19 angeordnet ist, welche mit einer quer zur Längsachse der Vorrichtung angeordneten Walzenachse 20 verbunden sind und über diese und über zwei abnehmbaren Seitenplatten 25 mit einer schräg zur Längsachse der Vorrichtung verlaufenden Keilnut 26 in Kontakt stehen, welche am Unterteil 18 des Gehäuses 3 angeordnet ist. Im Gehäuse 3 ist ein Spalt zur Aufnahme der Walze 23 ausgebildet. Die den kleineren Durchmesser aufweisenden Enden der Walzenachse 20 sind in den parallel zur Richtung der abnehmbaren Keilnut 26 verlaufenden Führungsnuten 24 geführt, wobei zwischen Walze 23 und Seitenplatten die Profilplatten 19 angeordnet sind. Das Gehäuse 3 ist mit einer Befestigungsmutter 28 und einer Unterlegscheibe 27 für ein schnelles Lösen und Austauschen der Schneidbaueinheit von der Vorrichtung versehen. Im oberen Teil der Vorrichtung ist ein Kugelventilsitz 29 angeordnet, dessen Gehäuse 4 mit dem oberen Hydraulikzylinder 1 verbunden ist, wobei der Kugelventilsitz 29 mit Scherstiften gehalten wird, die in einer Befestigung 30 angeordnet sind. Das Gehäuse 4 des Kugelventilsitzes 29 ist ein Gewindeübergangsstück, welches für die Aufnahme von durch das Bohrloch zu der Vorrichtung geführten Bohr- bzw. Pumpen- und Kompressorenrohren (PKR) dient.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Am PKR-Strang wird die Vorrichtung zur Perforationsstelle gesenkt. Nach der Positionierung der Vorrichtung im Bohrloch erfolgt zunächst eine Spülung der Vorrichtung und des Bohrlochs im Bereich der Vorrichtung, um Zunder, und mechanischen Teilchen, insbesondere Sediment und Ablagerungen von Gesteinsbrocken, die bei den geophysikalischen Arbeiten, insbesondere beim Vorantreiben des Bohrlochs und bei den gegebenenfalls erforderlichen Arbeiten zur Anpassung des Bohrlochs um die Vorrichtung einzuführen, in das Bohrloch und in die Hohlräume und Rohrleitungen der Vorrichtung gelangt sind, zu entfernen. Anschließend wird eine Kugel mit einem kleinen Durchmesser durch den PKR-Strang in die Vorrichtung hinabgesenkt, die nach dem Durchgang durch die PKR-Aufhängung, durch den Kugelventilsitz 29 und durch das Hohlstabfilter (mit Querbohrungen versehenes Rohr) 6 in den Kugelventilsitz an der Befestigungsaufnahme 10 des Hohlstabfilters (mit Querbohrungen versehenes Rohr) 6 fällt und den zentraler Spülkanal 11 in der Kolbenstange 9 überdeckt.
Danach wird der Betriebsdruck in der PKR aufgebaut. Der Überdruck in der Flüssigkeit wirkt auf den Kolben 7 und gleichzeitig über die Bohrungen im Hohlstabfilter (mit Querbohrungen versehenes Rohr) 6 auf den Hohlraum im Gehäuse 2. Dadurch wird der Kolben 7 und die Kolbenstange 9 vorwärts bewegt bei gleichzeitigem Ausdehnen der Feder 12 und Zusammendrücken der Feder 5. Die Kolbenstange 9 drückt bei der Vorwärtsbewegung in Richtung der Längsachse der Vorrichtung über die Achse 17 auf die zwischen den Profilplatten 19 angeordnete Walze 23 und lenkt diese aufgrund der beidseitigen Lagerung der Enden der Walzenachse 20 in den parallel zu der Keilnut 26 und schräg zur Längsachse der Vorrichtung verlaufenden Führungsnuten 24 der Seitenplatten 21 aus. Die Profilplatten 19, zwischen denen die Walze 23 frei angeordnet ist, wirken mit den abnehmbaren Begrenzungsplatten 25 der Keilnut 26 zusammen und drücken die Walze 23 bis zum Anschlag mit der Bohrlochwandung ab, wobei sich die Keilnut mit ihrer der Walze abgewandten Rückseite 18 an der gegenüberliegenden Bohrlochwandung abstützt. Durch den stufenweisen Druckaufbau im PKR-Strang und der damit verbundenen Vorrichtung von 10-20-40-60-80 (bar) wird die auf die Bohrlochwandung wirkende Kraft der Walze erhöht. Das Auswalzen eines Spalts in der Bohrlochwandung erfolgt durch die wechselweise Auf- und Abwärts-Verschiebung der unter Druck stehenden Vorrichtung über die Spaltlänge. Der Spalt wird in der Bohrlochwandung auf Grund der Plastizität (Überschreitung der maximalen Druckbeanspruchung) des Materials der Bohrlochwandung gebildet, das von der Walze ausgewalzt wird. Nach der Auswalzung des Spalts in der Bohrlochwandung wird der Druck in der Vorrichtung weiter erhöht, so dass aus dem Hydromonitoraufsatz (Wasserwerfer, Düse) 15 ein Flüssigkeitsstrahl austritt. Der Flüssigkeitsstrahl tritt aus dem Hydromonitoraufsatz (Wasserwerfer, Düse) 15 mit hoher Geschwindigkeit aus und zerstört mit seinem Druck den Zementstein und das Berggestein hinter der Bohrlochwandung und spült eine Kaverne über die gesamte Spaltlänge aus. Dabei bleibt der Abstand zwischen dem Hydromonitoraufsatz (Wasserwerfer, Düse) 15 und der Walzenachse 20 konstant. Nach dem Ausspülen der Kaverne wird der Druck in der Vorrichtung bis auf Umgebungsdruck abgebaut.
Durch die Rückstellkraft der Federn 5 und 12 wird die Kolbenstange 9 ins Gehäuse 2 eingezogen und bringt die gesamte Schneidbaueinheit in die Ausgangsstellung zurück.
Danach wird durch den PKR-Strang eine zweite Kugel mit einem größeren Durchmesser zu der Vorrichtung hinabgelassen, die den Kugelventilsitz 29 verschließt. Durch einen erneuten Druckaufbau im PKR-Strang werden durch den Druck der Kugel auf den Kugelventilsitz 29 die in der Befestigung 30 angeordneten Scherstifte abgeschert, die zur Befestigung des Kugelventilsitz 29 in Richtung Längsachse der Vorrichtung dienen, so dass nach dem Abscheren der Kugelventilsitz 29 nach unten fällt und eine Spülvorrichtung im Gehäuse freigibt.
Anschließend wird das Bohrloch in Betrieb genommen oder leer gepumpt, oder die Vorrichtung wird daraus geborgen.
Der technisch-wirtschaftliche Vorteil besteht in Folgendem:
  • 1. Durch die abnehmbare und auseinandersetzbare Schneidbaueinheit sind die Einzelteile einfacher herstellbar und einfacher austauschbar.
  • 2. Durch die Ausführung des abnehmbaren Keils mit einer großen Kontaktfläche gegenüber der Bohrlochwandung auf seiner der Walze abgewandten Seite kann der Großteil der beim Betrieb der Walze auftretenden Reaktionskräfte abgeleitet werden, so dass der Strang der Vorrichtung selbst bei teilweise fehlendem Zementstein hinter dem Keil nicht durchgebogen wird, wodurch eine hohe Zuverlässigkeit beim Betrieb gewährleistet wird.
  • 3. Durch die Mehrfachverwendung der Bauteile der Vorrichtung wird ein einfacher Aufbau, eine hohe Sicherheit und eine einfache Herstellbarkeit der Vorrichtung gewährleistet.
  • 4. Durch den einfachen Aufbau der Vorrichtung und die Mehrfachverwendung der Bauteile wird der Einsatzbereich der Vorrichtung erweitert, d.h. sie kann für die Schlitzbildung in den Wandungen von Bohrlöchern mit unterschiedlichen Durchmessern eingesetzt werden.
  • 5. Die Ausstattung der Vorrichtung mit einem Scherzirkulationsventil ermöglicht ihr Heben aus dem Bohrloch mit einer dem Werkzeuggewicht entsprechenden, normaler Geschwindigkeit, wodurch die Verfahrensgerechtheit bei der Reparatur und im Betrieb der Vorrichtung erhöht wird.
    • Die Vorrichtung wurde bei der Erschließung neuer Quellen erprobt. Der Einsatz der Vorrichtung reduziert die Kosten bei der Inbetriebnahme von Bohrlöchern.
    Informationsquellen
  • 1. Urheberschein der UdSSR Nr. 1337513, Kl. E21 B43/114
  • 2. Patentschrift RU 2161697, Kl. E21 B43/114
  • 3. Urheberschein der UdSSR Nr. 2039220, Kl. E21B43/114
  • 4. Patentschrift RU 2151858, Kl. E21 B43/114
    • Benutzte technische Begriffe
    • Keilnut = Keil, Nut entsteht durch die abnehmbaren Begrenzungsplatten 25
    • Seitenplatten 21 am Gehäuse
    • Seitenplatten 25 begrenzen die Keilnut -> Begrenzungsplatten
    • Rohrhohlraum = Innenbereich in der Sonde, der von Rohren, Zylindern etc gebildet ist. -> Rohrleitung, PKR.
    • Hydromonitor stellt Verbindung zwischen «Rohrhohlraum» und Bohrloch her.
    • Mediumteiler = Dichtung, Dichtring, Ding im Pneumatikzylinder, an dem die Kolbenstange befestigt ist, Diaphragma
    • Sonde -> gefutterte Sonde -> casing string -> Bohrstrang Verrohrung = Bohrloch
    • Perforator = Schlitzvorrichtung, Vorrichtung zum Schlitzen von Bohrlöchern, Bohrlochschlitzvorrichtung, Schlitzer / Schlitzerzeuger, Aufschneider, Jack the Ripper, Massenmörder -> Vorrichtung für einen Massenmörder -> Kettensäge!
    • Quetschscheibe = Walze mit Schneidscheibe = Walzscheibe
    • Hohler Stockfilter = Hohlstabfilter = durch Querbohrungen kann Sediment nicht durchströmen.
    • Hydromonitor = Wasserwerfer, Wasserkanone, Wasserdüse
    • Scherzirkulationsventil = Vereitlerventil
    • Bohrlochverkleidung = Bohrlochwandung
    • Profilplatte (19) /= Seitenplatte (21) /= Begrenzungsplatte (25)
    • Keilnut = Keil

    Claims (3)

    1. Vorrichtung zur hydromechanischen Erzeugung von Schlitzen in Bohrlochwandungen, mit einem Gehäuse, einem ausfahrbaren Schneidwerkzeug in Form einer Walze, einem Hydromonitoraufsatz (Wasserwerfer, Düse), einem schräg zur Längsachse der Vorrichtung angeordneten Keil, beidseitig des Keils angeordnete abnehmbaren Begrenzungsplatten (25) sowie einer abgestuften Walzenachse (20), welche an ihren Enden in einer parallel zu dem Keil verlaufenden Führungsnut (24) (gleitend) angeordnet ist,
      dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung ein Hohlstabfilter (6, mit Querbohrungen versehenes Rohr) angeordnet ist, das in zwei gegeneinander abgedichteten Hydraulikzylindern (1, 2) untergebracht ist, wobei der untere Hydraulikzylinder (2) eine federbelastete Kolbenstange (9) aufweist, welches einen zentralen Spülkanal (11) und einen Nebenkanal (14) aufweist und mit der Walze (23) über zwei Profilplatten (19) verbunden ist, welche stirnseitig seitlich an dem Keil angeordneten Begrenzungsplatten (25) berühren, wobei der Keil lösbar an dem Gehäuse angeordnet ist und während des Betriebs der Walze (23) diese gegenüber der Bohrlochwandung gleitend abstützt und die Enden der Walzenachse (20) beidseitig in zwei die Walze (23), die Profilplatten (19) und den Keil (18) umfassenden Seitenplatten (21) angeordneten Führungsnuten (24) geführt sind.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung ein Kugelventilsitz (29) angeordnet ist.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet, dass der Hydromonitoraufsatz (15) an der Kolbenstange (9) angeordnet und mit dem in der Kolbenstange (9) angeordneten Nebenkanal (14) verbunden ist.
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