EP3828378B1 - Device and method for protecting deep boreholes against pressure - Google Patents

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EP3828378B1
EP3828378B1 EP20190430.7A EP20190430A EP3828378B1 EP 3828378 B1 EP3828378 B1 EP 3828378B1 EP 20190430 A EP20190430 A EP 20190430A EP 3828378 B1 EP3828378 B1 EP 3828378B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
receiving body
pressure
deep
interior space
casing
Prior art date
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Active
Application number
EP20190430.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP3828378A1 (en
EP3828378C0 (en
Inventor
David Lentsch
Matthias Sturm
Alexandros Savvatis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Erdwerk GmbH
Original Assignee
Erdwerk GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Erdwerk GmbH filed Critical Erdwerk GmbH
Publication of EP3828378A1 publication Critical patent/EP3828378A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP3828378B1 publication Critical patent/EP3828378B1/en
Publication of EP3828378C0 publication Critical patent/EP3828378C0/en
Active legal-status Critical Current
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/10Wear protectors; Centralising devices, e.g. stabilisers
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B41/00Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/02Subsoil filtering
    • E21B43/10Setting of casings, screens, liners or the like in wells

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for pressure protection of deep wells, in particular geothermal, oil, gas and/or cavern wells.
  • closed spaces can occur along the deep drilling.
  • a space can be created, for example, in the form of an annular space between an inner and an outer casing of the deep well.
  • media with a thermal expansion coefficient other than zero are present in these closed spaces. This includes fluids such as water.
  • APB annular pressure build up
  • TEP trapped annular pressure
  • the change in the temperature of the enclosed medium occurs, for example, when the temperature of the pumped medium in the deep well is high.
  • the high temperature of the medium conveyed in the deep well is at least partially transferred to the closed space.
  • the resulting change in the pressure difference can be so great that damage to the deep drilling occurs as a result.
  • the object according to the invention is achieved by a device for pressure protection of deep bores according to patent claim 1. Furthermore, the object according to the invention is achieved by a method for pressure protection of deep wells according to patent claim 19. Advantageous developments of the invention are described in the dependent patent claims.
  • the above-mentioned object is achieved according to claim 1 by a device for pressure protection of deep wells, in particular geothermal, oil, gas and/or cavern wells.
  • the device comprises at least one receiving body which is designed to receive a compressible medium in an interior space.
  • the receiving body has at least one opening, which forms a transition between the interior and an area surrounding the receiving body.
  • the at least one opening can be closed with at least one closure element and is arranged in the opening assigned to it.
  • the closure element is also designed to assume an open and a closed state depending on a predetermined pressure difference between the interior and the environment.
  • the receiving body is formed at least in sections by a coiled tubular element, with the coiled tubular element being embodied in a helical shape.
  • the device according to the invention makes it possible to prevent impermissible pressure differences. Furthermore, the device according to the invention provides a simple receiving body for pressure protection.
  • the receiving body can be configured as required.
  • Tubular elements are available on the market with different properties such as diameters, material and strength and can therefore be selected in a wide variety of designs for the intended use. Such tubular elements can be standardized according to DIN, ISO or ASME. Standardized tubes can be used as tube elements. If necessary, these can be adjusted later and, for example, brought into the required twisted shape or length.
  • the coiled shape of the tubular elements allows the at least one receiving body to be adapted to existing geometries.
  • the convoluted shape can take into account an existing shape of the deep hole, for example a tube of the deep hole.
  • the coiled tubing member may at least partially wrap a tube of the downhole around its circumference. Furthermore, it can be guided along an existing pipe of the deep bore in the longitudinal direction.
  • the convoluted shape enables a narrow design of the device according to the invention, which is based on the spatial conditions available.
  • the absorbable compressible medium for example air or an inert gas, makes it possible to be compressed when the pressure rises, which occurs, for example, when another medium flows into the absorbing body according to the invention.
  • the compressible medium serves as a kind of buffer that at least partially compensates for an increase in pressure with additional volume. Furthermore, the compressible medium can be specifically selected in advance depending on its properties and the existing requirement.
  • the closure element makes it possible to secure the pressure in the deep well as a function of a predetermined pressure difference.
  • the predetermined pressure difference at which the closure element assumes the closed or the open state can thus be adjusted as required. This can prevent the pressure from being secured even if the pressure difference is too low, i. h the locking element opens too early.
  • the compressible medium does not escape from the at least one receiving body in advance, for example during installation of the device according to the invention at its place of use, and is replaced by a less compressible or even incompressible medium that would limit or prevent the pressure protection. If the closure element assumes the open state, a pressurized medium can flow from the surroundings of the receiving body into the receiving body expand.
  • the pressure in the receiving body can increase and the compressible medium can be compressed. However, the pressure in the vicinity of the accommodating body can also be reduced. This can prevent impermissibly high pressures from occurring during deep drilling.
  • the closure element makes it possible to adjust the device according to the invention directly at the place of use, for example on a surface of the deep bore before assembly. Provision can be made for the closure element to be connected to the receiving body via a thread, for example, so that different closure elements can be optionally screwed in.
  • the device according to the invention also allows it to be manufactured and assembled remotely from its place of use and then to be adapted and installed on site. For example, spatial restrictions at the place of use can be circumvented.
  • the small number of individual components of the device according to the invention enables a low susceptibility to errors. Furthermore, the assembly effort in the factory and on site can be reduced.
  • the at least one receiving body is made of metal, in particular steel.
  • the receiving body can also be made of a plastic or a composite material.
  • the at least one closure element is made of metal, in particular steel, plastic, ceramic, glass, a composite material or a combination of materials.
  • different areas of the closure element can be made of a different material suitable for the application. The materials of the receiving body and of the closure element can thus advantageously be selected for the intended use.
  • the coiled tubular element is embodied in a helical shape.
  • This geometric shape makes it possible to adapt the tubular element to existing geometries of a deep hole. Furthermore, a receiving body can be formed which is continuous extends. The length can be adjusted as required. Existing rooms can be used efficiently.
  • the coiled tubular element is helical, it can, for example, wind around another element. Furthermore, the gradient of the helix course is freely adjustable. In other words, the number of turns of the coiled tube element is freely adjustable in relation to a length extension of the helical shape.
  • a helical shape is understood to be a shape similar to a helix, a cylindrical spiral or a helix.
  • a development of the invention provides that two or more receiving bodies are arranged adjacent to one another, in particular in a radial direction of the depth bore. It can be provided that a coiled tubular element of an outer receiving body encompasses a coiled tubular element of an inner receiving body. It is thus possible to increase the number of receiving bodies in a deep borehole. In addition, available space in a deep drilling can be used efficiently. Overall, the ability to pressure secure the deep well is improved.
  • the tubular element is wound in such a way that adjacent windings are arranged at a distance from one another or abut one another. If adjacent windings are arranged adjacent to one another, the available space can be used efficiently. If adjacent windings are arranged at a distance from one another, space can be provided in a targeted manner that can be used, for example, for other purposes. For example, access to a wound element may be provided by the objected arrangement.
  • the tube element itself can possibly consist of a flexibly expandable material, at least in sections.
  • a further development of the invention provides that the receiving body is designed to wind around an inner casing arranged in the depth bore and/or to be received in an outer casing. If the receiving body winds around an inner tubing, the device for pressure protection can protect the pressure outside of this inner tubing. Accordingly, the pressure-protection device can protect the pressure inside an external piping when it is accommodated therein.
  • the receiving body is adapted to be arranged in a space between the inner casing and the outer casing.
  • the pressure in the intermediate space can be safeguarded with the device according to the invention.
  • the coiled tube element can be adapted to the existing geometry of the gap.
  • the at least one closure element has a predetermined breaking point.
  • the predetermined breaking point can be designed in such a way that it breaks in a predetermined manner.
  • the predetermined breaking point of the closure element can thus advantageously break at a predetermined pressure difference.
  • the predetermined pressure difference can be a value below a critical pressure difference.
  • the pressure equalization can advantageously already take place before a critical pressure arises and the deep drilling, in particular one of the casings, would be damaged.
  • refractive elements can be inexpensive to manufacture and simple to install and replace in the field.
  • the at least one closure element is a valve, a pressure-adjustable pressure valve, a bursting disk or a bursting plug.
  • the valve makes it possible to fill the receiving body with a compressible medium in advance and thus a certain amount of the compressible Provide medium in the receiving body. Furthermore, the valve makes it possible to apply a specific pressure to the compressible medium in the receiving body beforehand.
  • the pressure-adjustable pressure valve makes it possible to variably set the pressure at which the valve opens and closes.
  • the pressure-adjustable pressure valve can have a spring whose spring force can be adjusted.
  • the bursting disc and the bursting plug irreversibly change state in contrast to the valve and the pressure-adjustable pressure valve. So if the bursting disc or bursting plug breaks, the closure element is permanently open.
  • the compressible medium comprises a fluid.
  • the compressible medium is a compressible gas, a compressible liquid, or a combination thereof.
  • the fluid may include air, nitrogen, other compressible media, or a mixture thereof.
  • Fluids have the advantage that they adapt to existing geometries and at least partially fill them. They can also be supplied via hose systems.
  • a gas usually has the advantage of being more compressible than a solid or liquid, while at the same time having a lower density.
  • the thermal expansion coefficient of the compressible medium in the interior is lower than the thermal expansion coefficient of a medium surrounding the device according to the invention.
  • the thermal expansion coefficient of the compressible medium in the interior increases less than the pressure of the surrounding medium.
  • the receiving body can be fixed in the deep bore with at least one fixing arrangement. It is thus advantageously possible to arrange the receiving body at a predetermined position in the deep bore. Furthermore, it is possible to arrange several receiving bodies at different points of the deep bore. In this way, receiving bodies can be arranged in a targeted manner and as required at different distances from the depth bore. Furthermore, the fixing arrangement can have a protective effect on the receiving body, so that damage to the receiving body can be prevented.
  • the at least one fixing arrangement can be fixed relative to the inner piping and/or the outer piping.
  • the device according to the invention can thus be arranged flexibly.
  • the at least one fixing arrangement prevents an axial movement of the receiving body along the inner casing and/or outer casing.
  • a receiving body is fixed in the deep bore with two fixing arrangements.
  • the two fixing arrangements can thus be arranged on different sides of the receiving body.
  • a fixing arrangement can be arranged on an underside of the receiving body, while the other fixing arrangement is arranged on an upper side of the receiving body.
  • the fixing arrangement on the underside of the receiving body can prevent the receiving body from slipping further into the deep bore.
  • the fixing arrangement on the upper side of the receiving body can also prevent the receiving body from slipping out of the deep bore, for example due to buoyancy forces.
  • the fixing arrangement is clamped in relation to the inner piping and/or outer piping.
  • Jamming has the advantage of preventing damage to the inner tubing and/or outer tubing.
  • reliable fixation is made possible. In this way, sensitive piping can be protected and weak points in the internal piping and/or external piping can be prevented.
  • the fixing arrangement comprises at least one screw. This can be bolted against the inner tubing and/or outer tubing. Screws provide a flexible means to releasably secure the fixture assembly. Furthermore, a large number of screws can be provided in order to fix the fixing arrangement. A force distribution and a force introduction into the inner tubing and/or outer tubing can thus be distributed over the multiplicity of screws. Furthermore, the effect of an incorrect fastening of a single screw on the fixation of the fixation arrangement is also reduced.
  • the at least one screw is designed as a stud screw. This can be bolted against the inner tubing and/or outer tubing.
  • the fixing ring can be designed in such a way that it at least partially fills an annular space between the inner tubing and the outer tubing. This is particularly advantageous when a fixation relative to the inner or outer piping is provided.
  • the fixing ring can be designed in such a way that it does not completely fill the annular gap between the inner casing and the outer casing in the radial direction at least in sections along its circumference. This allows for increased circulation of media in the space. For example, this can be advantageous for cementation processes or a more homogeneous distribution of a medium in the intermediate space.
  • the fixing ring is designed with a variable wall thickness in the radial direction. This is particularly advantageous when increased circulation is desired in the space between the inner casing and the outer casing. For example, this can be advantageous for cementation processes or a more homogeneous distribution of a medium in the intermediate space.
  • the fixing ring has ribs with clearances arranged between them, with the ribs being formed larger in the radial direction than the clearances.
  • the ribs can be arranged on the outside of the fixing ring.
  • the at least one screw of the fixing arrangement can be arranged in one of the clearances. It can extend in the radial direction for fixation.
  • the fixing ring is made of metal, in particular steel.
  • the fixing ring can be formed from a plastic such as a synthetic resin or from a cement-based material or a composite material.
  • the fixation ring can be a cast part, a turned part, a milled part, a 3D printed part or a combination.
  • the receiving body comprises a number of different closure elements.
  • a valve can be provided to apply a predetermined pressure to the receiving body. This can already take place during installation or assembly.
  • a pressure-adjustable pressure relief valve, bursting disc, or bursting plug may be provided to assume the open and closed states for pressure relief at a later time.
  • multiple closure elements increase the reliability of pressure protection.
  • the different closure elements assume the open and closed state when there is a different pressure difference between the interior space and the environment. This can allow for staggered pressure hedging.
  • the receiving body comprises a number of sections which are separated from one another by closure elements. This can allow for staggered pressure hedging.
  • the device according to the invention can be flexibly adapted to circumstances.
  • the plurality of closure elements can be configured to assume the open and closed states when there is a different pressure difference between the adjacent sections. This can allow for staggered pressure hedging.
  • the device comprises a plurality of receiving bodies.
  • the scope of the pressure protection can be adapted to the existing conditions.
  • the reliability can be increased.
  • the multiple receiving bodies can have different closure elements. This enables a flexible configuration of the device according to the invention.
  • the device comprises a plurality of receptacle bodies
  • the plurality of receptacle bodies assume the open and closed state when there is a different pressure difference between the respective interior space and the environment.
  • the receiving bodies provide pressure protection in the event of a different pressure difference. Furthermore, this can enable a staggered pressure protection.
  • the object on which the invention is based is achieved by a method for pressure protection of deep wells, in particular geothermal, oil, gas and/or cavern wells.
  • the method is preferably carried out using a device of the type described above.
  • At least one receiving body is designed to receive a compressible medium in an interior space.
  • at least one closure element is designed to assume an open and a closed state depending on a predetermined pressure difference between the interior of the receiving body and an environment.
  • the method comprises the step of subjecting the receiving body to a predetermined pressure, the step of arranging the receiving body in the deep borehole and the step of equalizing a pressure difference between the interior and the surroundings of the receiving body, with the closure element at least temporarily assuming an open state.
  • the method according to the invention enables a simple solution for pressure protection in deep drilling. Furthermore, the method according to the invention can be flexibly adapted and is therefore advantageous for different types of deep drilling.
  • the loading of the receiving body with a predetermined pressure makes it possible to adapt the receiving body for its intended use and to modify it according to the requirements. It can be provided that a compressible medium is filled into the receiving body.
  • the step of arranging the accommodating body in the deep bore makes it clear that the accommodating body can first be manufactured and modified remotely from its place of use and finally installed and arranged at the place of use. In this way, for example, spatial restrictions at the place of use can be circumvented, which would not allow or only to a limited extent to modify the receiving body, such as for example subjecting the receiving body to a predetermined pressure.
  • the pressure equalization described above ensures that the deep drilling is protected against pressure. It enables critically high pressures in the vicinity of the device according to the invention to be reduced and/or prevented. In this way, damage to the deep borehole, in particular to the pipes used, can be avoided as a result of critically high pressure, in particular in the vicinity of a pipe, such as in an intermediate space or an annular space.
  • the pressure equalization can also have a positive effect on areas of the deep well that are further away, since the pressure can also drop there depending on the structure of the surroundings. The effective range can therefore be larger than the direct surroundings of the device according to the invention.
  • the method according to the invention is easy to carry out. It also offers the possibility of being adapted to the prevailing conditions. Furthermore, the receiving body and/or the closure element used in the method can be adapted to the circumstances.
  • a development of the method according to the invention provides that a medium flows into the receiving body during the pressure equalization. In this way, an additional expansion volume can be generated. The pressure of the inflowing medium can be reduced as a result.
  • a compressible medium in the interior of the receiving body changes its volume during the pressure equalization.
  • the change in volume can bring about a reduced pressure in the area surrounding the device according to the invention. In this way, an impermissibly high pressure in the area can be prevented.
  • the at least one closure element assumes a permanently open state during pressure equalization. It can be an irreversibly actuatable closure element.
  • closure element assumes an open state above the predetermined differential pressure and a closed state below the predetermined differential pressure. It can be a reversibly operable closure element.
  • figure 1 shows a schematic sectional view of a deep well 10, which includes a multiplicity of devices 12 according to the invention for pressure protection.
  • the deep borehole 10 runs to the ground surface 14 and extends into the ground 16 in several sections, the diameter of the deep borehole 10 being smaller the further the deep borehole 10 extends into the ground 16 .
  • the deep borehole 10 is designed to be essentially axisymmetric to a borehole axis A.
  • the borehole wall 18 may include cementing 20.
  • a standpipe 22 is arranged in the length of the depth extent of the borehole wall 18.
  • the casing 24 Inside the standpipe 22 there is a casing, referred to below as the casing 24 , with a smaller diameter compared to the location 22 .
  • the casing 24 has a greater depth extension than the standpipe 22.
  • the standpipe 22 and the casing 24 can be made of steel.
  • a cementing 20 is also arranged in a space between the standpipe 22 and the casing 24 , lining the space and extending over the entire length of the casing 24 .
  • an anchorage referred to as a tieback 26 is formed within the casing 24 .
  • the tieback 26 borders on the production hole 28 of the deep well 10 .
  • a first fluid 30 and a device 12 according to the invention are located between the casing 24 and the tieback 26.
  • a lower area of the tieback 26 adjoins a first production liner 32 .
  • cementing 20 is also formed in a lower area, which forms a transition to the ground 16 .
  • the first production liner 32 forms a transition to the borehole 28.
  • No cementation is formed in an upper area of the first production liner 32, but rather in a transition area 33, in which the length of the first production liner 32 and the casing 24 overlap.
  • a second fluid 34 and one of the devices 12 according to the invention are arranged.
  • the second fluid 34 may be free water after a cementation process.
  • first Separating element 36 is arranged, which separates the first fluid 30 from the second fluid 34 .
  • the first separator 36 may be what is known in the art as a top liner hanger packer.
  • a second production liner 38 is arranged further inside the borehole 28 opposite the first production liner 32 with a smaller diameter and at a distance from it.
  • a second separating element 40 and a third separating element 42 are arranged in an intermediate space 39 between the first production liner 32 and the second production liner 38 .
  • the second separating element 40 closes off the intermediate space 39 between the first production liner 32 and the second production liner 38 at the top, ie oriented in the direction of the earth's surface 14, towards the borehole.
  • the third separating element 42 is also arranged below the second separating element 40 in the intermediate space 39 between the first production liner 32 and the second production liner 38 and divides a non-cemented area into two sub-areas, in each of which a device 12 according to the invention is arranged. Each of the sub-regions is at least partially filled with the second fluid 34 .
  • cementing 20 is also formed on the outside of the second production liner 38 , which extends to a lower end of the second production liner. The top of the cementation 20 is substantially coincident with the bottom of the first production liner 32 .
  • a perforated tubular element 44 adjoins an inner area of the second production liner 38, which is perforated opposite the conveyor hole 28 and extends deeper into the borehole 28 than the second production liner 38.
  • FIG figure 2 shows a schematic detailed view of an embodiment variant of the device 12 according to the invention in the deep borehole 10.
  • the schematic detailed view according to FIG figure 2 is a partial section through the deep hole 10 according to figure 1 at the level of the M mark.
  • FIG 2 shows the device 12 according to the invention with a receiving body 46.
  • the receiving body 46 is formed by a coiled, helical tubular element 48.
  • the coiled tubing member 48 includes a plurality of coils which abut one another and surround an inner tubing 50 .
  • Outboard of the coiled tubing member 48 is outer tubing 52 .
  • the inner casing 50 corresponds to the second production liner 38 and the outer casing 42 to the first production liner 32.
  • a cementation 20 is formed outside the outer casing 52 .
  • the wall thickness of the cementation 20 is pronounced to different extents in the longitudinal extent of the deep borehole 10 .
  • the soil 16 adjoins the cementing 20 .
  • the coiled tube element 48 is hollow inside.
  • a first opening 54 is formed at one end of the coiled tubing member 48 and a second opening 56 is formed at the other end of the coiled tubing member 48 .
  • a first closure element 58 is arranged in the first opening 54 and a second closure element 60 is arranged in the second opening 56 .
  • a first fixing arrangement 62 is arranged at one end of the receiving body 46 and a second fixing arrangement 64 is arranged at the other end of the receiving body 46 .
  • the two fixing arrangements 62, 64 each have a fixing ring 63, 65.
  • the fixing rings 63, 65 enclose the inner casing 50 and are surrounded by the outer casing 52.
  • the fixing rings 63, 65 are of essentially the same design, but one fixing ring 63 is rotated by 180 degrees relative to the other fixing ring 65, so that the same sides are arranged relative to the receiving body 46.
  • the second fixing ring 65 includes a plurality of ribs 66.
  • the ribs 66 are evenly distributed in the circumferential direction of the second fixing ring 65 and extend outward in the radial direction of the fixing ring 65.
  • the ribs 66 extend in the longitudinal direction of the fixing ring 65 and thus also in the longitudinal direction of the deep bore 10 and the receiving body 46.
  • a respective clearance 68 is formed between two ribs 66.
  • the ribs 66 are designed to be larger in the radial direction than the clearances 68.
  • a plurality of screws 70 which are designed as stud bolts, are arranged in each of the respective clearances 68.
  • the clearances 68 are never in contact with the outer casing 52 due to their smaller lateral extent. If the ribs 66 are in contact with the outer casing and the fixing ring 65 encloses the inner casing 50, free space still remains through the clearances 68, which can enable a simple cementing process. Furthermore, media surrounding the fixing ring 65 can circulate freely.
  • FIG figure 3 shows a schematic detailed view of an embodiment variant of the device 12 according to the invention, arranged in the deep bore 10, in a section along the marking M of FIG figure 1 .
  • the device 12 according to the invention is arranged in the intermediate space 39 between the inner casing 50 and the outer casing 52 .
  • the first closure element 58 is arranged at the first opening 54 .
  • the first fixing arrangement 62 is likewise arranged in the intermediate space 39 above the receiving body 46 .
  • the fixing ring 63 of the first fixing arrangement 62 extends in the radial direction over the entire intermediate space 39 and touches the inner piping 50 .
  • the fixing ring 63 is fixed to the inner piping 50 .
  • the representation according to figure 3 is not true to scale, in fact the fixing ring 63 is spaced from the outer casing 52. It is also possible that the fixing ring 63 touches the outer piping 52 . This is the case in particular when the fixing ring 63 is fixed to the outer casing 52 .
  • the second fluid 32 is located in the remaining space 39 shown.
  • the cementation 20 is formed, which forms a transition to the ground 16 .
  • the wall thickness of the cementation 20 in the longitudinal direction of the deep borehole 10 is designed to have different strengths.
  • a compressible medium 72 is located in the coiled tube element 48.
  • the compressible medium 72 is not shown in detail, but includes, for example, air, nitrogen, other compressible media or a mixture thereof.
  • figure 4 12 is a schematic side view of the containment body 46 formed by the coiled tubing member 48 in accordance with the present invention. It can be seen that the turns of the tubular member 48 abut one another. Tubular member 48 is helically wound about borehole axis A at a constant radius.
  • the first opening 54 of the coiled tubing member 48 is in figure 4 not visible. In the illustration shown, the first opening 54 is formed on the rear side of the receiving body 46 .
  • the second opening 56 of the coiled tubing 48 is formed on another side of the coiled tubing 48, which is the lower side as viewed.
  • the second closure element 60 is arranged in the second opening 56 .
  • figure 5 12 is a schematic three-dimensional side view of the receiving body 46 according to the invention.
  • the second closure element 60 is designed as a bursting plug.
  • the first opening 54 is shown in FIG figure 5 not visible because it is formed on the back of the receiving body 46 in the illustration shown.
  • tubular element 48 is wound helically around the borehole axis A with a constant radius. Further, the turns of the coiled tubing member 48 abut one another.
  • FIG 6 is a schematic exploded drawing of a fixing arrangement 62, 64 according to the invention.
  • the fixing ring 63, 65 comprises the plurality of ribs 66 which are distributed evenly in the circumferential direction of the fixing ring 63, 65 and extend outwards in the radial direction.
  • the clearances 68 are formed between the ribs 66 .
  • a multiplicity of threads 74 are formed in the clearances 68 and extend in the radial direction of the fixing ring.
  • the screws 70 shown floating in the exploded drawing are designed in such a way that they can be screwed into the threads 74 in the clearances 68 of the fixing ring 63, 65.
  • the screws 70 are designed as studs.
  • a circumferential surface 76 of the fixing ring 63, 65 that is on the inside in the radial direction is essentially flat.
  • the inner peripheral surface 76 is at each point to the longitudinal axis of the fixing ring 63, 65 equally spaced.
  • An outer peripheral surface 78 of the fixing ring 63, 65 is not flat, as explained, but includes the ribs 66 and the clearances 68.
  • the fixing ring 63 , 65 has a chamfer 80 which extends in the circumferential direction and is arranged between a front side of the fixing ring 63 , 65 and the outer circumferential surface 78 .
  • a chamfer 80 can also be formed on the rear side of the fixing ring 63, 65. In the illustration shown, however, no such chamfer 80 is formed on the rear side of the fixing ring 63, 65.
  • FIG. 7 is a schematic detailed view of a fixing arrangement 62, 64 according to the invention arranged in a deep well 10.
  • the fixing arrangement 62, 64 is arranged between the inner casing 50 and the outer casing 52.
  • the inner casing 50 is substantially opposite the borehole axis A centered. Accordingly, the fixture assembly 62, 64 and outer casing 52 is also substantially centered about the borehole axis A.
  • the ribs 66 of the fixing ring 63, 65 rest against the outer tubing 52.
  • the inner peripheral surface of the fixing ring 63, 65 rests against the inner tubing 50.
  • FIG. As can be seen from the illustration, the clearances 68 form a free passage between the fixing ring 63, 65 and the outer casing 52.
  • the respective transitions between the clearances 68 and the ribs 66 are not designed with sharp edges, but radii form a smooth transition .
  • FIG 8 is a schematic detailed view of a fixing arrangement 62, 64 according to the invention with screws 70 in section.
  • the fixture assembly 62, 64 is positioned within the downhole well 10 and disposed between the outer casing 52 and inner casing 50. As shown in FIG.
  • the section through the fixing arrangement 62, 64 is shown in FIG figure 7 along line BB. Accordingly, one of the clearances 68 is cut through the cut.
  • the fixing ring 63, 65 is fixed relative to the inner tubing 50. This is brought about by the screws 70 of the fixing ring 63 , 65 being screwed into the fixing ring 63 , 65 in the direction of the inner casing 50 and a front face of the screws 70 being pressed against the inner casing 50 . This creates a clamping force that prevents the fixing ring 63 , 65 from slipping or twisting relative to the inner tubing 50 .
  • the number of screws 70 can be selected almost arbitrarily, but a minimum clamping force is required so that no slipping or twisting takes place.
  • a higher number of bolts 70 results in a better distribution of the forces applied by the bolts 70 to the inner casing 50 since a single bolt 70 then has to apply a lower clamping force and at the same time the individual clamping forces are distributed over a larger area of the inner casing 50 .
  • figure 9 shows a schematic detailed view of an opening 54, 56 of the receiving body 46 with closure element 58, 60. More precisely, in FIG figure 9 a detail out figure 4 shown in a front view, namely the second opening 56 with the second closure element 60. It can be seen that the second closure element 60 is arranged inside the coiled tube element 48 and the second opening 56 closes.
  • FIG 10 shows a schematic sectional view through the closure element 60 on the receiving body 46 of the device 12 according to the invention figure 9 shown in section along line CC.
  • the closure element 60 is arranged at the opening 56 of the receiving body 46 .
  • the closure element 60 is designed as a bursting plug which comprises an end cap 82 , a pipe socket 84 and a bursting plug element 86 .
  • the end cap 82 is attached to an end face of the opening 56 of the receiving body 46 .
  • the pipe socket 84 is arranged on an inside of the end cap 82 .
  • the outside of the pipe socket 84 bears against the inner circumference of the end cap 82 and its end face partially touches the end face of the opening 56.
  • the rupture plug element 86 is arranged inside the pipe socket 84. It is connected to the pipe socket 84.
  • a rupturable element 88 is arranged in the bursting plug element 86, which ruptures above a permissible differential pressure between the inner area of the receiving body 46 and the other side of the rupturable element 88 on an outer side of the receiving body.
  • the rupturable element 88 can be designed with a predetermined breaking point.
  • the rupturable element 88 can be made of ceramic or a metal, for example.
  • the coiled tubing member 48, end cap 82, tube stub 84 and rupture plug member 86 may be formed of a weldable metallic material and welded together. Furthermore, they can be connected to one another by other suitable types of connection such as gluing or by means of threads.
  • the pipe socket 84 is welded to the end cap 82 .
  • a thread is formed on the inside of the pipe socket 84, which thread can be attached subsequently, into which the rupture plug element 86 is screwed.
  • End cap 82 is shown welded to coiled tubing 48 .
  • the closure element 60 off figure 10 and its location relative to the coiled tubing member 48 is for exemplary purposes only.
  • the closure element 60 can also be designed differently and thus, for example, be arranged completely within the opening 56 of the receiving body 46 .
  • FIG 11 shows a schematic view of a device 12 according to the invention with a meanderingly wound tubular element 148.
  • the shown wound tubular element 148 of the receiving body 146 comprises essentially straight sections and/or slightly curved sections which are connected to one another with curved sections.
  • the compressible medium 72 is located inside the meanderingly wound tubular element 148 .
  • the device 12 shown comprises two closure elements 58 , 60 which are arranged in respective openings 54 , 56 .
  • the length of the coiled tubular element 148, the number of curved sections and the spacing of the straight sections can be adapted to the requirements of a deep well 10 in almost any way.
  • the coiled tube element can be formed similar to a mat. If required by the geometry of the place of use, provision can be made for the coiled tubular element 148 to be bent further, for example about an axis which lies in the plane of the drawing.
  • FIG 12 shows a schematic view of a device 12 according to the invention with a receiving body 246 with a spirally wound tubular element 248.
  • the spirally wound tubular element 248 is not shown in section in the illustration shown.
  • the device 12 comprises two closure elements 58, 60 which are arranged in respective openings 54, 56 which are not shown in detail.
  • the desired shape of the one or more receiving bodies 46, 146, 246 can be selected in a first step.
  • the at least one receiving body 46, 146, 246 is formed from corresponding coiled tubular elements 48, 148, 248.
  • the individual components of the receiving body 46, 146, 246 can be connected to one another using suitable connecting means.
  • the appropriate at least one closure element 58, 60 is selected for use and arranged in the receiving body 46, 146, 246.
  • the receiving body 46, 146, 246 is also filled with a compressible medium 72.
  • the receiving body 46, 146, 246 can now be subjected to a predetermined pressure.
  • the receiving body 46 , 146 , 246 is now arranged in the deep bore 10 .
  • the receiving body 46, 146, 246 can be fixed in the deep bore 10 with the at least one fixing arrangement 62, 64.
  • the fixing can be easily performed by tightening the screws 70, for example.
  • the closure element 58, 60 opens and the medium surrounding the receiving body 46, 146, 246 according to the invention can flow into the receiving body 46, 146, 246 flow in. In doing so, it displaces and compresses the compressible medium 72 in the receiving body 46, 146, 246.
  • the pressure in the vicinity of the receiving body 46, 146, 246 can be reduced, particularly in the vicinity of the opened closure element 58, 60.
  • This process can be reversible, i. H. it can be repeated or it occurs once.
  • the receiving body can also be designed in such a way that it can be used several times or only once.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Druckabsichern von Tiefenbohrungen, insbesondere Geothermie-, Öl-, Gas- und/oder Kavernenbohrungen.The present invention relates to a device and a method for pressure protection of deep wells, in particular geothermal, oil, gas and/or cavern wells.

Bei Tiefenbohrungen kann es vorkommen, dass geschlossene Räume entlang der Tiefenbohrung entstehen. Ein derartiger Raum kann beispielsweise in Form eines Ringraums zwischen einer inneren und einer äußeren Verrohrung der Tiefenbohrung entstehen. Dabei sind in diesen geschlossenen Räumen Medien mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten ungleich Null vorhanden. Dazu gehören Fluide wie beispielsweise Wasser. Verändert sich nun die Temperatur in dem geschlossenen Raum, kann eine erhöhte Druckdifferenz zwischen dem geschlossenen Raum und seiner Umgebung entstehen, da der geschlossene Raum kein oder nur ein sehr geringes Ausströmen und auch kein oder nur ein sehr geringes Ausdehnen des eingeschlossenen Mediums zulässt. Dieses Phänomen ist in der Fachwelt als "Annular Pressure Build up" (APB) bzw. als "Trapped Annular Pressure" (TAP) bekannt. Die Änderung der Temperatur des eingeschlossenen Mediums tritt beispielsweise bei einer hohen Temperatur des geförderten Mediums in der Tiefenbohrung auf. Die hohe Temperatur des in der Tiefenbohrung geförderten Mediums wird dabei zumindest teilweise auf den geschlossenen Raum übertragen. Die dadurch hervorgerufene Änderung der Druckdifferenz kann dabei derart groß ausfallen, dass in der Folge eine Beschädigung der Tiefenbohrung auftritt.In the case of deep drilling, closed spaces can occur along the deep drilling. Such a space can be created, for example, in the form of an annular space between an inner and an outer casing of the deep well. In this case, media with a thermal expansion coefficient other than zero are present in these closed spaces. This includes fluids such as water. If the temperature in the closed space now changes, an increased pressure difference can arise between the closed space and its surroundings, since the closed space allows no or only a very small amount of outflow and also no or only a very small amount of expansion of the enclosed medium. This phenomenon is known in the art as "annular pressure build up" (APB) or as "trapped annular pressure" (TAP). The change in the temperature of the enclosed medium occurs, for example, when the temperature of the pumped medium in the deep well is high. The high temperature of the medium conveyed in the deep well is at least partially transferred to the closed space. The resulting change in the pressure difference can be so great that damage to the deep drilling occurs as a result.

Bedingt durch den Aufbau der Tiefenbohrung, den dafür notwendigen Verrohrungen und die notwendigen Zementationsprozesse können derartige geschlossene Räume bei Tiefenbohrungen nicht bzw. nur sehr eingeschränkt vermieden werden. Ein Beispiel für eine solche Tiefbohrung kann in Dokument WO 2012106028 gefunden werden.Due to the structure of the deep drilling, the necessary casings and the necessary cementing processes, such closed spaces in deep drilling cannot be avoided or can only be avoided to a very limited extent. An example of such a deep hole can be found in document WO2012106028 being found.

Um derart kritische Druckdifferenzen und damit verbundene Beschädigungen zu verhindern, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die Verrohrung der Tiefenbohrung stabiler auszuführen. Dies kann durch eine Erhöhung der Stahlgüte oder auch durch die Erhöhung der Wandstärke der Verrohrung geschehen, sodass die Verrohrung der Tiefenbohrung einer höheren Druckdifferenz standhält. Durch diese Maßnahmen kann allerdings der zur Verfügung stehenden Innendurchmesser der Tiefenbohrung verringert ausfallen, was beispielsweise negative Auswirkungen auf eine Förderrate des geförderten Mediums der Tiefenbohrung nach sich ziehen kann. Außerdem ist eine stabilere Auslegung mit höheren Kosten in der Fertigung, dem Transport und der Installation der Verrohrung verbunden. Ferner können die theoretisch notwendigen Wandstärken auch nicht verfügbar oder praktisch nur schwer umsetzbar sein.In order to prevent such critical pressure differences and the damage associated therewith, it is known from the prior art to make the casing of the deep well more stable. This can be done by increasing the steel grade or by increasing the wall thickness of the casing so that the casing can withstand a higher pressure difference in the deep drilling. However, as a result of these measures, the available inner diameter of the deep well can be reduced, which can, for example, result in negative effects on a conveying rate of the conveyed medium of the deep well. In addition, a more stable design with higher manufacturing costs, the transport and installation of the piping. Furthermore, the theoretically necessary wall thicknesses may not be available or may be difficult to implement in practice.

Weiterhin ist zum Verhindern unzulässiger Druckdifferenzen bekannt, dass die ein Medium mit erhöhter Temperatur fördernde Verrohrung thermisch isoliert wird, um eine Temperaturerhöhung in den benachbarten geschlossenen Räumen zu verringern und damit den Druckanstieg zu minimieren. Allerdings führen auch diese Lösungen zu erhöhten Kosten, längeren Installationszeiten und sind bei manchen Arten von Tiefenbohrungen nicht praktikabel. Ferner ist der zur Verfügung stehende Raum bei Tiefenbohrungen in aller Regel begrenzt, sodass eine Isolierung nicht oder nur sehr eingeschränkt vorgesehen werden kann.Furthermore, in order to prevent impermissible pressure differences, it is known that the piping conveying a medium at an elevated temperature is thermally insulated in order to reduce a temperature increase in the adjacent closed spaces and thus to minimize the pressure increase. However, these solutions also lead to increased costs, longer installation times and are not practical for some types of deep drilling. Furthermore, the space available for deep drilling is usually limited, so that insulation cannot be provided or can only be provided to a very limited extent.

Ein weiterer Versuch, eine unzulässige Druckdifferenz zu verhindern, wird dadurch unternommen, dass eine Verbindung zwischen den geschlossenen Räumen und der Umgebung geschaffen wird. Dadurch wird allerdings die Verrohrung geschwächt und die durch die Verrohrung vorgesehene Barriere absichtlich zerstört. Weiterhin ist bekannt, eine Verbindung zwischen den geschlossenen Räumen und der Erdoberfläche bzw. einem Meeresgrund herzustellen. Dies ist allerdings nur bei Verrohrungen bzw. Verrohrungsabschnitten möglich, die bis an die Erdoberfläche bzw. an den Meeresgrund geführt werden.Another attempt to prevent an unacceptable pressure difference is made by creating a connection between the enclosed spaces and the environment. However, this weakens the casing and intentionally destroys the barrier provided by the casing. Furthermore, it is known to create a connection between the closed spaces and the surface of the earth or a seabed. However, this is only possible with tubing or tubing sections that are routed to the surface of the earth or to the seabed.

Es ist ferner bekannt, zum Druckausgleich in den geschlossenen Räumen in den Bereichen, in denen geschlossene Räume entstehen können, gezielt druckkompensierende Materialien wie Schaumstoffe einzubringen. Diese ermöglichen dann eine gezielte Ausdehnung der sich in den geschlossenen Räumen ausdehnenden Medien. Derartige Methoden sind allerdings sehr kostenintensiv und benötigen vorangehende genaue Berechnungen und Untersuchungen zur Auslegung. Außerdem ist die Installation sehr zeit- und kostenintensiv.It is also known to introduce pressure-compensating materials such as foams in a targeted manner in order to equalize the pressure in the closed spaces in the areas in which closed spaces can arise. These then enable a targeted expansion of the media expanding in the closed rooms. However, such methods are very cost-intensive and require precise calculations and investigations beforehand for the design. In addition, the installation is very time-consuming and expensive.

Außerdem ist es im Stand der Technik allgemein bekannt, mechanische Bauteile in den Bereichen vorzusehen, in denen geschlossene Räume entstehen können. Diese mechanischen Bauteile können sich öffnen und eine gezielte Ausdehnung des eingeschlossenen Mediums durch Ausströmen in andere Bereiche zulassen. Bisher bekannte Lösungen sind allerdings sehr komplex, teuer und benötigen zudem vorangehend eine genaue Berechnung zur Auslegung der mechanischen Bauteile.In addition, it is well known in the art to provide mechanical components in areas where confined spaces may arise. These mechanical components can open and allow the enclosed medium to expand in a targeted manner by escaping into other areas. However, previously known solutions are very complex, expensive and also require precise calculation beforehand for the design of the mechanical components.

Es besteht folglich ein Bedarf an Lösungen, die das Problem geschlossener Räume entlang von Tiefenbohrungen adressieren. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zumindest einige der vorstehend beschriebenen, aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zu lösen und eine verbesserte Lösung im Umgang mit in geschlossenen Räumen sich befindenden Medien und damit verbundenen Risiken bereitzustellen.There is consequently a need for solutions that address the problem of confined spaces along deep wells. It is therefore the object of the present invention to solve at least some of the problems known from the prior art described above and to provide an improved solution for dealing with media located in closed rooms and the risks associated therewith.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Druckabsichern von Tiefenbohrungen nach Patentanspruch 1 gelöst. Ferner wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Verfahren zum Druckabsichern von Tiefenbohrungen nach Patentanspruch 19 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.The object according to the invention is achieved by a device for pressure protection of deep bores according to patent claim 1. Furthermore, the object according to the invention is achieved by a method for pressure protection of deep wells according to patent claim 19. Advantageous developments of the invention are described in the dependent patent claims.

Die oben genannte Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 durch eine Vorrichtung zum Druckabsichern von Tiefenbohrungen gelöst, insbesondere Geothermie-, Öl-, Gas- und/oder Kavernenbohrungen. Die Vorrichtung umfasst wenigstens einen Aufnahmekörper, der dazu ausgebildet ist, ein kompressibles Medium in einem Innenraum aufzunehmen. Der Aufnahmekörper weist wenigstens eine Öffnung auf, die einen Übergang zwischen dem Innenraum und einer Umgebung des Aufnahmekörpers bildet. Die wenigstens eine Öffnung ist mit wenigstens einem Verschlusselement verschließbar und in der diesem zugeordneten Öffnung angeordnet. Das Verschlusselement ist ferner dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen dem Innenraum und der Umgebung einen offenen und einen geschlossenen Zustand einzunehmen. Der Aufnahmekörper ist dabei zumindest abschnittsweise von einem gewundenen Rohrelement gebildet, wobei das gewundene Rohrelement helixförmig ausgebildet ist.The above-mentioned object is achieved according to claim 1 by a device for pressure protection of deep wells, in particular geothermal, oil, gas and/or cavern wells. The device comprises at least one receiving body which is designed to receive a compressible medium in an interior space. The receiving body has at least one opening, which forms a transition between the interior and an area surrounding the receiving body. The at least one opening can be closed with at least one closure element and is arranged in the opening assigned to it. The closure element is also designed to assume an open and a closed state depending on a predetermined pressure difference between the interior and the environment. The receiving body is formed at least in sections by a coiled tubular element, with the coiled tubular element being embodied in a helical shape.

Vorteilhafterweise ist es durch die erfindungsgemäße Vorrichtung möglich, unzulässige Druckdifferenzen zu verhindern. Ferner wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ein einfacher Aufnahmekörper zum Druckabsichern bereitgestellt. Die Ausgestaltung des Aufnahmekörpers kann bedarfsgerecht erfolgen. Rohrelemente sind mit verschiedenen Eigenschaften wie beispielsweise Durchmessern, Material und Festigkeit am Markt verfügbar und können somit in verschiedensten Ausführungen für den vorhergesehenen Einsatz ausgewählt werden. Derartige Rohrelemente können nach DIN, ISO oder ASME genormt sein. Als Rohrelemente können genormte Rohre verwendet werden. Falls notwendig können diese nachträglich angepasst und beispielsweise in die benötigte gewundene Form oder Länge gebracht werden.Advantageously, the device according to the invention makes it possible to prevent impermissible pressure differences. Furthermore, the device according to the invention provides a simple receiving body for pressure protection. The receiving body can be configured as required. Tubular elements are available on the market with different properties such as diameters, material and strength and can therefore be selected in a wide variety of designs for the intended use. Such tubular elements can be standardized according to DIN, ISO or ASME. Standardized tubes can be used as tube elements. If necessary, these can be adjusted later and, for example, brought into the required twisted shape or length.

Die breite Verfügbarkeit von Rohrelementen am Markt führt ferner zu vergleichsweise niedrigen Kosten in der Anschaffung. Darüber hinaus sind Druckbehälter in runder Form wie bei Rohrelementen besonders robust gegenüber Druckdifferenzen zwischen einem Rohrinnenraum und der Umgebung. Ferner kann die Länge der verwendeten Rohrelemente in Abhängigkeit von der benötigten Größe des Aufnahmekörpers angepasst werden. Die Größe des Aufnahmekörpers ist somit sehr variabel. Der Umfang des Druckabsicherns kann damit angepasst werden.The wide availability of pipe elements on the market also leads to comparatively low procurement costs. In addition, pressure vessels with a round shape, such as pipe elements, are particularly robust with regard to pressure differences between the interior of a pipe and the environment. Furthermore, the length of the tube elements used can be adjusted depending on the required size of the receiving body. The size of the receiving body is therefore very variable. The scope of the pressure protection can thus be adjusted.

Die gewundene Form der Rohrelemente erlaubt es, den wenigstens einen Aufnahmekörper an vorhandene Geometrien anzupassen. So kann die gewundene Form eine vorhandene Form der Tiefenbohrung, beispielsweise eines Rohres der Tiefenbohrung, berücksichtigen. Beispielsweise kann das gewundene Rohrelement ein Rohr der Tiefenbohrung zumindest teilweise um seinen Umfang umwinden. Ferner kann es an einem vorhandenen Rohr der Tiefenbohrung in Längsrichtung entlanggeführt werden. Außerdem ermöglicht die gewundene Form eine schmale Gestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die sich an den zur Verfügung stehenden räumlichen Gegebenheiten orientiert.The coiled shape of the tubular elements allows the at least one receiving body to be adapted to existing geometries. Thus, the convoluted shape can take into account an existing shape of the deep hole, for example a tube of the deep hole. For example, the coiled tubing member may at least partially wrap a tube of the downhole around its circumference. Furthermore, it can be guided along an existing pipe of the deep bore in the longitudinal direction. In addition, the convoluted shape enables a narrow design of the device according to the invention, which is based on the spatial conditions available.

Das aufnehmbare kompressible Medium, zum Beispiel Luft oder ein inertes Gas, ermöglicht es, bei einem Druckanstieg komprimiert zu werden, der beispielsweise auftritt, wenn ein weiteres Medium in den erfindungsgemäßen Aufnahmekörper einströmt. So dient das kompressible Medium als eine Art Puffer, der einen Druckanstieg mit zusätzlichem Raumvolumen zumindest teilweise kompensiert. Ferner kann das kompressible Medium abhängig von dessen Eigenschaften und dem vorhandenen Bedarf gezielt vorab ausgewählt werden.The absorbable compressible medium, for example air or an inert gas, makes it possible to be compressed when the pressure rises, which occurs, for example, when another medium flows into the absorbing body according to the invention. The compressible medium serves as a kind of buffer that at least partially compensates for an increase in pressure with additional volume. Furthermore, the compressible medium can be specifically selected in advance depending on its properties and the existing requirement.

Das Verschlusselement ermöglicht es, den Druck in der Tiefenbohrung in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Druckdifferenz abzusichern. So kann je nach Bedarf die vorbestimmte Druckdifferenz angepasst werden, bei der das Verschlusselement den geschlossenen oder den offenen Zustand einnimmt. So kann verhindert werden, dass bereits bei zu geringer Druckdifferenz der Druck abgesichert wird, d. h das Verschlusselement zu früh öffnet. Ferner kann damit erreicht werden, dass das kompressible Medium nicht vorab beispielsweise während einer Installation der erfindungsgemäßen Vorrichtung an ihrem Einsatzort aus dem wenigstens einen Aufnahmekörper entweicht und durch ein weniger kompressibles oder gar inkompressibles Medium ersetzt wird, das das Druckabsichern einschränken oder verhindern würde. Nimmt das Verschlusselement den offenen Zustand ein, so kann ein unter Druck stehendes Medium aus der Umgebung des Aufnahmekörpers in den Aufnahmekörper expandieren. Dabei kann der Druck in dem Aufnahmekörper ansteigen und das kompressible Medium kann komprimiert werden. Jedoch kann ebenfalls der Druck in der Umgebung des Aufnahmekörpers verringert werden. So kann verhindert werden, dass unzulässig hohe Drücke bei Tiefenbohrungen auftreten. Ferner ermöglicht das Verschlusselement, die erfindungsgemäße Vorrichtung auch unmittelbar am Einsatzort anzupassen, beispielsweise an einer Oberfläche der Tiefenbohrung vor der Montage. Es kann vorgesehen sein, dass das Verschlusselement beispielsweise über ein Gewinde mit dem Aufnahmekörper verbunden ist, sodass unterschiedliche Verschlusselemente wahlweise eingeschraubt werden können.The closure element makes it possible to secure the pressure in the deep well as a function of a predetermined pressure difference. The predetermined pressure difference at which the closure element assumes the closed or the open state can thus be adjusted as required. This can prevent the pressure from being secured even if the pressure difference is too low, i. h the locking element opens too early. Furthermore, it can be achieved that the compressible medium does not escape from the at least one receiving body in advance, for example during installation of the device according to the invention at its place of use, and is replaced by a less compressible or even incompressible medium that would limit or prevent the pressure protection. If the closure element assumes the open state, a pressurized medium can flow from the surroundings of the receiving body into the receiving body expand. The pressure in the receiving body can increase and the compressible medium can be compressed. However, the pressure in the vicinity of the accommodating body can also be reduced. This can prevent impermissibly high pressures from occurring during deep drilling. Furthermore, the closure element makes it possible to adjust the device according to the invention directly at the place of use, for example on a surface of the deep bore before assembly. Provision can be made for the closure element to be connected to the receiving body via a thread, for example, so that different closure elements can be optionally screwed in.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es ferner, entfernt von ihrem Einsatzort hergestellt und montiert zu werden und dann am Einsatzort adaptiert und installiert zu werden. So können beispielsweise räumliche Restriktionen am Einsatzort umgangen werden.The device according to the invention also allows it to be manufactured and assembled remotely from its place of use and then to be adapted and installed on site. For example, spatial restrictions at the place of use can be circumvented.

Die geringe Anzahl an Einzelkomponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht eine geringe Fehleranfälligkeit. Ferner kann der Montageaufwand im Werk und am Einsatzort reduziert werden.The small number of individual components of the device according to the invention enables a low susceptibility to errors. Furthermore, the assembly effort in the factory and on site can be reduced.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aufnahmekörper aus Metall, insbesondere aus Stahl, ausgebildet ist. Der Aufnahmekörper kann ferner aus einem Kunststoff oder einem Verbundmaterial ausgebildet sind. Ferner kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Verschlusselement aus Metall, insbesondere aus Stahl, Kunststoff, Keramik, Glas, einem Verbundwerkstoff oder einer Kombination von Werkstoffen ausgebildet ist. Darüber hinaus können unterschiedliche Bereiche des Verschlusselements aus einem unterschiedlichen für den Einsatz geeigneten Werkstoff ausgebildet sein. Vorteilhafterweise können die Werkstoffe des Aufnahmekörpers und des Verschlusselements also für den vorgesehenen Einsatz ausgewählt werden.According to a development of the invention, it can be provided that the at least one receiving body is made of metal, in particular steel. The receiving body can also be made of a plastic or a composite material. Furthermore, it can be provided that the at least one closure element is made of metal, in particular steel, plastic, ceramic, glass, a composite material or a combination of materials. In addition, different areas of the closure element can be made of a different material suitable for the application. The materials of the receiving body and of the closure element can thus advantageously be selected for the intended use.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das gewundene Rohrelement helixförmig ausgebildet ist.According to the invention, it is provided that the coiled tubular element is embodied in a helical shape.

Diese geometrische Ausprägung ermöglicht es, das Rohrelement an vorhandene Geometrien einer Tiefenbohrung anzupassen. Ferner kann ein Aufnahmekörper gebildet werden, der sich kontinuierlich erstreckt. Die Länge kann bedarfsgerecht angepasst werden. Es können vorhandene Räume effizient genutzt werden.This geometric shape makes it possible to adapt the tubular element to existing geometries of a deep hole. Furthermore, a receiving body can be formed which is continuous extends. The length can be adjusted as required. Existing rooms can be used efficiently.

Ist das gewundene Rohrelement helixförmig ausgebildet, so kann es beispielsweise ein anderes Element umwinden. Ferner ist die Steigung des Helixverlaufs frei einstellbar. In anderen Worten ist die Anzahl der Windungen des gewundenen Rohrelements in Bezug auf eine Längenerstreckung der helixform frei einstellbar. Als Helixform werden Formen ähnlich einer Schraubenlinie, einer zylindrischen Spirale oder einer Wendel verstanden.If the coiled tubular element is helical, it can, for example, wind around another element. Furthermore, the gradient of the helix course is freely adjustable. In other words, the number of turns of the coiled tube element is freely adjustable in relation to a length extension of the helical shape. A helical shape is understood to be a shape similar to a helix, a cylindrical spiral or a helix.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zwei oder mehrere Aufnahmekörper insbesondere in einer radialen Richtung der Tiefenbohrung benachbart zueinander angeordnet sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass ein gewundenes Rohrelement eines äußeren Aufnahmekörpers ein gewundenes Rohrelement eines inneren Aufnahmekörpers umgreift. So ist es möglich, eine Anzahl an Aufnahmekörpern in einer Tiefenbohrung zu erhöhen. Zudem kann vorhandener Raum in einer Tiefenbohrung effizient ausgenutzt werden. Insgesamt wird die Fähigkeit verbessert, die Tiefenbohrung druckabzusichern.A development of the invention provides that two or more receiving bodies are arranged adjacent to one another, in particular in a radial direction of the depth bore. It can be provided that a coiled tubular element of an outer receiving body encompasses a coiled tubular element of an inner receiving body. It is thus possible to increase the number of receiving bodies in a deep borehole. In addition, available space in a deep drilling can be used efficiently. Overall, the ability to pressure secure the deep well is improved.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Rohrelement derart gewunden ist, dass benachbarte Windungen im Abstand zueinander angeordnet sind oder aneinander anliegen. Sind benachbarte Windungen aneinander anliegend angeordnet, so kann vorhandener Raum effizient genutzt werden. Werden benachbarte Windungen im Abstand zueinander angeordnet, so kann gezielt Raum vorgesehen werden, der beispielsweise für andere Zwecke genutzt werden kann. Beispielsweise kann durch die beanstandete Anordnung ein Zugang zu einem umwundenen Element vorgesehen werden. Möglicherweise kann das Rohrelement selbst zumindest abschnittsweise aus flexibel aufweitbarem Material bestehen.According to one aspect of the invention it can be provided that the tubular element is wound in such a way that adjacent windings are arranged at a distance from one another or abut one another. If adjacent windings are arranged adjacent to one another, the available space can be used efficiently. If adjacent windings are arranged at a distance from one another, space can be provided in a targeted manner that can be used, for example, for other purposes. For example, access to a wound element may be provided by the objected arrangement. The tube element itself can possibly consist of a flexibly expandable material, at least in sections.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Aufnahmekörper dazu ausgebildet ist, eine in der Tiefenbohrung angeordnete innere Verrohrung zu umwinden und/oder in einer äußeren Verrohrung aufgenommen zu werden. Umwindet der Aufnahmekörper eine innere Verrohrung, so kann die Vorrichtung zum Druckabsichern den Druck außerhalb dieser inneren Verrohrung absichern. Entsprechend kann die Vorrichtung zum Druckabsichern den Druck innerhalb einer äußeren Verrohrung absichern, wenn sie von dieser aufgenommen ist.A further development of the invention provides that the receiving body is designed to wind around an inner casing arranged in the depth bore and/or to be received in an outer casing. If the receiving body winds around an inner tubing, the device for pressure protection can protect the pressure outside of this inner tubing. Accordingly, the pressure-protection device can protect the pressure inside an external piping when it is accommodated therein.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Aufnahmekörper dazu ausgebildet, in einem Zwischenraum zwischen der inneren Verrohrung und der äußeren Verrohrung angeordnet zu werden. So kann der Druck in dem Zwischenraum mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgesichert werden. Das gewundene Rohrelement kann an die vorhandene Geometrie des Zwischenraums angepasst werden.According to an aspect of the invention, the receiving body is adapted to be arranged in a space between the inner casing and the outer casing. In this way, the pressure in the intermediate space can be safeguarded with the device according to the invention. The coiled tube element can be adapted to the existing geometry of the gap.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Verschlusselement eine Sollbruchstelle aufweist. Die Sollbruchstelle kann dabei derart ausgelegt sein, dass sie vorbestimmt bricht. So kann die Sollbruchstelle des Verschlusselements vorteilhafter Weise bei einer vorgegebenen Druckdifferenz brechen. Die vorgegebene Druckdifferenz kann ein Wert unterhalb einer kritischen Druckdifferenz sein. Somit kann das Druckausgleichen vorteilhafter Weise bereits erfolgen, bevor ein kritischer Druck entstehen und die Tiefenbohrung, insbesondere eine der Verrohrungen, beschädigt würde. Ferner können derartige brechende Elemente günstig in der Herstellung sein und vor Ort einfach einzusetzen und auszuwechseln sein.In addition, it can be provided that the at least one closure element has a predetermined breaking point. The predetermined breaking point can be designed in such a way that it breaks in a predetermined manner. The predetermined breaking point of the closure element can thus advantageously break at a predetermined pressure difference. The predetermined pressure difference can be a value below a critical pressure difference. Thus, the pressure equalization can advantageously already take place before a critical pressure arises and the deep drilling, in particular one of the casings, would be damaged. Furthermore, such refractive elements can be inexpensive to manufacture and simple to install and replace in the field.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das mindestens eine Verschlusselement ein Ventil, ein druckeinstellbares Druckventil, eine Berstscheibe oder ein Berststopfen ist. Das Ventil ermöglicht es, vorab den Aufnahmekörper mit einem kompressiblen Medium zu befüllen und somit eine bestimmte Menge des kompressiblen Mediums in dem Aufnahmekörper vorzusehen. Ferner ermöglicht das Ventil, das kompressible Medium in dem Aufnahmekörper vorab mit einem bestimmten Druck zu beaufschlagen. Das druckeinstellbare Druckventil ermöglicht es, den Druck variabel einzustellen, bei dem das Ventil öffnet und schließt. Das druckeinstellbare Druckventil kann dazu eine Feder aufweisen, deren Federkraft eingestellt werden kann. Die Berstscheibe und der Berststopfen ändern ihren Zustand im Gegensatz zu dem Ventil und dem druckeinstellbaren Druckventil irreversibel. Brechen also Berstscheibe oder Berststopfen, so ist das Verschlusselement dauerhaft geöffneten.A development of the invention provides that the at least one closure element is a valve, a pressure-adjustable pressure valve, a bursting disk or a bursting plug. The valve makes it possible to fill the receiving body with a compressible medium in advance and thus a certain amount of the compressible Provide medium in the receiving body. Furthermore, the valve makes it possible to apply a specific pressure to the compressible medium in the receiving body beforehand. The pressure-adjustable pressure valve makes it possible to variably set the pressure at which the valve opens and closes. For this purpose, the pressure-adjustable pressure valve can have a spring whose spring force can be adjusted. The bursting disc and the bursting plug irreversibly change state in contrast to the valve and the pressure-adjustable pressure valve. So if the bursting disc or bursting plug breaks, the closure element is permanently open.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das kompressible Medium ein Fluid umfasst. Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist das kompressible Medium ein kompressibles Gas, eine kompressible Flüssigkeit oder eine Kombination daraus. Beispielsweise kann das Fluid Luft, Stickstoff, andere kompressible Medien oder ein Gemisch daraus umfassen. Fluide sind mit dem Vorteil verbunden, dass sie sich an vorhandene Geometrien anpassen und diese zumindest teilweise füllen. Ferner können sie über Schlauchsysteme zugeführt werden. Ein Gas ist in der Regel mit dem Vorteil verbunden, dass es stärker kompressibel ist als ein Feststoff oder eine Flüssigkeit und dessen Dichte gleichzeitig niedriger ist.According to one aspect of the invention, it can be provided that the compressible medium comprises a fluid. In a preferred aspect, the compressible medium is a compressible gas, a compressible liquid, or a combination thereof. For example, the fluid may include air, nitrogen, other compressible media, or a mixture thereof. Fluids have the advantage that they adapt to existing geometries and at least partially fill them. They can also be supplied via hose systems. A gas usually has the advantage of being more compressible than a solid or liquid, while at the same time having a lower density.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient des kompressiblen Mediums in dem Innenraum geringer ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient eines die erfindungsgemäße Vorrichtung umgebenden Mediums. Erwärmen sich beispielsweise die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem darin aufgenommenen kompressiblen Medium sowie das die erfindungsgemäße Vorrichtung umgebenden Medium, so kann gewährleistet werden, dass der Druck des kompressiblen Mediums in dem Innenraum geringer zunimmt als der Druck des umgebenden Mediums.According to a development of the invention, it can be provided that the thermal expansion coefficient of the compressible medium in the interior is lower than the thermal expansion coefficient of a medium surrounding the device according to the invention. For example, if the device according to the invention with the compressible medium contained therein and the medium surrounding the device according to the invention heat up, it can be ensured that the pressure of the compressible medium in the interior increases less than the pressure of the surrounding medium.

Ferner kann vorgesehen sein, dass der Aufnahmekörper mit wenigstens einer Fixieranordnung in der Tiefenbohrung fixierbar ist. So ist es vorteilhafter Weise möglich, den Aufnahmekörper an einer vorbestimmten Position in der Tiefenbohrung anzuordnen. Ferner ist es möglich, mehrere Aufnahmekörper an unterschiedlichen Stellen der Tiefenbohrung anzuordnen. So können in unterschiedlichen Abständen der Tiefenbohrung gezielt und bedarfsgerecht Aufnahmekörper angeordnet werden. Ferner kann die Fixieranordnung eine Schutzwirkung auf den Aufnahmekörper haben, sodass Beschädigungen an dem Aufnahmekörper verhindert werden können.Furthermore, it can be provided that the receiving body can be fixed in the deep bore with at least one fixing arrangement. It is thus advantageously possible to arrange the receiving body at a predetermined position in the deep bore. Furthermore, it is possible to arrange several receiving bodies at different points of the deep bore. In this way, receiving bodies can be arranged in a targeted manner and as required at different distances from the depth bore. Furthermore, the fixing arrangement can have a protective effect on the receiving body, so that damage to the receiving body can be prevented.

Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Fixieranordnung gegenüber der inneren Verrohrung und/oder äußeren Verrohrung fixierbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist damit flexibel anordenbar.According to a further development, it can be provided that the at least one fixing arrangement can be fixed relative to the inner piping and/or the outer piping. The device according to the invention can thus be arranged flexibly.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Fixieranordnung eine axiale Bewegung des Aufnahmekörpers entlang der inneren Verrohrung und/oder äußeren Verrohrung verhindert.In addition, it can be provided that the at least one fixing arrangement prevents an axial movement of the receiving body along the inner casing and/or outer casing.

Es kann gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass ein Aufnahmekörper mit zwei Fixieranordnungen in der Tiefenbohrung fixiert wird. So können die beiden Fixieranordnungen an unterschiedlichen Seiten des Aufnahmekörpers angeordnet sein. Eine Fixieranordnung kann dabei an einer Unterseite des Aufnahmekörpers angeordnet sein, während die andere Fixieranordnung an einer Oberseite des Aufnahmekörpers angeordnet ist. Die Fixieranordnung an der Unterseite des Aufnahmekörpers kann verhindern, dass der Aufnahmekörper weiter in die Tiefenbohrung hineinrutscht. Die Fixieranordnung an der Oberseite des Aufnahmekörpers kann ferner verhindern, dass der Aufnahmekörper aus der Tiefenbohrung herausgerutscht, beispielsweise durch Auftriebskräfte.According to one embodiment of the invention, it can be provided that a receiving body is fixed in the deep bore with two fixing arrangements. The two fixing arrangements can thus be arranged on different sides of the receiving body. A fixing arrangement can be arranged on an underside of the receiving body, while the other fixing arrangement is arranged on an upper side of the receiving body. The fixing arrangement on the underside of the receiving body can prevent the receiving body from slipping further into the deep bore. The fixing arrangement on the upper side of the receiving body can also prevent the receiving body from slipping out of the deep bore, for example due to buoyancy forces.

Gemäß einem Aspekt kann vorgesehen sein, dass die Fixieranordnung gegenüber der inneren Verrohrung und/oder äußeren Verrohrung geklemmt ist. Ein Verklemmen ist mit dem Vorteil verbunden, dass eine Beschädigung der inneren Verrohrung und/oder äußeren Verrohrung verhindert wird. Gleichzeitig wird eine zuverlässige Fixierung ermöglicht. So können sensible Verrohrungen geschützt und Schwachstellen in der inneren Verrohrung und/oder äußeren Verrohrung verhindert werden.According to one aspect it can be provided that the fixing arrangement is clamped in relation to the inner piping and/or outer piping. Jamming has the advantage of preventing damage to the inner tubing and/or outer tubing. At the same time, reliable fixation is made possible. In this way, sensitive piping can be protected and weak points in the internal piping and/or external piping can be prevented.

Ferner kann gemäß einer Weiterbildung vorgesehen sein, dass die Fixieranordnung wenigstens eine Schraube umfasst. Diese kann gegen die innere Verrohrung und/oder äußere Verrohrung verschraubt werden. Schrauben stellen ein flexibles Mittel dar, um die Fixieranordnung lösbar zu fixieren. Ferner kann eine Vielzahl an Schrauben dazu vorgesehen sein, die Fixieranordnung zu fixieren. Damit können eine Kraftverteilung und eine Krafteinleitung in die innere Verrohrung und/oder äußere Verrohrung auf die Vielzahl an Schrauben verteilt werden. Ferner wird auch die Auswirkung einer fehlerhaften Befestigung einer einzelnen Schraube auf die Fixierung der Fixieranordnung verringert.Furthermore, according to a further development it can be provided that the fixing arrangement comprises at least one screw. This can be bolted against the inner tubing and/or outer tubing. Screws provide a flexible means to releasably secure the fixture assembly. Furthermore, a large number of screws can be provided in order to fix the fixing arrangement. A force distribution and a force introduction into the inner tubing and/or outer tubing can thus be distributed over the multiplicity of screws. Furthermore, the effect of an incorrect fastening of a single screw on the fixation of the fixation arrangement is also reduced.

Gemäß einem Aspekt kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Schraube als Stiftschraube ausgebildet ist. Diese kann gegen die innere Verrohrung und/oder äußere Verrohrung verschraubt werden.According to one aspect it can be provided that the at least one screw is designed as a stud screw. This can be bolted against the inner tubing and/or outer tubing.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Fixieranordnung einen Fixierring aufweist, der in radialer Richtung eine größere Dickenerstreckung aufweist als der Aufnahmekörper. Dies kann eine Schutzwirkung gegenüber dem Aufnahmekörper hervorrufen. Wird der Aufnahmekörper an einer bestimmten Position in der Tiefenbohrung angeordnet, so stößt zunächst der Fixierring mit umliegenden Elementen wie der inneren Verrohrung und/oder äußeren Verrohrung zusammen. Folglich können Beschädigungen des Aufnahmekörpers während der Installation bzw. Montage am Einsatzort wenigstens reduziert oder verhindert werden.Provision can furthermore be made for the fixing arrangement to have a fixing ring which is thicker in the radial direction than the receiving body. This can bring about a protective effect against the receiving body. If the receiving body is arranged at a specific position in the deep borehole, the fixing ring first collides with surrounding elements such as the inner casing and/or outer casing. As a result, damage to the receiving body during on-site installation or assembly can be at least reduced or prevented.

Gemäß einer Weiterbildung kann der Fixierring derart ausgebildet sein, dass er einen ringförmigen Zwischenraum zwischen der inneren Verrohrung und der äußeren Verrohrung zumindest teilweise füllt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine Fixierung gegenüber der inneren oder äußeren Verrohrung vorgesehen ist.According to a development, the fixing ring can be designed in such a way that it at least partially fills an annular space between the inner tubing and the outer tubing. This is particularly advantageous when a fixation relative to the inner or outer piping is provided.

Gemäß einem Aspekt kann der Fixierring derart ausgebildet sein, dass er den ringförmigen Zwischenraum zwischen der inneren Verrohrung und der äußeren Verrohrung in radialer Richtung zumindest abschnittsweise entlang seines Umfangs nicht vollständig füllt. Dies ermöglicht eine erhöhte Zirkulation von Medien in dem Zwischenraum. Beispielsweise kann dies für Zementationsprozesse oder einer homogeneren Verteilung eines Mediums in dem Zwischenraum vorteilhaft sein.According to one aspect, the fixing ring can be designed in such a way that it does not completely fill the annular gap between the inner casing and the outer casing in the radial direction at least in sections along its circumference. This allows for increased circulation of media in the space. For example, this can be advantageous for cementation processes or a more homogeneous distribution of a medium in the intermediate space.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Fixierring in radialer Richtung mit variabler Wandstärke ausgebildet ist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine erhöhte Zirkulation in dem Zwischenraum zwischen der inneren Verrohrung und der äußeren Verrohrung gewünscht ist. Beispielsweise kann dies für Zementationsprozesse oder einer homogeneren Verteilung eines Mediums in dem Zwischenraum vorteilhaft sein.According to one aspect of the invention, it can be provided that the fixing ring is designed with a variable wall thickness in the radial direction. This is particularly advantageous when increased circulation is desired in the space between the inner casing and the outer casing. For example, this can be advantageous for cementation processes or a more homogeneous distribution of a medium in the intermediate space.

Ferner kann vorgesehen sein, dass der Fixierring Rippen mit jeweils dazwischen angeordnetem Freigang aufweist, wobei die Rippen in radialer Richtung größer ausgebildet sind als die Freigänge. Die Rippen können an der Außenseite des Fixierrings angeordnet sein. Die wenigstens eine Schraube der Fixieranordnung kann in einem der Freigänge angeordnet sein. Sie kann sich zur Fixierung in radialer Richtung erstrecken.Furthermore, it can be provided that the fixing ring has ribs with clearances arranged between them, with the ribs being formed larger in the radial direction than the clearances. The ribs can be arranged on the outside of the fixing ring. The at least one screw of the fixing arrangement can be arranged in one of the clearances. It can extend in the radial direction for fixation.

Gemäß einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Fixierring aus Metall, insbesondere Stahl, ausgebildet ist. Ferner kann der Fixierring aus einem Kunststoff wie einem Kunstharz oder aus einem zementbasierten Werkstoff oder einem Verbundmaterial ausgebildet sein. Der Fixierring kann ein Gussteil, ein Drehteil, ein Frästeil, ein 3D-Druckteil oder eine Kombination sein.According to one embodiment, it can be provided that the fixing ring is made of metal, in particular steel. Furthermore, the fixing ring can be formed from a plastic such as a synthetic resin or from a cement-based material or a composite material. The fixation ring can be a cast part, a turned part, a milled part, a 3D printed part or a combination.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Aufnahmekörper mehrere unterschiedliche Verschlusselemente umfasst. Dies ermöglicht eine flexible Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Beispielsweise kann ein Ventil dazu vorgesehen sein, den Aufnahmekörper mit einem vorgegebenen Druck zu beaufschlagen. Dies kann bereits während der Installation bzw. der Montage erfolgen. Ein druckeinstellbares Druckventil, eine Berstscheibe oder ein Berststopfen kann dazu vorgesehen sein, zum Druckabsichern zu einem späteren Zeitpunkt den offenen und den geschlossenen Zustand einzunehmen. Ferner erhöhen mehrere Verschlusselemente die Zuverlässigkeit des Druckabsicherns.A further development of the invention provides that the receiving body comprises a number of different closure elements. This enables a flexible configuration of the device according to the invention. For example, a valve can be provided to apply a predetermined pressure to the receiving body. This can already take place during installation or assembly. A pressure-adjustable pressure relief valve, bursting disc, or bursting plug may be provided to assume the open and closed states for pressure relief at a later time. Furthermore, multiple closure elements increase the reliability of pressure protection.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die unterschiedlichen Verschlusselemente bei einer unterschiedlichen Druckdifferenz zwischen dem Innenraum und der Umgebung den offenen und den geschlossenen Zustand einnehmen. Dies kann ein gestaffeltes Druckabsichern ermöglichen.Furthermore, it can be provided that the different closure elements assume the open and closed state when there is a different pressure difference between the interior space and the environment. This can allow for staggered pressure hedging.

Gemäß einer Weiterbildung umfasst der Aufnahmekörper mehrere Abschnitte, die voneinander durch Verschlusselemente getrennt sind. Dies kann ein gestaffeltes Druckabsichern ermöglichen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist flexibel an Gegebenheiten anpassbar.According to a further development, the receiving body comprises a number of sections which are separated from one another by closure elements. This can allow for staggered pressure hedging. The device according to the invention can be flexibly adapted to circumstances.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung können die mehreren Verschlusselemente dazu ausgebildet sein, bei einer unterschiedlichen Druckdifferenz zwischen den benachbarten Abschnitten den offenen und den geschlossenen Zustand einzunehmen. Dies kann ein gestaffeltes Druckabsichern ermöglichen.According to one aspect of the present invention, the plurality of closure elements can be configured to assume the open and closed states when there is a different pressure difference between the adjacent sections. This can allow for staggered pressure hedging.

Gemäß einer Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung mehrere Aufnahmekörper. So kann der Umfang des Druckabsicherns an vorhandene Gegebenheiten angepasst werden. Ferner kann die Zuverlässigkeit gesteigert werden. Die mehreren Aufnahmekörper können unterschiedliche Verschlusselemente aufweisen. Dies ermöglicht eine flexible Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.According to one configuration, the device comprises a plurality of receiving bodies. In this way, the scope of the pressure protection can be adapted to the existing conditions. Furthermore, the reliability can be increased. The multiple receiving bodies can have different closure elements. This enables a flexible configuration of the device according to the invention.

Umfasst die Vorrichtung mehrere Aufnahmekörper, so kann vorgesehen sein, dass die mehreren Aufnahmekörper bei einer unterschiedlichen Druckdifferenz zwischen dem jeweiligen Innenraum und der Umgebung den offenen und den geschlossenen Zustand einnehmen. So kann erreicht werden, dass die Aufnahmekörper bei unterschiedlicher Druckdifferenz druckabsichern. Ferner kann dies ein gestaffeltes Druckabsichern ermöglichen.If the device comprises a plurality of receptacle bodies, it can be provided that the plurality of receptacle bodies assume the open and closed state when there is a different pressure difference between the respective interior space and the environment. In this way it can be achieved that the receiving bodies provide pressure protection in the event of a different pressure difference. Furthermore, this can enable a staggered pressure protection.

Ferner wird die eingangs bezeichnete, der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein Verfahren zum Druckabsichern von Tiefenbohrungen gelöst, insbesondere Geothermie-, Öl-, Gas- und/oder Kavernenbohrungen. Das Verfahren wird bevorzugt mit einer Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art durchgeführt. Wenigstens ein Aufnahmekörper ist dabei dazu ausgebildet, ein kompressibles Medium in einem Innenraum aufzunehmen. Darüber hinaus ist wenigstens ein Verschlusselement dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen dem Innenraum des Aufnahmekörpers und einer Umgebung einen offenen und einen geschlossenen Zustand einzunehmen. Das Verfahren umfasst den Schritt des Beaufschlagens des Aufnahmekörpers mit einem vorgegebenen Druck, den Schritt des Anordnens des Aufnahmekörpers in der Tiefenbohrung und den Schritt des Druckausgleichens einer Druckdifferenz zwischen dem Innenraum und der Umgebung des Aufnahmekörpers, wobei das Verschlusselement zumindest zeitweise einen offenen Zustand einnimmt.Furthermore, the object on which the invention is based, which was described at the outset, is achieved by a method for pressure protection of deep wells, in particular geothermal, oil, gas and/or cavern wells. The method is preferably carried out using a device of the type described above. At least one receiving body is designed to receive a compressible medium in an interior space. In addition, at least one closure element is designed to assume an open and a closed state depending on a predetermined pressure difference between the interior of the receiving body and an environment. The method comprises the step of subjecting the receiving body to a predetermined pressure, the step of arranging the receiving body in the deep borehole and the step of equalizing a pressure difference between the interior and the surroundings of the receiving body, with the closure element at least temporarily assuming an open state.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine einfache Lösung zum Druckabsichern bei Tiefenbohrungen. Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren flexibel anpassbar und ist somit für unterschiedliche Arten von Tiefenbohrungen vorteilhaft.The method according to the invention enables a simple solution for pressure protection in deep drilling. Furthermore, the method according to the invention can be flexibly adapted and is therefore advantageous for different types of deep drilling.

Das Beaufschlagen des Aufnahmekörpers mit einem vorgegebenen Druck ermöglicht es, den Aufnahmekörper für dessen Einsatzzweck anzupassen und entsprechend den Erfordernissen zu modifizieren. Es kann dabei vorgesehen sein, dass ein kompressibles Medium in den Aufnahmekörper gefüllt wird.The loading of the receiving body with a predetermined pressure makes it possible to adapt the receiving body for its intended use and to modify it according to the requirements. It can be provided that a compressible medium is filled into the receiving body.

Der Schritt des Anordnens des Aufnahmekörpers in der Tiefenbohrung verdeutlicht, dass der Aufnahmekörper zunächst entfernt von dessen Einsatzort hergestellt und modifiziert und schließlich an dem Einsatzort installiert und angeordnet werden kann. So können beispielsweise räumliche Beschränkungen am Einsatzort umgangen werden, die ein Modifizieren des Aufnahmekörpers, wie beispielsweise das Beaufschlagen des Aufnahmekörpers mit einem vorgegebenen Druck, nicht oder nur eingeschränkt ermöglichen würden.The step of arranging the accommodating body in the deep bore makes it clear that the accommodating body can first be manufactured and modified remotely from its place of use and finally installed and arranged at the place of use. In this way, for example, spatial restrictions at the place of use can be circumvented, which would not allow or only to a limited extent to modify the receiving body, such as for example subjecting the receiving body to a predetermined pressure.

Der vorstehend beschriebene Druckausgleich bewirkt das Druckabsichern der Tiefenbohrung. Er ermöglicht, dass kritisch hohe Drücke in der Umgebung der erfindungsgemäßen Vorrichtung reduziert und/oder verhindert werden. So kann eine Beschädigung der Tiefenbohrung, insbesondere der verwendeten Rohre, durch kritisch hohen Druck insbesondere in der Umgebung eines Rohres wie in einem Zwischenraum oder einem Ringraum vermieden werden. Neben der unmittelbaren Umgebung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann sich das Druckausgleichen auch auf weiter entfernt liegende Bereiche der Tiefenbohrung positiv auswirken, da abhängig von der Struktur der Umgebung auch dort der Druck sinken kann. Der Wirkbereich kann also größer sein als die direkte Umgebung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.The pressure equalization described above ensures that the deep drilling is protected against pressure. It enables critically high pressures in the vicinity of the device according to the invention to be reduced and/or prevented. In this way, damage to the deep borehole, in particular to the pipes used, can be avoided as a result of critically high pressure, in particular in the vicinity of a pipe, such as in an intermediate space or an annular space. In addition to the immediate vicinity of the device according to the invention, the pressure equalization can also have a positive effect on areas of the deep well that are further away, since the pressure can also drop there depending on the structure of the surroundings. The effective range can therefore be larger than the direct surroundings of the device according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach durchzuführen. Außerdem bietet es die Möglichkeit, an die jeweils vorzufindenden Gegebenheiten angepasst zu werden. Ferner können der in dem Verfahren verwendete Aufnahmekörper und/oder das Verschlusselement den Gegebenheiten entsprechend angepasst werden.The method according to the invention is easy to carry out. It also offers the possibility of being adapted to the prevailing conditions. Furthermore, the receiving body and/or the closure element used in the method can be adapted to the circumstances.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass bei dem Druckausgleich ein Medium in den Aufnahmekörper einströmt. So kann ein zusätzliches Expansionsvolumen generiert werden. Der Druck des einströmenden Mediums kann dadurch reduziert werden.A development of the method according to the invention provides that a medium flows into the receiving body during the pressure equalization. In this way, an additional expansion volume can be generated. The pressure of the inflowing medium can be reduced as a result.

Gemäß einem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass bei dem Druckausgleich ein kompressibles Medium im Innenraum des Aufnahmekörpers sein Volumen ändert. Die Änderung des Volumens kann einen reduzierten Druck in der Umgebung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bewirken. So kann ein unzulässig hoher Druck in der Umgebung verhindert werden.According to one aspect of the method according to the invention, it can be provided that a compressible medium in the interior of the receiving body changes its volume during the pressure equalization. The change in volume can bring about a reduced pressure in the area surrounding the device according to the invention. In this way, an impermissibly high pressure in the area can be prevented.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Verschlusselement beim Druckausgleich einen dauerhaft geöffneten Zustand einnimmt. So kann es sich um ein irreversibel aktuierbares Verschlusselement handeln.According to a development of the method according to the invention, it can be provided that the at least one closure element assumes a permanently open state during pressure equalization. It can be an irreversibly actuatable closure element.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Verschlusselement oberhalb des vorgegebenen Differenzdrucks einen offenen Zustand und unterhalb des vorgegebenen Differenzdrucks einen geschlossenen Zustand einnimmt. So kann es sich um ein reversibel betätigbares Verschlusselement handeln.One embodiment of the method according to the invention provides that the closure element assumes an open state above the predetermined differential pressure and a closed state below the predetermined differential pressure. It can be a reversibly operable closure element.

Dem Fachmann ist klar, dass Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert wurden, auch für das erfindungsgemäße Verfahren gelten. Auch die Umkehrung davon ist dem Fachmann klar.It is clear to the person skilled in the art that features, properties and advantages of the invention which have been explained in connection with the device according to the invention also apply to the method according to the invention. The reverse of this is also clear to a person skilled in the art.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1
eine schematische Schnittansicht einer Tiefenbohrung, die die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst;
Fig. 2
eine schematische Detailansicht einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Tiefenbohrung;
Fig. 3
eine schematische Detailansicht einer Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Fixieranordnung, angeordnet in der Tiefenbohrung;
Fig. 4
eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Aufnahmekörpers;
Fig. 5
eine schematische dreidimensionale Seitenansicht des erfindungsgemäßen Aufnahmekörpers;
Fig. 6
eine schematische Explosionszeichnung einer erfindungsgemäßen Fixieranordnung;
Fig. 7
eine schematische Detailansicht einer erfindungsgemäßen Fixieranordnung angeordnet in einer Tiefenbohrung;
Fig. 8
eine schematische Detailansicht einer erfindungsgemäßen Fixieranordnung mit Stiftschrauben;
Fig. 9
eine schematische Detailansicht einer Öffnung des Aufnahmekörpers mit Verschlusselement;
Fig. 10
eine schematische Schnittansicht durch ein Verschlusselement an dem Aufnahmekörper der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 11
eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit mäanderförmig gewundenem Rohrelement; und
Fig. 12
eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit spiralförmig gewundenem Rohrelement.
The invention is explained below by way of example with reference to the accompanying figures. They represent:
1
a schematic sectional view of a deep well comprising the device according to the invention;
2
a schematic detailed view of an embodiment of the device according to the invention in the deep well;
3
a schematic detailed view of an embodiment of a fixing arrangement according to the invention, arranged in the depth bore;
4
a schematic side view of a receiving body according to the invention;
figure 5
a schematic three-dimensional side view of the receiving body according to the invention;
6
a schematic exploded view of a fixing arrangement according to the invention;
7
a schematic detailed view of a fixing arrangement according to the invention arranged in a deep bore;
8
a schematic detailed view of a fixing arrangement according to the invention with studs;
9
a schematic detailed view of an opening of the receiving body with closure element;
10
a schematic sectional view through a closure element on the receiving body of the device according to the invention;
11
a schematic view of a device according to the invention with a meandering coiled tubular element; and
12
a schematic view of a device according to the invention with a spirally wound tubular element.

Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Tiefenbohrung 10, die eine Vielzahl an erfindungsgemäßen Vorrichtungen 12 zum Druckabsichern umfasst. Die Tiefenbohrung 10 verläuft zur Erdoberfläche 14 und erstreckt sich mit mehreren Abschnitten in das Erdreich 16, wobei der Durchmesser der Tiefenbohrung 10 geringer ausfällt, je weiter sich die Tiefenbohrung 10 in das Erdreich 16 erstreckt. Die Tiefenbohrung 10 ist im Wesentlichen achssymmetrisch zu einer Bohrlochachse A ausgebildet. An der Erdoberfläche 14 befindet sich eine Bohrlochwand 18. Die Bohrlochwand 18 kann eine Zementierung 20 umfassen. Innerhalb der Bohrlochwand 18, also mit einem geringeren Durchmesser, ist ein Standrohr 22 in der Länge der Tiefenerstreckung der Bohrlochwand 18 angeordnet. Innerhalb des Standrohrs 22 befindet sich eine Ummantelung, im folgenden Casing 24 bezeichnet, mit im Vergleich zum Standort 22 geringerem Durchmesser. Das Casing 24 weist eine größere Tiefenerstreckung auf als das Standrohr 22. Das Standrohr 22 und das Casing 24 können aus Stahl ausgebildet sein. In einem Zwischenraum zwischen dem Standrohr 22 und dem Casing 24 ist ebenfalls eine Zementierung 20 angeordnet, die den Zwischenraum auskleidet und sich über die gesamte Länge des Casings 24 erstreckt. Mit geringerem Durchmesser als das Casing 24 ist innerhalb des Casings 24 eine als Tieback 26 bezeichnete Verankerung ausgebildet. Der Tieback 26 grenzt an das Förderloch 28 der Tiefenbohrung 10 an. Zwischen dem Casing 24 und dem Tieback 26 befindet sich ein erstes Fluid 30 sowie eine erfindungsgemäße Vorrichtung 12. figure 1 shows a schematic sectional view of a deep well 10, which includes a multiplicity of devices 12 according to the invention for pressure protection. The deep borehole 10 runs to the ground surface 14 and extends into the ground 16 in several sections, the diameter of the deep borehole 10 being smaller the further the deep borehole 10 extends into the ground 16 . The deep borehole 10 is designed to be essentially axisymmetric to a borehole axis A. At the surface 14 is a borehole wall 18. The borehole wall 18 may include cementing 20. Within the borehole wall 18, ie with a smaller diameter, a standpipe 22 is arranged in the length of the depth extent of the borehole wall 18. Inside the standpipe 22 there is a casing, referred to below as the casing 24 , with a smaller diameter compared to the location 22 . The casing 24 has a greater depth extension than the standpipe 22. The standpipe 22 and the casing 24 can be made of steel. A cementing 20 is also arranged in a space between the standpipe 22 and the casing 24 , lining the space and extending over the entire length of the casing 24 . With a smaller diameter than the casing 24 , an anchorage referred to as a tieback 26 is formed within the casing 24 . The tieback 26 borders on the production hole 28 of the deep well 10 . A first fluid 30 and a device 12 according to the invention are located between the casing 24 and the tieback 26.

Ein unterer Bereich des Tiebacks 26 schließt an einen ersten Produktionsliner 32 an. Außerhalb des ersten Produktionsliners 32 ist in einem unteren Bereich ebenfalls eine Zementierung 20 ausgebildet, die einen Übergang zum Erdreich 16 bildet. In radialer Richtung innen bildet der erste Produktionsliner 32 einen Übergang zum Bohrloch 28. In einem oberen Bereich des ersten Produktionsliners 32 ist keine Zementierung ausgebildet, sondern in einem Übergangsbereich 33, in dem sich der erste Produktionsliner 32 und das Casing 24 in ihrer Längenerstreckung überschneiden, ist ein zweites Fluid 34 und eine der erfindungsgemäßen Vorrichtungen 12 angeordnet. Das zweite Fluid 34 kann ein freies Wasser nach einem Zementationsprozess sein.A lower area of the tieback 26 adjoins a first production liner 32 . Outside of the first production liner 32 , cementing 20 is also formed in a lower area, which forms a transition to the ground 16 . In the radial direction on the inside, the first production liner 32 forms a transition to the borehole 28. No cementation is formed in an upper area of the first production liner 32, but rather in a transition area 33, in which the length of the first production liner 32 and the casing 24 overlap. a second fluid 34 and one of the devices 12 according to the invention are arranged. The second fluid 34 may be free water after a cementation process.

Oberhalb des zweiten Fluid 34 ist in dem Übergangsbereich 33 zwischen Tieback 26 und ersten Produktionsliner 32 in radialer Erstreckung zum Casing 24 ein erstes Trennelement 36 angeordnet, das das erste Fluid 30 von dem zweiten Fluid 34 trennt. Das erste Trennelement 36 kann ein Element sein, das in der Fachwelt als "Top Liner Hanger Packer" bekannt ist.Above the second fluid 34 in the transition region 33 between the tieback 26 and the first production liner 32 in the radial extension to the casing 24 is a first Separating element 36 is arranged, which separates the first fluid 30 from the second fluid 34 . The first separator 36 may be what is known in the art as a top liner hanger packer.

Weiter im Inneren des Bohrlochs 28 ist gegenüber dem ersten Produktionsliner 32 mit geringerem Durchmesser und beabstandet zu diesem ein zweiter Produktionsliner 38 angeordnet. In einem Zwischenraum 39 zwischen dem ersten Produktionsliner 32 und dem zweiten Produktionsliner 38 sind ein zweites Trennelement 40 und ein drittes Trennelement 42 angeordnet. Das zweite Trennelement 40 schließt den Zwischenraum 39 zwischen dem ersten Produktionsliner 32 und dem zweiten Produktionsliner 38 nach oben hin, also in Richtung Erdoberfläche 14 orientiert, zum Bohrloch hin ab. Das dritte Trennelement 42 ist unterhalb des zweiten Trennelements 40 ebenfalls in dem Zwischenraum 39 zwischen dem ersten Produktionsliner 32 und dem zweiten Produktionsliner 38 angeordnet und unterteilt einen nicht zementierten Bereich in zwei Unterbereiche, in denen jeweils eine erfindungsgemäße Vorrichtung 12 angeordnet ist. Jeder der Unterbereiche ist mit dem zweiten Fluid 34 zumindest teilweise gefüllt. In einem weiter unten in der Tiefenbohrung 10 angeordneten Bereich des zweiten Produktionsliners 38 ist ebenfalls eine Zementierung 20 auf der Außenseite des zweiten Produktionsliners 38 ausgebildet, die sich bis zu einem unteren Ende des zweiten Produktionsliners erstreckt. Das obere Ende der Zementierung 20 fällt im Wesentlichen mit dem unteren Ende des ersten Produktionsliners 32 zusammen.A second production liner 38 is arranged further inside the borehole 28 opposite the first production liner 32 with a smaller diameter and at a distance from it. A second separating element 40 and a third separating element 42 are arranged in an intermediate space 39 between the first production liner 32 and the second production liner 38 . The second separating element 40 closes off the intermediate space 39 between the first production liner 32 and the second production liner 38 at the top, ie oriented in the direction of the earth's surface 14, towards the borehole. The third separating element 42 is also arranged below the second separating element 40 in the intermediate space 39 between the first production liner 32 and the second production liner 38 and divides a non-cemented area into two sub-areas, in each of which a device 12 according to the invention is arranged. Each of the sub-regions is at least partially filled with the second fluid 34 . In a region of the second production liner 38 arranged further down in the deep well 10 , cementing 20 is also formed on the outside of the second production liner 38 , which extends to a lower end of the second production liner. The top of the cementation 20 is substantially coincident with the bottom of the first production liner 32 .

Im tiefsten Bereich der Tiefenbohrung 10 schließt an einen innenliegenden Bereich des zweiten Produktionsliners 38 ein gelochtes Rohrelement 44 an, das gegenüber dem Fördererloch 28 gelocht ausgebildet ist und sich tiefer in das Bohrloch 28 erstreckt als der zweite Produktionsliner 38.In the deepest area of the deep well 10, a perforated tubular element 44 adjoins an inner area of the second production liner 38, which is perforated opposite the conveyor hole 28 and extends deeper into the borehole 28 than the second production liner 38.

Figur 2 zeigt eine schematische Detailansicht einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung 12 in der Tiefenbohrung 10. Die schematische Detailansicht gemäß Figur 2 ist ein Teilschnitt durch die Tiefenbohrung 10 gemäß Figur 1 auf Höhe der Markierung M. figure 2 shows a schematic detailed view of an embodiment variant of the device 12 according to the invention in the deep borehole 10. The schematic detailed view according to FIG figure 2 is a partial section through the deep hole 10 according to figure 1 at the level of the M mark.

Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 12 mit einem Aufnahmekörper 46. Der Aufnahmekörper 46 ist von einem gewundenen, helixförmigen Rohrelement 48 gebildet. Das gewundene Rohrelement 48 umfasst eine Vielzahl an Windungen, die aneinander anliegen und eine innere Verrohrung 50 umgeben. Außenliegend gegenüber dem gewundenen Rohrelement 48 ist eine äußere Verrohrung 52 angeordnet. figure 2 shows the device 12 according to the invention with a receiving body 46. The receiving body 46 is formed by a coiled, helical tubular element 48. FIG. The coiled tubing member 48 includes a plurality of coils which abut one another and surround an inner tubing 50 . Outboard of the coiled tubing member 48 is outer tubing 52 .

Mit Bezug auf Figur 1 entspricht die innere Verrohrung 50 dem zweiten Produktionsliner 38 und die äußere Verrohrung 42 dem ersten Produktionsliner 32. Außerhalb der äußeren Verrohrung 52 ist eine Zementierung 20 ausgebildet. Die Wandstärke der Zementierung 20 ist in Längenerstreckung der Tiefenbohrung 10 unterschiedlich stark ausgeprägt. An die Zementierung 20 schließt das Erdreich 16 an.Regarding figure 1 the inner casing 50 corresponds to the second production liner 38 and the outer casing 42 to the first production liner 32. Outside the outer casing 52 a cementation 20 is formed. The wall thickness of the cementation 20 is pronounced to different extents in the longitudinal extent of the deep borehole 10 . The soil 16 adjoins the cementing 20 .

Das gewundene Rohrelement 48 ist innen hohl. An dem einen Ende des gewundenen Rohrelements 48 ist eine erste Öffnung 54 und an dem anderen Ende des gewundenen Rohrelements 48 ist eine zweite Öffnung 56 ausgebildet. In der ersten Öffnung 54 ist ein erstes Verschlusselement 58 und in der zweiten Öffnung 56 ein zweites Verschlusselement 60 angeordnet.The coiled tube element 48 is hollow inside. A first opening 54 is formed at one end of the coiled tubing member 48 and a second opening 56 is formed at the other end of the coiled tubing member 48 . A first closure element 58 is arranged in the first opening 54 and a second closure element 60 is arranged in the second opening 56 .

An dem einen Ende des Aufnahmekörpers 46 ist eine erste Fixieranordnung 62 und an dem anderen Ende des Aufnahmekörpers 46 ist eine zweite Fixieranordnung 64 angeordnet. Die beiden Fixieranordnungen 62, 64 weisen jeweils einen Fixierring 63, 65 auf. Die Fixierringe 63, 65 umschließen die innere Verrohrung 50 und sind von der äußeren Verrohrung 52 umgeben. Die Fixierringe 63, 65 sind im Wesentlichen gleich ausgebildet, jedoch ist der eine Fixierring 63 gegenüber dem anderen Fixierring 65 um 180 Grad gedreht, sodass gleiche Seiten gegenüber dem Aufnahmekörper 46 angeordnet sind.A first fixing arrangement 62 is arranged at one end of the receiving body 46 and a second fixing arrangement 64 is arranged at the other end of the receiving body 46 . The two fixing arrangements 62, 64 each have a fixing ring 63, 65. The fixing rings 63, 65 enclose the inner casing 50 and are surrounded by the outer casing 52. The fixing rings 63, 65 are of essentially the same design, but one fixing ring 63 is rotated by 180 degrees relative to the other fixing ring 65, so that the same sides are arranged relative to the receiving body 46.

Im Folgenden wird die Ausgestaltung der Fixieranordnungen 62, 64 in Bezug auf die zweite Fixieranordnung 64 kurz dargestellt. Der zweite Fixierring 65 umfasst mehrere Rippen 66. Die Rippen 66 sind in Umfangsrichtung des zweiten Fixierrings 65 gleich verteilt und erstrecken sich in radialer Richtung des Fixierrings 65 nach außen. Die Rippen 66 erstrecken sich in longitudinaler Richtung des Fixierrings 65 und damit auch in longitudinaler Richtung der Tiefenbohrung 10 und des Aufnahmekörpers 46. Zwischen zwei Rippen 66 ist ein jeweiliger Freigang 68 ausgebildet. Die Rippen 66 sind in radialer Richtung größer ausgebildet als die Freigänge 68. Den jeweiligen Freigängen 68 ist jeweils eine Vielzahl an Schrauben 70 angeordnet, die als Stiftschrauben ausgebildet sind. Die Freigänge 68 liegen durch ihre geringere Seitenerstreckung nie an der äußeren Verrohrung 52 an. Sofern die Rippen 66 an der äußeren Verrohrung anliegen und der Fixierring 65 die innere Verrohrung 50 umschließt, so verbleibt weiterhin durch die Freigänge 68 freier Raum, der einen einfachen Zementationsprozess ermöglichen kann. Ferner können Medien, die den Fixierring 65 umgeben, frei zirkulieren.The configuration of the fixing arrangements 62, 64 in relation to the second fixing arrangement 64 is briefly presented below. The second fixing ring 65 includes a plurality of ribs 66. The ribs 66 are evenly distributed in the circumferential direction of the second fixing ring 65 and extend outward in the radial direction of the fixing ring 65. The ribs 66 extend in the longitudinal direction of the fixing ring 65 and thus also in the longitudinal direction of the deep bore 10 and the receiving body 46. A respective clearance 68 is formed between two ribs 66. The ribs 66 are designed to be larger in the radial direction than the clearances 68. A plurality of screws 70, which are designed as stud bolts, are arranged in each of the respective clearances 68. The clearances 68 are never in contact with the outer casing 52 due to their smaller lateral extent. If the ribs 66 are in contact with the outer casing and the fixing ring 65 encloses the inner casing 50, free space still remains through the clearances 68, which can enable a simple cementing process. Furthermore, media surrounding the fixing ring 65 can circulate freely.

Figur 3 zeigt eine schematische Detailansicht einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung 12, angeordnet in der Tiefenbohrung 10, in einem Schnitt entlang der Markierung M von Figur 1. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 12 ist in dem Zwischenraum 39 zwischen der inneren Verrohrung 50 und der äußeren Verrohrung 52 angeordnet. In der Darstellung gemäß Figur 3 ist lediglich ein Teil des Aufnahmekörpers 46 mit einem Teil des gewundenen Rohrelements 48 dargestellt. An der ersten Öffnung 54 ist das erste Verschlusselement 58 angeordnet. figure 3 shows a schematic detailed view of an embodiment variant of the device 12 according to the invention, arranged in the deep bore 10, in a section along the marking M of FIG figure 1 . The device 12 according to the invention is arranged in the intermediate space 39 between the inner casing 50 and the outer casing 52 . In the representation according to figure 3 only a portion of the receptacle body 46 with a portion of the coiled tubing member 48 is shown. The first closure element 58 is arranged at the first opening 54 .

Oberhalb des Aufnahmekörpers 46 ist ebenfalls in dem Zwischenraum 39 die erste Fixieranordnung 62 angeordnet. Der Fixierring 63 der ersten Fixieranordnung 62 erstreckt sich in radialer Richtung über den gesamten Zwischenraum 39 und berührt die innere Verrohrung 50. Dabei ist der Fixierring 63 an der inneren Verrohrung 50 fixiert. Die Darstellung gemäß Figur 3 ist nicht maßstabsgetreu, denn tatsächlich ist der Fixierring 63 zu der äußeren Verrohrung 52 beabstandet. Es ist auch möglich, dass der Fixierring 63 die äußere Verrohrung 52 berührt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Fixierring 63 an der äußeren Verrohrung 52 fixiert ist. In dem dargestellten verbleibenden Zwischenraum 39 befindet sich das zweite Fluid 32.The first fixing arrangement 62 is likewise arranged in the intermediate space 39 above the receiving body 46 . The fixing ring 63 of the first fixing arrangement 62 extends in the radial direction over the entire intermediate space 39 and touches the inner piping 50 . The fixing ring 63 is fixed to the inner piping 50 . The representation according to figure 3 is not true to scale, in fact the fixing ring 63 is spaced from the outer casing 52. It is also possible that the fixing ring 63 touches the outer piping 52 . This is the case in particular when the fixing ring 63 is fixed to the outer casing 52 . The second fluid 32 is located in the remaining space 39 shown.

Außerhalb der äußeren Verrohrung 52 ist die Zementierung 20 ausgebildet, die einen Übergang zum Erdreich 16 bildet. Wie schon im Zusammenhang mit Figur 2 erläutert, ist die Wandstärke der Zementierung 20 in longitudinaler Richtung der Tiefenbohrung 10 unterschiedlich stark ausgebildet.Outside of the outer casing 52 the cementation 20 is formed, which forms a transition to the ground 16 . As already in connection with figure 2 explained, the wall thickness of the cementation 20 in the longitudinal direction of the deep borehole 10 is designed to have different strengths.

In dem gewundenen Rohrelement 48 befindet sich ein kompressibles Medium 72. Das kompressible Medium 72 ist nicht näher dargestellt, umfasst jedoch beispielsweise Luft, Stickstoff, andere kompressible Medien oder ein Gemisch daraus.A compressible medium 72 is located in the coiled tube element 48. The compressible medium 72 is not shown in detail, but includes, for example, air, nitrogen, other compressible media or a mixture thereof.

Figur 4 ist eine schematische Seitenansicht des erfindungsgemäßen Aufnahmekörpers 46, der von dem gewundenen Rohrelement 48 gebildet ist. Es ist ersichtlich, dass die Windungen des Rohrelements 48 aneinander anliegen. Das Rohrelement 48 ist mit einem konstanten Radius um die Bohrlochachse A helixförmig gewunden. Die erste Öffnung 54 des gewundenen Rohrelements 48 ist in Figur 4 nicht sichtbar. Die erste Öffnung 54 ist in der gezeigten Darstellung auf der Rückseite des Aufnahmekörpers 46 ausgebildet. Die zweite Öffnung 56 des gewundenen Rohrelements 48 ist an einer anderen, in der gezeigten Darstellung unteren Seite des gewundenen Rohrelements 48 ausgebildet. In der zweiten Öffnung 56 ist das zweite Verschlusselement 60 angeordnet. figure 4 12 is a schematic side view of the containment body 46 formed by the coiled tubing member 48 in accordance with the present invention. It can be seen that the turns of the tubular member 48 abut one another. Tubular member 48 is helically wound about borehole axis A at a constant radius. The first opening 54 of the coiled tubing member 48 is in figure 4 not visible. In the illustration shown, the first opening 54 is formed on the rear side of the receiving body 46 . The second opening 56 of the coiled tubing 48 is formed on another side of the coiled tubing 48, which is the lower side as viewed. The second closure element 60 is arranged in the second opening 56 .

Figur 5 ist eine schematische dreidimensionale Seitenansicht des erfindungsgemäßen Aufnahmekörpers 46. Die zweite Öffnung 56 des gewundenen Rohrelements 48 ist mit dem zweiten Verschlusselement 60 verschlossen. Das zweite Verschlusselement 60 ist als Berststopfen ausgebildet. Die erste Öffnung 54 ist in der Darstellung gemäß Figur 5 nicht sichtbar, da sie in der gezeigten Darstellung auf der Rückseite des Aufnahmekörpers 46 ausgebildet ist. figure 5 12 is a schematic three-dimensional side view of the receiving body 46 according to the invention. The second closure element 60 is designed as a bursting plug. The first opening 54 is shown in FIG figure 5 not visible because it is formed on the back of the receiving body 46 in the illustration shown.

Auch in dieser Darstellung ist ersichtlich, dass das Rohrelement 48 mit einem konstanten Radius um die Bohrlochachse A helixförmig gewunden ist. Ferner liegen die Windungen des gewundenen Rohrelements 48 aneinander an.It can also be seen in this illustration that the tubular element 48 is wound helically around the borehole axis A with a constant radius. Further, the turns of the coiled tubing member 48 abut one another.

Figur 6 ist eine schematische Explosionszeichnung einer erfindungsgemäßen Fixieranordnung 62, 64. Der Fixierring 63, 65 umfasst die Vielzahl an Rippen 66, die in Umfangsrichtung des Fixierring 63, 65 gleich verteilt sind und sich in radialer Richtung nach außen erstrecken. Zwischen den Rippen 66 sind die Freigänge 68 ausgebildet. In den Freigängen 68 ist eine Vielzahl an Gewindegängen 74 ausgebildet, die sich in radialer Richtung des Fixierrings erstrecken. Die in der der Explosionszeichnung schwebend dargestellten Schrauben 70 sind derart ausgebildet, in die Gewindegänge 74 in den Freigängen 68 des Fixierrings 63, 65 eingeschraubt zu werden. Die Schrauben 70 sind als Stiftschrauben ausgebildet. figure 6 is a schematic exploded drawing of a fixing arrangement 62, 64 according to the invention. The fixing ring 63, 65 comprises the plurality of ribs 66 which are distributed evenly in the circumferential direction of the fixing ring 63, 65 and extend outwards in the radial direction. The clearances 68 are formed between the ribs 66 . A multiplicity of threads 74 are formed in the clearances 68 and extend in the radial direction of the fixing ring. The screws 70 shown floating in the exploded drawing are designed in such a way that they can be screwed into the threads 74 in the clearances 68 of the fixing ring 63, 65. The screws 70 are designed as studs.

Eine in radialer Richtung innenliegende Umfangsfläche 76 des Fixierrings 63, 65 ist im Wesentlichen eben ausgebildet. Die innenliegende Umfangsfläche 76 ist in jedem Punkt zur longitudinalen Achse des Fixierrings 63, 65 gleich beabstandet. Eine außenliegende Umfangsfläche 78 des Fixierrings 63, 65 ist wie erläutert nicht eben ausgebildet, sondern umfasst die Rippen 66 und die Freigänge 68.A circumferential surface 76 of the fixing ring 63, 65 that is on the inside in the radial direction is essentially flat. The inner peripheral surface 76 is at each point to the longitudinal axis of the fixing ring 63, 65 equally spaced. An outer peripheral surface 78 of the fixing ring 63, 65 is not flat, as explained, but includes the ribs 66 and the clearances 68.

Der Fixierring 63, 65 weist in der gezeigten Darstellung eine Fase 80 auf, die sich in Umfangsrichtung erstreckt und zwischen einer vorderen Seite des Fixierrings 63, 65 und der außenliegenden Umfangsfläche 78 angeordnet ist. Eine derartige Fase 80 kann auch auf der hinteren Seite des Fixierrings 63, 65 ausgebildet sein. In der gezeigten Darstellung jedoch ist keine derartige Fase 80 an der hinteren Seite des Fixierrings 63, 65 ausgebildet.In the illustration shown, the fixing ring 63 , 65 has a chamfer 80 which extends in the circumferential direction and is arranged between a front side of the fixing ring 63 , 65 and the outer circumferential surface 78 . Such a chamfer 80 can also be formed on the rear side of the fixing ring 63, 65. In the illustration shown, however, no such chamfer 80 is formed on the rear side of the fixing ring 63, 65.

Figur 7 ist eine schematische Detailansicht einer erfindungsgemäßen Fixieranordnung 62, 64 angeordnet in einer Tiefenbohrung 10. Die Fixieranordnung 62, 64 ist zwischen der innenliegenden Verrohrung 50 und der außenliegenden Verrohrung 52 angeordnet. Die innere Verrohrung 50 ist im Wesentlichen gegenüber der Bohrlochachse A zentriert. Dementsprechend ist auch die Fixieranordnung 62, 64 und die äußere Verrohrung 52 im Wesentlichen gegenüber der Bohrlochachse A zentriert. Die Rippen 66 des Fixierring 63, 65 liegen an der äußeren Verrohrung 52 an. Die innenliegende Umfangsfläche des Fixierring 63, 65 liegt an der inneren Verrohrung 50 an. Wie aus der Darstellung ersichtlich wird, bilden die Freigänge 68 einen freien Durchgang zwischen dem Fixierring 63, 65 und der äußeren Verrohrung 52. Die jeweiligen Übergänge zwischen den Freigängen 68 und den Rippen 66 sind nicht mit scharfen Kanten ausgebildet, sondern Radien bilden einen geglätteten Übergang. figure 7 is a schematic detailed view of a fixing arrangement 62, 64 according to the invention arranged in a deep well 10. The fixing arrangement 62, 64 is arranged between the inner casing 50 and the outer casing 52. The inner casing 50 is substantially opposite the borehole axis A centered. Accordingly, the fixture assembly 62, 64 and outer casing 52 is also substantially centered about the borehole axis A. The ribs 66 of the fixing ring 63, 65 rest against the outer tubing 52. The inner peripheral surface of the fixing ring 63, 65 rests against the inner tubing 50. FIG. As can be seen from the illustration, the clearances 68 form a free passage between the fixing ring 63, 65 and the outer casing 52. The respective transitions between the clearances 68 and the ribs 66 are not designed with sharp edges, but radii form a smooth transition .

Figur 8 ist eine schematische Detailansicht einer erfindungsgemäßen Fixieranordnung 62, 64 mit Schrauben 70 im Schnitt. Die Fixieranordnung 62, 64 ist in der Tiefenbohrung 10 positioniert und zwischen der äußeren Verrohrung 52 und der inneren Verrohrung 50 angeordnet. Der Schnitt durch die Fixieranordnung 62, 64 erfolgt durch die Darstellung gemäß Figur 7 entlang der Linie B-B. Dementsprechend wird durch den Schnitt einer der Freigänge 68 geschnitten. figure 8 is a schematic detailed view of a fixing arrangement 62, 64 according to the invention with screws 70 in section. The fixture assembly 62, 64 is positioned within the downhole well 10 and disposed between the outer casing 52 and inner casing 50. As shown in FIG. The section through the fixing arrangement 62, 64 is shown in FIG figure 7 along line BB. Accordingly, one of the clearances 68 is cut through the cut.

Wie in der Darstellung gezeigt, ist der Fixierring 63, 65 gegenüber der inneren Verrohrung 50 befestigt. Dies wird dadurch bewirkt, dass die Schrauben 70 des Fixierrings 63, 65 in Richtung innerer Verrohrung 50 in den Fixierring 63, 65 eingeschraubt werden und eine vordere Stirnfläche der Schrauben 70 gegen die innere Verrohrung 50 gedrückt wird. Dadurch entsteht eine Klemmkraft, die ein Verrutschen oder Verdrehen des Fixierrings 63, 65 gegenüber der inneren Verrohrung 50 verhindert.As shown in the illustration, the fixing ring 63, 65 is fixed relative to the inner tubing 50. This is brought about by the screws 70 of the fixing ring 63 , 65 being screwed into the fixing ring 63 , 65 in the direction of the inner casing 50 and a front face of the screws 70 being pressed against the inner casing 50 . This creates a clamping force that prevents the fixing ring 63 , 65 from slipping or twisting relative to the inner tubing 50 .

Die Anzahl der Schrauben 70 kann nahezu beliebig ausgewählt werden, jedoch ist eine Mindestklemmkraft erforderlich, damit kein Verrutschen oder Verdrehen stattfindet. Eine höhere Anzahl an Schrauben 70 bewirkt eine bessere Verteilung der durch die Schrauben 70 auf die innere Verrohrung 50 aufgebrachten Kräfte, da eine einzelne Schraube 70 dann eine geringere Klemmkraft aufbringen muss und sich zugleich die einzelnen Klemmkräfte auf einen größeren Bereich der inneren Verrohrung 50 verteilen.The number of screws 70 can be selected almost arbitrarily, but a minimum clamping force is required so that no slipping or twisting takes place. A higher number of bolts 70 results in a better distribution of the forces applied by the bolts 70 to the inner casing 50 since a single bolt 70 then has to apply a lower clamping force and at the same time the individual clamping forces are distributed over a larger area of the inner casing 50 .

Figur 9 zeigt eine schematische Detailansicht einer Öffnung 54, 56 des Aufnahmekörpers 46 mit Verschlusselement 58, 60. Genauer gesagt ist in Figur 9 ein Detail aus Figur 4 in Frontalansicht dargestellt, nämlich die zweite Öffnung 56 mit dem zweiten Verschlusselement 60. Es ist zu erkennen, dass innerhalb des gewundenen Rohrelements 48 das zweite Verschlusselement 60 angeordnet ist und die zweite Öffnung 56 verschließt. figure 9 shows a schematic detailed view of an opening 54, 56 of the receiving body 46 with closure element 58, 60. More precisely, in FIG figure 9 a detail out figure 4 shown in a front view, namely the second opening 56 with the second closure element 60. It can be seen that the second closure element 60 is arranged inside the coiled tube element 48 and the second opening 56 closes.

Figur 10 zeigt eine schematische Schnittansicht durch das Verschlusselement 60 an dem Aufnahmekörper 46 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 12. Genauer gesagt ist das Verschlusselement 60 von Figur 9 im Schnitt entlang der Linie C-C gezeigt. Das Verschlusselement 60 ist an der Öffnung 56 des Aufnahmekörpers 46 angeordnet. Das Verschlusselement 60 ist in der gezeigten Darstellung als Berststopfen ausgebildet, der eine Endkappe 82, einen Rohrstutzen 84 und ein Berststopfenelement 86 umfasst. Die Endkappe 82 ist an einer Stirnfläche der Öffnung 56 des Aufnahmekörpers 46 angebracht. Auf einer Innenseite der Endkappe 82 ist der Rohrstutzen 84 angeordnet. Der Rohrstutzen 84 liegt mit seiner Außenseite an dem Innenumfang der Endkappe 82 an und berührt mit dessen Stirnfläche teilweise die Stirnfläche der Öffnung 56. Innerhalb des Rohrstutzens 84 ist das Berststopfenelement 86 angeordnet. Es ist mit dem Rohrstutzen 84 verbunden. figure 10 shows a schematic sectional view through the closure element 60 on the receiving body 46 of the device 12 according to the invention figure 9 shown in section along line CC. The closure element 60 is arranged at the opening 56 of the receiving body 46 . In the illustration shown, the closure element 60 is designed as a bursting plug which comprises an end cap 82 , a pipe socket 84 and a bursting plug element 86 . The end cap 82 is attached to an end face of the opening 56 of the receiving body 46 . The pipe socket 84 is arranged on an inside of the end cap 82 . The outside of the pipe socket 84 bears against the inner circumference of the end cap 82 and its end face partially touches the end face of the opening 56. The rupture plug element 86 is arranged inside the pipe socket 84. It is connected to the pipe socket 84.

In dem Berststopfenelement 86 ist ein berstbares Element 88 angeordnet, das oberhalb einem zulässigen Differenzdruck zwischen dem inneren Bereich des Aufnahmekörpers 46 und der anderen Seite des berstbaren Elements 88 auf einer Außenseite des Aufnahmekörpers bricht. Dazu kann das berstbare Element 88 mit einer Sollbruchstelle ausgebildet sein. Das berstbare Element 88 kann beispielsweise aus Keramik oder einem Metall ausgebildet sein.A rupturable element 88 is arranged in the bursting plug element 86, which ruptures above a permissible differential pressure between the inner area of the receiving body 46 and the other side of the rupturable element 88 on an outer side of the receiving body. For this purpose, the rupturable element 88 can be designed with a predetermined breaking point. The rupturable element 88 can be made of ceramic or a metal, for example.

Das gewundene Rohrelement 48, die Endkappe 82, der Rohrstutzen 84 und das Berststopfenelement 86 können als ein schweißbarer metallischer Werkstoff ausgebildet und miteinander verschweißt sein. Ferner können sie miteinander durch andere geeignete Verbindungsarten wie beispielsweise Kleben oder mittels Gewinden miteinander verbunden sein.The coiled tubing member 48, end cap 82, tube stub 84 and rupture plug member 86 may be formed of a weldable metallic material and welded together. Furthermore, they can be connected to one another by other suitable types of connection such as gluing or by means of threads.

In der gezeigten Darstellung ist der Rohrstutzen 84 mit der Endkappe 82 verschweißt. An der Innenseite des Rohrstutzens 84 ist ein Gewinde ausgebildet, das nachträglich angebracht sein kann, in das das Berststopfenelement 86 verschraubt ist. Die Endkappe 82 ist in der gezeigten Darstellung mit dem gewundenen Rohrelement 48 verschweißt.In the illustration shown, the pipe socket 84 is welded to the end cap 82 . A thread is formed on the inside of the pipe socket 84, which thread can be attached subsequently, into which the rupture plug element 86 is screwed. End cap 82 is shown welded to coiled tubing 48 .

Das Verschlusselement 60 aus Figur 10 und dessen Anordnung gegenüber dem gewundenen Rohrelement 48 dient lediglich als beispielhafte Ausführung. Das Verschlusselement 60 kann auch anders ausgebildet und so beispielsweise vollständig innerhalb der Öffnung 56 des Aufnahmekörpers 46 angeordnet sein.The closure element 60 off figure 10 and its location relative to the coiled tubing member 48 is for exemplary purposes only. The closure element 60 can also be designed differently and thus, for example, be arranged completely within the opening 56 of the receiving body 46 .

Figur 11 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 12 mit mäanderförmig gewundenem Rohrelement 148. Das gezeigte gewundene Rohrelement 148 des Aufnahmekörpers 146 umfasst im Wesentlichen gerade Abschnitte und/oder wenig gekrümmte Abschnitte, die mit gekrümmten Abschnitten miteinander verbunden sind. Im Inneren des mäanderförmig gewundenen Rohrelements 148 befindet sich das kompressible Medium 72. Die gezeigte Vorrichtung 12 umfasst zwei Verschlusselemente 58, 60, die in jeweiligen Öffnungen 54, 56 angeordnet sind. figure 11 shows a schematic view of a device 12 according to the invention with a meanderingly wound tubular element 148. The shown wound tubular element 148 of the receiving body 146 comprises essentially straight sections and/or slightly curved sections which are connected to one another with curved sections. The compressible medium 72 is located inside the meanderingly wound tubular element 148 . The device 12 shown comprises two closure elements 58 , 60 which are arranged in respective openings 54 , 56 .

Die Länge des gewundenen Rohrelements 148, die Anzahl der gekrümmten Abschnitte und der Abstand der geraden Abschnitte kann nahezu beliebig an die Erfordernisse einer Tiefenbohrung 10 angepasst werden. So kann das gewundene Rohrelement ähnlich einer Matte ausgebildet sein. Erfordert es die Geometrie des Einsatzortes, so kann vorgesehen sein, das gewundene Rohrelement 148 weiter zu biegen, beispielsweise um eine Achse, die in der Zeichnungsebene liegt.The length of the coiled tubular element 148, the number of curved sections and the spacing of the straight sections can be adapted to the requirements of a deep well 10 in almost any way. Thus, the coiled tube element can be formed similar to a mat. If required by the geometry of the place of use, provision can be made for the coiled tubular element 148 to be bent further, for example about an axis which lies in the plane of the drawing.

Figur 12 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 12 mit einem Aufnahmekörper 246 mit spiralförmig gewundenem Rohrelement 248. Das spiralförmig gewundene Rohrelement 248 ist in der gezeigten Darstellung nicht geschnitten dargestellt. Die Vorrichtung 12 umfasst zwei Verschlusselemente 58, 60, die in jeweiligen nicht näher gezeigten Öffnungen 54, 56 angeordnet sind. figure 12 shows a schematic view of a device 12 according to the invention with a receiving body 246 with a spirally wound tubular element 248. The spirally wound tubular element 248 is not shown in section in the illustration shown. The device 12 comprises two closure elements 58, 60 which are arranged in respective openings 54, 56 which are not shown in detail.

Für den Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 12 zum Druckabsichern von einer Tiefenbohrung kann in einem ersten Schritt zunächst die gewünschte Form des einen oder der mehreren Aufnahmekörpers 46, 146, 246 ausgewählt werden.For the use of a device 12 according to the invention for pressure protection of a deep well, the desired shape of the one or more receiving bodies 46, 146, 246 can be selected in a first step.

Ferner wird der wenigstens eine Aufnahmekörper 46, 146, 246 aus entsprechenden gewundenen Rohrelementen 48, 148, 248 gebildet. Die einzelnen Bestandteile des Aufnahmekörpers 46, 146, 246 können miteinander über geeignete Verbindungsmittel verbunden werden.Furthermore, the at least one receiving body 46, 146, 246 is formed from corresponding coiled tubular elements 48, 148, 248. The individual components of the receiving body 46, 146, 246 can be connected to one another using suitable connecting means.

Darüber hinaus wird für den Einsatz das passende wenigstens eine Verschlusselement 58, 60 ausgewählt und in dem Aufnahmekörper 46, 146, 246 angeordnet.In addition, the appropriate at least one closure element 58, 60 is selected for use and arranged in the receiving body 46, 146, 246.

Der Aufnahmekörper 46, 146, 246 wird ferner mit einem kompressible Medium 72 befüllt. Außerdem kann nun der Aufnahmekörper 46, 146, 246 mit einem vorgegebenen Druck beaufschlagt werden.The receiving body 46, 146, 246 is also filled with a compressible medium 72. In addition, the receiving body 46, 146, 246 can now be subjected to a predetermined pressure.

In einem weiteren Schritt wird nun der Aufnahmekörper 46, 146, 246 in der Tiefenbohrung 10 angeordnet. Dazu kann der Aufnahmekörper 46, 146, 246 mit der wenigstens einen Fixieranordnung 62, 64 in der Tiefenbohrung 10 fixiert werden. Das Fixieren kann einfach ausgeführt werden, indem beispielsweise die Schrauben 70 angezogen werden.In a further step, the receiving body 46 , 146 , 246 is now arranged in the deep bore 10 . For this purpose, the receiving body 46, 146, 246 can be fixed in the deep bore 10 with the at least one fixing arrangement 62, 64. The fixing can be easily performed by tightening the screws 70, for example.

Steigt nun der Druck außerhalb des erfindungsgemäßen Aufnahmekörpers 46, 146, 246 und übersteigt einen vorgegebenen Druck des wenigstens einen Verschlusselements 58, 60, so öffnet sich das Verschlusselement 58, 60 und das den erfindungsgemäßen Aufnahmekörper 46, 146, 246 umgebende Medium kann in den Aufnahmekörper 46, 146, 246 einströmen. Dabei verdrängt und komprimiert es das kompressible Medium 72 in dem Aufnahmekörper 46, 146, 246. Der Druck in der Umgebung des Aufnahmekörpers 46, 146, 246 kann reduziert werden, insbesondere in der Umgebung des geöffneten Verschlusselements 58, 60.If the pressure outside of the receiving body 46, 146, 246 according to the invention now increases and exceeds a predetermined pressure of the at least one closure element 58, 60, the closure element 58, 60 opens and the medium surrounding the receiving body 46, 146, 246 according to the invention can flow into the receiving body 46, 146, 246 flow in. In doing so, it displaces and compresses the compressible medium 72 in the receiving body 46, 146, 246. The pressure in the vicinity of the receiving body 46, 146, 246 can be reduced, particularly in the vicinity of the opened closure element 58, 60.

Dieser Vorgang kann reversibel sein, d. h. er lässt sich wiederholen, oder er erfolgt einmalig. Auch lässt sich der Aufnahmekörper derart ausgestalten, dass er mehrfach verwendet werden kann oder nur einfach.This process can be reversible, i. H. it can be repeated or it occurs once. The receiving body can also be designed in such a way that it can be used several times or only once.

Claims (14)

  1. A device (12) for protecting deep wells (10) from pressure, in particular geothermal, oil, gas and/or cavern wells, the device (12) comprising at least one receiving body (46, 146, 246) configured to receive a compressible medium (72) in an interior space, the receiving body (46, 146, 246) having:
    at least one opening (54, 56) forming a transition between the interior space and an environment of the receiving body (46, 146, 246),
    wherein the at least one opening (54, 56) is closable by means of at least one closure member (58, 60) disposed in the opening (54, 56) assigned thereto and configured to assume an open and a closed state as a function of a predetermined pressure difference between the interior space and the environment,
    characterized in that
    the receiving body (46, 146, 246) is formed, at least in sections, by a coiled tubular member (48, 148, 248), the coiled tubular member (48, 148, 248) having a helical shape.
  2. The device (12) of claim 1, characterized in that the tubular member (48, 148, 248) is coiled such that adjacent coils are spaced apart or abut one another.
  3. The device (12) of any one of the preceding claims, characterized in that the receiving body (46, 146, 246) is configured to wrap around an inner casing (50) arranged in the deep well (10) and/or to be received in an outer casing (52), preferably to be arranged in a space (39) between the inner casing (50) and the outer casing (52).
  4. The device (12) of any one of the preceding claims, characterized in that the at least one closure member (58, 60) has a predetermined breaking point.
  5. The device (12) of any one of the preceding claims, characterized in that the at least one closure member (58, 60) is a valve, a pressure-adjustable pressure valve, a bursting disk or a bursting plug.
  6. The device (12) of any one of the preceding claims, characterized in that the compressible medium (72) comprises a fluid, preferably a compressible gas, a compressible liquid or a combination thereof.
  7. The device (12) of claim 3, characterized in that the receiving body (46, 146, 246) is fixable in the deep well (10) by means of at least one fixing arrangement (62, 64), preferably fixable relative to the inner casing (50) and/or outer casing (52), wherein in particular an axial movement of the receiving body (46, 146, 246) along the inner casing (50) and/or outer casing (52) is prevented,
    wherein, as an optional feature, the fixing arrangement (62, 64) is clamped relative to the inner casing (50) and/or the outer casing (52).
  8. The device (12) of claim 7, characterized in that the fixing arrangement (62, 64) comprises at least one screw (70), preferably at least one stud screw which is preferably screwed against the inner casing (50) and/or the outer casing (52).
  9. The device (12) of any one of claims 7 or 8, characterized in that the fixing arrangement (62, 64) comprises a fixing ring (63, 65) having a greater thickness extension in the radial direction than the receiving body (46, 146, 246) and preferably at least partially filling an annular space between the inner casing (50) and the outer casing (52),
    wherein, as an optional feature, the fixing ring (63, 65) has a variable wall thickness in the radial direction.
  10. The device (12) of claim 9, characterized in that the fixing ring (63, 65) preferably has ribs (66) on its outer side with a respective clearance (68) therebetween, the ribs (66) being larger in the radial direction than any clearance (68).
  11. The device (12) of any one of the preceding claims, characterized in that the receiving body (46, 146, 246) comprises a plurality of different closure members (58, 60),
    wherein, as an optional feature, the different closure members (58, 60) assume the open and the closed state in the case of a different pressure difference between the interior space and the environment.
  12. The device (12) of any one of the preceding claims, characterized in that the receiving body (46, 146, 246) comprises a plurality of portions separated from each other by closure members (58, 60), the closure members (58, 60) preferably being configured to assume the open and the closed state in the case of a different pressure difference between the adjacent portions.
  13. The device (12) of any one of the preceding claims, characterized in that the device (12) comprises a plurality of receiving bodies (46, 146, 246) preferably having different closure members (58, 60), wherein, as an optional feature, the plurality of receiving bodies (46, 146, 246) assume the open and the closed state in the case of a different pressure difference between the respective interior space and the environment.
  14. A method for protecting deep wells (10) from pressure, in particular geothermal, oil, gas and/or cavern wells, by means of a device (12) of any one of claims 1 to 13, wherein at least one receiving body (46, 146, 246) is configured to receive a compressible medium (72) in an interior space and wherein at least one closure member (58, 60) is configured to assume an open and a closed state as a function of a predetermined pressure difference between the interior space of the receiving body (46, 146, 246) and an environment, the method comprising the steps of:
    pressurizing the receiving body (46, 146, 246) with a predetermined pressure;
    placing the receiving body (46, 146, 246) in the deep well (10);
    equalizing the pressure of a pressure difference between the interior space and the environment of the receiving body (46, 146, 246), wherein the closure member (58, 60) assumes an open state at least temporarily.
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