JP4508510B2 - 第１の導管を第２の導管に固定する装置及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、第１の導管を第２の導管に固定するための装置及び方法、特に、限定されないが、一時的なアンカーを提供する膨張式デバイスを用いた装置及び方法に関する。
【０００２】
井戸から炭化水素の回収をする間、従来、ボアホールが掘られ、そのボアホールは、典型的にはケーシングでライニングされる。ケーシングは、ボアホールの周囲の層が崩壊するのを防ぐために設置される。さらに、ケーシングは、周りの層からの望ましくない液体がボアホール中に流入するのを防ぎ、同様に、ボアホール内部の液体が周りの層中に逃げるのを防ぐ。
【０００３】
ボアホールは、従来、段階的なやり方で掘られ、ケーシングされる。すなわち、ボアホールのケーシングは、井戸の頂点で比較的大きな外径のケーシングで始まる。続くより小径のケーシングが上のケーシングの内径を通され、従って、次のケーシングの外径は、前のケーシングの内径によって制限される。このように、ケーシングは、井戸の深さが増すにつれてケーシング長さの直径が減少するように段階的になっている。径のこの徐々の減少は、結果的に井戸の底部近くではかなり小さな内径のケーシングとなり、回収できる炭化水素の量を制限することになっていた。さらに、井戸の頂点でかなりの大直径のボアホールは、必要な大きなドリルビット、大きなケーシングを取扱うための重機、及び必要とされる多量の掘削液のせいでコストの増加をもたらす。
【０００４】
各ケーシングは、典型的には、ケーシングと周りの層の間に生じる環状部中にセメントを充填することにより適所に固定される。薄いスラリーセメントが、セメントの頂部上のゴムプラグに続くケーシング中にポンプによって送り込まれる。その後、掘削液が、ケーシングの底部から環状部中へ押出されるセメント上でケーシングにポンプによって送り込まれる。掘削液の注入は、プラグがケーシングの底部に達したときに止められ、セメントが乾燥する間、その抗井は典型的には数時間そのまま放置されなければならない。この操作は、そのセメントのポンピングと硬化工程のため、さく井時間の増加が必要となり、実質的に生産コストを増加することになる。
【０００５】
ケーシングの外面がボアホールの周囲の層と接するように半径方向に拡大できる柔軟なケーシングを使用することが知られている。その柔軟なケーシングは、典型的にはセラミックまたはスチールコーンなどのエキスパンダーデバイスをケーシングに通すことによって拡大するとき塑性変形を受ける。そのエキスパンダーデバイスは、パイプラインピグと同様のやり方でケーシングに沿って推進され、（例えば液体圧を用いて）押出され、または（ドリルパイプ、ロッド、コイルドチューブ、ワイヤラインなどを用いて）引き上げられる。
【０００６】
数本の拡大可能なケーシングが（典型的にはねじ山が切られた連結により）一緒に連結されてケーシングストリングを生じる。ケーシングストリングが拡大されていない状態でボアホール中に挿入され、次いで拡大工程を容易にするためエキスパンダーデバイスを用いて、典型的には実質的な力を用いて拡大される。しかしながら、拡大されていないケーシングストリングは、過度の動きを防ぐために、拡大工程の間にその上端または下端、あるいはその近くのいずれかで固定される必要がある。これは、ケーシングストリングが拡大されていない状態にあるとき、ケーシングストリングの外面は周りのボアホール層、あるいは予め設置されたケーシングまたはライナーの内面と（少なくともケーシングの一部が半径方向に拡大し終えるまで）接触しないためであり、従って固有の最初のアンカー点は無い。
【０００７】
従来、拡大工程において、拡大されていないケーシングをボアホールに一時的に固定するためにスリップが使用されている。スリップは、一般的にくさび形をしたスチールであり、使用のとき一時的なアンカーを提供するヒンジ部がある。スリップは、くさび形の部分が、周りのボアホール層またはケーシングもしくはライナーと係合するように作動される。
【０００８】
しかしながら、スリップの機械的な形状は、しばしばケーシングまたはライナーにダメージを引き起こす。場合によっては、そのダメージは、機械的なグリップの損失のせいでスリップを役に立たなくする原因となる。層と係合しているオープンホール内のスリップタイプのデバイスは、しばしば、滑りがちでもある。
【０００９】
本発明の第１の側面によれば、第１の導管を第２の導管に固定する装置であって、その装置が第１の導管と係合するための膨張式デバイスを含み、その膨張式デバイスが第１の導管を第２の導管に固定するのを容易にするように膨張させられることを特徴とする装置が提供される。
【００１０】
本発明の第２の側面によれば、第１の導管を第２の導管に固定する方法であって、第１の導管を提供し、該第１の導管と接する膨張式デバイスを提供し、第１の導管と膨張式デバイスを第２の導管中に突っ込み、次いで膨張式デバイスを膨張させて第１の導管を第２の導管に固定するのを容易にする工程を含む方法が提供される。
【００１１】
本発明の第３の側面によれば、拡大可能な導管を第２の導管に固定する方法であって、拡大可能な導管を提供し、第１の導管を第２の導管中に突っ込み、該導管中に膨張式デバイスを通し、次いで、膨張式デバイスを膨張させて拡大可能な導管を第２の導管に固定するのを容易にする工程を含む方法が提供される。
【００１２】
第１の導管は、典型的には拡大可能な導管である。
【００１３】
第１または拡大可能な導管は、塑性及び／又は弾性変形に耐えられるいずれのタイプの拡大可能な導管からなることができる。第１の導管は、典型的には拡大可能なライナー、ケーシングなどからなる。第２の導管は、いずれのタイプの導管からなることができる。第２の導管は、典型的にはライナー、ケーシング、ボアホールなどからなる。
【００１４】
膨張式デバイスは、典型的には、リングに結合された膨張式バルーンタイプ部分を含む。これにより、ストリング等を、使用中、膨張式デバイスに通すことができる。
【００１５】
選択的に、膨張式デバイスは、エキスパンダーデバイスを含む。エキスパンダーデバイスは、選択的に入れ子式に膨張式デバイスに結合され、それにより、エキスパンダーデバイスが一定の距離を移動されるとき、膨張式デバイスが収縮され、次いでエキスパンダーデバイスとともに移動する。
【００１６】
あるいはまた、拡大可能なデバイスは、典型的には、ラッチ機構を用い、膨張式デバイスにはずれることができるように取り付けられても良い。
【００１７】
膨張式デバイスは、拡大可能な導管内に置かれてもよい。あるいはまた、膨張式デバイスは、拡大可能な導管の上端もしくはその近く、または拡大可能な導管の下端もしくはその近くで結合されてもよい。膨張式デバイスは、いずれかの適切な接続を用いて拡大可能な導管に結合されてもよい。
【００１８】
膨張式デバイスは、典型的には、拡大可能な導管を拡大するために膨張され、拡大可能な導管が第２の導管と接し、それによりアンカーを付与する。この態様では、その拡大可能な導管は、選択的に、拡大を容易にするためのスロット部が設けられている。このことは、拡大可能な導管と第２の導管との間の接触がアンカーを提供し、拡大可能な導管に適用される力が、膨張式デバイスではなく、拡大可能な導管を通じて第２の導管中に主に向けられるので有利である。
【００１９】
あるいはまた、膨張式デバイスが膨張され、その部分が第２の導管と直接接してアンカーを提供する。
【００２０】
エキスパンダーデバイスは、典型的にはスチールから製造される。あるいはまた、エキスパンダーデバイスは、セラミック、あるいはスチールとセラミックを組み合わせたものから製造されても良い。エキスパンダーデバイスは、選択的に柔軟性がある。
【００２１】
エキスパンダーデバイスは、選択的に少なくとも１つのシールが設けられている。そのシールは、典型的には少なくとも１つのＯ−リングからなる。
【００２２】
その方法は、選択的に、エキスパンダーデバイスを拡大可能な導管中に挿入すること、エキスパンダーデバイスを操作して拡大可能な導管を拡大させること、膨張式デバイスを収縮させること、及びエキスパンダーデバイス及び／又は膨張式デバイスを拡大可能な導管及び／又は第２の導管から取り除くこと、の付加的な工程のうちの一つ、いくつか、または全てを含む。
【００２３】
その方法は、選択的に、エキスパンダーデバイスを膨張式デバイスに取り付けること、エキスパンダーデバイスを操作して拡大可能な導管を拡大させること、エキスパンダーデバイスを膨張式デバイスに再び取り付けること、膨張式デバイスを収縮させること、及びエキスパンダーデバイス及び／又は膨張式デバイスを拡大可能な導管及び／又は第２の導管から取り除くこと、の付加的な工程のうちの一つ、いくつか、または全てを含む。
【００２４】
エキスパンダーデバイスは、典型的には、液体圧を用い、拡大可能な導管中にそれを推進させることにより操作される。あるいはまた、エキスパンダーデバイスは、従来のピグ又はトラクターを用い、拡大可能な導管に沿ってそれをピグすることにより操作されても良い。エキスパンダーデバイスは、（例えばストリングから）重りを用いてそれを推進させることにより、あるいは（例えば、ドリルパイプ、ロッド、コイルドチュービング、ワイヤラインなどを用いて）拡大可能な導管を通してそれを引き上げることにより操作されても良い。
【００２５】
選択的に、膨張式デバイスは、液体圧がシールより下に加えられるようなシールとして作用してもよい。
【００２６】
以下、単なる例として、添付図面を参照しながら本発明の態様を説明する。
【００２７】
図１を参照すると、ボアホール（図示せず）に設けられたケーシング１２に拡大可能な導管１０を固定する連続段階が順に（図１ａから１ｄ）示されており、ボアホールは典型的には炭化水素の回収を容易にするように掘られている。拡大可能な導管１０は、典型的には、拡大可能なライナーまたはケーシングであるが、いずれのタイプの拡大可能な導管が使用されても良い。
【００２８】
ボアホールは、従来、ケーシング１２でライニングされ、ボアホールの周囲の層が崩壊するのを防ぎ、そしてまた周りの層からの望ましくない液体がボアホール内に流入するのを防ぎ、そして同様に、ボアホールの内部の液体が周りの層へ逃げるのを防ぐ。ケーシング１２は、パイプライン、ライナー、ケーシング、ボアホールなど、どのようなタイプの導管からなってもよい。
【００２９】
膨張式デバイス１４は、この態様ではそこに入れ子式に取り付けられたエキスパンダーデバイス１６を有し、導管１０がケーシング１２中に挿入される前に拡大可能な導管１０内に位置付けられる。
【００３０】
図１ａを参照すると、膨張式デバイス１４とエキスパンダーデバイス１６が中に置かれた導管１０が、ホール内に必要な設定深さまで突っ込まれる。図１ａに見られるように、拡大可能な導管１０の下端１０ｌが半径方向に拡大されて（概ね１８で示される）、膨張式デバイス１４とエキスパンダーデバイス１６をそこに位置付けることができる。図１ａから１ｄは、導管１０の下端１０ｌまたはその近くに置かれた膨張式デバイス１４とエキスパンダーデバイス１６を示しているが、膨張式デバイス１４及び／又はエキスパンダーデバイス１６は、導管１０の上端またはその近くに置かれてもよいことが理解されるだろう。この場合、エキスパンダーデバイス１６は、例えばストリングの重さ、液圧あるいは何らかの他の従来の方法を用いて下方へ推進される。
【００３１】
膨張式デバイス１４は、何らかの適切な形態であればよいが、典型的には、環状リング１４ｒに設けられている膨張式の環状バルーンタイプ部分１４ｂを有するデバイスである。環状リング１４ｒは、ストリング、ワイヤラインなどを必要に応じて膨張式デバイス１４に通過させることができる。このことは、膨張式デバイス１４が、導管１０の上端に位置する場合に特に有利である。こうして、実質的に完全なボアアクセスが一層可能となる。
【００３２】
図１ｂを参照すると、膨張式デバイス１４が、膨張式の環状バルーンタイプ部分１４ｂを拡大するように膨張される。バルーンタイプ部分１４ｂが拡大すると、導管１０のアンカー部分１０ａも拡大される。アンカー部分１０ａは、図１ｂに示されるように、それがケーシング１２と接するまで膨張式デバイス１４により拡大される。拡大可能な導管１０のアンカー部分１０ａとケーシング１２との間のこの接触は、拡大可能な導管１０とケーシング１２との間にアンカー点及び／又はシールを提供する。アンカー部分１０ａの外面は、適切にプロファイリング（例えば、リブ）されるか摩擦及び／又はシール材１００（図４ａから４ｃ）で覆われて、ケーシング１２への導管１０のグリップを高めても良い。摩擦及び／又はシール材１００は、例えばいずれかの適切なタイプのラバー又は他の弾性材料から成ることができる。摩擦及び／又はシール材１００は、導管１０の外面１０ｓに軸方向に間隔をあけて離れた様々な位置に設けることができることに注意されたい。
【００３３】
図４ａから４ｃを参照すると、摩擦及び／又はシール材１００は、典型的には、導管１２の長手方向の軸に沿って軸方向に間隔をあけて離れた第１及び第２のバンド１０２，１０４を含んでいる。第１と第２のバンド１０２，１０４は、典型的には、軸方向にやや距離、例えば３インチ（約７６ｍｍ）あけられている。
【００３４】
第１及び第２のバンド１０２，１０４は、好ましくは、導管１０のアンカー点１０ａの周囲を囲むように延びる環状バンドであるが、この形態は必須ではない。第１及び第２のバンド１０２，１０４は、典型的には、第１のタイプのラバーの１インチ幅（約２５．４ｍｍ）のバンドからなる。摩擦及び／又はシール材１００は、導管１０の周囲全体を取り囲むように延びている必要はない。
【００３５】
第１と第２のバンド１０２，１０４の間に、第２のタイプのラバーの第３のバンド１０６が置かれている。第３のバンド１０６は、好ましくは、第１及び第２のバンド１０２，１０４との間に延び、従って、典型的には３インチ（約７６ｍｍ）幅である。
【００３６】
第１及び第２のバンド１０２，１０４は、典型的には第１の厚さである。第３のバンド１０６は、典型的には第２の厚さである。第１の厚さは、選択的には、第２の厚さより大きいが、それらは典型的には図４ａに示されるように同じである。第１及び第２のバンド１０２，１０４は、第３のバンド１０６よりも表面１０ｓからさらに突出してもよいが、これは必須ではない。
【００３７】
第１のタイプのラバー（すなわち、第１及び第２のバンド１０２，１０４）は、第２のタイプのラバー（すなわち、第３のバンド１０６）より硬さが大きいことが好ましい。第１のタイプのラバーは、典型的には９０デュロメーターラバーであり、第２のタイプのラバーは典型的には６０デュロメーターラバーである。デュロメーターは、ラバー用の従来の硬度スケールである。
【００３８】
ラバーの特性はいずれかの適切なタイプであればよく、示した硬さは単なる例に過ぎない。第１、第２及び第３のバンド１０２，１０４，１０６のそれぞれの寸法と間隔は単なる例に過ぎず、いずれかの適切な寸法と間隔とすれば良いことも注意されるべきである。
【００３９】
特に図４ｃから分かるように、第３のバンド１０６の外面１０６ｓは、プロファイリングすることができる。外面１０６ｓは、ケーシング１２の内面１２ｉへの第３のバンド１０６のグリップを高めるようにリブが施されている。第１及び第２のバンド１０２，１０４の外面もプロファイリング（例えばリブ）されていて良いことが認められるであろう。
【００４０】
より硬いラバーである２つの外側のバンド１０２，１０４は、比較的高温のシールと、第３のバンド１０６の比較的より柔軟なラバーへのバックアップシールを提供する。第３のバンド１０６は、典型的にはより低温のシールを提供する。
【００４１】
図５を参照すると、導管１０の代わりに使用できる他の導管１２０が示されている。導管１２０は実質的に導管１０と同じであるが、外面１２０ｓに異なる形状の摩擦及び／又はシール材１２２が設けられている。
【００４２】
拡大可能な導管１２０は予め拡大された部分１２０ｅが設けられており、導管１２０がボアホールなどに突っ込まれるときにエキスパンダーデバイス（例えばエキスパンダーデバイス１６）及び／又は膨張式デバイス（例えばデバイス１４）をそこに置くことができる。エキスパンダーデバイスは、導管がボアホール中に突っ込まれている間は導管１２０内に置かれる必要はなく、導管が所定の位置となったら、導管１２０内に置くとができることに注意されるべきである。
【００４３】
図５に示されるように、拡大可能な導管１００は、少なくとも１ヶ所に摩擦及び／又はシール材１２２が設けられている。摩擦及び／又はシール材１２２は、軸方向に間隔をあけて離れた位置、典型的には、他の一つから約１２インチ（約３０５ｍｍ）の間隔をあけて導管１２０の外面１２０ｓに付けられる。
【００４４】
摩擦及び／又はシール材１２２は、図６ａ及び６ｂに最もよく示されている。摩擦及び／又はシール材１２２は、ジグザグの形をしている。この態様では、摩擦及び／又はシール材１２２は、例えば９０デュロメーター硬さであり、約２．５インチ（約２８ｍｍ）幅で、厚さが約０．１２インチ（約３ｍｍ）の単一の（好ましくは環状の）ゴムバンドからなる。
【００４５】
ジグザグパターンを付与し、それゆえ層１５０が使用時に提供するグリップ及び／又はシールの強度を増すため、多数（例えば、２０）のスロット１２４ａ，１２４ｂがラバーのバンド中に付与されている。スロット１２４ａ、１２４ｂは典型的には約０．２インチ（約５ｍｍ）幅、長さが約２インチ（約５０ｍｍ）である。
【００４６】
ジグザグパターンをつくるには、スロット１２４ａが、バンドの一方の縁１２２ａに沿ってそれぞれの間が約１８°で、周囲に間隔をあけて離れた約２０ヶ所に付与される。そのプロセスは、その後、バンドの他方側１２２ｂに別の２０個のスロット１２４ｂを付与して繰り返され、１２２ｂの側のスロット１２４ｂは、他方の側１２２ａのスロット１２４ａから周辺で９°ずらされている。
【００４７】
使用時には、摩擦及び／又はシール材１２２が、（拡大されていない）拡大可能な導管１２０の外面１２０ｓに付けられる。摩擦及び／又はシール材１２２の形状、数、及び間隔は、特定の用途に合うように選択することができることに注意されるべきである。
【００４８】
例えば導管１０，１２０の連続的な動き、すなわち、例えば導管１０，１２０の押し込みや引き上げにより導管１０，１２０にかかる力は、膨張式デバイス１４を通してではなく、アンカー点を経て主にケーシング１２へ移るであろうことに注意されるべきである。このことは、それが膨張式デバイス１４へのダメージのリスクを減らすので有利である。加えて、これにより従来のスリップが使用される場合に生じたであろうケーシング１２へのダメージのリスクも減らす。また、従来のスリップはダメージが起こるか、ケーシング１２が弱い場合に、ケーシング１２に対するそれらのグリップを失うであろう。その力の実質的に全てがアンカー点を経てケーシング１２に直接移動することで、これらの不利が取り除かれる。
【００４９】
その後、エキスパンダーデバイス１６は、拡大可能な導管１０，１２０中を引かれ、図１ｃに示されるように導管１０，１２０を半径方向に拡大させることができる。そのエキスパンダーデバイス１６は、いずれか従来の仕方で導管１０，１２０中を推進させることができる。図１では、エキスパンダーデバイス１６は、いずれかの従来の仕方でエキスパンダーデバイス１６に取り付けられているストリング２０を用いて導管１０，１２０中を引き上げられる。
【００５０】
図１に示される態様では、エキスパンダーデバイス１６は、概して２２で示される入れ子式結合を用い、膨張式デバイス１４に入れ子式に結合されている。結合２２は、膨張式デバイス１４に取り付けられている一つ以上の入れ子式に結合された部材２４を含んでいる。エキスパンダーデバイス１６が上方に引き上げられると、入れ子結合２２は一定の距離、例えば１０フィート（約３メーター）伸び、その時点で、入れ子部材２４が完全に伸ばされている。この時点で、膨張式のバルーンタイプの部分１４ｂは自動的に収縮され、さらにエキスパンダーデバイス１６の上方への移動により、図１ｄに示されるように、膨張式デバイス１４も上方へと移動される。
【００５１】
拡大された導管１０（図１ｃ及び１ｄ）が（拡大された及び拡大されていない）導管１０，１２０をケーシング１２に固定するので、膨張式デバイス１４は、もはや導管１０，１２０をケーシング１２に固定する必要がないことに注意されるべきである。摩擦及び／又はシール材１００，１２２の使用により、使用中のケーシング１２に対する導管１０，１２０のグリップを高め、また、導管１０，１２０とケーシング１２との間に生じる環状部にシールを提供することもできる。
【００５２】
エキスパンダーデバイス１６は、拡大可能な導管１０，１２０がケーシング１２と接するように完全に拡大されるまで、地表に向って上方に連続的に引き上げられる。その後、膨張式デバイス１４とエキスパンダーデバイス１６は、地表で、拡大可能な導管１０，１２０及び／又はケーシング１２から取り除くことができる。
【００５３】
拡大可能な導管１０，１２０をこのように固定し、拡大させることは、いくつかの利点がある。図１に示した態様では、ボアホール内に置かれた膨張式デバイス１４及び他のいずれかの装置の操作を制御するための制御ライン又はコイルドチューブを配置することができ、そして、制御ライン、ワイヤライン、またはコイルドチューブは、エキスパンダーデバイス１６を推進させるため、あるいは引くために使用してもよい。図１に示した態様では、周りの層に圧力をさらすことが無く、リグは必要ない。環状のリング１４ｒのような形をした膨張式デバイス１４では、実質的に完全なボアアクセスがさらに可能である。
【００５４】
図１を参照しながら説明した方法は、拡大可能な導管１０，１２０内のエキスパンダーデバイス１６の１回の通過で、その拡大可能な導管１０，１２０を拡大させることが意図されているが、複数の通過及び／又は拡大が可能であることに注意されるべきである。
【００５５】
図２を参照すると、ケーシング３２に拡大可能な導管３０を掛ける（すなわちライナーをタイバックする）連続段階が順に（図２ａから２ｄ）示されており、拡大可能な導管３０は、典型的には拡大可能なライナーからなり、ボアホール３４の下方部分をライニングまたはケーシングするために使用され、ボアホール３４は、典型的には炭化水素の回収を容易にするために掘られている。ボアホール３４の下方部分はライニングされたり／ケーシングされたりしてなく、ボアホール３４の上方部分が既存のケーシングまたはライナー３６でライニングされている。
【００５６】
図２に示される態様では、拡大可能な導管３０は、その外面に摩擦及び／又はシール材３８が設けられている。摩擦及び／又はシール材３８の機能は、拡大可能な導管３０と既存のライナーまたはケーシング３６との間に（摩擦及び／又はシール）結合を提供することである。摩擦及び／又はシール材３８は、ボアホール３４の（ライニングされていない）下方の及び（ライニングされた）上方の部分との間にもシールを提供することもできる。摩擦及び／又はシール材は、例えば、いずれか適切なタイプのラバーまたは他の弾性材料からなることができる。例えば、摩擦及び／又はシール材３８は、図４から６を参照しながら上で説明した摩擦及び／又はシール材１００，１２２と同じように形成することができる。
【００５７】
さらに、導管３０には、導管３０の下端３０ｌに摩擦及び／又はシール材（例えば、材料１００，１２２）を設け、導管のこの部分でのアンカー効果を高めてもよい。さらに、摩擦及び／又はシール材を、導管３０の長さに沿って様々な間隔をあけて離れた位置に設け、導管３０とボアホール３４またはケーシング３６との間の結合を高めることができる。
【００５８】
図２を参照すると、膨張式デバイス４０は、エキスパンダーデバイス４２がはずすことができるようにそこに取り付けられており、導管３０がボアホール３４中に挿入される前に拡大可能な導管３０内に位置付けられる。導管３０には、ケーシングまたはライナーの拡大可能な部分４４が設けられており、部分４４には、複数の縦のスロット４８が設けられている。その部分４４は、導管３０の下端３０ｌに位置していてもよく、あるいはそれと一体となっていてもよい。
【００５９】
図２ａを参照すると、膨張式デバイス４０とエキスパンダーデバイス４２が下端またはその近くにはずれるように取り付けられた導管３０が、ボアホール３４中に、必要な所定の深さまで突っ込まれている。図２ａに見られるように、導管３０の下端３０ｌが（概して５０で示される）半径方向に拡大されており、エキスパンダーデバイス４２をそこに位置させることができる。図２ａから２ｄは、導管３０の下端３０ｌまたはその近くに置かれた膨張式デバイス４０及びエキスパンダーデバイス４２を示しているが、膨張式デバイス４０及び／又はエキスパンダーデバイス４２は、導管３０の上端またはその近くに置かれてもよいと理解されるであろう。この場合、エキスパンダーデバイス４２は、例えば、ストリングの重さ、液体圧または他の何らかの従来の方法を用いて下方に推進される。
【００６０】
膨張式デバイス４０は、いずれかの適切な形状であればよいが、典型的には、環状リング４０ｒに設けられている環状バルーンタイプ部分４０ｂを有するデバイスである。環状リング４０ｒは、必要に応じてストリング、ワイヤーラインが膨張式デバイス４０を通り抜けるのを可能にする。このことは、膨張式デバイス４０が導管３０の上端に位置する場合に特に有利である。
【００６１】
図２ｂを参照すると、膨張式デバイス４０が膨張され、膨張式の環状バルーンタイプ部分４０ｂを拡大させる。バルーンタイプ部分４０ｂが拡大するので、導管３０の拡大可能な部分４４も拡大する。図２ｂに見られるように、部分４４が拡大すると、縦のスロット４８は幅が広がる。部分４４はケーシング３０のアンカーとして作用し、図２ｂに示されるように、それがボアホール３４と接するまで拡大される。部分４４とボアホール３４との間のこの接触は、（部分４４が取り付けられているか、一体となっている）拡大可能な導管３０とボアホール３４との間のアンカー点及び／又はシールを提供する。
【００６２】
前の態様のように、エキスパンダーデバイス４２は、そのあと拡大可能な導管３０中を引き上げられ、図２ｃに示されるように導管３０を半径方向に拡大させる。エキスパンダーデバイス４２は、何らかの従来のやり方で導管３０中を推進させることができる。図２では、エキスパンダーデバイス４２は、何らかの従来のやり方でエキスパンダーデバイス４２に取り付けられているドリルパイプ又はストリング５２を用いて導管３０中を引き上げられている。
【００６３】
エキスパンダーデバイス４２が上方に引き上げられるとき、その上への動きは所定の時間または距離の後で止められ、その時点で、エキスパンダーデバイス４２は、エキスパンダーデバイス４２と膨張式デバイス４０との間の結合が掛かるまで下げられる。前の態様のように、膨張式の環状バルーンタイプ部分４０ｂが自動的に収縮され、さらにエキスパンダーデバイス４２の上方への動きにより、図２ｄに示されるように、膨張式デバイス４０も上方へと移動される。導管３０の十分な長さが拡大されて十分なアンカーを提供すると、エキスパンダーデバイス４２の上方への動きは、単に停止されるに過ぎないことに注意されるべきである。
【００６４】
拡大された導管３０（図２ｃ及び２ｄ）は、導管３０をボアホール３４にとめるので、部分４４はもはや導管３０をボアホール３４に固定する必要はないことにも注意されるべきである。（ここで使用される）摩擦及び／又はシール材は、それが拡大している間、そしてまた使用時に、導管３０に対し確かなアンカーを提供するのに役立つことができる。
【００６５】
エキスパンダーデバイス４２は、図２ｄに示されるように導管３０が十分拡大されるまで上方に連続して引き上げられる。その後、膨張式デバイス４０とエキスパンダーデバイス４２は、拡大可能な導管３０とボアホールから地表面で取り除くことができる。図２ｄに示されるように、導管３０は、摩擦及び／又はシール材３８がケーシング３６と接触するように拡大する。これにより、材料３８の組成に応じ、ケーシング３６にタイバックを提供し、抗井の上方の（ライニングされた）部分と下方の（ライニングされた）ボアホール３４との間に選択的にシールを提供する。
【００６６】
図２に示される態様では、層に圧力をさらすことはなく、全ボアアクセスが一層可能となり、導管３０は１回の通過（複数の通過が可能）で拡大させることができ、それはオープンホールに固定及び設置するために使用してもよい。さらに、それはエキスパンダーデバイス４２の１回の通過でタイバックをケーシング３６に提供する。図２を参照しながら説明した方法は、１回の通過でケーシングをタイバックすることが意図されているが、複数の通過及び／又は拡大が可能である。
【００６７】
連続する長さの拡大可能な導管が、同じ方法を用い、その上のケーシングまたはライナーに連結させることができることも注意されるべきである。従って、ここで記載した方法は、セメントを使用することなしにボアホールをライニングしたり、ケーシングするために使用することができる。
【００６８】
図３を参照すると、ボアホール（図示せず）に設けられたケーシング８２に拡大可能な導管８０を固定する連続段階が順に（図３ａから３ｄ）示されており、ボアホールは、典型的には炭化水素の回収を容易にするために掘られている。
【００６９】
膨張式デバイス８４は、導管８０がケーシング８２中に挿入される前に、拡大可能な導管８０の下端８０ｌにはずすことができるように取り付けられている。エキスパンダーデバイス８６は、導管８０の下端８０ｌの内部に置かれ、下端８０ｌは、エキスパンダーデバイス８６を収容するように拡大されている。前の態様と同様、膨張式デバイス８４はカップリング８８を通じてはずすことができるようにそこに結合されたエキスパンダーデバイス８６を有する。他の点では、膨張式デバイス８４とエキスパンダーデバイス８６は、前の態様と実質的に同じである。
【００７０】
図３ａを参照すると、膨張式デバイス８４が取り付けられ、エキスパンダーデバイス８６が中に置かれたケーシング８０が、ホールの中に必要な所定の深さまで突っ込まれている。図３ａから３ｄは、導管８０の下端８０ｌにはずすことができるように取り付けられた膨張式デバイス８４を示しているが、膨張式デバイス８４は、導管８０の上端またはその近くに外すことができるように取り付けてもよい。
【００７１】
膨張式デバイス８４は、何らかの適切な形状とすればよいが、典型的には、環状リング８４ｒに設けられている膨張式の環状バルーンタイプ部分８４ｂを有するデバイスである。環状リング８４ｒは、ストリング、ワイヤラインなどを必要に応じて膨張式デバイス８４に通すことを可能にする。このことは、膨張式デバイス８４及び／又はエキスパンダーデバイス８６が、導管８０の上端に位置する場合に特に有利である。
【００７２】
図３ｂを参照すると、膨張式デバイス８４が膨張されて膨張式の環状バルーンタイプ部分８４ｂを拡大させる。バルーンタイプ部分８４ｂが拡大すると、それはケーシング８２と接し、従って導管８０とケーシング８２との間にアンカーを提供する。バルーンタイプ部分８４ｂとケーシング８２との間のこの接触は、導管８０とケーシング８２との間のアンカー点及び／又はシールを提供する。
【００７３】
この態様では、導管８０の連続的な動き、すなわち、例えば導管８０の押し込みや引き上げにより導管８０にかかる力は、膨張式デバイス８４を経てケーシング８２へ移ることに注意されるべきである。しかしながら、従来のスリップと異なり、膨張されたバルーンタイプ部分８４ｂは、ケーシングにダメージを与えることはほとんどない。さらに、バルーンタイプ部分８４ｂのサイズは、膨張式デバイス８４が上下に移動されるときでもケーシング８２へのグリップを失わないような十分な大きさを選択することができる。
【００７４】
エキスパンダーデバイス８６は、図３ｃに示されるように、拡大可能な導管８０中を引き上げられ、導管８０を半径方向に拡大する。エキスパンダーデバイス８６は、前の態様のように、何らかの従来のやり方で導管中を推進させることができる。
【００７５】
また、前の態様のように、導管８０の外面８０ｓは摩擦及び／又はシール材を設けることができる。摩擦及び／又はシール材は、例えば、いずれか適切なタイプのラバーまたは他の弾性材料のからなることができる。例えば、摩擦及び／又はシール材は、図４から６を参照しながら上記した摩擦及び／又はシール材１００，１２２と同じようにして形成することができる。
【００７６】
さらに、導管８０には、導管８０の下端８０ｌに摩擦及び／又はシール材（例えば、材料１００，１２２）を設け、導管８０のこの部分でアンカー効果を高めてもよい。さらに、摩擦及び／又はシール材を、導管８０の長さに沿って様々な間隔をあけて離れた位置に設け、導管８０とケーシング８２との間の結合を高めることができる。
【００７７】
エキスパンダーデバイス８６が上方に引き上げられるとき、その上方への動きは所定の時間または距離の後で止められ、その時点で、エキスパンダーデバイス８４はエキスパンダーデバイス８６と膨張式デバイス８６との間のカップリング８８が掛かるまで下げられる。前の態様のように、膨張式の環状バルーンタイプ部分８４ｂが自動的に収縮され、さらにエキスパンダーデバイス８６の上方への動きにより、図３ｄに示されるように、膨張式デバイス８４も上方へと移動される。十分な長さの導管８０が拡大されて十分なアンカーを提供すると、エキスパンダーデバイス８６の上方への動きが停止されるに過ぎないことに注意されるべきである。
【００７８】
エキスパンダーデバイス８６は、導管８０が十分拡大されてケーシング８２と接触するまで地表面に向けて上方に連続して引き上げられる。その後、膨張式デバイス８４とエキスパンダーデバイス８６は、ボアホールから地表面で取り除くことができる。
【００７９】
この方法で導管８０を固定して拡大させるのは、前の態様と同じ利点を有するが、図３の態様は、オープンホールよりむしろケーストホールに固定し設置するように設計されている。
【００８０】
ここで記載した方法と装置は、拡大可能な導管の使用に関する複数の異なるダウンホール機能のために使用してもよい。例えば、それらは、元のライナーやケーシングがダメージ等のせいで修復する必要がある場合、そのダメージを受けた部分を一部の拡大可能な導管で覆うことにより使用してもよい。それらはまたここで説明したようなライナーまたはケーシングへのタイバックに使用してもよい。
【００８１】
このように、ある態様では、拡大可能な導管を第２の導管に固定する装置と方法が提供される。ある態様の装置と方法は、スリップなど、従来の機械的な固定具と比べ、特に機械的なスリップが引き起こす導管へのダメージの可能性を減らすことで、大きな利点を提供する。装置と方法のある態様は、ａ）拡大可能な導管の頂部または底部にまたはその近くに直接取り付けることができるか、ｂ）拡大可能な導管の頂部または底部内に置くことができるいずれかの膨張式デバイスの使用に関する。ａ）では、アンカー力が膨張式デバイスと第２の導管との間の摩擦の結果として発生し、その力は、膨張式デバイスを経て導管中に通される。ｂ）では、アンカー力は、拡大可能な導管の外面と第２の導管との間の摩擦により発生し、その力は、拡大可能な導管を経て直接第２の導管中に実質的に通される。拡大可能な導管の外面は、アンカーの強度を増すため適切につくられ（すなわち、摩擦増強材料が設けられ）てもよい。
【００８２】
本発明の範囲から逸脱せずに、前記のものに変更及び改良がなされてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１ａから１ｄは、膨張式デバイスの第１の態様を用いて、第２の導管内部に拡大可能な導管を固定して拡大させる際の連続段階である。
【図２】 図２ａから２ｄは、膨張式デバイスの第２の態様を用いて、拡大可能な導管をボアホール内に固定して拡大させ、拡大可能な導管をケーシングにタイバックする際の連続段階である。
【図３】 図３ａから３ｄは、膨張式デバイスの第３の態様を用いて、拡大可能な導管を第２の導管の内に固定して拡大させる際の連続段階である。
【図４】 図４ａは、図１から３に示されている導管の外面に付けられ得る摩擦及び／又はシール材の第１の形態を示す正面図であり、
図４ｂは、図４ａの摩擦及び／又はシール材の端面図であり、
図４ｃは、プロファイリングされた外面を示す図４ａ及び４ｂの材料の一部の拡大図である。
【図５】 摩擦及び／又はシール材の他の形態を有する本発明で使用され得る拡大可能な導管の概略断面図である。
【図６】 図６ａは、図５の摩擦及び／又はシール材の正面図であり、
図６ｂは、図６ａの摩擦及び／又はシール材の端面図である。
【符号の説明】
１０…導管、
１０ａ…アンカー点、１２…ケーシング、
１４…膨張式デバイス、１４ｂ…バルーンタイプ部分、
１４ｒ…環状リング、１６…エキスパンダーデバイス、２０…ストリング、２２…入れ子式結合、１００…摩擦及び／又はシール材、
１０２…第１のバンド、１０４…第２のバンド、１０６…第３のバンド、１２４ａ，１２４ｂ…スロット。

Claims (5)

1. 第１の導管を第２の導管に固定する方法であって、第１の導管１０、３０、８０、１２０を提供し、該第１の導管１０、３０、８０、１２０と接する膨張式デバイス１４、８０、８４を提供し、前記膨張式デバイスに取外し可能なように取付けられ、前記第１の導管１０、３０、８０、１２０を半径方向に拡大するためのエキスパンダーデバイス１６、４２、８６を提供し、前記第１の導管１０、３０、８０、１２０、前記エキスパンダーデバイス１６、４２、８６及び前記膨張式デバイス１４、８０、８４を前記第２の導管１２、３２、３４、８２中に突っ込み、次いで前記膨張式デバイス１４、４０、８４を膨張させて前記第２の導管１２、３２、３４、８２への前記第１の導管１０、３０、８０、１２０の固定を容易にする工程を含む方法。
2. 第１の導管を第２の導管に固定する方法であって、第１の導管を拡大可能な導管１０、３０、８０、１２０として提供し、該拡大可能な導管１０、３０、８０、１２０を第２の導管１２、３２、３４、８２中に突っ込み、該拡大可能な導管１０、３０、８０、１２０中に膨張式デバイス１４、４０、８４を通し、前記拡大可能な導管１０、３０、８０、１２０中に前記膨張式デバイスに取外し可能なように取付けられ、前記拡大可能な導管１０、３０、８０、１２０を半径方向に拡大するためのエキスパンダーデバイス１６、４２、８６を通し、次いで前記膨張式デバイス１４、４０、８４を膨張させて前記拡大可能な導管１０、３０、８０、１２０を前記第２の導管１２、３２、３４、８２に固定するのを容易にする工程を含む方法。
3. 前記方法が、
   前記エキスパンダーデバイス１６、４２、８６を操作して前記第１の導管１０、３０、８０、１２０を拡大させる工程（ａ）、
   前記膨張式デバイス１４、４０、８４を収縮させる工程（ｂ）、及び、
   前記エキスパンダーデバイス１６、４２、８６及び／又は前記膨張式デバイス１４、４０、８４を前記第１の導管１０、３０、８０、１２０及び／又は前記第２の導管１２、３２、３４、８２から取り除く工程（ｃ）の少なくとも一つの付加的な工程を含み、前記少なくとも一つの付加的な工程は、前記膨張式デバイス１４、４０、８４を膨張させて前記第２の導管１２、３２、３４、８２への前記第１の導管１０、３０、８０、１２０の固定を容易にする工程の後に実施し、前記付加的な工程を複数含む場合には、前記工程（ａ）（ｂ）、前記工程（ａ）（ｃ）、前記工程（ｂ）（ｃ）、又は、前記工程（ａ）（ｂ）（ｃ）の順で実施することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 第１の導管１０、３０、８０、１２０を第２の導管１２、３２、３４、８２に固定する装置であって、前記第１の導管は、拡大可能な導管１０、３０、８０、１２０を含み、前記装置は、前記第１の導管１０、３０、８０、１２０と係合するための膨張式デバイス１４、４０、８４を含み、該膨張式デバイス１４、４０、８４は、前記第１の導管１０、３０、８０、１２０を前記第２の導管１２、３２、３４、８２に固定するのを容易にするように膨張させられるものであり、
   且つ前記装置は、前記膨張式デバイスに取外し可能なように取付けられ、前記拡大可能な導管１０、３０、８０、１２０を拡大するためのエキスパンダーデバイス１６、４２、８６を具備するものであることを特徴とする装置。
5. 前記膨張式デバイス１４、４０、８４が、リング１４ｒ、４０ｒ、８４ｒに結合された膨張式バルーンタイプ部分１４ｂ、４０ｂ、８４ｂを含むことを特徴とする請求項４に記載の装置。

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