DE60017153T2

DE60017153T2 - Im bohrloch expandierbares steigrohr

Info

Publication number: DE60017153T2
Application number: DE60017153T
Authority: DE
Inventors: Gareth Innes; Peter Oosterling
Original assignee: e2Tech Ltd; E2 Tech Ltd USA
Current assignee: e2Tech Ltd; E2 Tech Ltd USA
Priority date: 1999-09-06
Filing date: 2000-09-06
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2020-09-07
Also published as: EA200200339A1; MXPA02002419A; DE60017153D1; NO331353B1; US6745846B1; EP1517001A3; CA2383150C; OA12012A; DE60044853D1; WO2001018353A1; AU775105B2; EP1210501B1; EP1517001B1; EP1210501A1; NO20021080D0; DK1210501T3; NZ517490A; NO20021080L; JP2003508660A; EA003386B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen und Verfahren und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf eine Rohraufweitervorrichtung und ein Verfahren zum Aufweiten eines inneren Durchmessers eines Futterrohrs, einer Pipeline, eines Leitungsrohrs oder dergleichen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein röhrenförmiges Teil, wie etwa ein Futterrohr, eine Pipeline, ein Leitungsrohr oder dergleichen.
Ein Bohrloch wird herkömmlicherweise während der Gewinnung von Kohlenwasserstoffen aus einer Bohrung gebohrt, wobei das Bohrloch typischerweise mit einem Futterrohr ausgekleidet ist. Futterrohre werden installiert, um zu verhindern, dass die Formation um das Bohrloch herum einstürzt. Des Weiteren verhindern Futterrohre, dass unerwünschte Fluide aus der umgebenden Formation in das Bohrloch fließen, und verhindern auf ähnliche Weise, dass Fluide aus dem Inneren des Bohrlochs in die umgebende Formation entweichen.
Bohrlöcher werden herkömmlich auf kaskadierte Weise gebohrt und ausgekleidet; das Auskleiden des Bohrlochs beginnt oben an dem Bohrloch mit einem Futterrohr mit relativ großem äußeren Durchmesser. Ein nachfolgendes Futterrohr mit kleinerem Durchmesser wird durch den inneren Durchmesser des oben genannten Futterrohrs geführt, und somit wird der äußere Durchmesser des nachfolgenden Futterrohrs durch den inneren Durchmesser des vorhergehenden Futterrohrs begrenzt. Die Futterrohre werden somit kaskadiert, wobei die Durchmesser aufeinander folgender Futterrohre mit der Zunahme der Tiefe des Bohrlochs reduziert werden. Diese aufeinander folgende Durchmesserreduzierung resultiert in einem Futterrohr mit einem relativ kleinen inneren Durchmesser nahe des Bodens des Bohrlochs, was die Menge an wiedergewinnbaren Kohlenwasserstoffen einschränken könnte. Des Weiteren bringt das Bohrloch mit relativ großem Durchmesser oben an dem Bohrloch aufgrund der großen erforderlichen Bohrmeißel, der schweren Ausrüstung zur Handhabung des größeren Futterrohrs und der erforderlichen erhöhten Volumen von Bohrspülung erhöhte Kosten mit sich.
Jedes Futterrohr wird typischerweise einzementiert, indem ein zwischen dem Futterrohr und der umgebenden Formation kreierter Ringraum mit Zement gefüllt wird. Ein dünner Schlämmezement wird in das Futterrohr hinunter gepumpt, gefolgt von einem Gummistopfen auf dem Zement. Danach wird Bohrspülung in das Futterrohr über dem Zement, der aus dem Boden des Futterrohrs und in den Ringraum gestoßen wird, hinunter gepumpt. Wenn der Stopfen den Boden des Futterrohrs erreicht, wird mit dem Pumpen von Bohrspülung innegehalten, und das Bohrloch muss typischerweise einige Stunden lang, während der Zement trocknet, so gelassen werden. Dieser Vorgang erfordert eine Verlängerung der Bohrzeit aufgrund des Zementpump- und -härteprozesses, was die Produktionskosten wesentlich anheben kann.
Zur Umgehung der mit dem Zementieren von Futterrohren und der allmählichen Reduzierung ihrer Durchmesser verbundenen Probleme wird bekannterweise ein biegsameres Futterrohr verwendet, das radial aufweitbar ist, so dass eine äußere Oberfläche des Futterrohrs die Formation um das Bohrloch berührt. Das biegsame Futterrohr wird bei der Aufweitung einer plastischen Verformung unterzogen, typischerweise, indem eine Rohraufweitervorrichtung, wie etwa ein Keramik- oder Stahlkonus oder dergleichen, durch das Futterrohr geführt wird. Die Rohraufweitervorrichtung kann entlang dem Futterrohr auf ähnliche Weise wie ein Pipelinemolch (zum Beispiel unter Verwendung von Fluiddruck) gestoßenoder (unter Verwendung von Bohrgestänge, Pumpstangen, Wickelrohr, einem Drahtseil oder dergleichen) gezogen werden.
Außerdem wird auf ausgewählte Abschnitte der äußeren Oberfläche des nicht aufgeweiteten Futterrohrs häufig ein Gummimaterial oder eine andere Beschichtung mit hoher Reibung aufgetragen, um den Griff des aufgeweiteten Futterrohrs auf die das Bohrloch umgebende Formation oder das vorher installierte Futterrohr zu verstärken. Wenn das Futterrohr jedoch eingelassen wird, wird das Gummimaterial auf der äußeren Oberfläche während des Prozesses oftmals abgescheuert, insbesondere, wenn das Bohrloch stark abgeschwenkt ist, wodurch das erwünschte Ziel nicht erreicht wird.
CA2006931 offenbart eine Einrichtung zum Reparieren schwierige Zonen in einer Bohrung, wobei die Einrichtung einen Strang von Profilrohren und eine Betätigungsvorrichtung zum Einsetzen der Profilrohre in ein Bohrloch umfasst. Die Betätigungsvorrichtung ist zur Längsbewegung innerhalb der Profilrohre fähig und umfasst einen Räumer und einen Rohraufweiter.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Aufweitungssystem bereitgestellt, das eine Rohraufweitervorrichtung, die einen Körper aufweist, der mit einer ersten ringförmigen Schulter und einer zweiten ringförmigen Schulter, die von der ersten ringförmigen Schulter mit Abstand angeordnet ist, versehen ist, und ein röhrenförmiges Teil für ein Bohrloch beinhaltet, wobei das röhrenförmige Teil einen nominalen inneren Durchmesser aufweist und Kopplungsmittel umfasst, um das Koppeln des röhrenförmigen Teils in einen Strang zu erleichtern, wobei das röhrenförmige Teil ferner mindestens eine Aussparung umfasst, wobei ein Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial innerhalb der Aussparung befindlich ist, wobei die Kopplungsmittel auf ringförmigen Schultern, die an jedem Ende des röhrenförmigen Teils bereitgestellt sind, angeordnet sind, und wobei ein innerer Durchmesser der ringförmigen Schulter größer ist als der nominale innere Durchmesser des röhrenförmigen Teils.
Typischerweise ist das röhrenförmige Teil ein Futterrohr, eine Pipeline, ein Leitungsrohr oder dergleichen. Das röhrenförmige Teil kann von beliebiger Länge, einschließlich eines Gestängewechsels, sein.
Die mindestens eine Aussparung ist vorzugsweise eine ringförmige Aussparung.
Die mindestens eine Aussparung wird typischerweise geschwächt, um die plastische Verformung der mindestens einen Aussparung zu erleichtern. Zur Schwächung der mindestens einen Aussparung wird typischerweise Hitze verwendet.
Der innere Durchmesser der mindestens einen Aussparung ist typischerweise mit Bezug auf den inneren Durchmesser des an die Aussparung angrenzenden röhrenförmigen Teils reduziert. Der innere Durchmesser der mindestens einen Aussparung wird typischerweise um ein Mehrfaches einer Wanddicke des röhrenförmigen Teils reduziert. Der innere Durchmesser der mindestens einen Aussparung ist vorzugsweise um einen Betrag von zwischen 0,5 und 5 mal der Wanddicke und am besten um einen Betrag von zwischen 0,5 und 2 mal der Wanddicke reduziert. Es können auch Werte, die außerhalb dieser Bereiche liegen, verwendet werden.
Die Kopplungsmittel beinhalten typischerweise eine Schraubkupplung. Ein erstes Schraubengewinde ist typischerweise an einem ersten Ende des röhrenförmigen Teils auf der ringförmigen Schulter bereitgestellt, und ein zweites Schraubengewinde ist typischerweise an einem zweiten Ende des röhrenförmigen Teils auf der ringförmigen Schulter bereitgestellt. Die Kopplungsmittel beinhalten typischerweise einen Zapfenanschluss an einem Ende und einen Muffenanschluss an dem anderen Ende. Somit kann ein Futterrohrstrang oder dergleichen kreiert werden, indem aufeinander folgende Längen von röhrenförmigem Teil mit Gewinde gekoppelt werden.
Der innere Durchmesser der ringförmigen Schulter ist typischerweise um ein Mehrfaches einer Wanddicke des röhrenförmigen Teils vergrößert. Der innere Durchmesser der ringförmigen Schulter ist vorzugsweise um eine Menge von zwischen 0,5 und 5 mal der Wanddicke und am besten um eine Menge von zwischen 0,5 und 2 mal der Wanddicke erweitert. Es können auch Werte, die außerhalb dieser Bereiche liegen, verwendet werden.
Das röhrenförmige Teil ist vorzugsweise aus einem duktilen Material hergestellt. Dadurch ist das röhrenförmige Teil dazu im Stande, plastische Verformung zu ertragen.
Die Rohraufweitervorrichtung wird typischerweise dazu verwendet, den Durchmesser eines röhrenförmigen Teils aufzuweiten.
Die radiale Aufweitung der zweiten ringförmigen Schulter ist vorzugsweise größer als die radiale Aufweitung der ersten ringförmigen Schulter. Vorzugsweise ist die zweite ringförmige Schulter von der ersten ringförmigen Schulter um eine Entfernung, die im Wesentlichen gleich der Entfernung zwischen einer ringförmigen Schulter eines vorhergehenden röhrenförmigen Teils (wenn zu einem Strang zusammengekoppelt) und der mindestens einen Aussparung des röhrenförmigen Teils ist, mit Abstand angeordnet. Vorzugsweise berührt die erste ringförmige Schulter der Rohraufweitervorrichtung die mindestens eine Aussparung des röhrenförmigen Teils im Wesentlichen zur gleichen Zeit, zu der die zweite ringförmige Schulter der Rohraufweitervorrichtung in eine ringförmige Schulter des röhrenförmigen Teils eindringt. Die zur Aufweitung der ringförmigen Schulter des röhrenförmigen Teils erforderliche Kraft ist bedeutend schwächer als die zur Aufweitung der Abschnitte mit nominalem inneren Durchmesser des röhrenförmigen Teils erforderliche Kraft. Folglich ist die zur Aufweitung der Abschnitte mit nominalem inneren Durchmesser des röhrenförmigen Teils erforderliche Kraft beim Eindringen der zweiten ringförmigen Schulter der Rohraufweitervorrichtung in die ringförmige Schulter des röhrenförmigen Teils nicht erforderlich, um die ringförmigen Schultern des röhrenförmigen Teils aufzuweiten, und der Kraftunterschied erleichtert eine Verstärkung der zur Aufweitung des Durchmessers der mindestens einen Aussparung erforderlichen Kraft.
Die Rohraufweitervorrichtung ist typischerweise aus Stahl hergestellt. Als Alternative dazu kann die Rohraufweitervorrichtung aus Keramik oder einer Kombination aus Stahl und Keramik hergestellt sein. Die Rohraufweitervorrichtung ist optional flexibel.
Die Rohraufweitervorrichtung ist optional mit mindestens einer Dichtung bereitgestellt. Die Dichtung beinhaltet typischerweise mindestens einen O-Ring.
Die Rohraufweitervorrichtung wird unter Verwendung von Fluiddruck typischerweise durch das röhrenförmige Teil, die Pipeline, das Leitungsrohr oder dergleichen vorwärts getrieben. Als Alternative dazu kann die Vorrichtung entlang dem röhrenförmigen Teil oder dergleichen unter Verwendung eines herkömmlichen Molchs oder Traktors gemolcht werden. Die Vorrichtung kann auch unter Verwendung eines Gewichts (zum Beispiel von dem Strang) vorwärts getrieben werden oder kann durch das röhrenförmige Teil oder dergleichen (unter Verwendung von Bohrgestänge, Pumpstangen, Wickelrohr, einem Drahtseil oder dergleichen) gezogen werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Auskleiden eines Bohrlochs in einer unterirdischen Formation bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Senken eines röhrenförmigen Teils in das Bohrloch, wobei das röhrenförmige Teil einen nominalen inneren Durchmesser aufweist und Kopplungsmittel umfasst, um das Koppeln des röhrenförmigen Teils in einen Strang zu erleichtern, wobei das röhrenförmige Teil ferner mindestens eine Aussparung umfasst, wobei ein Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial innerhalb der Aussparung befindlich ist, wobei die Kopplungsmittel auf ringförmigen Schultern, die an jedem Ende des röhrenförmigen Teils bereitgestellt sind, angeordnet sind, und wobei ein innerer Durchmesser der ringförmigen Schulter größer ist als der nominale innere Durchmesser des röhrenförmigen Teils; und Verwendung einer Rohraufweitervorrichtung, um eine radiale Verformung des röhrenförmigen Teils und/oder der Untergrundformation zu induzieren.
Die Rohraufweitervorrichtung beinhaltet vorzugsweise einen Körper, der mit einer ersten ringförmigen Schulter und einer zweiten ringförmigen Schulter, die von der ersten ringförmigen Schulter mit Abstand angeordnet ist, versehen ist.
Das Verfahren umfasst typischerweise den weiteren Schritt des Entfernens der Radialkraft von dem röhrenförmigen Teil.
Das röhrenförmige Teil ist vorzugsweise aus einem duktilen Material hergestellt. Dadurch ist das röhrenförmige Teil dazu im Stande, plastische Verformung zu ertragen.
Die mindestens eine Aussparung ist vorzugsweise eine ringförmige Aussparung.
Die mindestens eine Aussparung wird typischerweise geschwächt, um die plastische Verformung der mindestens einen Aussparung zu erleichtern. Zur Schwächung der mindestens einen Aussparung wird typischerweise Hitze verwendet.
Das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial ist typischerweise innerhalb der mindestens einen Aussparung befindlich, wenn das röhrenförmige Teil nicht aufgeweitet ist. Das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial wird typischerweise über die äußere Oberfläche, angrenzend an die mindestens eine Aussparung des röhrenförmigen Teils, angehoben, wenn die mindestens eine Aussparung durch die erste ringförmige Schulter auf der Rohraufweitervorrichtung aufgeweitet wird. Das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial wird typischerweise über die äußere Oberfläche des röhrenförmigen Teils angehoben, wenn die mindestens eine Aussparung durch die zweite ringförmige Schulter auf der Rohraufweitervorrichtung aufgeweitet wird.
Der innere Durchmesser der mindestens einen Aussparung ist typischerweise mit Bezug auf den nominalen inneren Durchmesser des an die Aussparung angrenzenden röhrenförmigen Teils reduziert. Der innere Durchmesser der mindestens einen Aussparung ist typischerweise um ein Mehrfaches einer Wanddicke des röhrenförmigen Teils reduziert. Der innere Durchmesser der mindestens einen Aussparung ist vorzugsweise um einen Betrag von zwischen 0,5 und 5 mal der Wanddicke und am besten um einen Betrag von zwischen 0,5 und 2 mal der Wanddicke reduziert. Es können auch Werte, die außerhalb dieser Bereiche liegen, verwendet werden.
Die Kopplungsmittel beinhalten typischerweise eine Schraubkupplung. Ein erstes Schraubengewinde ist typischerweise an einem ersten Ende des röhrenförmigen Teils auf der ringförmigen Schulter bereitgestellt und ein zweites Schraubengewinde ist typischerweise an einem zweiten Ende des röhrenförmigen Teils auf der ringförmigen Schulter bereitgestellt. Die Kopplungsmittel beinhalten typischerweise einen Zapfenanschluss an einem Ende und einen Muffenanschluss an dem anderen Ende. Somit kann ein Strang mit röhrenförmigem Teil kreiert werden, indem aufeinander folgende Längen von röhrenförmigem Teil mit Gewinde gekoppelt werden.
Der innere Durchmesser der ringförmigen Schulter ist typischerweise um ein Mehrfaches einer Wanddicke des röhrenförmigen Teils vergrößert. Der innere Durchmesser der ringförmigen Schulter ist vorzugsweise um einen Betrag von zwischen 0,5 und 5 mal der Wanddicke und am besten um einen Betrag von zwischen 0,5 und 2 mal der Wanddicke erweitert. Es können auch Werte, die außerhalb dieser Bereiche liegen, verwendet werden.
Das röhrenförmige Teil ist vorzugsweise aus einem duktilen Material hergestellt. Dadurch ist das röhrenförmige Teil dazu im Stande, plastische Verformung zu ertragen.
Die Rohraufweitervorrichtung wird typischerweise dazu verwendet, den Durchmesser des röhrenförmigen Teils, der Pipeline, des Leitungsrohrs oder dergleichen aufzuweiten.
Die radiale Aufweitung der zweiten ringförmigen Schulter ist vorzugsweise größer als die radiale Aufweitung der ersten ringförmigen Schulter.
Die zweite ringförmige Schulter ist vorzugsweise von der ersten ringförmigen Schulter um eine Entfernung, die im Wesentlichen gleich der Entfernung zwischen der ringförmigen Schulter und der mindestens einen Aussparung des röhrenförmigen Teils ist, mit Abstand angeordnet. Vorzugsweise berührt die erste ringförmige Schulter der Rohraufweitervorrichtung die mindestens eine Aussparung des röhrenförmigen Teils im Wesentlichen zur gleichen Zeit, zu der die zweite ringförmige Schulter der Rohraufweitervorrichtung in eine ringförmige Schulter des röhrenförmigen Teils eindringt. Die zur Aufweitung der ringförmigen Schulter des röhrenförmigen Teils erforderliche Kraft ist bedeutend schwächer als die zur Aufweitung der Abschnitte mit nominalem inneren Durchmesser des röhrenförmigen Teils erforderliche Kraft. Folglich ist die zur Aufweitung der Abschnitte mit nominalem inneren Durchmesser des röhrenförmigen Teils erforderliche Kraft beim Eindringen der zweiten ringförmigen Schulter der Rohraufweitervorrichtung in die ringförmige Schulter des röhrenförmigen Teils nicht erforderlich, um die ringförmigen Schultern des röhrenförmigen Teils aufzuweiten, und der Kraftunterschied erleichtert eine Verstärkung der zur Aufweitung des Durchmessers der mindestens einen Aussparung erforderlichen Kraft.
Die Rohraufweitervorrichtung ist typischerweise aus Stahl hergestellt. Als Alternative dazu kann die Rohraufweitervorrichtung aus Keramik oder einer Kombination aus Stahl und Keramik hergestellt sein. Die Rohraufweitervorrichtung ist optional flexibel.
Die Rohraufweitervorrichtung ist optional mit mindestens einer Dichtung bereitgestellt. Die Dichtung beinhaltet typischerweise mindestens einen O-Ring.
Die Rohraufweitervorrichtung wird unter Verwendung von Fluiddruck typischerweise durch das röhrenförmige Teil, die Pipeline, das Leitungsrohr oder dergleichen vorwärts getrieben. Als Alternative dazu kann die Vorrichtung entlang dem röhrenförmigen Teil oder dergleichen unter Verwendung eines herkömmlichen Molchs oder Traktors gemolcht werden. Die Vorrichtung kann auch unter Verwendung eines Gewichts (zum Beispiel von dem Strang) vorwärts getrieben werden oder kann durch das röhrenförmige Teil oder dergleichen (unter Verwendung von Bohrgestänge, Pumpstangen, Wickelrohr, einem Drahtseil oder dergleichen) gezogen werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein röhrenförmiges Teil für ein Bohrloch bereitgestellt, wobei das röhrenförmige Teil einen nominalen inneren Durchmesser aufweist und ein Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial, das auf eine äußere Oberfläche des röhrenförmigen Teils aufgetragen ist, umfasst, wobei das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial auf einem geschützten Abschnitt angeordnet ist, so dass das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial im Wesentlichen geschützt ist, während das röhrenförmige Teil in das Bohrloch eingelassen wird, wobei der geschützte Abschnitt typischerweise eine Mulde, die sich zwischen zwei Schultern befindet, beinhaltet, und wobei ein innerer Durchmesser der Schultern größer ist als der nominale innere Durchmesser des röhrenförmigen Teils.
Typischerweise ist das röhrenförmige Teil ein Futterrohr, eine Pipeline, ein Leitungsrohr oder dergleichen. Das röhrenförmige Teil kann von beliebiger Länge, einschließlich eines Gestängewechsels, sein.
Der innere Durchmesser der Mulde ist typischerweise der gleiche wie der innere Durchmesser des röhrenförmigen Teils. Die Schultern weisen typischerweise einen inneren Durchmesser auf, der um ein Mehrfaches einer Wanddicke des röhrenförmigen Teils erhöht ist. Der innere Durchmesser der Schulter wird vorzugsweise um einen Betrag von zwischen 0,5 und 5 mal der Wanddicke und am besten um einen Betrag von zwischen 0,5 und 2 mal der Wanddicke erweitert. Es können auch Werte, die außerhalb dieser Bereiche liegen, verwendet werden. Die Schultern beinhalten typischerweise ringförmige Schultern. Die Mulde beinhaltet typischerweise eine ringförmige Mulde.
Das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial ist im Wesentlichen durch die Schulter geschützt, während das Teil in das Bohrloch eingelassen wird.
Der geschützte Abschnitt kann alternativ eine Aussparung in dem äußeren Durchmesser des röhrenförmigen Teils beinhalten.
Die Aussparung kann zum Beispiel maschinell bearbeitet sein oder sie kann gesenkgeschmiedet sein. Das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial ist typischerweise innerhalb der Aussparung befindlich. In diesen Ausführungsformen bleibt der äußere Durchmesser des röhrenförmigen Teils über die gesamte Länge des Teils im Wesentlichen gleich, da das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial in der Aussparung befindlich ist.
Typischerweise umfasst das röhrenförmige Teil Kopplungsmittel zur Erleichterung des Verkoppelns des röhrenförmigen Teils in einen Strang. Als Alternative dazu können Längen von röhrenförmigem Teil zusammengeschweißt oder auf eine andere herkömmliche Weise verkoppelt werden.
Die Kopplungsmittel sind typischerweise an jedem Ende des röhrenförmigen Teils angeordnet. Die Kopplungsmittel beinhalten typischerweise eine Schraubkupplung. Die Kopplungsmittel beinhalten typischerweise einen Zapfen an einem Ende des röhrenförmigen Teils und eine Muffe an dem anderen Ende des röhrenförmigen Teils. Somit kann ein Futterrohrstrang oder dergleichen kreiert werden, indem aufeinander folgende Längen von röhrenförmigem Teil mit Gewinde gekoppelt werden.
Das röhrenförmige Teil ist vorzugsweise aus einem duktilen Material hergestellt. Dadurch ist das röhrenförmige Teil dazu im Stande, plastische Verformung zu ertragen.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun lediglich beispielhaft und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 ein Querabschnitt eines Abschnitts eines Futterrohrs gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein Aufriss einer Rohraufweitervorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist;
3 die Rohraufweitervorrichtung aus 2, die in dem Futterrohrsabschnitt aus 1 befindlich ist, darstellt;
4 eine graphische Darstellung der Kraft F gegenüber der Entfernung d ist, die als Beispiel für die Änderung der Kraft, welche zur Aufweitung der Abschnitte des Futterrohrs aus 1 und 3 erforderlich ist, dient;
5 ein Querabschnitt eines Abschnitts eines Futterrohrs gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist;
6a eine Vorderansicht ist, welche eine erste Konfiguration eines Reibungs- und/oder Dichtungsmaterials zeigt, das auf eine äußere Oberfläche der Abschnitte des in 1 und 5 gezeigten Futterrohrs aufgetragen werden kann;
6b eine Endansicht des Reibungs- und/oder Dichtungsmaterials aus 6a ist;
6c eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des Materials aus 6a und 6b ist, die eine profilierte äußere Oberfläche zeigt;
7a eine Vorderansicht einer alternativen Konfiguration eines Reibungs- und/oder Dichtungsmaterials, das auf eine äußere Oberfläche der in 1 und 5 gezeigten Futterrohrsabschnitte aufgetragen werden kann, ist; und
7b eine Endansicht des Materials aus 7a ist.
Es sei bemerkt, dass 1 bis 3 nicht maßstabsgerecht gezeichnet sind und insbesondere die relativen Abmessungen der Rohraufweitervorrichtung aus 2 und 3 mit den relativen Abmessungen eines Futterrohrabschnitts 10 aus 1 und 3 nicht maßstabsgerecht sind. Es sei ebenfalls bemerkt, dass die hier beschriebenen Futterrohrabschnitte 10, 100 von beliebiger Länge, einschließlich eines Gestängewechsels, sein können.
Der hier verwendete Begriff „Mulde" soll als beliebiger Abschnitt des Futterrohrabschnitts verstanden werden, der einen an einen oder mehrere Abschnitte mit einem zweiten Durchmesser angrenzenden ersten Durchmesser aufweist, wobei der zweite Durchmesser im Allgemeinen größer als der erste Durchmesser ist. Der hier verwendete Begriff „Aussparung" soll als beliebiger Abschnitt des Futterrohrs verstanden werden, der einen reduzierten Durchmesser, welcher kleiner als ein nominaler Durchmesser des Futterrohrs ist, aufweist.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt 1 einen Futterrohrabschnitt 10 gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Der Futterrohrabschnitt 10 ist vorzugsweise aus einem duktilen Material hergestellt und kann somit plastische Verformung ertragen.
Der Futterrohrabschnitt 10 ist mit den an einem ersten Ende des Futterrohrabschnitts 10 befindlichen Kopplungsmitteln 12 und mit den an einem zweiten Ende des Futterrohrabschnitts 10 befindlichen Kopplungsmitteln 14 bereitgestellt. Die Kopplungsmittel 12, 14 sind typischerweise Gewindeanschlüsse, die das Zusammenkoppeln einer Vielzahl von Futterrohrabschnitten 10 zum Bilden eines Strangs (nicht gezeigt) ermöglichen. Die Schraubkupplung 12 ist typischerweise gleichgängig zur Schraubkupplung 14, wobei die Kopplung 14 auf eine Kopplung 12 eines nachfolgenden Futterrohrabschnitts 10 gepasst werden kann. Es sei bemerkt, dass ein beliebiges herkömmliches Mittel zum Verkoppeln aufeinander folgender Längen von Futterrohrabschnitt, zum Beispiel Schweißen, verwendet werden kann.
Aufweitbare Futterrohrstränge sind typischerweise aus einer Vielzahl von mit Gewinde gekoppelten Futterrohrabschnitten konstruiert. Wenn das Futterrohr jedoch aufgeweitet wird, werden die Schraubkupplungen typischerweise verformt und werden somit weniger wirksam, was oftmals in einem Verlust des Anschlusses resultiert, insbesondere, wenn die Futterrohre um mehr als, angenommen, 20 % ihres nominalen Durchmessers aufgeweitet werden.
Bei dem Futterrohrabschnitt 10 sind die Kopplungsmittel 12, 14 hingegen auf den jeweiligen ringförmigen Schultern 16, 18 bereitgestellt. Die Schultern 16, 18 weisen typischerweise einen größeren inneren Durchmesser E als ein nominaler innerer Durchmesser C des Futterrohrabschnitts 10 auf. Der Durchmesser E entspricht typischerweise dem nominalen inneren Durchmesser C plus einem Mehrfachen y mal der Wanddicke t; das heißt E = C + yt. Das Mehrfache y kann einen beliebigen Wert haben und liegt vorzugsweise zwischen 0,5 und 5, am besten zwischen 0,5 und 2, obgleich auch Werte außerhalb dieser Bereiche verwendet werden können.
Wenn also der Futterrohrabschnitt 10 (wie beschrieben werden wird) aufgeweitet wird, ist ein Aufweiten des Durchmessers E der Schultern 16, 18 um einen wesentlich kleineren Betrag als demjenigen des nominalen inneren Durchmessers C erforderlich. Es sei bemerkt, dass das Aufweiten des inneren Durchmessers E der ringförmigen Schultern 16, 18 nicht erforderlich sein mag. Zum Beispiel kann der nominale Durchmesser C um, angenommen, 25 % aufgeweitet werden, was bei einem herkömmlich aufweitbaren Futterrohr, bei dem die Schraubkupplungen nicht auf ringförmigen Schultern mit vergrößertem Durchmesser bereitgestellt sind, in einem Verlust des Anschlusses zwischen aufeinander folgenden Längen von Futterrohr resultieren kann. Da die Schraubkupplungen 12, 14 jedoch auf jeweiligen ringförmigen Schultern 16, 18 bereitgestellt sind, werden die Schultern dann um eine kleinere Menge (wenn überhaupt) aufgeweitet, zum Beispiel um etwa 10 %, was die nachteilige Auswirkung der Aufweitung auf die Kopplung bedeutend reduziert und das Risiko des Verlustes des Anschlusses wesentlich reduziert.
Die äußere Oberfläche der herkömmlichen Futterrohrabschnitte ist zuweilen mit einem Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial, wie etwa Gummi, abgedeckt. Wenn das Futterrohr somit in das Bohrloch eingelassen und aufgeweitet wird, berührt das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial die das Bohrloch umgebende Formation, wodurch der Kontakt zwischen dem Futterrohr und der Formation verbessert, und optional eine Dichtung in dem Ringraum zwischen dem Futterrohr und der Formation bereitstellt wird.
Während die Längen des Futterrohrs in das Bohrloch eingelassen werden, wird das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial während des Prozesses oftmals abgescheuert, insbesondere in Bohrlöchern, die stark abschwenken, wodurch das erwünschte Ziel nicht erreicht wird.
Der Futterrohrabschnitt 10 ist auch mit mindestens einer Aussparung 20 versehen, die eine axiale Länge A_L aufweist und in der eine Gummiverbindung 22 oder ein anderes Reibung- und/oder Dichtung-erhöhendes-Material positioniert werden kann. Die Aussparung 20 in dieser Ausführungsform ist eine ringförmige Aussparung, obgleich dies nicht essentiell ist. Der innere Durchmesser D der Aussparung 20 ist typischerweise um einige Mehrfache x mal der Wanddicke t reduziert; das heißt D = C – xt. Das Mehrfache x kann einen beliebigen Wert haben, liegt aber vorzugsweise zwischen 0,5 und 5, am besten zwischen 0,5 und 2, obgleich auch Werte außerhalb dieser Bereiche verwendet werden können.
Die Aussparung 20 wird typischerweise geschwächt, indem zum Beispiel Hitzebehandlung verwendet wird. Die Aussparung 20 wird im aufgeweiteten Zustand stärker und die Hitzebehandlung führt dazu, dass die Aussparung 20 leichter aufgeweitet wird.
Wenn die Aussparung 20 aufgeweitet wird, wird das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial 20 über eine äußere Oberfläche 10s des Futterrohrabschnitts 10 angehoben und berührt somit die das Bohrloch umgebende Formation. Da sich das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial 22 vor der Aufweitung des Futterrohrabschnitts 10 im Wesentlichen innerhalb der Aussparung 20 befindet, ist das Material 22 dann im Wesentlichen geschützt, während der Futterrohrabschnitt 10 in das Bohrloch eingelassen wird, wodurch die Möglichkeit, dass das Material 20 abgescheuert wird, wesentlich reduziert wird.
In dieser bestimmten Ausführungsform ist das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial 22 innerhalb der Aussparung 20 befindlich und beinhaltet typischerweise eine beliebige Art von Gummi oder ein anderes nachgiebiges Material. Der Gummi kann zum Beispiel von einer beliebigen geeigneten Stärke sein (z. B. zwischen 40 und 90 Durometern oder mehr). In dieser Ausführungsform füllt das Material 22 einfach die Aussparung 20, aber das Material 22 kann so wie jene in 6 und 7 gezeigten und unten beschriebenen konfiguriert und/oder profiliert sein.
Folglich ist ein Futterrohrabschnitt bereitgestellt, der aufgrund der Bereitstellung von Kopplungen auf ringförmigen Schultern mit reduziertem Risiko von Anschlussverlust an den Schraubkupplungen radial aufgeweitet werden kann. Des Weiteren verhindert die Aussparung, dass das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial abgeschürft wird, wenn das Futterrohr in das Bohrloch eingelassen wird.
Nun unter Bezugnahme auf 2 wird eine Rohraufweitervorrichtung 50 zur Verwendung beim Aufweiten des Futterrohrabschnitts 10 gezeigt. Die Rohraufweitervorrichtung 50 ist mit einer ersten ringförmigen Schulter 52 an oder in der Nähe von einem ersten Ende davon, typischerweise an einem führenden Ende 50l bereitgestellt. Der größte Durchmesser der ersten ringförmigen Schulter 52 ist so bemessen, dass er circa gleich dem oder etwas kleiner als der nominale Durchmesser C des Futterrohrabschnitts 10 ist.
Mit Abstand von der ersten ringförmigen Schulter 52 angeordnet, ist eine zweite ringförmige Schulter 54, die typischerweise an oder in der Nähe von einem zweiten Ende der Rohraufweitervorrichtung 50, zum Beispiel an einem nachlaufenden Ende 50t, bereitgestellt ist. Der Durchmesser der zweiten ringförmigen Schulter 54 ist typischerweise so bemessen, dass er der endgültige aufgeweitete Durchmesser des Futterrohrabschnitts 10 ist.
Die Rohraufweitervorrichtung 50 ist typischerweise aus einem Keramikmaterial hergestellt. Als Alternative dazu kann die Vorrichtung 50 aus Stahl oder einer Kombination aus Stahl und Keramik sein. Die Vorrichtung 50 ist optional flexibel, so dass sie sich biegen kann, wenn sie durch einen Futterrohrstrang oder dergleichen (nicht gezeigt) vorwärts getrieben wird, wodurch sie beliebige Variationen des inneren Durchmessers des Futterrohrs oder dergleichen überwinden kann.
Nun unter Bezugnahme auf 3 wird eine Rohraufweitervorrichtung 50 innerhalb des Futterrohrabschnitts 10 im Einsatz gezeigt. Die Rohraufweitervorrichtung 50 wird entlang dem Futterrohrstrang vorwärts getrieben, wobei zum Beispiel in der Richtung des Pfeils 60 Fluiddruck verwendet wird. Die Vorrichtung 50 kann auch, zum Beispiel unter Verwendung eines Molchs oder Traktors, in der Richtung des Pfeils 60 gemolcht werden, oder kann, unter Verwendung von Bohrgestänge, Pumpstangen, Wickelrohr, eines Drahtseils oder dergleichen, in der Richtung des Pfeils 60 gezogen werden oder kann, unter Verwendung von Fluiddruck, Gewicht eines Strangs oder dergleichen, gestoßen werden.
Während die Vorrichtung 50 entlang dem Futterrohrstrang vorwärts getrieben wird, wird der innere Durchmesser des Strangs (und somit der äußere Durchmesser) radial aufgeweitet. Die plastische radiale Verformung des Strangs bewirkt, dass die äußere Oberfläche 10s des Futterrohrabschnitts 10 die das Bohrloch (nicht gezeigt) umgebende Formation berührt, wobei die Formation typischerweise auch radial verformt wird. Folglich wird der Futterrohrstrang aufgeweitet, wobei die äußere Oberfläche 10s die Formation berührt und der Futterrohrstrang aufgrund dieser physikalischen Berührung, ohne Zement zum Füllen eines zwischen der äußeren Oberfläche 10s und der Formation kreierten Ringraums verwenden zu müssen, fixiert wird. Auf diese Weise werden die mit dem Zementierungsprozess verbundenen erhöhten Herstellungskosten und die zur Durchführung des Zementierungsprozesses gebrauchte Zeit wesentlich herabgesetzt.
Der Futterrohrabschnitt 10 kann typischerweise eine plastische Verformung von mindestens 10 % des nominalen inneren Durchmessers C ertragen. Dies ermöglicht, dass der Futterrohrabschnitt 10 ausreichend aufgeweitet wird, so dass er die Formation berührt, während verhindert wird, dass der Futterrohrabschnitt 10 reißt.
Die zur Aufweitung des Durchmessers des Futterrohrabschnitts 10 um, angenommen, 20 % erforderliche Kraft kann erheblich sein. Besonders, wenn die Rohraufweitervorrichtung 50 entlang dem Futterrohrabschnitt 10 vorwärts getrieben wird, wird die erste ringförmige Schulter 52 verwendet, um die ringförmige Aussparung 20 auf einen Durchmesser aufzuweiten, der im Wesentlichen demjenigen des nominalen Durchmessers C des Futterrohrabschnitts 10 entspricht. Des Weiteren soll die zweite ringförmige Schulter 54 den nominalen Durchmesser C des Futterrohrabschnitts 10 aufweiten, wodurch die äußere Oberfläche 10s die umgebende Formation berührt.
Es ist deutlich, dass die zur gleichzeitigen Aufweitung der Aussparung 20 und des nominalen Durchmessers C erforderliche Kraft erheblich ist. Daher ist die Abmessung A (welche die Längenentfernung zwischen der ersten und zweiten ringförmigen Schulter 52, 54 ist) vorteilhafterweise so konzipiert, dass sie etwas größer als eine Abmessung B ist. Die Abmessung B ist die Längenentfernung zwischen einem Punkt 62, bei dem der Durchmesser E der ringförmigen Schulter 16 damit anfängt, sich auf den nominalen Durchmesser C zu reduzieren, und einem Punkt 64, bei dem der nominale Durchmesser C damit anfängt, sich auf den Durchmesser D der ringförmigen Aussparung 20 zu reduzieren.
Die Reduzierungen oder Erweiterungen des Durchmessers zwischen den Durchmessern C, D und E des Futterrohrabschnitts 10 sind typischerweise gerundet, um den Aufweitungsprozess zu erleichtern.
Die Entfernung zwischen dem Punkt 62 und dem Ende 66 des Futterrohrabschnitts ist als Abmessung F definiert, wobei eine Überlappung berücksichtigt wird, die von der Schraubkupplung aufeinander folgender Futterrohrabschnitte 10 herrührt. Darauf folgt, dass die Abmessung A im Wesentlichen der Abmessung B plus zwei mal F entspricht, wobei die Überlappung berücksichtigt wird.
Unter Bezugnahme auf 4 ist eine Kurve der Kraft F gegenüber der Entfernung d gezeigt, die als Beispiel für die Änderung der zur Aufweitung der Durchmesser C, D und E erforderlichen Kraft dient.
Die Kraft F_N ist die nominale Kraft, die zur Aufweitung von Abschnitten des Futterrohrabschnitts 10 mit dem nominalen Durchmesser C erforderlich ist. Die Kraft F_D ist die reduzierte Kraft, die zur Aufweitung der Abschnitte des Futterrohrabschnitts 10 mit dem Durchmesser E erforderlich ist. Die Kraft F_R ist die erhöhte Kraft, die zur Aufweitung der Aussparung 20 erforderlich ist, während gleichzeitig Abschnitte des Futterrohrs 10 mit dem Durchmesser E aufgeweitet werden (das heißt Kräfte F_N + F_D).
Beim Vorwärts-Treiben der Rohraufweitervorrichtung 50 entlang dem Futterrohrstrang wird die Kraft F_N zur Aufweitung des Futterrohrstrangs erzeugt. Wenn die Rohraufweitervorrichtung 50 einen Punkt 68 (3) erreicht, an dem die zweite ringförmige Schulter 54 der Rohraufweitervorrichtung 50 in die ringförmige Schulter 16 des Futterrohrabschnitts 10 eindringt, dann reduziert sich die Kraft, da die ringförmige Schulter 16 um eine relativ kleine Menge aufgeweitet werden soll. Dies ist in 4 als graduelle Abnahme der Kraft auf F_D gezeigt, welche die zur Aufweitung der Abschnitte des Futterrohrstrangs mit einem Durchmesser E (d. h. der ringförmigen Schultern 16, 18) erforderliche Kraft ist. Während die Rohraufweitervorrichtung 50 weiter in der Richtung des Pfeils 60 vorwärts getrieben wird, berührt dann die erste ringförmige Schulter 52 der Rohraufweitervorrichtung 50 die Aussparung 20 an dem Punkt 64 (3). Wie in 4 ersichtlich, ist die Gesamtkraft F_T, die erforderlich wäre, um die Abschnitte des Futterrohrs 10 mit einem nominalen Durchmesser C und die Aussparung 20, bei der die ringförmigen Schultern 16, 18 nicht verwendet werden, aufzuweiten, im Wesentlichen größer als sowohl die nominale Kraft F_N als auch die abgenommene Kraft F_D. Mit der Reduzierung der Kraft auf die abgenommene Kraft F_D, die von der Position der ringförmigen Schultern 16, 18 auf dem Futterrohrabschnitt 10 herrührt, und dem relativen Zwischenraum zwischen der ersten und zweiten Schulter 52, 54 auf der Rohraufweitervorrichtung 50 beträgt die zur Aufweitung der Aussparung 20 und der ringförmigen Schultern 16, 18 erforderliche Kraft F_R wesentlich weniger als die Gesamtkraft F_T, die zur Aufweitung eines Futterrohrs ohne die ringförmigen Schultern 16, 18 erforderlich gewesen wäre.
Wenn die Abmessung A somit im Wesentlichen gleich der oder etwas kleiner als die Abmessung B plus zwei mal F ist, berührt die erste ringförmige Schulter 52 die Aussparung 20, wenn die zweite ringförmige Schulter 54 in den Abschnitt des Futterrohrabschnitts 10 mit dem Durchmesser E eindringt, wodurch ermöglicht wird, dass die größere zur Aufweitung der Aussparung 20 und der ringförmigen Schultern 16, 18 erforderliche Kraft verfügbar gemacht werden.
Es sei bemerkt, dass die Aufweitung der Aussparung 20 ein zweistufiger Prozess ist. Als Erstes weitet die erste ringförmige Schulter 52 den Durchmesser D auf, so dass er im Wesentlichen dem Durchmesser C (d. h. dem nominalen Durchmesser) gleich ist. Danach weitet die zweite ringförmige Schulter 54 die Abschnitte des Futterrohrstrangs mit dem Durchmesser C auf, um im Wesentlichen dem Durchmesser E gleich (oder nach Bedarf größer) zu sein.
Unter Bezugnahme auf 5 wird nun ein Futterrohrabschnitt 100 gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Futterrohrabschnitt 100 ist vorzugsweise aus einem duktilen Material hergestellt und kann somit plastische Verformung ertragen. Der Futterrohrabschnitt 100 kann von beliebiger Länge, einschließlich eines Gestängewechsels, sein.
Der Futterrohrabschnitt 100 ist mit den an einem ersten Ende des Futterrohrabschnitts 100 befindlichen Kopplungsmitteln 112 und mit den an einem zweiten Ende des Futterrohrabschnitts 100 befindlichen Kopplungsmitteln 114 bereitgestellt. Die Kopplungsmittel 112 beinhalten typischerweise einen Muffenanschluss und die Kopplungsmittel 114 beinhalten typischerweise einen Zapfenanschluss, wie auf dem Gebiet bekannt ist. Die Zapfen- und Muffenanschlüsse ermöglichen das Verkoppeln einer Vielzahl von Futterrohren 100, um einen Strang (nicht gezeigt) zu bilden. Es sei bemerkt, dass ein beliebiges herkömmliches Mittel zum Verkoppeln aufeinander folgender Längen von Futterrohrabschnitt, zum Beispiel Schweißen, verwendet werden kann.
Der Futterrohrabschnitt 100 umfasst ein Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial 116, das auf eine äußere Oberfläche 100s des Futterrohrabschnitts 100 in einem geschützten Abschnitt 118 aufgetragen ist. Der geschützte Abschnitt 118 beinhaltet typischerweise eine zwischen den zwei Schultern 122, 124 befindliche Mulde 120. Es sei bemerkt, dass der Futterrohrabschnitt 100 mit nur einer Schulter 122, 124 versehen sein kann, wobei die Schulter 122, 124 im Einsatz so angeordnet ist, dass sie vertikal tiefer im Bohrloch liegt als das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial 116, so dass das Material 116 durch die Schulter 122, 124 geschützt ist, während der Futterrohrabschnitt 100 in das Bohrloch eingelassen wird. Mit anderen Worten geht die eine Schulter 122, 124 voraus und schützt somit das Material 116, während der Futterrohrabschnitt 100 in das Loch eingelassen wird.
Die Schultern 122, 124 weisen typischerweise einen größeren inneren Durchmesser H als ein nominaler innerer Durchmesser G des Futterrohrabschnitts 100 auf. Der Durchmesser H entspricht typischerweise dem nominalen inneren Durchmesser G plus einem Mehrfachen z mal der Wanddicke t; das heißt H = G + zt. Das Mehrfache z kann einen beliebigen Wert haben und liegt vorzugsweise zwischen 0,5 und 5, am besten zwischen 0,5 und 2, obgleich auch Werte außerhalb dieser Bereiche verwendet werden können.
Die mindestens eine Schulter(n) 122, 124 werden vorzugsweise durch das Aufweiten des Futterrohrabschnitts 100 mit einer geeigneten Rohraufweitervorrichtung (nicht gezeigt) an der Oberfläche gebildet; d. h. vor der Einführung des Futterrohrabschnitts 100 in das Bohrloch. Das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial 116 kann auf den geschützten Abschnitt 118 der äußeren Oberfläche 100s aufgetragen werden, nachdem die Schultern 122, 124 gebildet worden sind, obgleich das Material 116 vor dem Bilden der Schultern 122, 124 auf die äußere Oberfläche 100s aufgetragen werden kann.
Der geschützte Abschnitt 118 kann alternativ eine Aussparung (nicht gezeigt) beinhalten, die in dem äußeren Durchmesser des Futterrohrabschnitts 100 maschinell bearbeitet ist. In dieser Ausführungsform ist das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial 116 in der Aussparung befindlich, so dass es, während der Futterrohrabschnitt 100 in das Bohrloch eingelassen wird, im Wesentlichen geschützt ist. Eine weitere Alternative wäre das Anordnen des Reibungs- und/oder Dichtungsmaterials 116 auf einem gesenkgeschmiedeten Abschnitt (d. h. einem zusammengedrückten Abschnitt), wodurch ein geschützter Abschnitt des Futterrohrabschnitts 100 gebildet wird. Diese bestimmten Ausführungsformen erfordern keine Bereitstellung von Schultern auf dem Futterrohrabschnitt 100.
Es sei bemerkt, dass der geschützte Abschnitt 118 eine beliebige Form annehmen kann; das heißt, er kann zum Beispiel nicht streng koaxial mit oder parallel zu dem Rest des Futterrohrabschnitts 100 sein.
Wie in 5 gezeigt, kann das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial 116 zwei oder mehrere Bänder des Materials 116 beinhalten. Das Material 116 in diesem Beispiel beinhaltet zwei typisch ringförmige Bänder aus Gummi, wobei jedes Band 0,15 Inch (circa 3,81 mm) dick mal fünf Inch (circa 127 mm) lang ist. Der Gummi kann von beliebiger bestimmter Härte sein, zum Beispiel zwischen 40 und 90 Durometern, obgleich andere Gummis oder nachgiebige Materialien mit anderer Härte verwendet werden können.
Es sei jedoch bemerkt, dass die Konfiguration des Reibungs- und/oder Dichtungsmaterials 116 eine beliebige geeignete Form annehmen kann. Das Material 116 kann sich zum Beispiel entlang der Länge der Mulde 118 erstrecken. Es sei auch bemerkt, dass das Material 116 nicht ringförmige Bänder sein muss; das Material 116 kann in einer beliebigen geeigneten Konfiguration angeordnet sein.
Zum Beispiel, und unter Bezugnahme auf 6a bis 6c, könnte das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial 116 zwei äußere Bänder 150, 152 eines ersten Gummis beinhalten, wobei jedes Band 150, 152 in der Größenordnung von 1 Inch (ca. 25,4 mm) Breite liegt. Ein drittes Band 154 eines zweiten Gummis ist zwischen den zwei äußeren Bändern 150, 152 befindlich und ist typischerweise etwa 3 Inch (76,2 mm) breit. Der erste Gummi der zwei äußeren Bänder 150, 152 ist typischerweise in der Größenordnung von 90 Durometern Härte und der zweite Gummi des dritten Bands 154 ist typischerweise von 60 Durometern Härte.
Die beiden äußeren Bänder 150, 152, die aus einem härteren Gummi sind, stellen dem relativ weicheren Gummi des dritten Bands 154 eine Dichtung für relativ hohe Temperaturen und eine Stützdichtung bereit. Das dritte Band 154 stellt typischerweise eine Dichtung für niedrigere Temperaturen bereit.
Eine äußere Fläche 154s des dritten Bands 154 kann, wie in 6c gezeigt, profiliert sein. Die äußere Fläche 154s ist gerippt, um den Griff des dritten Bands 154 an der inneren Fläche eines zweiten Leitungsrohrs (z. B. eines vorher installierten Abschnitts eines Liners, eines Futterrohrs oder dergleichen, oder einer Bohrlochformation), in dem der Futterrohrabschnitt 100 befindlich ist, zu verbessern.
Als weitere Alternative und unter Bezugnahme auf 7a und 7b kann das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial 116 in Zickzackform sein. In dieser Ausführungsform beinhaltet das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial 116 ein einzelnes (ringförmiges) Band aus Gummi, das zum Beispiel eine Härte von 90 Durometern aufweist und etwa 2,5 Inch (circa 28 mm) breit mal etwa 0,12 Inch (circa 3 mm) tief ist.
Zur Bereitstellung eines Zickzackmusters und somit der Erhöhung der Stärke des Griffs und/oder der Dichtung, welcher/welche das Material 116 im Einsatz bereitstellt, werden eine Anzahl an Schlitzen 160 (z. B. 20) in das Band aus Gummi gefräst. Die Schlitze 160 sind typischerweise in der Größenordnung von 0,2 Inch (circa 5 mm) breit mal etwa 2 Inch (circa 50 mm) lang. Die Schlitze 160 werden an etwa 20 im Umfang mit Abstand angeordneten Stellen gefräst, wobei zwischen ihnen jeweils entlang einer Kante des Bands etwa 18° liegen. Der Prozess wird dann wiederholt, indem weitere 20 Schlitze 160 auf der anderen Seite des Bands gefräst werden, wobei die Schlitze auf der anderen Seite im Umfang um 9° von den Schlitzen 160 auf der anderen Seite versetzt sind.
Es sei bemerkt, dass der in 5 gezeigte Futterrohrabschnitt 100 herkömmlich als Gestängewechsel bezeichnet wird, der in dem Bereich von 5–10 Fuß Länge liegt. Die Länge des Futterrohrabschnitts 100 könnte jedoch in dem Bereich von 30–45 Fuß liegen, wodurch der Futterrohrabschnitt 100 zu einer Standard-Futterrohrrohrlänge wird.
Die verschiedenen Vorteile der Ausführungsform des in 5 gezeigten Futterrohrabschnitts 100 bestehen darin, dass er durch eine einstufige Rohraufweitervorrichtung aufgeweitet werden kann (d. h. eine Vorrichtung, die mit einer Aufweiterschulter versehen ist), typischerweise im Bohrloch. Somit kann der Futterrohrabschnitt 100 durch eine beliebige herkömmliche Rohraufweitervorrichtung radial aufgeweitet werden. Zudem ist es einfacher und preiswerter, den Futterrohrabschnitt 100 herzustellen als den Futterrohrabschnitt 10 (1 und 3).
Der Futterrohrabschnitt 100 kann als metallener Gebirgspacker verwendet werden. Ein erster Futterrohrabschnitt 100 kann zum Beispiel mit einem Strang aufweitbaren Leitungsrohrs gekoppelt werden und ein zweiter Futterrohrabschnitt 100 auch, der Länge nach (d. h. axial) von dem ersten Futterrohrabschnitt 100 mit Abstand angeordnet in den Strang gekoppelt werden. Wenn also der Strang aufweitbaren Leitungsrohrs aufgeweitet wird, wird der Raum zwischen dem ersten und zweiten Futterrohrabschnitt 100 durch das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial isoliert.
Daher wird ein Futterrohrabschnitt bereitgestellt, der mit einem reduzierten Risiko des Verlusts von Anschluss zwischen den Futterrohrabschnitten radial aufgeweitet werden kann. Des Weiteren ist der Futterrohrabschnitt in gewissen Ausführungsformen mit mindestens einer Aussparung bereitgestellt, wobei ein Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial (zum Beispiel Gummi) innerhalb der Aussparung untergebracht ist, wodurch das Material im Wesentlichen geschützt ist, während der Futterrohrstrang in das Bohrloch eingelassen wird. Danach wird das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial über die äußere Oberfläche des Futterrohrabschnitts angehoben, sobald der Futterrohrstrang aufgeweitet worden ist.
Außerdem ist eine Rohraufweitervorrichtung bereitgestellt, die besonders zur Verwendung mit dem Futterrohrabschnitt gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Der Zwischenraum zwischen der ersten und zweiten ringförmigen Schulter in gewissen Ausführungsformen der Rohraufweitervorrichtung ist so gewählt, dass er mit dem Zwischenraum zwischen den ringförmigen Schultern und der mindestens einen Aussparung des Futterrohrabschnitts zusammenfällt.
Zusätzlich ist ein alternativer Futterrohrabschnitt bereitgestellt, der mit einem geschützten Abschnitt versehen ist, in dem ein Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial befindlich sein kann. Der geschützte Abschnitt schützt das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial, das auf eine äußere Oberfläche des Futterrohrs aufgetragen ist, während das Futterrohr in ein Bohrloch oder dergleichen eingelassen wird, wesentlich.

Claims

Ein röhrenförmiges Teil für ein Bohrloch, wobei das röhrenförmige Teil (10, 100) einen nominalen inneren Durchmesser (C, G) aufweist und ein Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial (22, 116), das auf eine äußere Oberfläche (10s, 100s) des röhrenförmigen Teils (10, 100) aufgetragen ist, umfasst, wobei das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial (22, 116) auf einem geschützten Abschnitt (20, 118, 120) angeordnet ist, so dass das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial (22, 116) im Wesentlichen geschützt ist, während das röhrenförmige Teil (10, 100) in das Bohrloch eingelassen wird, wobei der geschützte Abschnitt eine Mulde (20, 120), die sich zwischen zwei Schultern (16, 18, 122, 124) befindet, beinhaltet, und dadurch gekennzeichnet, dass ein innerer Durchmesser (E, H) der Schultern (16, 18, 122, 124) größer ist als der nominale innere Durchmesser (C, G) des röhrenförmigen Teils (10, 100).
Röhrenförmiges Teil gemäß Anspruch 1, wobei der innere Durchmesser (G) der Mulde (20, 120) der gleiche ist wie der innere Durchmesser (G) des röhrenförmigen Teils (100).
Röhrenförmiges Teil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schultern (16, 18, 122, 124) einen inneren Durchmesser (E, H) aufweisen, der um ein Mehrfaches einer Wanddicke (t) des röhrenförmigen Teils (10, 100) erhöht ist.
Röhrenförmiges Teil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schultern (16, 18, 122, 124) so befindlich sind, dass die Mulde (20, 120) im Wesentlichen geschützt ist, während das röhrenförmige Teil (10, 100) in das Bohrloch eingelassen wird.
Röhrenförmiges Teil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial (22, 116) auf eine äußere Oberfläche der Mulde (20, 120) aufgetragen wird.
Röhrenförmiges Teil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Mulde eine Aussparung (20) in einem äußeren Durchmesser des röhrenförmigen Teils (10) beinhaltet.
Röhrenförmiges Teil gemäß Anspruch 6, wobei das Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial (22) innerhalb der Aussparung (20) befindlich ist.
Röhrenförmiges Teil gemäß Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei die Aussparung (20) eine ringförmige Aussparung ist.
Röhrenförmiges Teil gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Aussparung (20) geschwächt ist, um deren plastische und/oder elastische Verformung zu erleichtern.
Röhrenförmiges Teil gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei ein innerer Durchmesser (D) der Aussparung (20) mit Bezug auf den nominalen Durchmesser (C) des an die Aussparung (20) angrenzenden röhrenförmigen Teils (10) reduziert ist.
Röhrenförmiges Teil gemäß Anspruch 10, wobei der innere Durchmesser (D) der Aussparung (20) um ein Mehrfaches einer Wanddicke (t) des röhrenförmigen Teils (10) reduziert ist.
Röhrenförmiges Teil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das röhrenförmige Teil (10, 100) Kopplungsmittel (12, 14, 112, 114) umfasst, um das Koppeln des röhrenförmigen Teils (10, 100) in einen Strang zu erleichtern.
Röhrenförmiges Teil gemäß Anspruch 12, wobei die Kopplungsmittel (12, 14) auf den ringförmigen Schultern (16, 18) angeordnet sind, wobei eine Schulter (16, 18) an jedem Ende des röhrenförmigen Teils (10) bereitgestellt ist.
Ein Aufweitungssystem, das eine Rohraufweitervorrichtung (50), die einen Körper aufweist, der mit einer ersten ringförmigen Schulter (52) und einer zweiten ringförmigen Schulter (54), die von der ersten ringförmigen Schulter (52) mit Abstand angeordnet ist, versehen ist, und ein röhrenförmiges Teil (10) für ein Bohrloch beinhaltet, wobei das röhrenförmige Teil (10) einen nominalen inneren Durchmesser (C) aufweist und Kopplungsmittel (12, 14) umfasst, um das Koppeln des röhrenförmigen Teils (10) in einen Strang zu erleichtern, wobei das röhrenförmige Teil (10) ferner mindestens eine Aussparung (20) umfasst, wobei ein Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial (22) innerhalb der Aussparung (20) befindlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsmittel (12, 14) auf ringförmigen Schultern (16, 18), die an jedem Ende des röhrenförmigen Teils (10) bereitgestellt sind, angeordnet sind, und wobei ein innerer Durchmesser (E) der Schultern (16, 18) größer ist als der nominale innere Durchmesser (C) des röhrenförmigen Teils (10).
System gemäß Anspruch 14, wobei eine radiale Aufweitung der zweiten ringförmigen Schulter (54) größer ist als eine radiale Aufweitung der ersten ringförmigen Schulter (52).
System gemäß Anspruch 14 oder Anspruch 15, wobei die zweite ringförmige Schulter (54) von der ersten ringförmigen Schulter (52) um eine Entfernung (A), die im Wesentlichen gleich der Entfernung (B) zwischen einer ringförmigen Schulter (16) eines vorhergehenden röhrenförmigen Teils (10) und der mindestens einen Aussparung (20) des röhrenförmigen Teils (10) ist, mit Abstand angeordnet ist.
Ein Verfahren zum Auskleiden eines Bohrlochs in einer unterirdischen Formation, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Senken eines röhrenförmigen Teils (10) in das Bohrloch, wobei das röhrenförmige Teil (10) einen nominalen inneren Durchmesser (C) aufweist und Kopplungsmittel (12, 14) umfasst, um das Koppeln des röhrenförmigen Teils (10) in einen Strang zu erleichtern, wobei das röhrenförmige Teil (10) ferner mindestens eine Aussparung (20) umfasst, wobei ein Reibungs- und/oder Dichtungsmaterial (22) innerhalb der Aussparung (20) befindlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsmittel (12, 14) auf ringförmigen Schultern (16, 18), die an jedem Ende des röhrenförmigen Teils (10) bereitgestellt sind, angeordnet sind, und wobei ein innerer Durchmesser (E) der Schultern (16, 18) größer ist als der nominale innere Durchmesser (C) des röhrenförmigen Teils (10); und Verwendung einer Rohraufweitervorrichtung (50), um eine radiale Verformung des röhrenförmigen Teils (10) und/oder die Untergrundformation zu induzieren.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei die Rohraufweitervorrichtung (50) einen Körper beinhaltet, der mit einer ersten ringförmigen Schulter (52) und einer zweiten ringförmigen Schulter (54), die von der ersten ringförmigen Schulter (52) mit Abstand angeordnet ist, versehen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei die erste ringförmige Schulter (52) der Rohraufweitervorrichtung (50) die mindestens eine Aussparung (20) des röhrenförmigen Teils (10) im Wesentlichen zur gleichen Zeit berührt, wie die zweite ringförmige Schulter (54) der Rohraufweitervorrichtung (50) in eine ringförmige Schulter (16) des röhrenförmigen Teils (10) eindringt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei das Verfahren den weiteren Schritt des Entfernens der Radialkraft vom röhrenförmigen Teil (10) umfasst.