JP3184356U - Seals for drilling holes - Google Patents
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Abstract
【課題】掘削孔を閉じるための装置であって、汎用可能で、かつ、噴出防止装置が設けられその下方に損傷部が存在する場合にも掘削孔を閉じることが可能な装置を提供する。
【解決手段】損傷部と上昇する流体が存在する場合に掘削孔をシールするために、この掘削孔102にクロージャ(閉鎖手段)を導入するという概念に基づくものである。この目的のために、クロージャは、少なくとも1つのスカート106またはカプセルを有する。スカート106を広げるか、または、カプセルを拡張することによって、掘削孔102の壁104への非確動的および/又は確動的接続が達成され、それにより掘削孔102が閉じられる。
【選択図】図1AAn apparatus for closing an excavation hole is provided, which can be used in general, and can close an excavation hole even when a blowout prevention device is provided and a damaged portion exists below the apparatus.
The present invention is based on the concept of introducing a closure (closing means) into a drilling hole in order to seal the drilling hole when a damaged part and rising fluid are present. For this purpose, the closure has at least one skirt 106 or capsule. By expanding the skirt 106 or expanding the capsule, a non-positive and / or positive connection to the wall 104 of the borehole 102 is achieved, thereby closing the borehole 102.
[Selection] Figure 1A
Description
本考案は、流体、例えばオイルやガス、が上昇する掘削孔のためのシールに関する。 The present invention relates to a seal for a borehole in which a fluid, for example oil or gas, rises.
所謂噴出防止装置が従来技術から知られている。ここで噴出防止装置という用語は、ドリル作業の場合に掘削孔上に直接に取り付けられる様々な遮断弁に関して使用される。噴出防止装置は、掘削孔からの流体の流出を防止する。これは、特に、ドリルストリングが損傷している場合や、ドリル作業が加圧領域に遭遇する場合に必要とされる。 So-called ejection prevention devices are known from the prior art. The term blowout prevention device is used here for various shut-off valves that are mounted directly on the borehole in the case of a drilling operation. The ejection preventing device prevents the fluid from flowing out from the excavation hole. This is particularly necessary if the drill string is damaged or if the drilling operation encounters a pressurized area.
ドリル作業が行われている間、ドリルストリングは噴出防止装置を通して延出している。この場合、もしも、他の手段によって止めることのできない流体の流出が起こると、噴出防止装置において二段機構が作用する。第1段階では、シールが起動され、それによってドリルストリング回りの外側空間が封止される。万一、これが流体の流出を防止するのに不十分な場合には、ドリルストリングが噴出防止装置内において切断される。その後、遮断スライド弁によって噴出防止装置を封止することができる。 During the drilling operation, the drill string extends through the blowout prevention device. In this case, if a fluid outflow that cannot be stopped by other means occurs, the two-stage mechanism acts in the ejection preventing device. In the first stage, the seal is activated, thereby sealing the outer space around the drill string. Should this be insufficient to prevent fluid spillage, the drill string is cut in the blowout prevention device. Thereafter, the ejection preventing device can be sealed by the shut-off slide valve.
しかしながら、特殊なケースにおいては、使用される噴出防止装置の寸法がドリスストリングを切断するのに適当なものであるか疑問がある。2004年度に米国当局によって委託された研究によれば、14のオイルプラットフォームの内、わずかに3のみが、ドリルストリングを切断するのに十分強力な切断段階を有するに過ぎないことが分かった。 However, in special cases, it is questionable whether the size of the blowout prevention device used is appropriate for cutting the doris string. A study commissioned by US authorities in 2004 found that only 3 out of 14 oil platforms had a cutting step strong enough to cut the drill string.
メキシコ湾での出来事によって、使用される公知の方法がかなりの弱点を有し、配備と作業とに関して故障しやすいことが示された。 Events in the Gulf of Mexico have shown that the known methods used have considerable weaknesses and are prone to failure with respect to deployment and operation.
本考案の課題は、掘削孔を固定するための装置であって、その掘削孔を閉じる能力を有し、汎用使用可能で、同時に、従来の噴出防止装置の上述した欠点を回避する装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an apparatus for fixing a digging hole, capable of closing the digging hole, usable for general purposes, and at the same time, an apparatus for avoiding the above-mentioned drawbacks of the conventional ejection preventing apparatus. There is to do.
この課題は、独立請求項に記載の特徴構成を備える本考案によって達成される。本考案の有利な発展構造は従属請求項に特徴つけられている。この記載を参照してここにすべての請求項が組み込まれる。本考案は、さらに、すべての適当な、特に、独立および/又は従属請求項に記載されるすべての組み合わせ、も含むものである。 This object is achieved by the present invention comprising the features of the independent claims. Advantageous developments of the invention are characterized in the dependent claims. All claims are incorporated herein with reference to this description. The invention further includes all suitable, in particular all combinations described in the independent and / or dependent claims.
本考案は、オイルやガス等の流体が上昇する漏れのある掘削孔に、その漏れ部の下方においてこの掘削孔を封止するために、ドリルストリングに、必要に応じて展開するシールを規定される間隔で提供するという概念に基づくものである。この目的のために、壁を有する掘削孔のための本考案による第1のシールは、前記掘削孔に挿入可能なパイプを有する。このパイプは、単数又は複数のパイプセグメントから構成することができる。 The present invention provides a drill string with a seal that expands as necessary in order to seal the drill hole below the leak hole in a leak drill hole in which fluid such as oil or gas rises. It is based on the concept of providing at regular intervals. For this purpose, the first seal according to the invention for a borehole with a wall comprises a pipe that can be inserted into the borehole. This pipe can be composed of one or more pipe segments.
さらに、前記シールは、少なくとも1つのエプロンを有し、これは、流体密材料から構成されるとともに、前記パイプに流体密状態で固定される。その結果、パイプと前記少なくとも1つのエプロンとの間を流体が通過することができなくなる。前記少なくとも1つのエプロンは、前記パイプによって掘削孔に導入することができる。 Furthermore, the seal has at least one apron, which is composed of a fluid tight material and is fixed in a fluid tight manner to the pipe. As a result, no fluid can pass between the pipe and the at least one apron. The at least one apron can be introduced into the borehole by the pipe.
前記少なくとも1つのエプロンは、前記パイプに向けて折りたたまれた状態と、パイプから離れて壁に向かって展開または拡張された状態、になることができる。前記パイプと前記少なくとも1つのエプロンとは、前記少なくとも1つのエプロンがパイプに向けて折りたたまれた状態において、前記パイプが掘削孔に導入された時に、この少なくとも1つのエプロンと前記壁との間に、空隙が形成されるように構成される。その後、少なくとも1つのエプロンと前記壁との間のこの空隙を介して流体は上昇して流れることが可能となる。 The at least one apron can be in a state of being folded toward the pipe and in a state of being expanded or expanded away from the pipe toward the wall. The pipe and the at least one apron are defined between the at least one apron and the wall when the pipe is introduced into a drilling hole in a state where the at least one apron is folded toward the pipe. , Configured to form voids. The fluid can then flow up through this gap between at least one apron and the wall.
前記空隙を閉じるために、前記シールは、起動可能な手段を有している。起動可能なこの手段を起動することによって、前記少なくとも1つのエプロンは、パイプから離れて壁に向かって展開または拡張された前記状態になることが可能となる。パイプが掘削孔に導入された後で前記起動可能な手段を起動すると、前記少なくとも1つのエプロンが、パイプから離れて壁に向かって展開または拡張された前記状態になる。すなわち、パイプに向かって折りたたまれた状態から、パイプから離れて壁に向かって展開または拡張された前記状態になる。前記起動可能な手段は、例えば、前記少なくとも1つのエプロンを固定または解除可能なラッチとして構成することができる。 In order to close the gap, the seal has activatable means. By activating this activatable means, the at least one apron can be in the state of being deployed or expanded away from the pipe and toward the wall. Activation of the activatable means after the pipe is introduced into the borehole results in the state where the at least one apron is deployed or expanded away from the pipe and toward the wall. That is, from the state of being folded toward the pipe, the state is expanded or expanded away from the pipe toward the wall. The activatable means can be configured, for example, as a latch that can fix or release the at least one apron.
前記パイプが前記掘削孔に導入され、前記少なくとも1つのエプロンがパイプから離れて壁に向かって展開または拡張された前記状態になると、前記少なくとも1つのエプロンと前記壁との間に確動的(positive)接続が形成される。この接続によって前記シールが前記掘削孔内に固定され、この掘削孔からシールがスライドして抜け出すことを防止する。 When the pipe is introduced into the borehole and the at least one apron is deployed or expanded away from the pipe toward the wall, the positive (between the at least one apron and the wall) positive) connection is formed. This connection secures the seal in the excavation hole and prevents the seal from sliding out of the excavation hole.
前記少なくとも1つのエプロンと前記壁との間のそのような接続を可能にするために、前記少なくとも1つのエプロンは少なくとも1つの固定部材を有する。前記少なくとも1つの固定部材の硬度は、前記壁の硬度を超えるものでなければならない。その結果、前記少なくとも1つのエプロンが、パイプに向かって折りたたまれた状態から、パイプから離れて壁に向かって展開または拡張された前記状態へと変化し、前記壁に対して押し付けられると、前記少なくとも1つの固定部材は壁を貫通することが可能となる。これによって、前記少なくとも1つのエプロンと前記壁との間に確動的接続が形成される。固定部材の具体例は、鉤または、起動された時に展開し楔止めされる上向きリンク機構である。 In order to allow such a connection between the at least one apron and the wall, the at least one apron has at least one securing member. The hardness of the at least one fixing member must exceed the hardness of the wall. As a result, when the at least one apron changes from the folded state toward the pipe to the state where the apron is unfolded or expanded away from the pipe and pressed against the wall, At least one fixing member can penetrate the wall. This creates a positive connection between the at least one apron and the wall. A specific example of the fixing member is a hook or an upward link mechanism that is unfolded and wedged when activated.
前記少なくとも1つのエプロンと前記壁との間の前記接続は、流体密である。さらに、前記少なくとも1つのエプロンが、流体密材から成り、前記パイプに対して流体密状態に固定されるので、前記パイプが前記掘削孔に導入され、前記少なくとも1つのエプロンが、パイプから離れて壁に向かって展開または拡張された前記状態になった時、前記空隙は、もはや流体がこの空隙を通して逃げることができないように閉じられる。これにより、掘削孔はシールされる。 The connection between the at least one apron and the wall is fluid tight. Further, the at least one apron is made of a fluid tight material and is fixed in a fluid tight state with respect to the pipe, so that the pipe is introduced into the borehole and the at least one apron is separated from the pipe. When in the expanded or expanded state toward the wall, the gap is closed so that fluid can no longer escape through the gap. Thereby, the excavation hole is sealed.
好ましくは、前記少なくとも1つのエプロンは、前記パイプを引っ張ることによって、この少なくとも1つのエプロンと前記壁との間の前記接続が解除可能であるように構成される。したがって、必要な場合、前記パイプを引っ張ることによって、シールを掘削孔から取り外すことが可能である。 Preferably, the at least one apron is configured such that the connection between the at least one apron and the wall is releasable by pulling the pipe. Therefore, if necessary, the seal can be removed from the borehole by pulling the pipe.
前記エプロンの、パイプに向かって折りたたまれた状態から、パイプから離れて壁に向かって展開または拡張された前記状態への変化が、受動的に、すなわち、掘削孔を上昇する流体によって前記少なくとも1つのエプロンにかかる圧力によって行われると有利であることが分かった。この目的のために、パイプに向かって折りたたまれた状態にある前記少なくとも1つのエプロンは、前記パイプとの協働で、上昇する流体が侵入可能な空隙状ポケットを形成する。これによって、前記少なくとも1つのエプロンを、パイプから離れて壁に向かって展開または拡張された前記状態にするために必要な圧力が作り出される。 The change of the apron from being folded toward the pipe to being expanded or expanded away from the pipe and toward the wall is passively, i.e. by the fluid rising up the borehole. It has proved advantageous when carried out by pressure on one apron. For this purpose, the at least one apron in the folded state towards the pipe forms a void pocket in cooperation with the pipe into which the rising fluid can enter. This creates the pressure necessary to bring the at least one apron into the state of being deployed or expanded away from the pipe and toward the wall.
その後、前記起動可能な手段の起動により、前記少なくとも1つのエプロンを前記壁に対して押し付ける圧力が作り出され、前記空隙は閉じられ、前記少なくとも1つのエプロンと前記壁との間の非確動的(non-positive)または確動的接続が形成される。 Thereafter, activation of the activatable means creates a pressure that presses the at least one apron against the wall, the gap is closed, and a non-positive state between the at least one apron and the wall (Non-positive) or positive connection is formed.
前記少なくとも1つのエプロンは、好ましくはサックまたはアンブレラ状に構成される。前記少なくとも1つのエプロンのための適当な材料は、流体に対して抵抗性を有する、即ち、流体と接触してもその物理的性質が変化しないフレキシブル材である。前記少なくとも1つのエプロンは、また、シールの目的で、適当な物質、例えばプラスチック、植物ベースのポリマーまたはバイオポリマーによってコーティングされた繊維材料や金属編み材料から構成することも可能である。また、プラスチック膜、または植物ベースのポリマー、あるいはバイオポリマーから成る膜も、前記少なくとも1つのエプロン用の材料として適当である。この場合、前記膜または繊維材料が、流体による破壊からの保護として蒸着金属コーティングを備えると有利であることが分かった。必要であれば、前記少なくとも1つの膜は、この少なくとも1つの膜が、適切に機能して障害を防止することが可能となるように補強リブを備えることができる。あるいは、前記少なくとも1つのエプロンは、上述したように、重なり合う複数のプラスチック又は金属膜、または複数の繊維材の膜から構成することができる。 Said at least one apron is preferably configured in a sack or umbrella shape. A suitable material for the at least one apron is a flexible material that is resistant to fluid, i.e., does not change its physical properties upon contact with the fluid. The at least one apron can also be composed of a fibrous material or a metal braided material coated with a suitable substance, for example a plastic, a plant-based polymer or a biopolymer, for sealing purposes. Also suitable as materials for the at least one apron are plastic membranes or membranes made of plant-based polymers or biopolymers. In this case, it has proven to be advantageous if the membrane or fiber material is provided with a vapor-deposited metal coating as protection from destruction by fluid. If necessary, the at least one membrane can be provided with reinforcing ribs so that the at least one membrane can function properly and prevent failure. Alternatively, the at least one apron can be composed of a plurality of overlapping plastic or metal films or a plurality of fiber films as described above.
一好適実施例において、前記少なくとも1つのパイプは、それに対して、必要な場合に広がって、流体が妨げられることなく流出することを防止するために、前記エプロン、または、下記のように、前記カプセルが取り付けられるドリルストリングである。 In a preferred embodiment, the at least one pipe is spread out when necessary to prevent the fluid from flowing out unimpeded, or the apron, or A drill string to which a capsule is attached.
別の一好適実施例において、前記ドリルストリングの代わりに、前記パイプを補助リンク機構として構成することができる。ここで補助リンク機構とは、前記シールを前記掘削孔に導入し、その後流体を回避させることが可能な、前記ドリルストリング以外の任意のパイプを指す。 In another preferred embodiment, the pipe can be configured as an auxiliary linkage instead of the drill string. Here, the auxiliary link mechanism refers to any pipe other than the drill string that can introduce the seal into the excavation hole and then allow the fluid to be avoided.
掘削孔中で上昇する流体はある流速で流れる。特定の閾値の流速になると、前記少なくとも1つのエプロンが広がる。もしも流速が大きすぎる場合は、前記少なくとも1つのエプロンは、パイプに向かって折りたたまれた状態から、パイプから離れて壁に向かって展開または拡張された前記状態への変化中に破壊される可能性がある。これを避けるために、本考案の有利な発展構成では複数のエプロンが設けられる。これらは前記パイプに沿って連続して配設される。そして、そのうちの少なくとも1つのエプロンは、好ましくは流体のための通路を備える。この通路は、上昇する流体の運動エネルギを減少させる。前記通路を備えるエプロンの上方またはその後方に位置するエプロンは、通路を備えるエプロンを破壊から保護することができる。 The fluid rising in the borehole flows at a certain flow rate. At a specific threshold flow rate, the at least one apron spreads. If the flow rate is too high, the at least one apron can be destroyed during the transition from the folded state towards the pipe to the state where it is deployed or expanded away from the pipe towards the wall. There is. To avoid this, an advantageous development of the invention provides a plurality of aprons. These are arranged continuously along the pipe. And at least one of the aprons preferably comprises a passage for the fluid. This passage reduces the kinetic energy of the rising fluid. An apron located above or behind the apron with the passage can protect the apron with the passage from destruction.
本考案による掘削孔用のシールの別実施例は、流体密材料から成る少なくとも1つのカプセルを有する。好ましくは前記カプセルの材料は、前記シールの適切な固定を確実にするために可塑変形可能である。例えば金属が適当である。ただし前記カプセルは、適当な折り畳み不能な材料、例えば前記エプロンの上述した様々な材料の一つから構成することも可能である。 Another embodiment of a borehole seal according to the invention has at least one capsule made of a fluid tight material. Preferably the capsule material is plastically deformable to ensure proper fixation of the seal. For example, metal is suitable. However, the capsule can also be composed of a suitable non-foldable material, such as one of the various materials mentioned above of the apron.
前記カプセルは、前記シールを掘削孔に導入した時に、このカプセルと壁との間に空隙が形成されるように構成される。 The capsule is configured such that a gap is formed between the capsule and the wall when the seal is introduced into the borehole.
前記シールを掘削孔に固定するために、前記シールは、少なくとも1つの推進チャージ手段(propellant charge)を有する。この少なくとも1つの推進チャージ手段を起動すると、カプセルが展開または広げられる。選択された材料に基づき、前記カプセルは塑性変形を受ける。その結果、カプセルが壁に押し付けられて、このカプセルと壁との間に非確動的および/又は確動的接続が形成される。 In order to secure the seal to the borehole, the seal has at least one propellant charge. Activation of the at least one propulsion charge means causes the capsule to expand or spread. Based on the material selected, the capsule undergoes plastic deformation. As a result, the capsule is pressed against the wall, creating a non-positive and / or positive connection between the capsule and the wall.
適当な前記推進チャージ手段は、例えば圧縮ガス、固体推進チャージ、または点火式(pyrotechnique)推進チャージ手段などのエネルギ保存手段である。開放されたエネルギによって前記カプセルが展開または広げられ、それが壁に押し付けられる。 Suitable propulsion charge means are energy storage means such as compressed gas, solid propulsion charge, or pyrotechnique propulsion charge means. The released energy causes the capsule to expand or spread and press it against the wall.
前記カプセルの外壁が適当な一貫性を有することにより、このカプセルと壁との間の接続は、確動的で流体密である。前記カプセルは流体密材料から成るので、シールが掘削孔に導入され、前記推進チャージ手段が起動された後は、流体は前記空隙を通って逃げることができなくなる。それによって掘削孔はシールされる。 Due to the proper consistency of the outer wall of the capsule, the connection between the capsule and the wall is positive and fluid tight. Since the capsule is made of a fluid tight material, no fluid can escape through the gap after a seal is introduced into the borehole and the propulsion charge means is activated. Thereby, the borehole is sealed.
さらに、前記シールは接続部材を有する。この接続部材は、パイプラインを前記シールに接続する。前記シールを貫通して通路が延出し、それによって流体がシールを通って流れることができるとともに、前記パイプラインを通って取り出すことができる。 Furthermore, the seal has a connecting member. This connecting member connects the pipeline to the seal. A passage extends through the seal so that fluid can flow through the seal and can be removed through the pipeline.
もし、例えば前記ドリルストリングが事故によって掘削孔から排出されたり、あるいは、何か別の理由によって後者から取り外された場合、本考案の別の有利な発展構成において、前記シールはそれに対してシールが取り付けられる、および、それによってシールが掘削孔に導入される前記少なくとも1つのパイプの代わりに、駆動装置を備えることができる。この駆動装置によってシールは流体内で移動することが可能となる。好ましくは、前記駆動装置は、反作用式(reaction)駆動装置、例えばロケットエンジンとして構成される。推進エンジンも駆動装置として使用することが可能である。 If, for example, the drill string is ejected from the borehole due to an accident or is removed from the latter for some other reason, in another advantageous development of the invention, the seal has a seal against it. Instead of the at least one pipe being attached and thereby the seal being introduced into the borehole, a drive can be provided. This drive allows the seal to move within the fluid. Preferably, the drive is configured as a reaction drive, for example a rocket engine. A propulsion engine can also be used as a drive.
前記駆動装置が上昇する流体に抗してシールを掘削孔に導入することが可能であるためには、前記駆動装置の供給速度は、掘削孔の流体の流速を超えるものでなければならない。ここで駆動装置の供給速度とは、この駆動装置が掘削孔内に上昇する流体に対して進行する速度として理解される。 In order for the drive to be able to introduce a seal into the borehole against the rising fluid, the feed rate of the drive must be greater than the fluid flow rate of the borehole. Here, the supply speed of the drive device is understood as the speed at which the drive device advances with respect to the fluid rising into the borehole.
前記駆動装置の代わりに、前記シールを掘削孔に導入するためにパイプを使用することができる。この目的のために、前記シールは前記パイプに取り付けられる。前記シールとパイプとの間の接続は流体密である。前記パイプは、ドリルストリングまたは補助リンク機構として構成することができる。 Instead of the drive, a pipe can be used to introduce the seal into the borehole. For this purpose, the seal is attached to the pipe. The connection between the seal and the pipe is fluid tight. The pipe can be configured as a drill string or an auxiliary link mechanism.
本考案の有利な発展構成において、前記カプセルと前記壁との間の接続は、確動的および/又は非確動的であり流体密である。この目的のために、前記カプセルの外面は、それに応じた形状に形成される。一好適実施例において、前記カプセルの前記外面は、少なくとも1つの固定部材を備える。前記少なくとも1つの固定部材の硬度は、前記壁の硬度を超えるものでなければならず、それによって前記シールが掘削孔に導入された後に、前記少なくとも1つの固定部材は壁を貫通してカプセルが広げられ、カプセルの外面が壁に押し付けられる。これによって、前記カプセルと掘削孔の壁との間に確動的接続が形成される。ここでも同様に、前記固定部材の具体例は例えば鉤である。 In an advantageous development of the invention, the connection between the capsule and the wall is positive and / or non-positive and fluid tight. For this purpose, the outer surface of the capsule is shaped accordingly. In a preferred embodiment, the outer surface of the capsule comprises at least one securing member. The hardness of the at least one fixing member must exceed the hardness of the wall so that after the seal is introduced into the borehole, the at least one fixing member penetrates the wall and the capsule The outer surface of the capsule is pressed against the wall. This creates a positive connection between the capsule and the borehole wall. Here again, a specific example of the fixing member is, for example, a bag.
前記シールの発展構成において、前記シールは、前記カプセルに対して変位可能に取り付けられる固定ピンを備えることができる。前記少なくとも1つの推進チャージ手段は、この少なくとも1つの固定ピンに対して直接に作用することができる。前記少なくとも1つの推進チャージ手段の起動により、前記少なくとも1つの固定ピンを、前記カプセルから少なくとも部分的に押し出すことができる。前記シールが掘削孔内にあり、前記少なくとも1つの推進チャージ手段の起動によって、もし前記少なくとも1つの固定ピンが前記カプセルから少なくとも部分的に押し出されると、前記少なくとも1つの固定ピンは壁を貫通することが可能となる。 In an advanced configuration of the seal, the seal may comprise a fixing pin that is displaceably attached to the capsule. The at least one propulsion charging means can act directly on the at least one fixing pin. Activation of the at least one propulsion charging means can push the at least one securing pin at least partially out of the capsule. The seal is in a borehole and activation of the at least one propulsion charge means causes the at least one fixation pin to penetrate the wall if the at least one fixation pin is at least partially pushed out of the capsule. It becomes possible.
前記シールを前記掘削孔の壁に対してシールするために、前記シールは、少なくとも1つの別の推進チャージ手段を備える。この少なくとも一つの別の推進チャージ手段の起動によって、前記カプセルを展開または広げて壁に対して押し付けることができる。 In order to seal the seal against the borehole wall, the seal comprises at least one further propulsion charging means. By activation of this at least one further propulsion charging means, the capsule can be expanded or unfolded and pressed against the wall.
本考案のさらに別の有利な発展構成において、前記シールは、掘削孔に対して弾道的(ballistically)に導入することが可能である。この場合、前記シールは掘削孔内に入る前に加速される。すなわち、運動エネルギを受ける。このエネルギは、前記シールを、前記起動可能な対応する手段によってシールを展開させる掘削孔のある深さにまで導入するのに適している。 In yet another advantageous development of the invention, the seal can be introduced ballistically with respect to the borehole. In this case, the seal is accelerated before entering the borehole. That is, it receives kinetic energy. This energy is suitable for introducing the seal to a certain depth of the borehole through which the seal is deployed by the activatable corresponding means.
その他の詳細および特徴構成は、従属請求項との組み合わせで、好適実施例に関する以下の説明によって開示される。この場合の特徴構成のそれぞれは、それぞれ単体で、あるいは、互いの組み合わせとして実現可能である。前記課題を達成するための可能性はこれらの実施例に限定されるものではない。したがって、例えば記載される範囲は、全て、記載されない中間の値と考えられるすべての部分中間値とを含むものである。 Other details and features are disclosed by the following description of preferred embodiments in combination with the dependent claims. Each of the feature configurations in this case can be realized alone or in combination with each other. The possibilities for achieving the above object are not limited to these examples. Thus, for example, all stated ranges include all intermediate values that are considered intermediate values that are not described.
これらの実施例は図面において概略的に示されている。この場合、それぞれの図面において同じ参照番号は、同じまたは類似の機能を有する、もしくは、それらの機能において互いに対応する部材を示している。 These embodiments are shown schematically in the drawings. In this case, the same reference numerals in the respective drawings indicate members having the same or similar functions or corresponding to each other in these functions.
図1Aは、壁104を備える掘削孔102に導入されたシールを図示している。このシールは、エプロン106を有する。当該エプロン106と前記壁104との間には、空隙108が形成されている。その上方領域において、前記エプロン106はパイプ112に固定され、エプロンはパイプ112に向けて折りたたまれた状態にある。
FIG. 1A illustrates a seal introduced into a borehole 102 with a
センサ110によって、例えばパイプ112の移動、壁104に対するパイプ112の位置、前記シールを取り囲む流体の流体圧、掘削孔102内におけるシールの移動距離、あるいは流体の流速、などといったデータを得る。
The
前記エプロン106は、起動可能な手段によって、このエプロンが前記パイプ112に向けて折りたたまれる状態に固定される。前記起動可能な手段を前記センサ110によって起動することによって、前記エプロン106は開放される。その後、このエプロン106の下方を流れる流体によってエプロン106が開かれる。
The
図1Bは、前記パイプ112から離間して壁に向けて展開された状態の前記エプロン106を図示している。上昇する流体によって前記エプロン106に作用する圧力によって、エプロン106が壁104に対して押し付けられる。その結果、前記エプロン106と壁104との間には、確動的および/又は非確動的で流体密の接続が形成される。これにより、前記エプロン106が前記空隙108を閉じる。
FIG. 1B illustrates the
前記接続の流体に対する流体密性を改善するために、シール200、例えばOリング状を前記エプロン106に取り付けることができる。これが図2において、その全体と、その詳細Zとして示されている。上昇する流体によってエプロン106に作用する圧力によって、前記シール200と壁104との間に、確動的および/又は非確動的で流体密の接続が形成される。
In order to improve the fluid tightness of the connection to the fluid, a
特に、上昇する流体によって前記エプロン106に作用する圧力が低い場合には、エプロン106としてフレキシブル生地または膜を使用することができる。より高い圧力の場合には、図3に図示されている実施例が好適である。この場合、補強リブ300によってエプロン106が支えられる。前記補強リブ300をより良く図示するために、図3においては図示されていないエプロン106は、前記展開状態にあるときに当該エプロン106が補強リブ300に対して押し付けられるように、これら補強リブ300の上流側に位置している。補強リブ300の構造は、雨傘のリブ・アセンブリに類似している。これら補強リブ300によってエプロン106が安定化され、パイプ112が掘削孔102内においてセンタリングされ、さらに、エプロン106がパイプ112から離間して壁104に向けて展開される前記状態にある時に、流体によってエプロン106にかかる圧力によって、このエプロン106に対する損傷を付加的に防止する。
In particular, when the pressure acting on the
図2に示すシール200は、掘削孔102の壁104が硬質材から成る場合に特に有利である。他方、軟質の壁104の場合は、図3の詳細Zに図示されている固定部材302を使用することが可能となる。これら固定部材302は、前記補強リブ300に取り付けられ、硬質材から成る。具体的には固定部材302の材料は、壁104の材料よりも硬質でなければならない。好ましくは、前記固定部材302は突起、例えば鉤状の突起を有する。
The
前記パイプ112から離間して壁に向けて展開された状態の前記エプロン106が、流体によってエプロン106にかかる圧力によって壁104に対して押し付けられると、これによって固定部材302の前記突起が壁104を貫通する。これにより、壁104に対する確動的接続が形成される。
When the
材料を節約し安全性を高めるために、前記エプロン106は、段階的に開放されるように構成することができる。第1段階においては、固定部材302が壁104に対して押し付けられて、これら固定部材302の前記突起が壁104を貫通して壁104に対する確動的接続が形成される。第2段階では、エプロン106を前記パイプ112に向けて折りたたまれた状態から、前記パイプ112から離間して壁に向けて展開された状態へと変容させることによって空隙108が閉じられる。これにより、流体がパイプ112を通って流れる。第3段階では、パイプ112内のバルブが閉じられる。これによって、掘削孔102は完全にシールされる。
In order to save material and increase safety, the
材料を節約し安全性を高めるために、前記エプロン106は、段階的に開放されるように構成することができる。第1段階においては、固定部材302が壁104に対して押し付けられて、これら固定部材302の前記突起が壁104を貫通して壁104に対する確動的接続が形成される。第2段階では、エプロン106を前記パイプ112に向けて折りたたまれた状態から、前記パイプ112から離間して壁に向けて展開された状態へと変容させることによって空隙108が閉じられる。これにより、流体がパイプ112を通って流れる。第3段階では、パイプ112内のバルブが閉じられる。これによって、掘削孔102は完全にシールされる。
In order to save material and increase safety, the
図1A,1B,2および3に図示の実施例において、前記エプロン106は、ドリルストリングの装置の部材としての前記実施例における前記パイプ112によって、掘削孔102に導入される。他方、図4のシールは、魚雷状に構成されている。この場合は、ジェット推進手段400によって、前記シールを上昇する流体に抗して掘削孔102に導入するために十分なスラスト力が作り出される。
In the embodiment illustrated in FIGS. 1A, 1B, 2 and 3, the
エプロン106にかえて、図4のシールはカプセル401を有する。このカプセル401は、シールの膨出部分の外包部を構成している。前記カプセル401の下方部分401aは半球状であり、センサ110を備えている。
Instead of the
このカプセル401の半球状部分に隣接して、カプセル401の筒状部分401bが形成されている。このカプセル401の筒状部分401bは、カプセル401の半球状部分401aをその上方部分401cに接続している。これに対して、カプセル401の上方部分401cには、ガイド部材402と接続部材404とが取り付けられている。
A
前記カプセル401は、漏斗状陥没部によって推進チャージ手段408と固体キャリア部材406とを取り囲んでいる。これら陥没部内に点火式推進チャージ手段408が配置されている。
The
前記カプセル401の半球部分401a、前記キャリア部材406、前記ジェット推進手段400および前記カプセル401の上方部分401cを通路414が貫通している。この通路414は、流体がシールを通って流れることができるように、前記シールを長手方向視に貫通して延出し、カプセル401の前記半球状部分401aに形成された開口部を、カプセル401の上方部分401cに形成された開口部に接続している。
A
前記ガイド部材402は、シールが掘削孔102に導入される時に、このシールを安定化する。その間、前記センサ110が適当なデータを取得する。したがって、センサ110は、例えばシールが掘削孔102に侵入した深さを測定することができ、あるいは、光信号によって、それらは壁104に対する損傷を検出することができる。
The
得られたデータに基づいて、前記センサ110は前記推進チャージ手段408の起動を開始する。これによって放出されるエネルギによってカプセル401が展開または開かれ、壁104に対して押し付けられる。
Based on the obtained data, the
前記カプセル401は固定部材302を備えている。これら固定部材302の硬度は、掘削孔102の壁104の硬度を超えるものでなければならない。これによって、前記点火式推進チャージ手段408が起動された時に、固定部材302は壁104を貫通することが可能となり、シールは確動接続によって壁104に固定される。図4の詳細Yに示されているように、前記固定部材302は鉤として構成することができる。
The
前記推進チャージ手段408の爆発エネルギによって、前記カプセル401の少なくとも一部分の直径が拡大される。この場合に、カプセル401が確実に所定の変形をするように、前記カプセル401に図4において詳細Xに示されているように、所定のブレークポイント410を備えることができる。カプセル401が広げられると、カプセル401の半球状部分401aとカプセル401の筒状部分401bとから成るカプセル401の下方部分が、前記所定のブレークポイント410に沿ってカプセル401の上方部分401cから離れる。これによってシールの残りの部材、例えば通路414や結合部材404が、カプセル401が広がる時に損傷を受けることが防止される。
The explosive energy of the propulsion charging means 408 enlarges the diameter of at least a portion of the
前記壁104とカプセル401との間の空隙が大きければ大きいほど、カプセル401には大きな変形性が要求される。カプセル401が広がる時にこのカプセル401に使用される材料の破断限界が超えられることを防止するために、カプセル401は、前記所定のブレークポイント410の下方に垂直に延出する膨張折り畳み部を備えることができる。
The larger the gap between the
膨張された状態において、カプセル401の前記筒状部分は壁104に対してフラットに当接する。この場合、カプセル401の半球部分によってカプセル401の筒状部分がシールの内部に接続される。その結果、カプセル401と壁104との間から流体は逃げることができなくなる。それによって掘削孔はシールされる。
In the expanded state, the cylindrical portion of the
掘削孔102の使用を続けるために、前記シールは、前記接合部404の隣に、図4の詳細Zに示されているようにバルブ412を備えている。このバルブ412によって前記通路414は開閉される。バルブ412が閉じられると、掘削孔102から流体は逃げることができない。他方、バルブ412が開放されると、流体は通路414を通され、従ってシールを通される。
In order to continue using the
図示したディスクバルブ412のほかに、その他のタイプのバルブ、例えばボールバルブやスライドバルブも使用可能である。後者は、開放のために必要な力が少ないという利点がある。
In addition to the illustrated
前記接合部404はシールのパイプラインに接続される。これは、推進チャージ手段408の起動を通して、シールが壁104に固定された後に起こる。バルブ412が開放されると、流体はパイプラインを通って引き出され、必要な場合更に処理される。
The joint 404 is connected to a seal pipeline. This occurs after the seal is secured to the
前記バルブは、また、シールが掘削孔に挿入される時にも、シールに対する圧力を低減するために開放される。その後は、パイプラインが接続部404に接続された時にのみバルブは閉鎖されうる。そのようなパイプライン404は、バルブが閉じられた後の、より大きな力の一部を吸収することができる。
The valve is also opened to reduce the pressure on the seal when the seal is inserted into the borehole. Thereafter, the valve can only be closed when the pipeline is connected to the
図4に図示されているように、複数のシールを掘削孔102に導入するようにすることが可能である。
As shown in FIG. 4, a plurality of seals can be introduced into the
同様に、カプセルとしての実施例を、ドリルストリング112の装置の一部材として取り付け、掘削孔102に導入することも可能である。
Similarly, the capsule embodiment can be attached as a member of the
様々な安全上の考慮事項に応じて種々の実施例を組み合わせることができる。 Various embodiments can be combined according to various safety considerations.
図5は、少なくとも1つの固定ピン500を備える前記シールの一部分を図示している。この少なくとも1つの固定ピン500を案内するために、前記キャリア部材406は、筒状ボア502を有する。前記固定ピン500は、前記ボア502内において変位可能に取り付けられている。
FIG. 5 illustrates a portion of the seal with at least one securing
前記ボア502は、カプセル401の開口部504を球状点火チャンバ506に接続する。前記ボア502と同様に、前記点火チャンバ506は、前記キャリア部材406に位置している。すなわち、それはキャリア部材406によって包囲されるか、または、キャリア部材406によって構成されている。
The
前記ボア502は、垂直には延出せず、垂直に対してある角度で下方に傾斜している。その結果、その重力によって、前記固定ピン500は、まずシール内部の方向において前記ボア502に沿ってスライドする。
The
前記点火チャンバ506は、推進チャージ手段408を含んでいる。これが起動されると、放出されるエネルギは、固定ピン500を、掘削孔102の壁104の方向において前記点火チャンバ506から離間するように駆動する。その結果、固定ピン500が前記カプセル401と壁104との間に存在する前記空隙108を通過し、壁104を貫通する。これによってシールは壁104に固定される。
The
前記空隙108は、上述したようにカプセル401を展開または広げ、それを壁104に対して押し付けることによって閉じることができる。このように少なくとも1つの推進チャージ手段408は、カプセル401を展開または広げるように機能し、少なくとももう一つの推進チャージ手段408は、固定ピン500を壁104内へと駆動する。
The
カプセル401が展開または広がる時に、前記ボア502と前記少なくとも1つの固定ピン500とが損傷を受けることを防止するために、前記ボア502は、好ましくはカプセル401の前記開口部504が、カプセル401の上方部分401cの前記所定ブレーキングポイント410の上方に位置するように配設される。
To prevent damage to the
Claims (9)
a)前記掘削孔(102)に導入可能であるパイプ(112)と、
b)流体密材から成る少なくとも1つのエプロン(106)と、を有し、
b1)前記少なくとも1つのエプロン(106)は、前記パイプ(112)に流体密状態に固定され、
b2)前記少なくとも1つのエプロン(106)は、それが前記パイプ(112)に向けて折りたたまれる状態と、それが前記パイプ(112)から離れて前記壁(104)に向かって展開される状態とになることができ、
b3)前記パイプ(112)と前記少なくとも1つのエプロン(106)とは、前記少なくとも1つのエプロン(106)が、それが前記パイプ(112)に向けて折りたたまれる状態にある時に、前記パイプ(112)が前記掘削孔(102)に導入された時、前記少なくとも1つのエプロン(106)と前記壁(104)との間に空隙(108)が形成されるように構成され、
b4)前記少なくとも1つのエプロン(106)は少なくとも1つの固定部材(302)を有し、
b5)前記少なくとも1つの固定部材(302)の硬度は前記壁(104)の硬度を超え、
b6)それにより、前記少なくとも1つのエプロン(106)が前記壁(104)に対して押し付けられた時、前記少なくとも1つの固定部材(302)は前記壁(104)を貫通可能であり、
b7)前記少なくとも1つのエプロン(106)と前記壁(104)との間に確動的接続を形成することができ、
更に、前記シールは、
c)起動可能手段を有し、
c1)前記起動可能手段を起動することによって、前記少なくとも1つのエプロン(106)が、それが前記パイプ(112)から離れて前記壁(104)向かって展開される前記状態になることが可能であるシール。 A seal for a borehole (102) with a wall (104), wherein fluid rises in the borehole (102),
a) a pipe (112) that can be introduced into the borehole (102);
b) at least one apron (106) made of fluid tight material;
b1) the at least one apron (106) is fixed in fluid tightness to the pipe (112);
b2) the at least one apron (106) being folded towards the pipe (112) and being deployed away from the pipe (112) towards the wall (104); Can be
b3) The pipe (112) and the at least one apron (106) are arranged such that when the at least one apron (106) is in a state of being folded towards the pipe (112), the pipe (112 ) Is introduced into the borehole (102), a gap (108) is formed between the at least one apron (106) and the wall (104),
b4) the at least one apron (106) has at least one securing member (302);
b5) the hardness of the at least one fixing member (302) exceeds the hardness of the wall (104);
b6) Thereby, when the at least one apron (106) is pressed against the wall (104), the at least one fixing member (302) can penetrate the wall (104);
b7) a positive connection can be formed between the at least one apron (106) and the wall (104);
Furthermore, the seal is
c) having activatable means;
c1) By activating the activatable means, the at least one apron (106) can be in the state where it is deployed away from the pipe (112) and towards the wall (104). There is a seal.
a)流体密材から成る少なくとも1つのカプセル(401)と、
b)少なくとも1つの推進チャージ手段(408)と、を有し、
a1)前記カプセル(401)は、前記シールが前記掘削孔(102)に導入された時に、前記カプセル(401)と前記壁(104)との間に空隙(108)が形成されるように構成され、
b1)前記少なくとも1つの推進チャージ手段(408)を起動することによって前記カプセル(401)は広げられることができ、
更に前記シールは、
c)パイプラインを前記シールに接続するための接続部材(404)と、
d)前記流体が、前記シールを通って流れ、前記パイプラインから取り出し可能となるように、前記シールを貫通して延出する通路(414)と、を有するシール。 A seal for a borehole (102) with a wall (104), wherein fluid rises in the borehole (102),
a) at least one capsule (401) of fluid tight material;
b) at least one propulsion charging means (408);
a1) The capsule (401) is configured such that a gap (108) is formed between the capsule (401) and the wall (104) when the seal is introduced into the excavation hole (102). And
b1) The capsule (401) can be expanded by activating the at least one propulsion charging means (408);
Furthermore, the seal
c) a connecting member (404) for connecting a pipeline to the seal;
d) A seal having a passageway (414) extending through the seal so that the fluid flows through the seal and can be removed from the pipeline.
これにより、前記少なくとも1つのカプセル(401)の前記外面を前記壁(104)に押し付けた時に、前記少なくとも1つの固定部材(302)は前記壁(104)を貫通することが可能である請求項5〜7の何れか一項に記載のシール。 The outer surface of the capsule (401) has at least one fixing member (302), and the hardness of the fixing member (302) exceeds the hardness of the wall (104),
Thereby, when the outer surface of the at least one capsule (401) is pressed against the wall (104), the at least one fixing member (302) can penetrate the wall (104). The seal according to any one of 5 to 7.
前記少なくとも1つの固定ピン(500)の硬度は前記壁(104)の硬度を超え、
それにより、前記少なくとも1つの固定ピン(500)が、前記少なくとも1つの推進チャージ手段(408)の起動によって前記カプセル(401)から少なくとも部分的に押し出された時に、前記少なくとも1つの固定ピン(500)は前記壁(104)を貫通する請求項5〜8の何れか一項に記載のシール。 The seal has at least one securing pin (500), which can be at least partially extruded from the capsule (401) by activation of the at least one propulsion charging means (408);
The hardness of the at least one fixing pin (500) exceeds the hardness of the wall (104);
Thereby, when the at least one fixing pin (500) is at least partially pushed out of the capsule (401) by activation of the at least one propulsion charging means (408), the at least one fixing pin (500). The seal according to any one of claims 5 to 8, which penetrates the wall (104).
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