DE2362175A1

DE2362175A1 - Well casing cementing technique - involving suspending casing from flow swivel and power sub above cementing sub to allow axial reciprocation and rotation of casing

Info

Publication number: DE2362175A1
Application number: DE2362175A
Authority: DE
Inventors: Charles George Delano
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-12-14
Filing date: 1973-12-14
Publication date: 1975-06-26

Abstract

To allow axial and rotational movement of a well casing string during a cementing operation, the string is suspended from a cementing sub which allows >=1 plugs to be launched into the string and which in turn is suspended from a power sub having a controllable torque output. The power sub is suspended from a flow swivel reciprocable vertically using the drawworks, the cementing sub being in flow communication with the flow swivel via the power sub.

Description

Dr.-lng. E. BERKENFELD · D!pl. Ing. H. BfcRKENFELD, Patentanwälte, KölnDr.-lng. E. BERKENFELD · D! Pl. Ing. H. BfcRKENFELD, patent attorneys, Cologne Anlage AktenzeichenAttachment file number

zur Eingabe vom 10«, ϋβΖβΠΛ)βΓ 1973 VA// Name d. Anm. MUStang Oil TOOlS, InC.to enter 10 «, ϋβΖβΠΛ) βΓ 1973 VA // Name of d. Note MUStang Oil TOOLS, InC.

Verfahren und Vorrichtung zum Zementieren eines Rohrstrangs in einer BohrlochbohrungMethod and device for cementing a pipe string in a borehole

Beim Zementieren eines Rohrstrangs in einer Bohrlochbohrung ist es bekannt, Kratzer und Zentralisierer an dem Rohrstrang zu befestigen, um die Wand der Bohrlochbohrung abzuschleifen und den Strang im allgemeinen in der Mitte der Bohrlochbohrung anzuordnen. Kratzer sind im Handel in verschiedenen Ausbildungen erhältlich und weisen zwei grundlegende Arten auf. Die erste Art ist ein langgestreckter Kratzer, der in der Längsrichtung des Rohrstranges befestigt wird, so daß die Drehung des Stranges bewirkt, daß die Kratzer die Wand der Bohrlochbohrung abschleifen«. Die andere Art des Kratzers ist kreisförmig und weist eine begrenzte Ausdehnung in der Längsrichtung des Rohrstranges auf. Diese Art des Kratzers erfordert daher eine Hin- und Herbewegung des Rohrstranges, um die Wand der Bohrlochbohrung abzuschleifen»When cementing a string of tubing in a borehole is it is known to attach scrapers and centralizers to the pipe string, to grind the wall of the borehole and the In general, the string should be placed in the center of the borehole. Scratches come in a variety of forms and are of two basic types. The first type is an elongated scraper that is attached in the longitudinal direction of the tubing string so that the rotation of the string causes that the scratches abrade the wall of the borehole '. The other The type of scratch is circular and has a limited extent in the longitudinal direction of the pipe string. This kind the scraper therefore requires a back and forth movement of the pipe string, to grind the wall of the borehole »

Die allgemeine Praxis des Zementierens besteht darin, die Wand der Bohrlochbohrung abzuschleifen, während sauberer Bohrschlamm durch das Bohrloch in Umlauf gesetzt wird, um lose Schieferteilchen sowie überschüssigen Schlammfilterkuchen und dergleichen von der Wand des Bohrlochs zu entfernen. Nachdem das Bohrloch während eines gewünschten Zeitraums gespült worden ist, wird Zement durch den Rohrstrang nach unten gepumpt«, Der Zement tritt durch einen Zementierschuh am unteren Ende des Rohrstranges aus und gelangt in den Ringraum zwischen dem Rohrstrang und der Wand der Bohrlochbohrung nach oben. Das Abschleifen der Wand der Bohrlochbohrung wird im allgemeinen während der Einführung des Zements fortgesetzt«. Das Abschleifen der Wand der Bohrlochbohrung während der Einführung des Zements unterstützt hauptsächlich das Umrühren des Zements und gewährleistet im allgemeinen eine gleichmäßige Anordnung derselben in dem Ringraum. Entsprechend der allgemeinen Praxis wird demgemäß der Rohrstrang gedreht und hin und her bewegt, während eine Zementaufschlämmung in das Bohrloch gepumpt wird.The general practice of cementing the wall grinding of the borehole while clean drilling mud is circulated through the borehole to remove loose shale particles as well as removing excess mud filter cake and the like from the wall of the wellbore. After the borehole during has been flushed for a desired period of time, cement will through pumped down the pipe string. ”The cement passes through one Cement shoe at the lower end of the pipe string and enters the annular space between the pipe string and the wall of the borehole upwards. The grinding of the wall of the borehole is generally continued during the introduction of the cement ". The grinding of the wall of the wellbore during the introduction of the cement mainly aids in agitating the Cement and generally ensures an even arrangement same in the annulus. In accordance with general practice, the pipe string is accordingly rotated and moved back and forth, while a cement slurry is being pumped into the wellbore.

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Das Drehen und/oder Hin- und Herbewegen eines Rohrstrangs während des Zementierens wird in den amerikanischen Patentschriften 2.609.881 (Warren) und 2.675.082 (Kelly) beschrieben. Die in diesen Patentschriften dargestellten Bauteile ermöglichen eine aufeinanderfolgende Drehung und Hin- und Herbewegung, während eine gleichzeitige Drehung und Hin- und Herbewegung nicht möglich ist. Gemäß der Patentschrift 2.609.881 geht der Rohrstrang 16 beispielsweise durch einen üblichen Drehtisch 18 hindxieh und ist an einem beweglichen Block und einer Hebeanordnung aufgehängt. Der bewegliche Block ist mit einem üblichen Hebewerk zum Heben und Senken des Rohrstrangs 16 wirksam verbunden« Der Rohrstrang 16 ist in einer Reihe von üblichen Rohrschellen gelagert, welche am oberen Ende des Drehtisches 18 angeordnet sind. Die Rohrschellen sind im allgemeinen keilförmige Segmente eines Ringes, die von einer abgeschrägten öffnung im oberen Ende des Drehtisches aufgenommen werden. Wenn die keilförmigen Segmente gegen den Drehtisch gedruckt werden, bewirkt der Antrieb des Drehtisches, daß die Rohrschellen gedreht werden und daß infolgedessen auch der Rohrstrang gedreht wird. Es ist jedoch ersichtlich, daß die üblichen Rohrschellen erst eine drehmomentübertragende Verbindung herstellen, wenn das Gewicht des Rohrstranges die Rohrschellen gegen den Drehtisch drückt. Der Rohrstrang 16 von Warren kann demgemäß nicht gedreht werden, weil der Rohrstrang 16 angehoben ist, da die das Drehmoment übertragende Verbindung mit dem Drehtisch unwirksam ist. Auf den ersten Blick scheint es, daß die Rohrschellen dieRotating and / or reciprocating a pipe string during cementing is described in US patents 2,609,881 (Warren) and 2,675,082 (Kelly). The components shown in these patents allow sequential Rotation and reciprocation, while simultaneous rotation and reciprocation is not possible. For example, according to patent specification 2,609,881, the tubing string 16 is hindxieh by a conventional turntable 18 and is on suspended from a moving block and a lifting assembly. The moving block comes with a usual elevator for lifting and lifting Lowering the pipe string 16 effectively connected «The pipe string 16 is mounted in a series of conventional pipe clamps which are attached to the upper end of the turntable 18 are arranged. The pipe clamps are generally wedge-shaped segments of a ring formed by a beveled opening in the upper end of the turntable. When the wedge-shaped segments against the turntable are printed, causes the drive of the turntable that the pipe clamps are rotated and that, as a result, the pipe string is rotated. It can be seen, however, that the usual pipe clamps only establish a torque-transmitting connection, when the weight of the pipe string presses the pipe clamps against the turntable. Accordingly, Warren tubing 16 cannot be rotated because the pipe string 16 is raised, since the Torque-transmitting connection with the turntable is ineffective. At first glance it seems that the pipe clamps are the

Drehung auf den Rohrstrang übertragen würden, wenn sich derselbe in das Bohrloch nach unten bewegt«, Dies ist jedoch nicht der Fall, weil die üblichen Rohrschellen die äußere Wand des Rohrstranges und nicht den Bund erfassen. Wenn die Rohrschellen belastet werden, ist demgemäß der Rohrstrang am Drehtisch aufgehängt und unbeweglich. Die in der amerikanischen Patentsdrift 2.675.082 beschriebene Vorrichtung ist im wesentlichen identisch und eine gleichzeitige Drehung und Hin- und Herbewegung des Rohrstranges ist ebenfalls unmöglich.Rotation would be transmitted to the pipe string if it were the same moved down into the borehole ", but this is not the case, because the usual pipe clamps grip the outer wall of the pipe string and not the collar. If the pipe clamps are loaded, accordingly, the pipe string is suspended on the turntable and immobile. The one described in the American patent drift 2,675,082 Apparatus is essentially identical and a simultaneous rotation and reciprocation of the tubing string is also impossible.

In dem der Anmelderin bekannten Stand der Technik befindet sich keine Beschreibung eines Versuchs zur gleichzeitigen Drehung und Hin- und Herbewegung eines Rohrstranges in einem Bohrloch, wäh-In the prior art known to the applicant there is no description of an attempt at simultaneous rotation and Back and forth movement of a pipe string in a borehole, while

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rend eine Zementaufschlämmung in dasselbe eingeführt wird. Es gibt zwei Versuche zur gleichzeitigen Drehung und Hin- und Herbewegung eines Rohrstranges, welche zur Diskussion stehen. Die Anmelderin kann nicht angeben, ob diese Versuche jemals veröffentlicht oder öffentlich verwendet worden sind, um dieselben zum Gegenstand des Standes der Technik zu machen. Für die vorliegenden Zwecke mag die Angabe genügen, daß die Anmelderin nicht die Erfinderin der nachstehend beschriebenen Versuche ist.rend a cement slurry is introduced into the same. There is two attempts at simultaneous rotation and back and forth movement of a pipe string that are up for discussion. The applicant cannot indicate whether these attempts were ever published or have been publicly used to make them the subject of Make state of the art. For the present purposes like it is sufficient to state that the applicant is not the inventor of the experiments described below.

Ein Versuch'besteht darin, den Rohrstrang durch den Drehtisch in die Bohrlochbohrung einzuführen, die Rohrschellen auf dem Strang anzuordnen, einen Bauteil an der Kupplung am oberen Ende des Rohrstranges zu befestigen, die Kelly-Buchse an dem Bauteil zu befestigen, die Rohrschellen und die Drehbuchse zu entfernen, den Strang derart zu senken, daß sich die Kelly-Buchse durch den Drehtisch erstreckt, die Kelly-Buchse in dem Drehtisch anzuordnen und dann den Rohrstrang gleichzeitig zu drehen und hin- und herzubewegenV Dieser Versuch weist zwei hauptsächliche Nachteile auf, von denen jeder so schwerwiegend ist, daß er die ernstliche Verwendung dieses Versuchs bei einem Zementiervorgang ausschließt. Der erste Nachteil tritt auf, wenn der Rohrstrang in einer Bohrlöchbohrung bewegungsunfähig wird«, In diesem Fall muß die Kelly-Buchse von dem Rohrstrang entfernt werden, um entsprechende Fangwerkzeuge befestigen zu können, wie zum Beispiel Buchsen, Rohrleitungswerkzeuge und dergleichen. Befindet sich der Bauteil unterhalb des Bodenniveaus, wenn der Rohrstrang festsitzt, ist es unmöglich, die Kelly-Buchse von dem Rohrstrang zu entfernen, um an demselben entsprechende Fangwerkzeuge zu befestigen. Volkstümlich ausgedrückt, befindet sich der Operator ohne Paddel auf einem Fluß« Das einzige Ding, das getan werden kann, ist, die Kelly-Buchse nach links zu drehen, um eine der Verbindungen abzuschrauben, den freigemachten Teil des Stranges aus der Bohrlochbohrung herauszuziehen und dann einen Greifdorn oder einen Gestängekeilfänger in das Bohrloch einzuführen. Da die abgeschraubte Verbindung in keiner Beziehung zu der Stelle steht, wo der Strang festsitzt, ist die Möglichkeit gegeben, daß der Strang ausgefräst werden muß oder daß das Bohrloch verstopft ist. Jede dieser Möglichkeiten ist kostspielig und unter manchen Umständen sogar in hohem Maße. Die verhängnisvollen One attempt is to push the pipe string through the turntable in insert the borehole, the pipe clamps on the string to arrange, to fasten a component to the coupling at the upper end of the pipe string, to fasten the Kelly bushing to the component, to remove the pipe clamps and the rotary sleeve Lower the strand in such a way that the Kelly socket passes through the turntable extends to arrange the Kelly socket in the turntable and then rotate and move the tubing back and forth at the same time This approach has two main disadvantages, of each of which is so serious that it can be used seriously excludes this attempt in a cementing process. The first Disadvantage occurs when the tubing string is in a wellbore immobilized ”, in which case the Kelly jack must be of the Pipe string can be removed in order to attach appropriate catching tools to be able to, such as bushings, piping tools and the same. If the component is below ground level when the pipe string is stuck, it is impossible to use the Kelly socket to remove from the pipe string in order to attach corresponding catching tools to the same. To put it popularly, the operator is on a river without a paddle. «The only thing Thing that can be done is to left the Kelly jack too Turn to unscrew one of the connections, the one that has been freed Pull part of the string out of the borehole and then insert a mandrel or a rod catcher into the borehole. Since the unscrewed connection is unrelated to where the string is stuck, there is a possibility that the string may have to be milled out or that the borehole may have to be milled out is clogged. Each of these options is costly and, in some circumstances, highly. The fatal ones

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Ergebnisse dieser Situation werden noch wesentlich verstärkt durch Abbinden des Zements, wenn sich die Verbindung zwischen dem Bauteil und dem Rohrstrang unterhalb des Bodenniveaus befindet.Results of this situation are reinforced by The cement sets when the connection between the component and the pipe string is below ground level.

Ein anderer Nachteil, welcher nicht so schwerwiegend, aber noch immer wesentlich ist, tritt auf, wenn der Rohrstrang fest-sitzt oder der Zement abbindet^ und der Rohrstrang sich unterhalb des oberen Endes des Bohrlochschiebers befeindet. In diesem Fall kann der Bohrlochschieber wahrscheinlich mit einem Acetylenschneidbrenner abgeschnitten und ein Behelfstisch hergestellt werden, um die Rohrschellen aufzunehmen und dadurch den Strang aufzuhängen, um die Verbindung zwischen dem Bauteil und dem Rohrstrang zu unterbrechen«, Es ist zu bemerken, daß dies viele tausend Mark kosten und eine sehr gefährliche Situation schaffen kann, wenn de Formationen des Bohrlochs nicht zementiert sind. Another disadvantage, which is not so severe but is still significant, occurs when the tubing is stuck or the cement sets ^ and the tubing string is below the top of the blowout preventer. In this case it can the blowout preventer will likely be cut off with an acetylene cutting torch and a makeshift table made around the Take up pipe clamps and thereby suspend the string in order to interrupt the connection between the component and the pipe string «, It should be noted that this can cost many thousands of marks and create a very dangerous situation if the wellbore formations are not cemented.

Da das obere Ende des Rohrlochschiebers gewöhnlich nur ein kurzes Stück von dem Boden der Bohrturmplattform entfernt ist, ist die Wahrscheinlichkeit gering, daß der Rohrstrang festsitzt oder der Zement abbindet, wenn sich der Bauteil oberhalb des oberen Endes des Bohrlochschiebers befindet. In diesem Fall können die Rohrschellen wahrscheinlich in das obere Ende des Bohrlochschiebers eingesetzt werden, ohne daß beträchtliche Kosten entstehen. Da die Wahrscheinlichkeit dafür jedoch gering ist," ist leicht ersichtlich, daß nicht ernstlich in Erwägung gezogen werden kann, einen Rohrstrang gleichzeitig zu drehen und hin- und herzubewegen, während unter Verwendung der Kelly-Buchse «β zementiert wird»Since the upper end of the pipe preventer is usually only a short distance from the bottom of the derrick platform, the There is little likelihood that the pipe string will be stuck or the cement will set if the component is above the upper end of the blowout preventer is located. In this case, the pipe clamps likely to be inserted into the top of the blowout preventer without incurring significant expense. There the likelihood of this, however, is low, "it is easy to see that one cannot seriously consider rotating and moving a pipe string back and forth at the same time, while using the Kelly socket «β is cemented»

Der zur Diskussion stehende zweite Versuch, von welchem aber der Anmelderin nicht bekannt ist, ob derselbe den Gegenstand des Standes der Technik bildet, besteht darin, den Rohrstrang mit einem Satz von Bohrrohrzangen zu drehen, während der Rohr strang mittels des Hebewerks hin- und herbewegt wird«, In diesem Fall wird der Rohrstrang in die Bohrlochbohrung eingeführt, die Rohrschellen werden in den Drehtisch eingesetzt, die Bohrrohrzangen werden an jenem Teil des RohrStrangs befestigt, der sich oberhalb des Drehtische erstreckt, ein Zementierkopf wird an dem Rohrstrang befestigt, die Hebewerkzeuge werden an dem Rohrstrang befestigt,The second attempt under discussion, but of which the applicant is not aware whether it corresponds to the subject matter of the Forms prior art, is to rotate the pipe string with a set of drill pipe wrenches while the pipe string means of the elevator is moved back and forth «, in this case will the pipe string is inserted into the borehole, the pipe clamps are inserted into the turntable, the drill pipe wrenches become attached to that part of the tubing string that extends above the turntable, a cementing head is attached to the tubing string, the lifting tools are attached to the pipe string,

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die Bohrrohrzangen werden an einem Schenkel des Bohrturms festgemacht, die Rohrschellen werden von dem Drehtisch entfernt und der Rohrstrang wird mittels der Bohrrohrzangen gedreht, während der Strang mittels des Hebewerks hin- und herbewegt wird. Dieser Versuch vermeidet das Festsitzen des Stranges oder das Abbinden des Zements, und es ist nicht·möglich, entsprechende Fangwerkzeuge an dem Rohrstrang zu befestigen. Ein hauptsächlicher Nachteil besteht darin, daß der Rohrstrang nur um einen Hub von weniger als etwa 0,9 m hin- und herbewegt werden kann, da die Befestigung am Schenkel des Bohrturms nur eine sehr begrenzte Hin- und Herbewegung zuläßt. Ein anderer hauptsächlicher Nachteil dieses Versuchs besteht darin, daß es den derzeit verfügbaren Bohrrohrzangen nicht möglich ist, auf den Rohrstrang bei wesentlichen Drehzahlen ein wesentliches Drehmoment zur Einwirkung zu bringen. Mit anderen Worten, dieser Versuch ermöglicht weder, daß der Rohrstrang rasch genug gedreht, noch über einen ausreichenden Hub hin- und herbewegt wird, um die Wand der Bohrlochböhrung in genügendem Ausmaß abzuschleifen. Dieser Versuch ist daher weniger zufriedenstellend, als wenn der Rohrstrang mittels des Hebewerks nur hin- und herbewegt oder mittels des Drehtisches nur gedreht wird. Dieser Versuch ist demgemäß nicht ernstlich in Erwägung gezogen worden, um einen Rohrstrang in einer Bohrlochbohrung zu zementieren«*the drill pipe wrenches are fastened to one leg of the derrick, the pipe clamps are removed from the turntable and the Pipe string is rotated by means of the drill pipe tongs while the string is moved back and forth by means of the elevator. This attempt prevents the strand from sticking or the Cement, and it is not · possible to use appropriate fishing tools to attach to the pipe string. A major disadvantage is that the tubing string only has a stroke of less than about 0.9 m can be moved back and forth, since the attachment to the leg of the derrick only a very limited back and forth movement allows. Another major disadvantage of this approach is that the currently available drill pipe wrenches are unable to operate on the pipe string at substantial speeds bring a substantial torque to act. With others In words, this attempt neither allows the pipe string to go rapidly rotated enough, still reciprocated a sufficient stroke, around the wall of the borehole to a sufficient extent grind off. This attempt is therefore less satisfactory, as if the pipe string only moved back and forth by means of the elevator or only rotated by means of the turntable. Accordingly, this attempt has not been seriously considered in order to to cement a pipe string in a borehole «*

Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Ausbildung eines Zementierverfahrens und einer Vorrichtung zum gleichzeitigen Drehen und Hin- und Herbewegen eines Rohrstranges in einer Bohrlochbohrung, sowie zum Einführen einer Zementaufschlämmung in die Bohrlochbohrung.It is therefore an object of the invention to provide a Cementing method and a device for simultaneously rotating and reciprocating a string of tubing in a borehole, and for introducing a cement slurry into the Borehole drilling.

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Ausbildung eines Zementierverfahrens und einer Vorrichtung zum gleichzeitigen Drehen und Hin-und Herbewegen eines Rohrstranges, während das Drehwerkzeug oberhalb der Bohrturmplattform gehalten und eine Zement— aufschlämmung in die Bohrlochbohrung eingeführt wird.Another object of the invention is to provide a Cementing method and device for simultaneous turning and reciprocating a string of tubing while the rotary tool is in motion held above the derrick platform and a cement— slurry is introduced into the wellbore.

Zusammenfassend besteht das Zementierverfahren gemäß der Erfin·^· dung in der Drehung eines Rohrstrangs₉ in der Hin- und Herbewegung des Stranges nach oben und unten um einen Hub vom mindestens In summary, the cementing process according to the invention consists in the rotation of a pipe string ₉ in the reciprocating movement of the string up and down by a stroke of at least

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3 m, während der Strang gedreht und das Werkzeug oberhalb der Plattform gehalten wird, sowie in der Einführung einer Zementaufschlämmung in die Bohrlochbohrung während der Drehung und Hin- und Herbewegung des Stranges.3 m while rotating the string and holding the tool above the platform, as well as in the introduction of a cement slurry into the wellbore during rotation and reciprocation of the string.

Zusammenfassend besteht die Vorrichtung gemäß der Erfindung aus einer Schwenkeinrichtung, welche einen stillstehenden Teil mit einem Flüssigkeitseinlaß aufweist und eine Einrichtung zur Befestigung der Schwenkeinrichtung an einer Hebeeinrichtung zum Heben und Senken der Vorrichtung, sowie einen drehbaren Teil mit einem Flüssigkeitsauslaß, der mit dem Flüssigkeitseinlaß in Verbindung steht, aus einem kraftbetätigten Bauteil, der eine Leitung und eine Einrichtung zum Drehen der Leitung aufweist, sowie aus einem Zementierbauteil, der eine Leitung und eine Einrichtung aufweist, welche mindestens einen Zementpfropfen in den Rohrstrang durchgehen läßt, wobei die Leitung des kraftbetätigten Bauteils und die Leitung des Zementierbauteils in das Drehmoment übertragender Beziehung und in die Flüssigkeit übertragender Beziehung zwischen dem Flüssigkeitsauslaß der Schwenkeinrichtung und dem Rohrstrang stehen.In summary, the device according to the invention consists of a pivoting device which has a stationary part a liquid inlet and means for attaching the pivoting device to a lifting device for lifting and lowering the device, and a rotatable portion having a liquid outlet communicating with the liquid inlet is composed of a power-operated component which has a line and a device for rotating the line, as well as a A cementing component having a conduit and a device which pass through at least one cement plug into the pipe string leaves, wherein the line of the power operated member and the line of the cementing member in the torque transmitting relationship and in the fluid transmitting relationship between the fluid outlet of the swivel and the tubing string stand.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zementieren eines Rohrstrangs in einer Bohrlochbohrung, in welcher der Rohrstrang gleichzeitig gedreht und hin- und herbewegt wird, während eine Zementauf schlämmung in die Bohrlochbohrung eingeführt wird.The invention thus relates to a method and a device for cementing a pipe string in a borehole, in which the tubing string is rotated and reciprocated simultaneously while a cement slurry is in the wellbore is introduced.

In den Zeichnungen zeigt:In the drawings shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Teils eines Bohrlochs und des Bohrgestells, welches die Vorrichtung gemäß der Erfindung veranschaulicht,Fig. 1 is a longitudinal section of part of a borehole and the Drilling rig illustrating the device according to the invention,

Fig. 2 teilweise im Längsschnitt eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Schwenkeinrichtung,FIG. 2 is a side view, partially in longitudinal section, of the FIG. 1 swivel device shown,

Fig. 3 teilweise im Längsschnitt eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Zementierbauteils und3 shows a side view, partly in longitudinal section, of the in FIG. 1 shown cementing component and

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- 7 - ' . ' ." \ ■. . Γ"- ^; Fig. 4 im Längsschnitt einen Teil des Bohrlochs. ■- 7 - '. '. "\ ■.. Γ" - ^; 4 shows a part of the borehole in longitudinal section. ■

In Fig. 1 ist ein Bohrgestell 10 dargestellt, 'das eine Plattform 12 aufweist, welche oberhalb einer Bodenfläche 14 durch Stützen 16 angehoben ist_e Das .Bohrgestell 10 umfaßt einen Drehtisch 18, einen (nicht dargestellten) Bohrturm, ein (nicht dargestelltes) Hebewerk und andere typische Einrichtungen. Ein dargestelltes Bohrloch 20 erstreckt sich in den Boden und durchdringt eine Formation 22. Ein dargestellter Rohrstrang 24 erstreckt sieh in das Bohrloch 20 und besteht aus einer Vielzahl von Rohrverbindungen irgendeiner gewünschten Größe. Der Rohrstrang 24 trägt in üblicher Weise eine Vielzahl von Kratzern 26, einen Zementierschuh und andere Zementiereinrichtungen, wie zum Beispiel Zentralisierer, Schwimmer und dergleichen, die während des Zementierens des Stranges 24 in dem Bohrloch 20 erwünscht sein können.In Fig. 1, a drilling rig 10 is shown, 'which has a platform 12 which is raised above a floor surface 14 by supports 16 _e. The drilling frame 10 comprises a turntable 18, a (not shown) derrick, a (not shown) lifting mechanism and other typical facilities. An illustrated wellbore 20 extends into the ground and penetrates a formation 22. An illustrated tubing string 24 extends into the wellbore 20 and consists of a plurality of tubing joints of any desired size. The tubing string 24 typically carries a plurality of scrapers 26, a cementing shoe, and other cementing devices, such as centralizers, floats, and the like, which may be desired during the cementing of the string 24 in the borehole 20.

Wie bereits erwähnt, ist es höchst wünschenswert, den Strang 24 während des Zementierens gleichzeitig zu drehen und hin- und herzubewegen. Zu diesem Zweck ist eine Vorrichtung 30 vorgesehen, die als Hauptbestandteile eine Schwenkeinrichtung 32, ein Drehwerkzeug 34 und einen. Zementierbauteil 36 aufweist. Die Schwenkeinrichtung 32 ist an Hebewerkzeugen 38 aufgehängt, welche durch Stangen 40 mit einem (nicht dargestellten) beweglichen Block und einem (nicht dargestellten) Hebewerk verbunden sind, die üblicherweise einen Teil des Bohrgestells 10 bilden. Die Vorrichtung 30 bewirkt die gleichzeitige Drehung und Hin^ und Herbewegung des Stranges 24, indem das Drehwerkzeug 34 angetrieben wird gleichzeitig mit dem Heben und Senken der Hebewerkzeuge 38«,As mentioned earlier, it is highly desirable to use strand 24 Rotate and move back and forth simultaneously while cementing. For this purpose a device 30 is provided which as main components, a swivel device 32, a turning tool 34 and a. Has cementing component 36. The pivoting device 32 is suspended from lifting tools 38, which by Rods 40 with a (not shown) movable block and a lift (not shown), which usually form part of the drilling rig 10. The device 30 causes the simultaneous rotation and back and forth movement of the Strand 24 by the rotary tool 34 is driven at the same time with the lifting and lowering of the lifting tools 38 ",

In Fig. 2 ist die Schwenkeinrichtung 32 genauer dargestellt. Die Schwenkeinrichtung kann von irgendeiner gewünschten Art sein und ist als ein Fangwerkzeug dargestellt, das von der Firma Texas Iron Works in Houston, Texas, hergestellt wird. Die Schwenkeinrichtung 32 besteht aus einem stillstehenden Teil 42 und einem drehbaren Teil 44. Der stillstehende Teil 42 besteht aus einem massiven Schaft 46, welcher mit einer Schulter 48 versehen ist, die von den Hebewerkzeugen 38 aufgenommen wird. Der Schaft 46 ist zweckmäßig in das obere Ende einer Hülse 50 eingeschraubt, welche eben- In Fig. 2, the pivot device 32 is shown in more detail. the Pivoting means can be of any desired type and is shown as a fishing tool manufactured by Texas Iron Works in Houston, Texas. The pivoting device 32 consists of a stationary part 42 and a rotatable one Part 44. The stationary part 42 consists of a solid shaft 46, which is provided with a shoulder 48, which of the lifting tools 38 is added. The shaft 46 is expediently screwed into the upper end of a sleeve 50, which is also

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falls einen Teil des stillstehenden Teils 42 bildet. Die Hülse ist mit einem Flüssigkeitseinlaß 52 versehen, sowie mit einem Flüssigkeitsdurchlaß 54 zum übertragen von Flüssigkeit oder Aufschlämmung, die während des Betriebes in die Bohrlochbohrung 20 gepumpt wird.if it forms part of the stationary part 42. The sleeve is provided with a liquid inlet 52 and a liquid passage 54 for transferring liquid or slurry, which is pumped into the borehole 20 during operation.

Der drehbare Teil 44 ist zweckmäßig aus zwei Teilen 56, 58 hergestellt, welche miteinander verschraubt sind. Entsprechende Lager 60 lagern den Teil 44 zwecks Drehung um die Mittellinie der Schwenkeinrichtung 32. Entsprechende Dichtungen 62, 64 und Schmierbuchsen 66, 68 können in der gewünschten Weise vorgesehen sein, wie für den Fachmann erkennbar ist. Der Teil 58 weist einen Flüssigkeitsauslaß 70 auf, der mit dem Flüssigkeitseinlaß 52 in Verbindung steht, und ist auch mit einer Schraubverbindung 72 für die Befestigung auf dem Drehwerkzeug 34 versehen.The rotatable part 44 is expediently made of two parts 56, 58, which are screwed together. Corresponding bearings 60 support the part 44 for rotation about the center line of the Pivoting device 32. Corresponding seals 62, 64 and lubricating bushings 66, 68 can be provided in the desired manner as will be apparent to those skilled in the art. The part 58 has a liquid outlet 70 which communicates with the liquid inlet 52 in Connection is, and is also provided with a screw connection 72 for attachment to the rotary tool 34.

Das Drehwerkzeug kann von irgendeiner gewünschten Art sein, solange dasselbe Betriebscharakteristiken aufweist, die mit seinen gewünschten Funktionen im Einklang stehen» Wie nachstehend noch genauer beschrieben wird, überträgt das Drehwerkzeug 34 Flüssigkeit oder Aufschlämmung, welche in die Schwenkeinrichtung 32 gepumpt wird, in den Zementierbauteil 36, ermöglicht die Hin- und Herbewegung der Vorrichtung 30 um einen Hub von mindestens 3 m und dreht den Strang 24 mit dem gewünschten Drehmoment und der gewünschten Drehzahl. Die gewünschte Größe des Drehmoments ist selbstverständlich kleiner als die Knickfestigkeit der Schraub— verb8ndungen, welche die Rohre des Stranges 24 miteinander verbinden. Bei einem Prototyp der Erfindung, der zufriedenstellend gearbeitet hat, bestand das Drehwerkzeug 34 aus einem kraftbetätigten Bauteil, der von der Firma Bowen Tools, Inc, in Houston, Texas, hergestellt wurde«, Diese besondere Einrichtung wird in einem Instruktionshandbuch beschrieben, das im Dezember 1955 gedruckt wurde. Wie auf Seite 23 dieses Handbuchs angegeben ist, beträgt das maximale Drehmoment solcher Einrichtungen 830 kp/rn«.The rotary tool can be of any desired type so long as it has operating characteristics consistent with its desired functions »As below As will be described in more detail, the rotary tool 34 transfers fluid or slurry pumped into the swivel 32, into the cementing member 36, enables the reciprocation Movement of the device 30 by a stroke of at least 3 m and rotates the strand 24 with the desired torque and the desired speed. The desired amount of torque is of course smaller than the buckling strength of the screw connections which connect the tubes of the string 24 to one another. In a prototype of the invention that worked satisfactorily, the rotary tool 34 was a power operated one Component manufactured by Bowen Tools, Inc, of Houston, Texas, “This particular facility is rolled into one Instruction Manual which was printed in December 1955. As indicated on page 23 of this manual, the maximum torque of such devices is 830 kp / rn «.

Das dargestellte Drehwerkzeug 34 enthält eine Leitung 74» deren oberes Ende an der Schraubverbindung 72 und deren unteres Ende an dem Zementierbauteil 36 befestigt ist. Ein Gehäuse 76 umschließtThe rotary tool 34 shown includes a line 74 »their The upper end is fastened to the screw connection 72 and the lower end of which is fastened to the cementing component 36. A housing 76 encloses

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ein Zahnrad, das mit der Leitung 74 wirksam verbunden ist und durch einen hydraulischen Motor 78 angetrieben wird. Das Gehäuse 76 ist mit einem Bügel 80 versehen, der Ausnehmungen aufweist, um eine durchgehende ortsfeste Führung 82 aufzunehmen. Das Drehwerkzeug 34 ist auf eine senkrechte Bewegung durch die Führung 82 beschränkt, welche sicherstellt, daß die Leitung 74 gedreht wird und nicht das Gehäuse 76. Der Motor 78 ist mit entsprechenden hydraulischen Leitungen 84, 86 versehen, welche demselben hydraulische Flüssigkeit zuführen und dieselbe von dem Motor 78 zu einer (nicht dargestellten) Pumpe zurückführen«, Entsprechende Steuerungen, wie im Bulletin 9522-A dargestellt, das im Januar 1971 von der Firma Sundstran^. Hydro-Transmission veröffentlicht wurde, und Druckmesser sind in der gewünschten Weise vorgesehen. Druckablesungen von den Leitungen 84, 86 können verwendet werden, um das Drehmoment und die Drehzahl zu bestimmen, welche durch den Motor 78 zugeführt werden,,a gear operatively connected to line 74 and driven by a hydraulic motor 78. The housing 76 is provided with a bracket 80 which has recesses to a continuous stationary guide 82 to accommodate. The rotary tool 34 is restricted to vertical movement through the guide 82, which ensures that the line 74 is rotated and not the housing 76. The motor 78 is provided with respective hydraulic lines 84, 86 which supply hydraulic fluid to and from the motor 78 to one Return pump (not shown) «, corresponding controls, as set out in Bulletin 9522-A issued January 1971 by Sundstran ^. Hydro-transmission was published, and Pressure gauges are provided in the desired manner. Pressure readings from lines 84, 86 can be used to determine the To determine the torque and speed supplied by the motor 78,

Der in Fig. 3 dargestellte Zementierbauteil 36 kann von irgendeiner entsprechenden Art sein und besteht aus einer Kupplung 88, welche mit der Leitung 74 verbunden ist, aus einem Umgehungsverteiler 90 und aus einer Leitung 92, die an einem Ende mit der Kupplung 88 und am anderen Ende mit einer Kupplung 94 verbunden ist. Entsprechende Ventile 96, 98, 100 sind vorgesehen, um Flüssigkeit aus dem Verteiler 90 ausgewählten Stellen längs der Leitung 92 zuzuführen. Zementpfropfendurchlässe 102, 104 sind vorgesehen, um mindestens einen und vorzugsweise mindestens zwei Zementpfropf en in den Strang 24 einzuführen»The cementing member 36 shown in Fig. 3 can be of any corresponding type and consists of a coupling 88, which is connected to line 74, from a bypass manifold 90 and from a line 92 which at one end with the Coupling 88 and connected to a coupling 94 at the other end is. Appropriate valves 96, 98, 100 are provided to divert fluid from manifold 90 to selected locations along the line 92 feed. Cement plug passages 102, 104 are provided to pass through at least one, and preferably at least two, cement plugs to be introduced into line 24 »

Während des Zementiervorganges wird zunächst sauberer Bohrschlamm durch die BohrlochBohrung in Umlauf gesetzt, indem die Ventile 98, 100 geschlossen werden und das Ventil 96 geöffnet wird«. Es ist ersichtlich, daß der saubere Bohrschlamm durch den Zementierbauteil 36 hindurchgeht, ohne die Zementpfropfen 106 bzw» 108 zu stören, welche oberhalb der Durchlässe 102, 104 angeordnet sind« Wenn gewünscht wird, mit der Zuführung von Zement in den Strang 24 zu beginnen, wird Zement in den Flüssigkeitseinlaß 52 gepumpt, während das Ventil 96 geschlossen, das Ventil 98 geöffnet und der ZementpSopfendurchlaß 1.02 geöffnet ist. Der Zement geht durch dieDuring the cementing process, clean drilling mud is first produced circulated through the borehole by the valves 98, 100 are closed and the valve 96 is opened «. It can be seen that the clean drilling mud is passed through the cementing component 36 goes through without disturbing the cement plug 106 or »108, which are located above the passages 102, 104, with the feeding of cement into the string, if desired 24, cement is pumped into liquid inlet 52 while valve 96 is closed, valve 98 is opened and the ZementpSopfdurchlaß 1.02 is open. The cement goes through that

5 09826 /00U65 09826/00 U 6

Schwenkeinrichtung 32, den Umgehungsverteiler 90, das Ventil 98 und die Leitung 92 4 hindurch, um den Zementpfropfen 106 aus seiner Ruhestellung oberhalb des Durchlasses 102 in den Rohrstrang 24 zu drücken«, Wenn die gewünschte Zementsäule in den Rohrstrang 24 eingespritzt worden ist, wird Bohrschlamm wieder in den Flüssigkeitseinlaß 52 gepumpt, das Ventil 98 ist geschlossen, das Ventil 100 geöffnet und der Zementpfropfendurchlaß 104 geöffnet» Der Bohrschlamm geht durch die Schwenkeinrichtung 32, den Umgehungsverteiler 90, das Ventil 100 und die Leitung 92 hindurch, um den Zementpfropfen 108 nach unten in den Rohrstrang 24 zu drücken. Wenn der Zementpfropfen 108 den Zementierschuh 28 erreicht, wird der Flüssigkeitsdurchgang durch denselben geschlossen und keine weitere Flüssigkeit kann in die Bohrlochbohrung 20 eingespritzt werden.Pivot 32, bypass manifold 90, valve 98 and the conduit 92 4 therethrough to remove the cement plug 106 from its Rest position above the passage 102 in the pipe string 24 to press «when the desired cement pillar in the pipe string 24 has been injected, drilling mud is pumped back into the liquid inlet 52, the valve 98 is closed, the Valve 100 opened and cement plug passage 104 opened. The drilling mud passes through pivot 32, the bypass manifold 90, valve 100, and conduit 92 to force cement plug 108 down into tubing string 24. When the cement plug 108 reaches the cement shoe 28, is the liquid passage through the same is closed and no further liquid can be injected into the borehole bore 20 will.

Es ist ersichtlich, daß die Schwenkeinrichtung 32 einen Ansatz der Hebeeinrichtung des Bohrgestells 10 bildet, das Einspritzen von Bohrschlamm und Zementauf schlämmung in die Bohrlochbohrung 20 bewirkt und die Drehung der an derselben aufgehängten Bestandteile ermöglichte Das Drehwerkzeug 34 bewirkt die Drehung des Stranges 24 und behindert nicht die Hin- und Herbewegung des Stranges 24 um einen Hub von beträchtlicher Länge. Der Zementierbauteil 36 läßt einen oder mehrere Zementpfropfen durchgehen.It can be seen that the pivot device 32 is an approach of Forms lifting device of the drilling rig 10, the injection of drilling mud and cement slurry into the borehole 20 causes and enabled rotation of the components suspended therefrom. The rotating tool 34 causes the strand to rotate 24 and does not hinder the reciprocating movement of the string 24 by a stroke of considerable length. The cementing component 36 lets one or more cement plugs through.

Im Betrieb wird der Rohrstrang 24 in üblicher Weise durch den Drehtisch 18 in die Bohrlochbohrung 20 eingeführt. Nachdem die letzte den Strang 24 bildende Rohrverbindung in die Bohrlochbohrung 20 eingeführt ist, wird der Zementierbauteil 36 an dem Strang befestigt. Dann wird das Drehwerkzeug 34 in das obere Ende des Zementierbauteils 36 eingeschraubt und die Schraubverbindung zwischen der Schwenkeinrichtung 32 und dem Drehwerkzeug 34 hergestellt. Die Führung 82 wird mit dem Bügel 80 wirksam verbunden, und ein biegsamer Schlauch wird am Flüssigkeitseinlaß 52 befestigt. Die Vorrichtung 30 ist demgemäß bereit, mit der gleichzeitigen Drehung und Hin- und Herbewegung des Stranges 24 zu beginnen, . - -In operation, the pipe string 24 is in the usual manner by the Turntable 18 inserted into borehole 20. After the last pipe joint forming the string 24 into the wellbore 20 is inserted, the cementing member 36 is attached to the string. Then the rotary tool 34 is inserted into the top of the cementing component 36 is screwed in and the screw connection between the pivoting device 32 and the turning tool 34 is established. Guide 82 is operatively connected to bracket 80 and flexible tubing is attached to fluid inlet 52. The device 30 is accordingly ready to begin the simultaneous rotation and reciprocation of the strand 24, . - -

Um den Strang 24 hin- und herzuwbewegen, betätigt der Operator inTo move the strand 24 back and forth, the operator actuates in

509826/0046509826/0046

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üblicher-Weise das Hebewerk, um die Hebewerkzeuge 38 und dadurch den Strang 24 anzuheben. Hydraulische Flüssigkeit wird durch die Leitung 84 zugeführt, um den Motor 78 anzutreiben und dadurch den Strang 24 zu drehen. Eine Hin- und Herbewegung des Stranges 24 um einen Hub von weniger als etwa 3 m ist nicht beabsichtigt. Der Operator fährt daher fort, die Hebewerkzeuge 38 anzuheben, bis der gewünschte Hub erreicht ist_o Bei Lockerung der Bremse des Hebewerks bewirkt das Gewicht des-Stranges 24, daß der Strang 24 und die Vorrichtung 30 in die Bohrlochbohrung 20 fallen. Die Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung der Vorrichtung 30 wird in üblicher Weise durch die Bremse des Hebewerks geregelt. Die Drehung und die Hin- und Herbewegung des Stranges 24 bewirken auf diese Weise, daß die Kratzer 26 die Wand der Bohrlochbohrung 20 abschleifen und dadurch in die Wand eingebettete Späne, überschüssigen Filterkuchen und dergleichen entfernen. Während der anfänglichen Drehung und Hin- und Herbewegung 'wird sauberer Bohrschlamm in den Einlaß 52, durch den Strang 24 nach unten, durch den Zementierscbuh 28 und durch den Ringraum nach oben gepumpt und in üblicher Weise in die Schiammgrube zurückgeführteusually the hoist to raise the hoisting tools 38 and thereby the string 24. Hydraulic fluid is supplied through line 84 to drive motor 78 and thereby rotate string 24. A back and forth movement of the strand 24 by a stroke of less than about 3 m is not intended. Therefore, the operator continues to raise the lifting tools 38, of the elevator until the desired stroke reaches _o For easing of the brake causes the weight of the strand 24 that the strand 24 and the device 30 to fall into the well bore 20th The speed of the downward movement of the device 30 is controlled in the usual manner by the brake of the elevator. The rotation and reciprocation of the string 24 in this way cause the scrapers 26 to abrade the wall of the borehole 20 and thereby remove chips, excess filter cake and the like embedded in the wall. During the initial rotation and to-and-fro movement, clean drilling mud is pumped into inlet 52, down string 24, cementing barrel 28 and up through the annulus, and returned to the silt pit in the usual manner

Nachdem das Bohrloch 20 während einiger Zeit abgeschliffen worden ist, wird die Entscheidung getroffen, daß das Bohrloch 20 für das Zementieren in ausreichender Weise konditioniert worden ist. Die Drehung und die Hin- und Herbewegung des Stranges 24 wird vorübergehend zum Stillstand gebracht, um das Ventil 96 zu schließen, das Ventil 98 zu öffnen und den Zementpfropfendurchlaß 102 zu öffnen«, Die Zementförderwagen werden dann mit dem am Flüssigkeitseinlaß 52 befestigten biegsamen Schlauch verbunden und beginnen mit dem Pumpen einer Zementaufschlämmung in die Torrichtung 30» Gleichzeitig mit der Zuführung der Zementaufs chlämmung in den "'■■■- -■' Strang 24 wird "mit der Drehung und Hin- und Herbewegung des Stranges 24 begonnen. Wenn genügend Zementaufschlämmung in den Strang 24 eingeführt worden ist, wird die Drehung und Μη-» und Herbewegung des Stranges 24 vorübergehend zum Stillstand gebracht ₉ das Ventil 98 wird geschlossen, das Ventil 100 geöffnet, der Zementpfropfendurchlaß 104 geöffnet und Verbindungen werden hergestellt, um Bohrschlamm in den Flüssigkeitseinlaß 52 zu pumpen. Die Drehung und Hin- und Herbewegung des Stranges 24 wird wieder aufge- After the borehole 20 has been abraded for some time, a decision is made that the borehole 20 has been sufficiently conditioned for cementing. The rotation and reciprocation of string 24 is temporarily halted to close valve 96, open valve 98, and open cement plug passage 102 and begin pumping a cement slurry in the gate direction 30. At the same time as the cement slurry is fed into the string 24, the string 24 begins to rotate and toggle. When sufficient cement slurry has been introduced into the string 24, the rotation and agitation of the string 24 is temporarily halted ₉ the valve 98 is closed, the valve 100 is opened, the cement plug passage 104 is opened and connections are made to the drilling mud to pump into the liquid inlet 52. The rotation and back and forth movement of the strand 24 is resumed.

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362 7 75362 7 75

- 12 nommen und Bohrschlamm wird in den Einlaß 52 gepumpt.- Take 12 and drilling mud is pumped into inlet 52.

Wenn der erste Zementpfropfen 106 in dem Zementierschuh 28 zur Ruhe kommt, werden gewöhnlich größere öffnungen in demselben geöffnet und Zementaufschlämmung gelangt in den Ringraum zwischen der Bohrlochbohrung 20 und dem Rohrstrang 24_e Das Pumpen von Bohrschlamm durch den Einlaß 52 wird fortgesetzt, bis der zweite Zementpfropfen 108 mit dem Zementierschuh 28 in Berührung kommt_o Die Strömung durch den Zementierschuh 28 wird hierauf zum Stillstand gebracht und die Aufwärtsbewegung der Zementaufschlämmung durch den Ringraeum hört auf _β Die Drehung und Hin- und Herbewegung des Stranges 24 wird fortgesetzt und ergibt eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Zementaufschlämmung in dem ganzen unteren Teil des Ringraumes.When the first cement plug 106 is in the cement shoe 28 for resting, usually larger openings are opened in the same and the cement slurry enters the annulus between the wellbore 20 and the tubing 24 _e The pumping of drilling mud through the inlet 52 is continued until the second cement plug 108 comes into contact with _{cement shoe 28 o} The flow through cement shoe 28 is then stopped and the upward movement of the cement slurry through the annulus ceases _β The rotation and to-and-fro movement of strand 24 continues and results in a substantially even distribution the cement slurry in the whole lower part of the annulus.

Nachdem der zweite Zementpfropfen 108 nach unten gelangt ist, bewirkt die Drehung und Hin- und Herbewegung des Rohrstrangs 24 das Kneten oder Bearbeiten des Zements in dem Ringraum, um sicherzustellen, daß der Zement den Ringraum von dem unteren Ende der ¥ Bohrlochbohrung 20 bis zu einem vorherbestimmten Niveau oberhalb der Formation 22 vollständig ausfüllt. Es ist zu bemerken, daß die Bohrlochbohrung 20 Auswaschungen oder Erweiterungen aufweisen kann, welche vollständig mit Zement gefüllt werden müssen. Die Drehung des Stranges 24 unterstützt die vollkommene Verteilung des Zements, da die Kratzer 26 und die (nicht dargestellten( Zentralisierer in gewissem Maße als Paddel wirken. Die gleichzeitige Hin- und Herbewegung des Stranges 24 wirkt in gewissem Maße als ein Kolben, der die Zementaufschlämmung in seitlicher Richtung in die Auswaschungen und dergleichen drückt»After the second cement plug 108 has come down, causes the rotation and reciprocation of the tubing string 24 kneading or working the cement in the annulus to ensure that the cement the annulus from the lower end of the ¥ borehole 20 to a predetermined level above the formation 22 completely fills. It should be noted that the borehole 20 has washouts or extensions which must be completely filled with cement. The rotation of strand 24 assists in perfect distribution of the cement, since the scratches 26 and the (not shown (centralizers act to some extent as paddles. The simultaneous Reciprocating motion of the strand 24 acts to some extent as a piston that pushes the cement slurry in a lateral direction presses into the washouts and the like »

Es ist bekannt, daß ein typisches Bohrloch zu der Bodenfläche 14 nicht senkrecht steht, sondern sich vielmehr nach unten in den Boden schlängelt und häufig eine im allgemeinen korkenzieherartige Spur annimmt. Dies ist in Fig. 4 in übertriebener Weise dargestellt,, Die typische Art und Weise, in welcher das Gehäuse gedreht wird, trachtet den Strang 24 während der Drehung unter Spannung zu halten. In diesem Fall trachtet der Strang 24 längs der Mittellinie 110 des Bohrlochs zu bleiben. Da der Strang 24 trach-It is known that a typical borehole is not perpendicular to the bottom surface 14, but rather extends downward into the The ground meanders and often takes on a generally corkscrew-like trail. This is shown in an exaggerated manner in FIG. The typical manner in which the housing is rotated will see the strand 24 under tension during rotation to keep. In this case, the string 24 seeks to stay along the centerline 110 of the borehole. Since strand 24 is

509826/004 6509826/004 6

23&2T75 "■■".■23 & 2T75 "■■". ■

tet, im allgemeinen in der Mitte des Bohrlochs 20 zu bleiben, insbesondere unter dem Einfluß der üblichen Zentralisierer, ist die Drehung des Stranges 24 kein besonders wirksames Mittel, den Zement in dem Ringraum durcheinander zu rühren.tet to stay generally in the center of the borehole 20, particularly under the influence of conventional centralizers, the rotation of the strand 24 is not a particularly effective means of the Mixing cement in the annulus.

Im Gegensatz zu diesem üblichen Verfahren können die Hebewerkzeuge 38 gesenkt werden,' so daß mindestens ein wesentlicher Teil des Gewichts des Stranges 24 durch den Zementierschuh 28 und durch Reibungseingriff des Stranges 24 mit der Wand des Bohrlochs getragen wird« Dieser Zustand ist in Fig_e 4 veranschaulicht, in welcher der Strang 24 relativ zu der Mittellinie 110 des Bohrlochs versetzt ist. Da der Rohrstrang 24 versetzt ist, rührt die Drehung desselben den Zement in&em Ringraum in einem wesentlich größeren Maße durcheinander als bei dem üblichen Verfahren.In contrast to this conventional method, the lifting tools can be lowered 38 'so that at least a substantial portion of the weight of the strand 24 carried by the cement shoe 28 and by frictional engagement of the string 24 with the borehole wall "This state is shown in FIG _e 4 Figure 3 illustrates in which the string 24 is offset relative to the centerline 110 of the borehole. Since the tubing string 24 is offset, the rotation of the same stirs the cement in & em annulus to a much greater extent than the conventional method.

Da der Zementierschuh 28 in der in Fig. 4 gezeigten Situation eine Last trägt, ist es höchst wünschenswert, oberhalb des Zementierschuhs 28 eine Schwenkeinrichtung 112 anzuordnen, um eine'relative Drehung zwischen dem Strang 24 und dem Schuh 28 zu ermöglichen,, Durch die Anordnung der Schwenkeinrichtung 112 wird die Möglichkeit wesentlich reduziert, den Strang 24 am unteren Ende desselben zu verwinden,,Since the cementing shoe 28 in the situation shown in FIG Bearing load, it is highly desirable to arrange a pivoting device 112 above the cementing shoe 28 in order to achieve a relative To allow rotation between the strand 24 and the shoe 28, The arrangement of the pivoting device 112 makes it possible significantly reduced to twist the strand 24 at the lower end of the same,

Patent a η s ρ r ü c he

5098 2 6/00465098 2 6/0046

Claims

Dr.-lng. E. BERKENFELD · Dipl.. Ing. H. BfcRKENFELD, Patentanwälte, KölnDr.-lng. E. BERKENFELD · Dipl. Ing. H. BfcRKENFELD, patent attorneys, Cologne

Anlage AktenzeichenAttachment file number

for input from 10th ϋβΖβΠΛβΓ 1973 VA // Name of d. Note MUStang 011 TOOLS, IüC

PATENT CLAIMS

1. Apparatus for cementing a pipe string in a borehole, marked

by a pivot device which has a stationary part with a liquid inlet and a device for attaching the 'pivoting device to a lifting device for raising and lowering the device, as well as a rotatable part with a liquid outlet which is in communication with the liquid inlet,

by a power-operated component that has a line and means for applying torque to the conduit and rotating it thereby, as well as a device for regulating the applied torque, and

by a cementing component with a pipe and a device that puts at least one cement plug in the * Can pass tubing string with the line of the power operated component and the line of the cementing component in torque transmitting relationship and in fluid communication relationship between the fluid outlet of the pivot means and stand by the pipe string,

Apparatus according to claim 1, characterized in that the conduit of the power operated component is in fluid communication relationship is connected to the liquid outlet of the pivoting device, and that the line of the cementing component is connected at one end to the line of the power-operated component and at the other end a device for fastening on the pipe string «

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that that the pivoting device determines an axis of rotation, and that the line of the power-operated component and the line of the Cementing component are substantially coaxial with the axis of rotation,

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· ■. '. "- ο 23S2175-

4. Device according to one of the preceding claims _9, characterized in that the device which regulates the applied torque contains a device which regulates the applied torque over a whole range of torques essentially unlimited

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the applied torques in the range of 0 - 830 kp / m.

6. A method of using the device according to any one of the preceding claims, characterized by the following Steps:

that the "pipe string from the platform of a drilling rig in the borehole is introduced,

that the tubing string is in torque and fluid transmitting relationship with the line of the cementing component and the Line of the power-operated component is attached,

that the pipe string ge ~ rotates, · "" "■" ■ -. ;

that the device for controlling the torque generated by the power-operated component is operated, so that the Torque of the same can never exceed the strength of the pipe connections,

that the strand goes up and down by one stroke: and is moved, which is sufficient to the lower end of the strand move back and forth while the strand is rotated, and

that a cement slurry is introduced into the wellbore will.

7. The method according to claim 6 _S, characterized in that the torque generated by the power-operated component is regulated in a range of 0 - 830 kp / m «

8. A method of using the apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized by the following step ¥

that the tubing is inserted from the deck of a drilling rig into the wellbore _s

609826/0048 V:

that the tubing string is in torque and fluid transmitting relationship is attached to the line of the cementing component and the line of the power-operated component,

that the pipe string rotated by the power operated component will,

that the device for controlling the torque generated by the power-operated component is operated so that the Torque of the same is in a range of 0 - 830 kp / m,

that the strand up and down by one stroke back and forth sufficient to reciprocate the lower end of the strand while the strand is rotated, and

that a cement slurry is introduced into the wellbore will·

9. The method according to any one of claims 6 to 9 »characterized in that that the stroke is at least 3 m.

Method according to one of Claims 6 to 9, characterized in that that the lowest point of movement of the device is above the platform of the drilling rig.

509826/0046

L e e r s e i t eL e r s e i t e