DE69003513T2 - Verfahren zur Bohrlochkomplettierung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Komplettierung von Öl- und Gasquellen und insbesondere, aber nicht ausschließlich, zur Komplettierung von Quellen mit einem im wesentlichen nicht-vertikalen, abweichenden Teil, wie es beim Horizontalbohren vorkommt.
• Es ist bekannt, daß in die Verrohrung einer Bohrung Verrohrungsventile vom Gleithülsentyp eingebaut werden können, um wahlweise eine Verbindung zwischen der Bohrung der Verrohrung und unter der Oberfläche befindlichen Formationen neben dem Verrohrungsventil herzustellen. Ein solches Verrohrungsventil ist in der Beschreibung unseres USA-Patentes Nr. 3,768,562 (Baker) gezeigt. Diese Beschreibung offenbart auch ein Positionierungswerkzeug zur Betätigung der Gleithülse des Verrohrungsventils. Die Beschreibung unseres USA-Patentes Nr. 4,880,059 (Brandell) offenbart die Verwendung von Verrohrungs-Gleithülsenventilen in einem abweichenden Teil einer Bohrung.
• Wir haben nun ein weiter verbessertes Verfahren zur Komplettierung von Bohrungen entwickelt.
• Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Komplettierung einer Bohrung zur Verfügung gestellt, das umfaßt:
• (a) Zementieren eines Verrohrungsstranges am Ort in einem Bohrloch, der ein Verrohrungsventil enthält, das ein Außengehäuse mit einer Vielzahl von durch dessen Wandung verlaufenden Gehäuseöffnungen und eine in dem Gehäuse aufgenommene Gleithülse enthält, welche anfänglich eine geschlossene Stellung einnimmt, in der die Gehäuseöffnungen überdeckt sind, die anfänglich durch zerbrechbare Stopfen versperrt sind;
• (b) Einfahren einer Strahlwerkzeuganordnung an einem Rohrstrang in den Verrohrungsstrang;
• (c) Verschieben der Gleithülse mit der Strahlwerkzeuganordnung in eine offene Stellung, in der jede der Gehäuseöffnungen freigelegt ist; und
• (d) hydraulisches Herausschießen der zerbrechbaren Stopfen aus den Gehäuseöffnungen zur Verbindung einer unter der Oberfläche befindlichen Formation neben dem Verrohrungsventil mit einem Inneren des Verrohrungsstranges.
• Bei der Erfindung enthält der Verrohrungsstrang normalerweise eine Vielzahl von Verrohrungsventilen, deren jedes ein Außengehäuse mit einer Vielzahl von durch dessen Wandung verlaufenden Gehäuseöffnungen und eine in dem Gehäuse aufgenommene Gleithülse enthält, die eine Vielzahl von Hülsenöffnungen enthält, die sich durch deren Wandung erstrecken. Üblicherweise sind sowohl die Gehäuseöffnungen als auch die Hülsenöffnungen anfänglich durch zerbrechbare Stopfen versperrt.
• Vorzugsweise werden ein Bohrer und ein Stabilisator durch die Bohrung gefahren, um restlichen Zement aus dem Verrohrungsstrang herauszubohren, und dann wird die Strahlwerkzeuganordnung an einem Rohrstrang in den Verrohrungsstrang eingefahren.
• Vorzugsweise beginnen wir mit dem untersten Verrohrungsventil und bestrahlen es hydraulisch, um weiteren Restzement zu entfernen. Dann wird die Gleithülse in eine Offenstellung verstellt, in der jede der Hülsenöffnungen zu einer jeweiligen Gehäuseöffnung ausgerichtet ist. Im nächsten Schritt werden die zerbrechbaren Stopfen hydraulisch aus den Gehäuseöffnungen und Hülsenöffnungen herausgeschossen, um eine unter der Oberfläche befindliche Formation neben dem Verrohrungsventil mit einem Inneren des Verrohrungsstranges zu verbinden. Dann wird die Hülse wieder geschlossen.
• Diese Arbeiten können dann an dem nächstniedrigeren Verrohrungsventil usw. ausgeführt werden bis alle Verrohrungsventile von restlichem Zement gesäubert sind und die Stopfen aus ihren Öffnungen herausgeschossen sind. Dann kann der Verrohrungsstrang einer Rückwäsche durch Umkehrzirkulation unterworfen werden, die durch einen Ringraum zwischen dem Rohrstrang und dem Verrohrungsstrang nach unten und durch den Rohrstrang zurück nach oben erfolgt.
• Der Rohrstrang und die Strahlwerkzeuganordnung können dann aus der Bohrung herausgezogen werden. Ein Stimulationswerkzeugstrang wie ein Frakturierstrang wird vorzugsweise dann in die Bohrung eingebracht. Vorzugsweise wird wiederum mit dem untersten Verrohrungsventil begonnen, und es wird wiederum an der Gleithülse angegriffen und diese in eine Offenstellung bewegt. Dann wird ein Packer oberhalb des Verrohrungsventils gesetzt, und die unter der Oberfläche neben dem Verrohrungsventil befindliche Formation wird durch die Hülsenöffnungen und die Gehäuseöffnungen des Verrohrungsventils hindurch frakturiert.
• Der Stimulationswerkzeugstrang kann dann aus der Bohrung entfernt und ein Produktionsrohrstrang in die Bohrung eingebracht werden, um aus ausgewählten unter der Oberfläche befindlichen Formationen Formationsfluide zu produzieren.
• Zum vollständigeren Verständnis der Erfindung wird auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen. Das Verfahren nach der Erfindung ist natürlich nicht auf die Verwendung der gezeigten Vorrichtung beschränkt, die lediglich als Beispiel gezeigt wird.
• Figur 1 ist eine schematische Schnittansicht einer Bohrung mit einem wesentlich abweichenden Bohrungsteil. Ein Arbeitsstrang ist in die Bohrung eingefahren und enthält ein Positioniermittel, eine Strahlwerkzeuganordnung und ein Waschwerkzeug. Der abweichende Bohrungsteil enthält eine Vielzahl von Verrohrungsventilen, die in dem Verrohrungsstrang angeordnet sind.
• Figuren 2A-2D umfassen eine Schnittansicht des Verrohrungsventils. Die Hülse ist in einer geschlossenen Stellung, und die Hülsenöffnungen und Gehäuseöffnungen sind versperrt.
• Figuren 3A-3E umfassen eine Schnittansicht des Positionierwerkzeuges, des Strahlwerkzeuges und des Waschwerkzeuges.
• Figuren 4A-4E umfassen eine Schnittansicht des Werkzeugstranges nach Figuren 3A-3E am Ort innerhalb des Verrohrungsventils von Figuren 2A-2D. Die Hülse ist in eine offene Stellung verstellt und die Stopfen sind aus den Hülsenöffnungen und den Gehäuseöffnungen herausgeschossen.
• Figur 5 ist eine ausgebreitete Ansicht von J-Schlitz- und Ansatzmitteln, die sich im Positionierwerkzeug befinden.
• Figur 6 ist eine Ansicht ähnlich Figur 1 nach Frakturierung der Bohrung neben jedem Verrohrungsventil. Es ist ein Stimulationswerkzeugstrang am Ort in der Bohrung gezeigt.
• Figur 7 ist eine Ansicht ähnlich Figur 1 mit einem Produktionsrohrstrang am Ort, der Formationsfluide durch das unterste der Verrohrungsventile produziert.
• Figuren 8 und 9 sind Seiten- bzw. Vorderansichten eines modifizierten Eingriffsblocks.
• Figur 10 ist eine Schnittansicht des Eingriffsblocks von Figuren 8 und 9 am Ort im Positionierwerkzeug.
• Unter Bezugnahme nun auf die Zeichnungen und insbesondere auf Figur 1 ist darin eine Bohrung gezeigt und allgemein durch die Zahl 10 bezeichnet. Die Bohrung 10 ist so aufgebaut, daß ein Verrohrungsstrang 12 in ein Bohrloch 14 eingebracht wird und, wie bei 16 angezeigt, am Ort mit Zement zementiert wird. Der Verrohrungsstrang kann die Form einer Verkleidung anstelle des dargestellten vollständigen Verrohrungsstranges 12 haben. Der Verrohrungsstrang 12 hat eine Verrohrungsbohrung 13.
• Die Bohrung 10 hat ein im wesentlichen vertikales Teil 18, ein gebogenes Teil 20 und ein im wesentlichen nicht-vertikales, abweichendes Teil 22, das als ein im wesentlichen horizontales Bohrungsteil 22 dargestellt ist. Obgleich die hierin beschriebenen Werkzeuge so ausgebildet sind, daß sie in dem abweichenden Teil der Bohrung besonders brauchbar sind, können sie natürlich auch im vertikalen Teil der Bohrung verwendet werden.
• Entlang des abweichenden Bohrungsteils 22 der Verrohrung 12 sind eine Vielzahl von Verrohrungsventilen 24, 26 und 28 im Abstand angeordnet. Das Verrohrungsventil 24, das mit den Verrohrungsventilen 26 und 28 identisch ist, ist im einzelnen in Figuren 2A-2D gezeigt. Jedes Verrohrungsventil befindet sich neben einer unter der Oberfläche befindlichen Zone oder Formation von Interesse wie den Zonen 30, 32 bzw.34.
• In Figur 1 ist ein Rohrstrang 36 mit einer Vielzahl von Werkzeugen, die mit seinem unteren Ende verbunden sind, in die Bohrungsverrohrung 12 hinabgelassen. Ein Bohrungsringraum 38 wird zwischen dem Rohrstrang 36 und dem Verrohrungsstrang 12 bestimmt. Eine Bohrlochsicherung 40 befindet sich an der Oberfläche und ist vorgesehen, um den Bohrungsringraum 40 zu schließen. Mit dem Rohrstrang 36 ist eine Pumpe 42 verbunden, um Fluid den Rohrstrang 36 hinabzupumpen.
• Der in Figur 1 gezeigte Rohrstrang 36 hat eine Positionierwerkzeugvorrichtung 44, eine Strahlwerkzeugvorrichtung 46 und eine Waschwerkzeugvorrichtung 48, die damit verbunden sind. Dieser Werkzeugstrang ist im einzelnen in Figuren 3A-3E gezeigt.
Das Verrohrungsventil
• Das Verrohrungsventil 24, das auch allgemein als eine Gleithülsen-Verrohrungswerkzeugvorrichtung 24 bezeichnet werden kann, ist im einzelnen in Figuren 2A-2D gezeigt. Das Verrohrungsventil 24 enthält ein Außengehäuse 50 mit einem in Längsrichtung durchgehenden Durchgangskanal 52 und einer Seitenwand 54 mit einer Vielzahl von Gehäuseverbindungsöffnungen 56, die sich durch die Seitenwand 54 hindurch erstrecken.
• Das Außengehäuse 50 ist aus einem oberen Gehäuseteil 58, einem Dichtungsgehäuseteil 60, einem Öffnungsgehäuseabschnitt 62 und einem unteren Gehäuseabschnitt 64 zusammengesetzt. Obere und untere Handhabungsuntereinheiten 65 und 67 sind an den Enden des Gehäuses 50 angebracht, um die Handhabung und den Einbau des Gleithülsen-Verrohrungswerkzeuges 24 in den Verrohrungsstrang 12 zu erleichtern. Die Untereinheiten 65 und 67 sind bei 69 bzw. 71 mit Gewinde zur Verbindung mit dem Verrohrungsstrang 12 versehen.
• Das Verrohrungsventil 24 enthält auch eine Gleithülse 66, die in dem längsverlaufenden Durchgangskanal 52 des Gehäuses 50 gleitbar angeordnet ist. Die Hülse 66 ist gegenüber dem Gehäuse 50 wahlweise zwischen einer ersten Stellung, die in Figuren 2A-2D gezeigt ist und die Gehäuseverbindungsöffnungen 56 blockiert oder überdeckt, und einer zweiten Stellung verstellbar, die in Figuren 4A-4E dargestellt ist, in der die Gehäuseverbindungsöffnungen 56 freigelegt und mit dem längsverlaufenden Durchgangskanal 52 verbunden sind.
• Das Verrohrungsventil 24 enthält auch erste und zweite Dichtungen 68 und 70, die im Längsabstand zwischen der Gleithülse 66 und dem Gehäuse 50 angeordnet sind und einen abgedichteten Ringraum 72 zwischen der Gleithülse 66 und dem Gehäuse 50 bestimmen. Die ersten und zweiten Dichtungen 68 und 70 sind vorzugsweise Packungen vom Chevron-Typ. Diese Art der Packung ergibt eine langlebige Dichtung, die weniger als viele andere Arten von Dichtungen gegen Schneiden und/oder Abnutzung durch eingeschlossene schleifende Materialien wie Frakturiersand und Feinstoffe aus Formationen empfindlich ist.
• Positions-Verriegelungsmittel 74 sind vorgesehen, um die Gleithülse 66 in ihren ersten und zweiten Stellungen lösbar zu verriegeln. Die Positions-Verriegelungsmittel 74 sind in dem abgedichteten Ringraum 72 angeordnet.
• Die Positions-Verriegelungsmittel 74 enthalten einen Federring 76, der auch als ein federnd vorgespanntes Riegelmittel 76 bezeichnet werden kann, das an der Gleithülse 66 angebracht und mit dieser in Längsrichtung verstellbar ist.
• Die Positions-Verriegelungsmittel 74 enthalten auch erste und zweite radial nach innen weisende Nuten 78 und 80, die im Längsabstand angeordnet und in dem Gehäuse 50 bestimmt sind und den ersten bzw. zweiten Stellungen der Gleithülse 66 entsprechen.
• Dadurch, daß der Federring 76 in dem abgedichteten Ringraum 72 angebracht ist, wird der Ring geschützt, indem verhindert wird, daß Zement, Sand und dergleichen sich um den Ring herum ansammeln und seine erfolgreiche Betätigung verhindern.
• Es sei bemerkt, daß die Positions-Verriegelungsmittel 74 auch so aufgebaut sein können, daß ein Federriegel vorgesehen wird, der an dem Gehäuse angebracht ist, und erste und zweite Nuten in der Gleithülse 66 vorgesehen werden anstatt umgekehrt, wie sie dargestellt worden sind.
• Die erste Packungsdichtung 68 vom Chevron-Typ wird zwischen einem unteren Ende des oberen Gehäuseteils 58 und einer nach oben weisenden Ringschulter 84 des Dichtungsgehäuseteils 60 am Ort gehalten.
• Die zweite Dichtung 70 vom Chevron-Typ wird zwischen einem oberen Ende 86 des Öffnungsgehäuseabschnittes 62 und einer nach unten weisenden Ringschulter 88 am Dichtungsgehäuseabschnitt 60 am Ort gehalten.
• Die Gleithülse 66 hat eine Gleithülsen-Längsbohrung 90, die sich durch diese hindurch erstreckt, und eine Hülsenwandung 92 mit einer Vielzahl von Hülsenverbindungsöffnungen 94, die sich durch die Hülsenwandung 92 hindurch erstrecken.
• Alle Gehäuseverbindungsöffnungen 56 und Hülsenverbindungsöffnungen 94 enthalten zerbrechbare Stopfen 96 bzw. 98, die anfänglich die Gehäuseverbindungsöffnungen 56 und die Hülsenverbindungsöffnungen 94 versperren.
• Die zerbrechbaren Stopfen 96 und 98 sind vorzugsweise aus mit Gewinde versehenen, hohlen Aluminium- oder Stahleinsetzringen 120 bzw. 122 gebildet, die mit einem Material wie dem von U.S. Gypsum erhältlichen Cal Seal gefüllt sind, das durch hydraulisches Herausschießen, wie weiter unten beschrieben wird, entfernt werden kann.
• Dadurch, daß die Verbindungsöffnungen 56 und 94 anfänglich mit den zerbrechbaren Stopfen 96 und 98 versehen werden, wird verhindert, daß Zement und anderes körniges Material in die Öffnungen eintreten und zwischen die Gleithülse 66 und das Gehäuse 50 gelangen kann.
• In der ersten Stellung der Hülse 66 gegenüber dem Gehäuse 50 sind, wie in Figuren 2A-2D gezeigt ist, die Gehäuseverbindungsöffnungen 56 und die Hülsenverbindungsöffnungen 94 außer Äusrichtung zueinander, und eine dritte Dichtungspackung 100 vom Chevron-Typ zwischen der Hülse 66 und dem Gehäuse 50 isoliert die Hülsenverbindungsöffnungen 94 gegen die Gehäuseverbindungsöffnungen 56.
• Die Hülse 66 ist gegenüber dem Gehäuse 50 wahlweise zwischen der ersten Stellung nach Figuren 2A-2D und der in Figuren 4A-4E gezeigten zweiten Stellung verstellbar, in der die Gehäuseverbindungsöffnungen 56 zu den jeweiligen Hülsenverbindungsöffnungen 94 ausgerichtet sind.
• Ausrichtmittel 102 sind mit dem Gehäuse 50 und der Gleithülse 66 wirkverbunden, um die Hülsenverbindungsöffnungen 94 in Ausrichtung zu den Gehäuseverbindungsöffnungen 56 zu halten, wenn sich die Hülse 66 in ihrer zweiten Stellung befindet und der Federring 76 in Eingriff mit der Nut 80 ist. Die Ausrichtmittel 102 enthalten eine Vielzahl von längsverlaufenden Führungsnuten wie 104 und 106, die in dem Gehäuse 50 angeordnet sind, und eine Vielzahl von entsprechenden Ansätzen 108 und 110, die an der Gleithülse 66 bestimmt sind und in den jeweiligen Nuten 104 und 106 aufgenommen sind.
• Die Ausrichtmittel 102 befinden sich in dem abgedichteten Ringraum 72, der zwischen den ersten und zweiten Dichtungen 68 und 70 bestimmt ist.
• Die Ansätze 108 und 110 haben vorzugsweise Lecklöcher 112 und 114, die sich durch diese hindurch erstrecken und die Hülsenbohrung 90 mit dem abgedichteten Ringraum 72 verbinden, um einen Druckausgleich zwischen den ersten und zweiten Dichtungen 68 und 70 herbeizuführen. Die Ansätze 108 und 110 sind vorzugsweise Zylinderstifte, die mit Radialbohrungen 116 und 118, die sich durch die Hülsenwand 92 erstrecken, im Gewindeeingriff sind.
• Es sei bemerkt, daß das Verrohrungsventil 24 auch so konstruiert sein kann, daß die Ansätze oder Stifte an dem Gehäuse 50 angebracht und in Längsnuten aufgenommen sind, die in der Gleithülse 66 bestimmt sind, um die Ausrichtung zwischen den Gehäuseverbindungsöffnungen 56 und den Hülsenverbindungsöffnungen 96 herzustellen.
• Die Gleithülse 66 des Verrohrungsventils 24 hat eine verhältnismäßig kurze Hülsenverschiebungsstrecke im Vergleich zu den Gleithülsentyp-Verrohrungsventilen nach dem Stand der Technik. Bei einer Ausführung des Verrohrungsventils 24 war nur ein Hülsenverschiebungsweg von 27,31 cm (10,75 Zoll) erforderlich.
• Die Gleithülse 66 hat eine vergrößerte Innenbohrung 124, die zwischen einer oberen, nach unten weisenden Schulter 126 und einer unteren, nach oben weisenden Schulter 128 bestimmt ist. Wie weiter unten erklärt wird, greift das Positionierwerkzeug 44 an der oberen Schulter 126 an, um die Hülse 66 nach oben zu ziehen, und an der unteren Schulter 128, um die Hülse nach unten zu ziehen.
Das Positionierungswerkzeug
• Unter Hinwendung nun zu Figuren 3A-3E ist darin ein Werkzeugstrang gezeigt, der aus dem Positionierungswerkzeug 44, dem Strahlwerkzeug 46 und dem Waschwerkzeug 48 zusammengebaut ist. Dieselben Bauteile sind am Ort innerhalb des Verrohrungsventils 24 in dem Verrohrungsstrang 12 in Figuren 4A-4E gezeigt.
• Die Positionierungswerkzeugvorrichtung 44 kann allgemein als eine Positionierungswerkzeugvorrichtung beschrieben werden, um ein Gleitglied eines Bohrungswerkzeugs wie die Gleithülse 66 des Verrohrungsventils 24 zu positionieren.
• Die Hauptbauteile der Positionierungswerkzeugvorrichtung 44 sind eine Feststellvorrichtung 130, ein innerer Positionierungsdorn 132 und ein Betätigungsmittel 134.
• Die Feststellanordnung 130 enthält einen Ansatzgehäuseabschnitt 136, der an einer Schraubverbindung 140 mit einem Feststellblockgehäuseabschnitt 138 verbunden ist. Eine Vielzahl von radial nach außen vorgespannten Feststellblöcken 142 und 144 ist von dem Feststellblockgehäuseabschnitt getragen. Die Feststellanordnung 130 hat einen längsverlaufenden Durchgangskanal 146, der sich durch den Ansatzgehäuseabschnitt 136 und den Feststellblockgehäuseabschnitt 138 hindurch erstreckt.
• Der Positionierungsdorn 132 ist durch den längsverlaufenden Durchgangskanal 146 der Feststellanordnung 130 angeordnet und gegenüber der Feststellanordnung 130 längsbeweglich, das heißt, der Positionierungsdorn 132 kann innerhalb des längsverlaufenden Durchgangskanals 146 aufwärts und abwärts gleiten. Der Positionierungsdorn 132 hat ein sternförmiges Führungsglied oder Zentrierglied 133, das daran angebracht ist, um das Positionierungswerkzeug 44 innerhalb des Verrohrungsventils 24 oder des Verrohrungsstranges 12 zu zentrieren.
• Die Betätigungsmittel 134 stellen ein Mittel zum wahlweisen Wirkeingriff mit der Gleithülse 66 des Verrohrungsventils 24 dar, und zwar unter Ansprechen auf in Längsrichtung hin- und hergehende Bewegung des Positionierungsdorns 132 gegenüber der Feststellanordnung 130.
• Insbesondere enthalten die Betätigungsmittel 134 ein mit der Feststellanordnung 130 verbunden es Eingriffsmittel 148 zum Wirkeingriff mit der Gleithülse 66 des Verrohrungsventils 24.
• Die Betätigungsmittel 134 enthalten auch ein Betätigungsglied 150, das mit dem Positionierungsdorn 132 verbunden ist, um die Eingriffsmittel 148 so zu betätigen, daß die Eingriffsmittel 148 wirksam an der Gleithülse 66 des Verrohrungsventils 24 angreifen können. Die Betätigungsmittel 134 enthalten auch Positionssteuermittel 152, die mit der Feststellanordnung 130 und dem Positionierungsdorn 132 wirkverbunden sind, um dem Positionierungsdorn 132 zu ermöglichen, die Hin- und Herbewegung in Längsrichtung gegenüber der Feststellanordnung 130 auszuführen und wahlweise die Eingriffsmittel 148 mit dem Betätigungsglied 150 in und außer Eingriff zu bringen.
• Die Eingriffsmittel 148 enthalten eine erste Vielzahl von Eingriffsblöcken 154, die umfangsmäßig im Abstand um eine Längsachse 156 der Feststellanordnung 130 angeordnet sind, wobei jeder Eingriffsblock 154 an seinem einen Ende eine verjüngte Steuerfläche 160 hat und an jedem der Blöcke 154 auch eine Eingriffsschulter 162 bestimmt ist, die von dem Ende mit der verjüngten Steuerfläche 160 weggerichtet ist. Es versteht sich, daß die Eingriffsblöcke 154 Segmentblöcke bilden, die in einem ringförmigen Muster um den Positionierungsdorn 132 herum angeordnet sind. Erste Vorspannmittel aus einer Vielzahl von blattartigen Federn 164 verbinden die erste Vielzahl von Blöcken 154 mit dem oberen Ende des Ansatzgehäuseabschnittes 136 der Feststellmittel 130, um die erste Vielzahl von Blöcken 154 federnd radial nach innen zur Längsachse 156 der Feststellanordnung 130 vorzuspannen.
• Die Eingriffsmittel 148 enthalten ferner eine zweite Vielzahl von Eingriffsblöcken 166, die sich in ähnlicher Weise am unteren Ende des Feststellblockgehäuseabschnittes 138 befinden. Jeder der zweiten Blöcke 166 hat eine verjüngte Steuerfläche 168, die an seinem einen Ende bestimmt ist und von der ersten Vielzahl von Blöcken 154 weggerichtet ist.
• Jeder der Blöcke 166 hat eine Eingriffsschulter 170, die daran bestimmt ist und zu der ersten Vielzahl von Eingriffsblöcken 154 weist. Die Eingriffsmittel 148 enthalten auch zweite Vorspannmittel 172, die aus einer Vielzahl von Blattfedern bestehen, deren jede einen aus der zweiten Vielzahl von Blöcken 166 mit dem Feststellblockgehäuseabschnitt 138 verbinden, so daß die zweite Vielzahl von Blöcken 166 radial einwärts zur Längsachse 156 der Feststellanordnung 130 federnd vorgespannt ist.
• Allgemein gesagt kann festgestellt werden, daß die Eingriffsmittel 148 getrennte erste und zweite Eingriffsmittel enthalten, nämlich die erste und zweite Vielzahl von Eingriffsblöcken 154 bzw. 166.
• Das Betätigungsglied 150 enthält obere und untere ringförmige Keile 174 bzw. 176.
• Der erste ringförmige Keil 174 enthält eine verjüngte ringförmige Keilfläche 178, die komplementär zu den verjüngten Steuerflächen 160 der ersten Vielzahl von Eingriffsblöcken 154 ist. Der ringförmige Keil 174 ist an dem Positionierungsdorn 132 so angeordnet, daß, wenn der Positionierungsdorn 132 aus der in Figuren 3A-3E dargestellten Stellung gegenüber der Feststellanordnung 130 nach unten in eine erste Längsposition verstellt wird, die ringförmige Keilfläche 178 mit der verjüngten Steuerfläche 160 in Eingriff kommt und die Blöcke 154 radial nach außen vorspannt.
• Der zweite ringförmige Keil 176 hat in ähnlicher Weise eine verjüngte ringförmige Keilfläche 180, die zu den verjüngten Steuerflächen 168 der zweiten Vielzahl von Blöcken 166 komplementär ist.
• Die verjüngten ringförmigen Keilflächen 178 und 180 der ersten und zweiten ringförmigen Keile 174 und 176 sind zueinander gerichtet, wobei sich die ersten und zweiten Vielzahlen von Eingriffsblöcken 154 und 166 dazwischen befinden.
• Die Positionssteuermittel 152 enthalten einen J-Schlitz 182, der in dem Positionierungsdorn 132 bestimmt ist, und eine Vielzahl von Ansätzen 184 und 186, die mit der Feststellanordnung 130 verbunden sind, wobei die Ansätze 184 und 186 in dem J-Schlitz 182 aufgenommen sind. Allgemein gesprochen kann gesagt werden, daß der J-Schlitz in einem Glied wie dem Positionierungsdorn 132 oder der Feststellanordnung 130 bestimmt ist, während der Ansatz mit dem jeweils anderen Glied, nämlich dem Positionierungsdorn 132 oder der Feststellanordnung 130 verbunden ist. Der J-Schlitz 182 könnte in der Feststellanordnung 130 bestimmt sein, wobei die Ansätze 184 mit dem Positionierungsdorn 132 verbunden sind.
• Der J-Schlitz 182 ist am besten in der ausgebreiteten Ansicht von Figur 5 zu sehen. Der J-Schlitz 182 ist ein endloser J-Schlitz.
• Bezugnehmend wieder auf Figur 3B sind die Ansätze 184 und 186 in einem drehbaren Ring 188 angeordnet, der zwischen dem Ansatzgehäuseabschnitt 136 und dem Feststellblockgehäuseabschnitt 138 eingeschlossen ist, wobei an den oberen und unteren Enden des drehbaren Ringes 188 Lager 190 und 192 angeordnet sind. Dies ermöglicht, daß sich die Ansätze 184 und 186 gegenüber dem J-Schlitz 182 verdrehen können, wenn sich der Positionierungsdorn 132 hin und her oder in Längsrichtung gegenüber der Feststellanordnung 130 bewegt, so daß die Ansätze 184 und 186 den endlosen J-Schlitz 182 durchwandern können.
• Der J-Schlitz 182 und die Ansätze 184 und 186 der Positionssteuermittel 152 verbinden den Positionierungsdorn 132 mit den Feststellmitteln 130 und bestimmen wenigstens teilweise ein wiederholtes Muster von Längsstellungen des Positionierungsdorns 132 gegenüber der Feststellanordnung 130, die bei Hin- und Herbewegung des Positionierungsdorns 132 gegenüber der Feststellanordnung 130 in Längsrichtung erreichbar sind. Dieses wiederholte Stellungsmuster ist am besten in Figur 5 dargestellt, in der die verschiedenen Stellungen des Ansätzes 184 in gestrichelten Linien gezeigt sind.
• Beginnend mit einer der Stellungen, die mit 184A bezeichnet ist, entspricht diese Position einer Stellung, in der der obere ringförmige Keil 174 mit seiner Keilfläche 178 im Eingriff mit der ersten Vielzahl von Blöcken 154 wäre, um diese nach außen zu drängen, so daß ihre Schultern 162 an der Schulter 128 der Gleithülse 66 angreifen können, um die Gleithülse 66 innerhalb des Verrohrungsventilgehäuses 50 nach unten zu ziehen und die Gleithülse 66 in eine geschlossene Stellung zu verstellen, wie sie in Figuren 2A-2D dargestellt ist. Die Blöcke 154 können daher als Schließblöcke bezeichnet werden. Wie aus Figur 5 erkennbar ist, ist in dieser ersten Stellung 184A die Stellung nicht durch zwangsläufige Anlage des Ansatzes 184 an einem Ende der Nut 182 bestimmt; vielmehr ist diese Stellung dadurch bestimmt, daß der obere Keil 174 mit den oberen Blöcken 154 im Eingriff ist.
• Wenn dann der Rohrstrang 36 und der Positionierdorn 132 aufwärts gezogen werden, wobei die Feststellanordnung 130 durch Reibungseingriff der Feststellblöcke 142 und 144 mit dem Verrohrungsstrang 12 oder dem Verrohrungsventil 24 am Ort gehalten wird, wird der J-Schlitz 182 aufwärts bewegt, so daß der Ansatz 184 nach unten wandert und in die in Figur 5 zu sehende Stellung 184B übergeht. In der Stellung 184B, die als Zwischenstellung bezeichnet werden kann, liegt der Ansatz 184 eindeutig einem Ende des J-Schlitzes 182 an und ermöglicht, daß die Feststellmittel 130 gemeinsam mit dem Positionierdorn 132 aufwärts verstellt werden, wobei sich beide Sätze von Eingriffsblöcken 154 und 156 in Nichteingriffsstellungen befinden, wie in Figuren 3B bis 3C zu sehen ist, so daß das Positionierungswerkzeug 44 nach oben aus dem Verrohrungsventil 24 herausgezogen werden kann, ohne mit seiner Gleithülse 66 in Wirkeingriff zu kommen.
• Der nächste Abwärtshub des Positionierungsdorns 132 gegenüber den Feststellmitteln 130 verstellt den Ansatz in die Stellung 184C, die eine andere Zwischenstellung bildet, in welcher der Ansatz 184 eindeutig an einem anderen Ende der Nut 182 anliegt, so daß der Positionierungsdorn 132 und die Feststellmittel 130 zusammen durch den Verrohrungsstrang 12 und das Verrohrungsventil 24 nach unten bewegt werden können, ohne entweder die oberen Blöcke 154 oder die unteren Blöcke 166 zu betätigen.
• Beim nächsten Aufwärtshub des Positionierungsdorns 132 gegenüber den Feststellmitteln 130 bewegt sich der Ansatz 184 in die Stellung 184D, die tatsächlich durch den Eingriff des unteren ringförmigen Keils 176 mit dem unteren Satz von Eingriffsblöcken 166 bestimmt ist, so daß sie nach außen in Wirkeingriff mit der Schulter 126 der Gleithülse 66 des Verrohrungsventils 24 gedrängt werden, wie in Figur 4C dargestellt ist. Bei diesem Aufwärtshub kann das Hülsenventil 66 nach oben in eine offene Stellung gezogen werden. Daher können die Blöcke 166 als Öffnungsblöcke bezeichnet werden.
• Die nächste Abwärtsverstellung des Positionierungsdorns 132 gegenüber den Feststellmitteln 130 verstellt den Ansatz in die Stellung 184E, die in der Tat insoweit eine Wiederholung der Stellung 184C ist, als die Längsstellung des Dorns 132 gegenüber den Feststellmitteln 130 betroffen ist. Die nächste Aufwärtsbewegung des Positionierungsdorns 132 verstellt den Ansatz in die Stellung 184F, die insofern eine Wiederholung der Stellung 184B ist, als die Längsstellung des Positionierungsdorns 132 gegenüber den Feststellmitteln 130 betroffen ist.
• Dann verstellt die nächste Abwärtsbewegung des Positionierungsdorns 132 gegenüber den Positioniermitteln 130 den Ansatz zurück in die Stellung 184A, in der der obere Keil 178 in Eingriff mit den oberen Blöcken 154 ist, um diese nach außen zu drängen, so daß die Gleithülse 66 ergriffen und innerhalb des Verrohrungsventils 24 nach unten bewegt werden kann.
• Das Positionierungswerkzeug 44 enthält ferner Freigabemittel 194 für den Notfall, die mit jeder der ersten und zweiten Betätigungsmittel 174 und 176 wirkverbunden sind, um die ersten und zweiten Eingriffsmittel 154 und 166 aus dem Wirkeingriff mit der Gleithülse 66 zu lösen, ohne den Positionierungsdorn 132 in eine der Zwischenstellungen wie 184B, 184C, 184E oder 184F zu verstellen. Diese Freigabemittel 194 für den Notfall enthalten erste und zweite Sätze von Scherstiften 196 und 198, welche die ersten und zweiten Betätigungskeile 174 bzw. 176 mit dem Positionierungsdorn 132 verbinden. Wenn beispielsweise das Positionierungswerkzeug 44 in der Stellung ist, die der Ansatzstellung 184D entspricht, wie in Figuren 4A-4E gezeigt ist, wobei die unteren Eingriffsblöcke 166 nach außen und in Wirkeingriff mit der Gleithülse 66 gedrängt sind, und die Positionssteuermittel 152 beispielsweise durch Verklemmen des Ansatzes und des J-Schlitzes betriebsunfähig werden, wird ein ausreichender Aufwärtszug an dem Rohrstrang 36 die Scherstifte 198 abscheren und dadurch ermöglichen, daß der untere ringförmige Keil 176 entlang einer Außenfläche 199 des Positionierungsdorns 132 nach unten gleitet, so daß der Keil 176 von den unteren Eingriffsblöcken 166 weggezogen wird, was ermöglicht, daß diese nach innen außer Eingriff mit der Gleithülse 66 vorgespannt werden.
• Figuren 8, 9 und 10 zeigen eine alternative Ausführung für die Eingriffsblöcke wie den oberen Eingriffsblock 154. Figur 8 ist eine Seitenansicht eines abgeänderten Eingriffsblocks 154A. Figur 9 ist eine Vorderansicht des abgeänderten Eingriffsblocks 154A. Figur 10 ist eine Schnittansicht des abgeänderten Blocks 154A in der Anordnung zu den umgebenden Teilen des Positionierungswerkzeuges 44.
• In Figuren 8 und 9 sieht man, daß der Eingriffsblock 154A ein umgekehrt T-förmiges Unterteil mit einem Schaft 155 und einer Querstange 157 enthält. Von der rückwärtigen Kante der Querstange 157 verläuft eine Sicherheitshaltelippe 159 nach unten.
• Das umgekehrt T-förmige Teil 155, 157 ist in einem umgekehrt T-förmigen Schlitz 161 aufgenommen, der in dem Ansatzgehäuseabschnitt 136 bestimmt ist, wie am besten in strichpunktierten Linien in Figur 9 gezeigt ist.
• Wie am besten in Figur 10 zu sehen ist, hat der Ansatzgehäuseabschnitt 136 darin eine innere Hinterschneidung 163 gerade unterhalb der Schlitze wie dem Schlitz 161, die so dimensioniert ist, daß sie in der radial äußersten Stellung des Blocks 154A an die Rückhaltelippe 159 stößt.
• Die Rückhaltelippe 159 und die zugeordnete Struktur des Ansatzgehäuseabschnittes 136 fungieren zusammen als Sicherheitsrückhaltemittel, um eine Verbindung zwischen dem Eingriffsblock 154A und dem Ansatzgehäuseabschnitt 136 der Feststellanordnung 44 aufrechtzuerhalten, falls die Blattfeder 164 bricht. Daher kann, wenn die Blattfeder 164 bricht, der Eingriffsblock 154A nicht aus der Anordnung mit dem Rest der Feststellanordnung 130 herausfallen. Stattdessen bleibt der Eingriffsblock 154A am Ort, und zwar wegen der Verriegelungswirkung des T-förmigen Teils 155, 157 in dem T-förmigen Schlitz 161 zusammen mit der Rückhaltelippe 159.
• Infolge der Rückhaltelippe 159 muß der Eingriffsblock 154A mit dem Ansatzgehäuseabschnitt 136 dadurch zusammengebaut werden, daß der Eingriffsblock 154A von der Innenseite des Ansatzgehäuseabschnittes 136 in den T-förmigen Schlitz 161 hineingleitet
Das Strahlwerkzeug
• Das Strahlwerkzeug 46 kann allgemein als eine Vorrichtung zur hydraulischen Bestrahlung eines Bohrungswerkzeuges wie des Verrohrungsventils 24 beschrieben werden, das in der Bohrung 10 angeordnet ist.
• Der Aufbau des Strahlwerkzeuges 46 hängt sehr eng mit dem des Positionierungswerkzeuges 44 zusammen. Wenn das Positionierungswerkzeug 44 an der Gleithülse 66 des Verrohrungsventils 24 angreift und dies in eine offene Stellung bewegt, bewirken die Abmessungen des Positionierungswerkzeuges 44 und des Strahlwerkzeuges 46, daß das Strahlwerkzeug 46 in geeigneter Weise ausgerichtet ist, um die zerbrechbaren Stopfen, die sich in dem Verrohrungsventil befinden, hydraulisch herauszuschießen.
• Das Strahlwerkzeug 46 kann allgemein als Strahlmittel 46 beschrieben werden, das an einer drehbaren Verbindung, die durch eine Schwenkverbindung 201 bestimmt ist, mit dem Positionierungswerkzeug 44 so verbunden ist, daß die Strahlmittel 46 gegenüber dem Positionierungswerkzeug 44 und dem Verrohrungsventil 24 drehbar sind. Das Strahlwerkzeug 46 kann so die zerbrechbaren Stopfen aus dem Verrohrungsventil 24 hydraulisch herausschießen, während sich das Strahlwerkzeug 46 gegenüber dem Positionierungswerkzeug 44 und dem Verrohrungsventil 24 dreht.
• Das Strahlwerkzeug 46 enthält eine Strahlungsuntereinheit 200 mit einer darin bestimmten Kammer 202 mit oberen und unteren Enden 204 bzw. 206. Die Untereinheit 200 hat eine Umfangswand 208 mit einer Vielzahl von Strahlungsöffnungen 210, die sich durch diese hindurch erstrecken und mit der Kammer 202 in Verbindung stehen. Jede Strahlungsöffnung 210 ist in einem Gewindeeinsatz 212 bestimmt, der in ein zurückspringendes Teil 214 einer zylindrischen Außenfläche 216 der Strahlungsuntereinheit 200 eingesetzt ist.
• Rückschlagventilmittel 218 sind im unteren Ende der Kammer 202 angeordnet, um einen freien, nach oben gerichteten Fluiddurchfluß durch die Kammer 202 zu gestatten und einen nach unten gerichteten Fluidfluß aus dem unteren Ende 206 der Kammer 202 zu verhindern, so daß ein nach unten gerichteter Fluidfluß durch die Kammer 202 durch die Strahlungsöffnungen 210 umgeleitet wird.
• Die Rückschlagventilmittel 218 enthalten einen Sitz 220, der im offenen unteren Ende 206 der Kammer 202 bestimmt ist, und ein Kugelventilglied 222, das so dimensioniert ist, daß es abdichtend an dem Sitz 220 anliegt. Das Kugelventilglied 222 kann sich frei nach oben in die Kammer 202 bewegen.
• Die Strahlungsuntereinheit 200 enthält ferner eine Kugelzurückhaltung 224' im offenen oberen Ende 204 der Untereinheit 200, um zu verhindern, daß das Kugelventilglied 222 durch aufwärts fließendes Fluid aus der Kammer 202 ausgetragen wird.
• Das Kugelventil ermöglicht, daß der Rohrstrang 36 während der Einfahrt in die Bohrung 10 gefüllt wird, und gestattet auch eine Umkehrzirkulation durch das Waschwerkzeug 48. Zusätzlich ist die Kugel 222 selbst-zentriert, um ihren leichten Sitz zu erleichtern, wenn sich das Strahlwerkzeug 46 in einer Horizontalstellung wie in dein abweichenden Teil 22 der Bohrung 10 befindet.
• Das Waschwerkzeug 48 befindet sich unterhalb des Strahlwerkzeuges 46 und ist wirkungsmäßig ebenfalls dem Strahlwerkzeug 46 zugeordnet, wie weiter unten beschrieben wird. Das Waschwerkzeug 48 kann allgemein als eine Waschvorrichtung 48 beschrieben werden, die sich unterhalb des Positionierungswerkzeuges 44 und des Strahlwerkzeuges 46 befindet, um die Bohrung des Verrohrungsstranges 12 während einer Umkehrzirkulation durch den Bohrungsringsraum 38 nach unten und durch das Waschwerkzeug 48 und das Strahlungswerkzeug 46 nach oben zu waschen.
• Die am besten in Figur 3A zu sehende Schwenkverbindung 201 kann als ein Schwenkmittel 201 beschrieben werden, um die erwähnte drehbare Verbindung zwischen dem Positionierungswerkzeug 44 und dem Strahlwerkzeug 46 herzustellen und das Positionierungswerkzeug 44 und das Strahlwerkzeug 46 zur gemeinsamen Längsbewegung gegenüber der Bohrung 10 zu verbinden.
• Das Strahlwerkzeug 46 enthält ferner einen drehbaren Strahldorn 224, der durch einen Verbinder 226 fest an der Strahlungsuntereinheit 200 angebracht ist. Der Verbinder 226 ist an einem Gewinde 228 mit dem Strahldorn 224 schraubverbunden, wobei Feststellschrauben 230 die feste Verbindung aufrechterhalten. Der Verbinder 226 ist mit der Strahlungsuntereinheit 200 an einer Schraubverbindung 232 fest verbunden, wobei die Verbindung durch Feststellschrauben 234 aufrechterhalten wird. Zwischen dem Strahldorn 224 und dem Verbinder 226 ist eine O-Ringdichtung 236 und zwischen dem Verbinder 226 und der Strahlungsuntereinheit 200 eine O-Ringdichtung 238 vorgesehen.
• Der Strahldorn 224 ist somit durch den Verbinder 226 fest an der Strahlungsuntereinheit 200 angebracht, so daß sich der Strahldorn 224 und die Strahlungsuntereinheit 200 zusammen gegenüber dem Positionierungswerkzeug 44 verdrehen.
• Der Strahldorn 224 hat eine Strahldornbohrung 240, die darin durchgehend bestimmt ist und mit der Kammer 202 der Strahlungsuntereinheit 200 in Verbindung steht.
• Der Strahldorn 224 ist konzentrisch und drehbar durch eine Bohrung 242 in dem Positionierungsdorn 132 des Positionierungswerkzeuges 44 aufgenommen.
• Der Strahldorn 224 verläuft nach oben durch das gesamte Positionierungswerkzeug 44 zu der Schwenkverbindung 201.
• Die Schwenkverbindung 201 enthält ein Schwenkgehäuse 244, das am oberen Ende des Positionierungsdorns 132 an einer Schraubverbindung 246 verbunden ist, wobei Feststellschrauben 248 die Verbindung aufrechterhalten. Zwischen dem Schwenkgehäuse 244 und dem Positionierungsdorn 132 ist eine O-Ringdichtung 250 vorgesehen. Das Schwenkgehäuse 244 ist aus einem unteren Gehäuseabschnitt 252 und einem oberen Gehäuseabschnitt 254 aufgebaut, die an einer Schraubverbindung 256 verbunden sind.
• Die unteren und oberen Gehäuseabschnitte 252 und 254 bestimmen eine innere ringförmige Ausnehmung 258 in dem Schwenkgehäuse 244.
• Der Strahldorn 224 enthält eine obere Strahldornverlängerung 260, die mit dem unteren Strahldornteil an einem Gewinde 262 verbunden ist. Die obere Strahldornverlängerung hat eine äußere Ringschulter 264, die daran bestimmt ist und in der ringförmigen Ausnehmung 258 des Schwenkgehäuses 244 aufgenommen ist.
• Obere und untere Drucklager 266 und 268 sind in der ringförmigen Ausnehmung 258 oberhalb und unterhalb der Ringschulter 264 angeordnet. Das obere Drucklager 266 hat einen Außenring 270, der an dem Schwenkgehäuse 244 befestigt ist, und einen Innenring 272, der an der Strahldornverlängerung 260 befestigt ist. Das untere Drucklager 268 enthält einen Außenring 274, der an dem Schwenkgehäuse 244 befestigt ist, und einen Innenring 276, der an dem Strahldorn 224 befestigt ist.
• Ein oberes Endteil 278 der Strahldornverlängerung 260 erstreckt sich durch das obere Ende des oberen Schwenkgehäuseabschnittes 254, wobei dazwischen eine O-Ringdichtung 280 vorgesehen ist.
• Ein oberer Adapter 282 ist an einem Gewinde 284 mit dem oberen Endteil 278 der Strahldornverlängerung 260 verbunden, wobei dazwischen eine O-Ringdichtung 286 vorgesehen ist. Der obere Adapter 282 enthält Gewinde 288 zur Verbindung mit dem Rohrstrang 36 von Figur 1, so daß der Rohrstrang 36 mit der Bohrung 240 des Strahldorns 224 in Fluidverbindung steht.
Die zerbrechbaren Einsätze
• Wie vorstehend erwähnt, besteht die bevorzugte Ausgestaltung der zerbrechbaren Stopfen 96 und 98 darin, daß ein hohler Einsatzring 120 oder 122 mit Außengewinde mit einem zerbrechbaren Material gefüllt ist, das vorzugsweise Cal Seal ist, das von der U. S. Gypsum Company erhältlich ist. Cal Seal ist ein Calciumsulfatzenient mit einer Tragfähigkeit, das heißt Festigkeit von ungefähr 17,2 MPa (2 500 psi). Dieses Material kann durch einen hydraulischen Strahl von klarem Wasser bei Drücken von 27,6 MPa (4 000 psi) oder darüber leicht zerkleinert werden, der ohne weiteres mit üblichen Rohrsträngen zugeführt werden kann. Das hydraulische Herausschießen der aus Cal Seal konstruierten Stopfen erfolgt vorzugsweise bei hydraulischen Drücken in einem Bereich von 27,6 MPa bis 34,5 MPa (ca. 4 000 psi bis ca. 5 000 psi).
• Typische übliche Rohrstränge 36 können hydraulische Drücke bis zu 82,3 MPa (ca. 12 000 psi) übertragen. Um daher bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung einen üblichen Rohrstrang zu verwenden, ist es wünschenswert, daß die zerstörbaren Stopfen aus einem Material konstruiert sind, dessen Tragfähigkeit hinreichend niedrig ist, so daß dies Material durch einen hydraulischen Wasserstrahl bei einem Druck nicht über 82,3 MPa (ca. 12 000 psi) ohne weiteres zerstört werden kann. Solche Materialien können dann nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zerstört werden, wobei ein Rohrstrang üblicher Festigkeit eingesetzt wird, ohne daß die Notwendigkeit zur Verwendung irgendwelcher schleifender Materialien oder von Säuren oder anderen flüchtigen Substanzen besteht.
• Man erkennt, daß die klaren Fluide, die vorzugsweise zum Herausschießen der Stopfen aus den Verbindungsöffnungen eingesetzt werden, nur in einem relativen Sinn "klar" sind. Dies bedeutet lediglich, daß sie keine wesentlichen Mengen schleifender Materialien zum Zweck des Abschleifens der Stopfen enthalten und auch keine Säuren oder dergleichen enthalten müssen. Das bevorzugte Stopfenmaterial ist daher durch ein Material bestimmt, das eine solche Tragfähigkeit hat, daß es durch einen hydraulischen Wasserstrahl bei einem Druck nicht über 82,3 MPa (ca. 12 000 psi) ohne weiteres zerstört werden kann. Solche Stopfen können natürlich auch durch Hydraulikstrahlen zerstört werden, die tatsächlich schleifende Materialien oder Substanzen wie Säure enthalten.
• Die meisten Materialien zeigen, wenn sie einem Hydraulikstrahl von klarem Wasser ausgesetzt werden, einen "Schwellendruck", welcher derjenige Hydraulikdruck ist, der erforderlich ist, um das Material mit dem Hydraulikstrahl leicht zu zerstören oder zu durchschneiden. Bei Drücken unterhalb dieser Schwelle findet nur eine geringe Zerstörung statt. Bei Drücken bedeutend oberhalb der Schwelle wird das Material leicht zerstört. Es besteht kein bedeutender Vorteil darin, den Druck weiter auf Werte hoch oberhalb dieser Schwelle zu erhöhen.
• Der Wert für diesen "Schwellendruck" hängt bei einem gegebenen Material bis zu gewissem Grade von der Art des Materials ab. In jedem Falle ist äedoch der Schwellendruck immer höher als die Tragfähigkeit des Materials.
• Beispielsweise bei einem Calciumsulfatzement wie Cal Seal mit einer Tragfähigkeit von 17,2 MPa (2 500 psi) wird das Material leicht unter einem hydraulischen Wasserstrahl mit einem Hydraulikdruck von 27,6 MPa (ca. 4 000 psi) zerstört. Bei diesen Drücken wird ein Cal Seal-Stopfen praktisch in wenigen Minuten zerstört.
• In Anbetracht des Maximaldrucks, der typischerweise durch einen üblichen Rohrstrang verfügbar ist, das heißt eines Hydraulikdruckes von nicht mehr als 82,3 MPa (ca.12 000 psi), sollten für die zerstörbaren Stopfen Materialien verwendet werden, deren Tragfähigkeit geringer als 34,5 MPa (ca. 5 000 psi) ist. Diese Materialien können allgemein durch Strahlen mit einem Hydraulikdruck von 82,3 MPa (12 000 psi) oder darunter durchtrennt werden. Wenn zementartige Materialien verwendet werden, sollten diese Materialien allgemein eine Tragfähigkeit von weniger als 24,1 MPa (ca. 3 500 psi) haben.
• Eine Anzahl anderer Materialien als der Calciumsulfatzement der Marke Cal Seal werden in einigen Fällen als gute Kandidaten zur Verwendung bei der Konstruktion der zerstörbaren Stopfen angesehen. Geeignet formulierter Portland-Zement mit einer Tragfähigkeit im Bereich von 6,9 bin 24,1 MPa (1 000 bis 3 500 psi) kann in einigen Fällen brauchbar sein, und zwar abhängig von seiner Formulierung, seinem Alter etc. Einige Kunststoffmaterialien können eingesetzt werden. Auch Verbundwerkstoffe wie Eisenpulver oder anderes Metall in einem Epoxyträger sind mögliche Kandidaten.
Das Waschwerkzeug
• Das Waschwerkzeug 48 kann allgemein als eine Vorrichtung beschrieben werden, die an dem Rohrstrang 36 betrieben wird, um die Verrohrungsbohrung 13 zu säubern. Das Waschwerkzeug 48 enthält ein Waschwerkzeuggehäuse 290 mit einem Gewinde 292 an seinem oberen Ende, das allgemein als Verbindungsmittel 292 zur Verbindung des Gehäuses 290 mit dem Rohrstrang 36 über die anderen, dazwischen befindlichen Werkzeuge beschrieben werden kann.
• Das Waschwerkzeug 48 enthält obere Packermittel 294, die mit dem Gehäuse 290 zur Abdichtung zwischen dem Gehäuse 290 und der Verrohrungsbohrung 13 verbunden sind.
• Die oberen Packermittel 294 sind in Figur 4E am Ort innerhalb der Verrohrung 12 gezeigt. Man sieht dort, daß die oberen Packermittel 294 einen Oberteil 38A des Bohrungsringraums 38 oberhalb der oberen Packermittel 294 bestimmen.
• Das Waschwerkzeug 48 enthält ferner untere Packermittel 296, die zur Abdichtung zwischen dem Gehäuse 290 und der Verrohrungsbohrung 13 mit dem Gehäuse 290 unterhalb der oberen Packermittel 294 verbunden sind und einen Zwischenteil 38B des Bohrungsringraumes 38 zwischen den oberen und unteren Packermitteln 294 und 296 und einen Unterteil 38C des Bohrungsringraumes 38 unterhalb der unteren Packermittel 296 bestimmen.
• Das Gehäuse 290 hat obere Fluidumleitmittel 298, die darin bestimmt sind, um das Oberteil 38A und das Zwischenteil 38B des Bohrungsringraumes zu verbinden, so daß durch den Bohrungsringraum 38 nach unten gepumptes Fluid um die oberen Packermittel 294 herum geleitet und in den Zwischenteil 38B des Bohrungsringraumes 38 gerichtet wird, um die Verrohrungsbohrung 13 im Zwischenteil 38B des Bohrungsringraumes zu waschen.
• Das Gehäuse 290 hat auch untere Fluidumleitungsmittel 300, die darin bestimmt sind, um das Zwischenteil 38B und das Unterteil 38C des Bohrungsringraums 38 zu verbinden, so daß Fluid aus dem Zwischenteil 38B des Bohrungsringraums um die unteren Packermittel 296 herum geleitet und in den Unterteil 38C des Bohrungsringraums gerichtet wird, um die Verrohrungsbohrung 13 unterhalb der unteren Packermittel 296 zu waschen.
• Das Gehäuse 290 hat auch eine in Längsrichtung verlaufende Gehäusebohrung 302, die sich durch das Gehäuse hindurch erstreckt und ein offenes unteres Ende 304 hat, so daß Fluid im Unterteil 38C des Bohrungsringraums durch die Gehäusebohrung 302 des Waschwerkzeuges und den Rohrstrang 36 nach oben zurückfließen kann, um Bruchteile wie Zementpartikel und dergleichen aus der Verrohrungsbohrung 13 herauszutragen.
• Die oberen Packermittel 294 bilden einen nach oben weisenden Packerbecher 294, und die unteren Packermittel 296 bilden einen nach unten weisenden Packerbecher 296.
• Das Waschwerkzeuggehäuse 290 enthält einen Innendorn- Gehäuseabschnitt 306 mit einer durch diesen hindurch verlaufenden Längsbohrung 302.
• Das Gehäuse 290 enthält auch eine Packerdornanordnung 308, die konzentrisch um den Innendorn-Gehäuseabschnitt 306 angeordnet ist und dazwischen einen Werkzeugringraum 310 bestimmt. Dichtmittel 312 sind zwischen dem Innendorn- Gehäuseabschnitt 290 und der Packerdornanordnung 308 vorgesehen, um den Werkzeugringraum 310 in einen oberen Werkzeugringraumteil 314 und einen unteren Werkzeugringraumteil 316 zu unterteilen, die einen Teil der oberen und unteren Umleitmittel 298 bzw. 300 bilden.
• Die Packerdornanordnung 308 enthält einen oberen Packerdorn 318, einen Zwischenpackerdorn 320 und einen unteren Packerdorn 322.
• Der Innendorn-Gehäuseabschnitt 306 enthält eine nach oben weisende, ringförmige Stützschulter 524 nahe ihrem unteren Ende, an der der untere Packerdorn 322 abgestützt ist. Der obere Packerdorn 318 ist in einer zurückspringenden Ringnut 326 eines oberen Nippels 328 des Waschwerkzeuggehäuses 290 aufgenommen.
• Der Nippel 328 und der Innendorn-Gehäuseabschnitt 306 sind bei 330 Schraubverbunden, und die Packerdornanordnung 308 und die oberen und unteren Packerbecher 294 und 296 sind dazwischen fest am Ort gehalten.
• Der obere Packerbecher 294 hat einen Verankerungsringteil 332, der um einen Außenfläche 334 des oberen Packerdorns 318 von verringertem Durchmesser herum angeordnet und zwischen dem oberen Packerdorn 318 und dem Zwischenpackerdorn 320 eingeschlossen ist.
• Der untere Packerbecher 296 hat einen Verankerungsringteil 336, der um eine Außenfläche 338 des unteren Packerdorns 322 von verringertem Durchmesser herum angeordnet und zwischen dem Zwischenpackerdorn 320 und dem unteren Packerdorn 322 eingeschlossen ist.
• Zwischen dem oberen Packerdorn 318 und dem Zwischenpackerdorn 320 ist eine O-Ringdichtung 340,und zwischen dem Zwischenpackerdorn 320 und dem unteren Packerdorn 322 ist eine O-Ringdichtung 342 vorgesehen.
• Die oberen Fluidumleitkanalmittel 298 des Gehäuses 290 enthalten eine Vielzahl von Zufuhröffnungen 344, die sich durch den oberen Packerdorn erstrecken, um den Oberteil 38A des Bohrungsringraums mit dem oberen Werkzeugringraumteil 314 zu verbinden. Die oberen Fluidumleitkanalmittel 298 enthalten ferner eine Vielzahl von Strahlöffnungen 346, die auch als obere Waschöffnungen 346 bezeichnet werden können und sich durch den Zwischenpackerdorn 320 hindurch erstrecken, um den oberen Werkzeugringraumteil 314 mit dem Zwischenteil 38B des Bohrungsringraums zu verbinden. Die Strahlöffnungen 346 sind unter einem spitzen Winkel 348 zur Längsachse 156 des Innendorn-Gehäuseabschnittes 306 nach unten gerichtet.
• Die unteren Fluidumleitkanalmittel 300 enthalten eine Vielzahl von Rückflußöffnungen 350, die sich durch den Zwischenpackerdorn 320 unterhalb der Strahlöffnungen 346 hindurch erstrecken, um den Zwischenteil 38B des Bohrungsringraums mit dem unteren Werkzeugringraumteil 316 zu verbinden. Die unteren Fluidumleitkanalmittel 300 enthalten ferner eine Vielzahl von unteren Waschöffnungen 352, die sich durch den unteren Packerdorn 322 erstrecken, um den unteren Werkzeugringraumteil 316 mit dem Unterteil 38C des Bohrungsringraums zu verbinden.
• Die Strahlöffnungen 346 bilden ein Mittel, um im Zwischenteil 38B des Bohrungsringraums Fluidstrahlen gegen die Verrohrungsbohrung 13 zu richten. Die Strahlöffnungen sind unter einem spitzen Winkel 348 nach unten gerichtet, so daß Bruchstücke, die aus der Verrohrungsbohrung 13 in den Zwischenteil 38B des Bohrungsringraums gewaschen sind, nach unten zu den Rückflußöffnungen 350 gewaschen werden.
• Der Innendorn-Gehäuseabschnitt 306 des Waschwerkzeuggehäuses 290 enthält eine Vielzahl von Zähnen 354, die an seinem unteren Ende bestimmt sind, so daß bei Drehung des Gehäuses 290 die Zähne 354 Bruchstücke wie Restzement in der Verrohrungsbohrung 13 zerbrechen.
• Das Waschwerkzeug 48 wird in der folgenden Weise verwendet. Während das Werkzeug durch den Verrohrungsstrang 12 herabgelassen wird, wird es durch Drehung des Rohrstranges 36 verdreht. Gleichzeitig wird Fluid durch den Bohrungsringraum 38 nach unten gepumpt.
• Die rotierenden Zähne 354 brechen Bruchstücke in einem Teil der Verrohrungsbohrung los. Bohrungsfluid, das durch den Verrohrungsringraum 38 nach unten zirkuliert wird, wird an den oberen und unteren Packerbechern 294 und 296 durch die Umleitkanalmittel 298 bzw. 300 vorbei geleitet und tritt durch die unteren Waschöffnungen 352 aus, um die durch die rotierenden Zähne 354 erzeugten Bruchstücke wegzuwaschen und diese Bruchstücke mit dem Bohrungsfluid durch die in Längsrichtung verlaufende Gehäusebohrung 302 und den Rohrstrang 36 nach oben umgekehrt zu zirkulieren.
• Nachdem der Teil der Bohrung, an dem anfänglich die Zähne 354 angegriffen haben, durch die unteren Waschöffnungen 352 gewaschen worden ist, wischt der untere Packerbecher 296 diesen Teil der Verrohrungsbohrung 13 in dem Maße, in dem das Waschwerkzeug 48 durch den Verrohrungsstrang 12 nach unten vorgetrieben wird.
• Der Teil der Verrohrungsbohrung 13, der von dem unteren Packerbecher 296 ausgewischt wurde, wird dann durch einen Strahl von Fluid gewaschen, das aus den Strahlöffnungen oder oberen Waschöffnungen 346 austritt.
• Das gerade beschriebene Verfahren stellt ein kontinuierliches Verfahren dar, bei dem Bruchstücke losgebrochen werden und durch Umkehrzirkulation aus einem Teil der Verrohrungsbohrung durch die Bohrung nach oben gefördert werden, während ein anderer Teil der Verrohrungsbohrung ausgewischt und ein wieder anderer Teil der Verrohrungsbohrung durch Strahlen gewaschen wird. Diese Schritte werden gleichzeitig an verschiedenen Teilen der Verrohrungsbohrung und in der erwähnten Reihenfolge an jedem Teil der Verrohrungsbohrung ausgeführt.
• Es sei weiter angemerkt, daß das Bohrungsfluid, das einen Teil der Verrohrungsbohrung durch Strahlen wäscht, wenn es aus den Strahlöffnungen 346 austritt, zeitlich nachfolgend verwendet wird, um die Bruchstücke durch Umkehrzirkulation aus einem unteren Teil der Verrohrungsbohrung herauszubringen, das sich an den unteren Waschöffnungen 352 befindet.
Verfahren zum Betrieb
• Die Verwendung des Verrohrungsventils 24 in stark abweichenden Bohrungsteilen 22 zusammen mit dem Werkzeugstrang, der in Figuren 3A-3E gezeigt ist, stellt ein System zur Komplettierung stark abweichender Bohrungen zur Verfügung, das in solchen Bohrungen die Komplettierungskosten dadurch wesentlich verringert, daß Perforierarbeiten wegfallen, sowie die Notwendigkeit zur Einrichtung isolierter Zonen durch die Verwendung von Packern und Brückenstopfen. Im allgemeinen ergibt dieses System wesentliche Zeiteinsparungen bei der Bohrausrüstung während der Komplettierung der Bohrung.
• Die Komplettierung der Bohrung 10 unter Verwendung dieses Systems beginnt mit der Zementierung des Produktionsverrohrungsstranges 12 in der Bohrung 14 mit Zement, wie bei 16 angezeigt ist. Insbesondere wird die Bohrung über die interessierenden Zonen zementiert, in denen Verrohrungsventile wie 24, 26 und 28 vor dem Einfahren des Verrohrungsstranges 12 in die Bohrung angebracht worden sind. Mit diesem System ist ein Verrohrungsventil wie 24 an jeder Stelle angeordnet, an der die Bohrung 10 an einer interessierenden, unter der Oberfläche befindlichen Formation wie den unter der Oberfläche befindlichen Formationen 30, 32 und 34 stimuliert werden soll. Diese interessierenden Punkte sind vorher auf der Basis der Bohrungsvermessung und anderen analytischen Daten des Reservoirs bestimmt worden. Der Verrohrungsstrang oder Auskleidungsstrang 12 enthält die geeignete Anzahl von Verrohrungsventilen wie 24 und wird innerhalb der Bohrung 14 zentriert und am Ort zementiert, wobei zulässige Verfahren zur Zementierung in Horizontal-Lochanwendungen verwendet werden.
• Nach der Zementierung sollte ein Durchgang mit einem Bohrer und Stabilisator gemacht werden, um soweit als möglich eine Säuberung und Entfernung von restlichem Zement vorzunehmen, der im Horizontalabschnitt 22 am Boden der Verrohrung 12 liegt. Die verwendete Bohrergröße sollte den größten Durchmesser haben, der sicher durch den Verrohrungsstrang 12 geführt werden kann. Nach der Säuberung auf der gesamten Tiefe der Bohrung durch Ausbohren restlichen Zementes sollte das Fluid in dem Verrohrungsstrang 12 gegen ein filtriertes, klares Komplettierungsfluid ausgewechselt werden, das zur Verwendung bei der Komplettierung der Bohrung geeignet ist, falls dies nicht bereits geschehen war, als während des Zementierungsverfahrens der letzte Zementstopfen verdrängt wurde.
• Die nächste Einfahrt in die Bohrung erfolgt mit dem Werkzeugstrang nach Figuren 3A-3E, der das Positionierungswerkzeug 44, das Stranlwerkzeug 46 und das Waschwerkzeug 48 enthält, wie schematisch in Figur 1 dargestellt ist. In Figur 1 ist die Werkzeuganordnung so dargestellt, wie sie anfänglich in den vertikalen Teil 18 der Bohrung 10 herabgelassen wird. Die Werkzeuganordnung durchläuft den gebogenen Teil 20 und fährt in den Horizontalteil 22 der Bohrung 10 ein. Die Werkzeuganordnung sollte zunächst gerade bis unterhalb des untersten Verrohrungsventils 28 eingefahren werden.
• Dann beginnt die Hydraulikstrahlung unter Verwendung eines gefilterten, klaren Komplettierungsfluids. Die Hydraulikstrahlung wird mit dem Strahlwerkzeug 46 dadurch ausgeführt, daß Fluid durch den Rohrstrang 36 nach unten und aus den Strahlöffnungen 210 nach außen gepumpt wird, so daß Hochdruckstrahlen des Fluids auf die Verrohrungsbohrung 13 auftreffen. Der Rohrstrang 56 wird gedreht, während das Strahlwerkzeug 46 durch das Verrohrungsventil 28 nach oben bewegt wird, um aus allen Ausnehmungen im Innendurchmesser des Verrohrungsventils 28 verbleibende Zementreste zu entfernen. Dies ist besonders wichtig, wenn sich das Verrohrungsventil 28 in einem abweichenden Bohrungsteil befindet, weil bedeutende Zementmengen entlang der unteren Innenfläche des Verrohrungsventils 28 vorhanden sind. Dieser Zement muß entfernt werden, um die korrekte Anlage des Positionierungswerkzeuges 44 an der Hülse 66 sicherzustellen. Während dieser Strahlarbeiten sollte das Positionierungswerkzeug 44 in eine seiner Zwischenstellungen eingebracht werden, wie sie durch die Ansatzstellungen 184B oder 184F dargestellt sind, so daß sich das Positionierungswerkzeug 44 durch das Verrohrungsventil 28 nach oben bewegen kann, ohne an der Gleithülse 66 des Verrohrungsventils 28 anzugreifen.
• Es sei bemerkt, daß beim Gebrauch der Ausdrücke "aufwärts" oder "abwärts" im Zusammenhang mit einer Bewegungsrichtung in der Bohrung diese Ausdrücke so verwendet werden, daß sie eine Verstellung entlang der Bohrungsachse entweder in der Bohrlochrichtung nach oben oder nach unten bezeichnen, was in vielen Fällen nicht genau vertikal ist und in einem horizontal ausgerichteten Teil der Bohrung tatsächlich horizontal sein kann.
• Nach dem hydraulischen Bestrahlen der Innenbohrung des Verrohrungsventils 28 wird das Positionierungswerkzeug 44 wieder durch das Verrohrungsventil 28 hinabgelassen und in eine Stellung gebracht, die durch die Ansatzstellung 184D dargestellt wird. Das Positionierungswerkzeug 44 wird nach oben gezogen, so daß der untere Keil 176 an den unteren Eingriffsblöcken 166 angreift, um diese radial nach außen zu drängen, so daß ihre nach oben weisenden Schultern 170 an der Schulter 126 der Gleithülse 66 angreifen. Der Rohrstrang 36 wird unter Anlegen einer nach oben gerichteten Kraft von ungefähr 10 000 Pfund an die Gleithülse 66 des Verrohrungsventils 28 nach oben gezogen. Der Innenring 76, der anfänglich in die erste Nut 78 des Ventilgehäuses 50 eingreift, wird infolge des nach oben gerichteten Zuges von 10 000 Pfund zusammengedrückt und gibt die erste Nut 78 frei. In dem Maße, wie sich der Innenring 76 zusammendrückt und frei wird, erkennt man an der Oberfläche eine Abnahme in der nach oben gerichteten Kraft, was den Beginn einer Öffnungssequenz anzeigt. Die Gleithülse 66 wird weiter um ihren ganzen Verschiebungsbereich gezogen, was durch einen plötzlichen Anstieg in der Gewichtsanzeige an der Oberfläche bestätigt wird, wenn das obere Ende der Gleithülse 66 an das untere Ende 63 der oberen Handhabungsuntereinheit 65 stößt, wie in Figur 4B gezeigt ist. An diesem Punkt kommt der Ring 76 mit der zweiten Verriegelungsnut 80 in Eingriff.
• Zu dieser Zeit wird der Aufwärtszug am Rohrstrang verringert, um eine Aufwärtskraft von ungefähr 5 000 bis 8 000 Pfund an den Öffnungsblöcken 166 aufrechtzuerhalten. Während der Aufrechterhaltung des Aufwärtszuges bleiben die Öffnungsblöcke 166 so in Wirkeingriff mit der Schulter 126 der Gleithülse 66, und es beginnt eine Drehung des Arbeitsstranges 36 unter Aufrechterhaltung der geringstmöglichen Drehgeschwindigkeit. Während sich der Rohrstrang 36 dreht, dreht sich auch das Strahlwerkzeug 46, das durch den Strahldorn 224 mit dem Rohrstrang 36 verbunden ist. Während der langsamen Drehung des Arbeitsstranges 36 und des Strahlwerkzeuges 46 wird Fluid unter Hochdruck durch den Rohrstrang 36 nach unten und aus den Strahlöffnungen 210 nach außen gerichtet.
• Wenn die Gleithülse 66, wie gerade beschrieben, nach oben in ihre offene Stellung gleitet, sind alle Hülsenverbindungsöffnungen 94 zu den jeweiligen Gehäuseverbindungsöffnungen 56 ausgerichtet, wie in Figur 4D zu sehen ist. Auch sind die Strahlöffnungen 210 des Strahlwerkzeuges 46 zu einer Vielzahl im Längsabstand angeordneter Ebenen 354, 356, 358 und 360 (siehe Figur 4D) ausgerichtet, in denen die Hülsenöffnungen 56 und die Gehäuseöffnungen 94 liegen. Die in Figur 4D gezeigten Ebenen 354 bis 360 sind im Blick auf die Kante gezeigt und verlaufen senkrecht aus der Papierebene, in der die Figur 4D gezeichnet ist.
• Das Strahlwerkzeug 46 wird gedreht, während die Ausrichtung der Strahlöffnungen 210 zu den Ebenen 354 bis 360 aufrechterhalten wird, so daß die zerbrechbaren Stopfen 96 und 98, die sich anfänglich in den Gehäuseverbindungsöffnungen 56 und den Hülsenverbindungsöffnungen 94 befinden, wiederholt von den Hochgeschwindigkeits-Fluidströmen aus den Strahlöffnungen 210 getroffen werden, um die Stopfen zu zerstören.
• Nach ausreichend langem hydraulischen Bestrahlen der Stopfen,um das die Öffnungen versperrende Material zu entfernen, können die Bohrlochsicherungen 40 (siehe Figur 1) geschlossen werden und die Bohrung 10 kann unter Druck gesetzt werden, um Fluid in die Formation 34 neben dem Verrohrungsventil 28 einzupumpen, um, falls gewünscht, die Entfernung der Stopfen zu bestätigen, und in passendem Maße auf der Basis von erwarteten Formationsaufbruchsdrücken und Druckbegrenzungen durch die Bohrlochsicherungen 40 und den Verrohrungsstrang 12.
• Nach vollständigem Bestrahlen der Stopfen und Beendigung der Druckprüfung wird das Positionierungswerkzeug 44 in eine Stellung eingebracht, die durch die Ansatzstellung 184A dargestellt wird, in der der Positionierungsdorn 132 gegenüber den Feststellmitteln 130 abwärts gleitet, bis der obere Keil 174 mit den Schließblöcken 154 zum Eingriff kommt. In dem Maße, in dem sich das Positionierungswerkzeug 44 durch das Verrohrungsventil 28 nach unten bewegt, werden die Schließblöcke 154 nach außen verdrängt, und ihre nach unten weisenden Schultern 162 kommen in Anlage an die Schulter 128 der Gleithülse 66. Dann wird eine nach unten gerichtete Kraft von ungefähr 10 000 Pfund an die Gleithülse 66 angelegt, um den Ring 76 zusammenzudrücken und außer Anlage mit der oberen Nut 80 zu bringen. Die Hülse 66 gleitet dann nach unten bis der Ring 76 in die untere Nut 78 eingreift und das Ventil wieder in der in Figuren 2A bis 2E gezeigten Stellung ist, außer daß die Stopfen nun zerstört und aus den Hülsenöffnungen 94 und den Gehäuseöffnungen 56 entfernt worden sind.
• Falls gewünscht, können die Bohrlochsicherungen 40 wieder geschlossen werden, und die Verrohrung kann einer Druckprüfung unterworfen werden, um zu bestätigen, daß das Verrohrungsventil 28 in der Tat geschlossen ist.
• Dann wird der Rohrstrang nach oben zum nächstniedrigeren Verrohrungsventil wie dem Verrohrungsventil 26 bewegt und die Reihenfolge wiederholt. Nachdem das Verrohrungsventil 26 in der gerade beschriebenen Weise behandelt worden ist, wird der Werkzeugstrang wieder nach oben zu dem nächstniedrigeren Verrohrungsventil bewegt, bis schließlich alle Verrohrungsventile hydraulisch bestrahlt worden sind, um restlichen Zement zu entfernen, und dann geöffnet und die Stopfen durch Bestrahlung aus ihnen entfernt und danach die Ventile wieder geschlossen worden sind.
• Nachdem alle Verrohrungsventile ausgestrahlt und wieder geschlossen sind, sollte der Arbeitsstrang bis zum oberen Ende der Auskleidung oder dem oberen Ende des abweichenden Abschnittes 22 der Verrohrung 12 hochgezogen und rückgewaschen werden. Die Rückwäsche wird durch Umkehrzirkulation nach unten durch den Bohrungsringraum 38, durch die Umleitkanäle 298 und 300 des Waschwerkzeuges 48 und zurück nach oben durch die Bohrung 302 des Waschwerkzeuges 48 und nach oben durch den Rohrstrang 56 erreicht. Die Verrohrung wird in der Richtung nach unten zurückgewaschen, während der Werkzeugstrang durch die Bohrung nach unten bewegt wird, bis die Verrohrung zu ihrer ganzen Tiefe rückgewaschen ist, um alle verbleibenden Bruchstücke aus der Hydraulikbestrahlung in Vorbereitung für die Hauptstimulation zu entfernen. Nach Beendigung der Rückwäsche wird der Arbeitsstrang zum Austausch gegen die erforderliche Werkzeuganordnung für eine Stimulierung, zum Beispiel eine Frakturierung aus der Bohrung herausgezogen.
• Figur 6 stellt einen Stimulierungswerkzeugstrang am Ort innerhalb der Bohrung 10 dar, der in diesem Fall ein Frakturierungswerkzeugstrang ist. Der Arbeitsstrang für Frakturierungen enthält das Waschwerkzeug 48, das am unteren Ende des Positionierungswerkzeuges 44 angebracht ist, das sich unterhalb eines Packers 362 befindet, die alle von dem Rohrstrang 36 herabhängen. Weitere Hilfsausrüstung wie Sicherheitsventile oder dergleichen können sich ebenfalls in dem Arbeitsstrang befinden.
• Der in Figur 6 dargestellte Arbeitsstrang wird bis zum Boden des Verrohrungsstranges 12 eingefahren, und das unterste Verrohrungsventil 28 ist mit einem Positionierungswerkzeug 44 im Eingriff, um die Gleithülse 66 des Verrohrungsventils 28 in eine offene Stellung zu bewegen, in der seine Hülsenverbindungsöffnungen 94 zu den Gehäuseverbindungsöffnungen 56 ausgerichtet sind. Aus den Öffnungen sind die Stopfen bereits herausgeschossen, so daß, wenn die Hülse 66 in ihre offene Stellung verstellt ist, das Innere des Verrohrungsstranges 12 durch die offenen Öffnungen 94 und 56 mit der umgebenden Formation 34 in Verbindung steht.
• Dann wird das Positionierungswerkzeug 44 von der Gleithülse 66 gelöst und der Arbeitsstrang bis zu einer gewünschten Stelle oberhalb des Hülsenventils 28 angehoben, in der der Packer 362 gesetzt wird. Dann wird die Zone 34 wie gewünscht stimuliert. Bei einem Frakturierungsstrang wird ein Frakturierfluid durch die Öffnungen des Verrohrungsventils 28 in die umgebende Formation eingepumpt, um Frakturen 364 zu bilden. Man erkennt, daß viele andere Arten von Stimulierungsarbeiten wie Säuerungsverfahren und dergleichen an der Formation 34 durch das Verrohrungsventil 28 ausgeführt werden können.
• Nach der Stimulierung kann die Zone 54 gereinigt und, wie gewünscht, dadurch geprüft werden, daß durch den Rohrstrang 36 zurück nach oben produziert wird. Nach der Prüfung wird die Zone 34 totgepumpt, um die Bohrung unter Kontrolle zu halten, und der Packer 362 wird gelöst. Dann wird an der Verrohrungsbohrung 12 und dem Inneren des Verrohrungsventils 28 durch das Waschwerkzeug 48 wieder eine Rückwäsche durchgeführt, um Frakturiersand und aus der Formation herrührende Feinstoffe aus dem Inneren der Verrohrung 12 und aus dem Inneren des Verrohrungsventils 28 zu entfernen. Das Verrohrungsventil 28 wird dann wieder in Eingriff mit dem Positionierungswerkzeug 44 gebracht und seine Gleithülse 66 wird in eine geschlossene Stellung bewegt.
• Danach wird der Arbeitsstrang zu dem nächstniedrigeren Verrohrungsventil 26 bewegt und das Verfahren wiederholt, um die Formation 32 zu frakturieren, dann eine Rückwäsche an dem Verrohrungsventil 26 durchzuführen und dann das Verrohrungsventil 26 wieder zu schließen. Der Arbeitsstrang wird dann nach oben zum nächsten Verrohrungsventil 24 bewegt und die Arbeit wird wieder wiederholt.
• Nach Komplettierung aller unter der Oberfläche befindlichen Formationen 30, 32 und 34 können die Verrohrungsventile 24, 26 und 28, falls gewünscht, wahlweise wieder geöffnet werden, und zwar in Vorbereitung zur Einfahrt eines Produktionspackers oder irgendeines Produktionsstranganschlusses, der verwendet werden soll, und der in Figur 6 gezeigte Frakturierarbeitsstrang wird dann aus der Bohrung zurückgezogen.
• Figur 7 stellt schematisch eine wahlweise Komplettierung nur der unteren Zone 34 der Bohrung 10 dar. Vor Entfernung des in Figur 6 gezeigten Arbeitsstranges ist die Gleithülse 66 des untersten Verrohrungsventils 28 in eine offene Stellung verstellt worden. Dann werden, nach Entfernung des in Figur 6 gezeigten Arbeitsstranges, ein Produktionsrohrstrang 366 und ein Produktionspacker 368 in Stellung gebracht und oberhalb des unteren Verrohrungsventils 28 gesetzt. Die Produktion von Bohrungsfluiden aus der unter der Oberfläche befindlichen Formation 34 erfolgt dann durch das Verrohrungsventil 28 und nach oben durch den Produktionsstrang 366.

Claims (10)

1. Verfahren zum Komplettieren einer Bohrung, umfassend:

(a) Zementieren eines Verrohrungsstranges (12) am Ort in einem Bohrloch (14), der ein Verrohrungsventil (24, 26, 28) enthält, das ein Außengehäuse (50) mit einer Vielzahl von durch dessen Wandung (54) verlaufenden Gehäusseöffnungen (56) und eine in dem Gehäuse aufgenommene Gleithülse (66) enthält, welche anfänglich eine geschlossene Stellung einnimmt, in der die Gehäuseöffnungen überdeckt sind, die anfänglich durch zerbrechbare Stopfen (96) versperrt sind;

(b) Einfahren einer Strahlwerkzeuganordnung (44, 46, 48) an einem Rohrstrang in den Verrohrungsstrang;

(c) Verschieben der Gleithülse (66) mit der Strahlwerkzeuganordnung in eine offene Stellung, in der jede der Gehäuseöffnungen (56) freigelegt ist; und

(d) hydraulisches Herausschießen der zerbrechbaren Stopfen (96) aus den Gehäuseöffnungen zur Verbindung einer unterirdischen Formation (30, 32, 34) neben den Verrohrungsventil mit einem Inneren des Verrohrungstranges.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (a) die Hülse eine Vielzahl von Hülsenöffnungen (94) enthält, die sich durch deren Wandung (92) hindurch erstrecken und anfänglich durch zerbrechbare Stopfen (98) versperrt sind, und in Schritt (c) in der offenen Stellung der Hülse äede der Hülsenöffnungen zu jeweils einer der Gehäuseöffnungen ausgerichtet ist; und daß vor dem Schritt (d) eine Vielzahl von radial gerichteten Strahlöffnungen (210) der Strahlwerkzeuganordnung zu einer Vielzahl von im Längsabstand angeordneten Ebenen ausgerichtet werden, in denen die Hülsenöffnungen und die Gehäuseöffnungen liegen; und in Schritt (d) die Strahlwerkzeuganordnung unter Aufrechterhaltung der Ausrichtung der Strahlöffnungen zu den Ebenen gedreht wird, so daß der Stopfen in jeder Gehäuseöffnung und der Hülse wiederholt von einem Hochgeschwindigkeitsfluidstrom aus der in seiner jeweiligen Ebene gerichteten Strahlöffnung getroffen wird und die Stopfen zerlegt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausrichtungsschritt gleichzeitig mit dem Schritt (c) ausgeführt wird und daß der Schritt (c) einen Wirkeingriff der Gleithülse (66) mit der Strahlwerkzeuganordnung (44, 46, 48) einschließt, so daß die Gleithülse und die Strahlwerkzeuganordnung zu gemeinsamer Längsbewegung gegenüber dem Außengehäuse (50) des Verrohrungsventils (24, 26, 28) miteinander verbunden werden und danach das Verschieben der Gleithülse durch Verstellen des Rohrstranges und der Strahlwerkzeuganordnung erfolgt; und daß der Schritt (d) ausgeführt wird, während die Strahlwerkzeuganordnung noch mit der Gleithülse in Wirkeingriff steht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (d) umfaßt, das der Rohrstrang und die Strahlwerkzeuganordnung gedreht werden, während gleichzeitig Fluid durch den Rohrstrang nach unten in die Strahlwerkzeuganordnung gepumpt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ferner nach dem Schritt (d) eine Druckprüfung der Bohrung erfolgt, um zu bestätigen, daß die Stopfen entfernt worden sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (a) der Verrohrungsstrang eine Mehrzahl der Verrohrungsventile enthält, die in Längsabständen entlang einer Länge des Verrohrungsstranges angeordnet sind; die Schritte (c) und (d) zuerst an einem untersten der Mehrzahl von Verrohrungsventilen ausgeführt werden; und daß das Verfahren ferner die Schritte enthält: (e) nach Ausführung von Schritt (d) an dem untersten Verrohrungsventil Verschieben der Hülse des untersten Verrohrungsventils in die geschlossene Stellung; und (f) dann Verstellen der Strahlwerkzeuganordnung zu einem nächstuntersten der Verrohrungsventile und Wiederholen der Schritte (c), (d) und (e) an dem nächstuntersten Verrohrungsventil.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiter gekennzeichnet durch:

(e) nach Ausführung von Schritt (d) Verschieben der Hülse mit der Strahlwerkzeuganordnung in die geschlossene Stellung, in der die Gehäuseöffnungen durch die Gleithülse überdeckt sind;

(f) dann Herausziehen des Rohrstranges und der Strahlwerkzeuganordnung aus dem Verrohrungsstrang;

(g) dann Einfahren eines Stimulierungswerkzeugstranges in den Verrohrungsstrang;

(h) Zurückschieben der Gleithülse in ihre offene Stellung mit dem Stimulierungswerkzeugstrang;

(i) Setzen eines Packers des Stimulierungswerkzeugstranges zum Abdichten des Ringraumes zwischen dem Stimulierungswerkzeugstrang und dem Verrohrungsstrang oberhalb des Verrohrungsventils; und

(j) Stimulieren der unterirdischen Formation durch die Gehäuseöffnungen des Verrohrungsventils.

8. Verfahren nach Anspruch 7, weiter gekennzeichnet durch: Absetzen des Packers nach dem Schritt (j) und Herausziehen des Stimulierungswerkzeugstranges aus dem Verrohrungsstrang; dann Einfahren eines Produktionsrohrstranges in den Verrohrungsstrang; und Produzieren von Formationsfluiden aus der unterirdischen Formation nach oben durch den Produktionsrohrstrang.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung einen im wesentlichen nicht-vertikalen abweichenden Bohrungsteil enthält und sich das oder wenigstens ein Verrohrungsventil in dem abweichenden Bohrungsteil befindet.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (d) das hydraulische Herausschießen bei einem Druck nicht über 82,7 MPa (12 000 psi), vorzugsweise von 27,6 MPa (4 000 psi) bis 34,5 MPa (5 000 psi) bewirkt wird.