DE69312336T2

DE69312336T2 - Prüfstrang zur Untersuchung mit einem am Ende eines Rohrstranges angebrachten Perforator

Info

Publication number: DE69312336T2
Application number: DE69312336T
Authority: DE
Inventors: Burchus Q Barrington; Flint R George
Original assignee: Halliburton Co
Current assignee: Halliburton Co
Priority date: 1992-01-23
Filing date: 1993-01-22
Publication date: 1997-11-06
Anticipated expiration: 2013-01-23
Also published as: US5297629A; EP0554013A1; CA2087866A1; EP0554013B1; DE69312336D1; CA2087866C

Description

Diese Erfindung betrifft generell eine Schwerstangentesterkette, mcl. an der Verrohrung mitgeführter Guns, eine Vorgehensweise der Verwendung einer Testerkette und eines dabei nützlichen Packergerätes.
Bei der Komplettierung eines Bohrlochs ist es wünschenswert, die Fließkapazität des Bohrlochs nach dessen Perforierung zu prüfen. Besonders nützlich ist das Fließtesten des Bohrlochs in unausgeglichenem Zustand, bei dem der Druck im Bohrloch nennenswert unter dem Formationsdruck liegt, wenn die unterirdische Formation erstmals perforiert wird.
Ein System, das diesen Zweck grundsätzlich erfüllt, geht aus US Patentschrift Nr.4,915,171 (McMahan) hervor. US-A-4,915,171 eröffnet ein über dem Packer angeordnetes Perforationstest- und Probenehmergerät, das das Ablassen eines Packers in die Rohrkette ermöglicht, um die Verwendung eines auf Druck ansprechenden Auslösemechanismus für die an den Rohren mitgeführten Perforierungsguns zu ermöglichen. Zu diesem Werkzeug zählen Ausgleichsvorrichtungen sowie ein Rückschlagventil So ermöglicht die Ausgleichsvorrichtung Strömung in einer Richtung aus dem Ringraum in die zentrale Bohrung der Rohrkette zuzulassen.
Unsere US Patentschrift Nr.4,804,044 (Wesson u.a.) eröffnet ein weiteres System, das auf ähnliche Weise wie das in US-A-4,915,171 funktioniert.
Die bekannte Technik beinhaltet ebenfalls einen Verdichtungspacker, der durch Ansetzen von Gewicht auf den Packer aktiviert wird. Ein Beispiel eines solchen Werkzeuges ist unser Champ III Packer. Einzelheiten der Bauweise des Champ III Packers gehen aus Fig. 1A-1D der beiliegenden Zeichnungen hervor.
Jetzt haben wir eine neue Testerkette zum Testen von Bohrlöchern entwickelt, mit der die Perforation bei unausgeglichenem Bohrloch durchgeführt werden kann.
Nach dieser Erfindung ist ein Packergerät zum Abdichten zwischen einer Rohrkette und einer Bohrlochbohrung vorgesehen, bestehend aus einer Packergehäusegruppe; einem Packerverdichtungsteil, das sich über besagter Packergehäusegruppe befindet; einer Betriebsspindelvorrichtung, die sich in besagter Packergehäusegruppe hin und her bewegt, um besagtes Packerverdichtungsteil zum Abdichten besagter Bohrlochbohrung auszudehnen, wenn Gewicht aus besagter Rohrkette auf besagte Betriebsspindelvorrichtung angesetzt wird, wobei besagte Betriebsspindelvorrichtung einen dadurch laufenden zentralen Flußweg aufweist, der mit einer Rohrbohrung besagter Rohrkette verbunden werden kann sowie einer Ausgleichsvorrichtung;
gekennzeichnet dadurch, daß
besagte Ausgleichsvorrichtung eine Rückschlagventilvorrichtung aufweist, die mit besagter Betriebsspindelvorrichtung zusammenwirkt, um den 1-Weg-Fluß aus besagtem Bohrloch unter besagtem Packerverdichtungsteil an besagten zentralen Flußweg zu ermöglichen, um dadurch den Rohrleitungsdruck auf den höheren Ringraumdruck zu steigern.
Die Erfindung umfaßt ebenfalls eine Testerkette zum Testen eines Bohrlochs, bestehend aus einer Rohrkette mit einer Rohrbohrung; einem Packergerät laut Beschreibung oben; einem Testerventil, das auf den Ringraumdruck anspricht und sich in besagter Rohrkette befindet und einer an der Rohrkette mitgeführter Perforierungsgun, die in besagter Rohrkette über besagtem Testerventil ausgeführt ist und einen durch Rohrdruck aktivierten Verzögerungs-Auslösemechanismus beinhaltet. Besagtes Packergerät ist ein Verdichtungspacker, der sich zwischen besagtem Testerventil und besagter Perforierungsgun in besagter Rohrkette befindet. Dieser Packer umfaßt eine Bypaßventilvorrichtung zum Verbinden besagten Bohrlochs unter besagtem Packer mit besagter Rohrbohrung. Diese Bypaßventilvorrichtung hängt betrieblich mit besagtem Packer so zusammen, daß sich besagte Bypaßventilvorrichtung vor dem Setzen besagten Packergerätes öffnet, während besagtes Packergerät gesetzt wird. Besagte Ausgleichsventilvorrichtung hängt betrieblich mit besagter Bypaßventilvorrichtung so zusammen, daß sie bei geöffneter Bypaßventilvorrichtung funktionsuntüchtig ist, während sie bei geschlossener Bypaßventilvorrichtung funktionstüchtig ist.
Diese Erfindung beinhaltet ebenfalls eine Vorgehensweise der Perforation und Prüfung eines Bohrlochs unter Beihilfe einer Testerkette wie oben beschrieben.
Besagte Vorgehensweise setzt sich aus Folgendem zusammen:
(a) dem Einfahren besagter Testerkette in besagtes Bohrloch;
(b) dem Absetzen eines Gewichts auf besagte Rohrkette und so Setzen besagten Verdichtungspackers, um einen oberen Bohrlochringraum von einem unteren Abschnitt besagten Bohrlochs abzutrennen;
(c) Steigern des Flüssigkeitsdrucks in besagtem oberem Bohrlochringraum und so Öffnen besagten, auf Ringraumdruck ansprechenden Testerventils;
(d) Steigern des Flüssigkeitsdrucks in besagter Rohrbohrung abwärts durch besagtes Testerventil und somit Aktivieren besagten Auslösemechanismus ohne Steigern des Flüssigkeitsdrucks in besagtem unteren Teil besagten Bohrlochs;
(e) nach Schritt (d) Reduzieren des Flüssigkeitsdrucks in besagter Rohrbohrung durch besagtes Testerventil und Ausgleichen besagten Flüssigkeitsdrucks im Bohrloch in besagtem unteren Abschnitt besagten Bohrlochs mit besagtem reduziertem Rohrflüssigkeitsdruck durch besagte 1-Weg-Ausgleichsventilvorrichtung;
(f) nach Schritt (e) Auslösen besagter Perforierungsgun, um besagten unteren Abschnitt besagten Bohrlochs zu perforieren und so eine unterirdische kohlenwasserstoffhaltige Formation unter nicht ausgeglichenen Umständen mit besagtem Bohrloch zu verbinden.
Laut dieser Erfindung wird der Champ III Packer zum Anschluß an die Unterseite einer herkömmlichen, am Rohr mitgeführten Perforierungskette modifiziert. Dabei kann darüber weiter eine herkömmliche Schwerstangentesterkette benutzt werden.
Der modifizierte Packer beinhaltet eine Packergehäusegruppe mit einem um die Gruppe angeordneten Packerverdichtungsteil. In der Packergehäusegruppe befindet sich eine Betriebsspindel, die dort hin und her laufen kann, um das Packerverdichtungsteil auszudehnen, damit dieses die Bohrlochbohrung abdichten kann, wenn Gewicht von einer darüber befindlichen Rohrkette auf die Packerspindel angesetzt wird. Die Packerspindel hat einen zentralen Flußweg, der zur Verbindung mit einer Rohrbohrung der Rohrkette ausgeführt ist.
Zum Verbinden des Bohrlochs unter dem Packerverdichtungsteil mit dem zentralen Flußweg und so mit der Rohrbohrung ist ein Bypaßventil vorgesehen. Das Bypaßventil ist betrieblich mit der Packerspindel so verbunden, daß sich das Bypaßventil vor dem Setzen des Packers öffnet und wieder schließt, wenn der Packer zum Abdichten des Packerverdichtungsteils gegen die Bohrlochbohrung gesetzt wird.
Mit der Packerspindel ist ein weiteres 1-Weg-Ausgleichsventil betrieblich verbunden, das einen 1-Weg-Fluß von Flüssigkeit aus dem Bohrloch unter dem Packerverdichtungsteil durch den zentralen Flußweg an die Packerspindel erlaubt, um den Bohrlochdruck und den Rohrdruck auszugleichen, wenn das Gewicht auf das Packergerät angesetzt wird.
Dieses Gerät wird vorzugsweise mit einer Schwerstangentesterkette benutzt, die über dem Packer ein auf Ringraumdruck ansprechendes Testerventil aufweist. Die an einer Rohrkette mitgeführte Perforierungskette, die unter dem Packer befestigt ist, beinhaltet vorzugsweise einen durch Rohrdruck aktivierten Verzögerungs- Auslösemechanismus.
Bei dieser allgemeinen Anordnung wird die Testerkette erst in das Bohrloch abgelassen, dann wird Gewicht auf die Testerkette angesetzt, wodurch der Verdichtungspacker zum Abtrennen eines oberen Ringraumes von einem unteren Abschnitt des Bohrloches gesetzt wird. Wenn der Packer gesetzt wird, ist der Bypaß geschlossen, und die 1-Weg-Ausgleichsventilvorrichtung wird in Betriebsstellung versetzt.
Dann wird der Flüssigkeitsdruck im oberen Bohrlochringraum gesteigert, um das auf den Ringraumdruck ansprechende Testerventil zu öffnen.
Nach dem Öffnen des Testerventus kann der Flüssigkeitsdruck in der Rohrleitung abwärts durch die Rohrbohrung und das Testerventil gesteigert werden, um den Auslösemechanismus der an der Rohrkette mitgeführten Perforierungsguns zu aktivieren, ohne den Flüssigkeitsdruck im unteren Abschnitt des Bohrlochs steigern zu müssen.
Während der vor Auslösung der Guns vorgesehenen Verzögerung wird der Flüssigkeitsdruck im Rohr reduziert, d.h. der Flüssigkeitsdruck im unteren Abschnitt des Bohrlochs wird durch die 1-Weg-Ausgleichsventilvorrichtung auf den Flüssigkeitsdruck in der Rohrkette reduziert.
Dann werden die Perforierungsguns zum Perforieren des unteren Bohrlochabschnitts und zum Verbinden einer unterirdischen, Kohlenwasserstoff fördernden Formation mit dem Bohrloch in unausgeglichenem Zustand gefeuert.
Um ein besseres Verständnis der Erfindung herbeizuführen, wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:
FIG. 1A-1D einen Teilaufriß des Halliburton Champ III Packers bekannter Technik.
FIG. 2A-2D einen rechten Aufriß einer beispielhaften Ausführung eines modifizierten unteren Abschnitts des Packers in FIG. 1A-1D, der ein Bypaßventil und ein 1-Weg-Ausgleichsventil umfaßt.
FIG. 3 einen rechten Aufriß eines beispielhaften zusätzlichen 1-Weg- Ausgleichsventils, das mit dem unteren Ende des in FIG. 2B gezeigten Gerätes verbunden werden kann.
FIG. 4 einen schematischen Aufriß einer Bohrlochtesterkette, die diese Erfindung beinhaltet.
FIG. 1A-1D einen Halliburton Champ III Packer bekannter Technik, der gemäß dieser Erfindung modifiziert wurde. Der in FIG. 1A-1D gezeigte Packer wird allgemein mit der Ziffer 10 gekennzeichnet.
Der Packer 10 beinhaltet eine Packergehäusegruppe, die allgemein mit Ziffer 12 gekennzeichnet ist. Die Packergehäusegruppe 12 umfaßt einen hydraulischen Arretierschieberkörper 14, einen oberen Körper 16, eine Aufspeicherschuhkupplung 18, eine Packerspindel 20, einen mechanischen Schieberkörper 22, einen Spaltringkranz 41 sowie eine Bremsblockhülse 42.
Der hydraulische Arretierschieberkörper 14 sowie der obere Körper 16 sind bei 24 miteinander verschraubt, während dazwischen ein O-Ring 26 abdichtet. Der obere Körper 16 und die Aufspeicherschuhkupplung 18 werden bei 28 miteinander verschraubt.
Die Gleitstückkupplung 18 hat mehrere radial nach innen ausgeführte Rippen 30, die in die radial nach außen ausgeführten Rippen 32 der Packerspindel 20 so eingreifen, daß die Aufspeicherschuhkupplung 18 mit Bezug auf die Packerspindel 20 nach unten gleiten kann.
Die Packerspindel 20 ist über Gewinde 34 mit dem mechanischen Schieberkörper 22 verschraubt. Dazwischen dichtet ein O-Ring 36 ab.
Der mechanische Schieberkörper hat eine nach unten spitz zulaufende Seite 38, die in eine mechanische Schiebergruppe eingreift, die allgemein mit Ziffer 40 gekennzeichnet ist. Die Unterseite der mechanischen Schiebergruppe 40 steht in gleitender Verbindung mit dem Spaltringkranz 41, der mit der Bremsblockhülse 42 verbunden ist, von der der Schieberkörper 22 getragen wird. Das Packerverdichtungsteil 21 beinhaltet erste, zweite und dritte Packerringe 23, 25 und 27. Auf eine Weise, die nachfolgend näher erläutert wird, wird das Packerverdichtungsteil 21, wenn die Gleitstückkupplung 18 mit Bezug auf die Packerspindel 20 abwärts geht, zwischen der Gleitstückkupplung 18 und dem mechanischen Schieberkörper 22 verdichtet, um das Packerverdichtungsteil 21 radial auszudehnen, damit dieses die Verrohrungsbohrung 154 (siehe FIG. 4) abdichtet.
Eine Betriebsspindelgruppe ist so in der Packergehäusegruppe 12 ausgeführt, daß sie hin und her laufen kann. Die Betriebsspindelgruppe wird allgemein mit Ziffer 46 gekennzeichnet. Die Betriebsspindelgruppe 46 beinhaltet einen oberen Adapter 48, eine obere Spindel 50, eine Ausgleichskupplung 52, eine zentrale Spindel 54 sowie eine untere Spindel 56. Die Betriebsspindelgruppe 46 weist einen durch sie laufenden zentralen Flußweg 47 auf, der auch allgemein als Spindelbohrung 47 bezeichnet werden kann.
Der obere Adapter 4 und die obere Spindel 50 sind bei 58 miteinander verschraubt; zwischen beiden dichtet ein O-Ring 60 ab. Die Ausgleichskupplung 54 ist an Gewinden 62 und 64 jeweils mit der oberen Spindel 50 und der mittleren Spindel 54 verschraubt. Die mittlere Spindel 54 sowie die untere Spindel 56 sind durch Gewinde 66 miteinander verschraubt.
Der hydraulische Arretierschieberkörper 14 trägt eine Vielzahl von hydraulisch aktivierten Arretierschiebern, die allgemein mit 68 gekennzeichnet sind.
Ein Schwimmkolben 70 wird zwischen der Ausgleichskupplung 52 und dem oberen Körper 16 aufgenommen und gleitet in abdichtenden Kontakt mit beiden.
Die Ausgleichskupplung 52 trägt an ihrer Unterseite eine ringförmige Bypaßdichtung 72, siehe FIG. 1B. Eine Stirndichthülse 74 wird zwischen dem oberen Körper 16 und der Aufspeicherschuhkupplung 18 gehalten und hat eine ringförmige scharfe Kante 76, die an ihrer Oberseite gebildet ist.
Die obere Spindel 50 trägt eine radial nach außen vorstehende Nase 78, die in einen J-Schlitz 81 eingreift, der im hydraulischen Arretierschieberkörper 14 gebildet ist. Die Nase 78 geht aus FIG. 1A hervor, wo sie in einer der obersten Stellungen gezeigt wird, die einer Ausgangsstellung des Packers 10 entspricht. In dieser Stellung kann Packer 10 in das Bohrloch abgelassen werden. Wenn der Packer 10 gesetzt werden soll, wird die Betriebsspindelgruppe 48 im Uhrzeigersinn gedreht und Gewicht darauf angesetzt, um die Nase 78 abwärts durch J-Schlitz 81, mit Bezug zur Packergehäusegruppe 12, zu bewegen.
Ahnlich ist auf der unteren Spindel 56 eine zweite Nase 79 gebildet, die in einem ähnlich geformten J-Schlitz 83 läuft, der in der Bremsblockhülse 42 gebildet ist.
Der Packer 10 umfaßt einen Bohrlochringraum-Bypaßweg 80, mcl. unterer Einlässe 82, einen ringförmigen Hohlraum 84, der zwischen der Betriebsspindelgruppe 46 und der Packergehäusegruppe 12 gebildet ist sowie mehrere obere Auslässe 86, die durch den oberen Körper 16 laufen. Der Bohrlochringraum-Bypaßweg erlaubt es der Bohrlochflüssigkeit im den Packer 10 umgebenden Bohrlochringraum, durch die Einlässe 82 aufwärts durch den ringförmigen Hohlraum 84 und aus den Auslässen 86 zu strömen, so daß die Bohrlochflüssigkeit das Packerverdichtungsteil 21 umgehen kann. So wird ein Einwirken auf den Kolben beim Ablassen des Packers 10 in das Bohrloch vermieden.
Wenn das Packergerät 10 durch Ansetzen von Gewicht, abwärts im Verhältnis zur Packergehäusegruppe 12, auf die Betriebsspindelgruppe 46 gesetzt wird, greift die ringförmige Bypaßdichtung 72 in die scharfe Kante 76 ein und dichtet so den Bohrlochringraum-Bypaßweg 80 ab. Das auf die Betriebsspindel 46 angesetzte Gewicht wird von der ringförmigen Bypaßdichtung 72 auf die Stirndichthülse 74 und so auf die Aufspeicherschuhkupplung 18 übertragen.
Die Schieberblöcke 44 leisten zunächst der Abwärtsbewegung der Packergehäusegruppe 12 Widerstand. So beginnt die Aufspeicherschuhkupplung 18, im Verhältnis zur Packerspindel 20, nach unten zu gleiten. So beginnt die Verdichtung des Packerverdichtungsteils 21. Wenn diese Verdichtungskraft auf den mechanischen Schieberkörper 22 übertragen wird, drückt die spitz zulaufende Oberfläche 38 des Körpers die mechanischen Schiebergruppen 48 in eingreifenden Kontakt mit der Verrohrungsbohrung 154 nach außen, so daß die Schiebergruppen 40 fest verankert und an einer weiteren Abwärtsbewegung mit Bezug zur Bohrlochverrohrung gehindert werden. Das weitere Ansetzen von abwärts wirkender Kraft auf die Aufspeicherschuhkupplung 18 führt zum radialen Quetschen des Packerverdichtungsteils 21 nach außen, um die Verrohrungsbohrung 154 abzudichten.
Selbst wenn der Bohrlochringraum-Bypaßweg 80 geschlossen ist, wird der Flüssigkeitsdruck unter dem Packerverdichtungsteil 21 durch den Flüssigkeitslaufweg 88 weiter an die hydraulisch aktivierten Arretierschieber 68 geleitet. Dieser Flüssigkeitsdruck führt zum radialen Ausdehnen der hydraulisch aktivierten Arretierschieber 68 in den Eingriff mit der Verrohrungsbohrung 154, um jeder Aufwärtskraft Widerstand zu leisten, die eventuell später infolge der Aufwärtsbewegung des Packers 10 mit Bezug zur Verrohrungsbohrung auf den Packer 10 einwirken könnte.

Modifikationen des Halliburton Champ III Packers

FIG. 2A-2B zeigen einen rechten Aufriß eines unteren Abschnitts eines modifizierten Packers, ähnlich des in FIG. 1A-1B gezeigten. Der modifizierte Packer wird allgemein mit Ziffer 10A gekennzeichnet. Komponenten, die denen in Gerät 10 entsprechen, jedoch abgeändert wurden, erhalten den Zusatz A. So wird die Betriebsspindelgruppe beispielsweise mit 46A gekennzeichnet, während ihre untere Spindel mit 56A gekennzeichnet wird. Ähnlich erhält die Packergehäusegruppe hier die Kennzeichnung 12A und beinhaltet die modifizierte Bremsblockhülse, die hier mit 42A gekennzeichnet wird.
Der Packer wurde durch Zusatz einer Bypaßventilvorrichtung, die mit Ziffer 90 gekennzeichnet wird sowie einer 1-Weg-Ausgleichsventilvorrichtung abgeändert, die mit Ziffer 92 gekennzeichnet wird. Weiter wurde die untere Spindel 56A verlängert, so daß sie sich abwärts durch die Bypaßventilvorrichtung 90 sowie die 1- Weg-Ausgleichsventilvorrichtung 92 erstreckt. Weiter wurde der unteren Spindel 56A eine Spindelöffnung 94 verliehen, die mit der Bypaßventilvorrichtung 90 und der 1- Weg-Ausgleichsventilvorrichtung 92 zusammenwirkt und Bestandteil dieser Vorrichtungen ist.
Die Bypaßventilvorrichtung 90 umfaßt ein Bypaßventilgehäuse 96, das einen Bestandteil der Packergehäusegruppe 12A darstellt und über Gewinde 98 mit der Bremsblockhülse 42A verschraubt ist.
Das Bypaßventilgehäuse 96 weist eine durch es laufende Bypaßventil- Gehäusebohrung 100 sowie mehrere Bypaßöffnungen 102 auf, die zur Verbindung der Bypaßventil-Gehäusebohrung 100 mit der Außenseite 104 des Bypaßventilgehäuses 96 und so mit einem unteren Abschnitt 178 (siehe FIG. 4) des das Gerät 10A umgebenden Bohrlochs 150 dienen.
Die 1-Weg-Ausgleichsventilvorrichtung 92 beinhaltet ein Ausgleichsventilgehäuse 106 mit einem oberen Abschnitt 108 und einem unteren Abschnitt 110. Beide Abschnitte sind bei 112 miteinander verschraubt. Das Ausgleichsventilgehäuse 106 ist bei Gewinde 111 mit der Unterseite des Bypaßventilgehäuses 96 verschraubt, während ein O-Ring 113 dazwischen abdichtet.
Das Ausgleichsventilgehäuse 106 kann gleichfalls als Bestandteil der Packergehäusegruppe 12A angesehen werden.
Das Ausgleichsventilgehäuse 106 beinhaltet eine durch es laufende Ausgleichsventil-Gehäusebohrung 115, die auf die Bypaßventil-Gehäusebohrung 100 abgestimmt ist. Das Ausgleichsventilgehäuse 106 hat eine Gegenbohrung 114 mit vergrößertem Durchmesser, die sich über der Ausgleichsgehäusebohrung 115 und unter der Bypaßventil-Gehäusebohrung 100 befindet. Das Ausgleichsventilgehäuse 106 hat mehrere Ausgleichsöffnungen 116, die die Gegenbohrung mit vergrößertem Durchmesser 114 mit einer Außenseite 118 des Ausgleichsventilgehäuses 106 und so mit dem das Gerät 10A umgebenden Bohrloch verbindet.
Die untere Spindel 56A der Betriebsspindelgruppe 46A kann auch als Betriebsspindelverlängerung 56A bezeichnet werden, die eine zylindrische Außenseite 120 aufweist, die eng in die Bypaßventil-Gehäusebohrung 100 sowie die Ausgleichsventil- Gehäusebohrung 115 paßt.
Die Spindelöffnung 94 dehnt sich radial durch die untere Spindel 56A aus und verbindet die zylindrische Außenseite 120 mit der Spindelbohrung oder dem zentralen Flußweg 47A.
In der vergrößerten Gegenbohrung 114 des Ausgleichsventilgehäuses 106 befindet sich ein ringförmiges, elastomerisches Klappenventilteil 122. Das Klappenventilteil 122 wird von einem Ring 124 getragen, der ebenfalls eine Dichtung 126 trägt, die gegen das Ausgleichsventilgehäuse 106 abdichtet. Das Klappenventil 122 ist so ausgeführt, daß es in seiner natürlichen entspannten Stellung in die Gegenbohrung 114 eingreift, wie sie über der Ausgleichsöffnung 116 dargestellt wird, so daß die Ausgleichsöffnung 116 gegen jede nach außen dadurch laufende Strömung verschlossen ist. Wenn der externe Flüssigkeitsdruck dagegen höher steigt, als der im Ausgleichsventilgehäuse 106 herrschende, erlaubt das Klappenventilteil 122 die einlaufende Strömung durch die Ausgleichsöffnung 116 auf nachfolgend näher erläuterte Weise.
Die oberen und unteren ringförmigen Dichtungen 128 und 130 dichten zwischen der zylindrischen Außenseite 120 der unteren Spindel 56A und jeweils der Bypaßventil-Gehäusebohrung 100 sowie der Ausgleichsventil-Gehäusebohrung 115 ab.
Die untere Spindel 56A wird in FIG. 2A-2B in einer ersten Position dargestellt, die der ersten nachgesetzten Stellung des Packers 10A entspricht. In dieser ersten Position befindet sich die Spindelöffnung 94 über den oberen Dichtungen 128 und wird mit der Bypaßöffnung 102 verbunden. So wird der das Gerät 10A umgebende Flüssigkeitsdruck ununterbrochen mit dem Rohrdruck im Inneren der Spindelbohrung 47A verbunden, solange sich die Betriebsspindelgruppe 46A in ihrer ersten oder Ausgangsstellung befindet. In dieser Ausgangsstellung ist die 1-Weg- Ausgleichsventilvorrichtung 92 wirkungslos, da das Klappenventil 122 nicht mit der Spindelbohrung 47A in Verbindung steht. Wenn auf das Gerät 10A Gewicht angesetzt wird, um das Packerverdichtungsteil 21 zu setzen, bewegt sich die Betriebsspindelgruppe 46A mit Bezug zur Packergehäusegruppe 12A in eine zweite Stellung nach unten, wo sich die Spindelöffnung 94 zwischen den oberen und unteren Dichtungen 128 und 130 befindet. So wird die Spindelöffnung 94 mit dem Klappenventilteil 122 verbunden. In dieser zweiten Stellung kann es zum Ablassen überflüssigen Außendrucks in die Spindelbohrung 47A und so in die Verrohrungsbohrung zum weiteren Ausgleich kommen, um diese Drücke auszugleichen, wie nachfolgend näher erläutert wird.
FIG. 3 zeigt ein zusätzliches 1-Weg-Ausgleichsventil, das allgemein mit Ziffer 132 gekennzeichnet wird. Dieses zusätzliche Ausgleichsventil 132 dient der Verbindung mit dem unteren Gewinde 134 an der unteren Spindel 56A, um einen zusätzlichen Fließbereich zu vermitteln, der als Zusatz zum Fließbereich der 1-Weg- Ausgleichsventilvorrichtung 92 dient.
Das zusätzliche Ausgleichsventil 132 beinhaltet ein zusätzliches Ventilgehäuse 136 sowie einen unteren Adapter 138, die bei 140 miteinander verschraubt sind. Gehäuse 136 hat ein Innengewinde 142, das mit Gewinde 134 an der unteren Spindel 56A verschraubt wird.
Das zusätzliche Ventilgehäuse 136 beinhaltet mehrere zusätzliche Ausgleichsöffnungen 144, die das Gehäuse radial durchlaufen. Ein ringförmiges Klappenventil 146 regelt das Einströmen durch die zusätzlichen Ausgleichsöffnungen 144 und verhindert das Ausströmen auf eine Weise, wie sie oben mit Bezug auf Klappenventil 122 geschildert wurde.

Funktion der Testerkette

FIG. 4 zeigt eine schematische Testerkette 148, die sich in einem Bohrloch 150 befindet. Das Bohrloch 150 wird durch eine Bohrlochverrohrung 152 mit einer Verrohrung 154 gebildet, die gleichfalls als Bohrloch 154 beschrieben werden kann.
Die Testerkette 148, mcl. einer längeren Kette, bestehend aus Rohren oder Leitungen, die allgemein als Rohrkette 156 beschrieben werden kann, umfaßt eine Rohrbohrung 158, die zum Fördern von Flüssigkeiten auf bekannte Weise bis zur Oberfläche verläuft.
Ein auf Ringraumdruck ansprechendes Testerventil 160 befindet sich in der Rohrkette 156. Das Testerventil 160 kann beispielsweise ein LPR-N Testerventil sein, das von Halliburton Services, Duncan, Oklahoma angeboten wird. Das Testerventil 160 enthält ein Kugelventilteil, das, ansprechend auf schnelle Drucksteigerungen oder -abfälle in einem Bohrlochringraum 162, der sich zwischen der Rohrkette 148 und der Verrohrung 152 bildet, geöffnet und geschlossen werden kann. Unter dem Testerventil 160 befindet sich ein Sicherheitsventil oder ein Probenehmer 164. Das Sicherheitsventil/der Probenehmer 154 kann ebenfalls ein APR -Mr Flu Flo Probe- und Umlaufventil sein, wie es von Halliburton Services, Duncan, Oklahoma angeboten wird.
Unter dem Sicherheits-/Probenehmergerät 164 befindet(n) sich ein oder mehrere hydraulische(s) Gefäß(e) 166.
Unter den hydraulischen Gefäßen 166 befindet sich das modifizierte Packergerät 10A dieser Erfindung, incl. Bypaßventilvorrichtung 90 und der 1-Weg- Ausgleichsventilvorrichtung 92.
Unter dem Packergerät 10A befindet sich ein fallstabaktiviertes Entspannungsventil 168, wie es von Vann Systems, Houston, Texas angeboten und in dem Prospekt TCP-1002 von Vann Systems abgebildet wird.
Unter dem fallstabaktivierten Entspannungsventil 168 befindet sich ein druckaktivierter Auslösemechanismus 170, wobei es sich beispielsweise um einen von Vann Systems, Houston, Texas angebotenen Zündungskopf handeln kann, wie er aus dem Prospekt TCP-1013 von Vann System hervorgeht. Der Auslösemechanismus 170 wird, ansprechend auf eine Drucksteigerung in der Rohrbohrung 158, aktiviert.
Unter dem Auslösemechanismus 170 befindet sich eine Perforierungsgun 172. Zusätzliche Blindguns 174 können unter den Perforierungsguns 172 angeordnet sein; gleiches gilt für einen Meßgerätträger 176. Der Meßgerätträger kann sich auch über dem Packer befinden.
In FIG. 4 wird das Packerverdichtungsteil 121 nach Ausdehnung zum Abdichten der Verrohrungsbohrung 154 dargestellt. Dadurch wird der obere Bohrlochringraum 162 von einem unteren Abschnitt 178 des sich unterhalb des Packerteils 121 befindlichen Bohrlochs abgetrennt.
Zu beachten ist, daß sich die Perforierungsguns 172 bei einer zu perforierenden und zu prüfenden unterirdischen Formation 180 befinden. In FIG. 4 wurden die Perforierungsguns 172 noch nicht ausgelöst, um Verrohrung 152 bei der unterirdischen Formation 180 zu perforieren.
Wenn das Packergerät 10A zum Ausdehnen des Verdichtungstejls 121 gesetzt wurde, schließt sich der Bohrlochbypaß 80 sowie die Bypaßöffnung 102 der Bypaßventilvorrichtung 90. Gleichzeitig wird die 1-Weg-Ausgleichsventilvorrichtung 92 funktionstüchtig.
Wenn die Testerkette 148 in das Bohrloch 152 abgelassen wird, befindet sich das Testerventil 160 in geschlossenem Zustand, d.h. die Strömung durch die Rohrbohrung 158 wird verhindert.
Nach dem Setzen des Packerteils 121 wird der Flüssigkeitsdruck im oberen Bohrlochringraum durch Drehen im Uhrzeigersinn und Absetzen von Gewicht auf die Testerkette 148 (laut vorheriger Beschreibung) gesteigert, um das Testerventil 160 zu öffnen. Dann kann der Flüssigkeitsdruck in der Rohrbohrung 158 gesteigert werden. Dieser gesteigerte Flüssigkeitsdruck wird dann abwärts durch die Spindelbohrung 47A an den Verzögerungs-Auslösemechanismus 170 weitergeleitet. Dieser gesteigerte Rohrdruck kann durch Stickstoff angesetzt werden. Dieser gesteigerte Druck in der Rohrbohrung 158 wird nicht immer an den unteren Bohrlochabschnitt 178 weitergeleitet, da das Klappenventilteil 122 das Nachaußenströmen durch die Ausgleichsöffnungen 116 verhindert.
Der Mechanismus 170 erzeugt die gewünschte Verzögerung nach Aktivierung, bevor er die Perforierungsguns 172 auslöst. Der Mechanismus 170 kann in Bausätzen bezogen werden, die jeweils eine 7 Minuten lange Verzögerung vermitteln. Die am häufigsten benutzten Verzögerungszeiträume sind sieben und vierzehn Minuten.
Während dieser Verzögerung kann der Druck in der Rohrbohrung 158 reduziert werden. Solange der Druck im unteren Bohrlochabschnitt 178 höher als der reduzierte Druck in der Verrohrungsbohrung 158 ist, kommt es zur Flüssigkeitsströmung nach innen durch die Ausgleichsöffnungen 116, wodurch der Druck zwischen dem unteren Bohrlochabschnitt 178 und der Rohrbohrung 158 ausgeglichen wird. Es kommt vor der Auslösung der Perforierungsguns 172 zu diesem Ausgleich.
Dadurch entsteht ein s.g. unausgeglichener Zustand zum Perforieren des Bohrlochs. Wenn die Perforierungsgun 172 ausgelöst wird, entstehen mehrere Perforationen durch die Bohrlochverrohrung 152. So wird die unterirdische Formation 180 mit dem unteren Bohrlochabschnitt 178 verbunden. Infolge des niedrigen Drucks, d.h. dem unausgeglichenen Zustand im unteren Bohrlochabschnitt 178 sowie der Rohrbohrung 158, strömen Formationsflüssigkeiten schnell durch die neu gebildeten Perforationen nach innen. Diese Flüssigkeiten strömen dann während des Fließtestablaufs durch die Ausgleichsöffnungen 116 und aufwärts durch die Rohrbohrung 158.
Wenn ein zusätzlicher Fließbereich für Formationsflüssigkeiten erforderlich ist, kann ein solcher durch ein oder mehrere zusätzliche Ausgleichsventil(e) 132 vermittelt werden, die einfach vor Anbringen des fallstabaktivierten Entspannungsventils 168 mit der Unterseite 134 der unteren Spindel 56A verschraubt werden.
Ein weiterer zusätzlicher Fließbereich kann mit Hilfe des fallstabaktivierten Entspannungsventils erzeugt werden, das eine Fließöffnung vorsieht, die durch Fallenlassen eines Aktivierungsstabes durch die Rohrkette 148 auf bekannte Weise geöffnet werden kann.
Ein Vorteil einer Testerkette, die den druckaktivierten Auslösemechanismus 170 ausschließlich mit Rohrdruck anstelle von einer Drucksteigerung im oberen Bohrlochringraum 162 aktiviert, wie es bei US Patentschrift Nr.4,915,171 nach McMahan sowie in US Patentschrift Nr.4,804,044 nach Wesson u.a. der Fall ist, liegt in der ausgeprägteren Anpassungsfähigkeit durch Verwendung von Druckveränderungen im oberen Bohrlochringraum 162 bei der Betätigung anderer Werkzeuge, wie beispielsweise des Testerventils 160, des Sicherheits-Umlaufventils 164 und vielleicht des auf Bohrlochdruck ansprechenden Umlaufventils (ohne Abbildung), die gleichfalls häufig vorhanden sind.
Die Bypaßventilvorrichtung 90 läßt sich allgemein als Vorrichtung zum Verbinden des unteren Bohrlochabschnitts 178 unterhalb des Packerteils 121 mit der Rohrbohrung 158 bezeichnen. Betrieblich steht die Bypaßventilvorrichtung 90 im Zusammenhang mit dem restlichen Packer 10A, so daß die Bypaßventilvorrichtung 90 vor Setzen des Packers 10A geöffnet ist, während sie nach dem Setzen des Packers 10A geschlossen ist.
Eine weitere Funktion der Bypaßventilvorrichtung 90 ist, den ununterbrochenen Ausgleich zwischen dem Rohrdruck und dem Bohrlochdruck außerhalb des Packergeräts 10A herzustellen, so daß eine vorzeitige Aktivierung des druckaktivierten Auslösemechanismus 170 vermieden wird, während die Testerkette 148 in das Bohrloch 150 abgelassen wird. So kann der Auslösemechanismus 170, nach Bedarf, ein solcher sein, der durch das Differential zwischen dem Rohrdruck und dem Druck im unteren Bohrlochringraum aktiviert wird, wie beispielsweise der Differentialdruck- Auslösekopf von Vann Systems, der in Prospekt TCP-1020 der Firma erscheint.
Die 1-Weg-Ausgleichsventilvorrichtung 92 kann als Vorrichtung zum Ermöglichen einer 1-Weg-Flüssigkeitsströmung vom unteren Bohrlochabschnitt 178 an die Rohrbohrung 158 bezeichnet werden. Die Ausgleichsventilvorrichtung 92 kann als in betrieblichem Zusammenhang mit der Bypaßventilvorrichtung 90 stehend bezeichnet werden, d.h. die Ausgleichsventilvorrichtung 92 bleibt funktionsuntüchtig, wenn die Bypaßventilvorrichtung 90 geöffnet ist, während die Ausgleichsventilvorrichtung 92 bei geschlossener Bypaßventilvorrichtung 90 funktionstüchtig wird. Die 1-Weg-Ausgleichsventilvorrichtung 92 vermittelt ebenfalls eine Vorrichtung zum Ermöglichen der unausgeglichenen Perforation der unterirdischen Formation 180 des Bohrlochs 150 mit Perforierungsgun 172. Weiter vermittelt sie eine Vorrichtung, die ein Rohrdruckaktivieren des Auslösemechanismus 170 ohne Unterdrucksetzen der unteren Bohrlochzone 178 unterhalb des Packerteils 121 erlaubt.
Weiter ermöglicht die 1-Weg-Ausgleichsventilvorrichtung 92 das Rohrdruckaktivieren des Auslösemechanismus 170, auch wenn es schon Perforationen im Bohrloch 150 unterhalb des Packerteils 121 gibt.
So läßt sich erkennen, daß das Gerät und die Vorgehensweise dieser Erfindung ohne weiteres die erwähnten Ziele und Vorteile sowie die ihnen inherenten erreicht.

Claims

1. Ein Packergerät (10A) zum Abdichten einer Rohrkette (156) sowie einer Bohrlochbohrung, bestehend aus einer Packergehäusegruppe (12A); einem Packerverdichtungsteil (21), das um besagte Packergehäusegruppe (12A) angeordnet ist; einer Betriebsspindelvorrichtung (46A), die in besagter Packergehäusegruppe (12A) hin und her laufen kann und dem Ausdehnen besagten Packerverdichtungsteils (21) dient, um besagte Bohrlochbohrung abzudichten, wenn Gewicht aus besagter Rohrkette auf besagte Betriebsspindelvorrichtung (46A) angesetzt wird, wobei besagte Betriebsspindel einen zentralen Flußweg (47) aufweist, der zum Verbinden mit einer Rohrbohrung (158) besagter Rohrkette (156) dient; und einer Ausgleichsvorrichtung (92), gekennzeichnet dadurch, daß besagte Ausgleichsvorrichtung aus einer 1-Weg- Ventilvorrichtung besteht, die betrieblich mit besagter Betriebsspindelvorrichtung (46A) im Zusammenhang steht und die 1-Weg-Strömung aus besagtem Bohrloch (178) unter besagtem Packerverdichtungsteil (21) an besagte zentrale Laufwegvorrichtung (47) erlaubt, um den Rohrdruck auf den z.Zt. herrschenden höheren Ringraumdruck auszugleichen.

2. Ein Gerät nach Anspruch 1, weiter bestehend aus einer Bypaßventilvorrichtung (90) zum Verbinden besagten Bohrlochs (178) unterhalb besagten Packerverdichtungsteils (21) mit besagtem zentralen Flußweg (47) besagter Betriebsspindelvorrichtung und so mit besagter Rohrbohrung (158), wobei besagte Bypaßventilvorrichtung (90) betrieblich mit besagter Betriebsspindelvorrichtung (46A) so zusammenhängt, daß besagte Bypaßventilvorrichtung (90) vor dem Setzen des Packergeräts zum Abdichten besagten Packerverdichtungsteils (21) in besagter Bohrlochbohrung geöffnet wird, während sie (90) schließt, wenn besagtes Packergerät zum Abdichten besagten Bohrlochs durch Packerverdichtungsteil (21) gesetzt wird. Dabei ist besagte 1-Weg- Ausgleichsventilvorrichtung (92) so ausgeführt, daß es nur dann zu einer 1-Weg- Strömung aus besagtem Bohrloch (178) unter besagtem Packerverdichtungsteil (21) an besagten zentralen Flußweg (47) besagter Betriebsspindelvorrichtung (46A) kommen kann, wenn Gewicht auf besagtes Packergerät (10A) angesetzt wurde.

3. Ein Gerät nach Anspruch 2, wobei besagte Bypaßventilvorrichtung (90) ein Bypaßventilgehäuse (96) mit einer durch sie laufenden Bypaßventil-Gehäusebohrung (100) und einer Bypaßventilöffnung (102) zum Verbinden besagter Bypaßventil- Gehäusebohrung mit besagtem Bohrloch aufweist. Besagte 1-Weg-Ausgleichsventilvorrichtung (92) beinhaltet ein Ausgleichsventilgehäuse (106) mit einer Ausgleichsventilöffnung (116), die darin zum Verbinden mit besagtem Bohrloch ausgeführt ist. Besagte Betriebsspindelvorrichtung (46A) befindet sich in besagter Bypaßventil-Gehäusebohrung (100) und beinhaltet eine Spindelöffnung (94), die die Bohrung mit besagter Bypaßventilöffnung (102) verbindet, wenn sich besagte Bypaßventilvorrichtung (90) öffnet und mit besagter 1-Weg-Ausgleichsventilvorrichtung (92) verbindet, wenn besagte Bypaßventilvorrichtung (90) geschlossen ist.

4. Eine Testerkette (148) zum Testen eines Bohrlochs 8150), bestehend aus einer Rohrkette (156) mit einer Rohrbohrung (158); einem Packergerät laut Anspruch 1; einem auf Ringraumdruck ansprechenden Testerventil (160), das sich in besagter Rohrkette (156) befindet; sowie einer an der Rohrkette mitgeführten Perforierungsgun (172), die sich unter besagtem Testerventil (160) in besagter Rohrkette (156) befindet. Besagte Perforierungsgun beinhaltet einen durch Rohrdruck aktivierten Verzögerungs Auslösemechanismus (170). Besagtes Packergerät (10A) ist ein Verdichtungspacker und befindet sich in besagter Rohrkette (156) zwischen besagtem Testerventil (160) und besagter Perforierungsgun (172). Besagtes Packergerät (10A) umfaßt eine Bypaßventilvorrichtung (90) zum Verbinden besagten Bohrlochs (178) unter besagtem Packer mit der Rohrbohrung (158). Besagte Bypaßventilvorrichtung (90) steht in betrieblichem Zusammenhang mit besagtem Packergerät (10A), d.h. besagte Bypaßventilvorrichtung (90) ist vor dem Setzen besagten Packergeräts (10A) geöffnet, während sie nach dem Setzen besagten Packergeräts (10A) geschlossen ist. Besagte Ausgleichsventilvorrichtung (92) hängt mit besagter Bypaßventilvorrichtung (90) so betrieblich zusammen, daß besagte Ausgleichsventilvorrichtung (92) funktionsuntüchtig ist, wenn besagte Bypaßventilvorrichtung (90) geöffnet ist, während sie funktionstüchtig ist, wenn besagte Bypaßventilvorrichtung (90) geschlossen ist.

5. Eine Testerkette nach Anspruch 4, bei der besagte 1-Weg-Ausgleichsventilvorrichtung (92) zum Vermitteln einer Vorrichtung ausgeführt ist, die das unausgeglichene Perforieren besagten Bohrlochs mit besagter Perforierungsgun (172) ermöglicht.

6. Eine Testerkette nach Anspruch 4, bei der besagte 1-Weg-Ausgleichsventilvorrichtung (92) zum Vermitteln einer Vorrichtung zum Rohrdruckaktivieren besagten Auslösemechanismus (170), ohne Unterdrucksetzen besagten Bohrlochs unterhalb besagten Packergeräts (10A), ausgeführt ist.

7. Eine Testerkette nach Anspruch 4, bei der besagte 1-Weg- Ausgleichsvorrichtung (92) zum Vermitteln einer Vorrichtung zum Rohrdruckaktivieren besagten Auslösemechanismus (170), auch wenn bereits Perforationen in besagten Bohrloch (170) unterhalb besagten Packergeräts (10A) vorhanden sind, ausgeführt ist.

8. Eine Testerkette nach Ansprüchen 4, 5, 6 oder 7, bei der besagte 1-Weg- Ausgleichsventilvorrichtung (92) ein ringförmiges elastomerisches Klappenventil (122) umfaßt.

9. Eine Vorgehensweise der Perforation und des Prüfens eines Bohrlochs unter Verwendung einer Testerkette nach einem der Ansprüche 4 bis 8, bestehend aus:

(a) dem Ablassen einer Testerkette (148) in besagtes Bohrloch;

(b) dem Ansetzen von Gewicht auf besagte Rohrkette (156) und somit Setzen besagten Verdichtungspackers (10A), um den oberen Bohrlochringraum (162) vom unteren Abschnitt besagten Bohrlochs (178) abzutrennen;

(c) dem Steigern des Flüssigkeitsdrucks in besagtem oberen Bohrlochringraum (162) und dadurch Öffnen besagten, auf Ringraumdruck ansprechenden Testerventils (160);

(d) dem Steigern des Flüssigkeitsdrucks in besagter Rohrbohrung (158) abwärts durch besagtes Testerventil (160) und dadurch Aktivieren besagten Auslösemechanismus (170), ohne den Flüssigkeitsdruck im besagten unteren Abschnitt besagten Bohrlochs (178) zu steigern;

(e) und nach Schritt (d), dem Reduzieren des Flüssigkeitsdrucks in besagter Rohrbohrung (158) abwärts durch besagtes Testerventil (160) und Ausgleichen des Flüssigkeitsdrucks im besagten unteren Abschnitt besagten Bohrlochs (178) mit besagtem Flüssigkeitsdruck in der Rohrbohrung durch besagte 1-Weg- Ausgleichsventilvorrichtung (92);

(f) und nach Schritt (e), dem Auslösen besagter Perforierungsgun (172) zum Perforieren besagten unteren Abschnitts besagten Bohrlochs (178), um eine unterirdische, Kohlenwasserstoff fördernde Formation (180) in einem unausgeglichenen Zustand mit besagtem Bohrloch zu verbinden.