DE102010050494B4 - Closure for a borehole - Google Patents

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Abstract

Verschluss für ein Bohrloch (102) mit einer Wandung (104), wobei ein Fluid in dem Bohrloch (102) aufströmt, mit: a) einem Rohr (112), das in das Bohrloch (102) einführbar ist; b) mindestens einer Schürze (106) aus einem fluiddichten Material, b1) wobei die mindestens eine Schürze (106) fluiddicht an dem Rohr (112) fixiert ist; b2) wobei die mindestens eine Schürze (106) einen zum Rohr (112) hin gefalteten Zustand und einen vom Rohr (112) weg und zur Wandung (104) hin ausgefalteten Zustand annehmen kann; b3) wobei das Rohr (112) und die mindestens eine Schürze (108) derart ausgebildet sind, dass im zum Rohr (112) hin gefalteten Zustand der mindestens einen Schürze (106) ein Spalt (108) zwischen der mindestens einen Schürze (106) und der Wandung (104) besteht, wenn das Rohr (112) in das Bohrloch (102) eingeführt wird; b4) wobei die mindestens eine Schürze (106) mindestens ein Fixierelement (302) aufweist; b5) wobei die Härte des mindestens einen Fixierelements (302) die Härte der Wandung (104) übersteigt; b6) sodass das mindestens eine Fixierelement (302) in die Wandung (104) eindringen kann, wenn die mindestens eine Schürze (106) gegen die Wandung (104) gepresst wird; b7) sodass eine formschlüssige Verbindung zwischen der mindestens einen Schürze (106) und der Wandung (104) zustande kommen kann; und mit c) aktivierbaren Mitteln, c1) wobei eine Aktivierung der aktivierbaren Mittel dazu führt, dass die mindestens eine Schürze (106) den vom Rohr (112) weg und zur Wandung (104) hin ausgefalteten Zustand annehmen kann.A closure for a wellbore (102) having a wall (104) wherein fluid flows into the wellbore (102), comprising: a) a tube (112) insertable into the wellbore (102); b) at least one apron (106) made of a fluid-tight material, b1) wherein the at least one skirt (106) is fixed in a fluid-tight manner to the tube (112); b2) wherein the at least one skirt (106) can assume a folded state towards the tube (112) and a state unfolded away from the tube (112) and towards the wall (104); b3) wherein the tube (112) and the at least one skirt (108) are formed in such a way that, in the state of the at least one skirt (106) folded towards the tube (112), a gap (108) is provided between the at least one skirt (106). and the wall (104) exists when the tube (112) is inserted into the wellbore (102); b4) wherein the at least one skirt (106) has at least one fixing element (302); b5) wherein the hardness of the at least one fixing element (302) exceeds the hardness of the wall (104); b6) so that the at least one fixing element (302) can penetrate into the wall (104) when the at least one skirt (106) is pressed against the wall (104); b7) so that a positive connection between the at least one skirt (106) and the wall (104) can come about; and c) activatable means, c1) wherein activation of the activatable means results in the at least one skirt (106) being able to assume the state unfolded from the tube (112) and towards the wall (104).

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft einen Verschluss für ein Bohrloch, in dem ein Fluid, etwa Öl oder Gas, aufströmt.The invention relates to a closure for a borehole in which a fluid, such as oil or gas, flows on.

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind sogenannte Blowout-Preventer bekannt. Als Blowout-Preventer bezeichnet man eine Reihe von Absperrventilen, die bei einer Bohrung direkt über dem Bohrloch angebracht werden. Blowout-Preventer dienen dazu, das Ausströmen eines Fluids aus dem Bohrloch zu verhindern. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn das Bohrgestänge beschädigt ist oder die Bohrung auf eine Überdruckzone trifft.So-called blowout preventers are known from the prior art. A blowout preventer is a series of shut-off valves that are mounted directly over the wellbore in a well. Blowout preventers serve to prevent the escape of a fluid from the wellbore. This is particularly necessary if the drill string is damaged or the bore encounters an overpressure zone.

Während eine Bohrung durchgeführt wird, verläuft das Bohrgestänge durch den Blowout-Preventer. Kommt es dabei zu einem Austritt des Fluids, der sich mit anderen Mitteln nicht stoppen lässt, tritt in dem Blowout-Preventer ein zweistufiger Mechanismus in Kraft. In einer ersten Stufe werden Dichtungen aktiviert, die den äußeren Raum um das Bohrgestänge abdichten. Aus der Druckschrift US 1,059,410 B2 ist eine solche Vorrichtung bekannt. Allerdings dichtet diese Vorrichtung den Raum um das Bohrgestänge nicht vollständig ab, sondern reduziert lediglich den Durchfluss. Sollte dies nicht ausreichend sein, um einen Austritt des Fluids zu stoppen, wird in einer zweiten Stufe das Bohrgestänge innerhalb des Blowout-Preventers durchtrennt. Hiernach ist eine Versiegelung des Blowout-Preventers mittels Absperrschiebern möglich.While drilling, the drill string passes through the blowout preventer. If there is an exit of the fluid, which can not be stopped by other means, occurs in the blowout preventer, a two-stage mechanism in place. In a first stage, seals are activated that seal the outer space around the drill string. From the publication US 1,059,410 B2 Such a device is known. However, this device does not completely seal the space around the drill pipe but merely reduces the flow. Should this not be sufficient to stop leakage of the fluid, in a second stage, the drill pipe within the blowout preventer is severed. Thereafter, a sealing of the blowout preventer by means of gate valves is possible.

Es ist allerdings im Einzelfall fraglich, ob die Dimensionierung des verwendeten Blowout-Preventers für eine Durchtrennung des Bohrgestänges ausreichend ist. Eine von amerikanischen Bundesbehörden in Auftrag gegebene Studie fand 2004, dass nur 3 von 14 Ölplattformen über ausreichend starke Scheerstufen zum Durchtrennen des Bohrgestänges verfügen.However, it is questionable in individual cases whether the dimensioning of the blowout preventer used is sufficient for a transection of the drill string. In 2004, a study commissioned by US federal agencies found that only 3 out of 14 oil rigs had sufficiently strong shears to cut the drill string.

Des Weiteren sind Pfropfen bzw. Rohrdübelpatronen als Verschlusssysteme für Bohrlöcher bekannt. Die Druckschriften US 4,669,540 A und DE 41 13 315 A1 offenbaren beispielhaft solche Systeme. Nachteilig an derartigen Verschlusssystemen ist jedoch, dass sie ein Bohrloch endgültig und für immer verschließen, es also nicht möglich ist, das Bohrloch, nachdem das unkontrollierte Ausströmen des Fluids gestoppt wurde, wieder zu verwenden.Furthermore, plugs or Rohrdübelpatrronen are known as closure systems for wells. The pamphlets US 4,669,540 A and DE 41 13 315 A1 exemplify such systems. A disadvantage of such closure systems, however, is that they close a hole definitively and forever, so it is not possible to reuse the well after the uncontrolled outflow of the fluid has stopped.

Das Geschehen im Golf von Mexiko hat gezeigt, dass die verwendeten bekannten Verfahren erhebliche Schwächen aufweisen und hinsichtlich Einsatz und Betrieb sehr störanfällig sind.The events in the Gulf of Mexico have shown that the known methods used have significant weaknesses and are very prone to failure in terms of use and operation.

Aufgabetask

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Absicherung eines Bohrloches mit dem Potenzial zum Verschließen des Bohrlochs anzugeben, die universell einsetzbar ist und dabei die eingangs genannten Nachteile bekannter Blowout-Preventer vermeidet.The object of the invention is to provide a device for securing a borehole with the potential for closing the borehole, which can be used universally, while avoiding the aforementioned disadvantages of known blowout preventer.

Lösungsolution

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung umfasst auch alle sinnvollen und insbesondere alle erwähnten Kombinationen von unabhängigen und/oder abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by the invention with the features of the independent claim. Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims. The invention also includes all reasonable and in particular all mentioned combinations of independent and / or dependent claims.

Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, ein Bohrgestänge in festzulegenden Intervallen mit einem sich im Bedarfsfalle entfaltenden Verschluss zu versehen bzw. einen Verschluss in ein leckgeschlagenes Bohrloch einzuführen, in dem ein Fluid, wie etwa Öl oder Gas, aufströmt, um das Bohrloch unterhalb des Lecks abzudichten. Ein erster erfindungsgemäßer Verschluss für ein Bohrloch mit einer Wandung weist hierzu ein Rohr auf, das in das Bohrloch einführbar ist. Das Rohr kann aus einem oder mehreren Rohrsegmenten bestehen.The invention is based on the idea of providing a drill pipe at fixed intervals with a closure which unfolds in case of need or to introduce a closure into a leaked borehole in which a fluid, such as oil or gas, flows up the borehole below the wellbore Seal leaks. A first closure according to the invention for a borehole with a wall has for this purpose a tube which can be introduced into the borehole. The tube may consist of one or more tube segments.

Weiterhin weist der Verschluss mindestens eine Schürze auf, die aus einem fluiddichten Material besteht und fluiddicht an dem Rohr fixiert ist. Zwischen dem Rohr und der mindestens einen Schürze kann somit kein Fluid hindurch treten. Die mindestens eine Schürze kann mittels des Rohres in das Bohrloch eingeführt werden.Furthermore, the closure has at least one skirt, which consists of a fluid-tight material and is fixed in a fluid-tight manner to the tube. Thus, no fluid can pass between the tube and the at least one skirt. The at least one skirt can be inserted into the wellbore by means of the pipe.

Die mindestens eine Schürze kann einen zum Rohr hin gefalteten bzw. ungedehnten Zustand und einen vom Rohr weg und zur Wandung hin ausgefalteten bzw. gedehnten Zustand annehmen. Das Rohr und die mindestens eine Schürze sind derart ausgebildet, dass im zum Rohr hin gefalteten Zustand der mindestens einen Schürze ein Spalt zwischen der mindestens einen Schürze und der Wandung besteht, wenn das Rohr in das Bohrloch eingeführt wird. Durch den Spalt zwischen der mindestens einen Schürze und der Wandung kann dann das Fluid aufströmen.The at least one skirt may assume a state folded toward or unstretched from the tube, and a state that has been unfolded or stretched away from the tube and towards the wall. The tube and the at least one skirt are formed such that in the folded state of the at least one skirt, there is a gap between the at least one skirt and the wall when the tube is inserted into the wellbore. The fluid can then flow through the gap between the at least one skirt and the wall.

Um eine formschlüssige Verbindung zwischen der mindestens einen Schürze und der Wandung zu ermöglichen, weist die mindestens eine Schürze mindestens ein Fixierelement auf. Die Härte des mindestens einen Fixierelements muss die Härte der Wandung übersteigen. Wenn die mindestens eine Schürze von dem zum Rohr hin gefalteten Zustand in den vom Rohr weg und zur Wandung hin ausgefalteten Zustand überführt und gegen die Wandung gepresst wird, kann das mindestens eine Fixierelement infolgedessen in die Wandung eindringen. Hierdurch kommt eine formschlüssige Verbindung zwischen der mindestens einen Schürze und der Wandung zu Stande. Beispiele für Fixierelemente sind etwa Widerhaken oder ein nach oben gerichtetes Gestänge, das sich bei Aktivierung auffaltet und verkeilt.In order to enable a positive connection between the at least one skirt and the wall, the at least one skirt has at least one fixing element. The hardness of the at least one fixing element must be Exceed hardness of the wall. When the at least one skirt is transferred from the state folded towards the tube into the state unfolded from the tube and towards the wall and pressed against the wall, the at least one fixing element can consequently penetrate into the wall. This results in a positive connection between the at least one apron and the wall to conditions. Examples of fixing elements are barbs or an upwardly directed linkage that unfolds and wedges when activated.

Um den Spalt zu schließen, weist der Verschluss aktivierbare Mittel auf. Eine Aktivierung der aktivierbaren Mittel führt dazu, dass die mindestens eine Schürze den vom Rohr weg und zur Wandung hin ausgefalteten Zustand annehmen kann. Eine Aktivierung der aktivierbaren Mittel, wenn das Rohr in das Bohrloch eingeführt wurde, führt dazu, dass die mindestens eine Schürze den vom Rohr weg und zur Wandung hin ausgefalteten Zustand annimmt, d. h. die mindestens eine Schürze von dem zum Rohr hin gefalteten Zustand in den vom Rohr weg und zur Wandung hin ausgefalteten Zustand überführt wird. Aktivierbare Mittel können z. B. Riegel sein, die die mindestens Schürze festhalten oder freigeben können.To close the gap, the closure has activatable means. Activation of the activatable means causes the at least one skirt to assume the state unfolded from the tube and towards the wall. Activation of the activatable means when the tube has been inserted into the wellbore results in the at least one skirt assuming the state unfolded from the tube and towards the wall, i. H. the at least one skirt is transferred from the folded state to the tube in the unfolded from the pipe and towards the wall state. Activatable agents may, for. B. bars that can hold or release the minimum apron.

Vorzugsweise kommt eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen der mindestens einen Schürze und der Wandung zustande, wenn das Rohr in das Bohrloch eingeführt wurde und die mindestens eine Schürze den vom Rohr weg und zur Wandung hin ausgefalteten Zustand angenommen hat. Diese Verbindung fixiert den Verschluss innerhalb des Bohrlochs und verhindert, dass der Verschluss aus dem Bohrloch heraus gleitet.Preferably, a frictional and / or positive connection between the at least one skirt and the wall is achieved when the tube has been inserted into the wellbore and the at least one skirt has assumed the state unfolded from the tube and towards the wall. This connection fixes the closure within the wellbore and prevents the closure from sliding out of the wellbore.

Die Verbindung zwischen der mindestens einen Schürze und der Wandung ist fluiddicht. Da weiterhin die mindestens eine Schürze aus einem fluiddichten Material besteht und fluiddicht an dem Rohr fixiert ist, wird der Spalt geschlossen, sodass kein Fluid durch den Spalt entweichen kann, wenn das Rohr in das Bohrloch eingeführt wurde und die mindestens eine Schürze den vom Rohr weg und zur Wandung hin ausgefalteten Zustand annimmt. Das Bohrloch ist hiermit abgedichtet.The connection between the at least one skirt and the wall is fluid-tight. Further, since the at least one skirt is made of a fluid-tight material and is fluid tightly secured to the tube, the gap is closed so that no fluid can escape through the gap when the tube has been inserted into the well and the at least one skirt is away from the tube and unfolds to the wall unfolded state. The borehole is hereby sealed.

Die mindestens eine Schürze ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass die Verbindung zwischen der mindestens einen Schürze und der Wandung durch Zug an dem Rohr gelöst werden kann. Durch Zug an dem Rohr kann der Verschluss somit bei Bedarf aus dem Bohrloch entfernt werden.The at least one skirt is preferably designed such that the connection between the at least one skirt and the wall can be released by pulling on the pipe. By pulling on the tube, the closure can thus be removed from the wellbore as needed.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass die Überführung aus dem zum Rohr hin gefalteten Zustand in den vom Rohr weg und zur Wandung hin ausgefalteten Zustand passiv, d. h. mittels eines durch das in dem Bohrloch aufströmende Fluid auf die mindestens eine Schürze aufgebrachten Drucks, erfolgt. Hierzu bildet die mindestens eine Schürze im zum Rohr gefalteten Zustand mit dem Rohr eine spaltförmige Tasche, in die das aufsteigende Fluid eindringen kann. Dies bewirkt, dass der für die Überführung der mindestens einen Schürze in den vom Rohr weg und zur Wandung hin ausgefalteten Zustand erforderliche Druck zustande kommt.It has proved to be advantageous that the transfer from the state folded towards the pipe in the state unfolded away from the pipe and toward the wall is passively, d. H. takes place by means of a fluid flowing through the borehole fluid on the at least one apron applied pressure. For this purpose, the at least one skirt in the tube-folded state forms with the tube a gap-shaped pocket into which the ascending fluid can penetrate. This has the effect that the pressure required for transferring the at least one skirt into the state unfolded from the tube and towards the wall is achieved.

Die Aktivierung der aktivierbaren Mittel führt nun dazu, dass der Druck die mindestens eine Schürze gegen die Wandung presst, so dass der Spalt geschlossen wird und die kraft- oder formschlüssige Verbindung zwischen der mindestens einen Schürze und der Wandung zustande kommt.The activation of the activatable means now leads to the fact that the pressure presses the at least one skirt against the wall, so that the gap is closed and the positive or positive connection between the at least one skirt and the wall comes about.

Die mindestens eine Schürze ist bevorzugt sack- oder schirmförmig ausgestaltet. Als Material für die mindestens eine Schürze eignet sich ein flexibles Material, das gegenüber dem Fluid beständig ist, d. h. dessen physikalische Eigenschaften sich bei Kontakt mit dem Fluid nicht verändern. Die mindestens eine Schürze kann ggf. auch aus einem textilen Material oder aus einem Metallgeflecht bestehen, das zur Abdichtung mit einer geeigneten Substanz, ggf. mit einem Kunststoff, einem Polymer auf pflanzlicher Basis oder einem Biopolymer beschichtet ist. Ferner eignen sich gewisse Kunststofffolien bzw. Folien aus einem Polymer auf pflanzlicher Basis und ggf. Biopolymere als Material für die mindestens eine Schürze. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Folie bzw. das textile Material zum Schutz vor Zerstörung durch das Fluid ggf. mit einer Metallschicht zu bedampfen. Bei Bedarf kann die mindestens eine Membran mit Verstärkungsrippen versehen sein, um eine ordnungsgemäße Funktion der mindestens einen Membran zu ermöglichen und eine Beschädigung zu verhindern. Alternativ kann die mindestens eine Schürze aus überlappenden Kunststoff- oder Metalllamellen oder aus Lamellen aus textilem Material wie oben beschrieben bestehen.The at least one apron is preferably designed sack or umbrella-shaped. As the material for the at least one skirt is a flexible material that is resistant to the fluid, d. H. its physical properties do not change upon contact with the fluid. If necessary, the at least one apron can also consist of a textile material or of a metal mesh which is coated for sealing with a suitable substance, if appropriate with a plastic, a polymer based on plants or a biopolymer. Furthermore, certain plastic films or films of a polymer based on plants and possibly biopolymers are suitable as material for the at least one apron. It has proven to be advantageous to steam the foil or the textile material to protect against destruction by the fluid possibly with a metal layer. If necessary, the at least one membrane may be provided with reinforcing ribs to allow proper functioning of the at least one membrane and to prevent damage. Alternatively, the at least one skirt may consist of overlapping plastic or metal lamellae or lamellae of textile material as described above.

In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem mindestens einen Rohr um ein Bohrgestänge, auf dem die Schürze – oder, wie weiter unten erklärt wird – die Kapsel montiert ist, um sich im Bedarfsfall zu entfalten und den ungehinderten Ausstrom von Fluid zu blockieren.In a preferred embodiment, the at least one tube is a drill pipe on which the skirt - or, as will be explained below - the capsule is mounted to deploy as needed and to block the unimpeded flow of fluid.

Statt des Bohrgestänges kann es sich bei dem Rohr in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform um ein Behelfsgestänge handeln. Unter einem Behelfsgestänge ist ein beliebiges, von dem Bohrgestänge verschiedenes Rohr zu verstehen, das dem Einführen des Verschlusses in das Bohrloch und dem anschließenden Ableiten des Fluids dient.Instead of the drill string, the pipe in a further preferred embodiment may be a temporary linkage. A temporary linkage is to be understood as meaning any tube other than the drill pipe, which serves for introducing the closure into the borehole and subsequently discharging the fluid.

Das in dem Bohrloch aufsteigende Fluid strömt mit einer gewissen Strömungsgeschwindigkeit. Ist ein bestimmter Schwellwert der Strömungsgeschwindigkeit erreicht, entfaltet sich die mindestens eine Schürze. Ist die Strömungsgeschwindigkeit zu groß, kann die mindestens eine Schürze beim Übergang von dem zum Rohr hin gefalteten Zustand in den vom Rohr weg und zur Wandung hin ausgefalteten Zustand zerstört werden. Um das zu verhindern, weist eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung eine Mehrzahl von Schürzen auf. Diese sind entlang des Rohrs hintereinander angeordnet. Mindestens eine Schürze davon ist vorzugsweise mit einem Durchlass für das Fluid versehen. Dieser vermindert die kinetische Energie des aufsteigenden Fluids. Eine Schürze, die sich oberhalb bzw. hinter der mit dem Durchlass versehenen Schürze befindet, kann diese vor der Zerstörung bewahren. The rising fluid in the wellbore flows at a certain flow rate. If a certain threshold value of the flow velocity is reached, the at least one apron unfolds. If the flow velocity is too high, the at least one skirt can be destroyed during the transition from the folded state to the pipe in the unfolded from the pipe and towards the wall state. To prevent this, an advantageous development of the invention has a plurality of aprons. These are arranged one behind the other along the tube. At least one skirt thereof is preferably provided with a passage for the fluid. This reduces the kinetic energy of the ascending fluid. An apron located above or behind the apron provided with the passage can protect them from destruction.

Soll zwischen der mindestens einen Schürze und der Wandung eine kraftschlüssige Verbindung zustande kommen, weist die mindestens eine Schürze vorzugsweise eine raue Oberfläche auf. Hierzu kann die mindestens eine Schürze beispielsweise mit Diamanten bzw. Fragmenten von Diamanten, d. h. Diamantstaub, beschichtet sein.If a frictional connection is to be established between the at least one skirt and the wall, the at least one skirt preferably has a rough surface. For this purpose, the at least one apron, for example, with diamonds or fragments of diamonds, d. H. Diamond dust, be coated.

Eine andere Ausführungsform, des erfindungsgemäßen Verschlusses für das Bohrloch weist mindestens eine Kapsel aus einem fluiddichten Material, auf. Vorzugsweise ist das Material der Kapsel plastisch verformbar, um eine stabile Verankerung des Verschlusses zu gewährleisten. Geeignet wäre etwa Metall. Die Kapsel kann aber auch aus einem geeigneten entfaltbaren Material bestehen, etwa eins der obengenannten Materialien der Schürze.Another embodiment of the closure according to the invention for the borehole has at least one capsule made of a fluid-tight material. Preferably, the material of the capsule is plastically deformable to ensure a stable anchoring of the closure. Suitable would be about metal. The capsule may also consist of a suitable deployable material, such as one of the above-mentioned materials of the apron.

Die Kapsel ist derart ausgebildet, dass ein Spalt zwischen der Kapsel und der Wandung besteht, wenn der Verschluss in das Bohrloch eingeführt wird.The capsule is formed such that there is a gap between the capsule and the wall when the closure is inserted into the wellbore.

Zur Verankerung in dem Bohrloch weist der Verschluss mindestens einen Treibsatz auf. Durch Aktivierung des mindestens einen Treibsatzes wird die Kapsel entfaltet bzw. aufgedehnt. Je nach gewähltem Material kommt es zu einer plastischen Verformung der Kapsel. Infolgedessen wird die Kapsel gegen die Wandung gepresst, sodass eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen der Kapsel und der Wandung entsteht.For anchoring in the borehole, the closure has at least one propellant charge. By activation of the at least one propellant the capsule is deployed or expanded. Depending on the selected material, plastic deformation of the capsule occurs. As a result, the capsule is pressed against the wall, so that a positive and / or positive connection between the capsule and the wall is formed.

Als Treibsatz eignen sich Energiespeicher, wie zum Beispiel komprimierte Gase, Feststofftreibsätze oder auch pyrotechnische Treibsätze. Die freigesetzte Energie entfaltet bzw. dehnt die Kapsel auf, so dass sie gegen die Wandung gepresst wird.As propellant are energy storage, such as compressed gases, solid propellant charges or pyrotechnic propellant charges. The released energy unfolds or expands the capsule so that it is pressed against the wall.

Die Verbindung zwischen der Kapsel und der Wandung ist durch entsprechende Beschaffenheit der Außenwandung der Kapsel formschlüssig fluiddicht. Da die Kapsel aus einem fluiddichten Material besteht, kann kein Fluid durch den Spalt entweichen, wenn der Verschluss in das Bohrloch eingeführt und der Treibsatz aktiviert wurde. Das Bohrloch ist hiermit abgedichtet.The connection between the capsule and the wall is form-fitting fluid-tight by appropriate nature of the outer wall of the capsule. Since the capsule is made of a fluid-tight material, no fluid can escape through the gap when the closure has been inserted into the wellbore and the propellant has been activated. The borehole is hereby sealed.

Zur Verbindung einer Rohrleitung mit dem Verschluss weist dieser eine Kupplung auf.To connect a pipe with the closure, this has a coupling.

Um das Bohrloch weiterhin nutzen zu können, weist der Verschluss neben der Kupplung einen Durchlass auf, der längs durch den Verschluss verläuft, so dass Fluid durch den Verschluss strömen kann.In order to continue to use the wellbore, the closure adjacent the coupling has a passage which extends longitudinally through the closure so that fluid can flow through the closure.

Wenn zum Beispiel das Bohrgestänge zwischenfallsbedingt aus dem Bohrloch ausgeworfen oder aus einem anderen Grunde aus demselben entfernt wurde, kann der Verschluss in einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung statt des mindestens einen Rohres, auf dem er aufgebracht ist und mittels dessen er in das Loch eingebracht wurde, einen Antrieb aufweisen. Dieser ermöglicht eine Fortbewegung des Verschlusses in dem Fluid. Vorzugsweise ist der Antrieb als ein Rückstoßantrieb, beispielsweise als Raketentriebwerk, ausgestaltet. Auch ein Propellertriebwerk kann als Antrieb verwendet werden.For example, if the drill pipe has been ejected from the borehole due to an accident or has been removed therefrom for another reason, the shutter may be inserted into the hole in a further advantageous development of the invention instead of the at least one pipe on which it is mounted to have a drive. This allows movement of the closure in the fluid. Preferably, the drive is configured as a recoil drive, for example as a rocket engine. Even a propeller engine can be used as a drive.

Damit der Antrieb in der Lage ist, den Verschluss gegen das aufströmende Fluid in das Bohrloch einzuführen, muss die Vorschubgeschwindigkeit des Antriebs die Flussgeschwindigkeit des Fluids in dem Bohrloch übersteigen. Unter der Vorschubgeschwindigkeit des Antriebs ist die Geschwindigkeit zu verstehen, mit der sich der Antrieb relativ zu dem in dem Bohrloch aufströmenden Fluid fortbewegt.In order for the drive to be able to introduce the closure into the wellbore against the upflowing fluid, the feed rate of the drive must exceed the flow rate of the fluid in the wellbore. The speed at which the drive advances is to be understood as the speed at which the drive travels relative to the fluid flowing up the borehole.

Statt des Antriebs kann ein Rohr verwendet werden, um den Verschluss in das Bohrloch einzuführen. Zu diesem Zweck ist der Verschluss an dem Rohr angebracht. Die Verbindung zwischen dem Verschluss und dem Rohr ist fluiddicht. Bei dem Rohr kann es sich um das Bohrgestänge oder um ein Behelfsgestänge handeln.Instead of the drive, a tube can be used to insert the closure into the wellbore. For this purpose, the closure is attached to the tube. The connection between the closure and the tube is fluid tight. The pipe may be the drill pipe or a temporary linkage.

Die Verbindung zwischen der Kapsel und der Wandung ist in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung farmschlüssig und/oder kraftschlüssig und fluiddicht. Zu diesem Zweck ist die äußere Oberfläche der Kapsel entsprechend gestaltet. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die äußere Oberfläche der Kapsel mindestens ein Fixierelement auf. Die Härte des mindestens einen Fixierelements muss die Härte der Wandung übersteigen, damit das mindestens eine Fixierelement in die Wandung eindringen kann, wenn die Kapsel nach Einführung des Verschlusses in das Bohrloch aufgedehnt wird und die äußere Oberfläche der Kapsel gegen die Wandung gepresst wird. Hierdurch kommt eine formschlüssige Verbindung zwischen der Kapsel und der Wandung des Bohrlochs zu Stande. Beispiele für Fixierelemente sind auch hier etwa Widerhaken.The Connection between the capsule and the wall is in one advantageous development of the invention frictional and / or non-positive and fluid-tight. For this purpose, the outer surface of the capsule is designed accordingly. In a preferred embodiment, the outer surface of the capsule has at least one fixing element. The hardness of the at least one fixing element must exceed the hardness of the wall, so that the at least one fixing element can penetrate into the wall when the capsule is expanded after introduction of the closure into the wellbore and the outer surface of the capsule is pressed against the wall. This results in a positive connection between the capsule and the wall of the borehole to conditions. Examples of fixing are also about barbs.

In einer Weiterbildung des Verschlusses kann dieser einen gegenüber der Kapsel verschiebbar gelagerten Fixierstift aufweisen. Der mindestens eine Treibsatz kann direkt auf den mindestens einen Fixierstift wirken. Durch Aktivierung des mindestens einen Treibsatzes kann der mindestens eine Fixierstift mindestens teilweise aus der Kapsel herausgeschoben werden. Befindet sich der Verschluss innerhalb des Bohrlochs und wird der mindestens eine Fixierstift durch Aktivierung des mindestens einen Treibsatzes mindestens teilweise aus der Kapsel herausgeschoben, kann der mindestens eine Fixierstift in die Wandung eindringen.In a further development of the closure, the latter can have a fixing pin displaceably mounted relative to the capsule. The at least one propellant can act directly on the at least one fixing pin. By activating the at least one propellant charge, the at least one fixing pin can be at least partially pushed out of the capsule. If the closure is located inside the borehole and if the at least one fixing pin is at least partially pushed out of the capsule by activation of the at least one propellant charge, the at least one fixing pin can penetrate into the wall.

Um den Verschluss gegenüber der Wandung des Bohrlochs abzudichten, weist der Verschluss mindestens einen weiteren Treibsatz auf. Durch Aktivierung des mindestens einen weiteren Treibsatzes kann die Kapsel entfaltet bzw. aufgedehnt und gegen die Wandung gepresst werden.In order to seal the closure against the wall of the borehole, the closure has at least one further propellant charge. By activation of the at least one further propellant charge, the capsule can be unfolded or expanded and pressed against the wall.

Vorteilhaft ist darüber hinaus eine Weiterbildung der Erfindung, bei welcher der Verschluss ballistisch in das Bohrloch eingeführt werden kann. Der Verschluss wird dabei vor Eintritt in das Bohrloch beschleunigt, das heißt mit einer kinetischen Energie beaufschlagt. Diese Energie ist geeignet, den Verschluss bis zu einer gewissen Tiefe in das Bohrloch einzuführen, wo er sich durch entsprechende aktivierbare Mittel entfaltet.In addition, a development of the invention in which the closure can be introduced ballistically into the borehole is advantageous. The closure is thereby accelerated before entering the borehole, that is acted upon by a kinetic energy. This energy is suitable for introducing the closure into the wellbore to a certain depth where it unfolds through appropriate activatable means.

Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Möglichkeiten, die Aufgabe zu lösen, sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. So umfassen beispielsweise Bereichsangaben stets alle – nicht genannten – Zwischenwerte und alle denkbaren Teilintervalle.Further details and features will become apparent from the following description of preferred embodiments in conjunction with the subclaims. In this case, the respective features can be implemented on their own or in combination with one another. The possibilities to solve the problem are not limited to the embodiments. For example, area information always includes all - not mentioned - intermediate values and all imaginable subintervals.

Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente. Im Einzelnen zeigt:The embodiments are shown schematically in the figures. The same reference numerals in the individual figures designate the same or functionally identical or with respect to their functions corresponding elements. In detail shows:

1A einen Verschluss für ein Bohrloch mit einer Schürze im zum Rohr hin gefalteten Zustand; 1A a closure for a borehole with a skirt in the folded state towards the tube;

1B einen Verschluss für ein Bohrloch mit einer Schürze im vom Rohr weg und zur Wandung hin ausgefalteten Zustand; 1B a closure for a wellbore with an apron in a state unfolded from the tube and towards the wall;

2 einen Verschluss für ein Bohrloch mit einer Schürze im vom Rohr weg und zur Wandung hin ausgefalteten Zustand mit Dichtungen; 2 a closure for a wellbore with an apron in the state unfolded from the pipe and towards the wall with seals;

3 einen Verschluss für ein Bohrloch mit Verstärkungsrippen und Fixierelementen; 3 a closure for a borehole with reinforcing ribs and fixing elements;

4 einen Verschluss für ein Bohrloch nach Art eines Torpedos; und 4 a closure for a borehole in the manner of a torpedo; and

5 ein verschiebbarer Fixierstift. 5 a movable fixing pin.

1A zeigt einen Verschluss, der in ein Bohrloch 102 mit einer Wandung 104 eingeführt ist. Der Verschluss weist eine Schürze 106 auf. Zwischen der Schürze 106 und der Wandung 104 besteht ein Spalt 108. Die Schürze 106 ist im oberen Bereich an einem Rohr 112 befestigt und befindet sich im zum Rohr 112 hin gefalteten Zustand. 1A shows a closure that is in a borehole 102 with a wall 104 is introduced. The closure has an apron 106 on. Between the apron 106 and the wall 104 there is a gap 108 , The skirt 106 is at the top of a pipe 112 attached and located in the tube 112 folded state.

Sensoren 110 messen Daten, wie etwa die Bewegung des Rohrs 112, die Lage des Rohrs 112 relativ zu der Wandung 104, den hydrostatischen Druck des Fluids, das den Verschluss umgibt, die Strecke, die der Verschluss innerhalb des Bohrlochs 102 zurückgelegt hat, oder die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids.sensors 110 measure data, such as the movement of the pipe 112 , the location of the pipe 112 relative to the wall 104 , the hydrostatic pressure of the fluid surrounding the shutter, the distance that the shutter within the borehole 102 has returned, or the flow rate of the fluid.

Die Schürze 106 wird durch aktivierbare Mittel im zum Rohr 112 hin gefalteten Zustand fixiert. Eine Aktivierung der aktivierbaren Mittel durch die Sensoren 110 gibt die Schürze 106 frei. Fluid, das unter die Schürze 106 strömt, führt hiernach eine Öffnung der Schürze 106 herbei.The skirt 106 is activated by means in the pipe 112 Fixed folded state. Activation of the activatable means by the sensors 110 give the apron 106 free. Fluid under the apron 106 flows, then leads an opening of the apron 106 cause.

Die Schürze 106 im vom Rohr 112 weg und zur Wandung hin ausgefalteten Zustand zeigt 1B. Der Druck, den das aufströmende Fluid auf die Schürze 106 ausübt, presst die Schürze 106 gegen die Wandung 104. Zwischen der Schürze 106 und der Wandung 104 entsteht infolgedessen eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige und fluiddichte Verbindung. Somit verschließt die Schürze 106 den Spalt 108.The skirt 106 in from the pipe 112 away and towards the wall unfolded state shows 1B , The pressure that the upflowing fluid has on the apron 106 exercises, presses the apron 106 against the wall 104 , Between the apron 106 and the wall 104 As a result, a frictional and / or positive and fluid-tight connection is formed. Thus closes the apron 106 the gap 108 ,

Um die Dichte der Verbindung gegenüber dem Fluid zu verbessern, können Dichtungen 200, beispielsweise in Form von O-Ringen, an der Schürze 106 angebracht sein. Dies ist in 2 im Ganzen und als Einzelheit Z dargestellt. Durch den Druck, den das aufströmende Fluid auf die Schürze 106 ausübt, kommt eine form- und/oder kraftschlüssige, fluiddichte Verbindung zwischen den Dichtungen 200 und der Wandung 104 zustande.To improve the density of the connection to the fluid, seals can be used 200 , for example in the form of O-rings, on the apron 106 to be appropriate. This is in 2 in the whole and as a detail Z shown. By the pressure, the fluid flowing on the apron 106 exerts a positive and / or non-positive, fluid-tight connection between the seals 200 and the wall 104 conditions.

Die Verwendung eines flexiblen Gewebes oder einer Folie als Schürze 103 ist insbesondere dann praktikabel, wenn der Druck, den das aufströmende Fluid auf die Schürze 106 ausübt, gering ist. Bei höheren Drücken hingegen wird das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel bevorzugt. Hierbei unterstützen Verstärkungsrippen 300 die Schürze 106. Die Schürze 106, die in 3 zur besseren Veranschaulichung der Verstärkungsrippen 300 nicht dargestellt ist, wird stromauf der Verstärkungsrippen positioniert, damit die Schürze 106 im ausgefalteten Zustand gegen die Verstärkungsrippen 300 gepresst wird. Der Aufbau der Verstärkungsrippen 300 ähnelt dem Gestänge eines Regenschirms. Die Verstärkungsrippen 300 stabilisieren die Schürze 106, zentrieren das Rohr 112 im Bohrloch 102 und verhindern zudem eine Beschädigung der Schürze 106 durch den Druck, den das Fluid auf die Schürze 106 im vom Rohr 112 weg und zur Wandung 104 hin ausgefalteten Zustand ausübt.The use of a flexible fabric or foil as apron 103 is especially practicable when the pressure that the upflowing fluid has on the apron 106 exercises, is low. At higher pressures, however, the in 3 embodiment shown preferred. This support reinforcing ribs 300 the skirt 106 , The skirt 106 , in the 3 to better illustrate the reinforcing ribs 300 not shown, is positioned upstream of the reinforcing ribs, hence the skirt 106 in the unfolded state against the reinforcing ribs 300 is pressed. The structure of the reinforcing ribs 300 resembles the poles of an umbrella. The reinforcing ribs 300 stabilize the apron 106 center the tube 112 in the borehole 102 and also prevent damage to the apron 106 by the pressure of the fluid on the apron 106 in from the pipe 112 away and to the wall 104 unfolded state.

Dichtungen 200, wie in 2 dargestellt, sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Wandung 104 des Bohrlochs 102 aus einem harten Material besteht. Eine weiche Wandung 104 hingegen ermöglicht die Verwendung der in Einzelheit Z der 3 gezeigten Fixierelemente 302. Die Fixierelemente 302 sind an den Verstärkungsrippen 300 angebracht und bestehen aus einem harten Material. Insbesondere muss das Material der Fixierelemente 302 härter sein als das Material der Wandung 104. Vorzugsweise besitzen die Fixierelemente 302 Ausformungen, beispielsweise in Gestalt von Widerhaken.seals 200 , as in 2 illustrated, are particularly advantageous if the wall 104 of the borehole 102 made of a hard material. A soft wall 104 on the other hand, the use of the Z in detail allows 3 shown fixing elements 302 , The fixing elements 302 are at the reinforcing ribs 300 attached and made of a hard material. In particular, the material of the fixing must 302 be harder than the material of the wall 104 , Preferably have the fixing elements 302 Formations, for example in the form of barbs.

Wird die Schürze 106 im vom Rohr 112 weg und zur Wandung 104 hin ausgefalteten Zustand durch den Druck, den das Fluid auf die Schürze 106 ausübt, gegen die Wandung 104 gepresst, führt dies dazu, dass die Ausformungen der Fixierelemente 302 in die Wandung 104 eindringen. Hierdurch kommt es zu einer formschlüssigen Verbindung mit der Wandung 104.Will the apron 106 in from the pipe 112 away and to the wall 104 unfolded state by the pressure that the fluid on the apron 106 exercises, against the wall 104 This leads to the fact that the formations of the fixing elements 302 in the wall 104 penetration. This results in a positive connection with the wall 104 ,

Um das Material zu schonen und die Sicherheit zu erhöhen, kann die Schürze 106 schrittweise geöffnet werden. In einem ersten Schritt werden die Fixierelemente 302 gegen die Wandung 104 gepresst, so dass die Ausformungen der Fixierelemente 302 in die Wandung 104 eindringen und eine formschlüssige Verbindung zu der Wandung 104 zustande kommt. In einem zweiten Schritt wird der Spalt 108 durch Überführung der Schürze 106 von dem zum Rohr 112 hin gefalteten in den vom Rohr 112 weg und zur Wandung 104 hin ausgefalteten Zustand geschlossen. Das Fluid strömt nun durch das Rohr 112. In einem dritten Schritt werden Ventile, die sich in dem Rohr 112 befinden, geschlossen. Hiermit ist das Bohrloch 102 vollständig abgedichtet.To protect the material and increase safety, the apron can 106 be opened gradually. In a first step, the fixing elements 302 against the wall 104 pressed, so that the formations of the fixing elements 302 in the wall 104 penetrate and a positive connection to the wall 104 comes about. In a second step, the gap becomes 108 by transferring the apron 106 from that to the pipe 112 folded in from the tube 112 away and to the wall 104 folded out state closed. The fluid now flows through the tube 112 , In a third step, valves are placed in the pipe 112 are closed. This is the hole 102 completely sealed.

Bei den in den 1A, 1B, 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen wird die Schürze 106 mittels des Rohrs 112, in der bevorzugten Ausführungsform als Ausrüstungselement eines Bohrgestänges, in das Bohrloch 102 eingeführt. Der Verschluss aus 4 ist hingegen nach Art eines Torpedos ausgestaltet. Ein Strahlantrieb 400 erzeugt dabei genügend Vorschub, um den Verschluss gegen das aufströmende Fluid in das Bohrloch 102 einzuführen.In the in the 1A . 1B . 2 and 3 shown embodiments, the apron 106 by means of the pipe 112 , in the preferred embodiment as an equipment element of a drill string, into the wellbore 102 introduced. The closure off 4 is, however, designed in the manner of a torpedo. A jet engine 400 generates enough feed to the closure against the fluid flowing into the hole 102 introduce.

Statt der Schürze 106 weist der in 4 dargestellte Verschluss eine Kapsel 401 auf. Die Kapsel 401 bildet die äußere Hülle des Bauchs des Verschlusses. Der untere Teil 401a der Kapsel 401 ist halbkugelförmig ausgestaltet und mit Sensoren 110 versehen.Instead of the apron 106 has the in 4 shutter shown a capsule 401 on. The capsule 401 forms the outer shell of the belly of the closure. The lower part 401 the capsule 401 is hemispherical and with sensors 110 Mistake.

An den halbkugelförmigen Teil der Kapsel 401 schließt ein zylinderförmiger Teil 401b der Kapsel 401 an. Der zylindrische Teil 401b der Kapsel 401 verbindet den halbkugelförmigen Teil 401a der Kapsel 401 mit deren oberen Teil 401c. Am oberen Teil 401c der Kapsel 401 wiederum sind Leitelemente 402 sowie eine Kupplung 404 angebracht.To the hemispherical part of the capsule 401 includes a cylindrical part 401b the capsule 401 at. The cylindrical part 401b the capsule 401 connects the hemispherical part 401 the capsule 401 with its upper part 401c , At the upper part 401c the capsule 401 in turn are guiding elements 402 as well as a clutch 404 appropriate.

Die Kapsel 401 umschließt Treibsätze 408 und ein massives Trägerelement 406 mit trichterförmigen Einbuchtungen. Innerhalb dieser Einbuchtungen befinden sich pyrotechnische Treibsätze 408.The capsule 401 encloses propellant charges 408 and a solid support element 406 with funnel-shaped indentations. Within these indentations are pyrotechnic propellant charges 408 ,

Durch den halbkugelförmigen Teil 401a der Kapsel 401, durch das Trägerelement 406, durch den Strahlantrieb 400 und durch den oberen Teil 401c der Kapsel 401 führt ein Durchlass 414. Der Durchlass 414 verläuft längs durch den Verschluss und verbindet eine Öffnung im kugelförmigen Teil 401a der Kapsel 401 so mit einer Öffnung im oberen Teil 401c der Kapsel 401, dass Fluid durch den Verschluss strömen kann.Through the hemispherical part 401 the capsule 401 through the support element 406 , through the jet engine 400 and through the upper part 401c the capsule 401 leads a passage 414 , The passage 414 runs longitudinally through the closure and connects an opening in the spherical part 401 the capsule 401 so with an opening in the upper part 401c the capsule 401 in that fluid can flow through the closure.

Die Leitelemente 402 dienen der Stabilisierung des Verschlusses, während dieser in das Bohrloch 102 eingeführt wird. Die Sensoren 110 erfassen unterdessen geeignete Daten. So können die Sensoren 110 etwa die Eindringtiefe des Verschlusses in das Bohrloch 102 messen oder mittels optischer Signale Beschädigungen der Wandung 104 ermitteln.The guiding elements 402 serve to stabilize the closure, while this in the borehole 102 is introduced. The sensors 110 meanwhile capture appropriate data. So can the sensors 110 about the depth of penetration of the closure in the borehole 102 measure or damage the wall by means of optical signals 104 determine.

In Abhängigkeit der erfassten Daten initiieren die Sensoren 110 die Aktivierung der Treibsätze 408. Durch die infolgedessen freigesetzte Energie wird die Kapsel 401 entfaltet bzw. aufgedehnt und gegen die Wandung 104 gepresst.Depending on the acquired data, the sensors initiate 110 the activation of the propellant charges 408 , Due to the energy released as a result, the capsule 401 unfolded or stretched and against the wall 104 pressed.

Die Kapsel 401 ist mit Fixierelementen 302 versehen. Die Härte der Fixierelemente 302 muss die Härte der Wandung 104 des Bohrlochs 102 übersteigen. Dies ermöglicht es den Fixierelementen 302, infolge der Aktivierung der pyrotechnischen Treibsätze 408 in die Wandung 104 eindringen zu können, sodass der Verschluss mittels einer formschlüssigen Verbindung in der Wandung 104 verankert wird. Wie in Einzelheit Y der 4 dargestellt, können die Fixierelemente 302 als Widerhaken ausgestaltet sein.The capsule 401 is with fixing elements 302 Mistake. The hardness of the fixing elements 302 Must be the hardness of the wall 104 of the borehole 102 exceed. This allows the fixing elements 302 , due to the activation of the pyrotechnic propellant charges 408 in the wall 104 to be able to penetrate, so that the closure by means of a positive connection in the wall 104 anchored. As in detail Y the 4 shown, the fixing elements 302 be designed as a barb.

Die Energie der Explosion der Treibsätze 408 bewirkt eine Vergrößerung des Durchmessers mindestens eines Teils der Kapsel 401. Um dabei eine definierte Verformung der Kapsel 401 zu gewährleisten, kann die Kapsel 401, wie in Einzelheit X der 4 dargestellt, eine Sollbruchstelle 410 aufweisen. Wird die Kapsel 401 aufgedehnt, löst sich der untere Teil der Kapsel 401, bestehend aus dem halbkugelförmigen Teil 401a der Kapsel 401 und dem zylinderförmigen Teil 401b der Kapsel 401, entlang der Sollbruchstelle 410 vom oberen Teil 401c der Kapsel 401. Dies verhindert, dass beim Aufdehnen der Kapsel 401 die übrigen Komponenten des Verschlusses, wie etwa der Durchlass 414 oder die Kupplung 404, beschädigt werden. The energy of the explosion of the propellants 408 causes an increase in the diameter of at least a portion of the capsule 401 , In order to achieve a defined deformation of the capsule 401 To ensure the capsule can 401 , as in detail X the 4 shown, a predetermined breaking point 410 exhibit. Will the capsule 401 dilated, the lower part of the capsule dissolves 401 consisting of the hemispherical part 401 the capsule 401 and the cylindrical part 401b the capsule 401 , along the breaking point 410 from the upper part 401c the capsule 401 , This prevents the capsule from expanding when it expands 401 the remaining components of the closure, such as the passage 414 or the clutch 404 , to be damaged.

Je größer der zwischen der Wandung 104 und der Kapsel 401 bestehende Spalt ist, desto höhere Anforderungen werden an die Verformbarkeit der Kapsel 401 gestellt. Um zu verhindern, dass beim Aufdehnen der Kapsel 401 die Bruchgrenze des für die Kapsel 401 verwendeten Werkstoffs überschritten wird, kann die Kapsel 401 unterhalb der Sollbruchstelle 410 senkrecht verlaufende Dehnfalten aufweisen.The bigger the one between the wall 104 and the capsule 401 Existing gap is, the higher demands will be made on the deformability of the capsule 401 posed. To prevent when expanding the capsule 401 the breaking point of the capsule 401 used material is exceeded, the capsule 401 below the predetermined breaking point 410 have vertically extending pleats.

Im aufgedehnten Zustand liegt der zylinderförmige Teil der Kapsel 401 plan an der Wandung 104 an. Der halbkugelförmige Teil der Kapsel 401 verbindet dabei den zylinderförmigen Teil der Kapsel 401 mit dem Inneren des Verschlusses. Folglich kann zwischen der Kapsel 401 und der Wandung 104 kein Fluid entweichen. Das Bohrloch ist nun abgedichtet.In the expanded state is the cylindrical part of the capsule 401 plan on the wall 104 at. The hemispherical part of the capsule 401 connects the cylindrical part of the capsule 401 with the inside of the closure. Consequently, between the capsule 401 and the wall 104 no fluid escape. The borehole is now sealed.

Um das Bohrloch 102 weiterhin nutzen zu können, weist der Verschluss neben der Kupplung 404 – wie in Einzelheit Z der 4 dargestellt – ein Ventil 412 auf. Das Ventil 412 öffnet und verschließt den Durchlass 414. Ist das Ventil 412 geschlossen, kann kein Fluid aus dem Bohrloch 102 entweichen. Ist das Ventil 412 hingegen geöffnet, wird das Fluid durch den Durchlass 414 und somit durch den Verschluss geleitet.Around the borehole 102 continue to use, has the closure next to the clutch 404 - as in detail Z the 4 shown - a valve 412 on. The valve 412 opens and closes the passage 414 , Is the valve 412 closed, no fluid can get out of the hole 102 escape. Is the valve 412 On the other hand, the fluid is opened through the passage 414 and thus passed through the closure.

Außer dem gezeichneten Tellerventil 412 können auch andere Arten von Ventilen zum Einsatz kommen, z. B. Kegelventile oder Schieberventile. Letztere hätten den Vorteil, weniger Kraft zum Öffnen zu benötigen.Save the drawn poppet valve 412 Other types of valves may also be used, e.g. B. cone valves or slide valves. The latter would have the advantage of requiring less force to open.

Die Kupplung 404 dient dazu, eine Rohrleitung mit dem Verschluss zu verbinden. Dies geschieht, nachdem der Verschluss durch Aktivierung der Treibsätze 408 in der Wandung 104 verankert wurde. Bei geöffnetem Ventil 412 kann das Fluid durch die Rohrleitung abgeführt und wie vorgesehen weiterverarbeitet werden.The coupling 404 serves to connect a pipeline to the closure. This happens after the closure by activating the propellant charges 408 in the wall 104 was anchored. With the valve open 412 the fluid can be discharged through the pipeline and further processed as intended.

Das Ventil kann auch geöffnet sein während des Einbringens des Verschlusses in das Bohrloch, um den Druck auf den Verschluss zu verringern. Eine Möglichkeit besteht dann auch darin, das Ventil erst dann zu schließen, wenn eine Rohrleitung an die Kupplung 404 angeschlossen wurde. Eine solche Rohrleitung 404 ist in der Lage, Teile der erhöhten Kräfte nach Schließen des Ventils aufzunehmen.The valve may also be open during insertion of the closure into the wellbore to reduce pressure on the closure. One possibility is then to close the valve only when a pipe to the clutch 404 was connected. Such a pipeline 404 is able to absorb parts of the increased forces after closing the valve.

Es ist möglich, mehrere Verschlüsse in der in 4 gezeigten Ausführung in das Bohrloch 102 einzuführen.It is possible to have several closures in the 4 shown execution in the borehole 102 introduce.

Es ist ebenfalls möglich die Ausführungsform als Kapsel als Ausrüstungselement eines Bohrgestänges 112 zu montieren und in das Bohrloch 102 einzuführen.It is also possible the embodiment as a capsule as an item of equipment of a drill pipe 112 to assemble and into the borehole 102 introduce.

Verschiedene Ausführungsformen können gemäß unterschiedlicher Sicherheitserwägungen kombiniert werden.Various embodiments may be combined according to different security considerations.

5 zeigt einen Ausschnitt des Verschlusses mit mindestens einem Fixierstift 500. Zur Führung des mindestens einen Fixierstifts 500 weist das Trägerelement 406 eine zylinderförmige Bohrung 502 auf. In der Bohrung 502 ist der Fixierstift 500 verschiebbar gelagert. 5 shows a section of the closure with at least one fixing pin 500 , To guide the at least one fixing pin 500 has the carrier element 406 a cylindrical bore 502 on. In the hole 502 is the fixing pin 500 slidably mounted.

Die Bohrung 502 verbindet eine Öffnung 504 in der Kapsel 401 mit einer kugelförmigen Zündkammer 506. Ebenso wie die Bohrung 502 befindet sich die Zündkammer 506 in dem Trägerelement 406, d. h. ist von dem Trägerelement 406 umgeben bzw. wird durch das Trägerelement 406 gebildet.The hole 502 connects an opening 504 in the capsule 401 with a spherical ignition chamber 506 , As well as the hole 502 is the ignition chamber 506 in the carrier element 406 that is, from the carrier element 406 surrounded by the carrier element 406 educated.

Die Bohrung 502 verläuft nicht senkrecht, sondern ist um einen gewissen Winkel gegenüber der Senkrechten nach unten geneigt. Somit rutscht der Fixierstift 500 aufgrund seiner Schwerkraft zunächst entlang der Bohrung 502 in Richtung des Inneren des Verschlusses.The hole 502 is not perpendicular, but is inclined at a certain angle to the vertical down. Thus, the fixing pin slips 500 due to its gravity, first along the hole 502 towards the interior of the closure.

Die Zündkammer 506 beinhaltet einen Treibsatz 408. Wird dieser aktiviert, treibt die freigewordene Energie den Fixierstift 500 von der Zündkammer 506 weg in Richtung der Wandung 104 des Bohrlochs 102. Der Fixierstift 500 tritt infolgedessen durch den zwischen der Kapsel 401 und der Wandung 104 bestehenden Spalt 108 hindurch und dringt in die Wandung 104 ein. Der Verschluss ist nun an der Wandung 104 fixiert.The ignition chamber 506 includes a propellant 408 , If this is activated, the released energy drives the fixing pin 500 from the ignition chamber 506 away in the direction of the wall 104 of the borehole 102 , The fixing pin 500 as a result, passes through the between the capsule 401 and the wall 104 existing gap 108 through and penetrates into the wall 104 one. The closure is now on the wall 104 fixed.

Der Spalt 108 kann geschlossen werden, indem die Kapsel 401 – wie oben beschrieben – entfaltet bzw. aufgedehnt und gegen die Wandung 104 gepresst wird. Mindestens ein Treibsatz 408 dient somit dem Entfalten bzw. Aufdehnen der Kapsel, während mindestens ein weiter Treibsatz 408 den Fixierstift 500 in die Wandung 104 treibt.The gap 108 Can be closed by the capsule 401 - As described above - unfolded or stretched and against the wall 104 is pressed. At least one propellant 408 thus serves to deploy or expand the capsule, while at least one further propellant 408 the fixing pin 500 in the wall 104 drives.

Um zu verhindern, dass die Bohrung 502 und der mindestens eine Fixierstift 500 beim Entfalten bzw. Aufdehnen der Kapsel 401 beschädigt wird, ist die Bohrung 502 bevorzugt so angeordnet, dass die Öffnung 504 in der Kapsel 401 sich oberhalb der Sollbruchstelle 410 im oberen Teil 401c der Kapsel 401 befindet.To prevent the bore 502 and the at least one fixing pin 500 when unfolding or expanding the capsule 401 is damaged, the hole is 502 preferably arranged so that the opening 504 in the capsule 401 above the breaking point 410 in the upper part 401c the capsule 401 located.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

102102
Bohrlochwell
104104
Wandungwall
106106
Schürzeapron
108108
Spaltgap
110110
Sensorsensor
112112
Rohrpipe
200200
Dichtungpoetry
300300
Verstärkungsrippereinforcing rib
302302
Fixierelementfixing
400400
Strahlantriebjet propulsion
401401
Kapselcapsule
401a401
kugelförmiger Teil der Kapselspherical part of the capsule
401b401b
zylinderförmiger Teil der Kapselcylindrical part of the capsule
401c401c
oberer Teil der Kapselupper part of the capsule
402402
Leitelementvane
404404
Kupplungclutch
406406
Trägerelementsupport element
408408
Treibsatzpropellant
410410
SollbruchstelleBreaking point
412412
VentilValve
414414
Durchlasspassage
502502
Bohrungdrilling
504504
Zündkammerignition chamber

zitierte Literaturquoted literature

zitierte Patentliteraturcited patent literature

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  • US 4,669,540US 4,669,540
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Claims (9)

Verschluss für ein Bohrloch (102) mit einer Wandung (104), wobei ein Fluid in dem Bohrloch (102) aufströmt, mit: a) einem Rohr (112), das in das Bohrloch (102) einführbar ist; b) mindestens einer Schürze (106) aus einem fluiddichten Material, b1) wobei die mindestens eine Schürze (106) fluiddicht an dem Rohr (112) fixiert ist; b2) wobei die mindestens eine Schürze (106) einen zum Rohr (112) hin gefalteten Zustand und einen vom Rohr (112) weg und zur Wandung (104) hin ausgefalteten Zustand annehmen kann; b3) wobei das Rohr (112) und die mindestens eine Schürze (108) derart ausgebildet sind, dass im zum Rohr (112) hin gefalteten Zustand der mindestens einen Schürze (106) ein Spalt (108) zwischen der mindestens einen Schürze (106) und der Wandung (104) besteht, wenn das Rohr (112) in das Bohrloch (102) eingeführt wird; b4) wobei die mindestens eine Schürze (106) mindestens ein Fixierelement (302) aufweist; b5) wobei die Härte des mindestens einen Fixierelements (302) die Härte der Wandung (104) übersteigt; b6) sodass das mindestens eine Fixierelement (302) in die Wandung (104) eindringen kann, wenn die mindestens eine Schürze (106) gegen die Wandung (104) gepresst wird; b7) sodass eine formschlüssige Verbindung zwischen der mindestens einen Schürze (106) und der Wandung (104) zustande kommen kann; und mit c) aktivierbaren Mitteln, c1) wobei eine Aktivierung der aktivierbaren Mittel dazu führt, dass die mindestens eine Schürze (106) den vom Rohr (112) weg und zur Wandung (104) hin ausgefalteten Zustand annehmen kann.Closure for a borehole ( 102 ) with a wall ( 104 ), wherein a fluid in the wellbore ( 102 ), comprising: a) a tube ( 112 ) that enters the borehole ( 102 ) is insertable; b) at least one apron ( 106 ) of a fluid-tight material, b1) wherein the at least one apron ( 106 ) fluid-tight to the tube ( 112 ) is fixed; b2) the at least one apron ( 106 ) one to the pipe ( 112 ) folded state and one of the pipe ( 112 ) away and to the wall ( 104 ) can take unfolded state; b3) the tube ( 112 ) and the at least one apron ( 108 ) are formed such that in the pipe ( 112 ) folded state of at least one apron ( 106 ) A gap ( 108 ) between the at least one apron ( 106 ) and the wall ( 104 ) exists when the pipe ( 112 ) in the borehole ( 102 ) is introduced; b4) the at least one apron ( 106 ) at least one fixing element ( 302 ) having; b5) wherein the hardness of the at least one fixing element ( 302 ) the hardness of the wall ( 104 ) exceeds; b6) so that the at least one fixing element ( 302 ) in the wall ( 104 ) can penetrate, if the at least one apron ( 106 ) against the wall ( 104 ) is pressed; b7) so that a positive connection between the at least one apron ( 106 ) and the wall ( 104 ) can come about; and c) activatable agents, c1) wherein activation of the activatable agents results in the at least one apron ( 106 ) from the pipe ( 112 ) away and to the wall ( 104 ) can take unfolded state. Verschluss nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem mindestens einen Rohr (112) um ein Bohrgestänge handelt.Closure according to the preceding claim, characterized in that the at least one tube ( 112 ) is a drill pipe. Verschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem mindestens einen Rohr (112) um ein Behelfsgestänge handelt.Closure according to claim 1, characterized in that the at least one tube ( 112 ) is a makeshift linkage. Verschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, eine Mehrzahl von Schürzen (106), die entlang des Rohrs (112) hintereinander angeordnet sind.Closure according to one of the preceding claims, characterized by a plurality of aprons ( 106 ), along the pipe ( 112 ) are arranged one behind the other. Verschluss für ein Bohrloch (102) mit einer Wandung (104), wobei ein Fluid in dem Bohrloch (102) aufströmt, mit: a) mindestens einer Kapsel (401) aus einem fluiddichten Material, a1) wobei die Kapsel (401) derart ausgebildet ist, dass ein Spalt (108) zwischen der Kapsel (401) und der Wandung (104) besteht, wenn der Verschluss in das Bohrloch (102) eingeführt wird; b) mindestens einem Treibsatz (408), b1) wobei durch Aktivierung des mindestens einen Treibsatzes (408) die Kapsel (401) aufgedehnt werden kann; und mit c) einer Kupplung (404) zum Verbinden einer Rohrleitung mit dem Verschluss; d) wobei ein Durchlass (414) durch den Verschluss verläuft, sodass das Fluid durch den Verschluss strömen und durch die Rohrleitung abgeführt werden kann.Closure for a borehole ( 102 ) with a wall ( 104 ), wherein a fluid in the wellbore ( 102 ), comprising: a) at least one capsule ( 401 ) of a fluid-tight material, a1) the capsule ( 401 ) is formed such that a gap ( 108 ) between the capsule ( 401 ) and the wall ( 104 ), when the plug enters the borehole ( 102 ) is introduced; b) at least one propellant ( 408 ), b1) wherein by activating the at least one propellant ( 408 ) the capsule ( 401 ) can be expanded; and with c) a coupling ( 404 ) for connecting a pipeline to the closure; d) one passage ( 414 ) passes through the closure so that the fluid can flow through the closure and be discharged through the conduit. Verschluss nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch, einen Antrieb (400), der eine Fortbewegung des Verschlusses in dem Fluid ermöglicht.Closure according to the preceding claim, characterized by a drive ( 400 ), which allows movement of the closure in the fluid. Verschluss nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss an einem Rohr (112), das in das Bohrloch einführbar ist, angebracht ist. Closure according to claim 5, characterized in that the closure on a pipe ( 112 ), which is insertable into the wellbore, is mounted. Verschluss nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Oberfläche der Kapsel (401) mindestens ein Fixierelement (302) aufweist; wobei die Härte des Fixierelements (302) die Härte der Wandung (104) übersteigt; sodass das mindestens eine Fixierelement (302) in die Wandung (104) eindringen kann, wenn die äußere Oberfläche der mindestens einen Kapsel (401) gegen die Wandung (104) gepresst wird.Closure according to one of claims 5 to 7, characterized in that the outer surface of the capsule ( 401 ) at least one fixing element ( 302 ) having; the hardness of the fixing element ( 302 ) the hardness of the wall ( 104 ) exceeds; so that the at least one fixing element ( 302 ) in the wall ( 104 ) can penetrate when the outer surface of the at least one capsule ( 401 ) against the wall ( 104 ) is pressed. Verschluss nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss mindestens einen Fixierstift (500) aufweist, der durch Aktivierung des mindestens einen Treibsatzes (408) mindestens teilweise aus der Kapsel (401) herausgeschoben werden kann; wobei die Härte des mindestens einen Fixierstifts (500) die Härte der Wandung (104) übersteigt; sodass der mindestens eine Fixierstift (500) in die Wandung (104) eindringen kann, wenn der mindestens eine Fixierstift (500) durch Aktivierung des mindestens einen Treibsatzes (408) mindestens teilweise aus der Kapsel 401 herausgeschoben wird.Closure according to one of claims 5 to 8, characterized in that the closure at least one fixing pin ( 500 ), which by activating the at least one propellant ( 408 ) at least partially from the capsule ( 401 ) can be pushed out; the hardness of the at least one fixing pin ( 500 ) the hardness of the wall ( 104 ) exceeds; so that the at least one fixing pin ( 500 ) in the wall ( 104 ) can penetrate when the at least one fixing pin ( 500 ) by activation of the at least one propellant ( 408 ) at least partially from the capsule 401 is pushed out.
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