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
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
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:
Sensoren
Die Schürze
Die Schürze
Um die Dichte der Verbindung gegenüber dem Fluid zu verbessern, können Dichtungen
Die Verwendung eines flexiblen Gewebes oder einer Folie als Schürze
Dichtungen
Wird die Schürze
Um das Material zu schonen und die Sicherheit zu erhöhen, kann die Schürze
Bei den in den
Statt der Schürze
An den halbkugelförmigen Teil der Kapsel
Die Kapsel
Durch den halbkugelförmigen Teil
Die Leitelemente
In Abhängigkeit der erfassten Daten initiieren die Sensoren
Die Kapsel
Die Energie der Explosion der Treibsätze
Je größer der zwischen der Wandung
Im aufgedehnten Zustand liegt der zylinderförmige Teil der Kapsel
Um das Bohrloch
Außer dem gezeichneten Tellerventil
Die Kupplung
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
Es ist möglich, mehrere Verschlüsse in der in
Es ist ebenfalls möglich die Ausführungsform als Kapsel als Ausrüstungselement eines Bohrgestänges
Verschiedene Ausführungsformen können gemäß unterschiedlicher Sicherheitserwägungen kombiniert werden.Various embodiments may be combined according to different security considerations.
Die Bohrung
Die Bohrung
Die Zündkammer
Der Spalt
Um zu verhindern, dass die Bohrung
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
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