DE60318731T2 - Verfahren und system zum gewinnen von flüssigkeit aus einer unterirdischen formation mittels eines vergrösserten hohlraums - Google Patents

Verfahren und system zum gewinnen von flüssigkeit aus einer unterirdischen formation mittels eines vergrösserten hohlraums Download PDF

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Joseph A. Pineville ZUPANICK
Lawrence W. Rockwall DIAMOND
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CDX Gas LLC
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/34—Arrangements for separating materials produced by the well
    • E21B43/38—Arrangements for separating materials produced by the well in the well
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/34—Arrangements for separating materials produced by the well
    • E21B43/36—Underwater separating arrangements

Description

  • TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Wesentlichen die Ausbeutung von unterirdischen Lagerstätten, und insbesondere ein Verfahren und ein System zur Entfernung von Fluid aus einem unterirdischen Bereich unter Anwendung eines vergrößerten Hohlraums.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Unterirdische Bereiche, wie z. B. Kohleflöze enthalten erhebliche Mengen an eingeschlossenem Methangas. Unterirdische Bereiche stehen auch oft mit Flüssigkeit, wie z. B. Wasser, in Verbindung, welches aus dem Bereich abgeleitet werden muss, um das Methan zu produzieren. Wenn eine derartige Flüssigkeit, eingeschlossenen Feinkohlen und andere Fluide aus dem unterirdischen Bereich mittels Pumpen entfernt werden, kann Methangas in den Pumpen-Einlass eintreten, was den Pumpwirkungsgrad verringert.
  • US2002108746 Zupanick Josef et al. offenbart ein Verfahren und ein System für einen Zugang zu unterirdischen Bereichen von der Oberfläche aus mit einem im Wesentlichen vertikalen Bohrloch, das sich von der Oberfläche zu einem Zielbereich erstreckt und ein gegliedertes Bohrloch, das sich von dem im Wesentlichen vertikalen Bohrloch zu dem Zielbereich erstreckt. Das System beinhaltet auch einen unter der Oberfläche verlaufenden Kanal, der so betrieben werden kann, dass er Ressourcen aus dem Bohrloch zu der im Wesentlichen vertikalen Bohrloch überträgt.
  • US 1488106 Fritz Patrick Jeremia offenbart einen Einlass für Ölquellenpumpen mit einem Gehäuse, das an einem unteren Ende eines Arbeitspumpenstiefels angebracht ist.
  • GB2255033 Baker Hughes Inc. offenbart einen Gasabscheider für eine elektrische Tauchzentrifugalpumpe für eine Quelle, welcher Gas von einer Flüssigkomponente eines Quellenfluids abtrennt.
  • US6357530 Fleshman Roy et al. offenbart ein System zum Erzeugen von Produktionsfluiden aus einer Bohrloch unter gleichzeitiger Entfernung von Gas, das sich in Taschen innerhalb der Bohrloch sammelt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und ein System zum Entfernen von Fluid aus einem unterirdischen Bereich unter Anwendung einer erweiterten Höhlung bereit, die im Wesentlichen wenigstens einige von den Nachteilen und Problemen in Verbindung mit den früheren Verfahren und Systemen eliminiert oder davon reduziert.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Entfernen von Flüssigkeit aus einem unterirdischen Bereich bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bohren eines gegliederten Bohrlochs von einer Oberfläche bis zu dem unterirdischen Bereich; Ausformen einer erweiterten Höhlung in dem gegliederten Bohrloch, so dass die erweiterte Höhlung als eine Kammer fungiert, so dass Flüssigkeit von Gas abgetrennt wird, das von dem unterirdischen Bereich durch das gegliederte Bohrloch strömt; Einsetzen eines Anteils einer Pumpen-Einheit), die einen Pumpen-Einlass aufweist, durch einen gekrümmten Anteil des gegliederten Bohrlochs; Positionieren des Pumpen-Einlasses innerhalb eines Anteils des Bohrlochs; und Betreiben der Pumpen-Einheit, so dass die Flüssigkeit durch den Pumpen-Einlass gefördert wird.
  • Die Erfindung stellt auch ein System zum Entfernen von Flüssigkeit aus einem unterirdischen Bereich bereit, welches aufweist: ein gegliedertes Bohrloch, das sich von einer Oberfläche bis zu dem unterirdischen Bereich erstreckt; eine erweiterte Höhlung, die in dem gegliederten Bohrloch ausgeformt und so ausgebildet ist, dass sie als eine Kammer fungiert, so dass Flüssigkeit von Gas abgetrennt wird, das von dem unterirdischen Bereich durch das gegliederte Bohrloch strömt; eine Pumpen-Einheit, die einen Pumpen-Einlass aufweist, wobei die Pumpen-Einheit einen Anteil aufweist, der sich von der Oberfläche durch einen gekrümmten Anteil des gegliederten Bohrlochs erstreckt, so dass der Pumpen-Einlass innerhalb des gegliederten Bohrlochs positioniert ist; und wobei die Pumpen-Einheit betreibbar ist, so dass die Flüssigkeit durch den Pumpen-Einlass gefördert wird.
  • Technische Vorteile von speziellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhalten die Ausformung einer erweiterten Höhlung eines gegliederten Bohrloches, welche es ermöglicht, Flüssigkeit von dem Gas in dem Fluidstrom aus einem unterirdischen Bereich durch das Bohrloch bei der erweiterten Höhlung abzutrennen. Die erweiterte Höhlung ermöglicht auch einem Benutzer, den Pumpen-Einlass versetzt von dem Strom des Gases durch das gegliederte Bohrloch zu positionieren. Somit enthalten Fluide und eingeschlossene Feinkohlen, die aus dem unterirdischen Bereich durch das gegliederte Bohrloch gepumpt werden, weniger Gas, was zu einem besseren Pumpwirkungsgrad führt.
  • Die erweiterte Höhlung kann in einem im Wesentlichen horizontalen Anteil oder einem im Wesentlichen vertikalen Anteil des gegliederten Bohrloches ausgeformt werden. Wenn die erweiterte Höhlung in einem im Wesentlichen horizontalen Anteil des gegliederten Bohrloches ausgeformt wird, kann der Pumpen-Einlass innerhalb der erweiterten Höhlung so positioniert werden, dass er vertikal aus der Längsachse des im Wesentlichen horizontalen Anteils versetzt ist. Wenn der erweiterte Hohlraum in einem im Wesentlichen vertikalen Anteil des gegliederten Bohrloches ausgeformt wird, kann der Pumpen-Einlass innerhalb der erweiterten Höhlung so positioniert werden, dass er horizontal aus der Längsachse des im Wesentlichen vertikalen Anteils versetzt ist. Die Positionierung des Pumpen-Einlasses in dieser Weise ermöglicht es, dass Gas aus einem unterirdischen Bereich an den Pumpen-Einlass vorbeiströmt, wenn Fluide und/oder eingeschlossene Feinkohlen durch das gegliederte Bohrloch gepumpt werden.
  • Weitere technische Vorteile werden für den Fachmann auf diesem Gebiet aus den nachfolgenden Figuren, Beschreibungen und Ansprüchen leicht ersichtlich. Ferner können, obwohl vorstehend spezifische Vorteile aufgezählt wurden, verschiedene Ausführungen alle, einige oder keinen von den aufgezählten Vorteilen enthalten.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Für ein vollständigeres Verständnis spezieller Ausführungsformen der Erfindung und deren Vorteile wird nun auf die nachstehenden Beschreibungen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in welchen:
  • 1 ein Beispiel eines Bohrlochsystems zur Entfernung von Fluid aus einem unterirdischen Bereich unter Verwendung einer erweiterten Höhlung in einem im Wesentlichen vertikalen Anteil eines gegliederten Bohrlochs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2 ein Beispiel eines Bohrlochsystems zur Entfernung von Fluid aus einem unterirdischen Bereich unter Verwendung einer erweiterten Höhlung in einem im Wesentlichen horizontalen Anteil eines gegliederten Bohrlochs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 3 ein Beispiel eines Bohrlochsystems zur Entfernung von Fluid aus einem unterirdischen Bereich unter Verwendung einer erweiterten Höhlung in einem gekrümmten Anteil eines gegliederten Bohrlochs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 4 ein Beispiel eines Bohrlochsystems zur Entfernung von Fluid aus einem unterirdischen Bereich unter Verwendung einer erweiterten Höhlung und eines abgezweigten Sammelbehälters eines gegliederten Bohrlochs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 5 einen zum Ausformen einer erweiterten Höhlung verwendeten Beispiel-Unterschneider gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 6 den Unterschneider von 5 mit Schneidwerkzeugen in einer halb ausgefahrenen Position gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 7 den Unterschneider von 5 mit Schneidwerkzeugen in einer ausgefahrenen Position gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
  • 8 eine isometrische Darstellung ist, die eine erweiterte Höhlung mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • 1 stellt ein Beispiel eines Bohrlochsystems zur Entfernung von Fluid aus einem unterirdischen Bereich dar. Ein gegliedertes Bohrloch 430 erstreckt sich von der Oberfläche 414 zu einem unterirdischen Bereich 415. In dieser Ausführungsform besteht der unterirdische Bereich 415 aus einem Kohleflöz, wobei jedoch unterirdische Bereiche gemäß weiteren Ausführungsformen aus anderen Zusammensetzungen wie z. B. Schiefergestein bestehen können.
  • Das gegliederte Bohrloch 430 enthält einen im Wesentlichen vertikalen Anteil 432, einen im Wesentlichen horizontalen Anteil 434 und einen gekrümmten oder mit Radius versehenen Anteil 436, der die vertikalen und horizontalen Anteile 432 und 434 verbindet. Der horizontale Anteil 434 liegt im Wesentlichen in der horizontalen Ebene des unterirdischen Bereichs 415. In speziellen Ausführungsformen kann das gegliederte Bohrloch 430 keinen horizontalen Anteil beispielsweise dann aufweisen, wenn der unterirdische Bereich 415 nicht horizontal ist. In derartigen Fällen kann das gegliederte Bohrloch 430 einen Anteil im Wesentlichen in derselben Ebene wie der unterirdische Bereich 415 enthalten. Das gegliederte Bohrloch 430 kann unter Verwendung eines gegliederten Bohrstrangs gebohrt werden. Das gegliederte Bohrloch 430 kann mit einem geeigneten Futterrohr 438 ausgekleidet sein.
  • Das gegliederte Bohrloch 430 enthält auch eine erweiterte Höhlung 420, die in einem im Wesentlichen vertikalen Anteil 432 ausgeformt ist. In dieser Ausführungsform weist die erweiterte Höhlung 420 eine im Wesentlichen zylindrische Form auf; wobei jedoch erwei terte Höhlungen gemäß weiteren Ausführungsformen andere Formen aufweisen können. Der vergrößerte Hohlraum 420 kann mittels geeigneter Unterschneidungstechniken und Geräte, wie sie detaillierter nachstehend unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 beschrieben werden, erzeugt werden. Das gegliederte Bohrloch 430 enthält Fluide 450. Die Fluide 450 können Bohrfluid und/oder Bohrschlamm, die in Verbindung mit dem Bohrvorgang des gegliederten Bohrloches 430 verwendet werden, Wasser, Gas, beispielsweise aus dem unterirdischen Bereich 415 freigesetztes Methangas oder andere Flüssigkeiten und/oder Gase aufweisen. In der dargestellten Ausführungsform wird Methangas 452 aus dem unterirdischen Bereich 415 freigesetzt, nachdem das gegliederte Bohrloch 430 gebohrt ist.
  • Die erweiterte Höhlung 420 fungiert als eine Kammer für die Trennung von Gas und Flüssigkeit, da die Querschnittsfläche der erweiterten Höhlung 420 größer als die Querschnittsfläche anderer Anteile des gegliederten Bohrloches 430 ist. Dieses ermöglicht es dem Gas 452, durch das gegliederte Bohrloch 430 und nach oben zu strömen, während sich die Flüssigkeit aus dem Gas absetzt und in der erweiterten Höhlung zum Abpumpen verbleibt. Eine derartige Abtrennung erfolgt, da die Geschwindigkeit des durch das gegliederte Bohrloch strömenden Gases bei der erweiterten Höhlung 420 unter eine Geschwindigkeit absinkt, bei welcher das Gas Flüssigkeit mitreißen kann, und ermöglicht somit die Trennung des Gases und der Flüssigkeit bei der erweiterten Höhlung 420. Diese Verringerung der Geschwindigkeit ergibt sich aus der größeren Querschnittsfläche der erweiterten Höhlung 420 in Bezug auf die Querschnittsfläche anderer Anteile des gegliederten Bohrloches 430, durch welche das Gas strömt. Eine erweiterte Höhlung mit einer größeren Querschnittsfläche kann zu einer größeren Reduzierung in der Geschwindigkeit des nach oben und durch das Bohrloch strömenden Gases führen.
  • Eine Pumpen-Einheit 440 ist innerhalb des gegliederten Bohrloches 430 angeordnet. In dieser Ausführungsform enthält die Pumpen-Einheit 440 einen gebogenen Unteranteil 442 und einen Pumpen-Einlass 444, der innerhalb der erweiterten Höhlung 420 angeordnet ist. Die Pumpen-Einheit 440 ist so betreibbar, dass sie Flüssigkeit, mitgerissene Feinkohlen und andere Fluide aus dem gegliederten Bohrloch 430 absaugt. Wie vorstehend diskutiert, trennt sich eine derartige Flüssigkeit aus dem Strom des Gases 452 durch das gegliederte Bohrloch 430 bei der erweiterten Höhlung 420 ab. Der gebogene Unteranteil 442 der Pumpen-Einheit 440 ermöglicht die Anordnung des Pumpen-Einlasses 444 innerhalb der erwei terten Höhlung 420 an einer Position, die horizontal aus der Strömung des Gases 452 durch das gegliederte Bohrloch 430 bei der erweiterten Höhlung 420 versetzt ist. In dieser Ausführungsform ist der Pumpen-Einlass 444 horizontal aus der Längsachse des vertikalen Anteils 432 des gegliederten Bohrloches 430 versetzt. Diese Position verringert die Menge des durch den Pumpen-Einlass 444 gepumpten Gases 452, da das Gas 452 den Pumpen-Einlass 444 umgehen kann, wenn es sich aus dem unterirdischen Bereich 430 löst und durch das gegliederte Bohrloch 430 und nach oben strömt, wo es abgefackelt, freigesetzt oder gewonnen werden kann. Wenn der Pumpen-Einlass 444 nicht horizontal zur Strömung des Gases 452 durch das gegliederte Bohrloch 430 bei der erweiterten Höhlung 420 versetzt ist, kann Gas 452 in den Pumpen-Einlass 444 strömen, wenn es aus dem unterirdischen Bereich 450 freigegeben wird. In diesem Falle kann der Pumpwirkungsgrad des Systems reduziert werden.
  • Somit ermöglicht die Ausformung einer erweiterten Höhlung 420 des gegliederten Bohrloches 430 der Flüssigkeit in Fluiden 450 sich von dem Strom des Gases 452 durch das Bohrloch zu trennen. Die erweiterte Höhlung 420 ermöglicht einem Benutzer auch, den Pumpen-Einlass 444 versetzt zu der Strömung des Gases 452 durch das gegliederte Bohrloch 430 bei der erweiterten Höhlung 420 zu positionieren. Somit enthalten die aus dem unterirdischen Bereich 415 durch das gegliederte Bohrloch 430 gepumpten Fluide und mitgerissenen Feinkohlen weniger Gas, was zu einem größeren Pumpwirkungsgrad führt.
  • 2 veranschaulicht ein weiteres Beispielbohrlochsystem zur Entfernung von Fluid aus einem unterirdischen Bereich. Ein gegliedertes Bohrloch 530 erstreckt sich von der Oberfläche 514 zum unterirdischen Bereich 515. Das gegliederte Bohrloch 530 enthält einen im Wesentlichen vertikalen Anteil 532, einen im Wesentlichen horizontalen Anteil 534 und einen gekrümmten Anteil 536, der die vertikalen und horizontalen Anteile 532 und 534 miteinander verbindet. Das gegliederte Bohrloch 530 ist mit einem geeigneten Futterrohr 538 ausgekleidet. Das gegliederte Bohrloch 530 enthält auch eine erweiterte Höhlung 520, der in einem im Wesentlichen horizontalen Anteil 534 ausgeformt ist.
  • Das gegliederte Bohrloch 530 enthält Fluide 550. Die Fluide 550 können in Verbindung mit dem Bohren des gegliederten Bohrloches 530 verwendetes(n) Bohrfluid und/oder Bohrschlamm, Wasser, Gas, wie z. B. aus dem unterirdischen Bereich 515 freigesetztes Me thangas oder andere Flüssigkeiten und/oder Gase aufweisen. In der dargestellten Ausführungsform wird das Methangas 552 aus dem unterirdischen Bereich 515 freigesetzt, nachdem das gegliederte Bohrloch 530 gebohrt ist. Die erweiterte Höhlung 520 fungiert als eine Kammer für die Trennung von Gas und Flüssigkeit wie die erweiterte Höhlung 420 der vorstehenden diskutierten 1.
  • Eine Pumpen-Einheit 540 ist in dem gegliederten Bohrloch 530 angeordnet. In dieser Ausführungsform enthält die Pumpen-Einheit 540 einen gebogenen unteren Anteil 542 und einen in der erweiterten Höhlung 520 angeordneten Pumpen-Einlass 544. Die Pumpen-Einheit 540 ist so betreibbar, dass sie Flüssigkeit, mitgerissene Feinkohlen und weiters Fluid aus dem gegliederten Bohrloch 530 absaugt. Wie vorstehend diskutiert, trennt sich eine derartige Flüssigkeit von dem Strom des Gases 552 durch das gegliederte Bohrloch 530 bei der erweiterten Höhlung 520. Der gebogene untere Anteil 542 der Pumpen-Einheit 540 ermöglicht die Anordnung des Pumpeinlasses 544 innerhalb der erweiterten Höhlung 520 an einer Position, die vertikal von dem Strom des Gases 552 durch das gegliederte Bohrloch 530 bei der erweiterten Höhlung 520 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist der Pumpen-Einlass 544 vertikal aus der Längsachse des horizontalen Anteils 534 des gegliederten Bohrloches 530 versetzt. Diese Position verringert die Menge des durch den Pumpeinlass 544 gepumpten Gases 552, da das Gas 552 den Pumpen-Einlass 544 umgehen kann, wenn es sich aus dem unterirdischen Bereich 530 löst und durch das gegliederte Bohrloch 530 und nach oben strömt. Wenn der Pumpen-Einlass 544 nicht vertikal zu dem Strom des Gases 552 durch das gegliederte Bohrloch 530 bei der erweiterten Höhlung 520 versetzt ist, würde Gas 552 wahrscheinlich in den Pumpen-Einlass 544 strömen, wenn es aus dem unterirdischen Bereich 550 freigegeben wird. In diesem Falle würde der Pumpwirkungsgrad des Systems reduziert werden.
  • Die erweiterte Höhlung 520 ermöglicht auch einem Benutzer den Pumpen-Einlass 544 aus dem Strom des Gases 552 durch das gegliederte Bohrloch 530 bei der erweiterten Höhlung 520 zu versetzen. Somit enthalten die Fluide und die mitgerissenen Kohlenfeinstoffe, die aus dem unterirdischen Bereich 515 durch das gegliederte Bohrloch 530 gepumpt werden, weniger Gas, was zu einem größeren Pumpwirkungsgrad führt.
  • 3 veranschaulicht ein weiteres Beispielbohrlochsystem zur Entfernung von Fluid aus einem unterirdischen Bereich. Ein gegliedertes Bohrloch 230 erstreckt sich von der Oberfläche 214 zum unterirdischen Bereich 215. Das gegliederte Bohrloch 230 enthält einen im Wesentlichen vertikalen Anteil 232, einen im Wesentlichen horizontalen Anteil 234 und einen gekrümmten Anteil 236, der die vertikalen und horizontalen Anteile 232 und 234 miteinander verbindet.
  • Das gegliederte Bohrloch 230 enthält eine erweiterte Höhlung 220, der im gekrümmten Anteil 236 ausgeformt ist. Das gegliederte Bohrloch 230 enthält Fluide 250. Die Fluide 250 können in Verbindung mit dem Bohren des gegliederten Bohrloches 230 verwendetes(n) Bohrfluid und/oder Bohrschlamm, Wasser, Gas, wie z. B. aus dem unterirdischen Bereich 215 freigesetztes Methangas oder andere Flüssigkeiten und/oder Gase aufweisen. In der dargestellten Ausführungsform wird das Methangas 252 aus dem unterirdischen Bereich 215 freigesetzt, nachdem das gegliederte Bohrloch 230 gebohrt ist. Die erweiterte Höhlung 220 fungiert als eine Kammer für die Trennung von Gas und Flüssigkeit wie die erweiterte Höhlung 420 der vorstehenden diskutierten 1.
  • Eine Pumpen-Einheit 240 ist in dem gegliederten Bohrloch 230 angeordnet. Die Pumpen-Einheit 240 enthält einen in der erweiterten Höhlung 220 angeordneten Pumpen-Einlass 244. Die Pumpen-Einheit 240 ist so betreibbar, dass sie Flüssigkeit, mitgerissene Feinkohlen und weiters Fluid aus dem gegliederten Bohrloch 230 absaugt. Wie vorstehend diskutiert, trennt sich eine derartige Flüssigkeit von dem Strom des Gases 252 durch das gegliederte Bohrloch 230 bei der erweiterten Höhlung 220. Wie dargestellt ist der Pumpen-Einlass 244 vertikal aus der Längsachse des horizontalen Anteils 234 des gegliederten Bohrloches 230 versetzt. Dieses verringert die Menge des durch den Pumpeinlass 244 gepumpten Gases 252, da das Gas 252 den Pumpen-Einlass 244 umgehen kann, wenn es sich aus dem unterirdischen Bereich 230 löst und durch das gegliederte Bohrloch 230 und nach oben strömt.
  • Somit ermöglicht die Ausformung einer erweiterten Höhlung 220 des gegliederten Bohrloches 230 der Flüssigkeit in Fluiden 250 sich von dem Strom des Gases 252 durch das Bohrloch zu trennen. Die erweiterte Höhlung 220 ermöglicht einem Benutzer auch, den Pumpen-Einlass 244 versetzt zu der Strömung des Gases 252 durch das gegliederte Bohr loch 230 bei der erweiterten Höhlung 220 zu positionieren. Somit enthalten die aus dem unterirdischen Bereich 215 durch das gegliederte Bohrloch 230 gepumpten Fluide und mitgerissenen Feinkohlen weniger Gas, was zu einem größeren Pumpwirkungsgrad führt.
  • 4 veranschaulicht ein weiteres Beispielbohrlochsystem zur Entfernung von Fluid aus einem unterirdischen Bereich. Ein gegliedertes Bohrloch 130 erstreckt sich von der Oberfläche 114 zum unterirdischen Bereich 115. Das gegliederte Bohrloch 130 enthält einen im Wesentlichen vertikalen Anteil 132, einen im Wesentlichen horizontalen Anteil 134 und einen gekrümmten Anteil 136, der die vertikalen und horizontalen Anteile 132 und 134 miteinander verbindet und einen abgezweigten Sammelbehälter 137.
  • Das gegliederte Bohrloch 130 enthält eine erweiterte Höhlung 120, die im gekrümmten Anteil 136 ausgeformt ist. Die erweiterte Höhlung 120 fungiert als eine Kammer für die Trennung von Gas 152 und Flüssigkeit 153, welche in Fluiden enthalten sind, das aus dem unterirdischen Bereich 215 freigesetzt wird, nachdem das gegliederte Bohrloch 230 gebohrt ist. Dieses ermöglicht dem Gas 152 nach oben und durch das gegliederte Bohrloch 130 zu strömen, während sich die Flüssigkeit 153 von dem Gas trennt und in der erweiterten Höhlung 120 und dem abgezweigten Sammelbehälter 137 zum Abpumpen verbleibt. Der abgezweigte Sammelbehälter 137 stellt einen Sammelbereich bereit, aus welchem die Flüssigkeit 153 abgepumpt werden kann.
  • Eine Pumpen-Einheit 140 ist in dem gegliederten Bohrloch 130 angeordnet. Die Pumpen-Einheit 140 enthält einen in der abgezweigten Sammelbehälter 137 angeordneten Pumpen-Einlass 144. Die Pumpen-Einheit 140 ist so betreibbar, dass sie die Flüssigkeit 153, mitgerissene Feinkohlen und weiters Fluid aus dem gegliederten Bohrloch 130 absaugt. Wie vorstehend diskutiert, trennt sich eine derartige Flüssigkeit 153 von dem Strom des Gases 152 durch das gegliederte Bohrloch 130. Somit ermöglicht die Ausformung einer erweiterten Höhlung 120 des gegliederten Bohrloches 130 der Flüssigkeit in Fluiden 150 sich von dem Strom des Gases 152 durch das Bohrloch zu trennen. Somit enthalten die aus dem unterirdischen Bereich 115 durch das gegliederte Bohrloch 130 gepumpten Fluide und mitgerissenen Feinkohlen weniger Gas, was zu einem größeren Pumpwirkungsgrad führt.
  • Wie vorstehend beschrieben, veranschaulichen die 1 bis 4 vergrößerte Höhlungen, die in einem im Wesentlichen vertikalen Anteil, einem im Wesentlichen horizontalen Anteil und einem gekrümmten Anteil eines gegliederten Bohrloches ausgeformt sind. Es dürfte sich verstehen, dass Ausführungsformen dieser Erfindung eine vergrößerte Höhlung enthalten können, die einem beliebigen Anteil eines gegliederten Bohrloches, einem beliebigen Anteil eines im Wesentlichen vertikalen Bohrloches, einem beliebigen Anteil eines im Wesentlichen horizontalen Bohrloches oder einem beliebigen Anteil irgendeines anderen Bohrloches wie z. B. einem schrägen Bohrloch ausgeformt sein können.
  • 5 stellt einen Beispiel-Unterschneider 610 dar, der zur Erzeugung der erweiterten Höhlung, wie z. B. einer erweiterten Höhlung 420 von 1 verwendet wird. Der Unterschneider 610 enthält zwei Schneidwerkzeuge 614, die schwenkbar mit einem Gehäuse 612 verbunden sind. Weitere Unterschneider, welche zur Formung des erweiterten Hohlraums 420 verwendet werden können, können einen oder mehr als zwei Schneidwerkzeuge 614 enthalten. In dieser Ausführungsform sind die Schneidwerkzeuge 614 mit dem Gehäuse 612 über Zapfen 615 verbunden; jedoch können weitere geeignete Verfahren verwendet werden, um eine Schwenk- oder Rotationsbewegung der Schneidwerkzeuge 614 relativ zu dem Gehäuse 612 zu erzeugen. Das Gehäuse 612 ist im Wesentlichen vertikal innerhalb eines Bohrloches 611 angeordnet dargestellt; der Unterschneider 610 kann jedoch auch eine erweiterte Höhlung erzeugen, während das Gehäuse 612 auch in anderen Positionen angeordnet ist. Beispielsweise kann der Unterschneider 610 eine vergrößerte Höhlung wie z. B. eine vergrößerte Höhlung 520 von 2 erzeugen, während er sich in einer im Wesentlichen horizontalen Position befindet.
  • Der Unterschneider 610 enthält ein Betätigungselement 616 mit einem Anteil, der verschiebbar innerhalb eines Druckhohlraums 622 des Gehäuses 612 angeordnet ist. Das Betätigungselement 616 enthält einen Fluidkanal 621. Der Fluidkanal 621 enthält einen Auslass 625, welcher es dem Fluid ermöglicht, den Fluidkanal 621 in den Druckhohlraum 622 des Gehäuses 612 zu verlassen. Der Druckhohlraum 622 enthält ein Auslassventil 627, welches es dem Fluid ermöglicht, den Druckhohlraum 622 in das Bohrloch 611 zu verlassen. In speziellen Ausführungsformen kann das Auslassventil 627 mit einem Entlüftungsschlauch verbunden sein, um das durch die Austrittsöffnung 627 austretende Fluid an die Oberfläche oder an eine andere Stelle zu transportieren. Das Betätigungselement 616 ent hält auch einen vergrößerten Abschnitt 620, welcher in dieser Ausführungsform einen abgeschrägten Abschnitt 624 aufweist. Jedoch können weitere Ausführungsformen ein Betätigungselement mit einem vergrößerten Abschnitt enthalten, der andere Winkel, Formen oder Konfigurationen, wie z. B. eine kubische, sphärische, konische oder Tropfenform aufweist. Das Betätigungselement 616 enthält auch Drucknuten 631.
  • Die Schneidwerkzeuge 614 sind in einer eingezogenen Position um das Betätigungselement 616 herum liegend dargestellt. Die Schneidwerkzeuge 614 können eine Länge von angenähert 60 bis 90 cm (2 bis 3 feet) aufweisen, wobei sich jedoch die Länge der Schneidwerkzeuge 614 in anderen Ausführungsformen unterscheiden kann. Die Schneidwerkzeuge 614 sind mit angewinkelten Enden dargestellt; jedoch müssen die Enden der Schneidwerkzeuge 614 in anderen Ausführungsformen nicht angewinkelt sein, oder sie können abhängig von der Form und Konfiguration des erweiterten Abschnittes 620 gekrümmt sein. Die Schneidwerkzeuge 614 enthalten Seitenschneidflächen 654 und Endschneidflächen 656. Die Schneidwerkzeuge 614 können auch Spitzen enthalten, welche in speziellen Ausführungsformen ersetzbar sein können, da die Spitzen während des Betriebs verschleißen. In derartigen Fällen können die Spitzen Endschneidflächen 656 enthalten. Die Schneidflächen 654 und 656 und die Spitzen können mit einer Vielfalt von unterschiedlichen Schneidmaterialien einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, polykristallinen Diamanten, Wolframkarbideinsätzen, gebrochenes Wolframkarbid, Hartflächen mit Rohrbarium oder anderen geeigneten Schneidstrukturen und Materialien zur Anpassung an einen speziellen unterirdischen Bereich versehen sein. Zusätzlich können Konfigurationen verschiedener Schneidflächen 654 und 656 an den Schneidwerkzeugen 614 maschinell erzeugt oder geformt werden, um die Schneideigenschaften der Schneidwerkzeuge 614 zu verbessern.
  • Im Betrieb wird ein unter Druck stehendes Fluid durch den Fluidkanal 621 des Betatigungselementes 616 geführt. Eine derartige Anordnung kann mittels eines mit dem Gehäuse 612 verbundenen Bohrrohrverbinders erfolgen. Das unter Druck stehende Fluid strömt durch den Fluidkanal 621 und verlässt den Fluidkanal durch den Auslass 625 in den Druckhohlraum 622. Innerhalb des Druckhohlraums 622 übt das unter Druck stehende Fluid eine erste axiale Kraft 614 auf den vergrößerten Abschnitt 637 des Betätigungselementes 616 aus. Der vergrößerte Abschnitt 637 kann von ringförmigen Dichtungen umgeben sein, um zu verhindern, dass das unter Druck stehende Fluid den vergrößerten Abschnitt 637 umströmt. Die Ausübung einer ersten axialen Kraft 640 auf den vergrößerten Abschnitt 637 des Betätigungselementes 616 bewirkt eine Bewegung des Betätigungselementes 616 in Bezug auf das Gehäuse 612. Eine derartige Bewegung bewirkt, dass der abgeschrägte Abschnitt 624 des vergrößerten Abschnittes 620 die Schneidwerkzeuge berührt, was eine Drehung der Schneidwerkzeuge 614 um die Zapfen 615 und deren radiale Ausdehnung nach außen in Bezug auf das Gehäuse 612 bewirkt. Durch das Ausfahren der Schneidwerkzeuge 614 erzeugt der Unterschneider 610 eine vergrößerte Höhlung, sobald die Schneidflächen 654 und 656 der Schneidwerkzeuge 614 mit der Oberfläche des Bohrloches 611 in Kontakt kommen.
  • Das Gehäuse 612 kann innerhalb des Bohrloches 611 gedreht werden, sobald sich die Schneidwerkzeuge 614 radial nach außen erstrecken, um die Erzeugung einer erweiterten Höhlung 642 zu unterstützen. Die Drehung des Gehäuses 612 kann unter Verwendung eines Bohrgestänges erreicht werden, das mit dem Bohrrohrverbinder verbunden ist; jedoch können weitere geeignete Verfahren zum Drehen des Gehäuses 612 angewendet werden. Beispielsweise kann ein Lochmotor in dem Bohrloch 611 zum Drehen des Gehäuses 612 verwendet werden. In besonderen Ausführungsformen können sowohl ein Lochmotor als auch ein Bohrgestänge zum Drehen des Gehäuses 612 verwendet werden. Das Bohrgestänge kann auch bei der Stabilisierung des Gehäuses 612 in dem Bohrloch 611 unterstützen.
  • 6 ist eine Darstellung, die den Unterschneider 610 von 5 in einer halb ausgefahrenen Position darstellt. In 6 befinden sich die Schneidwerkzeuge 614 in einer halb ausgefahrenen Position in Bezug auf das Gehäuse 612 und haben damit begonnen, eine erweiterte Höhlung 642 zu erzeugen. Wenn die erste (in 5 dargestellte) Axialkraft 614 aufgebracht wird, und sich das Betätigungselement 616 in Bezug auf das Gehäuse 612 bewegt, erreicht der erweiterte Abschnitt 637 des Betätigungselementes 616 schließlich ein Ende 644 des Druckhohlraums 622. An diesem Punkt befindet sich der vergrößerte Abschnitt 620 nahe an einem Ende 617 des Gehäuses 612. Die Schneidwerkzeuge 614 werden wie dargestellt ausgefahren und ein Winkel 646 wird zwischen diesen ausgeformt. In dieser Ausführungsform ist der Winkel 646 angenähert 60 Grad, wobei sich der Winkel 646 in weiteren Ausführungsformen abhängig von dem Winkel des abgeschrägten Abschnittes 624 oder der Form oder der Konfiguration des vergrößerten Abschnittes 620 unterscheiden kann. Sobald der vergrößerte Abschnitt 637 des Betätigungselementes 616 das Ende 644 des Druckhohlraums 622 erreicht, kann das Fluid in dem Druckhohlraum 622 den Druckhohlraum 622 in das Bohrloch 611 über Drucknuten 631 verlassen. Das Fluid kann den Druckhohlraum 622 auch über eine Austrittsöffnung 627 verlassen. Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können andere Möglichkeiten bereitstellen, damit das unter Druck stehende Fluid den Druckhohlraum 622 verlässt.
  • 7 ist eine Darstellung, die einen Unterschneider 610 von 6 in einer ausgefahrenen Position darstellt. Sobald ausreichend erste axiale Kraft 640 auf einen vergrößerten Abschnitt 637 des Betätigungselementes 616 ausgeübt wurde, damit der vergrößerte Abschnitt 637 das Ende 644 des Druckhohlraums 622 berührt, um dadurch die Schneidwerkzeuge 614 in eine halb ausgefahrene Position gemäß Darstellung in 6 auszufahren, kann eine zweite axiale Kraft 648 auf den Unterschneider 610 aufgebracht werden. Die zweite axiale Kraft 648 kann durch eine Bewegung des Unterschneiders 610 in Bezug auf das Bohrloch 611 aufgebracht werden. Eine derartige Bewegung kann erreicht werden, indem das mit dem Bohrrohrverbinder verbundene Bohrgestänge bewegt wird, oder mittels einer anderen Technik. Die Aufbringung der zweiten axialen Kraft 648 zwingt die Schneidwerkzeuge 614, sich um die Zapfen 615 zu drehen und sich radial weiter in Bezug auf das Gehäuse 612 auszudehnen. Die Aufbringung der zweiten axialen Kraft 648 kann ferner die Schneidwerkzeuge 614 in eine Position ausfahren, in welchem sie angenähert senkrecht zu der Längsachse des Gehäuses 612 sind, wie es in 7 dargestellt ist. Das Gehäuse 612 kann eine Abschrägung oder "Anschlag" enthalten, um zu verhindern, dass die Schneidwerkzeuge 614 über eine vorbestimmte Position hinaus, wie z. B. eine angenähert rechtwinklige Position zu einer Längsachse des Gehäuses 612 gemäß Darstellung in 7 drehen.
  • Wie vorstehend festgestellt, kann das Gehäuse 612 innerhalb des Bohrloches 611 gedreht werden, wenn die Schneidwerkzeuge 614 radial nach außen ausgefahren werden, um bei der Erzeugung der erweiterten Höhlung 642 zu unterstützen. Der Unterschneider 610 kann auch innerhalb des Bohrloches 611 angehoben und abgesenkt werden, um den Hohlraum 642 weiter zu definieren und zu formen. Es dürfte sich verstehen, dass ein unterirdischer Hohlraum mit einer anderen Form als der Form eines Hohlraums 642 mit dem Hinterschneider 610 erzeugt werden kann.
  • 8 ist eine isometrische Darstellung, die eine erweiterte Höhlung 660 mit einem im Wesentlichen zylindrischen Hohlraum darstellt, welche unter Verwendung des Unterschneiders 610 der 5 bis 7 erzeugt werden kann. Die erweiterte Höhlung 660 kann durch Anheben und/oder Absenken des Unterschneiders in dem Bohrloch und durch Drehen des Unterschneiders erzeugt werden. Die erweiterte Höhlung 660 ist ebenfalls ein Beispiel der Höhlung 420 von 1.
  • Obwohl erweiterte Höhlungen mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form dargestellt worden sind, dürfte es sich verstehen, dass eine erweiterte Höhlung mit einer anderen Form gemäß speziellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Ferner kann eine erweiterte Höhlung erzeugt werden, indem ein Unterschneider wie hierin beschrieben verwendet wird, oder indem irgendeine andere geeignete Technik oder Verfahren eingesetzt werden, wie z. B. Sprengen oder Aussolen.
  • Obwohl die vorliegende Ausführungsform im Detail beschrieben wurde, kann sich der Fachmann auf diesem Gebiet Änderungen und Modifikationen vorstellen. Daher soll die vorliegende Erfindung derartige Änderungen und Modifikationen, soweit sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen, mit umfassen.

Claims (11)

  1. Verfahren, um Flüssigkeit (153) aus einem unterirdischen Bereich (115) zu entfernen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bohren eines gegliederten Bohrlochs (130) von einer Oberfläche (114) bis zu dem unterirdischen Bereich (115); Ausformen einer erweiterten Höhlung (120) in dem gegliederten Bohrloch (130), so dass die erweiterte Höhlung (120) als eine Kammer fungiert, so dass Flüssigkeit von Gas (152) abgetrennt wird, das von dem unterirdischen Bereich (115) durch das gegliederte Bohrloch (130) fließt; Einsetzen eines Anteils einer Pumpen-Einheit (140), die einen Pumpen-Einlass (144) aufweist, durch einen gekrümmten Anteil (136) des gegliederten Bohrlochs (130); Positionieren des Pumpen-Einlasses (144) innerhalb eines Anteils des Bohrlochs (130); und Betreiben der Pumpen-Einheit (140), so dass die Flüssigkeit durch den Pumpen-Einlass (144) gefördert wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Positionieren des Pumpen-Einlasses (144) innerhalb des gegliederten Bohrlochs (130) den Schritt umfasst, den Pumpen-Einlass (144) in der erweiterten Höhlung (120) zu positionieren.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Positionieren des Pumpen-Einlasses (144) innerhalb des gegliederten Bohrlochs (130) den Schritt umfasst, den Pumpen-Einlass (144) solchermaßen zu positionieren, dass der Pumpen-Einlass (144) von dem Gasfluss (152) durch das gegliederte Bohrloch (130) versetzt ist.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das gegliederte Bohrloch (130) einen im Wesentlichen horizontalen Anteil (134) umfasst; das Ausformen einer erweiterten Höhlung (120) in dem gegliederten Bohrloch (130) den Schritt umfasst, eine erweiterte Höhlung (120) in dem im Wesentlichen horizontalen Anteil (134) des gegliederten Bohrlochs (130) auszuformen; und das Positionieren eines Pumpen-Einlasses (144) innerhalb der erweiterten Höhlung (120) solchermaßen ist, dass der Pumpen-Einlass (144) vertikal von einer longitudinalen Achse des im Wesentlichen horizontalen Anteils (134) des gegliederten Bohrlochs (130) versetzt ist.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Ausformen einer erweiterten Höhlung (120) in dem gegliederten Bohrloch (130) den Schritt umfasst, eine erweiterte Höhlung (120) in dem gekrümmten Anteil (136) des gegliederten Bohrlochs (130) auszuformen; und das Positionieren eines Pumpen-Einlasses (144) innerhalb der erweiterten Höhlung (120) solchermaßen ist, dass der Pumpen-Einlass (144) von dem Gasfluss (152) durch den gekrümmten Anteil (136) versetzt ist.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das gegliederte Bohrloch (130) einen abgezweigten Sammelbehälter (137) umfasst, der die von dem Gas (152) abgetrennte Flüssigkeit an der erweiterten Höhlung (120) sammelt; und das Positionieren eines Pumpen-Einlasses (144) innerhalb eines Anteils des gegliederten Bohrlochs (130) den Schritt umfasst, einen Pumpen-Einlass (144) innerhalb des abgezweigten Sammelbehälters (137) des gegliederten Bohrlochs (130) zu positionieren.
  7. System, um Flüssigkeit (153) aus einem unterirdischen Bereich (115) zu entfernen, wobei das System das Folgende umfasst: ein gegliedertes Bohrloch (130), das sich von einer Oberfläche (114) bis zu dem unterirdischen Bereich (115) erstreckt; eine erweiterte Höhlung (120), die in dem gegliederten Bohrloch (130) ausgeformt und so ausgebildet ist, dass sie als eine Kammer fungiert, so dass Flüssigkeit von Gas (152) abgetrennt wird, das von dem unterirdischen Bereich (115) durch das gegliederte Bohrloch (130) fließt; eine Pumpen-Einheit (140), die einen Pumpen-Einlass (144) aufweist, wobei die Pumpen-Einheit (140) einen Anteil aufweist, der sich von der Oberfläche (114) durch einen gekrümmten Anteil (136) des gegliederten Bohrlochs (130) erstreckt, so dass der Pumpen-Einlass (144) innerhalb des gegliederten Bohrlochs (130) positioniert ist; und wobei die Pumpen-Einheit (140) betreibbar ist, so dass die Flüssigkeit durch den Pumpen-Einlass (144) gefördert wird.
  8. System gemäß Anspruch 7, wobei der Pumpen-Einlass (144) von dem Gasfluss (152) durch das gegliederte Bohrloch (130) versetzt positioniert ist.
  9. System gemäß Anspruch 7, wobei das gegliederte Bohrloch (130) einen im Wesentlichen horizontalen Anteil (134) umfasst; eine in dem Bohrloch (130) ausgeformte erweiterte Höhlung (120) eine erweiterte Höhlung (120) umfasst, die in dem im Wesentlichen horizontalen Anteil (134) des gegliederten Bohrlochs (130) ausgeformt ist; und der Pumpen-Einlass (144) vertikal von einer longitudinalen Achse des im Wesentlichen horizontalen Anteils (134) des gegliederten Bohrlochs (130) versetzt ist.
  10. System gemäß Anspruch 7, wobei eine in dem gegliederten Bohrloch (130) ausgeformte erweiterte Höhlung (120) eine erweiterte Höhlung (120) umfasst, die in dem gekrümmten Anteil (136) des gegliederten Bohrlochs (130) ausgeformt ist; und der Pumpen-Einlass (144) von dem Gasfluss (152) durch den gekrümmten Anteil (136) versetzt ist.
  11. System gemäß Anspruch 7, wobei das gegliederte Bohrloch (130) einen abgezweigten Sammelbehälter (137) umfasst, der ausgebildet ist, so dass er die von dem Gas (152) abgetrennte Flüssigkeit an der erweiterten Höhlung (120) sammelt; und der Pumpen-Einlass (144) innerhalb des abgezweigten Sammelbehälters (137) des gegliederten Bohrlochs (130) positioniert ist.
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