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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Ausrüstung, die beim Bohren und
bei der Fertigstellung von unterirdischen Bohrlöchern, und insbesondere beim
Auffüllen
und Zirkulieren von Bohrflüssigkeiten
in einem Gehäusestrang
ebenso wie beim Pumpen von Zement in das Gehäuse, um das Gehäuse innerhalb
des Bohrlochs einzusetzen, verwendet wird.
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Der
Vorgang eines Bohrens von unterirdischen Bohrlöchern, um Öl und Gas aus Reservoiren zu
fördern,
besteht daraus, ein Loch in die Erde nach unten zu einem Erdölvorrat
zu bohren und eine Rohrleitung von dem Reservoir zu der Oberfläche zu installieren.
Ein Gehäuse
ist eine schützende
Rohrauskleidung innerhalb des Bohrlochs, die an Ort und Stelle einzementiert
wird, um eine druckdichte Verbindung zu dem Öl- und Gasreservoir sicherzustellen.
Das Gehäuse
läuft als
einstückiges
Teil, wenn es in das Bohrloch herabgelassen wird. Gelegentlich bleibt
das Gehäuse
hängen
und ist nicht dazu verwendbar, in das Bohrloch herabgelassen werden. Wenn
dies auftritt, muss eine Last auf die Gehäusefolge aufgebracht werden,
um das Gehäuse
in das Bohrloch zu drücken,
oder Bohrfluid muss nach unten entlang des Innendurchmessers des
Gehäuses und
aus dem Gehäuse
heraus in den Ringraum zirkuliert werden, um das Gehäuse von
dem Bohrloch zu befreien. Um dies vorzunehmen, ist es traditionell der
Fall gewesen, dass ein spezielles Gestell installiert wird, um eine
axiale Last auf die Gehäusefolge aufzubringen
oder um das Zirkulieren des Bohrfluids zu erleichtern.
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Wenn
das Gehäuse
läuft,
wird Bohrfluid zu jedem Abschnitt, wenn es in das Bohrloch hineinläuft, hinzugefügt. Dieser
Vorgang ist notwendig, um zu verhindern, dass das Gehäuse aufgrund
von hohen Drücken
innerhalb des Bohrlochs kollabiert. Das Bohrfluid wirkt als ein
Schmiermittel, das ein Herablassen des Gehäuses innerhalb des Bohrlochs
erleichtert. Wenn ein Verbindungsstück eines Gehäuses zu
der Folge hinzugefügt
wird, wird Bohrfluid von dem Bohrloch verdrängt. Der Stand der Technik
offenbart Schlauchanordnungen, Gehäuse, die mit dem obersten Teil
des Gehäuses
verbunden sind, und Werkzeuge, die von dem Bohrhaken herunterhängen, um
das Gehäuse
zu fül len.
Diese Vorrichtungen nach dem Stand der Technik und Anordnungen sind
sehr arbeitsintensiv gewesen, um sie zu installieren, erforderten
mehrere solcher Vorrichtungen für mehrere
Gehäusefolgegrößen, besaßen nicht
einen ausreichend minimierten Verlust an Bohrfluid, und sind nicht
für mehrere
Zwecke geeignet gewesen. Weiterhin ist ein Lösen der Vorrichtungen nach
dem Stand der Technik von der Innenseite des Gehäuses problematisch gewesen,
was zu einer Beschädigung des
Werkzeugs, einer erhöhten
Stillstandszeit, einem Verlust an Bohrfluid und einer Verletzung
von Personal führt.
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Ein
Zirkulieren von Fluid ist manchmal notwendig, wenn ein Widerstand
vorgefunden wird, wenn das Gehäuse
in das Bohrloch herabgelassen wird. Um das Bohrfluid zu zirkulieren,
muss die Oberseite des Gehäuses
so abgedichtet werden, dass das Gehäuse mit Bohrfluid unter Druck
gesetzt werden kann. Da das Gehäuse
unter Druck steht, ist die Integrität der Dichtung für einen
sicheren Betrieb kritisch und es ist schwierig den Verlust des teuren
Bohrfluids zu minimieren. Wenn das Gehäuse den Boden erreicht, ist
ein Zirkulieren des Bohrfluids erneut notwendig, um das Oberflächen-Rohrleitungssystem
zu testen, um das Bohrfluid in dem Loch zu konditionieren und um
Wandschlamm aus dem Loch herauszuspülen und herauszuschneiden.
Eine Zirkulation wird fortgeführt,
bis zumindest eine Menge an Bohrfluid gleich zu dem Volumen des
Innendurchmessers des Gehäuses
aus dem Gehäuse
und dem Bohrloch verdrängt
worden ist. Nachdem das Bohrfluid ausreichend zirkuliert worden
ist, wird das Gehäuse
an Ort und Stelle einzementiert.
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Der
Zweck eines Einzementierens des Gehäuses ist derjenige, das Gehäuse gegen
die Bohrlochformation abzudichten. Um das Gehäuse innerhalb des Bohrlochs
einzuzementieren, wird die Anordnung, um das Bohrfluid zu füllen und
zu zirkulieren, allgemein von dem Bohrgestell entfernt und eine Zementierkopfvorrichtung
wird installiert. Dieser Vorgang ist zeitaufwändig, erfordert umfangreiche
Manpower und setzt die Mannschaft des Bohrgerüsts einer potenziellen Verletzung
aus, wenn die zusätzliche
Ausrüstung
gehandhabt und installiert wird, um Schlamm mit Wasser vor dem Zementierschritt
herauszuspülen.
Ein spezieller Zementierkopf oder ein Stopfenbehälter wird an dem oberen Bereich
des Gehäuses,
an Ort und Stelle durch den Aufzug gehalten, installiert. Der Zementierkopf
umfasst Verbindungen für
die Auslassleitung der Zementpumpen und umfasst typischerweise einen
unteren Abstreifstopfen und einen oberen Abstreifstopfen. Da das
Gehäuse und
das Bohrloch voll mit Bohrfluid sind, ist es zuerst notwendig, Abstandsfluid
einzuspritzen, um das Bohrfluid von dem Zement zu trennen, um nachzufolgen.
Die Zemen tierstopfen werden dazu verwendet, den Innendurchmesser
des Gehäuses
abzustreifen, und dienen dazu, das Bohrfluid von dem Zement zu trennen,
wenn der Zement nach unten entlang der Gehäusefolge geführt wird.
Wenn das berechnete Volumen an Zement, erforderlich dazu, den Ringraum
zu füllen,
gepumpt worden ist, wird der obere Stopfen von dem Zementierkopf
freigegeben. Bohrfluid oder irgendein anderes, geeignetes Fluid
wird dann hinter dem oberen Stopfen hineingepumpt, um so sowohl
die Stopfen als auch den Zement, der zwischen den Stopfen enthalten
ist, zu einer Vorrichtung an dem Boden des Gehäuses, bekannt als floatierender
Kragen, zu transportieren. Wenn der Bodenstopfen den Boden des Gehäuses abdichtet,
erhöht
sich der Pumpendruck, was ein Diaphragma an dem Boden des Stopfens
zum Bersten bringt. Dies ermöglicht,
dass die berechnete Menge an Zement von dem Innendurchmesser des
Gehäuses
bis zu einem bestimmten Niveau innerhalb des Ringraums, der auszementiert
werden soll, fließt.
Der Ringraum ist der Raum innerhalb des Bohrlochs zwischen dem ID des
Bohrlochs und dem OD der Gehäusefolge.
Wenn der obere Stopfen in Kontakt mit dem unteren Stopfen gelangt,
erhöht
sich der Pumpendruck, was anzeigt, dass der Zementiervorgang abgeschlossen worden
ist. Wenn der Druck innerhalb des Gehäuses verringert wird, schließt sich
ein spezielles, floatierendes Kragenabsperrventil, was Zement davor
zurückhält, dass
er von dem Außendurchmesser
des Gehäuses
zurück
in den Innendurchmesser des Gehäuses
fließt.
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Untersuchungen
wurden darüber
durchgeführt,
wie Oberflächendefekte
auf kalt gewalzten Stahlblechen, hergestellt durch Warmwalzen und Kaltwalzen
aus endlosen Stahlbrammen, die vor einem Kühlen mit Wasser umgekehrt worden
sind. Die Ergebnisse zeigten, dass Oberflächendefekte nur auf der Unterseite
der umgedrehten Bramme auftreten. Ein wahrscheinlicher Grund hierfür ist derjenige, dass
Oberflächendefekte
auf Stahlplatten auf Grund eines Kühlens mit Wasser auftreten.
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Die
vorstehend angegebenen Erkenntnisse vermitteln, dass dann, wenn
Brammen mit Wasser gekühlt
werden, die Unterseite nicht ausreichend oder nicht gleichförmig gekühlt wird.
Versuche wurden unternommen, um sich diesem Problem zuzuwenden.
Ein erster Versuch ist dazu vorgesehen, das Kühlen der Unterseite zu verstärken und
zu verbessern, wenn die Brammen in Wasser entsprechend dem Verfahren
gekühlt
werden, das in der vorstezhend erwähnten JP-A-55 147 468 offenbart
ist. Dieses Verfahren weist ein Eintauchen der warmen Bramme in
ein Kühlmittel
auf, während
ein unter Druck stehendes Gas von unten zu der Unterseite der Bramme
injiziert wird, um dadurch ein Kühlen vorzu nehmen.
Dieser Vorgang ist ursprünglich
dazu vorgesehen, Geräusche
und eine Verwerfung, was sich aus einem Kühlen ergibt, zu verringern.
Es wurde in tatsächlichen
Tests herausgefunden, dass dieser Vorgang in einem gewissen Umfang
dabei effekticv ist, Geräuche
und eine Verwerfung zu verringern, allerdings nicht dabei effektiv
ist, Oberflächendefekte auf
kaltgewalzten Stahlblechen zu verhindern.
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Die
DE-A-2349189 lehrt, warme Brammen in Wasser einzutauchen und eine
Strömung
aus Wasser zumindest gegen die Unterseite der Bramme mittels Einspritzen
von Wasser durch Röhren
vorzunehmen, die gedreht werden können, um den Winkel der Wasserströmung einzustellen.
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Der
Stand der Technik offenbart getrennte Vorrichtungen und Anordnungen
(1) zum Füllen
und Zirkulieren von Bohrfluid und (2) für Zementiervorgänge. Die
Vorrichtungen nach dem Stand der Technik zum Füllen und Zirkulieren von Bohrfluid
offenbaren ein Pakker- bzw. Dichtungsstück-Rohr, das einen getrennten
Aktivierungsschritt erfordert, wenn das Werkzeug einmal innerhalb
des Gehäuses
positioniert ist. Die Packer-Rohre sind im Stand der Technik dahingehend
bekannt, dass sie einer Fehlfunktion aufgrund einer Verstopfung,
von Leckagen, und dergleichen, unterliegen, was zu einer Stillstandszeit führt. Da
jeder Schritt in dem Bohrvorgang des Bohrlochs potenziell gefährlich,
zeitaufwändig,
arbeitsintensiv und deshalb teuer ist, verbleibt im Stand der Technik
ein Bedarf danach, irgendwelche Stillstandszeiten zu minimieren.
Auch verbleibt ein Bedarf im Stand der Technik danach, einen Werkzeugaustausch
und die Installation von Komponententeilen zu minimieren.
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Deshalb
verbleibt ein Bedarf beim Bohren von unterirdischen Bohrlöchern nach
ei nem Werkzeug, das für
Bohrfluid, zum Füllen
und zum Zirkulieren und für
Zementiervorgänge
verwendet werden kann.
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Aus
den vorstehenden Gründen
ist ein Bedarf nach einem Bohrfluidfüll-, Zirkulier- und Zementierwerkzeug
vorhanden, das schnell während
Bohrvorgängen
installiert werden kann.
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Aus
den vorstehenden Gründen
ist ein Bedarf nach einem Bohrfluidfüll-, Zirkulier- und Zementierwerkzeug
vorhanden, das gegen den Innendurchmesser eines Gehäuses, das
ein selbst Energie erzeugendes Merkmal besitzt, abdichtet.
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Aus
den vorstehenden Gründen
ist ein Bedarf nach einem Bohrfluidfüll-, Zirkulier- und Zementierwerkzeug
vorhanden, das den Abfall an Bohrfluiden minimiert und die kontrollierte
Druckentlastung des Systems ermöglicht.
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Aus
den vorstehenden Gründen
ist ein Bedarf nach einem Bohrfluidfüll-, Zirkulier- und Zementierwerkzeug
vorhanden, das für
jede Gehäusegröße verwendet
werden kann.
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Die
US-A-5191939, auf der der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert, offenbart
eine Vorrichtung zum Einfüllen
von Fluid in einen Gehäusestrang,
aufweisend ein Packer- bzw. Dichtungsstück-Rohr, das eine zentrale,
axiale Bohrung besitzt, die einen Strömungspfad dort hindurch definiert,
und eine Vielzahl von Schlitzen besitzt, die sich durch die Seitenwände des
Packer-Rohrs erstrecken, einen Kolben, der eine Dichtung besitzt,
die gleitend innerhalb der Bohrung des Packer-Rohrs so befestigt
ist, um zwischen einer ersten Position, in der sich die Dichtung
oberhalb der Schlitze befindet, um so zu verhindern, dass Fluid durch
die Schlitze fließt,
und einer zweiten Position, in der sich die Dichtung unterhalb der
Schlitze befindet, so dass Fluid, das durch das Packer-Rohr hindurchfährt, durch
die Schlitze gerichtet wird, bewegbar ist. Eine Feder greift in
den Kolben so ein, um ihn in seine erste Position vorzuspannen.
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Aus
den vorstehenden Gründen
ist ein Bedarf nach einem Bohrfluidfüll-, Zirkulier- und Zementierwerkzeug
vorhanden, das zusätzliche,
axiale Lasten liefert, um auf die Gehäusefolge aufgebracht zu werden,
falls dies notwendig ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist auf eine Vorrichtung gerichtet, die die
vorstehend angegebenen Erfordernisse erfüllt, und schafft ein Einfüll- und
Zirkulierwerkzeug, um Fluid in das Gehäuse in ein Bohrloch hinein
zur Verwendung an einem Bohrring einzufüllen und zu zirkulieren, wobei
das Einfüll-
und Zirkulierwerkzeug einen Dorn aufweist, der eine zentrale, axiale
Bohrung besitzt, die einen Strömungspfad
dort hindurch definiert, mindestens einen Auslass, der entlang des
Dorns angeordnet ist, eine Gleithülse, die in Bezug auf den Dorn
zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position für ein wahlweises Steuern
der Fluidströmung
von dem ersten Strömungspfad
durch den mindestens einen Auslass in das Gehäuse bewegbar ist, wobei die
Gleithülse
so vorgespannt ist, um die Gleithülse zumindest entweder zu dem
ersten Kolben oder dem zweiten Kolben hin zu drücken; gekennzeichnet durch
einen Packer vom Tassen- bzw. Cup-Typ, der auf der Hülse für einen
dichtenden Eingriff mit dem Gehäuse
vorgesehen ist.
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Ein
Bohrfluid-Einfüll-,
Zirkulier- und Zementierwerkzeug, das die Merkmale der vorliegenden
Erfindung besitzt, kann an Gestellen mit oberen Antriebs-Bohrsystemen
und herkömmlichen
Gestellanordnungen vom Dreh-Typ verwendet werden. Das Werkzeug kann
schnell und einfach in einer Gestellanordnung vom oberen Antriebs-
oder einem Dreh-Typ installiert werden. Das Einfüll- und Zirkulierwerkzeug der
vorliegenden Erfindung umfasst einen Dorn, der eine zentrale, axiale
Bohrung besitzt, die sich dort hindurch erstreckt. Eine obere Hilfsanordnung,
die eine Reihe von Gewindeverbindungen und Abstandsteilen, gewindemäßig verbunden
mit dem oberen Ende des Dorns, umfasst, ist vorgesehen, um eine
geeignete Beabstandung des Werkzeugs innerhalb der Gestellvorrichtung
zu erreichen. Der unterste Teil des Dorns umfasst eine Mehrzahl
von Öffnungen,
die ermöglichen,
dass Bohrfluid von der Bohrung und durch die Öffnungen während des Zirkulierens des
Bohrfluids fließt.
Eine Verriegelungshülse
ist oberhalb des Außendurchmessers
des Dorns angeordnet und ist so positioniert, um die Öffnungen
des Dorns während
des Auffüllmodus-Vorgangs
abzudecken. Eine Rückhaltefeder
ist an dem Außendurchmesser
des Dorns so angeordnet, um die Verriegelungshülse zwischen der Einfüll- und
Zirkulierposition vorzuspannen. Eine umgekehrte Packer-Kappe ist fest
an einem Ende mit dem Außendurchmesser
der Verriegelungshülse
verbunden. Das gegenüberliegende
Ende der Kappe erstreckt sich radial nach außen und von dem Außendurchmesser
der Verriegelungshülse
weg und ist so angepasst, um sich automatisch gegen den Innendurchmesser
der Gehäusefolge
abzudichten, wenn die Kappe in das Gehäuse eingesetzt ist.
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Eine
Schlammsicherheits-Ventil- und -Düsenanordnung kann mit dem unteren
Ende des Dorns verbunden sein. Das Schlammsicherheitsventil wird
zu der offenen Position durch einen erhöhten Fluiddruck von oberhalb
betätigt
und reguliert die Strömung
des Fluids von dem Werkzeug. Eine Düse kann an dem Auslass des
Schlammsicherheitsventils befestigt sein, um einen Eintritt des
Werkzeugs in die Oberseite des Gehäusestrangs zu erleichtern.
Diese Anordnung wird in einer Anordnung mit oberem Antrieb verwendet.
Wenn das Werkzeug in einer Anordnung vom Dreh-Typ verwendet wird,
ist ein Bajonett-Adapter
an dem Einlass des Dorns installiert und ist so angepasst, dass
Fluid direkt zu dem Werkzeug gepumpt werden kann. Das Werkzeug kann
auch in einer zementierenden und Bohrfluid-Einfüll- und Zirkulieranordnung
konfiguriert sein. Die Zementier- und Bohrauffüll- und Zirkulieranordnung
umfasst eine Zementierkopfanordnung, die mit der Oberseite des Dorns
verbunden ist. Die Anordnung ermöglicht, dass
das Werkzeug zuerst zum bohrenden Auffüllen und zum Zirkulieren verwendet
wird, und dann durch einfaches Entfernen des Schlammsicherheitsventils und
der Düse
und Installieren der Zementabstreifstopfenanordnung an Ort und Stelle,
um Zementiervorgänge
zum Einzementieren des Gehäuses
an Ort und Stelle zu beginnen. Das Einfüll- und Zirkulierwerkzeug der
vorliegenden Erfindung ebenso wie andere solche Werkzeuge, die dazu
geeignet sind, in das Gehäuse
eingesetzt zu werden, können
mit einer Drückplatten-Anordnung
aufgebaut sein, um das Gewicht der Drehgestell-Anordnung und/oder
des oberen Antriebs auf den Gehäusestrang
zu übertragen, um
den Strang in das Bohrloch zu setzen.
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Um
mit dem Bohrfluid-Zirkulationsmodus zu beginnen, wird die Anordnung
weiter in den Gehäusestrang
herabgelassen, um zu bewirken, dass die Packer-Kappe automatisch
in den Innendurchmesser des Gehäuses
eingreift und gegen diesen abdichtet, was allgemein die Packer-Kappe
und die Gleithülse
an Ort und Stelle in Bezug auf das Gehäuse fixiert. Ein weiteres Herablassen
der Anordnung bewirkt, dass sich der Dorn axial nach unten bewegt, was
dazu führt,
dass die Dornöffnungen
von der Gleithülse
freigegeben werden. Bei einem ausreichenden Fluiddruck von den „Pups", tritt Fluid von dem
Werkzeug in das Gehäuse über die Öffnungen und
durch die Düse
ein. Eine anhaltende Fluidströmung
durch das Werkzeug und in das Gehäuse setzt das Bohrfluid unter
Druck, und eine ausreichende Druckerzeugung bewirkt, dass das Fluid
von dem Innendurchmesser des Gehäuses
in den und aus dem Ringraum zirkuliert wird, um das Gehäuse von
dem Bohrloch freizugeben oder zu versetzen.
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Wenn
das Gehäuse
bis zu der erwünschten Tiefe
gelaufen ist und eine Bohrfluid-Auffüllung und -Zirkulation
nicht länger
erforderlich ist, kann die Anordnung für den Zementiervorgang konfiguriert
werden. Die Bohrfluidleitungen werden getrennt und durch die Zementpumpenleitungen
ersetzt. Nachdem der Bohrfluidfluss angehalten ist, wird die Vorrichtung
von dem Gehäuse
zurückgezogen,
um das Schlammsicherheitsventil und die Schlauchverlängerungsanordnung
freizugeben. Das Schlammsicherheitsventil und die Schlauchverlängerungsanordnung
können
einfach von dem unteren Gehäuse
der Vorrichtung abgenommen werden und die Zementabstreifstopfenanordnung
kann installiert werden. Die Vorrichtung mit der Zementstopfenanordnung und
den Zementpumpenleitungen daran installiert wird dann zurück in das
Gehäuse
abgelassen. Wenn die Packer-Kappe
automatisch mit dem Gehäuse
in Eingriff gebracht ist, beginnt der Zementiervor gang. Der Stopfen-Freigabemechanismus
kann zu den geeigneten Zeitpunkten während des Zementiervorgangs
eingeleitet werden, um die Zementabstreifstopfen freizugeben.
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Die
vorliegende Erfindung kann an Gestellen vom Typ mit oberem Antrieb
und vom Dreh-Typ installiert werden. Im Gegensatz zu den Vorrichtungen nach
dem Stand der Technik ermöglicht
diese Erfindung, dass dasselbe Basiswerkzeug für alle Gehäusedurchmesser verwendet werden
kann. Der einzige Unterschied liegt in der Auswahl der Durchmesser der
Packer-Kappe-Anordnung. Demzufolge wird die Notwendigkeit, mehrere
Werkzeuge für
mehrere Gehäusedurchmesser
zu haben, beseitigt. Dieses Merkmal ist viel sicherer, spart Aufriggzeit
ebenso wie Ausrüstungsmietkosten
für jede
Gehäuseinstallation
ein. Dieselbe Basisanordnung kann zum Zementieren des Gehäuses innerhalb
des Bohrlochs verwendet werden, was wiederum Aufriggzeit und Ausrüstungsmietkosten
einspart. Zusätzlich
kann die Anordnung nur für
ein Bohrfluid-Auffüllen
und -Zirkulieren konfiguriert werden. Der Stand der Technik offenbart
keine einzelne Anordnung, die zum Auffüllen und Zirkulieren von Bohrfluid,
zum Drucktesten des Gehäuses
und zum Auffüllen
und Zirkulieren von Zement, um das Gehäuse an Ort und Stelle einzusetzen,
eingesetzt werden kann.
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Damit
die Erfindung ausreichend verstanden wird, wird nun eine Ausführungsform
davon, anhand eines Beispiels, beschrieben, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
genommen wird, in denen:
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1 zeigt
eine obere Antriebsgestellanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
eine herkömmliche
Drehgestellanordnung, verwendet gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 zeigt
eine Seitenansicht des Einfüll- und
Zirkulierwerkzeugs in dem Auffüllmodus
und für eine
obere Antriebsgestellanordnung konfiguriert;
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4 zeigt
eine Seitenansicht des Einfüll- und
Zirkulierwerkzeugs in dem Auffüllmodus
und für eine
herkömmliche
Drehgestellanordnung konfiguriert;
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5 zeigt
eine Seitenansicht des Einfüll- und
Zirkulierwerkzeugs in dem Zementiermodus und für eine obere Antriebsgestellanordnung
konfiguriert; und
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6 zeigt
eine Seitenansicht des Einfüll- und
Zirkulierwerkzeugs, konfiguriert mit der Drückplattenanordnung.
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1 stellt
ein oberes Antriebsbohrgestell 3 dar. 1 stellt
auch das Gehäuseauffüll- und
Zirkulierwerkzeug 46 in der oberen Antriebskonfiguration dar,
was vollständi ger
nachfolgend beschrieben wird. Fachleuten auf dem betreffenden Fachgebiet
wird bekannt sein, dass von dem Laufblock 1 an einem Bohrgestell
ein Haken 2 aufgehängt
ist. Die obere Antriebseinheit 3 ist von dem Haken 2 herab
aufgehängt.
Druckfluid wird von den Bohrfluidpumpen 6 über einen
Schlauch 4 direkt zu der oberen Antriebseinheit 3 zugeführt. Eine
obere Hilfskastenverbindungsanordnung 6 ist geschraubt
mit einem Ende der oberen Antriebsstiftschulter 5 zum Aufnehmen des
Einfüll-
und Zirkulierwerkzeugs 46 verbunden. Das gegenüberliegende
Ende der oberen Hilfskastenverbindungsanordnung ist geschraubt mit
dem Gehäuseauffüll- und
Zirkulierwerkzeug 46 verbunden. Eine Werkzeugeinfangplatte 7 kann
an der oberen Hilfskastenverbindungsanordnung 6 als ein
Anschlag befestigt sein, die gegen den obersten Teil es Gehäuses in
Eingriff gebracht wird, wenn das Werkzeug von der oberen Antriebseinheit 3 gelöst wird. Ein
Aufzug 14 hängt
von Bügeln 3a und 3b herab,
die an der oberen Antriebseinheit 3 befestigt sind. Es sollte
für Fachleute
auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich sein, dass eine Verbindung
des Gehäuses 32 unter
der oberen Antriebseinheit positioniert sein kann, um so dem oberen
Ende des Gehäuses
zu ermöglichen,
durch den Aufzug 14 ergriffen zu werden, um dadurch das
Einfüll-
und Zirkulierwerkzeug 46 teilweise innerhalb des Gehäuses 32 einzusetzen. Das
Gehäuse 32,
das von dem Aufzug 14 herunterhängt, kann dann über Drehtischgleitteile 10 auf
dem Bohrgestellboden und dem Drehtisch 11 unterhalb des
Gestellbodens und in das Bohrloch 12 hinein herabgelassen
werden. Wenn das Gehäuse 32 herabgelassen
wird, kann es mit Bohrfluid von dem Einfüll- und Zirkulierwerkzeug 46 gefüllt werden,
wobei der gesamte Vorgang davon vollständiger nachfolgend beschrieben
wird. Wenn einmal das Gehäuse 32 so herabgelassen
ist, dass der Aufzug 14 immer in Kontakt mit den Drehtischgleitteilen 10 steht,
werden die Gleitteile 10 dann gegen das Gehäuse 32 in
Eingriff gebracht, um es in Position oberhalb des Gestellbodens
zu halten, um die nächste
Verbindung des Gehäuses 32 aufzunehmen.
Der Vorgang wird wiederholt, bis die gesamte Gehäusefolge in das Bohrloch 12 herabgelassen
worden ist.
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2 stellt
ein herkömmliches
Bohrgestell mit einer Gestellanordnung vom Drehtyp, mit dem Gehäusezirkulierwerkzeug 46 installiert,
dar. Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet werden erkennen,
dass von dem Laufblock an einer Gestellanordnung vom Dreh-Typ ein
Haken 2 aufgehängt
ist. Der Haken 2 umfasst zwei Ohren 2a und 2b,
die an jeder Seite des Hakens 2 angeordnet sind, und diese werden
dazu verwendet, ein Paar Bügel 13a und 13b und
einen Aufzug 14 darunter aufzuhängen. Das untere Ende der Bügel 13a und 13b ist
mit den Ohren 14a und 14b des Aufzugs 14 verbunden.
Der Haken 2 hängt
auch eine Führungsplatte 15,
verbunden mit einem Rundstahlbügel 16,
auf, der an der Führungsplatte 15 mit
Muttern 16a und 16b befestigt ist. Der Rundstahlbügel bzw.
Schäkel 16 erstreckt
sich durch Öffnungen 15c und 15d in
der Führungsplatte 15.
Die Bügel 13a und 13b erstrecken
sich durch zwei Öffnungen 15a und 15b in
der Führungsplatte 15,
so dass eine horizontale Bewegung der Bügel 13a und 13b,
des Aufzugs 14 und des Einfüll- und Zirkulierwerkzeugs 46 begrenzt
ist. Ein Verriegelungsblock 18, der eine zentrale, axiale
Bohrung besitzt, ist an einem Ende der Bodenfläche 15e der Führungsplatte 15 verschweißt. Der
Verriegelungsblock 18 umfasst mindestens eine Öffnung 18a,
die sich durch die Wand des Verriegelungsblocks 18 erstreckt,
um einen Federstift 18b aufzunehmen. Der Federstift 18b ist
so angepasst, um sich lösbar
durch die Verriegelungsblocköffnung 18a zu
erstrecken und in den Kanal 17a in dem oberen Ende des
Bajonett-Adapters 17 an dem Einfüll- und Zirkulierwerkzeug 46 einzugreifen.
Der Federstift 18b ist durch die Öffnung 18 und in den
Kanal 17a eingesetzt, um den Bajonett-Adapter 17 innerhalb
des Verriegelungsblocks 18 zu halten, um dadurch das Einfüll- und
Zirkulierwerkzeug 46 von der Führungsplatte 15 aufzuhängen. Um
Fluid zu dem Gehäuse
zuzuführen,
wird die Bohrfluidpumpe 8 aktiviert, die Bohrfluid in den Schlauch 4 und
in das Einfüll-
und Zirkulierwerkzeug über
die Düse 17b an
dem Bajonett-Adapter 17 abgibt, der das Bohrfluid zu dem
Einfüll-
und Zirkulierwerkzeug 46 und in das Gehäuse 32 hinein transportiert.
Alternative Ausführungsformen
des Verriegelungsblocks und des Bajonett-Adapters sind durch die
vorliegende Erfindung vorgesehen. Zum Beispiel weist der Verriegelungsblock 18 einen
Zylinder mit Innengewinden und den Bajonett-Adapter mit einem Schraubgewindeende
so auf, um geschraubt mit dem Verriegelungsblock verbunden zu werden.
In einer zweiten, alternativen Ausführungsform weist der Verriegelungsblock 18 einen
Zylinder mit zwei Öffnungen
auf, die sich durch die Wand des Zylinders, 180° von dem oberen Ende des Bajonett-Adapters entfernt,
erstrecken, der einen Zylinder mit zwei Öffnungen aufweist, die sich
durch die Wand des Zylinders, 180° von
dem Zylinder entfernt, erstrecken, der einen Außenseitendurchmesser leicht
kleiner als der Innendurchmesser des Verriegelungsblocks besitzt. Das
obere Ende des Bajonett-Adapters ist innerhalb des Verriegelungsblocks,
mit den Öffnungen
in Ausrichtung zueinander, eingesetzt. Ein Stift würde dann durch
die Öffnungen
eingesetzt werden, um den Bajonett-Adapter und deshalb das Einfüll- und
Zirkulierwerkzeug zurückzuhalten.
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3 stellt
die bevorzugte Ausführungsform des
Einfüll-
und Zirkulierwerkzeugs in der oberen Antriebskonfiguration und in
der Auffüllposition
dar. Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet werden wissen und
verstehen, dass jede Komponente in dem Strömungspfad einen Einlass und
einen Auslass umfasst. Das Werkzeug besteht aus einem Dorn 19,
der eine zentrale, axiale Bohrung besitzt, die einen Strömungspfad 19a definiert,
durch den Fluid durch das Werkzeug fließt. Eine Mehrzahl von Öffnungen 19c, angeordnet
nahe dem Auslass des Dorns 19, ermöglicht, dass Fluid durch die Öffnungen 19c während des
Zirkuliermodus des Werkzeugs 46 fließt, was vollständiger nachfolgend
beschrieben wird. Um den Dorn zu verlängern, um das Werkzeug in irgendeiner gewünschten
Länge an
dem Gestell zu verteilen, ist eine obere Unteranordnung an dem Einlass
des Dorns 19 verbunden. Die obere Unteranordnung besteht
aus einem oberen Unterteil 20, einem ersten Abstandsteil 21,
einer Verbinderkupplung 22, einem zweiten Abstandsteil 23 und
einem oberen Kragen 24, verbunden in Reihe, um sich dadurch über die
gesamte Länge
des Werkzeugs ebenso wie den Strömungspfad 19a zu
erstrecken. Irgendeine Anzahl von Verbindungen und Abstandsteilen
oder eine Länge
eines Abstandsteils können
verwendet werden, um die geeignete Beabstandung an dem oberen Antrieb
oder der herkömmlichen
Drehgestellanordnung zu erreichen. Wenn einmal die Abstandserfordernisse
bestimmt worden sind, wird die obere Unteranordnung mit dem oberen
Kragen 24, verbunden an dem Einlass des Dorns 19,
aufgebaut.
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Eine
Feder 25 ist oberhalb der äußeren Fläche 19b des Dorns 19 angeordnet.
Das obere Ende 25a der Feder 25 steht in einem
eingreifenden Kontakt mit der unteren Fläche 24a des oberen
Kragens 24 und unterhalb davon. Eine Gleithülse 26,
in einem Eingriffskontakt mit dem unteren Ende 25b der
Feder 25, ist um die äußere Fläche 19b des
Dorns 19 angeordnet. Ein Federanschlag 25c ist
innerhalb des ringförmigen
Raums zwischen der Feder 25 und der äußeren Fläche 19b des Dorns 19 angeordnet.
Der Federanschlag 25c ist so vorhanden, um zu verhindern, dass
die Feder durch eine übermäßige Kompression beschädigt wird.
Die Feder 25 spannt die Gleithülse 26 so vor, dass,
in dem Auffüllmodus
des Werkzeugs 46, die Gleithülse 26 die Dornöffnungen 19c abdeckt, was
dazu führt,
dass das Fluid ausschließlich über den
Auslass des Dorns 19 fließt.
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Das
obere Ende der Gleithülse 26 umfasst einen
Flanschbereich 26a, wobei die obere Fläche davon in einem eingreifenden
Kontakt mit dem unteren Ende 25b der Feder 25 steht,
und die untere Oberfläche
davon in einem eingreifenden Kontakt mit einem Ab standsring 27 steht.
Die untere Fläche
des Abstandsrings 27 steht in einem eingreifenden Kontakt
mit einer Kausch 28. Die Kausch 28 ist angepasst,
um das obere Ende 29a der Packer-Kappe 29 gegen
die und zwischen der unteren Fläche
der Kausch 28 und der äußeren Fläche der
Gleithülse 26 nahe
dem oberen Ende 26b zu halten. Der Abstandsring 27 minimiert
das Potenzial einer Ablenkung der Kausch 28, wenn sie einem
Fluiddruck unterworfen ist, die die Packer-Kappe 29 und
die Kausch 28 nach oben und nach außen drückt. Eine Verriegelungshülse 30 ist
um die Gleithülse 26 herum
angeordnet und ist mit dem unteren Ende 26b der Gleithülse 26 verbunden.
Das obere Ende 30a der Verriegelungshülse 30 steht in einem
eingreifenden Kontakt mit dem oberen Ende 29a der Packer-Kappe 29,
um weiterhin die Packer-Kappe 29 mit der Kausch 28 zurückzuhalten und
gegen die äußere Fläche 26b der
Gleithülse 26 zu
halten. Die Packer-Kappe 29 hängt nach unten in Bezug auf
das obere Ende 29a der Packer-Kappe 29, radial
nach außen
und weg von der Gleithülse 26 weisend,
so dass sie einen Konus bildet, der einen ringförmigen Raum zwischen der Innenfläche der
Packer-Kappe 29 und der Gleithülse 26 bildet. Der
Außendurchmesser
des unteren Endes 29b der Packer-Kappe 29 ist
zumindest gleich zu dem Innendurchmesser des Gehäuses 32. Das untere
Ende 29b ist weiterhin so angepasst, um in das Gehäuse eingesetzt
zu werden, und unter einem Einsetzen automatisch in eine leckagedichte
Dichtung gegen den Innendurchmesser des Gehäuses 32 einzugreifen und
eine solche zu bilden. Die Packer-Kappe 29 ist aus einem
flexiblen, elastomeren Material, wie beispielsweise Gummi, gebildet,
allerdings sind andere Materialien oder eine Kombination von Materialien durch
die vorliegende Erfindung vorgesehen. Zum Beispiel ist in einer
alternativen Ausführungsform
das obere Ende 29a der Packer-Kappe 29 aus Stahl
hergestellt, während
das untere Ende 29b aus Gummi oder irgendeinem anderen
Elastomer gebildet ist.
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Der
Auslass des Dorns 19 ist mit dem Einlass eines unteren
Körpers 31 verbunden.
Der untere Körper 31 begrenzt
den Lauf der Gleithülse 26 nach unten.
In dem Auffüllmodus
des Werkzeugs 46 spannt die Feder 25 die Gleithülse nach
unten vor, so dass die Bodenfläche
der Gleithülse 26 in
einem eingreifenden Kontakt mit der oberen Fläche des unteren Körpers 31 steht.
Der untere Körper 31 bildet auch
eine Kanalverbindung zwischen dem Dorn 19 und dem Schlammsicherheitsventil 34.
Ein Führungsring 33 ist
mit der äußeren Fläche des
unteren Körpers 31 verbunden
und um diesen herum angeordnet. Der Führungsring 33 dient
als eine Führung, um
das Werkzeug 46 innerhalb des Gehäu ses 32 zu zentrieren,
wenn es abgelassen ist. Der Auslass des unteren Körpers 31 ist
verschraubt an dem Schlammsicherheitsventil und der Düsenanordnung
verbunden. Die Schlammsicherheitsventil- und Düsenanordnung umfasst ein Schlammsicherheitsventil 34 und
eine Düse 35.
Die bevorzugte Ausführungsform weist
ein Schlammsicherheitsventil 34 auf, das Gewinde an der äußeren Fläche des
Ventileinlasses und Innengewinde an der Innenfläche des Ventilauslasses besitzt.
Das Schlammsicherheitsventil 34 ist mit dem Werkzeug 46 durch
eine geschraubte Verbindung der Gehäuseverlängerung 36 an dem Schlammsicherheitsventil 34 mit
dem Einlass des Auslasses des unteren Gehäuses 31 verbunden.
Indem dies so vorgenommen wird, definieren die Gehäuseverlängerung
und ein Bereich des unteren Gehäuses 31 das
Gehäuse
und den ringförmigen
Raum für
die Einbauten des Schlammsicherheitsventils 34. Eine Gehäusedichtung 36a,
die einen O-Ring
aufweist, ist innerhalb eines Kanals, gebildet in der äußeren Fläche des
oberen Endes der Gehäuseverlängerung 36,
angeordnet, um gegen den Auslass der inneren Fläche des unteren Körpers 31 und
dagegen, dass Druckfluid leckagemäßig an der Verbindung austritt,
abzudichten. Um mit den Einbauten des Schlammsicherheitsventils 34 an
dem Auslassbereich zu beginnen, ist ein Choke 37 an einer Choke-Verlängerung 38 zum
Regulieren der Fluidströmung
von dem Werkzeug 46 verbunden. Die Choke-Verlängerung 38 und
die Gehäuseverlängerung 36 sind
so angepasst, um eine Kolbenfeder 39 innerhalb des Raums,
definiert durch einen Bereich der Innenfläche der Gehäuseverlängerung 36 und der
Außenfläche der
Choke-Verlängerung 38,
zurückzuhalten
Ein Kolben 40, der eine zentrale, axiale Bohrung besitzt,
ist an dem oberen Ende der Choke-Verlängerung 40 verbunden.
Der Kolben 40 umfasst einen zentral angeordneten, vorstehenden, ringförmigen Ringbereich 41,
der in einem gleitbaren Eingriffskontakt mit der Innenfläche des
Ventilgehäuses 42 steht.
Eine Kolbendichtung 40a, die einen O-Ring aufweist, ist
innerhalb eines Kanals, gebildet in dem ringförmigen Ringbereich 41,
angeordnet, um eine leckagedichte Dichtung gegen das Ventilgehäuse 42 zu
bilden. Das obere Ende des Kolbens 40 umfasst eine Vielzahl
von Öffnungen 40b,
um zu ermöglichen,
dass Fluid in die Bohrung des Kolbens 40 und aus dem Choke 37 herausfließt. Eine
Kolbenspitze 40c ist so angepasst, um eine fluiddichte
Dichtung gegen einen Kolbensitz 43a zu bilden. Die Kolbenfeder 39 spannt
den Kolben 40 vor, um dadurch eine nach oben gerichtete
Kraft auf die Choke-Verlängerung 40 und
deshalb auf den Kolben 40 so auszuüben, dass die Kolbenspitze 40c mit
einer fluiddichten Dichtung gegen den Kolbensitz 43a eingreift
und eine fluiddichte Dichtung bildet. Fluiddruck, ausgeübt auf die
Kolbenspitze 40c, wird bewirken, dass sich die Kolbenfeder 39 zusammendrückt, was
eine Öffnung erzeugt,
die ermöglicht,
dass Fluid durch das Schlammsicherheitsventil 34 durch
die Düse 35 und in
das Gehäuse 32 hineinfließt. Das
Ventilgehäuse 42 ist
zwischen dem Kolben 40 und dem unteren Gehäuse 31 angeordnet
und steht in einem eingreifenden Kontakt damit. Eine Gehäusedichtung 42a,
die einen O-Ring aufweist, ist innerhalb eines Kanals, gebildet
in der äußeren Fläche des
Ventilgehäuses, angeordnet,
um eine leckagedichte Dichtung gegen das untere Gehäuse 31 zu
bilden. Ein Dichtring 43, der eine zentrale, axiale Bohrung
besitzt, steht in einem Eingriffskontakt mit dem obersten Innenbereich des
unteren Gehäuses 31 und
ist darin angeordnet und steht in einem Eingriffskontakt mit dem
Ventilgehäuse 43 und
dem oberen Gehäuse 37.
Eine untere Gehäusedichtung 31a,
die einen O-Ring aufweist, ist innerhalb eines Kanals, gebildet
in dem unteren Gehäuse 31,
angeordnet, um eine leckagedichte Dichtung gegen den Sitzring 43 zu
bilden. Der Auslass einer zentral angeordneten Bohrung innerhalb
des Sitzrings 43 definiert den Kolbensitz 43a.
Der Kolbensitz 43a ist so angepasst, um dichtend die Kolbenspitze 40c aufzunehmen.
Der Sitz 43 umfasst weiterhin eine Vielzahl von federbelasteten
Absperrventilen 44, die innerhalb von vertikalen Hohlräumen 43b aufgenommen
sind. Eine Öffnung 43c erstreckt
sich von jedem der Hohlräume 43b so,
um eine Fluidverbindung zwischen der Sitzringbohrung und den Hohlräumen 43b zu
bilden. Wenn der Druck unterhalb des Sitzrings 43 den Druck
oberhalb des Sitzrings 43 übersteigt, wird sich das Fluid
durch die Absperrventile 44 und die Öffnungen 45 hindurchdrücken, bis
ein Gleichgewichtsdruck oberhalb und unterhalb des Sitzrings 43 erreicht
ist. Die Absperrventile 44 wirken deshalb als Sicherheitsüberdruckventile,
um sicherzustellen, dass Fluid unter hohem Druck nicht unterhalb
des Werkzeugs eingeschlossen wird, was dazu führen könnte, dass das Werkzeug 46 unkontrollierbar
von dem Gehäuse 32 ausgestoßen wird,
wenn es entfernt wird, oder dass eine unkontrollierte, unter Druck
stehende Fluidströmung
von dem Gehäuse 32 ausgestoßen wird,
wenn das Werkzeug entfernt wird. Es wird für Fachleute auf dem betreffenden
Fachgebiet ersichtlich werden, dass ein unkontrolliertes Unterdrucksetzen
von Fluid zu einer wesentlichen Stillstandszeit aufgrund eines Verlusts
von Fluid, einer Beschädigung
der Ausrüstung
oder einer Verletzung von Personal führen könnte. Das Schlammsicherheitsventil 34 wirkt
auch als ein Absperrventil, um sich zu öffnen, wenn der Fluiddruck
einen Sollpunktdruck von ungefähr
300 psig erreicht. Wenn sich der Fluiddruck oberhalb von 300 psig
erhöht,
wird der Kolben 40 gegen die Feder 46 gedrückt, was
den Kolben 40 von dem Kolbensitz 43 anhebt, was
ermöglicht,
dass Fluid durch das Werkzeug 46 und in das Gehäuse 32 hineinfließt. Wenn
der Fluiddruck unterhalb von ungefähr 300 psig abfällt, spannt
die Kolbenfeder 39 den Kolben 40 nach oben vor,
was bewirkt, dass sich die Kolbenspitze gegen den Sitzring 43 anlegt.
Demzufolge hält
das Schlammsicherheitsventil 34 Fluid zurück, das
ansonsten von dem Werkzeug 46 abgelassen werden würde und
verschwendet werden würde.
Die Düse 35 ist
mit dem Auslass des Schlammsicherheitsventils 34 verbunden.
Die Düse 35 ist
allgemein konisch, um ein Einsetzen in das Gehäuse zu erleichtern, und umfasst eine Öffnung 35a,
wobei all dies ermöglicht,
dass Fluid von dem Werkzeug 46 in einem im Wesentlichen laminaren
Strömungsbereich
entweicht. Mehrere Anordnungen eines Schlammsicherheitsventils 34 und einer
Düse 35 sind
durch die vorliegende Erfindung vorgesehen. Zum Beispiel kann ein
Schlauch zwischen dem Schlammsicherheitsventil 34 und der Düse 35 verbunden
werden oder ein Schlauch kann zwischen dem unteren Gehäuse 31 und
dem Schlammsicherheitsventil 34 verbunden sein.
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Um
mit dem Fluidauffüllvorgang
zu beginnen, wird das Einfüll-
und Zirkulierwerkzeug 46 über das Gehäuse 32 herabgelassen,
um gefüllt
zu werden. Nur der Bereich des Werkzeugs 46 unterhalb der
Packer-Kappe 29 wird in das Gehäuse 32 eingesetzt.
Die Packer-Kappe 29 verbleibt oberhalb und außerhalb
des Gehäuses
während
des Auffüllvorgangs.
Ein Auffüllen
von Fluid wird durch ein einfaches Aktivieren der Pumpe 8,
um zu füllen,
und dann Deaktivieren der Pumpe 8 unter Abschluss, vorgenommen.
Wenn sich der Fluiddruck innerhalb des Werkzeugs 46 erhöht, wird
der Kolben 40 des Schlammsicherheitsventils von dem Kolbensitz 43a angehoben
und Fluid wird ermöglicht,
durch das Einfüll-
und Zirkulierwerkzeug 46 und in das Gehäuse 32 hinein, das
gefüllt
werden soll, zu fließen.
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4 stellt
die bevorzugte Ausführungsform des
Einfüll-
und Zirkulierwerkzeugs in der Anordnung vom Dreh-Typ dar. 4 stellt
einen Bajonett-Adapter 17 dar, der mit dem ersten Abstandsteil 21 anstelle
des oberen Unterteils 20 an der oberen Unteranordnung verbunden
ist. Wenn die obere Unteranordnung nicht benötigt wird, kann der Bajonett-Adapter 17 direkt
mit dem Dorn verbunden werden. Der Bajonett-Adapter 17 umfasst
eine Fluidschlauchverbindung 17b, angepasst so, um mit
dem Fluidschlauch 4 verbunden zu werden, und eine zylindrische
Säule 17c,
die sich von der Oberseite des Bajonett-Adapters 17 aus erstreckt.
Der Außendurchmesser
der Säule 17c ist
geringfügig
kleiner als der Innendurchmesser des Verriegelungsblocks, so dass
die Säule 17c innerhalb
der Bohrung des Verriegelungsblocks 18 eingesetzt werden
kann. Die Außenfläche des oberen
Endes der Säule 17 umfasst
einen Kanal zum Aufnehmen eines Federstifts, der ermöglicht,
dass das Einfüll-
und Zirkulierwerkzeug 46 in der Drehgestellanordnung herabgehängt werden
kann.
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4 stellt
auch das Einfüll-
und Zirkulierwerkzeug 46 in dem Fluidzirkulationsmodus
dar. Das Einfüll-
und Zirkulierwerkzeug 46 in der Drehgestellanordnung ist
in das Gehäuse 42 herabgelassen
dargestellt, so dass die Packer-Kappe 29 in einem dichtenden,
eingreifenden Kontakt mit dem Innendurchmesser des Gehäuses 32 steht.
Eine Fluidströmung von
der Pumpe 8 wird bewirken, dass sich der Fluiddruck innerhalb
des Gehäuses 32 aufbaut,
bis der hydrostatische Druck überwunden
ist, was dadurch zu der erwünschten
Zirkulation von Fluid von der Innenseite des Gehäuses 32 in das Bohrloch 12 führt. Die Packer-Kappe 29 greift
automatisch gegen den Innendurchmesser des Gehäuses 32 ein, wenn
es darin herabgelassen ist. Deshalb wird, wenn eine Zirkulation
innerhalb des Gehäuses
erwünscht
ist (z.B. wenn das Gehäuse
in dem Bohrloch 12 steckt), eine weiter nach unten gerichtete
Kraft auf das Werkzeug 47 durch Herablassen der Anordnung
vom Laufblock 1 ausgeübt.
Dies bewirkt, dass die Feder 25, angeordnet um die Außenseite
des Dorns herum, zwischen dem oberen Kragen 24 und dem
Flanschbereich 26a an der Gleithülse 26 komprimiert
wird. Die nach unten gerichtete Kraft bewirkt, dass sich der Dorn 19 vertikal
in Bezug auf die Gleithülse 26 nach unten
bewegt, um dadurch das untere Ende des Dorns 19 und die Öffnungen 19c darin
freizulegen. Unter Druck gesetztes Fluid von der Fluidpumpe 8 kann
nun dem Strömungspfad 19a durch
das Werkzeug 46 ebenso wie durch die Öffnungen 19d in das Gehäuse 32 hinein
folgen. Wenn die Gehäusefolge 32 gefüllt ist,
erhöht
sich der Fluiddruck innerhalb des Gehäuses, was weiterhin die Packer-Kappe 29 gegen
die Innenfläche
des Gehäuses 32 in
Eingriff bringt. Wenn eine Zirkulation nicht länger notwendig ist, wird die
Pumpe 8 einfach angehalten. Dies führt dazu, dass sich der Kolben 40 innerhalb
des Schlammsicherheitsventils 34 gegen den Kolbensitz 43a wieder
anlegt, was die Fluidströmung
innerhalb der Düse 35 unterbricht.
Das Werkzeug 46 wird dann von dem Gehäuse 32 durch Anheben
der Anordnung, die von dem Laufblock 1 herunterhängt, zurückgezogen,
so dass die nächste
Verbindung eines Gehäuses 32 aufgenommen
werden kann, oder um das Werkzeug 46 für Zementiervorgänge vorzubereiten.
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5 stellt
das Einfüll-
und Zirkulierwerkzeug in der Zementieranordnung dar. Während 5 die
bevorzugte Ausführungsform
des Einfüll- und
Zirkulierwerkzeugs, dargestellt in den 3 und 4,
darstellt, sieht die Erfindung Einfüll- und Zirkulierwerkzeuge
anderer Ausführungsformen
vor und umfasst diese. Demzufolge dient die Diskussion, die folgt,
bei der auf das Einfüll-
und Zirkulierwerkzeug 46 Bezug genommen ist, nur zu erläuternden
Zwecken. Weiterhin kann diese Anordnung in entweder dem oberen Antriebsgestell
oder herkömmlichen Drehgestellanordnungen
verwendet werden. Irgendein Einfüll-
und Zirkulierwerkzeug, geeignet zum Einsetzen in das Gehäuse, kann
schnell und einfach von einem Bohrfluid-Einfüll- und -Zirkulierbetriebsmodus
zu der Zementieranordnung, wie sie in 5 dargestellt
ist, umgestellt werden. Das Einfüll-
und Zirkulierwerkzeug ist, in der Zementieranordnung, von einer
Zementierkopfanordnung 47 zu einer Abstreifstopfenanordnung 52 verbunden
und verlängert deshalb
den Strömungspfad
davon. Unter Verwendung des Einfüll-
und Zirkulierwerkzeugs 46, wie vollständiger vorstehend beschrieben
ist, weist die Zementieranordnung eine Zementierkopfanordnung 47, verbunden
mit dem ersten Abstandsteil 21 an der oberen Unteranordnung,
und eine Zementabstreifstopfenanordnung 52 anstelle des
Schlammsicherheitsventils 34 und der Düse 35 auf. Da die
vorliegende Erfindung Einfüll-
und Zirkulierwerkzeuge verschiedener anderer Ausführungsformen
vorsieht und umfasst, sind andere Mittel zum Befestigen des oberen
Antriebs oder von herkömmlichen
Einheiten eines Dreh-Typs so vorgesehen, wie dies durch das bestimmte
Einfüll-
und Zirkulierwerkzeug, das in der Zementieranordnung verwendet wird,
erforderlich ist.
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Der
Einlass der Zementierkopfanordnung 47 umfasst ein Kelly-Ventil 48.
Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet sind mit dem Aufbau und
der Betriebsweise eines Kelly-Ventils 47a vertraut,
weshalb es nicht notwendig ist, die Komponenten darin zu diskutieren
oder zu beschreiben. Der Einlass des Kelly-Ventils 48 ist
direkt mit dem oberen Antrieb 3 verbunden oder ein Bajonett-Adapter 17 ist
mit dem Einlass des Kelly-Ventils verbunden, so dass das Werkzeug
(in der Zementieranordnung) von dem herkömmlichen Drehgestell herabhängen kann,
wie dies vollständiger
vorstehend beschrieben ist. Das Kelly-Ventil 48 wird dazu
verwendet, das Werkzeug 46 gegen das Bohrfluid zu isolieren.
Das Kelly-Ventil 47 arbeitet auch dahingehend, die Anordnung
zu isolieren, um Bereiche der Zementieranordnung rückwärts zu spülen oder
Teile der Anordnung auszuspülen,
um irgendwelche Blockierungen oder Strömungsbehinderungen zu entfernen.
Die Zementierkopfanordnung umfasst weiterhin ein T-Stück 49 zum
Einpumpen mit Kugelabsperrung, verbunden mit dem Auslass des Kelly-Ventils 48.
Das Einpump-T-Stück 49 mit
Kugelabsperrung weist eine Einlassdüse 49a, eine Auslassdüse 49b,
eine Pumpöffnung 49c,
eine Auslösekugelkammer 50 und
eine Zugstiftanordnung 51 auf. Eine oder eine Vielzahl
von Auslösekugeln 50a ist
innerhalb der Auslösekugelkammer
angeordnet. Die Zugstiftanordnung 51 weist eine Stiftdüse 51a,
verbunden an einem Ende mit dem Einpump-T-Stück 49 mit Kugelabsperrung,
eine Endkappe 51b, fest befestigt mit dem gegenüberliegenden Ende
der Düse,
und einen zurückziehbaren
Stift 51c, verbunden mit der Endkappe 51b und
sich durch diese erstreckend, auf. Die Zugstiftanordnung 51 kann manuell
betätigt
werden oder kann mit einem fern oder lokal gesteuerten Stellglied
befestigt sein, um den zurückziehbaren
Stift 48h zurückzuziehen,
um die Auslösekugeln 50a freizugeben.
Die Auslassdüse 49b an
dem Einpump-T-Stück 49 mit
Kugelabsperrung ist mit dem ersten Abstandsteil 21 verbunden, wobei
die Anordnung davon vollständiger
vorstehend diskutiert ist.
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Wenn
das Einfüll-
und Zirkulierwerkzeug 46 mit der Zementierkopfanordnung 47 und
der Abstreifstopfenanordnung 52 installiert ist, ist es
bevorzugt, Zement davon abzuhalten, dass er durch die Dornöffnung 19c fließt. Wenn
Zement ermöglicht
wird, durch die Dornöffnungen 19c zu
fließen,
können
ein Verstopfen der Öffnungen
ebenso wie eine Erosion auftreten. Um zu verhindern, dass die Gleithülse 26 an der
Stelle des Einfüll-
und Zirkulierwerkzeugs der vorliegenden Erfindung befestigt werden
muss, so dass die Dornöffnungen 19c während des
Zementiervorgangs abgedeckt verbleiben, wird eine Einstellschraube 27a innerhalb
jeder der Vielzahl der Gewindeeinstellschrauböffnungen 27b in der äußeren Fläche 19c des
Dorns 19 nahe dem Dornauslass 19c angeordnet.
Vorzugsweise sind die Öffnungen 27b unter
einem minimalen Abstand oberhalb des Federanschlags 25c angeordnet,
um die Gleithülse 26 in einer
Position so zu befestigen, um die Dornöffnungen 27b während der
Zementiervorgänge
abzudecken. Demzufolge wird Zement nicht von dem Dorn 19 durch
die Dornöffnungen 19c fließen. Es
ist deshalb erwünscht,
dass die vollständige
Strömung
des Zements dem Strömungspfad 19a folgt,
um so eine geeignete Betriebsweise der Kugelverschlussfunktion sicherzustellen
und um ein Verstopfen oder eine Erosion des Dorns 19 zu
verhindern. Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet werden leicht
erkennen, dass andere Verfahren eingesetzt werden können, um
zu verhindern, dass sich die Gleithülse 26 nach oben bewegt,
um die Dornöffnungen 19d freizugeben.
Zum Beispiel kann ein rohrförmiges
Element oberhalb der Feder 25 zwischen dem oberen Kragen 24 und
der Gleithülse 26 angeordnet
werden, um die Gleithülse 26 an
Ort und Stelle zu befestigen.
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Nachdem
die Gehäusefolge
eingelaufen ist, muss sie in den Boden des Bohrlochs 12 einzementiert
werden. Nachdem die letzte Gehäuseverbindung
mit Bohrfluid gefüllt
worden ist, wird ein Wasservolumen oder ein Spülfluid durch die Anordnung
und in das Gehäuse
hinein gepumpt. Die Anordnung wird dann von der Gehäusefolge
entfernt, um für
den Zementiermodus angeordnet zu sein. Das Einfüll- und Zirkulierwerkzeug wird
dann von dem oberen Antrieb oder der Drehantriebseinheit entkoppelt.
Die Zementierkopfanordnung 47 wird mit dem Einlass des
Werkzeugs verbunden. In der Alternativen kann die Zementierkopfanordnung 47 zuvor
mit dem Einfüll-
und Zirkulierwerkzeug für
einen Betrieb in sowohl dem Bohrfluid- als auch dem Zementiermodus
vorinstalliert werden. Der nächste
Schritt ist derjenige, die Abstreifkolbenanordnung 52 an
dem unteren Gehäuse 31 an
dem Einfüll-
und Zirkulierwerkzeug 46 zu verbinden. Zuerst werden das
Schlammsicherheitsventil 34 und die Düse 35 von dem Einfüll- und
Zirkulierwerkzeug 46 entfernt. Die Abstreifstopfenanordnung 52 wird
dann installiert. Die Abstreifstopfenanordnung 52 weist
einen oberen Abstreifstopfen 52a, lösbar verbunden mit dem unteren
Abstreifstopfen 52b, auf. Das Einfüll- und Zirkulierwerkzeug befindet
sich nun in der Zementieranordnung und wird dann wieder mit dem
oberen Antrieb oder der Dreheinheit verbunden. Der nächste Schritt
ist derjenige, den unteren Stopfen 48d von der Abstreifstopfenanordnung 49 zu
lösen.
Um den unteren Stopfen 52b zu lösen, müssen zuerst die zwei Absperrkugeln 50a von
der Absperrkugelkammer 50 gelöst werden. Um die Verschlusskugel 50a zu
lösen,
wird der Stift 51c zurückgezogen,
was der Kugel 50a ermöglicht,
sich von der Absperrkugelkammer 50 und durch das Werkzeug 46 abzusenken.
Die erste Absperrkugel 50a trennt die Verbindung zwischen
den zwei Abstreifstopfen 52a und 52b, was bewirkt,
dass der untere Abstreifstopfen 52b in die Gehäusefolge 32 herabfällt. Ein
berechnetes Volumen an Zement wird dann durch das Werkzeug und die
Anordnung gepumpt, was den unteren Abstreifstopfen 52b nach
unten entlang der Gehäusefolge
treibt. Wenn sich der untere Abstreifstopfen 52b entlang
der Gehäusefolge
absenkt, streift er Schlamm von dem Innendurchmesser des Gehäuses ab.
Der Zement treibt den unteren Abstreifstopfen 52b so, um
mit dem floatierenden Kragen an dem Boden des Gehäuses 32 in
Eingriff zu gelangen. Nachdem das berechnete Volumen des Zements
gepumpt worden ist, wird eine zweite Auslösekugel von dem Kugelherunterfall-
und Einpump-T- Stück 49 ausgelöst. Die
zweite Auslösekugel
trennt den oberen Stopfen 52a von der Abstreifstopfenanordnung 52 und
senkt sich in die Gehäusefolge
ab. Der obere Stopfen 52a wird nach unten entlang des Gehäuses 32 durch
Pumpen von Bohrfluid oder einem anderen geeigneten Fluid hinter
den oberen Stopfen 49a angetrieben, der auch den Zement
von der Innenseite des Gehäuses
abstreift. Wenn ein ausreichender Druck zwischen den zwei Abstreifstopfen 52a und 52b erzeugt
ist, wird ein Diaphragma in dem unteren Abstreifstopfen 52b zerrissen,
was ermöglicht,
dass Zement zwischen den Abstreifstopfen 52a und 52b von
der Innenseite des Gehäuses 32 durch
den unteren Abstreifstopfen 52b und in den Ringraum hinein fließt. Nachdem
der obere Stopfen 52a zur Ruhe durch Eingreifen gegen den
unteren Stopfen 52b gekommen ist, beginnt sich der Auslassdruck
an der Pumpe zu erhöhen,
was anzeigt, dass das Gehäuse 32 erfolgreich
gegen den Ringraum 12 abgedichtet worden ist.
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6 stellt
eine Drückplattenanordnung 53 dar.
Während
Gehäusebildungsvorgängen kann
es notwendig sein, eine nach unten gerichtete Kraft aufzubringen,
um das Gehäuse 32 in
das Bohrloch hineinzudrücken.
Dieses Merkmal ermöglicht,
dass das Gewicht der Gestellanordnung auf die Oberseite des Gehäuses über die
Drückplattenanordnung 53 aufgebracht
wird. Während 6 die
bevorzugte Ausführungsform
des Einfüll- und Zirkulierwerkzeugs, dargestellt
in 3, darstellt, sieht die vorliegende Erfindung
Einfüll-
und Zirkulierwerkzeuge von anderen Ausführungsformen vor und umfasst
sie. Demzufolge dient die Diskussion, die folgt, bei der auf das Einfüll- und
Zirkulierwerkzeug 46 Bezug genommen ist, zu erläuternden
Zwecken. Weiterhin kann diese Anordnung in entweder Anordnungen
mit oberem Antriebsgestell oder in herkömmlichen Drehgestellanordnungen
verwendet werden. Die Druckplattenanordnung 53 ist zwischen
dem oberen Kragen 24 und dem oberen Unterteil 20 an
dem Einfüll-
und Zirkulierwerkzeug 46 angeordnet und ist anstelle der
standardmäßigen Verbinderverbindung 22 installiert.
Die Druckplattenanordnung 53 umfasst eine Kupplung 54 mit
einer Vielzahl von J-förmigen
Schlitzen 55 in der äußeren Wand 56 der
Kupplung 54. Eine Drehplatte 57 ist radial um
die Kupplung 54 angeordnet und ist so angepasst, um um
die Kupplung 54 mit einer Vielzahl von Stiften 58 herum
angeordnet zu werden.
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Um
eine Last auf die Gehäusefolge
aufzubringen, muss die Platte 57 zuerst gedreht werden, bis
der Stift 58 mit dem horizontalen Bereich des J-förmigen Schlitzes 55 in
Eingriff gebracht ist. Dies verriegelt die Platte 57 in
der Anordnung 53, so dass eine Last auf die Gehäusefolge übertragen
werden kann. Das Drehkreuz bzw. die Spinne 10 wird dann gegen
das Gehäuse 32 in
Eingriff gebracht, um die Folge an Ort und Stelle zu halten. Der
Aufzug 14 wird dann von dem Gehäuse oberhalb des Gestellbodens freigegeben.
Die obere Antriebseinheit 3 wird dann durch den Laufblock 1 herabgelassen,
bis die Platte 57 in Kontakt mit der Oberseite der Gehäusefolge steht.
Der Aufzug 14 wird dann an dem Gehäuse 32 befestigt.
Die Spinne 10 wird dann freigegeben. Das Gehäuse 32 ist
nun nur durch den Aufzug 14 gehalten. Ein weiteres Herablassen
der oberen Antriebseinheit 3 fügt eine Last (das Gewicht des
Gestells) auf die Gehäusefolge
hinzu, was die Folge in das Bohrloch 12 hineindrückt. Um
die Last von dem Gestell zu lösen
und freizugeben, wird die Spinne 10 gegen das Gehäuse gebracht,
um die Gehäusefolge
zu halten. Der Laufblock 1 wird dann ungefähr 6 Inch
angehoben, um in die obere Antriebseinheit 3 genug einzugreifen,
um die Platte 57 von der Oberseite des Gehäuses 32 außer Eingriff
zu bringen. Die Platte 57 wird dann so gedreht, dass die
Stifte 58 zu dem vertikalen Bereich des J-förmigen Schlitzes ausgerichtet werden.
Der Laufblock 1 wird dann ungefähr 6 Inch herabgelassen, um
nach unten auf die obere Antriebseinheit 3 ausreichend
genug zu drücken,
um zu ermöglichen,
dass der Aufzug von der Gehäusefolge gelöst werden
kann. Die Anordnung kann nun so positioniert werden, um die nächste Verbindung
bzw. den nächsten
Abschnitt eines Gehäuses 32,
das zu der Gehäusefolge
hinzugefügt
werden soll, aufzunehmen.