NACHRÄUMER ZUR BOHRLOCHERWEITERUNG

Abstract

 Der Nachräumer zur Bohrlocherweiterung umfaßt ein Übergangsstück (18) für seine Verbindung mit einem Antrieb, ein hohles Gehäuse (1) mit einem Mittenkanal (2) und Radialbohrungen (3) in dessen Seitenwand, ausfahrbare Rollenmeißel (6) mit in den Radialbohrungen (3) des Gehäuses (1) angeordneten Schäften (4) und eine Vorrichtung zum Ausfahren der Rollenmeißel (6) mit einem Kolben (15) und einem Feststeller (17) für die Rollenmeißel (6).
Der Kolben (15) ist mit dem Gehäuse (1) gemeinsam drehbar verbunden, mit dem Übergangsstück (18) ist er aber starr verbunden. In der Wandung des Kolbens (15) sind Radialkanäle (20) hergestellt, die dessen Mittenkanal (16) mit einem ringförmigen, durch die Wandungen des Kolbens (15) und des Gehäuses (1) gebildeten Hohlraum (21) verbinden. Der Feststeller (17) für die Rollenmeißel (6) ist unter Bildung eines Spaltes in den Mittenkanälen (16, 2) das Kolbens (15) und des Gehäuses (1) angeordnet und weist einen ringförmigen Vorsprung (24) auf. Im Mittenkanal (16) des Kolbens (15) ist ein Sitz (26) angeordnet, derart, daß er mit dem ringförmigen Vorsprung (24) des Feststellers (17) zusammenwirken kann.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft die Bohrtechnik, insbesondere einen Nachräumer zur Bohrlocherweiterung.

[0002] Am effektivsten kann die vorliegende Erfindung für die Absperrung der Bereiche der Bohrlochkomplikation angewendet werden, die infolge eines intensiven Spühlungs-und Zementschlämmenverlustes, eines Flüssigkeits- bzw. Gaszuflusses aus der aufgeschlossenen Schicht zum Bohrloch sowie eines Nachfalls entstehen.

Zugrundeliegender Stand der Technik

[0003] Beim Niederbringen von tiefen Erdöl- und Gasbohrungen trifft man oftmals Schichten an, die in Bezug auf die Bohrbedingungen miteinander unvereinbar sind, d.h. Schichten mit anomal hohen bzw. geringen Schichtdrücken, sowie Schichten mit Nachfällen an.

[0004] Um das weitere Bohren ohne Abnahme eines vorbestimmten Bohrlochdurchmessers sicherzustellen, erweitert man den Bohrlochabschnitt, der im Bereich der Bohrlochkomplikationen der aufgeschlossenen Schicht liegt, und montiert eine Absperreinrichtung im erweiterten Bereich des Bohrloches in Form beispielsweise von Profilrohren, die an die Wandungen des erweiterten Bohrlochbereiches durch Erzeugen in ihnen eines Druckes bei nachfolgendem Kalibrieren ihres inneren Durchgangskanals auf den vorgegebenen Bohrlochdurchmesser angedrückt werden.

[0005] Es ist ein Nachräumer zur Bohrlocherweiterung bekannt (SU, A, 874 952), der ein Gehäuse mit einem Stutzen, eine Kolbeneinheit, ausf anrbare Stützen mit gesteinszerstörenden Elementen und einen Begrenzer für das Ausfahren der Stützen enthält.

[0006] Bekannt ist ferner ein Nachräumer zur Bohrlocherweiterung (US, A, 2630.300), der ein Übergangsstück für seine Verbindung mit einem Antrieb, ein hohles Gehäuse mit einem Mittenkanal und Radialbohrungen in der Seitenwand, in den Radialoohrungen angeordnete ausf anrbare Rollenmeißel mit Schäften und eine Vorrichtung zum Ausfahren der Rollenmeißel aus den Radialbohrungen des Gehäuses umfaßt, welche Vorrichtung einen Ringkolben und einen Feststeller mit einem ringförmigen Vorsprung enthält, die im Gehäuse mit Möglichkeit einer begrenzten Axialverschiebung angeordnet sind.

[0007] Der grundsätzliche Nachteil der bekannten Nachräumen oesteht darin, daß die gesteinszerstörenden Elemente (Rollenmeißel) in bezug auf die Bohrlochwandungen nicht selbstzentrieroar sind, wodurch sich die Oberfläche der Bohrlochwandung im erweiterten Bereich als uneben bezüglich der Bohrlochachse ergibt. Als Folge hiervon tritt eine niedrige Qualität der Schichtabsperrung sowie eine Erschwerung des Bohrvorganges infolge eines ungleichmäßigen Durchmessers des Durchgangskanals in der Absperreinrichtung auf, wodurch ein normaler Einbau des Bohrwerkzeuges behindert wird.

[0008] Ein weiterer Nachteil der bekannten Nachräumer ist, daß sich keine Möglichkeit für die Überwachung deren Verhaltensweise im Bohrloch seitens des Bedienungspersonals bietet, da kein Signal für das Ausfahren der Rollenmeißel in die Arbeitsstellung geliefert wird. Im Ergebnis davon wird ein Bohrloch mit ungenügender Qualität erweitert.

[0009] Es ist das Ziel der Erfindung, die Betriebssicherheit des Nachräumers zu verbessern.

[0010] Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Erhöhung der Qualität der durchgeführten Arbeiten bei der Bohrlocherweiterung.

Offenbarung der Erfindung

[0011] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nachräumer zur Bohrlocherweiterung zu schaffen, dessen konstruktive Auslegung das vollständige Ausfahren der Rollenmeißel aus dem Gehäuse in die Arbeitsstellung bei gleichzeitiger Selbstzentrierung derselben bezüglich der Bohrlochwandungen ermöglicht.

[0012] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Nachräumer zur Bohrlocherweiterung, welcher ein Übergangsstück für seine Verbindung mit einem Antrieb, ein hohles Gehäuse mit einem Mittenkanal und Radialbohrungen in dessen Seitenwand, ausfahrbare Rollenmeißel mit in den Radialbohrungen des Gehäuses angeordneten Schäften und eine Vorrichtung zum Ausfahren der Rollenmeißel aus den Radialbohrungen, die einen Ringkolben und einen Feststeller für die Rollenmeißel einschließt, umfaßt, erfindungsgemäß der Kolben mit dem Gehäuse gemeinsam drehbar und mit dem Übergangsstück starr verbunden ist, und in der holbenwandung Hadialkanäle hergestellt sind, die den Mittenkanal des Kolbens mit einem ringförmigen, durch die Kolben- und die Gehäusewandungen gebildeten Hohlraum in Verbindung Dringen, wobei der Feststeller für die Rollenmeißel unter Bildung eines Spaltes im Mittenkanal des Kolbens und des Gehäuses angeordnet ist und einen ringförmigen Vorsprung aufweist und wobei im Mittenkanal des Kolbens ein Sitz angeordnet ist, derart, daß er mit dem ringförmigen Vorsprung des Feststellers zusammenwirken kann, und an dem ringförmigen Vorsprung des Feststellers und an der Innenfläche des Gehäuses, an der Stelle der Wechselwirkung des Feststellers mit den Rollenmeißeln, Kanäle für die Verbindung des Mittenkanals des Kolbens mit einem im Unterteil des Gehäuses befindlichen Hohlraum vorgesehen sind.

[0013] Der erfindungsgemäße Nachräumer zur Bohrlocherweiterung ermöglicht es, dank der Verbindung des Kolbens mit dem Antrieb unter erleichterten Bedingungen den Feststeller aus der Arbeitsstellung zu bringen und die Rollenmeißel die Transportstellung einnehmen zu lassen.

[0014] Darüber hinaus wird dank der Anordnung des Feststellers für die Rollenmeißel unter Belassung eines Spaltes im Mitenkanal des Kolbens eine Selbstzentrierung der Rollenmeißel bezüglich der Bohrlochwandungen erzielt, wodurch eine Laufunruhe des Nachräumers während des Betriebs und folglich ein ungleichmäßiger Verschleiß der Rollenmeißel vermieden wird. Durch Ausschließen der Abweichungen der Rollenmeißel von der Bohrlochachse wird einer einseitigen Gesteinszerstörung begegnet, d.h. die Qualität der Arbeiten für die Bohrlocherweiterung wird verbessert. Dieser Effekt verstärkt sich noch dadurch, daß dank einer Abnahme der Druckdifferenz zwischen dem Mittenkanal des Nachräumers und dem Bohrlochtiefsten über den Grad des Ausfahrens der Rollenmeißel in die Arbeitsstellung geurteilt werden kann. Damit wird die Sachlage vermieden, bei welcher mit den unvollständig augenfahrenen Rollenmeißeln gerarbeitet und somit keine richtige Bohrlocherweiterung bewerkstelligt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0015] Die anderen Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels derselben und aus beigefügten Zeichnungen besser verstanden, in denen es zeigt

Fig. 1 eine Gesamtansicht eines Nachräumers zur Bohrlocherweiterung in der Transportstellung mit einem Teilschnitt,

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1 und

Fig. 3 eine Gesamtansicht des Nachräumers in der Aroeitsstellung mit einem teilweisen Längsschnitt.

Beste Ausführungsform der Erfindung

[0016] Der Nachräumer zur Bohrlocherweiterung (Fig. 1) enthält ein honles zylindrisches Gehäuse 1 mit einem Mittenkanal 2 und Radialbohrungen 3 in dessen Seitenwand, in denen Schäfte 4 mit daran mittels der Achsen befestigten ausfahrbaren Rollenmeißeln 6 radial verschiebbar angeordnet sind, die als abgestumpfte Kugelsegmente ausgebildet sind. Gegen Drehung sind die Schäfte 4 in den Bohrungen 3 mittels eines Keiles 7 gesichert. Mit dem Unterteil des Gehäuses 1 sind ein Bohrmeißel 8 und eine Überwurfmutter 9 mit Vorsprüngen 10 verbunden, die unterhalb der Rollenmeißel 6 angeordnet sind und für die Zentrierung des Nachräumers im Bohrloch dienen und die Rollenmeißel 6 bei Ein- und Ausbauarbeiten gegen Beschädigungen schützen. Die Überwurfmutter 9 ist gegen Abschrauben mittels einer Schraube 11 gesichert.

[0017] Der Oberteil des Gehäuses 1 ist als Überwurfmutter 12 ausgebildet, die mit dessen Hauptteil mittels eines Gewindes 13 verbunden ist, wobei an der Innenwand des Hauptteiles des Gehäuses 1 geschlitzte Längsnuten 14 vorgesehen sind.

[0018] In dem Mittenkanal 2 des Gehäuses 1 befindet sich eine (nicht bezeichnete) Vorrichtung zum Ausfahren der Rollenmeißel 6, die einen in der Uberwurfmutter 12 angeordneten Ringkolben 15 mit einem Mittenkanal 16 und einen Feststeller 17 für die Schäfte 4 aufweist.

[0019] Für den Anschluß des Nachräumers an einen Antrieb (nicht gezeigt) ist in dessen Oberteil ein Übergangsstück 18 mit einem Mittenkanal 19 vorhanden, das mit dem Ringkolben 15 starr verounden ist. Der Mittenkanal 19 des Übergangsstückes 18 steht mit dem Mittenkanal 16 des Ringkolbens 15 und mittels Radialbohrungen 20 mit einem über Kolben liegenden Ringraum 21 in Verbindung. Der Unterteil des Ringkoloens 15 weist äußere Schlitze 22 auf, die mit den geschlitzt Nuten 14 des Gehäuses 1 zusammenwirken. Der Unterteil des Feststellers 17 besitzt eine Kegelfläche 23, wobei der Feststeller 17 unter Belassung eines Spaltes im Mittelkanal 16 des koloens 15 untergebracht ist und einen ringförmigen Vorsprung 24 mit Längskanälen 25 besitzt, der mit einem im Mittenkanal 16 des Kolbens 15 angeordneten Sitz 26 zusammenwirkt. Daneben weist der Feststeller 17 einen weiteren ringförmigen Vorsprung 27 auf, der mit einem ringförmigen Sitz 28 des Gehäuses 1 in Wechselwirkung steht. An der Innenfläche des Gehäuses 1, nämlich an der Stelle des Zusammenwirkens der Rollenmeißel 6 mit dem Feststeller 17, sind LängsKanäle 29 (Fig . 2) für die Verbindung des Mittelkanals 16 (Fig. 1) des Kolbens 15 mit einem im Unterteil des Gehäuses 1 oefindlichen Hohlraum 30 hergestellt.

[0020] Das Übergangsstück 18 ist für dessen zuverlässigere Verbindung mit dem Antrieb mit einer Anschlagmutter 31 versehen.

[0021] Der Nachräumer zur Bohrlocherweiterung arbeitet wie folgt.

[0022] Den Nachräumer verbindet man unter Zuhilfenahme des Ubergangsstückes 18 mit einem Antrieb, z.B. einem 3onrlochsohlenantrieb (einem Turbo-, Elektrobohrer), der am Gestängestrang (nicht gezeigt) angebracht ist, und fährt ihn bis zum vorbestimmten, zu erweiternden Bohrlochintervall (Fig. 3) ein. Dann versetzt man den Gestängestrang (nicht gezeigt)unter gleichzeitiger Spülungszuführung zu ihm in Drehung, wobei die Spülung über den Mittenkanal 19 des Übergangsstückes 18 und den Mittenkanal 16 des Kolbens 15 und weiter über die Längskanäle 25 des ringförmigen Vorsprunges 24 des Feststellers 17 und üoer die Kanäle 2, 29 des Genäuses 1 in die Spülöffnungen (nicht gezeigt) des Bohrmeißels 8 gelangt.

[0023] Im anfänglichen Augenblick ragen die Rollenmeißel 6 nicht über das Gehäuse 1 hinaus, und der ringförmige vorsprung 24 des Feststellers 17 stützt sich gegen den Sitz 26 des Kolbens 15 ab. Durch die Druckdifferenz, die auf die obere Stirnfläche des Kolbens 15 über die Radialkanäle 20 einwirkt, geht die Überwurfmutter 12 gemeinsam mit dem restlichen Teil des Gehäuses 1 hoch. Hierbei wird das Drehmoment von dem Übergangsstück 18 und dem Kolben 15 auf das Gehäuse 1 mittels der Schlitze 22 des Kolbens 15, die mit den geschlitzten Nuten 14 des Gehäuses 1 in Eingriff kommen, übertragen ● Beim Hochgang des Gehäuses 1 beginnen die Schäfte 4, indem sie mit dem Feststeller 17 zusammenwirkt, aus den Radialbohrungen 3 des Gehäuses 1 auszufahren, und die Rollenmeißel 6 bohren die Bohrlochwandung ab. Im Zuge der weiteren Erweiterung kommt der zylindrische Teil des Feststellers 17 zwischen den Schäften 4 zu liegen und fixiert diese und folglich die oezüglich des Gehäuses 1 ausgefahrenen Rollenmeißel 6 zuverlässig. Zu diesem Zeitpunkt läßt der Sitz 28 des Gehäuses 1 durch die Berührung mit dem ringförmigen Vorsprung 27 des Feststellers 17 den letzteren so weit hochgehen, daß sich der ringförmige Vorsprung 24 oberhalb des Sitzes 26 des Kolbens 15 erweist. Infolge der Bildung eines Spaltes zwischen der unteren Stirnfläche des ringförmigen Vorsprunges 24 des Feststellers 17 und dem Sitz 26 des Kolbens 15 nimmt der Förderdruck ab, was durch Druckmesser (nicht gezeigt) angezeigt wird. Ein Druckabfall zeugt davon, daß die Rollenmeißel 6 vollständig ausgefahren und in die Bohrlochwandung eingeschnitten sind, wodurch eine Erweiterung mit dem rechnerischen Durchmesser hergestellt wird. Indem der Nachräumer gesenkt wird, bewerkstelligt man eine Erweiterung des Bohrloches im errechneten Intervall bis auf den gewünschten Durchmesser. Unter der wirkung einer Axialbelastung dringen die gesteinszerstörenden Elemente (nicht bezeichnet) der Rollenmeißel 6 ins Gebirge ein und zerstören dieses, während die Kalibrierelemente (nicht bezeichnet) der Rollenmeißel 6 die Unebenheiten der Bohrlochwandung glätten. Nach Beendigung der Erweiterung des Bohrloches wird das Einpumpen der Bohrspülung eingestellt und der Nachräumer nach übertage gehoben. Unter der Wirkung seines Gewichtes senkt sich das Gehäuse 1 ab, und der Feststeller 17 wird aus den Schäften 4 freigegeben, hierbei bewegen sich die Rollenmeißel 6 zusammen mit den Schäften 4 durch die wirkung der Reaktionskräfte des nicht erweiterten Bohrlochabschnittes ins Innere des Gehäuses 1. Auf diese Weise wird der Nachräumer zur Bohrlocherweiterung in die Transportstellung gebracht.

Gewerbliche Verwertbarkeit

[0024] Diese Erfindung ist beim Absperren der Bereiche von Bohrlochkomplikationen anwendbar.

Ansprüche

Nachräumer zur Bohrlocherweiterung, welcher ein Übergangsstück (1d) für seine Verbindung mit einem Antrieb, ein hohles Gehäuse (1) mit einem Mittelkanal (2) und Radialbohrungen (3) in dessen Seitenwand, ausfahrbare Rollenmeißel (6) mit in den Radialbohrungen (3) des Gehäuses (1) angeordneten Schäften (4) und eine Vorrichtung zum Ausfahren der Rollenmeißel (6) aus den Radialbohrungen (3), die einen Ringkolben (15) und einen Feststeller (17) für die Rollenmeißel (6) einschließt, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der kolben (15) mit dem Gehäuse (1) gemeinsam drehbar und mit dem Ubergangsstück (1d) starr verbunden ist, daß in der Kolbenwandung Radialkanäle (20) hergestellt sind, die den Mittenkanal (16) des Kolbens (15) mit einem ringförmigen, durch die Wandungen des Kolbens (15) und des Gehäuses (1) gebildeten Hohlraum (21) in Verbindung oringen, wobei der Feststeller (17) für die Rollenmeißel (6) unter Bildung eines Spaltes in den Mittenkanälen (16, 2) jeweils des Kolbens (15) und des Gehäuses (1) angeordnet ist und einen ringförmigen Vorsprung (24) aufweist und wobei im Mittenkanal (16) des Kolbens (15) ein Sitz (26) angeordnet ist, derart, daß er mit dem ringförmigen Vorsprung (24) des Feststellers (17) zusammenwirken kann, und an dem ringförmigen Vorsprung (24) des Feststellers (17) und an der Innenfläche des Gehäuses (1) - an der Stelle der Wecnselwirkung des Feststellers (17) mit den Rollenmeißeln (6) - Längskanäle (29) für die Verbindung des Mittenkanals (16) des Kolbens (15) mit einem im Unterteil des Gehäuses (1) befindlichen Hohlraum (30) vorgesehen sind.

Zeichnung