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Dokumentenidentifikation DE69434746T2 03.05.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001091084
Titel Verbesserte, mit Fett geschmierte Kabelanordnung zur Echtzeit-Oberflächenabbildung
Anmelder Moore, Boyd B., Houston, Tex., US
Erfinder Moore, Boyd B., Houston, TX 77024, US
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69434746
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 02.08.1994
EP-Aktenzeichen 002046860
EP-Offenlegungsdatum 11.04.2001
EP date of grant 24.05.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.05.2007
IPC-Hauptklasse E21B 17/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Anwendung einer konventionellen mit Fett geschmierten Kabeleinrichtung und einer einzelnen Leiterdrahtleitung in Kombination, um eine „Echtzeit"-Anzeige auf der Erdoberfläche von Bohrlochmesswerkzeugen zu erhalten.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Messinstrumente oder -werkzeuge werden im Allgemeinen in einem Bohrloch nach unten abgesenkt und in einer unterirdischen Lagerstätte angeordnet, um die Formationseigenschaften zu messen, wie beispielsweise die Bohrlochdrücke und -temperaturen als eine Funktion der Zeit. Diese Instrumente sind in „Speicher"- und „Echtzeit"-Konfigurationen verfügbar.

Die Werkzeuge vom „Speicher"-Typ werden konventionell durch einen Rohrstrang, der in einem Bohrloch positioniert ist, an einem Volldraht mit einem Durchmesser von 1/8'' (3,18 mm) abgesenkt, der als Drahtleitung bezeichnet wird. Diese wirtschaftliche und erfolgreiche Verfahrensweise und die dazugehörende Ausrüstung sind als eine mit Fett geschmierte Kabeleinrichtung bekannt und werden hauptsächlich für die Bohrlochdruckprüfung verwendet. Diese Werkzeuge vom „Speicher"-Typ bleiben im Abwärtsbohrloch, wobei sie Daten in einem Bohrlochdiagramm für eine endliche Zeitperiode aufzeichnen. Das Werkzeug wird danach gezogen, um die gemessenen Daten festzustellen, die über die gesamte Periode gesammelt wurden.

Die mit Fett geschmierte Kabeleinrichtung ist infolge ihrer minimalen Ausrüstungsforderungen und ihrer leichten Benutzung beliebt.

Wenn sie bei einem bekannten Bohrloch oder Lagerstätte zur Anwendung gebracht wird, kann der Bediener der mit Fett geschmierten Kabeleinrichtung im Allgemeinen die Länge der Zeit einschätzen, über die das Werkzeug im Abwärtsbohrloch bleiben muss, und um die gewünschten Daten zu erhalten. Wenn jedoch das Werkzeug verfrüht gezogen wird, könnten die Daten unvollständig und daher von zweifelhaftem Wert sein. Umgekehrt, es geht wertvolle Zeit verloren, und es kommt zu einem unnötigen Aufwand, wenn das Werkzeug länger als erforderlich im Abwärtsbohrloch belassen wird. Beispielsweise kann im Fall eines Druckabsenk/aufbauversuches das Werkzeug im Bohrloch über eine Anzahl von Tagen mit der Erwartung belassen werden, dass sich der Druckaufbau bis zu dem Zeitpunkt stabilisiert hat, zu dem das Werkzeug zurückgebracht wird – jedoch kann eine Stabilisierung noch nicht erreicht worden sein.

Bis heute waren die mit Fett geschmierten Kabeleinrichtungen auf eine Anwendung bei Werkzeugen vom „Speicher"-Typ begrenzt, da eine kompatible Drahtleitung für das Übertragen von Signalen, die von „Echtzeit"-Messwerkzeugen erzeugt werden, zur Erdoberfläche nicht verfügbar war.

Werkzeuge vom „Echtzeit"-Typ vermeiden die Zeitunsicherheiten der Werkzeuge vom „Speicher"-Typ und versorgen auch die Bediener mit Daten auf der Erdoberfläche, während sie erzeugt werden. Signale werden bei dem in der Lagerstätte angeordneten Werkzeug erzeugt und in einer leitenden Drahtleitung zu einem auf der Erdoberfläche befindlichen Datenerfassungssystem nach oben übertragen. Die Drahtleitung weist im Allgemeinen einen einzelnen Leiter auf und wird in einer Vielzahl von Formen realisiert, die verschiedene Grade an spezialisierter Ausrüstung erfordern, die bei der mit Fett geschmierten Kabeleinrichtung nicht normal ist.

Eine Form der leitenden Drahtleitung ist ein R'' (6,35 mm) Schlauch, innerhalb dessen ein einzelner eindrähtiger elektrischer Leiter angeordnet wird. Der Leiter ist typischerweise innerhalb der Öffnung des Schlauches mit Epoxid oder Teflon gebunden, wodurch der Leiter davon isoliert wird. Der Schlauch erstreckt sich durch den Bohrlochkopf und in das Bohrloch hinein. Der Schlauch wird an der Außenseite des Rohrstranges festgebunden und erstreckt sich nach unten zum Werkzeug, das typischerweise am unteren Ende des Rohrstranges montiert ist. Der gebundene Schlauch, der Leiter und die Epoxidisolierung sind mit Bezugnahme auf ein Biegen oder eine Wärmeeinwirkung nachtragend und neigen besonders zu einer Beschädigung.

Das Biegen tritt auf, wann auch immer die R'' (6,35 mm) leitende Drahtleitung installiert oder entfernt wird. Die Drahtleitung ist im Allgemeinen auf eine Trommel mit einem großen Durchmesser (Durchmesser von >6 ft.) gewickelt. Wenn sie gewickelt sind, liegt eine jede der Schlauch-, Isolierungs- und Leiterkomponenten in unterschiedlichen physikalischen Umfangslängen. Dieser sich verändernde Abstand führt zu einer unterschiedlichen Bewegung einer jeden Komponente und zu einer wiederholten Verformung. Gleichermaßen kommt es zu einer unterschiedlichen Wärmedehnung und relativen Bewegung, wenn der Schlauch die Temperatur mit Bezugnahme auf den Leiter verändert. Eine mehrfache Verwendung und Wiederverwendung der Drahtleitung führt zu einem eventuellen Bruch des Leiters, der Isolierung oder beider, was zu einer dauerhaften Beschädigung an der Drahtleitung führt. Aus diesen Gründen führen die Handhabung des Schlauches oder die unterschiedliche Wärmedehnung, die im Bohrloch auftreten, oftmals zu einer irreparablen Beschädigung bei der kostspieligen Baugruppe.

Eine abwechselnde Anordnung für eine „Echtzeit"-Schlauch- und Leiterbaugruppe ist so, wie sie im U.S.Patent 5122209 beschrieben wird, das an Moore erteilt wurde. Eine Vielzahl von isolierten Leitern wurde wendelartig gewunden und gleichzeitig innerhalb des R'' (6,35 mm) Schlauches während seiner Herstellung installiert. Daher werden der Schlauch und die Leiter nicht miteinander verbunden, um eine einteilige Einheit zu bilden. Diese Anordnung verbessert viele der Schwierigkeiten der unterschiedlichen Bewegung der vorher gebundenen Schlauch/Leiter/Epoxidbaugruppe. Die Reibung zwischen den wendelartigen Windungen des Leiters und dem Schlauch beschränkt die ungehinderte Bewegung innerhalb des Schlauches; jedoch können sich die Leiter ausdehnen, zusammenziehen und verschieben, um den veränderlichen Abstand aufzunehmen, wenn gewickelt wird, und um einige der Wärmeauswirkungen zu lindern. Das Werkzeug und die Drahtleitung werden wiederum an der Außenfläche des Rohrstranges gesichert, der aus dem Bohrloch herausgelöst werden muss, um das Werkzeug zurückzubringen.

Sowohl der R'' (6,35 mm) Schlauch als auch die Leiterdrahtleitungen werden im Allgemeinen in dauerhaften Installationen verwendet. Jeder davon erfordert das Herauslösen des Rohrstranges, um das Werkzeug zu reparieren oder auszuwechseln. Die Produktionsverzögerung oder Einstellung eines Bohrlochbetriebes, um den Schlauch aus einem Bohrloch herauszulösen, kann kostspielig sein. Außerdem ist ein Bohrgerüst am Bohrloch erforderlich, um das Entfernen des Rohrstranges zu bewirken. Noch weiter, eine Drahtleitungstrommel und die dazugehörende Ausrüstung von bedeutend größerem Maßstab sind erforderlich, als sie bei der mit Fett geschmierten Kabeleinrichtung verwendet werden.

Bei einer noch weiteren Form der Drahtleitung sind ein oder mehrere isolierte Leiter innerhalb einer elastischen und leitenden geflochtenen Außenummantelung enthalten. Die umflochtene Drahtleitung und ein befestigtes Werkzeug können in die Öffnung eines Rohrstranges bewegt und daraus entfernt werden, ohne dass das Entfernen des Rohrstranges erforderlich ist. Umflochtene Drahtleitungen mit Durchmessern kleiner als 3/16'' (4,76 mm) (für einen Leiter) sind dem Erfinder nicht bekannt.

Bei der Ausführung der umflochtenen Drahtleitung wird das Werkzeug in den Rohrstrang durch eine isolierende Schmiereinrichtung eingeführt, die am Bohrlochkopf montiert ist. Die umflochtene Drahtleitung erfordert bedeutende Bemührungen und eine spezialisierte Ausrüstung, um sie an der Schmiereinrichtung abzudichten. Typischerweise ist eine zusätzliche Person erforderlich, die zur Verfügung gestellt wird, um ein Druckfettdichtungssystem zu handhaben. Die Umflechtung passt in der Länge zur Leiterlänge, wobei sie für eine mehrfache Benutzung robuster und geeigneter ist als es die R'' (6,35 mm) Schlauch- und Leiterbaugruppen sind. Die Umflechtung ist jedoch kostspielig, und infolge der großen Oberfläche und der Neigung der Umflechtung zur Konosion sind kostspielige und außergewöhnliche Materialien erforderlich, wenn sie für den sauren (H2S) Betrieb eingesetzt werden. Die Forderung nach einem erhöhten Arbeitsaufwand und einer spezialisierten Ausrüstung und die sehr hohen Kosten für die Längeneinheit der umflochtenen Leiter beschränken die Anwendung dieses Systems hauptsächlich bei der Produktionsbohrlochmessung.

Zusammenfassend, keine der Drahtleitungen nach dem bisherigen Stand der Technik ist dafür zugänglich, dass sie bei der vorhandenen mit Fett geschmierten Kabeleinrichtung bei „Echtzeit"-Versuchsanwendungen zur Anwendung kommt. Die umflochtene Drahtleitung ist für eine Verwendung anders als bei der Produktionsbohrlochmessung im Allgemeinen zu kostspielig und erfordert eine spezialisierte Ausrüstung, die bei den vorhandenen mit Fett geschmierten Kabeleinrichtungen nicht verfügbar ist. Die R'' (6,35 mm) Drahtleitungen leiden an den folgenden Unvereinbarkeiten für eine Verwendung bei der mit Fett geschmierten Kabeleinrichtung: der Durchmesser der Drahtleitung ist zu groß und zu unelastisch für ein Aufwickeln auf konventionelle Trommeln für die mit Fett geschmierte Kabeleinrichtung; die Drahtleitung ist zu unelastisch, um nach unten in das Bohrloch allein unter dem Gewicht der befestigten Werkzeuge gezogen zu werden, wodurch ein spezialisiertes Hebewerk erforderlich ist; und die Drahtleitung erfordert eine größere Führungsseilrolle und Packungsdichtung an der Schmiereinrichtung.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung einer leitenden Drahtleitung, die für einen Einsatz bei der konventionellen mit Fett geschmierten Kabeleinrichtung zugänglich ist, die gegenwärtig eine beliebte und weitverbreitete Anwendung findet, um eine „Echtzeit"-Anzeige auf der Erdoberfläche für sowohl Bohrlochdruckprüfungs- als auch Produktionsbohrlochmessanwendungen zu erhalten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Leiterdrahtleitung für eine Verwendung mit einer mit Fett geschmierten Kabeleinrichtung in Bohrlöchern bereitgestellt, die aufweist:

einen Metallschlauch mit einem Außendurchmesser und einer Wanddicke und mit einem isolierten Leiter, der in einem wendelartig gewundenen Zustand bereitgestellt wird, wobei der Außendurchmesser und die Wanddicke so ausgewählt werden, dass der Metallschlauch ausreichend elastisch ist, um sich auf eine Trommel für die mit Fett geschmierte Kabeleinrichtung zu wickeln, wobei der isolierte Leiter einen Durchmesser aufweist und sich in gleichem Umfang durch den Metallschlauch erstreckt, wobei der Metallschlauch aus einem Streifen von flachem Material gebildet und geschweißt wird, während gleichzeitig der isolierte Leiter darin eingeführt wird, und wobei danach der Durchmesser durch Ziehen des Schlauches auf einen endgültigen Innendurchmesser verringert wird, wobei der endgültige Innendurchmesser größer ist als der Durchmesser des isolierten Leiters, so dass ein ringförmiger Raum zwischen dem isolierten Leiter und dem Metallschlauch gebildet wird, wobei der wendelartig gewundene isolierte Leiter in Reibschluss mit dem Metallschlauch ist.

Entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Metallschlauches für eine Verwendung mit einer mit Fett geschmierten Kabeleinrichtung und der einen darin angeordneten isolierten Leiter aufweist bereitgestellt, das die folgenden Schritte aufweist:

Bereitstellen eines Streifens des flachen Materials und Formen des Materials zum Metallschlauch, während gleichzeitig ein isolierter Leiter mit einem Durchmesser darin zugeführt wird, wobei der isolierte Leiter in einem wendelartig gewundenen Zustand bereitgestellt wird;

Schweißen des Materials des Metallschlauches, während der isolierte Leiter vor der Wärme des Schweißvorganges geschützt wird; und

Ziehen des Schlauches, um so den Durchmesser des Metallschlauches zu verringern, so dass der Metallschlauch einen Außendurchmesser, einen Innendurchmesser und eine Wanddicke aufweist, die vom Außen- und Innendurchmesser bestimmt werden, wobei der Außendurchmesser und die Wanddicke so ausgewählt werden, dass der Metallschlauch ausreichend elastisch ist, um sich auf die Trommel für die mit Fett geschmierte Kabeleinrichtung zu wickeln, und wobei der Innendurchmesser größer ist als der Durchmesser des isolierten Leiters, wobei ein ringförmiger Raum zwischen dem isolierten Leiter und dem Metallschlauch gebildet wird, und wobei der wendelartig gewundene isolierte Leiter mit dem Metallschlauch in Reibschluss ist.

In Übereinstimmung mit der Erfindung wird die im U.S. Patent 5122209 an Moore beschriebene Drahtleitung mit einem kleinen Durchmesser und in elastischer Form bereitgestellt, so dass sie in Verbindung mit der konventionellen mit Fett geschmierten Kabeleinrichtung verwendet werden kann, um ein Mittel für das Bewegen eines Bohrlochmesswerkzeuges durch den Komplettierungsstrang eines Bohrloches bereitzustellen, um eine Eigenschaft der unterirdischen Formation (wie beispielsweise den Lagerstättendruck oder die Widerstandsfähigkeit) zu messen und eine „Echtzeit"-Anzeige auf der Erdoberfläche davon zu erhalten.

Bei einer bevorzugten Ausführung wird durch Nutzen eines kontinuierlichen Schlauches aus nichtrostendem Stahl mit einem Außendurchmesser von etwa 1/8'' (3,18 mm) und einer Wanddicke von etwa 0,022 in. (0,55 mm) ein leitender Schlauch bereitgestellt, der als ein Leiter im Werkzeugstromkreis funktionieren und das Gewicht des Werkzeuges tragen kann, der dennoch ebenfalls ausreichend elastisch ist, um bei einer Trommel für die mit Fett geschmierte Kabeleinrichtung zur Anwendung zu kommen, und der durch eine Schmiereinrichtung für die mit Fett geschmierte Kabeleinrichtung ohne eine dauerhafte Verformung geführt wird. Durch Bereitstellen eines wendelartig gewundenen, elektrisch und thermisch isolierten leitenden Drahtes mit einem Durchmesser, der bedeutend kleiner ist als die Öffnung des Schlauches, um sich in gleichem Umfang durch die Öffnung des Schlauches zu erstrecken, wird ein Leiter bereitgestellt, der einer Begradigung widerstehen wird, und der daher nicht infolge seines Eigengewichtes brechen wird, und der sich unabhängig dehnen und zusammenziehen und seitlich bewegen kann, um Wärmeeinflüsse und Aufwickeleffekte ohne Bruch oder Kurzschluss aufzunehmen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung der mit Fett geschmierten Kabeleinrichtung und Drahtleitung der vorliegenden Erfindung, des Bohrloches und eines Bohrlochmesswerkzeuges, das in der Formation angeordnet ist;

2 eine Schnittdarstellung der Drahtleitung;

3 eine schematische Draufsicht der Drahtleitungstrommel und der Oberflächenverbindung der Drahtleitung;

4 eine Schnittdarstellung der Oberflächen-„T-Stück"-Verbindung für einen Ringabschluss und ein Unterdrucksetzen;

5 eine auseinandergezogene Schnittdarstellung des Kabelabschlussadapters und des Ziehzapfens (oder „Fishnecks");

6 eine Ansicht des Endes des Drahtleitungsschlauches und des vorstehenden dicht gewickelten Abschnittes des Drahtes für eine Verbindung mit dem Kabelabschlussadapter; und

7 eine Ansicht des Kabelabschlussadapters im zusammengebauten Zustand, kombiniert aus den Bauteilen, die in 5 und 6 abgebildet werden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG

Mit Bezugnahme auf 1 wird eine mit Fett geschmierte Kabeleinrichtung 1 bereitgestellt, die eine Drahtleitung 2 für das Tragen eines Bohrlochmesswerkzeuges 3 in einem Bohrloch 5 aufweist, das sich in eine unterirdische Formation 6 erstreckt.

Das Bohrloch 5 weist einen Rohrstrang 4 mit einer axialen Öffnung 10 auf. Ein Bohrlochkopf 11 ist oben am Komplettierungsstrang 4 auf der Erdoberfläche 8 angeordnet.

Die mit Fett geschmierte Kabeleinrichtung 1 weist außerdem eine angetriebene Trommel 14 der Größe und des Typs auf, die konventionell bei der Volldrahtleitung von 0,125 bis 0,092 in. (3,18 mm bis 2,34 mm) zur Anwendung kommt. Die Drahtleitung 2 wird auf die Trommel 14 gewickelt und erstreckt sich durch die Rollen 15 und über die Seilrollen 16 zur Oberseite einer Schmiereinrichtung 9.

Die Schmiereinrichtung 9 ermöglicht, dass das Werkzeug 3 und die Drahtleitung 2 in das Bohrloch 5 eingesetzt und daraus entfernt werden können. Genauer gesagt, die Schmiereinrichtung 9 bildet eine aufrechtstehende rohrförmige Kammer 150 mit einem Absperrventil 17 an ihrem unteren Ende, befestigt am vorhandenen Bohrlochkopf 11, und einer Dichtung 102 an ihrem oberen Ende. Die Drahtleitung 2 erstreckt sich durch die Dichtung 102, durch die Schmiereinrichtung 9 und in die Öffnung 10 des Rohrstranges 4. Eine kleine Hydraulikpumpe 100 setzt die Dichtung 8 unter Druck, wodurch sie in die Lage versetzt wird, um die Drahtleitung 2 herum abzudichten.

Wie in 2 gesehen wird, weist die Drahtleitung 2 einen elektrisch leitenden Schlauch 18 aus nichtrostenden Stahl mit einem Außendurchmesser von 1/8'' (3,18 mm) und mit einer Wanddicke von 0,022 in. (0,56 mm) auf. Der Schlauch 18 bildet eine innere sich in Längsrichtung erstreckende Öffnung 19. Ein einzelner isolierter Leiter 20 erstreckt sich in gleichem Umfang durch die Öffnung 19. Der Leiter 20 zeigt einen kleineren Querschnitt als die Öffnung 19, so dass ein ringförmiger Raum 21 zwischen dem isolierten Leiter 20 und dem Schlauch 18 gebildet wird.

Auf diese Weise werden zwei leitende Pfade 18, 20 bereitgestellt, die für das Übermitteln von Signalen von konventionellen „Echtzeit"-Bohrlochmesswerkzeugen geeignet sind.

In der Industrie bezieht man sich auf eine Standarddrahtleitung als eine, die einen einzelnen Leiter (den isolierten Leiter 20) aufweist, wobei der zweite Erdpfad (der Schlauch 18) vorausgesetzt wird.

Der isolierte Leiter 20 wird aus einem verseilten 20-er versilberten Kupferdraht 22 gemäß ASTM Standard B298-74A hergestellt. Der Leiter weist eine zweiteilige Isolierabdeckung 23 auf. Die primäre Isolierung wird durch zwei Polymidbänder („Capton", geliefert von DuPont, Markenname) bereitgestellt, die gegenwendelartig auf den Draht mit einer minimalen 50%igen Überdeckung bei jeder Wicklung aufgebracht werden. Eine sekundäre Deckschicht aus aromatischen Polymidharz wird aufgebracht, um das Band abzudichten und die Haltbarkeit zu verbessern. Der Durchmesser des gesamten fertigen Leiters 20 beträgt etwa 0,055'' + 0,002'' (1,4 mm + 0,05 mm).

Die Drahtleitung 2 wird zuerst durch Installieren des isolierten Leiters in einen R'' (6,35 mm) Schlauch hergestellt, wobei ein Verfahren angewandt wird, wie es im U.S. Patent 5122209, das an Moore erteilt wurde, im Detail beschrieben wird. Ein Streifen des flachen Materials wird zum Schlauch geformt, während gleichzeitig der isolierte Leiter 20 darin eingeführt wird. Der isolierte Leiter 20 wird speziell während des Schweißverfahrens geschützt, das angewandt wird, um die Längsnaht des Schlauches abzudichten.

Der Schlauch 18 kann aus nichtrostendem Stahl oder INCOLOY 825 (Markenname) (Huntington Alloys, Huntington, WV.) hergestellt werden. Diese Legierungen können bei H2S-Betriebsanwendungen infolge der nichthaftenden sauberen Außenfläche des Schlauches eingesetzt werden.

Der isolierte Leiter 20 wird in einem wendelartig gewundenen Zustand bereitgestellt. Der isolierte Leiter 20 ist in gleichem Umfang wie die und in Reibungskontakt mit der Innenwand des Schlauches 18. Dieser Kontakt ermöglicht das Auftreten einer relativ freien Längsbewegung zwischen dem Schlauch 18 und dem Leiter 20 im Ergebnis einer unterschiedlichen Wärmezunahme, wobei er dennoch reibschlüssig den Leiter vor einer Begradigung und einem Fallenlassen auf den Boden des Schlauches unter Schwerkraftbelastung zurückhält. Längen des isolierten Leiters 20 von bis zu 20000 ft. können auf diese Weise innerhalb eines Schlauches 18 mit kleinem Durchmesser bereitgestellt werden.

Die 1/4'' (6,35 mm) Baugruppe aus Schlauch und Leiter 18, 20 wird mechanisch bis zu einem Durchmesser von 1/8'' (3,18 mm) mit einer Wand von etwa 0,022'' (0,56 mm) für eine Verwendung bei der mit Fett geschmierten Kabeleinrichtung 1 gezogen.

Gibson Tube of Bridgewater, New Jersey, testete ein geeignetes Ziehverfahren für diesen Zweck und liefert kommerziell Schlauch mit einem Durchmesser von 1/8'', der den wendelarig gewundenen Leiter enthält.

Mit Bezugnahme auf 3 wird die Drahtleitung 2 auf die Trommel 14 gewickelt. Die Trommel 14 wird mit einem hydraulischen Antriebs- und Transmissionsmittel 24 angetrieben. Das Oberflächenende 25 der Drahtleitung ragt aus der Trommel 14 heraus und endet mit einer Konusverschraubung an einer Schlauch-T-Stück-Verbindung 26. Ein Verbinderschlauch 27 ist mit dem T-Stück 26 verbunden und endet mit einer darin eingeschraubten hermetischen Dichtung 28, wie es detailliert in 4 gezeigt wird. Die hermetische Dichtung 28 ermöglicht, dass der isolierte Leiter 20 geradlinig durch das T-Stück 26 hindurch- und herausgelangt, während der ringförmige Raum 21 abgedichtet wird. Der Stiel des T-Stückes 26 ist mit einem Ventilmittel 99 ausgestattet und, wenn es geöffnet wird, gestattet es, dass der ringförmige Raum 21 der Drahtleitung 2 unter Druck gesetzt wird, vorzugsweise mit Stickstoff. Das ermöglicht das Neutralisieren des Bohrlochdruckes, wodurch verhindert wird, dass der Schlauch 18 zerquetscht oder anderweitig beschädigt wird. Der isolierte Leiter 20 wird danach zurück zur Achse der Trommel 14 zu einer kommerziellen Verbindeningbaugruppe 29 gelenkt, wie sie beispielsweise von der IEC Corporation, Austin, Texas, Modell IEC-2-GO (Markenname) verfügbar ist. Ein Erddraht 30 ist elektrisch mit dem T-Stück 26 verbunden und wird gleichermaßen zur Verbindeningbaugruppe 29 gelenkt. Die Verbindeningbaugruppe 29 stellt eine elektrische Verbindung vom isolierten Leiter 20 und dem Erddraht 30 her, die sich mit der Trommel 14 zu einer sich nicht drehenden Stromleitung 3l, die mit dem isolierten Leiter 20 verbunden ist, und zu einer sich nicht drehenden Erdleitung 32 drehen, die mit dem leitenden Schlauch 18 verbunden ist. Die Leitungen 31, 32 komplettieren einen elektrischen Stromkreis mit den Bohrlochmesswerkzeugen 3 und ermöglichen die Übertragung der erzeugten Signale zu den Registrier- und Anzeigemitteln 7 auf der Erdoberfläche 8.

Das Registrier- und Anzeigemittel 7 ist ein konventionelles Datenerfassungssystem, das auf das Bohrlochmesswerkzeug 3 abgestimmt ist.

Eine Stromquelle 101 ist für die Energieversorgung des Stromkreises und das Befähigen des Werkzeuges 3 vorhanden, Signale zu erzeugen, die die Formationseigenschaft anzeigen, für die es konstruiert ist. Die Stromquelle 101 ist auf das Bohrlochmesswerkzeug 3 abgestimmt. Beispielsweise liefert die Computalog aus Fort Worth, Texas, Anpassungsbohrlochmesswerkzeuge, Stromquellen (typischerweise 300 V) und Anzeigemittel.

Mit Bezugnahme auf 5, 6 und 7 endet die Drahtleitung 2 am Bohrlochmesswerkzeugende mit einem Kabelabschlussadapter 33, der für eine Verbindung mittels Gewindegängen mit dem Bohrlochmesswerkzeug 3 (nicht gezeigt) geeignet ist. Der Kabelabschlussadapter 33 weist einen Metallkörper 41 auf, der mit der Drahtleitung 2 an ihrem oberen Ende mit einer Konusverschraubung 34 verbunden ist. Der Adapterkörper 41 ist hohl, wobei er eine Öffnung 35 bildet, in die sich der isolierte Leiter 20 von der Drahtleitung 2 erstreckt. Der Leiter 20 ist elektrisch mit einem Stecker 36 verbunden, der für eine elektrische Verbindung mit dem Bohrlochmesswerkzeug 3 ausgelegt ist. Der Adapterkörper 41 erdet elektrisch am Werkzeug. Der Stecker 36 ist lösbar am unteren Ende des Adapterkörpers 41 mit einem mechanischen Haltemittel 37 gesichert. Ein Ziehzapfen oder „Fishneck" 38 ist an der Oberseite des Adapters 33 befestigt, um das Zurückbringen des Werkzeuges 3 zu erleichtern, wenn es unten im Bohrloch 5 verlorengegangen ist.

Während des schnellen Hineinbewegens oder Absenkens der Drahtleitung 2 in den Rohrstrang 4 kann sich der Schlauch 18 infolge der Wärmeeinflüsse mit einer höheren Geschwindigkeit verlängern als der Leiter 20. Unter extremen Verhältnissen könnte der Leiter 20 innerhalb des Schlauches 18 vollkommen gezogen werden, wodurch die Verbindung mit dem Stecker 36 gedehnt und zerrissen werden kann. Daher werden annähernd 5 ft. des unteren Endes des isolierten Leiters 20 zu einer dichten Windung 42 über eine Länge von etwa 6'' (152 mm) geformt, die eine Überschusslänge des Leiters liefert und in die Lage versetzt, dass der Leiter 20 in gleichem Umfang mit dem Schlauch 18 bleibt.

Der ringförmige Raum 21 der Drahtleitung wird zur inneren Öffnung 35 des Adapters 33 offengelassen, die mit einem nichtleitenden Fluid 39 gefüllt ist, wie beispielsweise dem, das in elektrischen Transformatoren verwendet wird, eingespritzt durch eine Seitenöffnung 40. Sollte ein Leck in der Drahtleitung 2 auftreten, sind Öl oder Wasser nicht in der Lage, das schwere nichtleitende Fluid 39 zu verdrängen und die elektrische Verbindung am Stecker 36 nachteilig zu beeinflussen. Auf diese Weise wird das Leck nicht ein verfrühtes Ende bei der Prüfung erzwingen. Sobald ein Versuch abgeschlossen ist, kann das Leck repariert werden, und der ringförmige Raum 21 kann mit Stickstoff ohne dauerhafte Beschädigung freigeblasen und ausgetrocknet werden.

Die Drahtleitung 2 kann vor jeder Benutzung bei Verwendung des Ventilmittels 99 und des T-Stückes 36 mit Stickstoff leicht einer Druckprüfung unterworfen werden. Lecks können bei Anwendung eines Wasserbad- und Blasenverfahrens nachgewiesen und durch Löten repariert werden.

In Vorbereitung der Bohrlochmessung der Eigenschaften der unterirdischen Formation 6 werden die mit Fett geschmierte Kabeleinrichtung 1 und ihre Drahtleitung 2 benachbart dem Bohrloch 5 positioniert, und eine Länge der Drahtleitung wird von der Trommel abgewickelt.

Um die Drahtleitung 2 herzustellen und mit dem Bohrlochmesswerkzeug 3 zu verbinden, werden etwa 5 ft. des Schlauches 18 vom unteren Ende der Drahtleitung beschnitten, wobei der isolierte Leiter 20 daraus vorstehend zurückbleibt. Der Schlauch 18 und der Leiter 20 werden durch die Dichtung 8 an der Schmiereinrichtung 9, den Ziehzapfen oder „Fishneck" 38, die Konusverschraubung 34 und durch den Kabelabschlussadapter 33 gefädelt. Der überschüssige isolierte Leiter 20 wird dicht gewickelt, und der Draht 22 wird mit dem Stecker 36 verbunden. Die Wicklung 42 wird in den Adapterkörper 41 gesteckt. Der Stecker 36 wird am Körper 41 an seinem unteren Ende gesichert. Die Konusverschraubung 34 wird angezogen, und das nichtleitende Fluid 39 wird in den jetzt abgedichteten Adapterhohlraum 35 eingeführt. Der Ziehzapfen oder „Fishneck" 38 wird auf dem Kabelabschlussadapter 33 angezogen.

Das Bohrlochmesswerkzeug 3 wird mit dem Kabelabschlussadapter 33 verbunden. Die Drahtleitungs- und Werkzeugbaugruppe 2, 3 wird in der Schmiereinrichtung 9 installiert, und die Dichtung 8 wird daran gesichert. Die Hydraulikpumpe 100 dichtet die Dichtung um die Drahtleitung ab, und das Absperrventil 17 wird zum Rohrstrang 4 geöffnet. Man beachte, dass das zustande gebracht werden kann, ohne dass die Produktion oder eine andere Funktion des Bohrloches gestört werden.

Wenn der Druck im Bohrloch hoch ist, wird das Ventilmittel 99 geöffnet, und der ringförmige Raum 21 der Drahtleitung 2 wird von einer Stickstoffquelle unter Druck gesetzt. Das Ventilmittel 99 wird geschlossen, die Stickstoffquelle wird entfernt, und die Trommel 14 wird für eine Drehung freigegeben.

Das Werkzeug 3 wird durch die Öffnung 10 des Komplettierungsstranges 4 durch Abwickeln der Drahtleitung 2 von der Trommel abgesenkt, um die Formation 6 zu durchlaufen. Das Gewicht des angebrachten Werkzeuges ist ausreichend, um die Drahtleitung mit dem Werkzeug nach unten zu ziehen. Der Stromkreis wird eingeschaltet, wenn das Werkzeug der Formation oder dem Abschnitt des Bohrloches, der von Interesse ist, gegenüberliegt.

Das Bohrlochmesswerkzeug 3 misst die speziellen Eigenschaften der Formation 6, für die es konstruiert ist und sendet Signale aus, die die Messungen anzeigen, wobei die Signale durch die Drahtleitung 2 übermittelt werden. Das Registrier- und Empfangsmittel 7 auf der Erdoberfläche empfängt und registriert die Signale von der Drahtleitung 2.

Bei Abschluss des Versuches werden die Drahtleitung 2 und das befestigte Werkzeug 3 aus dem Bohrloch 4 durch Aufwickeln der Drahtleitung 2 auf die Trommel 14 herausgezogen, um das Werkzeug für eine Rückführung in die Schmiereinrichtung 9 zu heben.

Es wurde ermittelt, dass die Erfindung durch die folgenden Vorteile gekennzeichnet wird:

  • – die Isolierung und der Draht werden nicht durch Wärmeeinwirkungen, das Wickeln und Biegen beschädigt;
  • – erstmalig wurde die konventionelle mit Fett geschmierte Kabeleinrichtung bei der „Echtzeit"-Bohrlochmessung durch den Rohrstrang oder einen anderen Komplettierungsstrang verwendet;
  • – die Bohrlochdruckprüfung kann jetzt ohne die Schwierigkeiten durchgeführt werden, dass das Werkzeug zu früh zurückgezogen wird, oder dass es länger im Bohrloch verbleibt als erforderlich;
  • – mit Fett geschmierte Kabeleinrichtungen können jetzt bei der Produktionsbohrlochmessung auf einer „Echtzeit"-Basis zur Anwendung gebracht werden;
  • – die Drahtleitung der mit Fett geschmierten Kabeleinrichtung, die aus einer relativ billigen Legierung gebildet wird, kann jetzt in korrosiven Bohrlöchern eingesetzt werden, ohne dass die hohen Kosten der umflochtenen Drahtleitung entstehen; und
  • – die Kosten für die Bohrlochmessung können verringert werden.


Anspruch[de]
Leiterdrahtleitung für eine Verwendung mit einer mit Fett geschmierten Kabeleinrichtung in Bohrlöchern, die aufweist:

einen Metallschlauch (18) mit einem Außendurchmesser und einer Wanddicke und mit einem isolierten Leiter (20), der in einem wendelartig gewundenen Zustand bereitgestellt wird, wobei der Außendurchmesser und die Wanddicke so ausgewählt werden, dass der Metallschlauch (18) ausreichend elastisch ist, um sich auf die Trommel (14) für die mit Fett geschmierte Kabeleinrichtung zu wickeln, wobei der isolierte Leiter (20) einen Durchmesser aufweist und sich in gleichem Umfang durch den Metallschlauch (18) erstreckt, wobei der Metallschlauch aus einem Streifen von flachem Material gebildet und geschweißt wird, während gleichzeitig der isolierte Leiter darin eingeführt wird, und wobei danach der Durchmesser durch Ziehen des Schlauches (18) auf einen endgültigen Innendurchmesser verringert wird, wobei der endgültige Innendurchmesser größer ist als der Durchmesser des isolierten Leiters (20), so dass ein ringförmiger Raum (21) zwischen dem isolierten Leiter (20) und dem Metallschlauch (18) gebildet wird, wobei der wendelartig gewundene isolierte Leiter (20) in Reibschluss mit dem Metallschlauch (18) ist.
Leiterdrahtleitung nach Anspruch 1, bei der das Ziehen des Schlauches (18) den endgültigen Außendurchmesser auf etwa 0,3175 cm (0,125 in.) verringert. Verfahren zur Herstellung eines Metallschlauches für eine Verwendung mit einer mit Fett geschmierten Kabeleinrichtung und der einen darin angeordneten isolierten Leiter aufweist, das die folgenden Schritte aufweist:

Bereitstellen eines Streifens des flachen Materials und Formen des Materials zum Metallschlauch (18), während gleichzeitig ein isolierter Leiter (20) mit einem Durchmesser darin zugeführt wird, wobei der isolierte Leiter (20) in einem wendelartig gewundenen Zustand bereitgestellt wird;

Schweißen des Materials des Metallschlauches (18), während der isolierte Leiter (20) vor der Wärme des Schweißvorganges geschützt wird; und

Ziehen des Schlauches (18), um so den Durchmesser des Metallschlauches (18) zu verringern, so dass der Metallschlauch (18) einen Außendurchmesser, einen Innendurchmesser und eine Wanddicke aufweist, die vom Außen- und Innendurchmesser bestimmt werden, wobei der Außendurchmesser und die Wanddicke so ausgewählt werden, dass der Metallschlauch (18) ausreichend elastisch ist, um sich auf die Trommel (14) für die mit Fett geschmierte Kabeleinrichtung zu wickeln, und wobei der Innendurchmesser größer ist als der Durchmesser des isolierten Leiters (20), wobei ein ringförmiger Raum (21) zwischen dem isolierten Leiter (20) und dem Metallschlauch (18) gebildet wird, und wobei der wendelartig gewundene isolierte Leiter (20) mit dem Metallschlauch (18) in Reibschluss ist.






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