DE2806428A1

DE2806428A1 - Bohrloch-siebanordnung

Info

Publication number: DE2806428A1
Application number: DE19782806428
Authority: DE
Inventors: Wiley B Robinson
Original assignee: Houston Well Screen Co
Current assignee: Houston Well Screen Co
Priority date: 1977-02-16
Filing date: 1978-02-15
Publication date: 1978-08-17
Also published as: AU3326978A; BE864022A; MX145917A; FR2381169B1; GB1598502A; AU510231B2; US4102395A; FR2381169A1; JPS53122603A; BR7800939A; AR225596A1; IE46407B1; NO780523L; IE780327L

Description

Bohrloch-Siebanordnung

Die Erfindung betrifft Bohrloch-Siebanordnungen, bei welchen ein Bohrlochsieb bzw. -mantel durch einen Öffnungen aufweisenden Rohrverbinder getragen wird. Insbesondere betrifft die Erfindung Bohrloch-Siebanordnungen der geschützten Ausführungsform, bei welchen das Bohrlochsieb innerhalb des Öffnungen aufweisenden Rohrverbinders befestigt ist.

In der US-PS 2 342 913 ist eine Bohrloch-Siebanordnung beschrieben, von welcher die erfindungsgemässe Vorrichtung ausgeht. Die Vorteile derartiger Siebanordnungen bestehen darin, dass sie bei Anordnung innerhalb des Öffnungen aufweisenden Rohrverbinders durch diesen geschützt werden, wenn die gesamte Bohrloch-Siebanordnung in das Bohrloch, so in eine Brunnenbohrung, auf die erwünschte Position abgesenkt wird. Derartige Anordnungen sind auch von Vorteil, wenn es erforderlich ist, das Sieb aus der Bohrung zu entfernen, da das Bohrlochsieb vom Rohrverbinder gegenüber Zerstörung durch das Spülrohr geschützt wird, wobei das Spülrohr gewöhnlich angewendet wird, um ein Bohrlochsieb zum Zwecke der Entnahme aus der Bohrung freizulegen.

Bei der Bohrloch-Siebanordnung gemäss vorgenanntem Patent befinden sich die länglichen Stäbe, an welchen die schraubenförmigen Wicklungen von Draht befestigt sind, zwischen den Drahfe/vicklungen und der Innenfläche des Öffnungen aufweisenden Rohrverbinders. Der Rohrverbinder ist an den Stäben mittels Wärmeschrumpfung aufgebracht, wodurch auf die das Sieb bildenden Drahtwicklungen eine nicht

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bestimmbare Druckspannung zunächst ausgeübt wird. Auf diese Weise wird die Fähigkeit der Wicklungen reduziert, den Druckkräften zu widerstehen, welche durch die über dem Sieb bestehenden Druckunterschiede auf die Wicklungen ausgeübt werden. Diese Anordnung begrenzt auch die Strömungsbahn zwischen dem Öffnungen aufweisenden Rohrverbinder und dem Sieb auf den Zwischenraum, welcher durch den Abstand zwischen den Stäben und den Drahtwicklungen gegeben ist. In der Tat muss das Fluid zwischen den angrenzenden, parallelen und länglich sich erstreckenden Stäben, welche Kanäle bilden, zum Sieb strömen. Das Fluid bzw. Strömungsmedium kann also nicht frei um das Sieb strömen, was als wichtiges Merkmal anzusehen ist, da das Sieb innerhalb der Bohrung der Neigung unterliegt, durch Festkörpei— partikel verstopft zu werden, welche zwischen angrenzenden Wicklungen verklemmt werden. Die Porosität oder Durchlässigkeit des Bohrlochsiebes wird infolgedessen reduziert. Es ist wichtig, dass sich das Fluid frei in die Bereiche des Siebes bewegen kann, welche offen bleiben.

Bohrlochsiebe bzw. Siebe für Brunnenbohrungen werden aus korrosionsbeständigen Materialien gefertigt, so aus nicht rostendem Stahl. Die Öffnungen aufweisenden Rohrverbinder werden aus Kohlenstoffstahl gefertigt. An jedem Berührungspunkt zwischen derartigen ungleichen Metallen entsteht elektrolytische Korrosion, welche insbesondere in Anwesenheit von Wasser schnell voranschreitet. Die durch die Produkte der elektrolytischen Korrosion anfallende Verkrustung verstopft schnell die Sieböffnungen und die zwischen den Stäben bestehenden Strömungskanäle.

Bohrlochsiebe werden bei gewissen Tiefbohrungen, insbesondere Brunnenbohrungen, verwendet, bevorzugt bei Bohrungen mit sandigen, losen

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oder ungefestigten Formationen, sei es Öl, Gas oder Wasser. Bei derartigen Tiefbohrungen wird im allgemeinen nicht nur eine Siebanordnung verwendet, es wird auch Sand oder Kies fest um das Bohrlochsieb gepackt, um die ungefestigte Abbauformation zu unterstützen und um das Aussieben der Festkörperpartikel aus der Foi— mation zu unterstützen, wobei diese Partikel durch das aus dem Abbaufeld in die Bohrung strömende Fluid mitgenommen werden. Es ist bei durch Sand oder Kies bzw. Schlämme gefestigten Sieben wichtig, dass der Kies oder Sand fest von der Wand der Bohrung her an den das Sieb bildenden schraubenförmigen Drahtwicklungen vei— dichtet wird. Bei der im vorgenannten Patent beschriebenen Bohrloch-Siebanordnung, bei welcher die schmalen Kanäle die länglichen Stäbe sind bzw. durch diese gebildet werden, ferner durch die das Sieb bildenden Drähte und die Innenfläche des Öffnungen aufweisenden Rohrverbinders, besteht die Neigung, dass der durch die Öffnungen des Rohrverbinders in diese Strömungskanäle eintretende Sand oder Kies Brücken bildet, derart, dass der Zwischenraum zwischen dem Draht und den Innenflächen des Rohrverbinders nicht vollständig ausgefüllt wird. Es wird auf diese Weise nur eine unvollkommene Verdichtung erreicht.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine verbesserte Eohrloch-Siebanordnung geschützter Konstruktion zu schaffen, welche den vorgenannten Nachteilen nicht unterliegt.

Das Sieb ist bei der Siebanordnung nach der Erfindung innerhalb eines Öffnungen aufweisenden Rohrverbindungsstückes angeordnet, wobei sich die in Längsrichtung erstreckenden Stäbe innerhalb der schraubenförmig gelegten Drahtwicklungen befinden, welche das Sieb bilden, derart, dass die Berührung zwischen ungleichen Metallen nur dort besteht,

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wo das Sieb innerhalb des Rohrverbinders getragen bzw. abgestützt ist.

Das Bohrlochsieb ist unter Abstand von der Innenfläche des perforierten bzw. Öffnungen aufweisenden Rohrverbinders so angeordnet, dass ein ausreichender Zwischenraum besteht, welcher während des Verdichtens mit Kies, Sand oder Schlämme vollständig aufgefüllt werden kann.

Da das Bohrlochsieb unter Abstand zur Innenfläche des Rohrverbinders angeordnet ist, kann das durch den perforierten Verbinder strömende Fluid frei an alle Bereiche des Bohrlochsiebes fliessen.

Die Erfindung ist verwirklicht in einer Bohrloch-Siebanordnung, insbesondere für Brunnenbohrungen und dergleichen Tiefbohrungen und weist einen Öffnungen besitzenden Rohrverbinder auf, innerhalb welchem ein Siebkörper angebracht ist. Das Bohrlochsieb weist mehrere Stangen oder Stäbe auf, die sich unter Abstand von der Längsachse des Rohrverbinders parallel zu dieser erstrecken. Ein länglicher Draht ist schraubenförmig um die Aussenseite der Stäbe gewickelt und befindet sich zwischen den Stäben und der Innenwand des Rohrverbinders. Der Draht ist so gewickelt, dass die Zwischenräume zwischen dem Draht Festkörperpartikel aus dem Fluid der Bohrung bzw. des Brunnens aussieben, wenn das Fluid zwischen den Schlitzen des Drahtes in das Innere des Siebes strömt. Das Bohrlochsieb ist unter einem Abstand von der Innenfläche des Rohrverbinders so angeordnet, dass das Fluid bzw. Strömungsmittel frei um die Aussenseite des Siebes fliessen kann, nachdem es die Öffnungen des Rohrverbinders passiert hat. Es ist eine Einrichtung vorgesehen, mittels welcher das Bohrlochsieb im Rohrverbinder befestigbar und

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mittels welcher Kies bzw. Sand im Zwischenraum zwischen dem Sieb und der Innenfläche des Rohrverbinders gehalten werden kann, falls das Sieb mit Kies, Sand bzw. Schlämme oder dergleichen "verpackt" wird.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Abschnittes der erfindungsgemässen Bohrloch-Siebanordnung, wobei ein Teil des Öffnungen aufweisenden Rohrverbinders geschnitten wiedergegeben ist, um das innerhalb des Rohrverbinders befindliche Bohrlochsieb darzustellenj

Fig. 2 ist eine Schnittansicht von Linie 2-2 in Fig. 1, nachdem das Bohrlochsieb in eine Tiefbohrung bzw. Brunnenbohrung oder dergleichen eingebracht und Kies oder Sand um das Sieb "gepackt" wurde;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht von Linie 3-3 in Fig. 1j und Fig. 4 ist eine Schnittansicht von Linie 4-4 in Fig. 2.

Die Bohrloch-Siebanordnung nach der Erfindung weist einen Rohrverbinder 10 mit Öffnungen auf. Der Rohrverbinder weist an jedem Ende Gewinde 11 auf, um die Siebanordnung an die Vorrichtung anzuschliessen, mittels welcher sie in das Bohrloch eingeführt wird. Der Rohrverbinder weist mehrere Öffnungen 12 auf, durch welche Fluid einer Formation in die Bohrung des Rohrverbinders eintreten kann.

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Innerhalb des Rohrverbinders befindet sich das Bohrlochsieb 14. Dieses weist mehrere Stangen 15 auf, die sich parallel zueinander als auch parallel zur Längsachse des Rohrverbinders und unter gleichem Abstand zu dieser erstrecken. Ein Draht 16 ist in der herkömmlichen Weise, auf welche Bohrlochsiebe gefertigt werden, in schraubenförmigen, Abstand besitzenden Wicklungen um die Stäbe oder Stangen gewickelt, derart, dass sich die Drahtwicklungen oder -windungen zwischen denStäben und der Innenfläche des Rohrverbinders befinden. Der Draht kann entweder an jedem Punkt der Berührung an den Stäben angeschweisst werden, so dass ein geschweisstes Bohrlochsieb gebildet ist, oder es können Ansätze aus dem Draht herausgeformt bzw. aus dem Draht gezogen werden, wenn dieser um die Stäbe gewickelt wird, um die angrenzenden Wicklungen des Drahtes um den erwünschten Abstand voneinander zu halten.

Es ist eine Vorrichtung vorgesehen, mittels welcher das Sieb innerhalb des Öffnungen aufweisenden Rohrverbinders so befestigbar ist, dass das Sieb einen vorbestimmten Abstand von der Innenseite des Verbinders eünnimmt. Auf diese Weise wird ein ringförmiger Raum 20 gebildet, durch welchen das durch die Öffnungen des Verbinders eintretende Fluid frei um die Aussenfläche des Siebes strömen kann. Es kann auch Schlämme in den Zwischenraum eingebracht werden, falls das Bohrlochsieb mittels Schlämme innerhalb der Bohrung "verpackt" wird. Bei der dargestellten Ausführungsform ist in Fig. die Vorrichtung wiedergegeben, mittels welcher das Bohrlochsieb inn Rohrverbinder befestigbar ist. Diese Vorrichtung weist einen Ringkörper 22 mit einer Bohrung 23 von vergrössertem Durchmesser auf, wodurch eine Schulter 24 gebildet ist, die am Ende des Siebes anliegt. Von der Schulter erstreckt sich ein ringförmiger Teil 25 über einen Teil des Siebes nahe dessen Ende nach oben gerichtet, so

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dass das Sieb unter gleichförmigem Abstand bezüglich der Innenseite des Rohrverbinders gehalten ist. Mehrere Öffnungen 26 sind in dem ringförmigen Teil 25 vorgesehen. Durch diese Öffnungen kann das Sieb mittels Schweissverbindungen 27 am Ringkörper 22 befestigt werden. Der Aussendurchmesser des durch die Stäbe und durch den Draht gebildeten Bohrlochsiebes ist vorbestimmt, so dass der Abstand zwischen dem Sieb und der Innenfläche 28 des Rohrverbinders die erwünschte Grosse besitzt. Dieser Abstand hängt von den Bohrlochbedingungen ab, von der Art der Formation etc. Falls das Bohrlochsieb mit Bohrlochschlämme bzw. Kies zu verfestigen ist, dann hängt der Abstand in gewissem Maße von der Grosse des verwendeten Kieses bzw. Sandes ab. Die Grosse von Feinkies bzw. Sand variiert von etwa 0,38 mm bis etwa 2,5 mm. Obwohl man hierbei im allgemeinen von Kies spricht, besteht dieser gewöhnlich aus Sandkörnern grösseren Durchmessers. Der Abstand sollte so gewählt sein, dass nicht die Möglichkeit der Brückenbildung durch den Kies besteht, wenn sich dieser in den ringförmigen Raum zwischen dem Bohrlochsieb und der Innenfläche des Rohrverbinders bewegt und diesen Raum auffüllt.

Der Durchmesser des Ringkörpers 22 ist so gewählt, dass dieser eng in die Innenbohrung des Rohrverbinders 10 passt, wie in Fig. dargestellt ist. Gemäss Fig. 3 verbindet die ringförmige Schweissnaht oder Schweissverbindung 29 den Ringkörper 22 mit dem Rohrstrang. Der Abstand zwischen dem Ringkörper 22 und dem Rohrverbinder ist so gewählt, dass kein Feinkies oder Sand aus dem Raum 20 entweichen kann, indem er zwischen den zwei vorgenannten Bauteilen austritt. Dies wird auch durch die Schweissnaht 29 verhindert. Das andere Ende des Bohrlochsiebes ist in gleicherweise im Rohrverbinder befestigt, so dass das Sieb sicher im Rohrver-

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binder angebracht ist. Falls die Rohrverbinder-Anordnung unüblich lang ist, kann es erwünscht sein, Abstandselemente, so einen Ring 32, entlang der Baulänge des Siebes vorzusehen. Dieser stellt sicher, dass das Sieb in genauer Lage unter Abstand vom Rohrverbinder bleibt, derart, dass der ringförmige Raum 20 auf der gesamten Länge der Anordnung im wesentlichen gleichförmig besteht und ein gleichförmiger Strömungsbereich für das Fluid gegeben ist.

Wenn das Sieb über der gesamten Länge unter Abstand vom Rohrverbinder besteht und nur über den ringförmigen Befestigungskörper 22 an jedem Ende elektrisch mit dem Rohrverbinder verbunden ist, dann kann die Elektrolytkorrosion nur im Bereich der Enden des Siebes auftreten. Eine derartige Korrosion überträgt sich nur auf einer Länge von etwa drei Durchmessern in Längsrichtung des Siebes, d.h., dass nur ein kleiner Anteil des Siebes beeinträchtigt wird. Auch wird die Krustenbildung im Zwischenraum zwischen dem Sieb und dem Rohrverbinder infolge des Anfalls elektrolytischer Korrosion auf denselben kurzen Abstand von jedem Befestigungskörper beschränkt.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht durch das in Fig. 1 dargestellte Bohrlochsieb, wobei Feinkies oder Sand zwischen dem Rohrverbinder und der Formation 34 eingebracht ist. Es ist ersichtlich, auf welche Weise der Zwischenraum 20 mit Kies bzw. Schlämme verdichtet und gefüllt ist, so dass sich ein gleichförmiger Kiesabschnitt von der Aussenfläche des Siebes durch die Öffnungen und zwischen dem Rohrverbinder und der Oberfläche der Formation erstreckt.

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Claims

PATENTANSPRUCH E

1 . Bohrloch-Siebanordnung, insbesondere zur Verwendung in einem durch Kies oder dergleichen verfestigten Abschnitt einer Tiefbohrung, mit einem Rohrverbinder, welcher in seiner Seitenwand mehrere zum Durchlass eines Fluids dienende Öffnungen aufweist, und mit einem innerhalb des Rohrverbinders angeordneten Bohrlochsieb, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrlochsieb (14) mehrere längliche Stäbe (15) aufweist, die sich unter Abstand von der Längsachse des Rohrverbinders und parallel zur Längsachse innerhalb des Rohrverbinders befinden, wobei die Stäbe (15) in Kreisform angeordnet sind, dass ein Draht (16) schraubenförmig und in Abstand besitzenden Wicklungen um die Stäbe gewickelt ist, derart, dass zwischen angrenzenden Wicklungen Schlitze bestehen, welche Partikel aus dem durch die Schlitze strömenden Fluid aussieben, dass an den oberen und unteren Enden des Bohrlochsiebes (14) Befestigungsmittel anliegen, mittels welchen das Sieb unter Abstand von der Innenwand des Rohrverbinders innerhalb demselben gehaltert wird, um einen ringförmigen Zwischenraum zwischen dem Sieb und der Innenwand des Rohrverbinders bestehen zu lassen, derart, dass das durch die Öffnungen des

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Rohrverbinders einströmende Fluid frei um das Sieb innerhalb des ringförmigen Raumes strömen kann und Kies bzw. Feinsand etc., wenn er um die Aussenseite des Bohrlochsiebes gepumpt wird, den ringförmigen Raum zwischen denn Bohrlochsieb und dem Rohrverbinder auffüllt, und dass die Befestigungsmittel den ringförmigen Raum im Bereich der oberen und unteren Enden des Siebes schliessen, um den Kies bzw. Sand in seiner Position im ringförmigen Raum zwischen dem Sieb und der Innenwand des Rohrverbinders zu halten.
2. Bohrloch-Siebanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel aus im Rohrverbinder angeordneten Ringkörpern (22) bestehen, dass jeder Ringkörper eine ringförmige Fläche (24) aufweist, welche an einem Ende der Stäbe (15) anliegt, um das Sieb in seiner Position im Rohrverbinder zu halten, und dass sich ein ringförmiger Bund (25) über einen Teil des Siebes zwischen diesem und dem Rohrverbinder erstreckt, um das Sieb unter einem gleichförmigen Abstand bezüglich der Innenseite des Rohrverbinders (10) zu halten und um einen ringförmigen Raum von im wesentlichen gleichförmiger Breite zwischen dem Sieb und dem Rohrverbinder festzulegen.
3. Bohrloch-Siebanordnung, insbesondere zur Verwendung in einem durch Kies oder dergleichen verfestigten Abschnitt einer Tiefbohrung, mit einem Rohrverbinder, welcher in seiner Seitenwand mehrere zum Durchlass eines Fluids dienende Öffnungen aufweist, und mit einem innerhalb des Rohrverbinders angeordneten Bohrlochsieb, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb durch Befestigungsmittel innerhalb des Rohrverbinders so gehaltert ist, dass es einen Abstand von der Innenwand des Rohrverbinders besitzt, derart, dass das durch die Öffnungen des Rohrverbinders in diesen strömende Fluid frei um

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das Sieb fliessen kann und dass gepumpte Schlämme bzv/. Trübe den Zwischenraum ausfüllen kann.
4. Verfahren zur Verfestigung eines Bohrlochsiebes in einer Bohrung, insbesondere einer Tief- oder Brunnenbohrung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bohrlochsieb innerhalb eines Öffnungen aufweisenden Rohrabschnittes so eingebracht wird, dass ein ringförmiger Raum zwischen dem Sieb und der Innenseite des Rohrabschnittes besteht, dass der Öffnungen aufweisende Rohrabschnitt innerhalb der Bohrung festgepackt bzw. verfestigt wird, und dass gleichzeitig der ringförmige Raum zwischen dem Bohrlochsieb und dem Öffnungen aufweisenden Rohrabschnitt mit Kies, Sand bzw. Trübe oder dergleichen gefüllt wird.

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