EP0291005A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Vermessen gekrümmter oder in horizontaler Richtung abgelenkter Tiefbohrungen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Vermessen gekrümmter oder in horizontaler Richtung abgelenkter Tiefbohrungen Download PDF

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EP0291005A2
EP0291005A2 EP88107472A EP88107472A EP0291005A2 EP 0291005 A2 EP0291005 A2 EP 0291005A2 EP 88107472 A EP88107472 A EP 88107472A EP 88107472 A EP88107472 A EP 88107472A EP 0291005 A2 EP0291005 A2 EP 0291005A2
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EP
European Patent Office
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measuring device
sleeve
orientation
adapter shoe
shoe
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP88107472A
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English (en)
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EP0291005A3 (de
Inventor
Ferenc Kerekes
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Preussag AG
Original Assignee
Preussag AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Preussag AG filed Critical Preussag AG
Publication of EP0291005A2 publication Critical patent/EP0291005A2/de
Publication of EP0291005A3 publication Critical patent/EP0291005A3/de
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/08—Measuring diameters or related dimensions at the borehole
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B23/00—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells
    • E21B23/14—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells for displacing a cable or a cable-operated tool, e.g. for logging or perforating operations in deviated wells
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/02—Determining slope or direction
    • E21B47/024—Determining slope or direction of devices in the borehole
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04—Directional drilling

Definitions

  • the invention relates to a method for measuring curved or deflected deep holes in the horizontal direction using a measuring device which can be detachably fastened in a sleeve arranged at the end of a drill pipe, and a device for carrying out this method.
  • the measurement of deep holes is necessary to determine the course of the hole during the drilling, to obtain formation data and to record the final state of the drilled hole.
  • gravity can no longer be used to a sufficient extent for the transport of the measuring device.
  • a method for examining earth formations surrounding a borehole is known using a borehole examination device (EP 0 049 668), in which the borehole examination device can be detachably inserted into a sleeve arranged at the lower end of the drill pipe before the drill pipe is installed in the drill hole used and then lowered into the borehole with the drill string. After reaching the measuring depth, an extension member on the cable is lowered through the drill pipe and connected to the borehole examination device. As soon as the connection is established, the locking of the borehole examination device in the sleeve is unlocked by an electrical, cable-operated actuation and then the borehole examination device is moved with pump extension downwards out of the sleeve into the borehole section to be examined, by pump pressure.
  • the invention has for its object to provide a method for measuring curved or deeply deflected in the horizontal direction, which is simple and can be carried out with little effort and is characterized by a high reliability.
  • this is achieved by first installing the sleeve into the borehole without the measuring device on the drill pipe up to the beginning of the curved or deflected borehole region, since the measuring device is then installed on the cable through the bore rod into the sleeve and is locked there and that the sleeve is then inserted with the measuring device into the borehole area to be measured by installing additional drill pipes.
  • the invention creates the possibility of traversing curved or horizontally running borehole sections with a measuring device of conventional construction, which is lowered into the borehole on a rope.
  • the measuring device is protected inside a sleeve, the arrangement being such that deformations of the sleeve are not transmitted to the measuring device when driving through strongly curved sections.
  • the method according to the invention enables simple and time-saving handling, since the drill pipe on which the sleeve is arranged can be installed in the vertical borehole area before the measuring device is used. The installation work is therefore not hindered by the guidance of the measuring device cable. Equally advantageously, one measuring device can be exchanged for another with the device according to the invention.
  • the drill pipe only has to be removed until the sleeve is in the vertical borehole area. Then the measuring device used can be pulled and another measuring device can be inserted and locked. According to the method according to the invention, it is further provided that the cable is guided outside of the linkage still to be installed after the measuring device has been let in and locked in the sleeve.
  • the invention further provides that the measuring process is carried out when the drill pipe is pulled up. This is advantageous for the arrangement of the caliber measuring device, since it can then be easily pulled in the event of a defect.
  • the object of the invention is also to provide a simple and practical device for carrying out the measuring method according to the invention.
  • this device consists of a sleeve which can be connected to the end of a drill pipe for receiving the measuring device, into which the measuring device can be inserted through the drill pipe, the outer diameter of the measuring device being smaller than the diameter of the sleeve bore by an amount corresponding to the possible deformation of the sleeve, and the measuring device has at one end an adapter shoe with which it can be locked in the sleeve bore in a concentrated manner.
  • the measuring device is protected inside the sleeve, deformations of the sleeve, which can occur if the borehole is strongly curved, are kept away from the measuring device.
  • the adapter shoe is preferably arranged at the lower end of the measuring device. In this way, it forms protection when the measuring device is lowered in the drill pipe and when it is introduced into the sleeve. Furthermore, the adapter shoe can be locked in the sleeve according to the invention by a spring-snap connection. Such a connection is simple in construction and offers sufficient protection against unintentional sliding out of the adapter shoe from the sleeve when driving on increasing horizontal bores.
  • the sleeve has a plurality of slot-like openings for the passage of measuring arms of a caliber measuring device and that orientation means are provided which align the adapter shoe in its angular position to the sleeve when it is inserted into the sleeve.
  • orientation means are provided which align the adapter shoe in its angular position to the sleeve when it is inserted into the sleeve.
  • the adapter shoe is cylindrical and has on its underside a substantially flat, substantially flat end face which is inclined to its longitudinal axis and is provided in its lateral surface with a longitudinal groove which is furthest from the end of the adapter shoe distant point opens into the end face and that an orientation tab is arranged in the sleeve bore, which can be inserted into the longitudinal groove.
  • the inclined end face hits the orientation lug at an acute angle and causes the adapter shoe and the measuring device to rotate when it penetrates further into the sleeve under the effect of its own weight until the longitudinal groove reaches and engages with the orientation lug occurs. In this way, a reliable orientation of the measuring device in the sleeve is achieved with the aid of the adapter shoe.
  • a relatively large amount of play can be provided between the orientation lug and the longitudinal groove in the adapter shoe.
  • a more precise orientation can then take place according to the invention by means of a second orientation device, which preferably consists of a longitudinal groove in the adapter shoe subsequent orientation bar, which can be inserted into an orientation groove in a bearing bush arranged in the sleeve, the play between the orientation bar and the orientation groove being less than the play between the orientation lug and the longitudinal groove.
  • a simplification of the manufacture of the measuring device can be achieved according to the invention in that the orientation groove extends over the entire length of the bearing bush and in its lower region contains the orientation lug and a locking spring designed as a leaf spring which cooperates with a cam on the adapter shoe.
  • the bearing bush has at its lower end radial projections which engage in a recess between the sleeve end and a guide shoe screwed to it.
  • the bearing bush can be connected to the sleeve without additional fasteners.
  • the bearing bush can be composed of two separate half-shells in order to facilitate the milling of the orientation groove.
  • the sleeve can be connected at its upper end to a transition sleeve, the bore of which has an annular collar for limiting movement of the measuring device in the radial direction.
  • the outer diameter of the guide shoe at the lower end of the sleeve and the transition sleeve at its upper end are preferably larger than the outer diameter of the sleeve in order to reduce the deflection of the sleeve when passing through curved bore sections.
  • FIG. 1 shows a cylindrical sleeve 1 formed by a tube section, the lower end of which is screwed to a guide shoe 2 and the upper end of which is screwed to a transition sleeve 3.
  • the transition sleeve 3 has an internal thread 4 with which it can be connected to a drill pipe.
  • a conical surface 5 adjoins the internal thread 4 and ends in an annular collar 6, the diameter of which is smaller than the inner diameter of the sleeve 1.
  • slit-shaped openings 7 are provided, through which the caliber arms of a caliber measuring device which can be inserted into the sleeve 1 can be extended.
  • a half-shell 8 of a bearing bush 9 the bit-side projections 10 in recesses at the lower end of the sleeve 1 is used and is axially immovable and rotatably held by the guide shoe 2 screwed onto the end of the sleeve 1 in the recesses.
  • the second, not shown, half-shell of the bearing bush 9 is designed accordingly and also has projections 10 which engage in the recesses.
  • the half-shell 8 has an axially parallel orientation groove 11 which is aligned with one of the openings 7.
  • the end of the orientation groove 11 facing the opening 7 is widened in a funnel shape.
  • the end of the inner surface 12 of the bearing bush 9 facing the openings 7 is widened in a funnel shape by a conical surface 13.
  • a curved leaf spring 14 which is fastened with two rivets.
  • an orientation lug 15 is also provided which is fastened within the orientation groove 11 and protrudes beyond the inner surface 12 from the orientation groove 11.
  • the end faces of the orientation nose 15 are rounded.
  • FIG. 2 shows an adapter shoe 16 which cooperates with the sleeve 1 and is connected to a caliber measuring device 18 via an adapter sleeve 17.
  • the adapter shoe 16 consists of a solid, cylindrical body, the outer diameter of which is adapted to the diameter of the inner surface 12 of the bearing bush 9 in such a way that the adapter shoe 16 slides easily into the bearing bush 9, but at the same time is sufficiently held in the bearing bush 9.
  • the adapter shoe 16 has a flat end face 19 which is inclined at an angle of approximately 45 ° to its longitudinal axis.
  • a longitudinal groove 20 opens into the end face 19 and runs in the lateral surface of the adapter shoe 16 parallel to its longitudinal axis.
  • the width and depth of the longitudinal groove 20 is so dimensioned that there is considerable play between the orientation lug 15 and the walls of the longitudinal groove 20, so that the orientation lug 15 slides easily into the longitudinal groove 20.
  • a cam 21 is provided on the outer surface of the adapter shoe 16, which cooperates with the leaf spring 14 to form a spring-snap connection.
  • the width of the cam 21 is significantly smaller than the width of the orientation groove 11.
  • An orientation groove 22, which also engages in the orientation groove 11, is also arranged above the cam 21 and in the same alignment with it.
  • the play between the side surfaces of the orientation bar 22 and the orientation groove 11 is substantially less than the play between the longitudinal groove 20 and the orientation nose 15, so that with the aid of the orientation bar 22 a more precise final alignment of the adapter shoe 16 in the sleeve 1 can be achieved.
  • the adapter shoe 16 is provided with a threaded pin 23, onto which a lock nut 24 and the adapter sleeve 17 are screwed. With the help of the lock nut 24, the adapter sleeve 17 can be rigidly connected to the adapter shoe 16 in any angular position.
  • the adapter sleeve 17 is connected to the caliber measuring device 18 by a screw connection 25.
  • the swing-out caliber arms of the caliber measuring device 18 are designated by 26.
  • a threaded neck 27 at the upper end of the caliber measuring device 18 serves to connect a support cable and the cable through which the calibrating device 18 is connected to an evaluation and recording device outside the bore.
  • caliber measurements can be carried out with conventional caliber measuring devices available in the wire-line service in bores, which are used as extraction bores by a new type Drilling technology with a radius of curvature of 30-35 m from the vertical to the horizontal. Furthermore, with the device described, the measurements for borehole navigation and for determining the formation can be carried out in the strongly curved and horizontal borehole areas.
  • the sleeve 1 For the measurement, the sleeve 1, followed by risers with a length that corresponds to the borehole section to be measured, is installed on the drill pipe up to a depth in the bore in which the rapid inclination build-up begins.
  • the caliber measuring device 18 is screwed together with the adapter sleeve 17 and the adapter shoe 16 before installation in the drill string, without first tightening the lock nut 24. Now the adapter bar 16 is aligned so that the orientation bar 22 lies in alignment with one of the caliber arms 26. After reaching this setting, the lock nut 24 is tightened and the caliber measuring device 18 is firmly connected to the adapter shoe 16 in the oriented position.
  • the unit comprising the caliber measuring device 18 and the adapter shoe 16 is then pulled on the cable or a carrying cable through a side entry sub and inserted into the drill pipe still located in the vertical borehole area.
  • the adapter shoe 16 reaches the sleeve 1, it is roughly precentered via the collar 6 and then passed through the conical surface 13 into the bore 12 of the bearing bush 9.
  • the orientation lug 15 slides along the end face 19 until the adapter shoe 16 has reached a position in which it penetrates into the longitudinal groove 20.
  • the caliber measuring device 18 After the caliber measuring device 18 has reached its intended position in the sleeve 1 in this way, the remaining linkage is installed until the end depth of the bore is reached, the cable being guided outside the linkage.
  • the sleeve 1 is pushed through the curved borehole section into the horizontally running borehole section until it reaches the bottom of the borehole.
  • the caliber arms 26 are extended by a motor, whereby they penetrate through the openings 7 in the sleeve 1 and lie against the borehole wall.
  • the caliber measurement is now carried out while driving away when the linkage is removed. When the measurement is finished, the linkage is only removed up to the side entry sub and the caliber measuring device 18 is pulled on the cable.
  • a new measuring device can then be inserted and locked in order to carry out another measurement, the measuring device also being connected to the adapter shoe in order to ensure a central, stress-free positioning of the measuring device in the sleeve 1.

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Abstract

In stark gekrümmte oder horizontal verlaufende Tief­bohrungen kann ein Kalibermeßgerät (18) nur mit Hilfe eines Gestänges eingefahren werden. Um dies zu ermög­lichen, ist am Ende des Gestänges eine Hülse (1) mit einer Übergangsmuffe (3) angebracht, die am Ende einen Führungsschuh (2) trägt und die das Kalibermeßgerät (18) aufnimmt. Das Kalibermeßgerät (18) weist an seinem vor­deren Ende einen Adapterschuh (16) auf, der in eine Lager­büchse (9) in der Hülse (1) einsetzbar ist und das Ka­libermeßgerät (18), dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Hülsenbohrung, in der Hülsen­bohrung zentriert. Das Kalibermeßgeräft (18) bleibt da­her frei von Verformungen, denen die Hülse (1) beim Durchfahren der Tiefenbohrung unterliegt. Die Hülse (1) ist mit Öffnungen (7) versehen, durch die die Arme (26) des Kalibermeßgeräts (18) ausgefahren werden können. Um die Arme (26) zu den Öffnungen (7) auszurichten, sind Orientierungsmittel (11, 15, 20, 22) vorgesehen, die den Adapterschuh (16) beim Einführen in die Lager­büchse (9) in seiner Winkelstellung zur Hülse (1) aus­richten (Figur 1).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen ge­krümmter oder in horizontaler Richtung abgelenkter Tief­bohrungen unter Verwendung eines Meßgeräts, das lösbar in einer am Ende eines Bohrgestänges angeordneten Hülse befestigbar ist, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Das Vermessen von Teifbohrungen ist zur Bestimmung des Bohrungsverlaufs während des Abteufens, zur Gewinnung von Formationsdaten und zur Erfassung des Endzustands der abgeteuften Bohrung erforderlich. Hierzu ist es bei im wesentlichen vertikal verlaufenden Bohrungen bekannt, das Meßgerät an einem Seil in das Bohrloch abzusenken, wobei es durch sein Eigengewicht bis zur Bohrlochsohle gelangt. Bei einer stark gekrümmten oder horizontal verlaufenden Bohrung ist ein solches Vorgehen jedoch nicht möglich, da die Schwerkraft für den Trans­port des Meßgeräts nicht mehr in ausreichendem Maße ge­nutzt werden kann.
  • Es ist weiterhin ein Verfahren zum Untersuchen von ein Bohrloch umgebenden Erdformationen unter Verwendung eines Bohrloch-Untersuchungsgeräts bekannt (EP 0 049 668), bei dem das Bohrloch-Untersuchungsgerät vor dem Einbau des Bohrgestänges in das Bohrloch lösebar in eine am unteren Ende des Bohrgestänges angeordneten Hülse eingesetzt und dann mit dem Bohrgestänge in das Bohrloch abgesenkt wird. Nach Erreichen des Meßteufe wird ein Verlängerungsglied am Kabel durch das Bohrgestänge abgesenkt und mit dem Bohr­loch-Untersuchungsgerät verbunden. Sobald die Verbindung hergestellt ist, wird durch eine elektrische, über das Kabel gesteuerte Betätigung die Arretierung des Bohrloch-­Untersuchungsgeräts in der Hülse entriegelt und danach durch Pumpendruck das Bohrloch-Untersuchungsgerät mit dem Verlängerungsgleid nach unten aus der Hülse heraus in den zu untersuchenden Bohrlochabschnitt bewegt, um dort die gewünschten Untersuchungen durchzuführen. Dieses bekannte Verfahren ist verhältnismäßig aufwendig, weil zusätzlich zur lösebaren Arretierung des Bohrloch-Untersuchungsgeräts in der Hülse eine lösbare Verbindung zwischen dem Verlänge­rungsglied und dem Bohrloch-Untersuchungsgerät hergestellt werden muß, wobei diese lösbare Verbindung auch noch der Herstellung elektrischer Anschlüsse dient. Tritt an der lösbaren Verbindung zwischen dem Bohrloch-Untersuchungs­gerät und dem Verlängerungsglied ein Defekt auf, so kann dies zu einem Verlust des Bohrloch-Untersuchungsgeräts füh­ren. Weiterhin ist von Nachteil, daß bei der Durchführung der Messung das Bohrloch-Untersuchungsgerät aus der Hülse ausgefahren wird, so daß es dann leichter beschädigt wer­den kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Vermessen gekrümmter oder in horizontaler Richtung abgelenkter Tiefbohrungen anzugeben, das einfach und mit geringem Aufwand durchführbar ist und sich durch eine hohe Zuverlässigkeit auszeichnet.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zunächst die Hülse ohne das Meßgerät am Bohrgestänge bis zum Beginn des gekrümmten oder abgelenkten Bohrlochbereichs in das Bohrloch eingebaut wird, daä anschließend das Meßgerät am Kabel durch das Bohrungstänge in die Hülse eingelassen und dort arretiert wird und daß danach durch den Einbau weiterer Gestängerohre die Hülse mit dem Meßgerät in den zu vermessenden Bohrlochbereich eingefahren wird.
  • Mit der Erfindung wird die Möglichkeit geschaffen, mit einem Meßgerät herkömmlicher Bauweise, das an einem Seil in das Bohrloch abgesenkt wird, gekrümmte oder horizontal verlaufende Bohrlochabschnitte zu durchfahren. Hierbei ist das Meßgerät geschützt im Innern einer Hülse angeord­net, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß Verformungen der Hülse beim Durchfahren stark gekrümmter Abschnitte nicht auf das Meßgerät übertragen werden. Weiterhin ermög­licht das erfindungsgemäße Verfahren eine einfache und zeitsparende Handhabung, da das Bohrgestänge, an dem die Hülse angeordnet ist, in den vertikalen Bohrlochbereich eingebaut werden kann, bevor das Meßgerät eingesetzt wird. Die Einbauarbeiten werden daher nicht durch die Führung des Meßgerätekabels behindert. Gleichermaßen vorteilhaft läßt sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Meßgerät gegen ein anderes austauschen. Auch hier muß das Bohrge­stänge nur soweit ausgebaut werden, bis sich die Hülse im vertikalen Bohrlochbereich befindet. Danach kann das ein­gesetzte Meßgerät gezogen und ein anderes Meßgerät eingelas­sen und arretiert werden. Nach dem erfindungsgemäßen Ver­fahren ist weiterhin vorgesehen, daß das Kabel nach dem Einlassen und Arretieren des Meßgeräts in der Hülse außer­halb des noch einzubauenden Gestänges geführt wird. Bei Verwendung eines Kalibermeßgaräts ist erfindungsgemäß wei­terhin vorgesehen, daß der Meßvorgang beim Hochziehen des Bohrgestänges durchgeführt wird. Dies ist für die Anordnung des Kalibermeßgeräts vorteilfaft, da es dann bei einem eventuellen Defekt problemlos gezogen werden kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist weiterhin die Schaffung einer einfachen und zweckmäßigen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Meßverfahrens.
  • Erfindungsgemäß besteht diese Vorrichtung aus einer mit dem Ende eines Bohrgestänges verbindbaren Hülse zur Auf­nahme des Meßgeräts, in die das Meßgerät durch das Bohrge­stänge einführbar ist, wobei der Außendurchmesser des Meß­geräts um ein der möglichen Verformung der Hülse entspre­chendes Maß kleiner ist als der Durchmesser der Hülsenboh­rung, und das Meßgerät am einen Ende einen Adapterschuh auf­weist, mit dem es konzentirsch in der Hülsenbohrung arre­tierbar ist. Auf diese Weise befindet sich das Meßgerät ge­schützt im Innern der Hülse, wobei Verformungen der Hülse, die bei starker Krümmung des Bohrlochs auftreten können, von dem Meßgerät ferngehalten werden.
  • Der Adapterschuh ist vorzugsweise an dem unteren Ende des Meßgeräts angeordnet. Er bildet auf diese Weise einen Schutz beim Absenken des Meßgeräts im Bohrgestänge und bei seiner Einführung in die Hülse. Weirterhin kann die Arretierung des Adapterschuhs in der Hülse erfindungs­gemäß durch eine Feder-Rast-Verbindung erfolgen. Eine sol­che Verbindung ist einfach im Aufbau und bietet eine aus­reichende Sicherung gegen unbeabsichtigtes Herausgleiten des Adapterschuhs aus der Hülse beim Befahren ansteigender Horizontalbohrungen.
  • Zur Durchfürung von Kalibermessungen ist nach einem wei­teren Vorschlag der Erfindung vorgesehen, daß die Hülse mehrere schlitzartige Öffnungen für den Durchtritt von Meßarmen eines Kalibermeßgeräts aufweist und daß Orien­tierungsmittel vorgesehen sind, die den Adapterschuh beim Einführen in die Hülse in seiner Winkelstellung zur Hülse ausrichten. Durch diese erfindungsgemäße Weiterbildung ist es auch möglich, ein Kalibermeßgerät nach dem Einbau der Hülse und des Bohrgestänges in den vertikalen Bohrloch­bereich einzuführen. Um das Kalibermeßgerät auf einfache Weise in der richtigen Winkelstellung gegenüber dem Adapter­schuh ausrichten zu können, ist erfindungsgemäß weiterhin vorgeshen, daß der Adapterschuh in einer beliebigen Win­kelstellung mit dem Meßgerät verbindbar ist. Weiterhin kann zur Anpassung unterschiedlicher Meßgeräte zwischen dem Adapterschuh und dem Meßgerät eine Adaptermuffe vor­gesehen sein.
  • Zur Orientierung des Adapterschuhs in der Hülse ist erfin­dungsgemäß vorgesehen daß der Adapterschuh zylindrisch ist und auf seiner Unterseite eine zu seiner Längsachse stark geneigte, im wesentlichen ebene Stirnfläche aufweist und in seiner Mantelfläche mit einer Längsnut versehen ist, die an der vom Ende des Adapterschuhs am weitesten ent­fernten Stelle in der Stirnfläche mündet und daß in der Hülsenbohrung eine Orientierungsnase angeordnet ist, die in die Längsnut einführbar ist. Die geneigte Stirnfläche trifft beim Einführen des Adapterschuhs in die Hülse in einem spitzen Winkel auf die Orientierungsnase und bewirkt eine Drehung des Adapterschuhs und der Meßvorrichtung beim weiteren Eindringen in die Hülse unter der Wirkung des Eigengewichts, bis die Längsnut die Orientierungsnase er­reicht und mit dieser in Eingriff tritt. Auf diese Weise wird eine zuverlässige Orientierung des Meßgeräts in der Hülse mit Hilfe des Adapterschuhs erreicht.
  • Um das Ineinandergleiten zu erleichtern, kann zwischen der Orientierungsnase und der Längsnut im Adapterschuh ein verhältnismäßig großes Spiel vorgesehen sein. Eine genauere Orientierung kann erfindungsgemäß dann durch eine zweite Orientierungseinrichtung erfolgen, die vor­zugsweise aus einer sich an die Längsnut im Adapterschuh anschließenden Orientierungsleiste besteht, die in eine Orientierungsnut in einer in der Hülse angeordneten La­gerbüchse einführbar ist, wobei das Spiel zwischen der Orientierungsleiste und der Orientierungsnut geringer ist als das Spiel zwischen Orientierungsnase und Längsnut. Eine Vereinfachung der Herstellung der Meßvorrichtung kann erfindungsgemäß dadurch erzielt werden, daß die Orientie­rungsnut sich über die gesamte Länge der Lagerbüchse er­streckt und in ihrem unteren Bereich die Orientierungsnase und eine als Blattfeder ausgebildete Arretierungsfeder ent­hält, die mit einem Nocken am Adapterschuh zusammenkwirkt. Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die Lagerbüchse an ihrem unteren Ende radiale Vorsprünge aufweist, die in eine Aussparung zwischen dem Hülsenende und einem mit diesem verschraubten Führungsschuh eingreifen. Auf deise Weise kann die Lagerbüchse ohne zusätzliche Befestigungsmittel mit der Hülse verbunden werden. Weiterhin kann die Lagerbüchse aus zwei getrennten Halbschalen zusammengesetzt sein, um das Fräsen der Orientierungsnut zu erleichtern.
  • Zum Anschluß an das Bohrgestänge kann die Hülse an ihren oberen Ende mit einer Übergangsmuffe verbunden sein, deren Bohrung einen Ringbund zur Begrenzung einer Bewegung des Meßgeräts in radialer Richtung aufweist. Der Außendurch­messer des Führungsschuhs am unteren Ende der Hülse und der Übergangsmuffe an ihrem oberen Ende sind vorzugsweise größber als der Außendurchmesser der Hülse, um die Durch­biegung der Hülse beim Durchfahren gekrümmter Bohrungsab­schnitte zu verringern.
  • Ein Ausfüshrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
    • Figur 1 einen Längsschnitt durch die Hülse einer Meß­vorrichtung nach der Erfindung,
    • Figur 2 eine Ansicht eines in die Hülse gemäß Figur 1 einführbaren Kalibermeßgeräts mit Adapterschuh,
    • Figur 3 einen Querschnitt an der Stelle III-III durch den Adapterschuh gemäß Figur 2,
    • Figur 4 einen Querschnitt an der Stelle IV-IV durch den Adapterschuh gemäß Figur 2 und
    • Figur 5 einen Querschnitt an der Stelle V-V durch den Adapterschuh gemäß Figur 2.
  • In den Figuren 1 und 2 sind die Bauteile in ihrer Länge im Verhältnis zum Durchmesser verkürzt dargestellt.
  • Figur 1 zeigt eine durch einen Rohrabschnitt gebildete zylindrische Hülse 1, deren unteres Ende mit einem Füh­rungsschuh 2 und deren oberes Ende mit einer Übergangs­muffe 3 verschraubt ist. Die Übergangsmuffe 3 weist ein Innengewinde 4 auf, mit der sie an ein Bohrgestänge an­schließbar ist. An das Innengewinde 4 schließt sich eine Kegelfläche 5 an, die in einem Ringbund 6 endet, dessen Durchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der Hülse 1.
  • Im oberen Bereich der Hülse 1 sind schlitzförmige Öffnun­gen 7 vorgesehen, durch die die Kaliberarme eines in die Hülse 1 einsetzbaren Kalibermeßgeräts ausfahrbar sind. Im unteren Bereich der Hülse 1 befindet sich eine Halb­schale 8 einer Lagerbüchse 9, die bit seitlichen Vor­sprüngen 10 in Aussparungen am unteren Ende der Hülse 1 eingesetzt ist und durch den auf das Ende der Hülse 1 augeschraubten Fürungsschuh 2 in den Aussparungen axial unverschiebbar und drehfest gehalten ist. Die zweite, nicht dargestellte Halbschale der Lagerbüchse 9 ist entsprechend ausgebildet und weist ebenfalls Vorsprünge 10 auf, die in die Aussparungen eingreifen. Die Halbschale 8 weist eine achsparallele Orientierungsnut 11 auf, die mit einer der Öffnungen 7 fluchtet. Das der Öffnung 7 zugekehrte Ende der Orientierungsnut 11 ist trichterförmig erweitert. Eben­so ist das den Öffnungen 7 zugekehrte Ende der Innenfläche 12 der Lagerbüchse 9 durch eine Kegelfläche 13 trichterförmig erweitert. In der Mitte der Orientierungsnut 11 befindet sich eine gebogene Blattfeder 14, die mit zwei Nieten be­festigt ist. Unterhalb der Blattfeder 14 ist weiterhin eine Orientierungsnase 15 vorgesehen die innerhalb der Orientierungsnut 11 befestigt ist und über die Innenfläche 12 hinaus aus der Orientierungsnut 11 hervorsteht. Die Stirn­seiten der Orientierungsnase 15 sind abgerundet.
  • Figur 2 zeigt einen mit der Hülse 1 zusammenwirkenden Adap­terschuh 16, der über eine Adaptermuffe 17 mit einem Kali­bermeßgerät 18 verbunden ist. Der Adapterschuh 16 besteht aus einem massiven, zylindrischen Körper, dessen Außen­durchmesser dem Durchmesser der Innenfläche 12 der Lager­büchse 9 derart angepaßt ist, daß der Adapterschuh 16 leicht in die Lagerbüchse 9 hineingleitet, gleichzeitig aber in der Lagerbüchse 9 ausreichend gehalten wird. An seinem unteren Ende weist der Adapterschuh 16 eine ebene Stirnfläche 19 auf, die zu seiner Längsachse in einem Winkel von etwa 45° geneigt ist. An der von dem unteren Ende des Adapterschuhs 16 am weitesten entfernten Stelle mündet in die Stirnfläche 19 eine Längsnut 20, die in der Mantel­fläche des Adapterschuhs 16 parallel zu seiner Längsachse verläuft. Die Breite und Tiefe der Längsnut 20 ist so bemessen, daß sich zwischen der Orientierungsnase 15 und den Wänden der Längsnut 20 ein erhebliches Spiel ergibt, so daß die Orientierungsnase 15 leicht in die Längsnut 20 hineingleitet. Über der Längsnut 20 ist auf der Mantel­fläche des Adapterschuhs 16 ein Nocken 21 vorgesehen, der mit der Blattfeder 14 zur Bildung einer Feder-Rast-Verbin­dung zusammenwirkt. Die Breite des Nockens 21 ist deutlich geringer als die Breite der Orientierungsnut 11. Über dem Nocken 21 und in gleicher Flucht mit diesem ist auf dem Adapterschuh 16 weiterhin eine Orientierungsnut 22 ange­ordnet, die ebenfalls in die Orientierungsnut 11 eingreift. Das Spiel zwischen den Seitenflächen der Orientierungs­leiste 22 und der Orientierungsnut 11 ist wesentlich gerin­ger als das Spiel zwischen der Längsnut 20 und der Orientie­rungsnase 15, so daß mit Hilfe der Orientierungsleiste 22 eine genauere Endausrichtung der Adapterschuhs 16 in der Hülse 1 erzielbar ist.
  • An seinem oberen Ende ist der Adapterschuh 16 mit einem Gewindezapfen 23 versehen, auf den eine Kontermutter 24 und die Adaptermuffe 17 aufgeschraubt sind. Mit Hilfe der Kontermutter 24 läßt sich die Adaptermuffe 17 in jeder Winkelstellung starr mit dem Adapterschuh 16 verbinden. Die Adaptermuffe 17 ist durch eine Verschraubung 25 mit dem Kalibermeßgerät 18 verbunden. Die ausschwenkbaren Kali­berarme des Kalibermeßgeräts 18 sind mit 26 bezeichnet. Ein Gewindehals 27 am oberen Ende des Kalibermeßgeräts 18 dient zum Anschluß eines Tragseils und des Kabels, durch das das Kalibermeßgerät 18 mit einem Auswertungs- und Auf­zeichnungsgerät außerhalb der Bohrung verbunden ist.
  • Mit der beschriebenen Vorrichtung ist die Durchführung von Kalibermessungen mit herkömmlichen im Wire-Line-­Service verfügbaren Kalibermeßgeräten in Bohrungen mög­lich, die als Entnahmebohrungen durch eine neuartige Bohrtechnik mit einem Krümmungsradius von 30-35 m aus der Vertikalen in die Horizontale geführt werden. Weiterhin können mit der beschriebenen Vorrichtung in den stark ge­krümmten und den horizontal verlaufenden Bohrungsbereichen die Messungen zur Bohrlochnavigation und zur Bestimmung der Formation durchgeführt werden.
  • Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung wird nach­folgend am Beispiel einer Kalibermessung erläutert:
  • Für die Messung wird die Hülse 1, gefolgt von Steigrohren in einer Länge, die dem zu vermessenden Bohrlochabschnitt entspricht, am Bohrgestänge bis zu einer Teufe in die Bohrung eingebaut, in der der rapide Neigungsaufbau beginnt.
  • Das Kalibermeßgerät 18 wird vor dem Einbau in den Bohrge­stängestrang mit der Adaptermuffe 17 und dem Adapter­schuh 16 zusammengeschraubt, ohne daß zunächst die Kon­termutter 24 angezogen wird. Nun wird der Adapterschuch 16 so ausgerichtet, daß die Orientierungsleiste 22 in einer Fluchtlinie mit einem der Kaliberarme 26 liegt. Nach Er­reichen dieser Einstellung wird die Kontermutter 24 festge­zogen und das Kalibermeßgerät 18 in der orientierten Stel­lung fest mit dem Adapterschuh 16 verbunden.
  • Die Einheit aus Kalibermeßgerät 18 und Adapterschuh 16 wird danach am Kabel oder einem Tragseil durch einen Side-Entry-Sub gezogen und in das sich noch im vertika­len Bohrlochbereich befindende Bohrgestänge eingelassen. Sobald der Adapterschuh 16 die Hülse 1 erreicht, wird er über den Ringbund 6 grob vorzentriert und dann durch die Kegelfläche 13 in die Bohrung 12 der Lagerbüchse 9 gelei­tet. Sobald die geneigte Stirnfläche 19 auf die Orientie­rungsnase 15 trifft, werden der Adapterschuh 16 und das Kalibermeßgerät 18 gedreht, wobei die Orientierungsnase 15 an der Stirnfläche 19 entlanggleitet, bis der Adapter­schuh 16 eine Stellung erreicht hat, in der sie in die Längsnut 20 eingdringt. Hierdurch wird eine Vorzentrierung erzielt, die dafür sorgt, daß die Orientierungsleiste 22 mühelos in die Orientierungsnut 11 eindrignen kann, um die endgültige und genaue Orientierung des Kalibermeßge­räts 18 in der Hülse 1 zu bewirken. Kurz bevor der Adapter­schuh 16 seine axiale Endstellung erreicht, überrastet der Nocken 21 die Blattfeder 14 und sorgt dadurch für eine Arretierung des Adapterschuhs 16 und des Kalibermeßgeräts 18 in axialer Richtung.
  • Nachdem auf diese Weise das Kalibermeßgerät 18 seine vor­gesehene Position in der Hülse 1 erreicht hat, wird das restliche Gestänge bis zum Erreichen der Endteufe der Boh­rung eingebaut, wobei das Kabel außerhalb des Gestänges geführt wird. Hierbei wird die Hülse 1 durch den gekrümm­ten Bohrlochabschnitt in den horizontal verlaufenden Bohr­lochabschnitt geschoben, bis sie die Bohrlochsohle erreicht. In dieser Stellung werden die Kaliberarme 26 motorisch aus­gefahren, wobei sie durch die Öffnungen 7 in der Hülse 1 nach außen dringen und sich an der Bohrlochwand anlegen. Die Kalibermessung erfolgt nun in Auswärtsfahrt beim Aus­bau des Gestängestranges. Ist die Messung beendet, so wird das Gestänge lediglich bis zum Side-Entry-Sub ausgebaut und das Kalibermeßgerät 18 am Kabel gezogen. Danach kann zur Durchführung einer weiteren Messung eine neues Meßgerät eingelassen und arretiert werden, wobei ebenfalls das Meß­gerät mit dem Adapterschuh verbunden wird, um eine zen­trische, beanspruchungsfreie Positionierung des Meßgeräts in der Hülse 1 zu gewährleisten.

Claims (16)

1. Verfahren zum Vermessen gekrümmter oder in horizon­taler Richtung abgelenkter Tiefbohrungen unter Verwen­dung eines Meßgeräts, das lösbar in einer am Ende eines Bohrgestänges angeordneten Hülse befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) ohne das Meßgerät (18) am Bohrgestänge bis zum Beginn des gekrümmten oder abgelenkten Bohrlochbereichs in das Bohrloch eingebaut wird, daß anschließend das Meßge­rät (18) am Kabel durch das Bohrgestänge in die Hülse (1) eingelassen und dort arretiert wird und daß danach durch den Einbau weiterer Gestängerohre die Hülse (1) mit dem Meßgerät (18) in den zu vermes­senden Bohrlochbereich eingefahren wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel nach dem Einlassen und Arretieren des Meßgeräts (18) außerhalb des noch einzubauenden Bohr­gestänges geführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß bei Verwendung eines Kalibermeßge­räts (18) der Meßvorgang biem Hochziehen des Bohr­gestänges durchgeführt wird.
4. Vorrichtung zum Vermessen gekrümmter oder in horizon­taler Richtung abgelenkter Tiefbohrungen mit einer am Ende eines Bohrgestänges befestigbaren Hülse zur Aufnahme eines Meßgeräts, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät (18) durch das Bohrgestänge in die Hülsen­bohrung einführbar ist, daß der Außendurchmesser des Meßgeräts (18) um ein der möglichen Hülsenverformung entsprechendes Maß kleiner ist als der Durchmesser der Hülsenbohrung und daß das Meßgerät (18) einen Adapter­schuh (16) aufweist, mit dem es konzentrisch in der Hülsenbohrung arretierbar ist.
5. Meßvorrichtung nach Anspurch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapterschuh (16) an dem unteren Ende des Meß­geräts (18) angeordnet ist.
6. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, da­durch gekennzeichnet, daß zur Arretierung der Adapter­schuhs (16) in der Hülse (1) eine Feder-Rast-Verbin­dung (14, 21) vorgeshen ist.
7. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) mehrere schlitzartige Öffnungen (7) für den Durchtritt von Meßarmen (26) eines Kalibermeßgeräts (18) aufweist und daß Orientierungsmittel (15, 20, 11, 22) vorge­sehen sind, die den Adapterschuh (16) beim Einführen in die Hülse (1) in seiner Winkelstellung zur Hülse (1) ausrichten.
8. Meßvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, da­durch gekennzeichnet daß der Adapterschuh (16) in einer beliebigen Winkelstellung mit dem Meßgerät (18) verbindbar ist.
9. Meßvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, da­durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Adapterschuh (16) und dem Meßgerät (18) eine Adaptermuffe (17) angeordnet ist, die durch eine konterbare Verschraubung (23, 24) mit dem Adapterschuh (16) verbindbar ist.
10. Meßvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, da­durch gekennzeichnet, daß der Adapterschuh (16) zylin­drisch ist, auf seiner Unterseite eine zu seiner Längs­achse stark geneigte, im wesentlichen ebene Stirn­fläche (19) aufweist und in seiner Mantelfläche mit einer Längsnut (20) versehen ist, die an der vom Ende des Adapterschuhs am weitesten entfernten Stelle in der Stirnfläche (19) mündet und daß in der Hülsenbohrung eine Orientierungsnase (15) angeordnet ist, die in die Längsnut (20) einführbar ist.
11. Meßvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, da­durch gekennzeichnet, daß der Adapterschuh (16) in einem Bereich, der sich an die Längsnut (20) anschließt, eine Orientierungsleiste (22) aufweist, die in eine Orientie­rungsnut (11) in einer in der Hülse (1) angeordneten Lagerbüchse (9) einführbar ist, wobei das Spiel zwischen der Orientierungsleiste (22) und der Orientierungs­nut (11) geringer ist als das Spiel zwischen der Orien­tierungsnase (15) und der Längsnut (20).
12. Meßvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspurch, da­durch gekennzeichnet, daß die Orientierungsnut (11) sich über die gesamte Länge der Lagerbüchse (9) er­streckt und in ihrem unteren Bereich die Orientierungs­nase (15) und eines als Blattfeder (14) ausgebildete Arretierungsfeder aufnimmt.
13. Meßvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, da­durch gekennzeichnet, daß die Lagerbüchse (9) an ihrem unteren Ende radiale Vorsprünge (10) aufweist, die in eine Aussparung zwischen dem Ende der Hülse (1) und einem mit diesem verschraubten Führungsschuh (2) ein­greifen.
14. Meßvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, da­durch gekennzeichnet, daß die Lagerbüchse (9) aus zwei Halbschalen (8) besteht.
15. Meßvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspurch, da­durch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) mit einer Über­gangsmuffe (3) an das Bohrgestänge anschließar ist, deren Bohrung einen Ringbund (6) aufweist, dessen Durch­messer geringer ist als der Innendurchmesser der Hülse (1).
16. Meßvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspurch, da­durch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Füh­rungsschuhs (2) und der Übergangsmuffe (3) größer ist als der Außendurchmesser der Hülse (1).
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