(57)【要約】      （修正有）【課題】掘削孔を閉じるための装置であって、汎用可能で、かつ、噴出防止装置が設けられその下方に損傷部が存在する場合にも掘削孔を閉じることが可能な装置を提供する。【解決手段】損傷部と上昇する流体が存在する場合に掘削孔をシールするために、この掘削孔１０２にクロージャ（閉鎖手段）を導入するという概念に基づくものである。この目的のために、クロージャは、少なくとも１つのスカート１０６またはカプセルを有する。スカート１０６を広げるか、または、カプセルを拡張することによって、掘削孔１０２の壁１０４への非確動的および／又は確動的接続が達成され、それにより掘削孔１０２が閉じられる。【選択図】図１Ａ
0003184356.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
壁（１０４）を備える掘削孔（１０２）のためのシールであって、流体が前記掘削孔（１０２）内で上昇するものにおいて、前記シールは、
ａ）前記掘削孔（１０２）に導入可能であるパイプ（１１２）と、
ｂ）流体密材から成る少なくとも１つのエプロン（１０６）と、を有し、
ｂ１）前記少なくとも１つのエプロン（１０６）は、前記パイプ（１１２）に流体密状態に固定され、
ｂ２）前記少なくとも１つのエプロン（１０６）は、それが前記パイプ（１１２）に向けて折りたたまれる状態と、それが前記パイプ（１１２）から離れて前記壁（１０４）に向かって展開される状態とになることができ、
ｂ３）前記パイプ（１１２）と前記少なくとも１つのエプロン（１０６）とは、前記少なくとも１つのエプロン（１０６）が、それが前記パイプ（１１２）に向けて折りたたまれる状態にある時に、前記パイプ（１１２）が前記掘削孔（１０２）に導入された時、前記少なくとも１つのエプロン（１０６）と前記壁（１０４）との間に空隙（１０８）が形成されるように構成され、
ｂ４）前記少なくとも１つのエプロン（１０６）は少なくとも１つの固定部材（３０２）を有し、
ｂ５）前記少なくとも１つの固定部材（３０２）の硬度は前記壁（１０４）の硬度を超え、
ｂ６）それにより、前記少なくとも１つのエプロン（１０６）が前記壁（１０４）に対して押し付けられた時、前記少なくとも１つの固定部材（３０２）は前記壁（１０４）を貫通可能であり、
ｂ７）前記少なくとも１つのエプロン（１０６）と前記壁（１０４）との間に確動的接続を形成することができ、
更に、前記シールは、
ｃ）起動可能手段を有し、
ｃ１）前記起動可能手段を起動することによって、前記少なくとも１つのエプロン（１０６）が、それが前記パイプ（１１２）から離れて前記壁（１０４）向かって展開される前記状態になることが可能であるシール。
【請求項２】
前記少なくとも１つのパイプ（１１２）はドリルストリングである請求項１に記載のシール。
【請求項３】
前記少なくとも１つのパイプ（１１２）は補助リンク機構である請求項１に記載のシール。
【請求項４】
複数のエプロン（１０６）を有し、これらは前記パイプ（１１２）に沿って連続して配設されている請求項１〜３の何れか一項に記載のシール。
【請求項５】
壁（１０４）を備える掘削孔（１０２）のためのシールであって、流体が前記掘削孔（１０２）内で上昇するものにおいて、前記シールは、
ａ）流体密材から成る少なくとも１つのカプセル（４０１）と、
ｂ）少なくとも１つの推進チャージ手段（４０８）と、を有し、
ａ１）前記カプセル（４０１）は、前記シールが前記掘削孔（１０２）に導入された時に、前記カプセル（４０１）と前記壁（１０４）との間に空隙（１０８）が形成されるように構成され、
ｂ１）前記少なくとも１つの推進チャージ手段（４０８）を起動することによって前記カプセル（４０１）は広げられることができ、
更に前記シールは、
ｃ）パイプラインを前記シールに接続するための接続部材（４０４）と、
ｄ）前記流体が、前記シールを通って流れ、前記パイプラインから取り出し可能となるように、前記シールを貫通して延出する通路（４１４）と、を有するシール。
【請求項６】
さらに、駆動装置（４００）を有し、この駆動装置により前記シールを前記流体中において漸次移動させることが可能である請求項５に記載のシール。
【請求項７】
前記シールは前記掘削孔に導入可能なパイプ（１１２）に取り付けられている請求項５に記載のシール。
【請求項８】
前記カプセル（４０１）の外面は少なくとも１つの固定部材（３０２）を有し、前記固定部材（３０２）の硬度は前記壁（１０４）の硬度を超え、
これにより、前記少なくとも１つのカプセル（４０１）の前記外面を前記壁（１０４）に押し付けた時に、前記少なくとも１つの固定部材（３０２）は前記壁（１０４）を貫通することが可能である請求項５〜７の何れか一項に記載のシール。
【請求項９】
前記シールは少なくとも１つの固定ピン（５００）を有し、この固定ピンは、前記少なくとも１つの推進チャージ手段（４０８）の起動によって前記カプセル（４０１）から少なくとも部分的に押し出し可能であり、
前記少なくとも１つの固定ピン（５００）の硬度は前記壁（１０４）の硬度を超え、
それにより、前記少なくとも１つの固定ピン（５００）が、前記少なくとも１つの推進チャージ手段（４０８）の起動によって前記カプセル（４０１）から少なくとも部分的に押し出された時に、前記少なくとも１つの固定ピン（５００）は前記壁（１０４）を貫通する請求項５〜８の何れか一項に記載のシール。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、流体、例えばオイルやガス、が上昇する掘削孔のためのシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
所謂噴出防止装置が従来技術から知られている。ここで噴出防止装置という用語は、ドリル作業の場合に掘削孔上に直接に取り付けられる様々な遮断弁に関して使用される。噴出防止装置は、掘削孔からの流体の流出を防止する。これは、特に、ドリルストリングが損傷している場合や、ドリル作業が加圧領域に遭遇する場合に必要とされる。
【０００３】
ドリル作業が行われている間、ドリルストリングは噴出防止装置を通して延出している。この場合、もしも、他の手段によって止めることのできない流体の流出が起こると、噴出防止装置において二段機構が作用する。第１段階では、シールが起動され、それによってドリルストリング回りの外側空間が封止される。万一、これが流体の流出を防止するのに不十分な場合には、ドリルストリングが噴出防止装置内において切断される。その後、遮断スライド弁によって噴出防止装置を封止することができる。
【０００４】
しかしながら、特殊なケースにおいては、使用される噴出防止装置の寸法がドリスストリングを切断するのに適当なものであるか疑問がある。２００４年度に米国当局によって委託された研究によれば、１４のオイルプラットフォームの内、わずかに３のみが、ドリルストリングを切断するのに十分強力な切断段階を有するに過ぎないことが分かった。
【０００５】
メキシコ湾での出来事によって、使用される公知の方法がかなりの弱点を有し、配備と作業とに関して故障しやすいことが示された。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
本考案の課題は、掘削孔を固定するための装置であって、その掘削孔を閉じる能力を有し、汎用使用可能で、同時に、従来の噴出防止装置の上述した欠点を回避する装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、独立請求項に記載の特徴構成を備える本考案によって達成される。本考案の有利な発展構造は従属請求項に特徴つけられている。この記載を参照してここにすべての請求項が組み込まれる。本考案は、さらに、すべての適当な、特に、独立および／又は従属請求項に記載されるすべての組み合わせ、も含むものである。
【０００８】
本考案は、オイルやガス等の流体が上昇する漏れのある掘削孔に、その漏れ部の下方においてこの掘削孔を封止するために、ドリルストリングに、必要に応じて展開するシールを規定される間隔で提供するという概念に基づくものである。この目的のために、壁を有する掘削孔のための本考案による第１のシールは、前記掘削孔に挿入可能なパイプを有する。このパイプは、単数又は複数のパイプセグメントから構成することができる。
【０００９】
さらに、前記シールは、少なくとも１つのエプロンを有し、これは、流体密材料から構成されるとともに、前記パイプに流体密状態で固定される。その結果、パイプと前記少なくとも１つのエプロンとの間を流体が通過することができなくなる。前記少なくとも１つのエプロンは、前記パイプによって掘削孔に導入することができる。
【００１０】
前記少なくとも１つのエプロンは、前記パイプに向けて折りたたまれた状態と、パイプから離れて壁に向かって展開または拡張された状態、になることができる。前記パイプと前記少なくとも１つのエプロンとは、前記少なくとも１つのエプロンがパイプに向けて折りたたまれた状態において、前記パイプが掘削孔に導入された時に、この少なくとも１つのエプロンと前記壁との間に、空隙が形成されるように構成される。その後、少なくとも１つのエプロンと前記壁との間のこの空隙を介して流体は上昇して流れることが可能となる。
【００１１】
前記空隙を閉じるために、前記シールは、起動可能な手段を有している。起動可能なこの手段を起動することによって、前記少なくとも１つのエプロンは、パイプから離れて壁に向かって展開または拡張された前記状態になることが可能となる。パイプが掘削孔に導入された後で前記起動可能な手段を起動すると、前記少なくとも１つのエプロンが、パイプから離れて壁に向かって展開または拡張された前記状態になる。すなわち、パイプに向かって折りたたまれた状態から、パイプから離れて壁に向かって展開または拡張された前記状態になる。前記起動可能な手段は、例えば、前記少なくとも１つのエプロンを固定または解除可能なラッチとして構成することができる。
【００１２】
前記パイプが前記掘削孔に導入され、前記少なくとも１つのエプロンがパイプから離れて壁に向かって展開または拡張された前記状態になると、前記少なくとも１つのエプロンと前記壁との間に確動的（positive）接続が形成される。この接続によって前記シールが前記掘削孔内に固定され、この掘削孔からシールがスライドして抜け出すことを防止する。
【００１３】
前記少なくとも１つのエプロンと前記壁との間のそのような接続を可能にするために、前記少なくとも１つのエプロンは少なくとも１つの固定部材を有する。前記少なくとも１つの固定部材の硬度は、前記壁の硬度を超えるものでなければならない。その結果、前記少なくとも１つのエプロンが、パイプに向かって折りたたまれた状態から、パイプから離れて壁に向かって展開または拡張された前記状態へと変化し、前記壁に対して押し付けられると、前記少なくとも１つの固定部材は壁を貫通することが可能となる。これによって、前記少なくとも１つのエプロンと前記壁との間に確動的接続が形成される。固定部材の具体例は、鉤または、起動された時に展開し楔止めされる上向きリンク機構である。
【００１４】
前記少なくとも１つのエプロンと前記壁との間の前記接続は、流体密である。さらに、前記少なくとも１つのエプロンが、流体密材から成り、前記パイプに対して流体密状態に固定されるので、前記パイプが前記掘削孔に導入され、前記少なくとも１つのエプロンが、パイプから離れて壁に向かって展開または拡張された前記状態になった時、前記空隙は、もはや流体がこの空隙を通して逃げることができないように閉じられる。これにより、掘削孔はシールされる。
【００１５】
好ましくは、前記少なくとも１つのエプロンは、前記パイプを引っ張ることによって、この少なくとも１つのエプロンと前記壁との間の前記接続が解除可能であるように構成される。したがって、必要な場合、前記パイプを引っ張ることによって、シールを掘削孔から取り外すことが可能である。
【００１６】
前記エプロンの、パイプに向かって折りたたまれた状態から、パイプから離れて壁に向かって展開または拡張された前記状態への変化が、受動的に、すなわち、掘削孔を上昇する流体によって前記少なくとも１つのエプロンにかかる圧力によって行われると有利であることが分かった。この目的のために、パイプに向かって折りたたまれた状態にある前記少なくとも１つのエプロンは、前記パイプとの協働で、上昇する流体が侵入可能な空隙状ポケットを形成する。これによって、前記少なくとも１つのエプロンを、パイプから離れて壁に向かって展開または拡張された前記状態にするために必要な圧力が作り出される。
【００１７】
その後、前記起動可能な手段の起動により、前記少なくとも１つのエプロンを前記壁に対して押し付ける圧力が作り出され、前記空隙は閉じられ、前記少なくとも１つのエプロンと前記壁との間の非確動的（non-positive）または確動的接続が形成される。
【００１８】
前記少なくとも１つのエプロンは、好ましくはサックまたはアンブレラ状に構成される。前記少なくとも１つのエプロンのための適当な材料は、流体に対して抵抗性を有する、即ち、流体と接触してもその物理的性質が変化しないフレキシブル材である。前記少なくとも１つのエプロンは、また、シールの目的で、適当な物質、例えばプラスチック、植物ベースのポリマーまたはバイオポリマーによってコーティングされた繊維材料や金属編み材料から構成することも可能である。また、プラスチック膜、または植物ベースのポリマー、あるいはバイオポリマーから成る膜も、前記少なくとも１つのエプロン用の材料として適当である。この場合、前記膜または繊維材料が、流体による破壊からの保護として蒸着金属コーティングを備えると有利であることが分かった。必要であれば、前記少なくとも１つの膜は、この少なくとも１つの膜が、適切に機能して障害を防止することが可能となるように補強リブを備えることができる。あるいは、前記少なくとも１つのエプロンは、上述したように、重なり合う複数のプラスチック又は金属膜、または複数の繊維材の膜から構成することができる。
【００１９】
一好適実施例において、前記少なくとも１つのパイプは、それに対して、必要な場合に広がって、流体が妨げられることなく流出することを防止するために、前記エプロン、または、下記のように、前記カプセルが取り付けられるドリルストリングである。
【００２０】
別の一好適実施例において、前記ドリルストリングの代わりに、前記パイプを補助リンク機構として構成することができる。ここで補助リンク機構とは、前記シールを前記掘削孔に導入し、その後流体を回避させることが可能な、前記ドリルストリング以外の任意のパイプを指す。
【００２１】
掘削孔中で上昇する流体はある流速で流れる。特定の閾値の流速になると、前記少なくとも１つのエプロンが広がる。もしも流速が大きすぎる場合は、前記少なくとも１つのエプロンは、パイプに向かって折りたたまれた状態から、パイプから離れて壁に向かって展開または拡張された前記状態への変化中に破壊される可能性がある。これを避けるために、本考案の有利な発展構成では複数のエプロンが設けられる。これらは前記パイプに沿って連続して配設される。そして、そのうちの少なくとも１つのエプロンは、好ましくは流体のための通路を備える。この通路は、上昇する流体の運動エネルギを減少させる。前記通路を備えるエプロンの上方またはその後方に位置するエプロンは、通路を備えるエプロンを破壊から保護することができる。
【００２２】
本考案による掘削孔用のシールの別実施例は、流体密材料から成る少なくとも１つのカプセルを有する。好ましくは前記カプセルの材料は、前記シールの適切な固定を確実にするために可塑変形可能である。例えば金属が適当である。ただし前記カプセルは、適当な折り畳み不能な材料、例えば前記エプロンの上述した様々な材料の一つから構成することも可能である。
【００２３】
前記カプセルは、前記シールを掘削孔に導入した時に、このカプセルと壁との間に空隙が形成されるように構成される。
【００２４】
前記シールを掘削孔に固定するために、前記シールは、少なくとも１つの推進チャージ手段（propellant charge）を有する。この少なくとも１つの推進チャージ手段を起動すると、カプセルが展開または広げられる。選択された材料に基づき、前記カプセルは塑性変形を受ける。その結果、カプセルが壁に押し付けられて、このカプセルと壁との間に非確動的および／又は確動的接続が形成される。
【００２５】
適当な前記推進チャージ手段は、例えば圧縮ガス、固体推進チャージ、または点火式（pyrotechnique)推進チャージ手段などのエネルギ保存手段である。開放されたエネルギによって前記カプセルが展開または広げられ、それが壁に押し付けられる。
【００２６】
前記カプセルの外壁が適当な一貫性を有することにより、このカプセルと壁との間の接続は、確動的で流体密である。前記カプセルは流体密材料から成るので、シールが掘削孔に導入され、前記推進チャージ手段が起動された後は、流体は前記空隙を通って逃げることができなくなる。それによって掘削孔はシールされる。
【００２７】
さらに、前記シールは接続部材を有する。この接続部材は、パイプラインを前記シールに接続する。前記シールを貫通して通路が延出し、それによって流体がシールを通って流れることができるとともに、前記パイプラインを通って取り出すことができる。
【００２８】
もし、例えば前記ドリルストリングが事故によって掘削孔から排出されたり、あるいは、何か別の理由によって後者から取り外された場合、本考案の別の有利な発展構成において、前記シールはそれに対してシールが取り付けられる、および、それによってシールが掘削孔に導入される前記少なくとも１つのパイプの代わりに、駆動装置を備えることができる。この駆動装置によってシールは流体内で移動することが可能となる。好ましくは、前記駆動装置は、反作用式（reaction）駆動装置、例えばロケットエンジンとして構成される。推進エンジンも駆動装置として使用することが可能である。
【００２９】
前記駆動装置が上昇する流体に抗してシールを掘削孔に導入することが可能であるためには、前記駆動装置の供給速度は、掘削孔の流体の流速を超えるものでなければならない。ここで駆動装置の供給速度とは、この駆動装置が掘削孔内に上昇する流体に対して進行する速度として理解される。
【００３０】
前記駆動装置の代わりに、前記シールを掘削孔に導入するためにパイプを使用することができる。この目的のために、前記シールは前記パイプに取り付けられる。前記シールとパイプとの間の接続は流体密である。前記パイプは、ドリルストリングまたは補助リンク機構として構成することができる。
【００３１】
本考案の有利な発展構成において、前記カプセルと前記壁との間の接続は、確動的および／又は非確動的であり流体密である。この目的のために、前記カプセルの外面は、それに応じた形状に形成される。一好適実施例において、前記カプセルの前記外面は、少なくとも１つの固定部材を備える。前記少なくとも１つの固定部材の硬度は、前記壁の硬度を超えるものでなければならず、それによって前記シールが掘削孔に導入された後に、前記少なくとも１つの固定部材は壁を貫通してカプセルが広げられ、カプセルの外面が壁に押し付けられる。これによって、前記カプセルと掘削孔の壁との間に確動的接続が形成される。ここでも同様に、前記固定部材の具体例は例えば鉤である。
【００３２】
前記シールの発展構成において、前記シールは、前記カプセルに対して変位可能に取り付けられる固定ピンを備えることができる。前記少なくとも１つの推進チャージ手段は、この少なくとも１つの固定ピンに対して直接に作用することができる。前記少なくとも１つの推進チャージ手段の起動により、前記少なくとも１つの固定ピンを、前記カプセルから少なくとも部分的に押し出すことができる。前記シールが掘削孔内にあり、前記少なくとも１つの推進チャージ手段の起動によって、もし前記少なくとも１つの固定ピンが前記カプセルから少なくとも部分的に押し出されると、前記少なくとも１つの固定ピンは壁を貫通することが可能となる。
【００３３】
前記シールを前記掘削孔の壁に対してシールするために、前記シールは、少なくとも１つの別の推進チャージ手段を備える。この少なくとも一つの別の推進チャージ手段の起動によって、前記カプセルを展開または広げて壁に対して押し付けることができる。
【００３４】
本考案のさらに別の有利な発展構成において、前記シールは、掘削孔に対して弾道的（ballistically）に導入することが可能である。この場合、前記シールは掘削孔内に入る前に加速される。すなわち、運動エネルギを受ける。このエネルギは、前記シールを、前記起動可能な対応する手段によってシールを展開させる掘削孔のある深さにまで導入するのに適している。
【００３５】
その他の詳細および特徴構成は、従属請求項との組み合わせで、好適実施例に関する以下の説明によって開示される。この場合の特徴構成のそれぞれは、それぞれ単体で、あるいは、互いの組み合わせとして実現可能である。前記課題を達成するための可能性はこれらの実施例に限定されるものではない。したがって、例えば記載される範囲は、全て、記載されない中間の値と考えられるすべての部分中間値とを含むものである。
【００３６】
これらの実施例は図面において概略的に示されている。この場合、それぞれの図面において同じ参照番号は、同じまたは類似の機能を有する、もしくは、それらの機能において互いに対応する部材を示している。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１Ａ】エプロンがパイプに向けて折りたたまれた状態の掘削孔用のシールを示す図である。
【図１Ｂ】エプロンがパイプから離間して壁に向けられた状態の掘削孔用のシールを示す図である。
【図２】エプロンがパイプから離間して壁に向けられた状態の、複数のシールを備える、掘削孔用のシールを示す図である。
【図３】補強リブと固定部材とを備える、掘削孔用のシールを示す図である。
【図４】掘削孔用の魚雷状のシールを示す図である。
【図５】変位可能な固定ピンを示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００３８】
図１Ａは、壁１０４を備える掘削孔１０２に導入されたシールを図示している。このシールは、エプロン１０６を有する。当該エプロン１０６と前記壁１０４との間には、空隙１０８が形成されている。その上方領域において、前記エプロン１０６はパイプ１１２に固定され、エプロンはパイプ１１２に向けて折りたたまれた状態にある。
【００３９】
センサ１１０によって、例えばパイプ１１２の移動、壁１０４に対するパイプ１１２の位置、前記シールを取り囲む流体の流体圧、掘削孔１０２内におけるシールの移動距離、あるいは流体の流速、などといったデータを得る。
【００４０】
前記エプロン１０６は、起動可能な手段によって、このエプロンが前記パイプ１１２に向けて折りたたまれる状態に固定される。前記起動可能な手段を前記センサ１１０によって起動することによって、前記エプロン１０６は開放される。その後、このエプロン１０６の下方を流れる流体によってエプロン１０６が開かれる。
【００４１】
図１Ｂは、前記パイプ１１２から離間して壁に向けて展開された状態の前記エプロン１０６を図示している。上昇する流体によって前記エプロン１０６に作用する圧力によって、エプロン１０６が壁１０４に対して押し付けられる。その結果、前記エプロン１０６と壁１０４との間には、確動的および／又は非確動的で流体密の接続が形成される。これにより、前記エプロン１０６が前記空隙１０８を閉じる。
【００４２】
前記接続の流体に対する流体密性を改善するために、シール２００、例えばＯリング状を前記エプロン１０６に取り付けることができる。これが図２において、その全体と、その詳細Ｚとして示されている。上昇する流体によってエプロン１０６に作用する圧力によって、前記シール２００と壁１０４との間に、確動的および／又は非確動的で流体密の接続が形成される。
【００４３】
特に、上昇する流体によって前記エプロン１０６に作用する圧力が低い場合には、エプロン１０６としてフレキシブル生地または膜を使用することができる。より高い圧力の場合には、図３に図示されている実施例が好適である。この場合、補強リブ３００によってエプロン１０６が支えられる。前記補強リブ３００をより良く図示するために、図３においては図示されていないエプロン１０６は、前記展開状態にあるときに当該エプロン１０６が補強リブ３００に対して押し付けられるように、これら補強リブ３００の上流側に位置している。補強リブ３００の構造は、雨傘のリブ・アセンブリに類似している。これら補強リブ３００によってエプロン１０６が安定化され、パイプ１１２が掘削孔１０２内においてセンタリングされ、さらに、エプロン１０６がパイプ１１２から離間して壁１０４に向けて展開される前記状態にある時に、流体によってエプロン１０６にかかる圧力によって、このエプロン１０６に対する損傷を付加的に防止する。
【００４４】
図２に示すシール２００は、掘削孔１０２の壁１０４が硬質材から成る場合に特に有利である。他方、軟質の壁１０４の場合は、図３の詳細Ｚに図示されている固定部材３０２を使用することが可能となる。これら固定部材３０２は、前記補強リブ３００に取り付けられ、硬質材から成る。具体的には固定部材３０２の材料は、壁１０４の材料よりも硬質でなければならない。好ましくは、前記固定部材３０２は突起、例えば鉤状の突起を有する。
【００４５】
前記パイプ１１２から離間して壁に向けて展開された状態の前記エプロン１０６が、流体によってエプロン１０６にかかる圧力によって壁１０４に対して押し付けられると、これによって固定部材３０２の前記突起が壁１０４を貫通する。これにより、壁１０４に対する確動的接続が形成される。
【００４６】
材料を節約し安全性を高めるために、前記エプロン１０６は、段階的に開放されるように構成することができる。第１段階においては、固定部材３０２が壁１０４に対して押し付けられて、これら固定部材３０２の前記突起が壁１０４を貫通して壁１０４に対する確動的接続が形成される。第２段階では、エプロン１０６を前記パイプ１１２に向けて折りたたまれた状態から、前記パイプ１１２から離間して壁に向けて展開された状態へと変容させることによって空隙１０８が閉じられる。これにより、流体がパイプ１１２を通って流れる。第３段階では、パイプ１１２内のバルブが閉じられる。これによって、掘削孔１０２は完全にシールされる。
【００４７】
材料を節約し安全性を高めるために、前記エプロン１０６は、段階的に開放されるように構成することができる。第１段階においては、固定部材３０２が壁１０４に対して押し付けられて、これら固定部材３０２の前記突起が壁１０４を貫通して壁１０４に対する確動的接続が形成される。第２段階では、エプロン１０６を前記パイプ１１２に向けて折りたたまれた状態から、前記パイプ１１２から離間して壁に向けて展開された状態へと変容させることによって空隙１０８が閉じられる。これにより、流体がパイプ１１２を通って流れる。第３段階では、パイプ１１２内のバルブが閉じられる。これによって、掘削孔１０２は完全にシールされる。
【００４８】
図１Ａ，１Ｂ，２および３に図示の実施例において、前記エプロン１０６は、ドリルストリングの装置の部材としての前記実施例における前記パイプ１１２によって、掘削孔１０２に導入される。他方、図４のシールは、魚雷状に構成されている。この場合は、ジェット推進手段４００によって、前記シールを上昇する流体に抗して掘削孔１０２に導入するために十分なスラスト力が作り出される。
【００４９】
エプロン１０６にかえて、図４のシールはカプセル４０１を有する。このカプセル４０１は、シールの膨出部分の外包部を構成している。前記カプセル４０１の下方部分４０１ａは半球状であり、センサ１１０を備えている。
【００５０】
このカプセル４０１の半球状部分に隣接して、カプセル４０１の筒状部分４０１ｂが形成されている。このカプセル４０１の筒状部分４０１ｂは、カプセル４０１の半球状部分４０１ａをその上方部分４０１ｃに接続している。これに対して、カプセル４０１の上方部分４０１ｃには、ガイド部材４０２と接続部材４０４とが取り付けられている。
【００５１】
前記カプセル４０１は、漏斗状陥没部によって推進チャージ手段４０８と固体キャリア部材４０６とを取り囲んでいる。これら陥没部内に点火式推進チャージ手段４０８が配置されている。
【００５２】
前記カプセル４０１の半球部分４０１ａ、前記キャリア部材４０６、前記ジェット推進手段４００および前記カプセル４０１の上方部分４０１ｃを通路４１４が貫通している。この通路４１４は、流体がシールを通って流れることができるように、前記シールを長手方向視に貫通して延出し、カプセル４０１の前記半球状部分４０１ａに形成された開口部を、カプセル４０１の上方部分４０１ｃに形成された開口部に接続している。
【００５３】
前記ガイド部材４０２は、シールが掘削孔１０２に導入される時に、このシールを安定化する。その間、前記センサ１１０が適当なデータを取得する。したがって、センサ１１０は、例えばシールが掘削孔１０２に侵入した深さを測定することができ、あるいは、光信号によって、それらは壁１０４に対する損傷を検出することができる。
【００５４】
得られたデータに基づいて、前記センサ１１０は前記推進チャージ手段４０８の起動を開始する。これによって放出されるエネルギによってカプセル４０１が展開または開かれ、壁１０４に対して押し付けられる。
【００５５】
前記カプセル４０１は固定部材３０２を備えている。これら固定部材３０２の硬度は、掘削孔１０２の壁１０４の硬度を超えるものでなければならない。これによって、前記点火式推進チャージ手段４０８が起動された時に、固定部材３０２は壁１０４を貫通することが可能となり、シールは確動接続によって壁１０４に固定される。図４の詳細Ｙに示されているように、前記固定部材３０２は鉤として構成することができる。
【００５６】
前記推進チャージ手段４０８の爆発エネルギによって、前記カプセル４０１の少なくとも一部分の直径が拡大される。この場合に、カプセル４０１が確実に所定の変形をするように、前記カプセル４０１に図４において詳細Ｘに示されているように、所定のブレークポイント４１０を備えることができる。カプセル４０１が広げられると、カプセル４０１の半球状部分４０１ａとカプセル４０１の筒状部分４０１ｂとから成るカプセル４０１の下方部分が、前記所定のブレークポイント４１０に沿ってカプセル４０１の上方部分４０１ｃから離れる。これによってシールの残りの部材、例えば通路４１４や結合部材４０４が、カプセル４０１が広がる時に損傷を受けることが防止される。
【００５７】
前記壁１０４とカプセル４０１との間の空隙が大きければ大きいほど、カプセル４０１には大きな変形性が要求される。カプセル４０１が広がる時にこのカプセル４０１に使用される材料の破断限界が超えられることを防止するために、カプセル４０１は、前記所定のブレークポイント４１０の下方に垂直に延出する膨張折り畳み部を備えることができる。
【００５８】
膨張された状態において、カプセル４０１の前記筒状部分は壁１０４に対してフラットに当接する。この場合、カプセル４０１の半球部分によってカプセル４０１の筒状部分がシールの内部に接続される。その結果、カプセル４０１と壁１０４との間から流体は逃げることができなくなる。それによって掘削孔はシールされる。
【００５９】
掘削孔１０２の使用を続けるために、前記シールは、前記接合部４０４の隣に、図４の詳細Ｚに示されているようにバルブ４１２を備えている。このバルブ４１２によって前記通路４１４は開閉される。バルブ４１２が閉じられると、掘削孔１０２から流体は逃げることができない。他方、バルブ４１２が開放されると、流体は通路４１４を通され、従ってシールを通される。
【００６０】
図示したディスクバルブ４１２のほかに、その他のタイプのバルブ、例えばボールバルブやスライドバルブも使用可能である。後者は、開放のために必要な力が少ないという利点がある。
【００６１】
前記接合部４０４はシールのパイプラインに接続される。これは、推進チャージ手段４０８の起動を通して、シールが壁１０４に固定された後に起こる。バルブ４１２が開放されると、流体はパイプラインを通って引き出され、必要な場合更に処理される。
【００６２】
前記バルブは、また、シールが掘削孔に挿入される時にも、シールに対する圧力を低減するために開放される。その後は、パイプラインが接続部４０４に接続された時にのみバルブは閉鎖されうる。そのようなパイプライン４０４は、バルブが閉じられた後の、より大きな力の一部を吸収することができる。
【００６３】
図４に図示されているように、複数のシールを掘削孔１０２に導入するようにすることが可能である。
【００６４】
同様に、カプセルとしての実施例を、ドリルストリング１１２の装置の一部材として取り付け、掘削孔１０２に導入することも可能である。
【００６５】
様々な安全上の考慮事項に応じて種々の実施例を組み合わせることができる。
【００６６】
図５は、少なくとも１つの固定ピン５００を備える前記シールの一部分を図示している。この少なくとも１つの固定ピン５００を案内するために、前記キャリア部材４０６は、筒状ボア５０２を有する。前記固定ピン５００は、前記ボア５０２内において変位可能に取り付けられている。
【００６７】
前記ボア５０２は、カプセル４０１の開口部５０４を球状点火チャンバ５０６に接続する。前記ボア５０２と同様に、前記点火チャンバ５０６は、前記キャリア部材４０６に位置している。すなわち、それはキャリア部材４０６によって包囲されるか、または、キャリア部材４０６によって構成されている。
【００６８】
前記ボア５０２は、垂直には延出せず、垂直に対してある角度で下方に傾斜している。その結果、その重力によって、前記固定ピン５００は、まずシール内部の方向において前記ボア５０２に沿ってスライドする。
【００６９】
前記点火チャンバ５０６は、推進チャージ手段４０８を含んでいる。これが起動されると、放出されるエネルギは、固定ピン５００を、掘削孔１０２の壁１０４の方向において前記点火チャンバ５０６から離間するように駆動する。その結果、固定ピン５００が前記カプセル４０１と壁１０４との間に存在する前記空隙１０８を通過し、壁１０４を貫通する。これによってシールは壁１０４に固定される。
【００７０】
前記空隙１０８は、上述したようにカプセル４０１を展開または広げ、それを壁１０４に対して押し付けることによって閉じることができる。このように少なくとも１つの推進チャージ手段４０８は、カプセル４０１を展開または広げるように機能し、少なくとももう一つの推進チャージ手段４０８は、固定ピン５００を壁１０４内へと駆動する。
【００７１】
カプセル４０１が展開または広がる時に、前記ボア５０２と前記少なくとも１つの固定ピン５００とが損傷を受けることを防止するために、前記ボア５０２は、好ましくはカプセル４０１の前記開口部５０４が、カプセル４０１の上方部分４０１ｃの前記所定ブレーキングポイント４１０の上方に位置するように配設される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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