(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡張可能な導管を固定するための装置であって、該装置は前記拡張可能な導管１２の外面１２ｓに備え付けられている少なくとも一つの構造体１６、５０を含み、該構造体１６、５０は中に前記拡張可能な導管１２が設置される第２の導管１４と係合することが可能であり、前記拡張可能な導管１２が少なくとも部分的に拡張させられる時に、前記構造体１６、５０が該拡張可能な導管１２のためのアンカー及び／又はシールを提供するものであり、
前記構造体１６、５０が、第１の弾性材料の第１と第２のバンド２２、２４、５２、５４からなり、
前記第１と第２のバンド２２、２４、５２、５４が、軸方向に間隔をあけられており、第２の弾性材料の第３のバンド２８、５６が、前記第１と第２のバンド２２、２４、５２、５４の間に配置され、前記第１の弾性材料が、前記第２の弾性材料よりも硬いものであることを特徴とする拡張可能な導管を固定するための装置。
【請求項２】
拡張可能な導管を含む装置であって、該拡張可能な導管１２が拡張させられる時に、前記導管１２が第２の導管１４と係合するように適合された構造体１６、５０を外面１２ｓに有するものであり、
前記構造体１６、５０は、第１の弾性材料の第１と第２のバンド２２、２４、５２、５４からなり、
前記第１と第２のバンド２２、２４、５２、５４が軸方向に間隔をあけられており、
前記構造体１６、５０は、前記第１と第２のバンド２２、２４、５２、５４の間に配置された第２の弾性材料の第３のバンド２８、５６を含み、前記第１の弾性材料が、前記第２の弾性材料よりも硬いものであることを特徴とする拡張可能な導管を含む装置。
【請求項３】
前記第１及び／又は第２の弾性材料が、固定及び／又はシールするのを強くするのに、前記構造体１６、５０の外面にリブの形状５６ｓを有するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項４】
少なくとも一つの前記弾性材料のバンド２２、２４、２８、５２、５４、５６は、前記構造体１６、５０にジグザグのパターンで配置されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記構造体１６、５０が、２つ以上の、軸方向に間隔をあけた構造体１６、５０からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の弾性材料が、前記第２の弾性材料よりも高温で、前記第２の導管１４内で前記拡張可能な導管１２をシールできるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
拡張可能な導管を固定する方法であって、該方法は、その外面１２ｓに少なくとも一つの構造体１６、５０を有する拡張可能な導管１２を提供し、
前記構造体１６、５０は、第１の弾性材料の第１と第２のバンド２２、２４、５２、５４を含み、
前記第１と第２のバンド２２、２４、５２、５４は、軸方向に間隔があけられてあり、
前記構造体１６、５０は、前記第１と第２のバンド２２、２４、５２、５４の間に配置された第２の弾性材料の第３のバンド２８、５６を含み、前記第１の弾性材料が、前記第２の弾性材料よりも硬いものであり、
前記構造体１６、５０は中に前記拡張可能な導管１２が設置される第２の導管１４と係合して前記拡張可能な導管１２のためのアンカー及び／又はシールを提供することができ、前記拡張可能な導管１２を前記第２の導管１４に固定し、そして前記構造体１６、５０を前記第２の導管１４と接触させるのに前記拡張可能な導管１２の少なくとも一部を拡張する工程を含むことを特徴とする拡張可能な導管を固定する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、拡張可能な導管を、特に、限定はされないが、中に拡張可能な導管が設置される第２の導管に固定するための装置及び方法に関する。
【０００２】
従来、井戸からの炭化水素の回収の間、ボアホールがあけられており、該ボアホールは、典型的には、所定位置にセメンとで固められたケーシングでライニングされている。ケーシングは、ボアホールの周りの地層が崩れるのを防ぐために設置される。加えて、ケーシングは、周囲の地層からの好ましくない流体がボアホールに流れ込むのを防ぎ、同様に、ボアホール内の流体が周囲の地層に流れ出すのを防ぐ。
【０００３】
ケーシングの外面がボアホールの周りの地層に接するように、半径方向に拡張できる柔軟なケーシングを使うことが知られている。柔軟なケーシングは、典型的にはケーシングにセラミック又はスチールのコーン等のようなエキスパンダ装置を通すことよって拡張させられた時に塑性変形する。エキスパンダ装置は、パイプラインのピッグと同じ方法でケーシングに沿って進められ、ならびに（例えば流体の圧力を使用して）押されても、あるいは（ドリルパイプ、ロッド、コイルドチュービング、又はワイヤーライン等を使用し）引かれても良い。
【０００４】
何本かの拡張可能なケーシングが、（典型的にはネジ結合により）ケーシングストリングを作るのに互いに連結される。ケーシングストリングは、拡張していない状態でボアホールに入れられ、続けて、エキスパンダ装置を用いて拡張させられる。しかし、拡張していないケーシングストリングは、その上部末端又は下部末端のどちらか一方で、拡張処理の前に及び／又は間に、固定される必要がある。
【０００５】
本発明の第一の側面によると、拡張可能な導管を固定するための装置が提供され、該装置は拡張可能な導管の外面に備え付けられた少なくとも一つの構造体を含み、該構造体は中に前記拡張可能な導管が設置される第２の導管と係合することができ、拡張可能な導管が少なくとも部分的に拡張させられる時に、前記構造体が拡張可能な導管のためのアンカー及び／又はシールを提供する。
【０００６】
本発明の第二の側面によると、拡張可能な導管を固定する方法が提供され、該方法は、その外面に少なくとも一つの構造体を有する拡張可能な導管を提供し、該構造体は中に該拡張可能な導管が設置される第２の導管と係合して拡張可能な導管のためのアンカー及び／又はシールを提供することができ、拡張可能な導管を第２の導管に固定し、そしてその構造体を第２の導管と接触させるために少なくとも拡張可能な導管の一部を拡張する工程を含む。
【０００７】
本発明はまた、ケーシング等のような拡張可能な導管を提供し、該拡張可能な導管が拡張させられる時に、その導管は、第２の部材と係合するように適合されたその外面上の構造体を有する。
【０００８】
前記構造体は、弾性材料、ゴムのような第１の弾性材料の第１と第２のバンドからなるのが典型的であり、該第１と第２のバンドは軸方向に間隔を空けられており、第２のゴムのような第２の弾性材料の第３のバンドが、第１と第２のバンドの間に配置されている。前記第１の材料は、前記第２の材料より硬いほうが好ましい。前記第１及び／又は第２の材料は、アンカー及び／又はシールを強くするのに、その外面上にプロファイリングされても良い。
【０００９】
本発明のある特定の態様では、前記第１と第２のバンドは、２インチ（約５１ミリメーター）幅のバンドからなり、１０インチ（約２５０ミリメーター）幅で間隔をあけられている。前記第３のバンドは、典型的には１０インチ（約２５０ミリメーター）幅のバンドからなる。前記第１のゴムは、典型的には６０デュロメーターのゴムである。前記第２のゴムは、典型的には４０デュロメーターのゴムである。ゴムのバンドは、いずれか適当な硬さ及び幅であることができる。代わりに、前記第１のゴムが９０デュロメーターのゴムであることができ、ならびに、前記第２のゴムが６０デュロメーターのゴムであることができる。
【００１０】
ある代替の態様では、前記構造体は、ゴム又は他の適当な弾性材料のバンドからなる。該バンドが、導管の表面上にジグザグのパターンをつけるのが好ましい。前記ゴムは、いずれか適当な硬さであることができるが、典型的には約４０から９０デュロメーターであり、ただしこの範囲を外れた数値の硬さが使われても良い。
【００１１】
その、あるいはそれぞれの構造体の前記材料の特性及び形状は、特定の用途に合わせて選択されることができる。
【００１２】
拡張可能な導管は、典型的には拡張可能なケーシング又はライナーをからなる。しかし、該拡張可能な導管は、いずれか適当な拡張可能なパイプ等であっても良い。
【００１３】
前記構造体は、任意選択で、取り外し可能であり、導管が拡張させられる前に導管の外面に適用されるのが好ましい。前記構造体は、任意選択で、２つ以上の軸方向に間隔をあけられた構造体からなる。
【００１４】
前記第２の導管は、典型的にはボアホール、ケーシング、又はライナー等からなる。拡張可能なケーシングは、いずれかのタイプの導管と係合すれば良い。
【００１５】
本発明の方法は、典型的には、拡張可能な導管を半径方向に拡張させるためのエキスパンダ装置を提供する付加的な工程を含む。
【００１６】
エキスパンダ装置は、典型的にはコーンを含む。エキスパンダ装置はスチールから作られて良い。代わりに、エキスパンダ装置は、セラミック材料、あるいはスチールとセラミック材料を組み合わせたものから作られて良い。エキスパンダ装置は、任意選択で、柔軟性がある。
【００１７】
拡張可能な導管は、典型的には機械的な又は他の固定具（例えばスリップ）を用いて、第２の導管に、一時的に固定される。
【００１８】
本発明の態様を、単なる実施例として、添付図を参照して以下に記載する。
【００１９】
図を参照すると、図１は、拡張可能な導管１２を固定するための装置の例示的な態様を示している。拡張可能な導管１２が、ケーシング又はライナー１４の内側に設置されたのが示されている。従来、ケーシング又はライナー１４は、炭化水素の回収を容易にするのに、地層１６にあけられたボアホールをライニング又はケースするのに使われる。しかし、拡張可能な導管１２が、ボアホールをケース又はライニングするのに使われるライナー又はケーシングであっても良いことに留意されるべきである。
【００２０】
拡張可能な導管１２は、少なくとも１０％まで半径方向に拡張できるような塑性変形に耐えることのできる、いずれかのタイプの適当な導管であればよいが、ただし導管はこれよりも大きい又は小さい値まで半径方向に拡張させられてよい。
【００２１】
図１の上部は、拡張していない形状の拡張可能な導管１２を示しており、エキスパンダ装置１８が、半径方向への拡張力を与えるのに、その中に配置されている。図１の下部は、エキスパンダ装置１８により半径方向に拡張した拡張可能な導管１２の一部を示している。
【００２２】
エキスパンダ装置１８は典型的にはコーンを含む。エキスパンダ装置１８は、スチールから作られて良く、あるいは代わりにセラミック材料から、又はスチールとセラミック材料を組み合わせたものから作られて良い。エキスパンダ装置１８は、任意選択で、柔軟であるが、ただしこれは、エキスパンダ装置１８が、湾曲等を含む拡張可能な導管を拡張する必要がある場合に有利である。いずれかの従来のタイプのエキスパンダ装置１８が使われて良い。
【００２３】
図１で示されるように、拡張可能な導管１２は少なくとも一つの構造体を備え、概ねその外面１２ｓ上の２０（図１に示された唯一の構造体２０）に示されている。該構造体２０は、典型的には、拡張可能な導管１２の長さ方向の軸２６に沿って軸方向に間隔をあけられている第１と第２のバンド２２、２４を含む。第１と第２のバンド２２、２４は、典型的には幾分かの距離、例えば１０インチ（約２５０ｍｍ）の間隔を軸方向にあけられている。第１と第２のバンド２２、２４は、拡張可能な導管１２の外面１２ｓの周りに環状に延びる環状のバンドであるのが好ましいが、ただしこの形状は必須ではない。第１と第２のバンド２２、２４は、典型的には、第１のタイプのゴムの２インチ幅（約５１ｍｍ）のバンドを含む。構造体２０が、表面１２ｓの円周全部に延びている必要はない。
【００２４】
第１と第２のバンド２２、２４の間に配置されるのは、第２のタイプのゴムの第３のバンド２８である。第３のバンド２８は、好ましくは第１と第２のバンド２２、２４の間に延び、従って典型的には１０インチ（約２５０ｍｍ）幅である。
【００２５】
第１と第２のバンド２２、２４は、典型的には、第１の厚さである。第３のバンド２８は、典型的には第２の厚さである。第１の厚さは、典型的には第２の厚さよりも厚いが、ただしそれらは同じであって良い。従って、第１と第２のバンド２２、２４は、図１で概略的に示されているように、第３のバンド２８よりもさらに表面１２ｓから突き出ている。
【００２６】
第１のタイプのゴム（すなわち、第１と第２のバンド２２、２４）は、第２のタイプのゴム（すなわち、第３のバンド２８）よりも硬い硬度であるのが好ましい。第１のタイプのゴムは、典型的には６０デュロメーターのゴムであり、一方、第２のタイプのゴムは、典型的には４０デュロメーターのゴムである。デュロメーターは、ゴムの一般的な硬さの程度である。
【００２７】
ゴムの特定の性質は、いずれか適当なタイプであって良く、示されている硬さは単なる例示である。第１、第２、及び第３のバンド２２、２４、２８のそれぞれの寸法及び間隔は単なる例示であって、いずれか適当な寸法及び間隔であって良いことにも留意されるべきである。
【００２８】
図２（ａ）から図２（ｃ）を参照すると、実質的に構造体２０と同じである代替の構造体５０が示されている。図２（ａ）から図２（ｃ）に示されている態様では、構造体５０は第１の弾性材料の第１と第２のバンド５２、５４を含み、それらの間に配置される第２の弾性材料の第３のバンド５６を有する。
【００２９】
第１と第２のバンド５２、５４は、約１インチ（約２５．４ｍｍ）幅であり、約３インチ（約７６ｍｍ）の間隔をあけられている。第３のバンド５６は、従って３インチ幅である。
【００３０】
第１と第２のバンド５２、５４の第１の弾性材料は、典型的には第３のバンド５６の第２の弾性材料よりも硬い。図２（ａ）から図２（ｃ）で示される態様では、第１の弾性材料は、９０デュロメーターの硬さのゴムからなり、ならびに第２の弾性材料は、６０デュロメーターの硬さのゴムからなる。
【００３１】
構造体２０と違って、バンド５２、５４、５６の厚さは、実質的に同じである。特に図２（ｃ）から見て取られるように、第３のバンド５６の外面５６ｓはプロファイリングされている。外面５６ｓは、中に拡張可能な導管１２が設置される第２の導管（例えば、ライナー又はケーシング等の予め設置された部分、あるいは抗井構造）の内面に対する第３のバンド５６のグリップを強くするのにリブを付けられている。第１と第２のバンド５２、５４の外面も、プロファイリング（例えばリブ）されても良いことが認識されよう。
【００３２】
硬い方のゴムである２つの外側のバンド５２、５４は、比較的高温のシール及び比較的柔らかい方の第３のバンド５６のゴムに対するバックアップのシールを提供する。第３のバンド５６は、典型的にはより低温のシールを提供する。
【００３３】
使用に際して、構造体２０、５０は、（拡張していない）拡張可能な導管１２の外面１２ｓに適用される。構造体２０、５０は、拡張可能な導管１２の長さに沿って軸方向に間隔をあけた位置に適用されれば良く、構造体２０、５０の間隔及び個数は、その特定の用途に合わせて選ばれる。
【００３４】
次いで、拡張可能な導管１２が、ボアホール、ケーシング又はライナー１４、あるいは拡張可能な導管１２が装着されるべき何らかの他の導管の中に入れられる。図１（上部）で見られるように、拡張可能な導管１２がケーシング又はライナー１４の中に入れられると、環状部３０が、導管１２の外面１２ｓと、ケーシング又はライナー１４の内面１４ｉとの間にできる。エキスパンダ装置１８は、導管１２がケーシング又はライナー１４の中に入れられる前に、拡張可能な導管１２の拡張した部分１２ｅに設置されるのが典型的である。導管１２は、拡張可能な導管１２が半径方向に拡張する場合でも、（サイズは縮小するが）環状部３０が残る、すなわち、拡張可能な導管１２とケーシング又はライナー１４との間に間隙がある非干渉（ノンインターフィーランス、ｎｏｎ−ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）のタイプであることに留意されるべきである。拡張可能な導管１２は非干渉のタイプである必要はない。
【００３５】
拡張可能な導管１２の外面１２ｓは、ケーシング又はライナー１４の内面１４ｉと直接接触していないので、拡張可能な導管１２の少なくとも一部が半径方向に拡張させられる間、機械的な、あるいは他のタイプの固定具３２（例えばスリップ）が一時的なアンカーを提供するのに用いられる。機械的な、あるいは他のタイプの固定具３２は、いずれかの一般的なタイプであって良く、典型的には拡張可能な導管１２の拡張した部分１２ｅに、あるいはその近くに装着される。
【００３６】
機械的な、あるいは他のタイプの固定具３２がセットされると、エキスパンダ装置１８は、拡張可能な導管１２中を矢印３４の方向に押され、あるいは引かれる。エキスパンダ装置１８は、拡張可能な導管１２中を流体の圧力を用いて進まされて良く、あるいは拡張可能な導管１２に沿って一般的なピッグ又はトラックター（不図示）を用いてピッグされて良い。エキスパンダ装置１８は、代わりに（例えばストリングからの）重さを用いて進められて良く、あるいは（例えば、ドリルパイプ、ロッド、コイルドチュービング、又はワイヤーライン等を用いて）拡張可能な導管１２中を引かれて良い。
【００３７】
エキスパンダ装置１８が（いずれかの一般的な方法を用いて）拡張可能な導管１２に沿って進められると、図１の下部に図示されているように、それは導管１２を半径方向に拡張する。導管１２が拡張させられると、構造体２０、５０も拡張させられ、それにより、構造体２０、５０（すなわち、第１、第２、及び第３のバンド２２、２４、２８、５２、５４、５６のゴム）が、ケーシング又はライナー１４の内面１４ｉの一部と係合する。第１と第２のゴム（すなわち、バンド２２、２４、５２、５４）の外面と、任意選択で、固定及び／又はシールするのを強めるのにプロファイリング（例えば、リブ等）されている第３のゴム（すなわち、バンド２８、５６）とを有するのが有利である。
【００３８】
第１、第２、及び第３のバンド２２、２４、２８、５２、５４、５６のゴムが、ケーシング又はライナー１４の内面１４ｉと係合すると、それらは、第１及び／又は第２のゴムと内面１４ｉとの間に引き起こされる摩擦によるアンカー箇所を提供する。このアンカー箇所は、拡張可能な導管１２をケーシング又はライナー１４に固定する。
【００３９】
加えて、第１及び／又は第２のゴムが、環状部３０をシールする環状の圧力シールに結果としてなるシールとして働いても良い。２つ以上の構造体２０、５０が軸方向に間隔をあけた位置に設けられている場合には、その構造体２０、５０の間の環状部３０の部分は、お互いに隔てられることになる。
【００４０】
構造体２０、５０が拡張させられ、それにより、第１と第２のゴムが拡張可能なケーシング１２のための少なくとも一つのアンカー箇所（及び任意選択で環状部３０のためのシール）を提供した後に、機械的な、あるいは他のタイプの固定具３２が解除され、そして任意選択でケーシング又はライナー１４から取り外される。
【００４１】
図３を参照すると、代替の拡張可能な導管１００、すなわち本発明の装置の第２の態様が示されている。拡張可能な導管１００は、拡張可能な導管１２と実質的に同じであるが、その外面１００ｓにさらなる代替の構造体１５０を有する。
【００４２】
拡張可能な導管１００は、少なくとも１０％まで半径方向に拡張させることができる塑性変形に耐えることのできるいずれかのタイプの適当な導管であれば良いが、ただしこれよりも大きい又は小さい値まで半径方向に拡張されて良い。
【００４３】
図３から見て取れるように、拡張可能な導管１００は、導管１００がボアホール等に入れられる間にエキスパンダ装置（例えば、エキスパンダ装置１８）が設置される予め拡張した部分１００ｅを備えている。エキスパンダ装置は、導管１００がボアホールに入れられている間に導管内に設置される必要はなく、導管１００が適所になったら導管内に設置させることができることに留意されるべきである。
【００４４】
図３に示されているように、拡張可能な導管１００は、概ね１５０で示される、少なくとも一つの構造体を備える。多くの構造体１５０が、導管１００の外面１００ｓに適用されているのが示されており、それぞれの構造体は、約１２インチ（約３０５ｍｍ）まで、お互い軸方向に離されている。
【００４５】
構造体１５０は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に最も良く示されている。その代替の構造体１５０は、ジグザグの形状である。この態様では、その又はそれぞれの構造体１５０は、例えば９０デュロメーターの硬さであり、ならびに約０．１２インチ（約３ｍｍ）の厚さで約２．５インチ（約２８ｍｍ）幅であるゴムの一本のバンドからなる。
【００４６】
ジグザグのパターンを付与し、それ故に構造体１５０が使用に際してもたらすグリップ及び／又はシールの強度を強くするのに、いくつかのスロット１５２ａ、１５２ｂ（例えば２０個）が、ゴムのバンドに施される。スロット１５２ａ、１５２ｂは、典型的には約２インチ（約５０ｍｍ）の長さで、約０．２インチ（約５ｍｍ）幅である。
【００４７】
スロット１５２ａは、約２０個、円周上に間隔をあけた位置に、それぞれの間を約１８°とされ、バンドの一方の縁１５０ａに沿って施される。その後、その処理が、バンドのもう一方のサイド１５０ｂに別の２０個のスロット１５２ｂを施すことにより繰り返され、そのもう一方のサイドのスロットは、他方のサイドのスロット１５２ａから周辺上で９°ずらされている。
【００４８】
使用に際し、構造体１５０は、（拡張していない）拡張可能な導管１００の外面１００ｓに適用される。構造体１５０は、図３で見られるように、拡張可能な導管１００の長さに沿って軸方向に間隔をあけた位置に適用されて良く、構造体１００の間隔及び個数は、特定の用途に合わせて選ばれる。
【００４９】
その後、拡張可能な導管１００はボアホールか、ケーシング又はライナー１４か、あるいは拡張可能な導管１００が装着されるべき何れかの他の導管に入れられ、上記の導管１２と実質的に同じ方法で使用される。
【００５０】
拡張可能な導管を第２の導管に固定するための、ここで記載の方法及び装置を使用することで、構造体を備える拡張可能な導管を使用し抗井をケースすることが、セメントを用いずに可能になる。これは、必要な材料及び掘削装置の中断時間の削減により特にコストの点で顕著な利点を有する。
【００５１】
このように、拡張可能な導管を第２の導管に固定する方法及び装置が提供される。ある態様の装置及び方法は、任意選択で、拡張可能な導管と第２の導管の間にシールを提供する。ある態様の装置は、特別に配置され、かつ構成されている、弾性材料からなる様々な層又はバンドの構造体を含み、拡張可能な導管と第２の導管の間に良好なアンカー及び／又はシールを提供する。
【００５２】
改変及び改良が、本発明の範囲から外れないで、上記のものになされて良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  拡張可能な導管をボアホールに固定するための装置の例示的な態様の概略断面図である。
【図２】  （ａ）  図１の装置の外面に適用される構造体の第１の形状を示している正面図である。
（ｂ）  図２（ａ）の構造体の端面図である。
（ｃ）  プロファイリングされた外面を示している、図２（ａ）及び図２（ｂ）の構造体の一部の拡大図である。
【図３】  外面に異なる構造体を有し、拡張可能な導管をボアホールに固定するための装置の代替の態様の概略断面図である。
【図４】  （ａ）  図３の構造体の正面図である。
（ｂ）  図４（ａ）の構造体の端面図である。
【符号の説明】
１２…拡張可能な導管、  １２ｅ…拡張した部分、  １２ｓ…外面、  １４…ケーシング又はライナー、  １４ｉ…内面、  １６…地層、  １８…エキスパンダ装置、  ２０…構造体、  ２２、２４、２８…バンド、  ２６…長さ方向の軸、  ３０…環状部、  ３２…固定具、  ３４…矢印、  ５０…構造体、  ５２、５４、５６…バンド、  ５６ｓ…外面、  １００…拡張可能な導管、  １００ｓ…外面、  １５０…構造体、  １５０ａ、１５０ｂ…バンドのサイド（縁）、  １５２ａ、１５２ｂ…スロット。
【図１】
0004689911.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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