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Verfahren und Vorrichtung zur Zementation von Tiefbohrungen
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führungen der Rohrstrang offengelassen wird und die Steuerung der Zementierung bzw. die Ventilfunktion zur Verhinderung des Zurückdrückens des Zementbreies von den beiden den Zementbrei von der Bohrspülflüssigkeit trennenden Dichtungskörpern, den sogenannten Zementierpfropfen, übernommen wird.
Das erfindungsgemÅajje Verfahren zur Zementation von Tiefbohrungen ist dadurch gekennzeichnet, dass zunächstindenRohrstrangein Dichtungskörper beliebiger Form eingebracht wird, wobei dieser Dichtungskörper mindestens eine beispielsweise durch eine Membran vorerst verschlossene Durchflussöffnung besitzt, worauf die für die Zementation vorgesehene Zementbreimenge in den Rohrstrang eingebracht und mit einem zweiten nachgeschobenen Dichtungskörper mittels des Spülflüssigkeitsdruckes so lange eingedrückt wird, bis der erste Dichtungskörper nach Passieren eines ringförmigen Widerlagers im Rohrstlànguntertcil an einem Anschlag, beispielsweise einer Stop-Platte, über dem Rohrstrangende, z. B.
Rohrschuh, ansteht
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den ersten Dichtungskörper anordnet, worauf nunmehr der durch die Spülflüssigkeit ausgeübte Druck beendet werden kann, da der Zementbrei am Zurückfliessen in den Rohrstrang durch den zweiten Dichtungkörper gehindert wird, weil dieser infolge des Widerlagers im Rohrstrangunterteil nicht mehr hochsteigen kann und somit diesen gegenüber dem Zementbrei abdichtet.
Die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendete Vorrichtung besteht dabei aus einem Metallring mit einer Auflage aus elastischem Werkstoff, dem ersten und zweiten Dichtungskörper sowie aus einem im Rohrstrangunterteil angebrachten Anschlag und den entsprechenden Futterrohren samt Schuh. Dieser elastische Ringkörper kann dabei den Innendurchmesser des Rohrstranges verändern, besitzt aber eine Form, beispielsweise eine ringartig ausgebildete Dichtungslippe, die ein Zurückgleiten des zweiten Dichtungskörpers verhindert.
Der zur Verwendung gelangende zweite Dichtungskörper, der den Zementbrei nach oben von der Spül- flüss : keittrennt, besitzt ebenfalls eine ringartig ausgebildete Dichtungslippe, die beim Hochdrücken des Dichtungskörpers infolge des hydrostatischen Druckes der im Ringraum stehenden Zementsäule gegen den Metallring gedrückt und an diesem widerlagerartig abgestützt wird. Auf diese Weise wirkt der zweite Dichtungskörper als Ventilkörper, während der Metallring als Ventilsitz fungiert.
Dabei wird eine durch denDruck des Zementbreies bewirkte Flächenpressung zwischen den beiden Dichtungslippen erreicht, u. zw. wird dieLippedesDichtungskörpers nach aussen, die flexible Auflage des Metallringes dagegen nach innen verformt, so dass sich mit steigendem Druck eine Vergrösserung der Dichtungsflächen ergibt.
Auf diese Weise kann der gesamte Futterrohrstrang oberhalb des Metallringes bis zur Zementabbindung drucklos gehalten werden, ohne dass ein zusätzliches Ventil benötigt wird. Da überdies alle den normalen Futterrohrinnendurchmesser verengenden Teile aus gut bearbeitbaren Werkstoffen gefertigt sind, wird durch das erfindungsgemässe Verfahren und der in Verbindung damit stehenden Vorrichtungen neben einer we- sentlichen Vereinfachung der Zementationsausrilstungen und der Handhabung auch eine erhöhte Sicherheit, sowie eine wirtschaftliche und allgemeine Verwendbarkeit für Futterrohrzementationen erreicht.
In den Zeichnungen wird der Gegenstand der Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt den Endteil eines Futterrohrstranges im Längsschnitt. Mit 1 ist der Futterrohrschuh bezeichnet, der mit ein bis zwei Futterrohren 2 verschraubt ist. Darauf schliesst eine sogenannte Stop-Platte 3 an, worauf ein kurzes Futterrohrstück 4 zur Aufnahme des ersten Dichtungskörpers 9 gesetzt wird. Gegebenenfalls werden die Teile 3 und 4 aus einem Stück gefertigt, wodurch sich eine Stop-Platte besonderer Ausführung ergibt. In einem solchen Fall entfällt der Einbau einer Verbindungsmuffe 5.
An das Futterrohrstück 4 schliesst mittels einer Verbindungsmuffe 5 direkt das Rohrkragenstück 6 an, in dessenoberenteileinhakenförmiger Metillring 7 eingeschraubt wird. Zusätzlich kann dieser durch einen gleichfalls eingeschraubten Fixiernippel in der richtigen Lage gehalten werden. Das Rohrkragenstück 6 weist in seiner ganzen Länge genormte Muffenaussendurchmesser für die entsprechenden Futterrohrdimensionen auf und ist an seinem unteren Ende mit einem Zapfen und an seinem oberen Ende mit einem Muf- fenanschluss versehen. Im Mittelteil, unmittelbar unter dem Ringsitz, ist der Innendurchmesser des Rohr- kragenstückes 6 bis auf normale Futterrohrwandstärken erweitert.
In diesem erweiterten Innenraum, der zur Aufnahme des zweiten Dichtungskörpers 10 bestimmt ist, vermag sich letzterer auf seinen vollen Aussendurchmesser zu erweitern.
Der Metallring 7 trägt an seinem Unterteil eine besonders geformte Auflage 8 aus elastischem Werkstoff. Gegebenenfalls kann aber auch für einfachere Fälle der Metallring ohne Auflage eingebaut werden. Die beiden Dichtungskörper 9 und 10 werden durch den Metallring 7 hindurchgedrückt und befinden sich
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über der Stop-Platte 3. Dabei wird der untere Dichtungskörper 9 durch das Futterrohrstück 4 und die Muffe 5 umschlossen, während der mit ein m vorzugsweise verstärktenoberteil 11 ausgebildete zweite Dichtung- körper 10 im mittleren Bereich des Rohrkragenstückes 6 stehen bleibt. An den Metallring 7 schliesst so- dann der übliche Futterrohrstrang 12 an.
In Fig. 2 wird im Längsschnitt der Futterrohrstrang gemäss Fig. 1 gezeigt, jedoch nach erfolgter Ein- bringung der zur Zementation vorbestimmten Zementbreimenge. Dabei ist ersichtlich, dass der erste Dich- tungskörper 9 infolge des von der Zementbreisäule ausgehenden Druckes gegen den zweiten Dichtungskör- per 10 gepresst wird und beide Dichtungskörper wiederum gegen den Metallring 7 mit der elastischen Auf- lage 8 gedrückt werden. Die Pfeile sollen dabei die Fliessrichtung des zurückströmenden Zementbreies an- zeigen.
Nach erfolgter Zementation ist der Ringraum 13 sowie der Futterrohrinnenraum 14 unterhalb des Dich- tungskörpers 9 mit Zementbrei gefüllt, während sich im Innenraum 15 oberhalb des Dichtungskörpers 10 die Bohrspülung befindet. Infolge des Gleichgewichtsbestrebens dieser beiden Flüssigkeitssäulen werden die Dichtungskörper durch den hydrostatischen Differenzdruck angehoben, wobei der Dichtungskörper 10 gegen den Metallring 7 und dessen Auflage 8 gepresst wird und die erfindungsgemäss beabsichtigte Dicht- wirkung ausübt.
Fig. 3 zeigt im Längsschnitt in vergrösserter Darstellung den Metallring 7 mit der eingebauten Auf- lage 8 aus elastischem Werkstoff.
In Fig. 4 wird im Längsschnitt eine der möglichen Formen des Metallringes 7 dargestellt.
Fig. 5 zeigt im Längsschnitt den nach Einbringung des Zementbreies eingebrachten zweiten Dichtungskörper 10. Zur Erhöhung der Steifigkeit werden Metalleinlagen 16, beispielsweise aus Messing, Bronze u. dgl., verwendet. Der Dichtungskörper 10 besteht vorzugsweise aus einem abriebfesten Gummi, während der Innenteil 17 aus Hartgummi besteht. Um bei Aufhören des Pumpendruckes eine Federwirkung des Dichtungskörpers zu erhalten, dient der Endteil 18.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Zementation von Tiefbohrungen, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst in den Rohrstrang ein DichtUngskörper beliebiger Form eingebracht wird, wobei dieser Dichtungskörper mindestens eine beispielsweise durch eine Membran vorerst verschlossene Durchflussöffnung besitzt, worauf die für die Zementation vorgesehene Zementbreimenge in den Rohrstrang eingebracht und mit einem zweiten nachgeschobenen Dichtungskörper mittels des Spülflüssigkeitsdruckes so lange eingedrückt wird, bis der erste Dichtungskörper nach Passieren eines ringförmigen Widerlagers im Rohrstrangunterteil an einem Anschlag, beispielsweise einer Stop-Platte, über dem Rohrstrangende, z. B.
Rohrschuh, ansteht und der Dichtungskörper beispielsweise die Membran durch den aufgebrachten Druck vom Zementbrei durchstossen wird, worauf dieser durch die freigegebene Öffnung bzw. Öffnungen des ersten Dichtungskörpers aus dem Rohrstrangende austritt und der zweite Dichtungskörper nach Passieren des ringförmigen Widerlagers sich über dem erstenDichtungskörper anordnet, worauf nunmehr der durch die Spülflüssigkeit ausgeübte Druck beendet wird.