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Vorrichtung zum Formen von Strömungsdurchgängen in der Wandung von in einem Bohrloch eingebauten Futterrohren
Die Erfindung betrifft einevorrichtung zumFormen von Strömungsdurchgängen in der Wandung von in einem Bohrloch eingebauten Futterrohren mit einer einen Kanal bildenden Einrichtung aus säure- beständigem Metall, die an den Futterrohren befestigt ist und seitlich ausgefahren wird.
Es sind bereits verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Verbindungskanälen zwischen dem Inneren der Auskleidung eines Bohrloches und porösen, nutzbaren Erdschichten beim Ein- zementieren der Auskleidung bekannt. Nach einem bekannten Verfahren wird ein mit horizontal be- weglichen Kolben versehenes Auskleidungsrohr in das Bohrloch hinuntergelassen, daraufhin werden die Kolben durch Druck in den Kontakt mit den Erdschichten gebracht und schliesslich wird die Zementierflüssigkeit eingebracht. Zur Herstellung der endgültigen Verbindung des Inneren der Auskleidung mit der nutzbaren Erdschichte werden die Kolben auf chemische oder mechanische Weise durchgängig gemacht.
Um diesen Durchgang zu erreichen, wurde auch schon vorgeschlagen, den Kolben teilweise aus einem säurelöslichen Material herzustellen. Insbesondere wurde auch schon eine säurelösliche Verschlussschraube oder Verschlusskappe verwendet, die durch Einleiten von Säure in das Rohr zumindest teilweise gelöst oder zersetzt und somit aus ihrer Lage entfernt wurden, um das entsprechende Rohrende freizugeben.
Bis vor kurzem wurden die Bohrlochgehäuse oder Bohrrohre in Bohrlöcher durch Einzementieren eingesetzt, wobei eine Zementaufschlämmung durch das Gehäuse nach unten und dann um die Aussenseite des Gehäuses gepresst wurde, um den ringförmigen Raum zwischen der Aussenseite des Gehäuses und der umgebenden Wand der Bodenformation zu füllen. Nach Erhärten des Zementes wurde die Verbindung zwischen dem Gehäuse und der zu bearbeitenden Zone durch Lochsprengung, z. B. mittels Geschosskugeln oder geformter Ladungen, hergestellt. Dieses Verfahren ist nicht zufriedenstellend, da im Zement um die Durchlässe herum Spalte entstehen, die vertikale Verbindungen zwischen den einzelnen Löchern ergeben.
Dadurch wird eine selektive Behandlung der einzelnen Bodenformationen verhindert, daein eingespritztes Behandlungsmittel nach oben oder nach unten durch den gespaltenen Zement wandern kann.
Nach einem verbesserten Verfahren werden bekanntlich eine Vielzahl von Stollen oder Durchgangskanäle bildenden Einrichtungen an derAussenseite des Gehäuses angeschweisst, derart, dass sie mit den in der Gehäusewand befindlichen Löchern ausgerichtet sind. Diese, die Stollen oder die Kanäle bildenden Einrichtungen bestehen aus teleskopisch verschiebbaren Rohren oder Manschetten, die eingefahren sind, wenn das Gehäuse in das Bohrloch eingesetzt wird. Zur Herstellung der Verbindung mit der Nutz-
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zone werden die teleskopischen Rohre ausgefahren. Die Zementaufschlämmung wird in den Raum zwischen dem Gehäuse und der Bohrlochwand entweder vor oder nach dem seitlichen Ausfahren der Rohre eingeführt.
Die teleskopischen Rohre bestehen aus Stahl oder einem ähnlichen säurebeständigen Metall und die äusseren Rohrenden sind in der schon beschriebenen Weise durch säurelösliche Teile verschlossen. Wenn die Verbindung zwischen der Nutzzone und dem Inneren des Gehäuses hergestellt werden soll, wird Säure in das Gehäuse und in die sich seitlich erstreckenden Teleskoprohre eingeführt, um die Verschlüsse aufzulösen. Unabhängig von der Stärke und der Natur der in die Rohre eingeführten Säure werden die Verschlüsse nur dann leicht und schnell aufgelöst, wenn eine entsprechende Zirkulation der Säure erfolgt.
Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Säure, die die Oberfläche eines festen säurelöslichen Materials angreift, zuerst die äusserste Schicht des Materials löst. wonach die Säure daran gehindert wird, ihre tatsächliche Lösungsfähigkeit zu entfalten, u. zw. wegen der Auflösungsprodukte, die dazu neigen, eine Schutzschicht zwischen der aufzulösenden Fläche und der Säure aufzubauen. Dadurch wird frische oder nicht verbrauchte Säure daran gehindert, die weiter unten liegende Schicht des säure- löslichen Materials aufzulösen. Diese Erscheinung ist besonders deutlich dort, wo die Säure verhältnis- mässig kleine Bereiche angreift.
So wird, wenn beispielsweise eine Fläche einer Magnesiumplatte oder -scheibe mit Essigsäure angefeuchtet wird, die Säure nahezu sofort eine dünne Oberflächenschicht auf- lösen, worauf dann jedoch die Säure im wesentlichen inaktiv wird, da sich Magnesiumacetat bildet.
Dies neigt dazu, sich als Barriere zwischen der anzugreifenden Fläche und der nicht verbrauchten Säure abzusetzen und dadurch eine weitere Wirkung dieser Säure auf ungelöstes Material zu hindern. Es wurde gefunden, dass aus diesem Grunde eine übermässig lange Zeit benötigt wird, um den Metallverschluss in dem Rohr aufzulösen und aus diesem zu entfernen.
Ziel der Erfindung ist es, eine Verschlussvorrichtung zu schaffen, die die Nachteile der bekannten
Einrichtungen nicht aufweist und eine tatsächliche Auflösung des Verschlusses durch die Säure gestattet und eine ausreichende endgültige Zirkulation und Bewegung der Säure während des Auflösevorganges gewährleistet, so dass die Zersetzung und Entfernung des Verschlusses innerhalb kurzer Zeit erfolgt.
Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass ein aus säurelöslichem Metall bestehender
Verschluss vorgesehen ist, der aus einem im wesentlichen zylindrischen Körper mit einer Axialbohrung besteht, wobei das rückwärtige Ende des Verschlusses offen und das Vorderende geschlossen ist und die dieBohrungumgebende Wand einen ringförmigen Bereich zwischen dem rückwärtigen und dem vorderen
Ende mit wesentlich geringerer Radialdicke aufweist.
Durch die Erfindung wird der Vorteil erzielt, dass auf Grund der Ausbildung eines Bereiches dünne- rer Wandstärke genügend genau vorausgesagt werden kann, wie lange die Auflösung des Verschlusses dauert, und dass man absolut sicher ist, dass der Verschluss wirklich aufgelöst wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Vorderende des Verschlusses eine bedeutende Materialstärke auf- weisen kann. Dies ist von grosser Bedeutung, da das Vorderende, wenn das Futterrohr in das Bohrloch versenkt wird, an der Wand des Bohrloches reibt und daher sehr widerstandsfähig sein muss.
Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung kann der Verschluss an seinem Vorderende mit einem säurelöslichen Aussengewinde und an seinem rückwärtigen Ende mit einer säurebeständigen Dichtung versehen sein, wobei das Aussengewinde mit einem entsprechend ausgebildeten, am freien Ende der Manschette angeordneten Innengewinde verschraubt ist und die Dichtung an der Innenwandung der Manschette anliegt.
Wenn die Säure einmal einen ausreichenden Teil des Verschlusses weggelöst hat, um diesen vom Rohrende zu entfernen, versucht der auf das äussere Vorderende des Rohres wirkende Aussendruck, wenn dieser grösser ist als der innerhalb des Rohres vorhandene Druck, den Verschluss gegen und in das Innere des Rohres zu schleudern. Beim erfindungsgemässen Verschluss sind Vorkehrungen getroffen, die nach innen gerichtete Bewegung des Verschlusses zu verzögern, bis der Hauptteil desselben aufgebraucht wor- den ist.
Das seitliche Ausfahren der teleskopisch verschiebbaren Rohre geschieht in bekannter Weise durch Errichten eines Druckes im Gehäuse. Dieser Druck muss ausreichend sein, um die Haltekraft der Befestigungsmittel zu überwinden. In der Praxis hat sich gezeigt, dass auf Grund von Fehlleistungen oder andern Pannen, beispielsweise fehlerhafte Zusammenbau der die Stollen oder Kanäle bildenden Einrichtungen, einige der Rohre manchmal vorzeitig gegen die Bodenformation herausgedrückt werden können. Dadurch ist die Gefahr gegeben, dass der mit dem Endschraubverschluss versehene Vorderabschnitt des Rohres durch die reibende Berührung mit der Bohrlochwand aufgerissen wird, wodurch dann eine freie Verbindung zwischen dem Inneren des Gehäuses und dem das Gehäuse umgebenden Raum hergestellt wird.
Dies ist natürlich höchst unerwünscht, da dadurch ein wirksamer Druckaufbau innerhalb
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des Gehäuses verhindert wird, der zum Austreiben der Rohre gegen die Bodenformation zur gewünschten
Zeit benötigt wird. Durch diesen geringeren Druck kann ferner flüssiger Zement von ausserhalb des Ge- häuses in dessen Innenraum zurücktreten. Es ist daher auch Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, bei der das rückwärtige Ende einer jeden einen Stollen oder Kanal bildenden Einrichtung i mit einem die Strömung einschränkenden Sicherheitsmittel ausgerüstet ist, das einen stark begrenzten
Flüssigkeitsstrom vom Inneren des Gehäuses gegen den Endschraubverschluss gestattet, das aber den Flüs- sigkeitsstrom durch das Rohr in das Innere des Gehäuses verhindert.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass keine chemische Isolierung zum Abdichten des
Verschlusses gegenüber der Rohrwand verwendet wird.
Es ist vielmehr gemäss einem vorzugsweisen Merkmal der Erfindung die Dichtung als O-Ring ausge- bildet und in einer Nut des Verschlusses angeordnet.
0-Ringe sind aussergewöhnlich gute Dichtungen und die Dichtungswirkung ist umso grösser, je grösser der Druck ist. Daher verhindert die Anordnung des O-Ringes angrenzend an das rückwärtige Ende des Verschlusses tatsächlich das Eindringen von Stoffen von aussen in das Rohr. Ausserdem blockiert der O-Ring das Austreten von Material aus dem Inneren des Rohres nach aussen. Der Diaphragmastrei- ten, der so zuerst durch die Säure aufgelöst und weggefressen wird, soll vor dem O-Ring angeordnet werden, d. h. zwischen dem 0-Ring und dem Vorderende des Verschlusses, so dass der Fluss der Säure nicht gestört wird.
Die ringförmige Diaphragmazone mit im wesentlichen verminderter Radialdicke wird vorzugsweise durch Schneiden oder Einarbeiten einer verhältnismässig schmalen Rille in der Körperinnenwand gebil- det, die die oben genannte Bohrung umschliesst. Diese Rille muss eine solche Tiefe haben, dass der ver- bleibende Wandabschnitt ausserordentlich dünn, aber ausreichend stark ist, um die auf den Verschluss wirkenden Drücke auszuhalten. Da der Diaphragmastreifenabschnitt gegen Erosion und andere Kräfte, die vorzeitige Zerstörung bewirken, geschützt ist, kann das Diaphragma extrem dünn sein.
In der Praxis wurde festgestellt, dass bei einer Bohrlochtiefe von 4572 m, für die die Stollen oder
Kanäle bildenden Vorrichtungen der vorliegenden Art bestimmt sind, ausgezeichnete Ergebnisse erhal- ten werden, wenn die Dicke des Diaphragmastreifens etwa zwischen 0,762 mm und l, 016 mm beträgt.
Nachdem sich die Säure durch den Diaphragmastreifen durchgefressen und einen Teil der Aussenge- winde verbraucht hat, wird der Verschluss aus dem Gewindeeingriff mit dem Rohr gelöst. Das Rohr kann mit Brems- oder Haltemitteln versehen sein, die hinter dem rückwärtigen Ende des Verschlusses ange- ordnet sind und die vorteilhafterweise einen Flansch oder Vorsprung aufweisen, der von der Innenwand des Rohres nach innen absteht, so dass er einen Sitz für den Verschluss bildet. Dieser Sitz, der als Auflage für den Verschluss dient, verhindert eine Bewegung des Verschlusses nach innen. Auf diese Weise wird jeder Versuch, den Verschluss nach innen zu drücken, tatsächlich vereitelt. Nur nachdem der gesamte Verschluss durch die Säure verbraucht ist, können die Verschlussreste von dem Vorsprung loskommen und in das Innere des Rohres eintreten.
Die die Strömung begrenzenden Mittel sind zweckmässigerweise in Form einer Sicherheitskappe ausgebildet, die am rückwärtigen Ende der den Stollen oder Kanal bildenden Vorrichtung aufgeschraubt oder in einer andern Weise befestigt ist. Diese Kappe befindet sich an einer Stelle, die im wesentlichen in einer Ebene mit der Innenwand des Gehäuses liegt und mit dem zugehörigen Loch übereinstimmt.
Vorzugsweise in der Mitte der Kappe ist ein enger Durchgang mit einem Absperr- oder Regulierventil an der Kappe angeordnet, um die Flüssigkeit aus dem Inneren des Gehäuses in das Rohr der den Stollen oder Kanal bildenden Vorrichtung durchzulassen, während der Durchfluss aus der Vorrichtung durch den Durchgang in das Innere des Gehäuses gesperrt ist. Die Kappe kann aus säurelöslichem Metall, wie Zink oder Magnesium, hergestellt sein.
Nach einer vorzugsweisen Weiterbildung der Erfindung besteht ein Teil der Kappe aus einem säurebeständigen Metall, der einen Mittelteil aus säurelöslichem Metall aufweist, wobei dieser Mittelteil mit einem ventilgesteuerten Durchgang versehen ist.
Der durch das Ventil gesteuerte Durchgang ist in dem säurelöslichen Einsatz angeordnet und nachdem die teleskopischen Rohre durchDruckaufbau imGehäuse in ihre Arbeitsstellung ausgefahren worden sind - wobei der Flüssigkeitsstrom durch den engen Durchlass in dem Einsatz das Ausfahren des Rohres bewirkt-wird Säure in das Gehäuse eingeführt, um den Einsatz aufzulösen und zu zersetzen. Die zum Aufbau des Druckes im Gehäuse verwendete Flüssigkeit kann eine schwache Säure enthalten. Die schwa- che Säure benötigt jedoch eine verhältnismässig lange Zeit, um den Einsatz mit seinem Ventil aufzulösen, so dass ausreichend Zeit verfügbar ist, um die Teleskoprohre richtig auszustossen.
Das Auflösen des Einsatzes durch Säure wird natürlich dadurch erleichtert, dass durch den Einsatz der Durchgang an-
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gebracht ist, da dieser die dem Angriff der Säure ausgesetzte Berührungsfläche vergrössert. Nachdem der den ventilgesteuerten Durchgang aufweisende Einsatz durch die Säure zerstört ist, ist eine ausrei- chend unbegrenzte und ungestörte Verbindung zwischen dem Inneren des Gehäuses und der den Stollen oder Kanal bildenden Vorrichtung hergestellt, da der Rest der Kappe dann einen verhältnismässig grossen Durchgang begrenzt.
Gemäss einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung weist der Mittelteil eine nach innen abge- schrägte Fläche auf, die mit einer ergänzend ausgebildeten Fläche des säurebeständigen Körperteiles in Berührung steht und die nach Auflösen des säurelöslichen Mittelteiles eine konische Auflagerfläche am
Körperteil als Sitz für eine Kugeldichtung darstellt.
Nach einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung ist in der den Kanal bildenden Ein- richtung ein Innensitz zur Aufnahme einer Kugeldichtung nach Auflösung des Mittelteiles durch Säure vorgesehen, wobei diese Kugeldichtung kleiner ist als der Mittelteil.
Nachdem der säure Lösliche Einsatz durch die Säure aufgelöst ist, bleibt der säurebeständige Teil der
Kappe bestehen und begrenzt einen Durchgang, dessen Innendurchmesser dem Durchmesser des säurelös- lichen Einsatzes entspricht und eine konische peripher liegende Auflagefläche bildet. Wenn dieser er- weiterte Durchlass oder Durchgang während der Arbeit des Bohrloches aus irgendeinem Grunde geschlos- sen werden soll, kann eine Kugeldichtung in die Flüssigkeit im Gehäuse gebracht und in dieser schwe- bend gehalten werden, damit sie sich selbst gegen die konische Fläche, diese abdichtend, anlegt.
Der
Durchmesser des säurelöslichen Einsatzes und demzufolge derjenige des durch Auflösung gebildeten
Durchganges, muss jedoch kleiner sein als der Durchmesser des Teleskoprohres, damit ein unerwünschtes
Einziehen oder Einfahren der Rohre in das Innere des Gehäuses verhindertwird, wenn sie in irgendeiner
Weise aus ihren Haltemitteln gelöst werden.
Ein weiteres vorzugsweises Merkmal der Erfindung besteht darin, dass quer über den Durchflusskanal im Rohrstutzen einFilter angeordnet ist. Dadurch werdeneintretende Festsubstanzen aus dem eintreten- den Öl oder Gas entfernt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der in den Zeich- nungen dargestellten Ausführungsbeispiele. Fig. l ist ein Teil einer Seitenansicht eines Bohrlochgehäu- ses, an dessen Aussenwand eine einen Stollen oder Kanal bildende Vorrichtung befestigt ist, wobei die
Vorrichtung ein Endrohr oder eine Endmanschette aufweist, die mit einem säurelöslichen Metallschraub- verschluss gemäss der Erfindung verschlossen ist. Zur Vereinfachung der Darstellung sind solche Elemen- te, die nicht einen Teil der Erfindung bilden, weggelassen.
Fig. 2 ist eine Endansicht des Vorderendes des erfindungsgemässen Schraubverschlusses, Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie III -III in Fig. 2,
Fig. 4 zeigt teilweise im Schnitt und teilweise im Seitenaufriss den Schraubverschluss, wie er in eine
Manschette oder ein Rohr, beispielsweise gemäss Fig. l eingeschraubt ist, wobei das Rohr hinter dem Verschluss mit einer Filterplatte ausgerüstet ist.
Fig. 5 ist ein Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. l in vergrössertem Massstab, Fig. 6 ist ein Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5, Fig. 7 ist eine Ansicht einer Sicherheitskappe gemäss Fig. 5 in Richtung des Pfeiles B gesehen, Fig. 8 ist ein Querschnitt durch das den Stollen oder Kanal bildende Rohr entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 4, Fig. 9 ist ein vergrösserter Aufriss des vom Rohr entfernten Gitters, Fig. 10 ist ein noch mehr vergrösserter Schnitt durch das Gitter gemäss Fig. 9, der die Zusammensetzung des Gitters aus einem mit einem Kunststoff beschichteten Metallkern zeigt und Fig. 11 ist eine der Fig. 10 ähnliche Ansicht, die das Gitter bestehend aus einem homogenen Körper aus Kunststoff zeigt.
In den Zeichnungen und insbesondere in den Fig. l und 5 ist eine einen Stollen oder Kanal bildende Vorrichtung --100-- an der Aussenfläche eines Bohrlochgehäuses-10-- befestigt. Für diesen Zweck ist das Bohrlochgehäuse--10--, das ein bearbeitetes Loch oder eine Öffnung --99-- aufweist (Fig. 5) mit einem Ansatzstück oder einer Befestigungsnabe --98-- versehen, die an der Aussenwand des Gehäuses angeschweisst ist, wie beispielsweise bei --97-- gezeigt ist. Die den Stollen oder Kanal bildende Vorrichtung --100-- weist einen hohlen, zylindrischen, rückwärtigen Befestigungsteil --96-- auf, dessen Aussengewinde --95- mit dem Innengewinde --94-- des Ansatzstückes --98-- im Eingriff steht.
Der rückwärtige Befestigungsteil --96-- des Elementes --100-- endet in einem Vorderring oder Flanschteil - -93--, der in einen Ringraum --92-- passt, der durch den durch das Ansatzstück --98--gebildeten Vorsprung --91-- begrenzt ist. Eine Dichtung, beispielsweise ein 0-Ring-66-, kann zwischen dem Ring--93-- und der Fläche des Vorsprunges --91-- des Ansatzstückes --98-- eingefügt werden, um das Element --100-- gegenüber dem Ansatzstück --98-- richtig abzudichten. Aus diesem Grund ist der Ring --93-- mit einer ringförmigen Rille --89-- (Fig. 5) versehen.
Die den Leitkanal oder den Stollen bildende Vorrichtung --100-- erstreckt sich seitlich vom Ge-
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Die Ausbildung des Schraubverschlusses ist im einzelnen in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Es ist hier er- sichtlich, dass der Schraubverschluss aus einem Körper-14-mit Aussengewinde-15-besteht.
Letzteres erstreckt sich über etwa die Hälfte der Länge der Verschlusses.
Eine Rille --16-- ist am Aussenumfang des Verschlusses angrenzend an dessen rückwärtiges Ende eingeschnitten und ein 0 -Ring --18-- üblicher Bauart ist in diese Rille eingesetzt.
Das Innere des Körpers --14-- ist ausgehöhlt und bildet einen Hohlraum oder eine Bohrung --19--, die sich vom rückwärtigen Ende --17-- gegen das Vorderende -20-- erstreckt, aber kurz vor dem letz- teren endet. Die Bohrung-19-darf nicht zu weit an das Vorderende heranreichen, da die Dicke des
Vorderendes --20-- ausreichend sein muss, um den Drucken, die auf die freie Oberfläche des Vorder- endes --20-- von aussen wirken, zu widerstehen. Die Dicke dieses Vorderendes --20-- des Verschlusses - muss auch relativ ausreichend sein, da die Vorderfläche des Verschlusses während des Senkens des Gehäuses in der Nähe des Bodens der Schachtbohrung, stetig an der Bodenformationswand reibt, so dass sie fähig sein muss, Stoss-, Abnutzungs- und Reibungskräften zu widerstehen.
Gemäss der Erfindung ist eine Innenrille --21-- im Körper -14-- vorgesehen, die mit der Bohrung oder dem Hohlraum - kommuniziert und einen Körperwandabschnitt --22-- bildet, dessen Radialdurchmesser wesent- lich vermindert ist. Der Wandabschnitt --22-- des Verschlusses ist auf diese Weise geschwächt und bil- det tatsächlich einen diaphragmaähnlichen Streifen. Das Diaphragma --22-- ist einem raschen Angriff und Zerstörung durch Säure ausgesetzt. Vom praktischen Standpunkt aus haben Versuche gezeigt, dass die Dicke der Zone --22-- oder des Diaphragmas für Schraubverschlüsse für Leitkanalbohrvorrichtungen in Bohrlochtiefen von etwa 4572 m zwischen etwa 0,762 und,016 mm sein soll.
Fig. 4 zeigt den Schraubverschluss gemäss den Fig. 2 und 3, wie er in die Leitung oder das Rohr, z. B. --13-- in Fig.1, eingeschraubt ist. Das Rohr --13-- ist mit einem Innengewinde --25- versehen, das mit dem Aussengewinde --15- des Verschlusses im Eingriff steht. Durch die Anordnung des O-Rin- ges --18--, der in die Rille --16-- des Verschlusses eingesetzt ist, erfolgt eine wirksame Abdichtung zwischen dem Verschluss --50-- und dem Rohr --13--. Auf diese Weise wird der Eintritt irgendwelcher
Stoffe von aussen in das Innere des Rohres und gleichzeitig das Eindringen von Materie aus dem Inneren des Rohres nach aussen verhindert.
Es wird darauf hingewiesen, dass das Rohr --13- einen ringförmigen Vorsprung -26-- aufweist, der einen Sitz oder ein Auflager für das rückwärtige Ende --17-- des Verschlusses bildet.
Während die Rohre aus säurebeständigem Material, wie Stahl oder Stahllegierungen, sein müssen, muss der Verschluss aus einem säurelöslichen Metall, beispielsweise Zink, Magnesium, Aluminium, oder Legierungen dieser Metalle, bestehen.
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Um das Gitter im Rohr --13-- sicher in Lage zu halten, bildet letzteres einen Innenflansch oder Vorsprung --102--, der sich vor dem Sieb --120-- befindet und dessen Vorwärtsbewegung verhindert. Eine Rille --104-- ist in das Rohr --13-- eingeschnitten, u. zw. nahe angrenzend an die andere Seite des Gitters. Nachdem das Gitter --120- in dem Rohr in Lage gebracht ist, wird ein Spalt- oder Sprengring --121-- in die rille --104-- eingesetzt, wodurch die Bewegung des Gitters --120-- tatsächlich verhindert wird.
Es können natürlich irgendwelche andere Mittel zum Festlegen des Gitters verwendet werden.
Die Ausbildung des Gitters selbst wird im einzelnen weiter unten beschrieben.
Der Verschluss wird gewöhnlich mit irgendeiner Einschraubvorrichtung, z. B. einem Schraubenzieher, in das Rohr eingeschraubt und aus diesem Grunde ist die Vorderendfläche -20-- des Verschlusses ursprünglich mit einem Schlitz versehen. Nachdem der Schraubverschluss in das Rohr eingeschraubt ist, wird der Schlitz durch Schleifen oder einer andern Bearbeitung der Endoberfläche entfernt.
Aus den Fig. 5 bis 7 ist ersichtlich, dass der hohle, rückwärtige, mit Gewinde versehene Befestigungsteil --96--, der in das Ansatzstück --98-- eingeschraubt ist, ein Endteil mit Aussengewinde - aufweist. Dieser Endteil --85-- ragt in das Loch --99-- in der Gehäusewand --10--. Gemäss
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greift. Die Sicherheitskappe -80-- kann so nach Wunsch auf den Endteil --85-- aufgeschraubt und hievon gelöst werden. Die Fig. 5 und 6 zeigen die Kappe in Arbeitsstellung, in der sie auf den Endteil
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- -85-- aufgeschraubt ist.
Die Kappe --80-- besteht aus Stahl oder einem ähnlichen säurebeständigen Material, weist aber einen mittigen Einsatz --75- auf, der aus einem säurelöslichen Metall, wie Zink, Magnesium oder Aluminium, hergestellt ist. Das bevorzugte Metall ist jedoch Zink, da es die zweckmässigsten Eigenschaften hinsichtlich Beständigkeit gegenüber verschiedenen pH-Werten aufweist, die in der Vorrichtung auftreten, bevor der Einsatz durch die Säure aufgelöst werden soll.
Durch den Einsatz --75-- geht ein Durchlass --74--, der mit einem Kugelsperrventil versehen ist (Fig. 5 und 6). Dieses Kugelsperrventil umfasst eine Kugel--73--, die in einer Ventilkammer-72gelagert ist, die ein erweiterter Abschnitt des Durchganges --74-- ist. Der Sitz für die Kugel wird durch eine konische Fläche --71- gebildet, während die Kugel innerhalb der Kammer --72-- mittels einer sternförmigen Platte --70-- zurückgehalten wird (Fig. 6). Die Platte --70-- wieder wird durch einen abgebogenen Flansch --58-- des Einsatzes --75-- in Lage gehalten. Selbstverständlich können verschiedene Mittel zum Festhalten der Kugel innerhalb des Gehäuses vorgesehen sein.
Der säurebeständige Körperteil --69-- der Kappe --80-- bildet eine konische oder abgeschrägte
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--67-- des säurelöslichenEinsatzes --75-- anliegt. Der säurelösliche Einsatz-75-wird innerhalb des säurebeständigen Körperteiles --69-- mittels eines nach aussen abstehenden Flansches --63-- in Lage gehalten, der hinter den Vorsprung --62-- des säurebeständigen Körperteiles --69-- ragt.
Wie bereits oben erwähnt wurde, wird die sternförmige Platte durch einen abgebogenen Flansch oder Halteteil --58-- in Lage gehalten. In der Praxis wird der säurebeständige Teil--69-- der Kappe zuerst mit einem Durchgang hergestellt, dessen Durchmesser etwas kleiner ist als der Durchmesser des säurelöslichen Einsatzes-75-. Danach wird der säurelösliche Einsatz in den Durchgang gepresst. Durch Hämmern od. dgl. wird der Flansch --63-- dann so geformt, dass er den säurelöslichen Einsatz sicher innerhalb der Kappe hält.
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So kann z. B. das geschlitzte Gitter aus Metall hergestellt werden, das mit einem zweckmässigen Kunst- stoff beschichtet wird (Fig. 10). Andere Gitterarten oder mit Öffnungen versehene Bauteile, deren
Durchmesser kleiner ist als derjenige des Strömungsdurchganges und die geeignet sind, in Metallteilen gehalten zu werden, können aus einem homogenen Körper aus Kunststoff hergestellt werden.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende :
Die Sicherheitskappe 80 :
Nachdem das Gehäuse --10- innerhalb des Bohrloches eingesetzt und eine Zementaufschlämmung od. dgl. durch das untere offene Ende des Gehäuses gepumpt wurde, um das Gehäuse einzuschliessen und den Raum zwischen der Aussenwand desselben und der Wand der Bodenformation zu füllen, wird der
Druck innerhalb des Gehäuses auf einen solchen Wert erhöht, dass die das Rohr haltenden Mittel über- wunden werden und die Teleskoprohre der den Kanal bildenden Vorrichtungen durch die Zementauf- schlämmung und gegen die Wand der Bodenformation ausgestossen und in Berührung mit der letzteren gebracht werden.
Die für diesen Zweck verwendete Flüssigkeit tritt in den Durchgang -74-- ein, da das Sperrventil den Durchfluss in Richtung gegen den Schraubverschluss -50-- gestattet. Die Haltekraft der Haltemittel, die das Ausfahren der Teleskoprohre gehemmt hat, wird durch den Flüssigkeitsdruck überwunden.
Wenn jedoch der Abschnitt des Leitungskanales --100--, der sich hinter den Ring oder die
Manschette --93-- erstreckt und den Schraubverschluss 50-- umfasst, vorzeitig ausgestossen wurde und durch eine fehlerhafte Anordnung od. dgl. zerrissen oder zerbrochen wurde, wird irgendwelches Material am Eintreten in das Innere des Rohres durch das Kugelsperrventil gehindert, da die Kugel durch Druck von innerhalb des Leitungskanals oder von aussen gegen den Sitz --71-- gedrückt wird, um die Verbin- dung zwischen dem Leitungskanal und dem Inneren des Gehäuses zu sperren.
Weiterhin kann innerhalb des Gehäuses auch dann, wenn die Vorderteile eines oder mehrerer Lei- tungskanäle aufgebrochen sind, trotzdem ausreichender Druck aufgebaut werden, um die verbleibenden
Vorrichtungen auszustossen. Dies ist dank der Tatsache möglich, dass ein Durchsickern durch die engen
Durchgänge in den Einsätzen der aufgebrochenen Elemente leicht durch Erhöhung der Pumpgeschwindig- keit ausgeglichen werden kann. Im Gegensatz hiezu kann bei den bekannten Vorrichtungen, die keine
Sicherheitskappe aufweisen, das Aufbrechen eines einzigen Leitungskanals einen verhältnismässig grossen
Durchlass vom Gehäuse nach aussen schaffen, wodurch eine ernsthafte Störung der Arbeit auftritt.
Wenn das Gehäuse einmal installiert ist und die Leitungsrohre entsprechend in Berührung mit der
Wand der Bodenformation gebracht sind, wird Säure in das Gehäuse eingeführt, um den säurelöslichen Einsatz --75- zu zerfressen und aufzulösen, wobei ein verhältnismässig breiter Durchgang im Körper- teil --69-- gebildet wird, u. zw. entsprechend der Grösse des Einsatzes --75--. Wenn zu einem späteren Zeitpunkt während der Arbeit des Schachtes oder Bohrloches die Verbindung zwischen dem Inneren des Gehäuses und dem Leitungskanal bzw. den Leitungskanälen wieder gesperrt werden soll, kann eine Kugeldichtung in das Innere des Gehäuses eingeführt werden.
Diese Kugeldichtung wird dann gegen die konische Fläche --67-- des säurebeständigen Teiles der Kappe --80--gedrückt und blockiert so wieder die Verbindung.
Falls erwünscht, kann die Kugeldichtung einen kleineren Durchmesser aufweisen als der durch das Auflösen des Einsatzes --75-- gebildete Durchgang. Wenn dies der Fall ist, schwimmt die Kugeldichtung in den Durchgang. Durch Anordnen eines entsprechenden Sitzes (nicht dargestellt) innerhalb der Leitungskanäle wird die Kugeldichtung dann gegen diesen Sitz gedrückt, um die Verbindung zu sperren, ohne in das Gehäuse selbst hineinzuragen, solange der Druck im Gehäuse aufrecht erhalten wird.
Es ist auch möglich, eine ölbeständige, verformbare Kugeldichtung vorzusehen, die etwas grösser ist als die durch das Auflösen des Einsatzes --75-- gebildeten Durchgänge, aber kleiner als der Durchgang des Rohres --13--. Wenn das Innere des Gehäuses unter Druck gesetzt wird, wird die Kugeldichtung dann unter Verformung durch den Durchgang in den Durchlasskanal des Rohres gepresst, wo sie die ursprüngliche Form wieder annimmt und die Verbindung sperrt. Die Wirkung kann noch weiter erhöht werden, indem eine konische Sitzfläche an der Innenseite des Körperteiles --60- angrenzend an den Einsatz --75-- angeordnet wird.
Wenn der Druck innerhalb des Gehäuses entspannt und die Kugeldichtung dem Druck der Flüssigkeit unterworfen wird, die von der Bodenformation in das Rohr fliesst, wird diese Kugel gegen den Innensitz gedrückt und sperrt auf diese Weise den Durchgang ständig. Eine solche Anordnung ist besonders dann zweckmässig, wenn die Wand an einer bestimmten Stelle gesperrt und an andern Stellen offen bleiben soll. Die verformbare Kugeldichtung kann aus irgendeinem ölbeständigen Gummi od. dgl. bestehen. Wenn der gesperrte Durchgang zu einem späteren Zeitpunkt geöffnet werden soll, kann ein entsprechendes Lösungsmittel in das Gehäuse eingeführt werden, um die verformte Kugeldichtung aufzulösen.
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Die Anordnung einer Sicherheitskappe --80-- hat auch noch andere Vorteile beim Betrieb der Vor- richtung zur Vervollständigung des Schachtes oder Bohrloches. Nachdem die Teleskoprohre gegen die
Wand der Bodenformation ausgestossen wurden und der Druck innerhalb des Gehäuses entspannt ist, hin- dert die Gegenwart des säurebeständigen Teiles --69-- der Kappe --80-- tatsächlich das Eintreten in i das Innere des Gehäuses solcher Leitungskanal-bildenden Teleskoprohre, die verschoben oder aus ihren
Verankerungen ausgebrochen worden sind. Dies rührt daher, dass die Rohre einen grösseren Durchmesser haben als der Durchgang, der durch das Auflösen des säurelöslichen Einsatzes gebildet worden war-ein
Merkmal, das aus den Zeichnungen ersichtlich ist.
Im allgemeinen ist die Handhabung und Inbetrieb- nahme der Vorrichtung durch die Anordnung der Sicherheitskappe --80-- sehr erleichtert, da sie die tatsächliche Kontrolle der Vorrichtung in einer überlegenen Weise gestattet.
Der säurelösliche Verschluss : Nachdem sich das Rohr --13-- mit dem eingeschraubten Verschluss --50-- aus seiner eingefahrenen
Stellung innerhalb des Gehäuses --10-- in die ausgefahrene oder ausgezogene Stellung gemäss Fig. l bewegt und der Einsatz durch die Säure zerstört ist, tritt Säure in das Rohr --13- ein. Wenn nun der
Verschluss --50-- aus Magnesium oder Zink besteht, wird normalerweise Salzsäure oder Essigsäure oder irgendeine andere organische oder Mineralsäure verwendet werden. Die Säure tritt in die Bohrung oder den Hohlraum --19-- des Verschlusses ein und greift die diesen Raum --19-- begrenzende Wand an.
DankderRille --21--, die von der dünnen Diaphragmawand --22-- begrenzt ist, wird dieses Diaphrag- ma --22-- rasch durch die Säure zerstört.
Die Ausbildung der Rille und ihre besondere Gestalt erleich- tert den Angriff der Säure an dieser Stelle, da die Säure örtlich konzentriert wird, wodurch die Auflö- sung der Diaphragmazone beschleunigt wird. Nach Zerstörung des Wandteiles --22-- fliesst die Säure in und um die Kehlrinnen des Gewindes des Verschlusses --50--, wie durch den Pfeil A angezeigt ist.
Da zwischen die ineinandergreifenden Gewindeoberflächen --15 und 25-- keine chemische Dichtung eingesetzt ist, ist der Fluss der Säure nicht gehemmt und eine rasche Zersetzung der äusseren Fläche des
Verschlusses --50-- ist die Folge. Sobald das Gewinde --15-- so weit aufgebraucht ist, dass es aus sei- ner EingriffsstellungmitdemGewinde --25-- des Rohres --13-- entfernt wird, kann der auf das Vorder- ende von aussen wirkende Druck diesen Verschluss --50-- gegen das Innere des Rohres drücken, wenn dieser Druck denjenigen innerhalb des Rohres übersteigt. Durch den Vorsprung oder den Ansatz --26-- wird jedoch das Verschieben des Verschlusses verhindert.
Die Gegenwart des O-Ringes --18-- hindert die Säure daran, das rückwärtige Ende des Verschlusses zu erreichen, so dass der Vorderabschnitt des
Verschlusses verbraucht und zerstört wird, bevor die Säure um den O-Ring frisst. Daher werden keine grossen Teile des Verschlusses gegen das Innere des Rohres --13-- geschleudert, sondern es werden nur kleine Stückchen nach innen gespült, die durch die Zerstörung des Verschlusses entstehen können.
Es ist selbstverständlich, dass im Rahmen der Erfindung Abänderungen der Einzelteile und der Ge- samtkombination möglich sind, ohne dass der Erfindungsgedanke beeinträchtigt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Formen von Strömungsdurchgängen in der Wandung von in einem Bohrloch ein- gebauten Futterrohren mit einer einen Kanal bildenden Einrichtung aus säurebeständigem Metall, die an denFutterrohren befestigt ist und seitlich ausgefahren wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus säurelöslichem Metall bestehender Verschluss (50) vorgesehen ist, der aus einem im wesentlichen zylindrischen Körper mit einer Axialbohrung (19) besteht, wobei das rückwärtige Ende (17) des Verschlusses (50) offen und das Vorderende (20) geschlossen ist und die die Bohrung umgebende Wand einen ringförmigen Bereich (22) zwischen dem rückwärtigen und dem vorderen Ende mit wesentlich geringerer Radialdicke aufweist.