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Bohrlochpacker
Die Erfindung betrifft einen am Hohlgestänge einzubauenden Bohrlochpacker mit oberen und unteren auf zwei Konen nach aussen zu verschiebenden Absetzkeilen, die durch Flüssigkeitsdruck aus ihrer Arretierung lösbar und auf die Konusschräge nach aussen in Setzstellung pressbar sind.
Es sind Bohrlochpacker für Zementationsarbeiten, sogenannte Cement-Retainer, bekannt, die einen durchlöcherten Werkzeugkörper besitzen, um das hydraulische Expandieren der
Packungsmanschette zu ermöglichen, wodurch das Abscheren der Arretierung des oberen Konus und das Setzen der oberen Keile herbeigeführt werden soll. Die unteren Keile werden sodann durch Zug gegen das Widerlager der oberen Keile auf den unteren Konus über eine nicht schraubenförmige elastische Rasterung zwischen unterem Konus und Werkzeugkörper gezogen, wobei die Rasterung aus eingedrehten Zähnen mit verschiedenen Flankenwinkeln besteht, nachdem das Packungselement dicht gegen die Futterrohrwand gepresst wurde.
In schwierigen Lagen im Bohrloch kann es zu einer nicht gleichmässigen Expansion der Packermanschette kommen und in der Folge ist die vorgegebene hydraulische Grösse nicht real für die Funktion des Gerätes. Weiterhin führt ein nicht schraubenförmiger Raster beim Aufpressen und Weiten des Rasterzwischenringes zu plastischen Deformationen und in nicht genau erfassbarem Umfang zu Abscherungen an den Zähnen.
In der Folge gibt es keine genau definierte Kraft für das Setzen der unteren Keile, was zu einer zu frühen Bewegung der Keile auf dem Konus führen kann, woraus Undichtheiten des Bohrlochpackers resultieren.
Zweck der Erfindung ist es, sekundäre Sondenbehandlungen, insbesondere Zementationen, in Bohrlöchern und die Absperrung von Bohrlochteilen unterhalb des Bohrlochpackers sicher in beliebiger Tiefe und unter schwierigen Bohrlochverhältnissen vornehmen zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Bohrlochpacker zu entwickeln, der durch einen Impuls definierter Grösse ein unbedingt dichtes Absperren im Bohrloch sichert.
Die Erfindung löst diese Aufgabe, indem in einem Setzkopf zylindrische Bohrungen vorgesehen und in diesen Setzbolzen zur Betätigung der Absetzkeile angeordnet sind.
Weiterhin ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass zum Setzen der unteren Absetzkeile durch Anheben des Hohlgestänges ein an sich bekanntes Rastersystem mit einem beiderseitig oder einseitig eine schraubenförmige Rasterung aufweisenden Rasterring angebracht ist.
Die Vorteile der Erfindung liegen vor allem darin, dass die erfindungsgemässe Ausführung einen jederzeit sicheren Sitz des Packers im Bohrloch gewährleistet und somit Undichtheiten ausgeschlossen werden. Weiterhin liegt ein erkennbarer Vorteil darin, dass durch die erfindungsgemässe Rasterung eine bessere Montagemöglichkeit gegenüber andern Rasterungen entsteht. Es hat sich ferner gezeigt, dass die bekannten Einrichtungen nicht in jeder Hinsicht befriedigen können. So ist z. B. unter bestimmten Bohrlochbedingungen (grosse Neigung, Verklemmung des Keiles) ein Ringkolben nicht in der Lage, die
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Arretierung der Keile zu lösen. Von dieser Funktionsstörung bisheriger Konstruktionen ausgehend, wurde das der Erfindung zugrunde liegende System geschaffen.
Die einzelnen Setzbolzen können die blockierten Keile lösen und in Setzstellung bringen, worin ein besonderer Vorteil der Erfindung gegenüber bisherigen Lösungen zu sehen ist.
Die Erfindung soll nun an Hand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
Es bedeuten darin : Fig. 1 zeigt den Bohrlochpacker in der Seitenansicht, halb geschnitten dargestellt, Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Setzkopf nach Fig. 1, Fig. 3 zeigt eine Einzelheit aus dem schraubenförmigen Rastersystem und Fig. 4 zeigt die geschlitzte Ausführung des Rastringes.
Der Bohrlochpacker kann in das Bohrloch bzw. in das Futterrohr eingefahren werden, indem in der Regel als Zusatzeinrichtung über dem Packer ein Schleifkorb und ein Zirkulationsstück, welches nicht dargestellt wurde, eingebaut wird, aber nicht funktionsgemäss notwendig ist. Der Bohrlochpacker ist mit dem Hohlstrang oder dem Schleifkorb über einen Linksverbinder --1-- verschraubt. Der Bohrlochpacker besteht aus einem rohrförmigen, nicht durchlöcherten Werkzeugkörper mit einem oberen Gewindeanschluss für den hydraulischen Setzkopf--2--mit den zylindrischen Bohrungen - -3--, die die Setzbolzen-4--aufnehmen. Darüber befindet sich der Linksverbinder --1--.
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sich zwischen dem oberen und unteren Konus--12--und zwei Druckringen--10--,
die unter dem oberen und unteren Konus --12-- gefasst sind und je zwei Ringnuten besitzen, wodurch sie formschlüssig mit dem Gummielement--11--verbunden sind. Zwischen dem unteren Konus - und der Rasterung des Werkzeugkörpers --8-- ist der geschlitzte Rasterring--IS-- eingeschraubt, der eine beiderseitige oder einseitige schraubenförmige Zahnung aufweist. Die unteren Absetzkeile-14-können durch einen geschlitzten Ring-15-mit innerer Zahnung gemeinsam
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- bekannter Ausführung eingesetzt, die jedoch konstruktiv so gestaltet sein muss, dass sie zeitweilig verschlossen werden kann, um im Inneren des Bohrlochpackers einen Flüssigkeitsdruck aufbauen zu können, der für das Setzen der oberen Keile--6--notwendig ist.
Weiterhin muss die Konstruktion den Rückfluss aus dem Raum unterhalb des Bohrlochpackers sicher unterbinden.
Nach Erreichen des Absetzpunktes wird das Ventil--17--verschlossen und der Flüssigkeitsdruck wird durch die Arbeit der Spülpumpen aufgebaut. Das Setzen der oberen Keile - findet beim Erreichen des Abscherdruckes für die Keilarretierung-7-statt, indem die oberen Keile--6--durch die sich unter der Wirkung des Flüssigkeitsdruckes nach unten gegen den Druckring--5-bewegenden Setzbolzen--4--auf den oberen Konus--9--und gegen die Futterrohrwand gedrückt werden. Der Zylinderraum des Setzkopfes ist durch eine Ringnut im Setzkopf mit dem Innenraum des Bohrlochpackerkörpers verbunden. Mit diesem Vorgang ist ein Widerlager geschaffen, gegen das der Bohrlochpacker gezogen werden kann, um den Teil des Bohrloches unter dem Packer durch die Konstruktion des Gummielementes abzuschliessen.
Zur überwindung des Verformungswiderstandes des Gummielementes muss eine Zugkraft am Hohlgestänge aufgewendet werden, wobei keine Lageänderung des Hohlkörpers --8-- und des geschlitzten Rasterringes sowie der unteren Absetzkeile--14--zueinander eintreten soll. Findet die Gummimanschette --11-- ein Widerlager an der Futterrohrwand, wird der weitere Verformungswiderstand so gross, dass eine Bewegung des Werkzeugkörpers gegenüber dem geschlitzten Rasterring--13--einsetzt, d. h., das Spitzenspiel zwischen der äusseren schraubenförmigen Zahnung des geschlitzten Rasterringes-13- und der entsprechend ausgeführten Zahnung des unteren Konus--12--bzw.
das Spiel zwischen dem Aussendurchmesser des Rasterringes und dem unteren Konus--12--bei einseitig ausgeführter Rasterung wird in Anspruch genommen, indem sich der Rasterring--13--dehnt und ein Springen der Zahnung stattfindet, wodurch die unteren Keile--14--auf den unteren Konus--12geschobn werden und gleichzeitig gegen die Futterrohrwand in der sie sich bei Absetzen von Last auf den Bohrlochpacker einschneiden. Während des beschriebenen Setzvorganges haben sich unter der Zugbelastung die oberen Keile--6--in die Futterrohrwand eingeschnitten, wodurch der Bohrlochpacker in beiden Richtungen arretiert ist.
Entsprechend der Konstruktion des Ventils--16--ist dieses anschliessend für den Durchfluss
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des Behandlungsmediums in den Raum unter dem Bohrlochpacker geöffnet und hat nach Beendigung z. B. der Verpressung den Rückfluss des Behandlungsmediums zu verhindern. Der Linksverbinder wird sofort nach Beendigung der Operation durch Rechtsdrehung des Hohlgestänges mit den Zusatzgeräten vom Bohrlochpacker gelöst und ausgebaut. Alle eingesetzten Materialien des Bohrlochpackers, einschliesslich der Absetzkeile, gestatten das Zerstören des im Bohrloch arretierten Gerätes mit normalerweise üblichen Mitteln.
Die Ausführung des Brückenstopfens hat entweder einen rohrförmigen Körper--8--, der am unteren Ende mit einem Innengewinde versehen ist und mittels einschraubbaren Blindverschlusses --18-- abgedichtet wird, oder jedoch statt des rohrförmigen Körpers einen Innenkörper aus Vollmaterial enthält. Das Ventil --16-- würde für diesen speziellen Zweck entfallen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Bohrlochpacker mit oberen und unteren auf zwei Konen nach aussen zu verschiebenden
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zylindrische Bohrungen (3) vorgesehen und in diesen Setzbolzen (4) zur Betätigung der Absetzkeile (6) angeordnet sind.
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