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Die Erfindung bezieht sich auf ein in einem Bohrloch verankerbares Bohrlochgerät, insbesonere Packer, mit einem rohrförmigen Dorn zum Setzen und Entfernen des Bohrlochgerätes, einem oberen und einem unteren jeweils von einem Setzkonus abgestützten Haltekonus und einem zwischen den Haltekonen vorgesehenen kompressiblen Dichtungsring, wobei mindestens ein Setzkonus über mindestens einen Abscherstift mit dem Dorn verbunden ist und wobei zumindest einem Setzkonus ein Rückgleitschutz, z. B. in Form einer Zahnkupplung, zugeordnet ist.
Ein derartiges Bohrlochgerät ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 2063837 bekannt. Nachteilig bei diesem bekannten Gerät ist, dass das Setzen ausschliesslich durch mechanische Mittel erfolgt und ein Entfernen des Gerätes ohne Beschädigung wesentlicher Teile desselben nur schwer möglich ist.
Das Bohrlochgerät nach der franz. Patentschrift Nr. 1. 582. 084 hat den Nachteil, dass die einzelnen Teile nur durch Betätigen komplizierter Gewindeanordnungen voneinander gelöst werden können.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Bohrlochgerät zu schaffen, das besonders einfach aufgebaut ist, leicht gesetzt und entfernt werden kann und bei dem die wesentlichen Bauteile nur sehr geringen Beanspruchungen unterworfen werden.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der rohrförmige Dorn von einem mit dem oberen
Setzkonus und einem unteren Setzkonus verbundenen Setzzylinder umgeben ist, wobei in der Wandung des
Dornes Fluidzufuhröffnungen zu den Setzzylindern vorgesehen sind, dass zwischen den Haltekonen und dem
Dichtungsring Widerlagerkonen für die Haltekonen vorgesehen sind, dass eine Entkopplungsvorrichtung vorhanden ist, die ein oberes Teilrohr und ein unteres Teilrohr des Dornes sowie eine Entkopplungshülse umfasst, wobei der obere Setzkonus mit dem oberen Teilrohr über mindestens einen Abscherstift verbunden ist, dass jeweils ein
Rückgleitschutz an jedem Setzzylinder vorgesehen ist und dass jeder Rückgleitschutz durch mindestens einen
Abscherstift mit dem Dorn gekoppelt ist.
Das Bohrlochgerät gemäss der Erfindung ist zweireihig ausgebildet, hydraulisch setzbar und aus dem
Futterrohr zerstörungsfrei mit Zug entfernbar. Nach Neuschmierung und Austausch der Abdichtungselemente ist das Gerät wieder im Futterrohr setzbar. Ausserdem sind beim erfindungsgemässen Gerät keine gesonderten Setz- und Entkopplungswerkzeuge notwendig.
Seine konstruktive Ausbildung gewährleistet mit einer doppelten Entkopplungsvorrichtung eine besonders schonende Entfernung aus dem Futterrohr.
Das erfindungsgemässe Gerät sichert die optimale zeitliche Verteilung der zur Entkopplung erforderlichen
Zugbeanspruchungen und der auf die zu entkoppelnden Elemente wirkenden Kräfte.
Die Bauteile der die Entkopplungsbedingungen sichernden doppelten Entkopplungsvorrichtung sind gegen
Korrosion und mechanische Verunreinigungen so geschützt, dass sie sogar nach mehrjährigem Betrieb funktionieren. Die Herstellung, Montage und Betätigung des erfindungsgemässen Gerätes sind einfach und erfordern keine besondere Fachkenntnis.
Die Zeichnung stellt eine Ausführungsform des Bohrlochgerätes gemäss der Erfindung im Schnitt dar.
Die Setz- und Entkopplungselemente des Bohrlochgerätes sind an einem aus einer doppelten Entkopplungsvorrichtung --1--, aus einer Entkopplungshülse--3--, aus einem oberen Teilrohr--7--und einem unteren Teilrohr--21--sowie aus einer Bohrkleinstauvorrichtung--24--zusammengestellten rohrförmigen Dorn angeordnet. Die Entkopplungshülse --3-- ist mit einem linkgsgängigen, leicht entkoppelbaren Innengewinde versehen ; das obere Ende der Hülse --3-- ist mit der Anschlagmutter--2-- verschlossen, in welcher zum Schutz gegen Verunreinigung des Gewindes ein Abstreifring angeordnet ist.
Am unteren Teil der Entkopplungshülse sind vier axial-parallele Nuten vorgesehen, in welchen die Zugbolzen sich bei der Setzung abwärts verschieben können, während bei der Entkopplung die Zugkraft durch die Zugbolzen auf den oberen Rückgleitschutz --5-- übergeben werden kann ; in der Entkopplungshülse sind Druckausgleichbohrungen angeordnet.
An der äusseren zylindrischen Oberfläche der doppelten Entkopplungsvorrichtung--l-sind an zwei verschiedenen Durchmessern zwei linksgängige Entkopplungsgewinde vorgesehen. Das kleinere Gewinde ist in die Muffe--4--, das grössere in die Entkopplungshülse--3--eingeschraubt. Zur Sicherung der Entkopplungsbedingungen sowie zur Öffnung der Druckausgleichbohrungen kann die doppelte Entkopplungsvorrichtung-nach rechts-aus der Muffe herausgedreht werden, wodurch die Gewindeverbindung mit dem rohrförmigen Dorn des Bohrlochgerätes unterbrochen ist und die Entkopplungsvorrichtung, in der Entkopplungshülse verdreht, an der Anschlagmutter--2--zum Anschlag gebracht werden kann.
Die in der Mitte angeordneten Ringe schützen die Gewinde der Entkopplungsvorrichtung gegen Verunreinigung, während der untere Dichtungsring gegen die äusseren und inneren Überdrücke abdichtet. Der doppelte konische Verschluss des oberen Rückgleitschutzes--5--verhindert das Rückgleiten des oberen Setzkonus--11--unter dem Haltekonus --13-- nach dem Setzvorgang ; zur Entkopplung wird der Verschluss durch die Abscherung eines Verbindungsbolzens--8--geöffnet. Im oberen Setzzylinder--9--kann der Setzüberdruck aufgebracht werden. Der Kolben--10--ist in zwei Richtungen unverschiebbar und abgedichtet am Dorn befestigt. Der obere Setzkonus -11-- ist zum Setzen und Stützen des oberen Haltekonus--13--vorgesehen.
Der obere Widerlagerkonus-14-stützt die darüber befindlichen Konen in bestimmtem Winkel. Er ist
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durch einen gespaltenen Ring am Dorn befestigt und dient gleichzeitig zur Halterung des Gummiwiderlagers - 15--in seiner Lage. Der aus Gummi bestehende Dichtungsring--16--dichtet die Räume zwischen dem Futterrohr und dem genannten Dom unterhalb und oberhalb des Dichtungsringes ab und sperrt damit die
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innere Schulter den Rückzug des Widerlagerkonus aus. Der Abscherstift--18--dient zur Übergabe der zum Setzen des kompressiblen Dichtungsringes--16--erforderlichen Setzkraft. Bei genügender Setzkraft für den
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Haltekonus. Das untere Teilrohr--21--ist ein Bauteil des Dornes des Bohrlochgerätes.
An diesem Teilrohr --21-- ist auch der Kolben des unteren Setzzylinders und das zylindrische Gewinde angeordnet, an dessen unterem Ende sich die Rohrkleinstauvorrichtung--24--abgedichtet anschliesst.
Das Rückgleiten des unteren Setzzylinders wird durch den unteren Rückgleitschutz verhindert, welcher am Teilrohr --21-- mit dem Abscherstift --23-- befestigt ist. Durch die Abscherung des Abscherstiftes kann der untere Rückgleitschutz entkoppelt werden.
Die Bohrkleinstauvorrichtung-24--ist einerseits zur groben Reinigung der Innenwand des Futterrohres
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-11-- am oberen Teilrohr --7--.Bohrlochgerätes.
Die Betätigung des Bohrlochgerätes gemäss der Erfindung wird wie folgt durchgeführt :
An das Bohrlochgerät gemäss der Erfindung sind die in der Bohrtechnik bekannten Ausrüstungen angeschlossen, darunter ein Förderrohraufsatz und ein hydraulisch entfernbares Setzventil, darüber die mit einer, der Gewindesteigung der doppelten Entkopplungsvorrichtung des Bohrlochgerätes entgegengesetzten Gewindesteigung versehene Entkopplungsvorrichtung, das Zwischenstück "D" und das Abspülzwischenstück. Die in dieser Weise zusammengebaute Einheit wird nun mit Hilfe des Förderrohres in die gewünschte Tiefe eingesetzt und die nötigen Montagearbeiten werden durchgeführt. Die Setzventilkugel wird eingeworfen und die Druckleitung der Pumpeneinheit wird zwecks hydraulischer Setzung angeschlossen.
Mit der Pumpeneinheit wird ein hydraulischer Überdruck im Innenraum des Bohrlochgerätes aufgebracht.
Am Druckanzeiger der Druckleitung wird dreimal je eine kurzdauernde Druckänderung beobachtet. Der Ausschlag des Zeigers des Druckanzeigers bedeutet im ersten Fall die Entfernung des Abscherstiftes, danach die Entfernung des Fussventils.
Der Arbeitsvorgang geht wie folgt vor sich :
Der zur Setzung aufgebrachte hydraulische überdruck übt eine Wirkung gleichzeitig in dem oberen Setzzylinder--9--und in dem unteren Setzzylinder--20--aus. Unter der Wirkung des Überdruckes wird der Abscherstift abgeschert und der obere Setzzylinder wird sich mit dem oberen Setzkonus --11-- abwärts bewegen und wird durch den Verbindungsbolzen --8-- den oberen Rückgleitschutz mitnehmen, während er den am oberen Widerlagerkonus--14--abgestützten oberen Haltekonus--13-setzen wird.
Der im unteren Setzzylinder--20--wirkende hydraulische überdruck verschiebt den unteren Setzzylinder nach oben, welcher den unteren Haltekonus--19-und durch dessen Abscherstift--18--den unteren Widerlagerkonus--17--verschiebt und den mit dem oberen Widerlager unterstützten kompressiblen
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beendet.
Vor der Entkopplung wird die doppelte Entkopplungsvorrichtung-l--bis zum Anschlag nach rechts gedreht-dadurch die Entkopplungsbedingungen sichernd-und dann wird das Förderrohr aufwärts gezogen.
Unter der Wirkung der Zugkraft werden sich die folgenden Bestandteile nacheinander entkoppeln : oberer Rückgleitschutz--5--, obere Konen--11, 13, 14--, unterer Rückgleitschutz,
Dichtungsring--16--und untere Konen--17, 19--.
Nun wird der Entkopplungsvorgang eingehend beschrieben :
Durch Verdrehen der doppelten Entkopplungsvorrichtung--l--nach rechts wird erst die Verbindung mit dem oberen Teilrohr --7-- unterbrochen, und gleichzeitig werden die Druckausgleichöffnungen geöffnet ; durch weiteres Verdrehen wird die doppelte Entkopplungsvorrichtung an der inneren Schulter der Anschlagmutter-2-zum Anschlag gebracht. Der Druckausgleich sowie das erhöhte Drehmoment sichern die Entkopplungsbedingungen eindeutig. Nachher kann das Bohrlochgerät mit einfachem Zug entkoppelt werden.
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Die Zugkraft wirkt vom Förderrohr durch die doppelte Entkopplungsvorrichtung --1--, Entkopplungshülse-3-, und Zugbolzen --6-- auf den oberen Rückgleitschutz --5--. Die Zugkraft schert den Verbindungsbolzen --8-- ab, die Funktion des oberen Rückgleitschutzes ist beendet und dieser gleitet zurück. Während des Rückgleitens schlägt er am Zugbolzen --6-- an, durch welchen er den oberen
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innere Schulter des oberen Rückgleitschutzes an der unteren Stirnfläche der Muffe--4--an, mit deren Hilfe sie den Dorn zieht. Unter der Wirkung der Zugkraft wird der Abscherstift --23-- abgeschert. Damit ist die
Funktion des unteren Rückgleitschutzes beendet.
Das Förderrohr ist weitergezogen, der Dorn rutscht frei aufwärts, bis seine Schulter beim Dichtungsring--16--anschlägt-und reisst denselben von der
Förderrohrwand ab-und nach einer Versetzung um 15 bis 20 mm schlägt der Dorn wieder an der inneren
Schulter des unteren Widerlagerkonus-17-an und hebt denselben unter dem Haltekonus --19-- hervor.
Weiterziehend kann das entkoppelte Bohrlochgerät herausgenommen werden.
Das erfindungsgemässe Bohrlochgerät erfordert kein gesondertes Setz- und Entkopplungswerkzeug, seine
Befestigungselemente werden unter der Wirkung der Erhöhung der in zwei Richtungen wirkenden Zug- und
Druckbeanspruchungen in erhöhtem Masse befestigt, die auf den Dichtungsring wirkende Druckerhöhung in Aufwärts- oder Abwärtsrichtung bewegt den Dichtungsring in die Abdichtungsstellung und die
Befestigungselemente werden sicher gesetzt. Die Entkopplung kann mit der doppelten Entkopplungsvorrichtung einerseits zur günstigsten, d. h. Zugbeanspruchung, rückgeführt werden, anderseits wird die zur Entkopplung erforderliche Zugkraft auf den zu entkoppelnden Elementen auch zeitlich verteilt. Das neuerliche Setzen des
Bohrlochgerätes erfordert ausser der Neumontage nur den Austausch der Dichtungselemente und der
Abscherstifte.
Der Vorteil des erfindungsgemässen Bohrlochgerätes besteht darin, dass bei der Setzung die Manipulation mit dem Förderrohr unnötig ist, und bei der Entkopplung nur die Sicherung der Entkopplungsbedingungen eine besondere Beachtung erfordert. Die doppelte Entkopplungsvorrichtung des Gerätes ist gegen Korrosion und Verunreinigungen in solcher Weise geschützt, dass das Gerät auch nach mehrjähriger Setzung sicher entkoppelt werden kann.