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Die Erfindung bezieht sich auf einen Packer, der mit einem doppelreihigen, doppeltwirkenden
Keilsystem und einer Gummidichtung versehen ist und eine obere Hülse mit einer geschliffenen Bohrung aufweist, in der das Packerkopfstück ausheb- und befestigbar angeordnet ist, wobei ferner an die obere
Hülse eine untere, mit einem Kolbenstutzen verbundene Hülse angeschlossen ist, auf der mittels gerippter
Führungen eine Druckhülse bewegbar gelagert ist, an der durch Gewindezapfen Keillenker befestigt sind.
Ein derartiger Packer weist eine obere Schlosskonstruktion und für die Einspannung des Oberkeils und des
Unterkeils einen Zwischenring auf.
Der erfindungsgemässe Packer dient als Basiseinrichtung für selektive Bohrlochausstattungen bei der Erdöl- und Naturgasgewinnung und zur Trennung untereinanderliegender erbohrter Schichten in Tief- bohrungen, die mit Stahlfutterrohren ausgerüstet sind.
Die bisher bekannten und bei der Erdölgewinnung eingesetzten permanenten Packer besitzen keine
Lösevorrichtung und werden durch Zerstörung aus dem Futterrohr entfernt.
Ein Teil dieser Vorrichtungen wird unter Zuhilfenahme eines separaten hydraulischen Setzwerkzeuges gesetzt, wobei in diesem Falle neben den hydraulischen Kräften eine mechanische Zugkraft erforderlich ist, die wieder eine unerwünschte Belastung auf das Förderrohr ausübt.
Andere Arten permanenter Packer sind mit der Setzhydraulik zusammengebaut und werden ohne zusätzliche Kraftmomente gesetzt.
Das gemeinsame Merkmal der erwähnten Vorrichtungen besteht darin, dass diese zur Aufnahme der während des Betriebes auftretenden, wechselnden zweiseitigen Belastungsmomente mit einem unter und über der Gummidichtung angeordneten doppelreihigen Keilsystem ausgestattet sind und die Entfernung aus dem Futterrohr durch vollkommene Zerstörung derselben erfolgt.
Der Nachteil dieser Vorrichtungen besteht darin, dass sie sich beim Zerspanen der Keilreihen leicht verdrehen können und nach erfolgter Entfernung der oberen Keilreihe die Gefahr eines Verrutschens besteht, wodurch das Herausnehmen erschwert wird und oft nur nach langwieriger Fangarbeit ausgeführt werden kann.
Durch die Erfindung wird ein permanenter Packer geschaffen, der eine lange Standzeit der zwischen der geschliffenen Hülse und dem Futterrohr befindlichen Dichtungen besitzt und auch bei hohen
Druckdifferenzen und unterschiedlichen Schichtentemperaturverhältnissen gesetzt werden kann.
Über die Hochdruckschichten gelegt, sichert der erfindungsgemässe Packer den Schutz des Förderrohrschusses gegen Korrosion- und Druckwirkungen mit hohem Wirkungsgrad und ermöglicht bei entsprechenden Manipulationen das Abschliessen der Schichten über den Packer, wodurch auch ein Ausbau des Förderrohrschusses ohne Auffüllung der Sonde mit einer Flüssigkeit möglich wird.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, einen permanenten Packer zu entwickeln, der mit der Setzhydraulik gekoppelt und ohne zusätzliche Belastung des Förderrohres hydraulisch gesetzt werden kann, sowie beim Zerspanen sich weder verdreht noch verrutscht und nach erfolgter Entfernung der sich ablagernden Verunreinigungen und nach Zerspanung eines bestimmten Elementes das Ausheben der weiteren Teile der Vorrichtung unter Zuhilfenahme eines geeigneten Werkzeuges ohne Schwierigkeit gewährleistet.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der untere Teil der Hülse eine Setzhülse und einen konischen Zylinder besitzt, an dem mittels Gewinde ein Setzzylinder angeschlossen ist, der zusammen mit der unteren Schlosskonstruktion auf dem Kolbenstutzen angeordnet ist, und dass für das Setzen der Gummidichtung und des Oberkeils eine unter den Befestigungselementen sich bewegende Druckhülse vorhanden ist, und dass an die Setzhülse ein Keillenker und ein Zwischenring mittels abscherender Schrauben befestigt sind.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt den erfindungsgemässen Schichtentrenner im Halbschnitt.
An die obere Hülse --2-- des erfindungsgemässen Packers schliesst sich mit einem linksgängigen, gespalteten Sicherheitsverbindungsgewinde das aus mehreren Elementen bestehende Packerkopfstück --1-- an. Eine Gummidichtung --3-- dient zur Abdichtung der Hülse --2-- und des Förderrohrraumes und stützt sich unten über einen Zwischenring --4-- gegen eine Druckhülse --5-- ab. Im Inneren wird die Druckhülse --5-- an Rippen der Aussenfläche der unteren Hülse --6-- des Packers geführt, wobei die Rippenführung die obere Hülse --2-- und die mit einem Schraubengewinde angeschlossene untere Hülse - gegen Verdrehung arretiert.
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Ein Keillenker --9-- ist über einen Gewindezapfen --7-- am unteren Ende der Druckhülse --5-- befestigt, wobei in den Nuten des Keillenkers die oberen Keile --11-- angeordnet sind, die den Packer gegen die von oben wirkenden Kräfte sichern. Der Keillenker --9-- ist ferner durch dem Setzen der
Gummidichtung --3-- dienenden und sich beim Setzen abscherenden Schrauben --10-- an einer Setzhülse - befestigt.
Der Oberkeil --11-- und der Unterkeil --14-- werden durch einen Zwischenring --23-- unterstützt, der durch Schrauben --12-- an der Setzhülse --15-- befestigt ist. Die Schrauben --12-- dienen gleichzeitig zum Setzen des Oberkeils --10-- und werden beim Setzen abgeschert.
Die Unterkeile --14-- sichern den Packer gegen die von unten wirkenden Kräfte. Den Keilen ist ein konischer Zylinder --16-- zugeordnet, wobei ihre Position durch die Blattfedern --13-- gesichert wird.
Am unteren Teil der Hülse --6-- ist ein Kolbenstutzen --17-- angeschraubt, dessen Aussenmantel zusammen mit dem konischen Zylinder --16-- als hydraulischer Zylinder zum Setzen der Befestigungs- und Dichtungselemente dient. Die Lage des Zylinders wird nach einer Verschiebung mit Hilfe der unteren Schlosskonstruktion --19-- im Zusammenwirken mit einem Schraubengewinde am Kolbenstutzen --17-blockiert.
Das Übergangsstück --21-- ist über einen Schuttanstauer--20--mittels Gewinde am Kolbenstutzen - -17-- angeschraubt. Die Gummiringe dienen zur hydraulischen Abdichtung des Packers, der wie folgt arbeitet :
Die an sich bekannten Ergänzungsbaueinheiten werden an den Packer angeschlossen. Über dem Packer wird ein Zirkulationszwischenstück angeordnet und ein Kugelventil für das Setzen auf dem Übergangsstück aufgeschraubt oder im übergangsstück ein dichtendes Setzventil eingesetzt.
Die so zusammengestellte Einheit wird mit dem Förderrohr bis zur gewünschten Tiefe abgesenkt und nach erfolgtem Abschliessen des unteren Endes im Förderrohr wird im Innenraum des Packers ein hydraulischer oder pneumatischer Überdruck erzeugt.
Unter der Wirkung des aufgebauten Druckes bewegen sich der Zylinder --18-- und der konische Zylinder --16-- nach oben, wobei die Setzkraft über den Setzzylinder --16-- und die sich abscherenden Schrauben --10-- auf den Keillenker --9-- und anschliessend auf die Druckhülse --5-- übertragen wird.
Durch diesen Druck werden die Gummidichtungen --3-- zusammengepresst und an die Wand des Futterrohres gedrückt. Die obere Schlosskonstruktion --8-- wird - der Bewegung folgend und nachdem die Schrauben --10-- bei einem entsprechenden Druck abgeschert worden sind-auf der unteren Hülse --6-arretiert, wodurch ein Zurückgleiten der Gummidichtung verhindert wird.
Wenn der Setzdruck aufrechterhalten bzw. weiter erhöht wird, wirkt über die Setzhülse --15-- und die sich abscherenden Schrauben --12-- eine Kraft auf den Zwischenring --23-- ein, wodurch die Oberkeile --11--, vom Keillenker --9-- geführt, nach unten gleiten, am Futterrohr aufschlagen und dort arretiert werden.
Bei einem bestimmten Setzdruck werden die Schrauben --12-- abgeschert, der kegelige Zylinder- deckel --16-- rutscht unter die Unterkeile --14-- und drückt diese gegen die Wand des Futterrohres.
Nach Erreichen des Setzdruckes wird dieser abgebaut, wodurch die untere Schlosskonstruktion am Kolbenstutzen --17-- geschlossen und der zusammengedrückte Zustand aufrechterhalten wird. Auf diese Weise entsteht ein doppeltwirkendes Keilsystem, das den Packer gegen eine zweiseitige Belastung von oben und von unten arretiert.
Das Lösen des Packers wird wie folgt vorgenommen :
Das Packerkopfstück --1-- wird nach rechts verdreht, vom Packer abgeschraubt und ausgebaut.
Darauffolgend wird ein in der Betriebspraxis üblicher Sohlenfräser mit Hartmetallplättchen eingebaut.
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fortgesetzt, bis das Bohrgut in der Spülflüssigkeit erscheint.
Durch den Fräsprozess und die Spülung wird die über dem Packer abgelagerte Sand- und Schlammverunreinigung entfernt, und die Abstützung der Gummidichtung --3-- beseitigt bzw. vollkommen oder teilweise zerstört.
Der untere Teil des erfindungsgemässen Packers wird wie folgt herausgehoben :
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Infolge des konstruktiven Aufbaus des Packers bewegen sich die von dem Unterkeil und dem
Oberkeil eingespannten Vorrichtungselemente während der Zerspanung der Gummidichtung --3-- nicht und sind über das Keilsystem im Futterrohr fest eingespannt.
Nach Abschluss des Fräsvorganges wird der untere Teil unter Zuhilfenahme eines in der Betriebs- praxis bekannten Rohrkrebses oder eines Gewindedornes herausgehoben.
Das Aushebewerkzeug wird entweder in der oberen Hülse --2-- oder in der unteren Hülse --6-- befestigt, wobei die Hülsen jeweils über die Druckhülse --5--, den Gewindezapfen --7--, den Keillenker - und den Oberkeil --11-- arretiert und gegen Verdrehung gesichert sind.
Das Aushebewerkzeug wird unter geeigneter Belastung heruntergelassen und durch die entspre- chende Druckkraft die untere Hülse --6-- und der Kolbenstutzen --17-- in Bewegung gesetzt. Dabei schlägt der Kopfteil des Kolbenstutzens an der unteren Stirnseite des Zylinders --18-- auf und drückt diesen hinunter. Der kegelige Zylinder --16-- wird aus der unteren Platte der Keile --14-- hervorgezogen und somit die untere Abstützung der Keile beseitigt.
Nach beendigter Bewegung schlägt der Kopf teil der Hülse --6-- an der Innenschulter der Druckhülse --5-- bzw. an den durch die Oberkeile --11-- an dem
Futterrohr befestigten Keilleiter auf, wobei die obere Schlosskonstruktion --8-- den auseinandergezogenen
Zustand gegenüber der Hülse --6-- arretiert.
Nachdem die erwähnten Arbeitsgänge ausgeführt worden sind, wird das Aushebewerkzeug gehoben.
Durch die Zugkraft schlägt die obere Schlosskonstruktion an dem unteren konischen Ende der Druckhülse - auf. Anschliessend wirkt die Zugkraft über den Zapfen --7-- auf den Keillenker --9-- ein und zieht diesen aus den Oberkeilen --11-- heraus. Die Befestigungselemente werden von der Wand des Futter- rohres abgerissen und gleiten in den Führungsnuten des Keillenkers-9-- zurück.
Wird die Hülse --6-- weiter hinausgezogen, nimmt der Oberkeil --1-- den Zwischenring --23-- mit.
Dabei wird der Unterkeil --14-- von der Wand des Futterrohres abgerissen und gleitet durch die
Blattfedern --13-- in seine ursprüngliche Stellung zurück.
Der untere Teil des erfindungsgemässen Packers kann dann ohne weiteres aus dem Futterrohr ausgebaut werden.
Wie es aus der Beschreibung ersichtlich ist, weist der erfindungsgemässe permanente Packer eine einfache Konstruktion auf. Das Setzen erfolgt hydraulisch ohne zusätzliche Belastung des Förderrohres.
Desweiteren ist eine sichere Abdichtung und Befestigung gegen zweiseitig auftretende hydraulische und mechanische Kräfte gewährleistet. Das Lösen aus dem Futterrohr erfolgt mit hoher Sicherheit und kann-mit den bekannten Vorrichtungen gleichen Typs verglichen-bedeutend leichter vorgenommen werden, da die erfindungsgemässe Vorrichtung während der Zerspanung des Dichtungselementes und der geschliffenen Hülse sich weder verdrehen noch verrutschen kann. Der erfindungsgemässe Packer kann nach Entfernung der Dichtungselemente und der geschliffenen Hülse unter Zuhilfenahme eines zweckmässigen Werkzeuges leicht aus dem Futterrohr herausgezogen werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Befestigungselemente unter der Gummidichtung angebracht sind. Somit entfällt die Zerspanung der harten hochfesten Keilreihen und es besteht keine Gefahr des Schadhaftwerdens des Futterrohres.
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