AT405205B - SEALING SLEEVE FOR A HOLE HOLE PACKER AND METHOD FOR BUILDING A HOLE HOLE PACKER - Google Patents

SEALING SLEEVE FOR A HOLE HOLE PACKER AND METHOD FOR BUILDING A HOLE HOLE PACKER Download PDF

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Description

AT 405 205 BAT 405 205 B

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtmanschette zur stirnseitigen Abdichtung der schlauchförmigen expansionsfähigen Hülle eines Bohrlochpackers, sowie ein Verfahren zum Aufbau eines Bohrlochpak-kers unter Verwendung zweier solcher Dichtmanschetten und einer schlauchförmigen expansionsfähigen Hülle; ferner betrifft die Erfindung einen Bohrlochpacker.The present invention relates to a sealing sleeve for sealing the end face of the tubular, expandable casing of a well packer, and a method for constructing a well pack using two such sealing sleeves and a tubular, expandable casing; the invention further relates to a downhole packer.

Aus der US-PS 5 226 489 ist ein Packer bekannt, der sich aus zwei Metall-Dichtmanschetten zusammensetzt, welche auf einen durch ein Metallrohr gebildeten Packerkern geschweißt sind und auf die eine schlauchförmige aufpumpbare Hülle aufvulkanisiert ist. Der Ringraum zwischen dem Packerkern und der Hülle wird über eine Zufuhrleitung mit Druckfluid gespeist, welche in eine Durchführung in einer der Manschetten eingeschweißt ist. Eine weitere Versorgungsleitung für einen allfälligen zweiten Packer in größerer Tiefe des Bohrloches durchsetzt beide Dichtmanschetten des ersten Packers und ist ebenfalls mit diesen verschweißt. Dieser Packer ist somit eine vorgefertigte Metallkonstruktion und dient ausschließlich dazu, bestimmte Bereiche in einem Bohrloch für Meßzwecke zu isolieren. Auf Grund der Schweiß- und Vulkanisierverbindungen eignet sich der Packer nicht dazu, vor Ort entsprechend den Bedingungen angefertigt zu werden. Auch ist es nicht möglich, diesen Packer für Verfüllungen, Injektionen oder Verpressungen auf Rohrstränge, Anker od.dgl. aufzuziehen. Auf Grund der kostspieligen Metallkonstruktion ist es nicht denkbar, einen derartigen Packer als verlorenen Packer für z.B. den Ankereinbau einzusetzen.A packer is known from US Pat. No. 5,226,489, which is composed of two metal sealing sleeves which are welded to a packer core formed by a metal tube and onto which a tubular inflatable sleeve is vulcanized. The annular space between the packer core and the casing is fed with pressure fluid via a feed line, which is welded into a passage in one of the sleeves. Another supply line for a possible second packer in a greater depth of the borehole passes through both sealing sleeves of the first packer and is also welded to them. This packer is thus a prefabricated metal construction and is used exclusively to isolate certain areas in a borehole for measuring purposes. Due to the welded and vulcanized connections, the packer is not suitable for being manufactured on site in accordance with the conditions. It is also not possible to use this packer for fillings, injections or grouting on pipe strings, anchors or the like. wind up. Due to the expensive metal construction, it is not conceivable to use such a packer as a lost packer for e.g. to use the anchor installation.

Die Erfindung setzt sich zum Ziel, ein System zu schaffen, mit dem ein Packer in einfacher Weise vor Ort angefertigt und damit den örtlichen Gegebenheiten angepaßt werden kann, wobei die Herstellung des Packers möglichst kostengünstig sein soll, um auch einen Einsatz als verlorener Packer zu ermöglichen. Die Erfindung setzt sich ferner zum Ziel, ein Verfahren zum Aufbauen eines derartigen Packers zu schaffen.The aim of the invention is to create a system with which a packer can be easily manufactured on site and thus adapted to local conditions, the production of the packer should be as cost-effective as possible in order to enable use as a lost packer . The invention further aims to provide a method for building such a packer.

Eine Dichtmanschette zur stirnseitigen Abdichtung der schlauchförmigen expansionsfähigen Hülle eines Bohrlochpackers zeichnet sich erfindungsgemäß aus durch einen zylindrischen Körper aus elastischem komprimierbaren Kunststoff, der eine exzentrische axialparallele Hauptdurchführung für einen Rohrstrang, Anker od.dgl. sowie zumindest eine axialparallele Nebendurchfuhrung für eine Fluidver- oder -entsorgungs-leitung in dem um die Hauptdurchführung verbleibenden sichelförmigen Querschnittsbereich des Körpers aufweist.A sealing sleeve for sealing the end face of the tubular, expandable casing of a well packer is characterized according to the invention by a cylindrical body made of elastic, compressible plastic, which has an eccentric, axially parallel main passage for a pipe string, anchor or the like. as well as at least one axially parallel secondary lead-through for a fluid supply or disposal line in the crescent-shaped cross-sectional area of the body remaining around the main lead-through.

Derart ausgebildete Dichtmanschetten sind äußerst kostengünstig und ermöglichen die Anfertigung eines Packers vor Ort. Auf Grund der Durchführungen lassen sich die Dichtmanschetten in axialer Richtung auf dem Rohrstrang, Anker od.dgl. beliebig verschieben, und auch die hindurchgeführten Ver- und Entsorgungsleitungen können in ihrer Einbringtiefe in das Bohrloch variiert werden. Beim Aufbringen der schlauchförmigen Hülle werden die Dichtmanschetten komprimiert und jeglicher Spalt in den Durchführungen abgedichtet.Sealing sleeves designed in this way are extremely cost-effective and enable the production of a packer on site. Due to the bushings, the sealing sleeves can be axially on the pipe string, anchor or the like. move as desired, and the supply and disposal lines that are passed through can also be varied in their insertion depth into the borehole. When the tubular sleeve is applied, the sealing sleeves are compressed and any gap in the bushings is sealed.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Hauptdurchführung bis an den Umfang des Körpers grenzt, so daß die Dichtmanschette auf den durchzuführenden Rohrstrang, Anker od.dgl. radial aufgesteckt werden kann.A preferred embodiment of the invention is characterized in that the main bushing borders to the circumference of the body, so that the sealing sleeve on the pipe string, anchor or the like to be carried out. can be attached radially.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß der Körper entlang jeder Nebendurchführung radial eingeschnitten ist, so daß auch die Ver- und Entsorgungsleitungen radial in die Dichtmanschette eingelegt werden können und nicht durchgefädelt werden müssen.Another preferred embodiment consists in that the body is cut radially along each secondary feedthrough, so that the supply and disposal lines can also be inserted radially into the sealing sleeve and do not have to be threaded through.

Bevorzugt weist der Körper drei Nebendurchführungen auf, u.zw. eine für eine Fluidversorgungsleitung zum Aufpumpen des Packers selbst, eine zur Verfüllung des hinter dem Packer abgeschlossenen Bohrlochraumes und eine zur Entlüftung dieses Raumes. Wird die Dichtmanschette als zweite Dichtmanschette des Packers verwendet, kann dann die erste, nicht benötigte Nebendurchführung mit einem Stopfen verschlossen werden.The body preferably has three side feedthroughs, e.g. one for a fluid supply line for inflating the packer itself, one for filling the borehole space closed behind the packer and one for venting this space. If the sealing sleeve is used as the second sealing sleeve of the packer, the first, unneeded bushing can then be closed with a stopper.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Körper aus Polymermaterial, vorzugsweise Silikonkautschuk, gefertigt.In a preferred embodiment of the invention, the body is made of polymer material, preferably silicone rubber.

Die vorgenannten Ziele werden gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung mit Hilfe eines Verfahrens zum Aufbauen eines Bohrlochpackers unter Verwendung zweier erfindungsgemäßer Dichtmanschetten und einer schlauchförmigen expansionsfähigen Hülle erreicht, welches Verfahren sich auszeichnet durch die Schritte: - Aufsetzen der beiden Dichtmanschetten auf den durchzuführenden Rohrstrang, Anker od.dgl. in einem vorbestimmten Abstand, - Einsetzen der Fluidver- bzw. -entsorgungsleitungen in die Nebendurchführungen, - Aufschieben der expansionsfähigen Hülle über beide Dichtmanschetten, und - Abbinden der expansionsfähigen Hülle um die beiden Dichtmanschetten.The aforementioned objectives are achieved according to a second aspect of the invention with the aid of a method for assembling a borehole packer using two sealing sleeves according to the invention and a tubular, expandable sleeve, which method is characterized by the steps: - placing the two sealing sleeves on the pipe string, anchor or the like to be carried out . Like. at a predetermined distance, - inserting the fluid supply and disposal lines into the secondary feedthroughs, - sliding the expandable sleeve over both sealing sleeves, and - binding the expandable sleeve around the two sealing sleeves.

Gegenstand der Erfindung ist schließlich ein Bohrlochpacker mit einer schlauchförmigen expansionsfähigen Hülle, die mit endseitigen Dichtmanschetten versehen ist; dieser Packer zeichnet sich dadurch aus, daß die Dichtmanschetten aus einem zylindrischen Körper aus elastischem komprimierbaren Kunststoff bestehen, der eine exzentrische achsparallele Hauptdurchführung für einen Rohrstrang, Anker od.dgl. sowie 2Finally, the subject of the invention is a borehole packer with a tubular, expandable sleeve which is provided with sealing sleeves on the ends; This packer is characterized in that the sealing sleeves consist of a cylindrical body made of elastic, compressible plastic, which has an eccentric, axially parallel main passage for a pipe string, anchor or the like. and 2

Claims (9)

AT 405 205 B zumindest eine achsparallele Nebendurchführung für eine Fluidver- oder -entsorgungsleitung in dem um die Hauptdurchführung verbleibenden sichelförmigen Querschnittsbereich des Körpers aufweist. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen Fig. 1 schematisch die Anwendung eines Packers in einem Bohrloch für den Ankereinbau Zeigt, Fig. 2 den Packer von Fig. 1 in vergrößerter, schematischer Seitenansicht, Fig. 3 die erfindungsgemäße Dichtmanschette in der Stirnansicht, Fig. 4 in der Seitenansicht, Fig. 5 in der Draufsicht und Fig. 6 in einer Schrägansicht von oben. Fig. 1 zeigt ein Bohrloch 1 mit einem Bohrlochmund 2. In dem Bohrloch soll ein Anker 3 verankert werden, von dem nur der in das Bohrloch ragende Teil dargestellt ist. Der Anker 3 wird über eine Freispielstrecke 4 im Bohrloch frei geführt und über eine Haftstrecke 5 beispielsweise mit Beton mit dem das Bohrloch umgebenden Erdreich verbunden. Zu diesem Zweck wird ein Packer 6 auf eine vorbestimmte Teufe gebracht und die Verpreßstrecke zwischen Packer 6 und Bohrlochende mit Beton verputzt oder injiziert. Der Packer 6 weist gemäß Fig. 2 zwei Dichtmanschetten 7 auf, durch welche der Anker 3 hindurchgeführt und auf der eine schlauchförmige, expansionsfähige, elastische Hülle 8 aufgezogen und mit Hilfe von Spannriemen 9 festgebunden ist. Zur Verfüllung der Verpreßstrecke müssen durch den Packer 6 zwei Leitungen hindurchgeführt werden, u.zw. eine Leitung 10 zum Einpressen des Betons in den Haftstreckenbereich und eine Leitung 11 zur gleichzeitigen Entlüftung des Haftstreckenbereiches. Ferner muß durch die erste der Dichtmanschetten 7 eine Fluidleitung 12 zur Druckbeaufschlagung des Packers hindurchgeführt werden. Über eine Fluidleitung 12 kann der Packer sowohl mittels Druckluft als auch einem beliebigen Druckfluid, z.B. Gas oder Hydrauliköl, beaufschlagt werden. Die in den Fig. 3 bis 6 dargestellte Dichtmanschette wird im wesentlichen durch einen zylindrischen Körper 13 aus elastischem komprimierbaren Kunststoff gebildet, welcher eine exzentrische axialparallele Hauptdurchführung 14 für den Anker 3 sowie drei axialparallele Nebendurchführungen 15, 16 und 17 für die Leitungen 10, 11 und 12 in dem um die Hauptdurchführung 14 verbleibenden sichelförmigen Querschnittsbereich 18 des Körpers 13 aufweist. Die Hauptdurchführung 14 grenzt bis an den Umfang des Körpers 13, so daß sich ein Spalt 19 ergibt, über welchen die Dichtmanschette 7 in radialer Richtung auf den Anker 3 aufgesteckt werden kann. Der Körper 13 ist ferner entlang jeder der Nebendurchführungen radial eingeschnitten, wie durch das Bezugszeichen 20 angedeutet ist. Auf diese Weise lassen sich auch die Leitungen 10, 11 und 12 in radialer Richtung in die Nebendurchführungen 15, 16 und 17 eindrücken. Der Körper 13 ist bevorzugt aus elastischem Polymerschaummaterial, insbesondere Silikonkautschuk, gefertigt. Das Verfahren zum Aufbauen des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Packers 6 mit Hilfe der in den Fig. 3 bis 6 dargestellten Dichtmanschetten 7 wird nun beschrieben. Zunächst werden die beiden Dichtmanschetten 7 auf den Anker 3 in einem vorbestimmten gegenseitigen Axialabstand in radialer Richtung aufgesteckt. Anschließend werden die Leitungen 10 und 11 zum Verfüllen der Verpreßstrecke in die Nebendurchführungen 15 und 16 beider Dichtmanschetten 7 eingedrückt, so daß sie den gesamten Packer 6 durchsetzen. Die Fluidleitung 12 zur Druckbeaufschlagung des Packers 6 wird nur in die Nebendurchführung 17 der ersten (in den Fig. 1 und 2 linken) Dichtmanschette 7 in radialer Richtung eingedrückt, wogegen die Nebendurchführung 17 der zweiten (in den Fig. 1 und 2 rechten) Dichtmanschette 7 mit einem Stopfen abgedichtet wird. Stattdessen könnte selbstverständlich als zweite Dichtmanschette auch eine Dichtmanschette mit nur zwei Nebendurchführungen 15 und 16 verwendet werden. . Anschließend wird die Hülle 8 über beide Dichtmanschetten geschoben (oder vor Ort aufextrudiert) und mit Hilfe der Riemen 9 auf die beiden Dichtmanschetten 7 gebunden, wobei diese geringfügig komprimiert und dadurch die Durchführungen 14, 15, 16 und 17 abgedichtet werden. Nach Druckbeaufschlagung des Packers und entsprechendem Verfüllen der Verpreßstrecke kann der Packer entweder als verlorene Schalung an Ort und Stelle verbleiben, oder ausgebaut und wiederverwendet werden. Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf den dargestellten Anwendungsfall des Ankereinbaues beschränkt ist; vielmehr wird jeder Anwendungsfall eines aufpumpbaren Bohrlochpackers in Betracht gezogen, sei es für Injektionen, Verpressungen oder Abdichtungen zu Bau- oder auch Meßzwecken. Patentansprüche 1. Dichtmanschette zur stirnseitigen Abdichtung der schlauchförmigen expansionsfähigen Hülle eines Bohrlochpackers, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Körper (13) aus elastischem komprimierba- 3 AT 405 205 B ren Kunststoff, der eine exzentrische achsparallele Hauptdurchführung (14) für einen Rohrstrang, Anker (3) od.dgl. sowie zumindest eine achsparallele Nebendurchführung (15-17) für eine Fluidver- oder -entsorgungsleitung (10-12) in dem um die Hauptdurchführung (14) verbleibenden sichelförmigen Querschnittsbereich (18) des Körpers (13) aufweist.AT 405 205 B has at least one axially parallel secondary feedthrough for a fluid supply or drainage line in the crescent cross-sectional area of the body remaining around the main feedthrough. Further advantages and features of the invention are described below with reference to the drawings, in which FIG. 1 schematically shows the use of a packer in a borehole for anchor installation, FIG. 2 shows the packer of FIG. 1 in an enlarged, schematic side view, 3 shows the sealing collar according to the invention in an end view, FIG. 4 in a side view, FIG. 5 in a top view and FIG. 6 in an oblique view from above. 1 shows a borehole 1 with a borehole mouth 2. An anchor 3 is to be anchored in the borehole, of which only the part projecting into the borehole is shown. The armature 3 is freely guided in the borehole via a free play section 4 and connected to the soil surrounding the borehole via an adhesive section 5, for example with concrete. For this purpose, a packer 6 is brought to a predetermined depth and the pressing section between packer 6 and the end of the borehole is plastered or injected with concrete. According to FIG. 2, the packer 6 has two sealing sleeves 7, through which the anchor 3 is guided and on which a tubular, expandable, elastic sleeve 8 is fitted and fastened with the aid of tensioning straps 9. To fill the grouting section, two lines must be led through the packer 6, etc. a line 10 for pressing the concrete into the adhesive zone and a line 11 for simultaneously venting the adhesive zone. Furthermore, a fluid line 12 for pressurizing the packer must be passed through the first of the sealing sleeves 7. Via a fluid line 12, the packer can use compressed air as well as any pressure fluid, e.g. Gas or hydraulic oil. 3 to 6 is essentially formed by a cylindrical body 13 made of elastic compressible plastic, which has an eccentric axially parallel main bushing 14 for the armature 3 and three axially parallel side bushings 15, 16 and 17 for the lines 10, 11 and 12 in the crescent-shaped cross-sectional area 18 of the body 13 remaining around the main passage 14. The main bushing 14 borders on the circumference of the body 13, so that there is a gap 19 through which the sealing sleeve 7 can be pushed onto the armature 3 in the radial direction. The body 13 is also cut radially along each of the secondary feedthroughs, as indicated by the reference number 20. In this way, the lines 10, 11 and 12 can also be pressed into the secondary feedthroughs 15, 16 and 17 in the radial direction. The body 13 is preferably made of elastic polymer foam material, in particular silicone rubber. The method for assembling the packer 6 shown in FIGS. 1 and 2 with the aid of the sealing sleeves 7 shown in FIGS. 3 to 6 will now be described. First, the two sealing sleeves 7 are placed on the armature 3 at a predetermined mutual axial distance in the radial direction. Then the lines 10 and 11 for filling the pressing section are pressed into the secondary bushings 15 and 16 of both sealing sleeves 7, so that they penetrate the entire packer 6. The fluid line 12 for pressurizing the packer 6 is only pressed into the secondary passage 17 of the first (in FIGS. 1 and 2) sealing sleeve 7 in the radial direction, whereas the secondary passage 17 of the second (in FIGS. 1 and 2 right) sealing sleeve 7 is sealed with a stopper. Instead, of course, a sealing sleeve with only two secondary bushings 15 and 16 could also be used as the second sealing sleeve. . Subsequently, the sleeve 8 is pushed over the two sealing sleeves (or extruded on site) and bound to the two sealing sleeves 7 with the aid of the belts 9, these being slightly compressed and thereby the bushings 14, 15, 16 and 17 being sealed. After pressurizing the packer and filling the grouting section accordingly, the packer can either remain in place as lost formwork, or be removed and reused. It is understood that the invention is not limited to the application of anchor installation shown; Rather, every application of an inflatable borehole packer is considered, be it for injections, pressings or seals for construction or measurement purposes. 1. Sealing sleeve for sealing the end face of the tubular, expandable casing of a borehole packer, characterized by a cylindrical body (13) made of elastic compressible 3 AT 405 205 B ren plastic, which has an eccentric axially parallel main passage (14) for a pipe string, anchor (3) or the like. and at least one axially parallel secondary feedthrough (15-17) for a fluid supply or disposal line (10-12) in the crescent-shaped cross-sectional area (18) of the body (13) remaining around the main feedthrough (14). 2. Dichtmanschette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptdurchführung (14) bis an den Umfang des Körpers (13) grenzt.2. Sealing sleeve according to claim 1, characterized in that the main bushing (14) borders on the circumference of the body (13). 3. Dichtmanschette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (13) entlang jeder Nebendurchführung (15-17) radial eingeschnitten (20) ist.3. Sealing sleeve according to claim 1 or 2, characterized in that the body (13) along each side passage (15-17) is cut radially (20). 4. Dichtmanschette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (13) drei Nebendurchführungen (15-17) aufweist.4. Sealing sleeve according to one of claims 1 to 3, characterized in that the body (13) has three secondary bushings (15-17). 5. Dichtmanschette nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (i 3) aus elastischem Polymermaterial, vorzugsweise Silikonkautschuk, gefertigt ist.5. Sealing sleeve according to one of claims 1 to 4, characterized in that the body (i 3) is made of elastic polymer material, preferably silicone rubber. 6. Verfahren zum Aufbauen eines Bohrlochpackers unter Verwendung zweier Dichtmanschetten nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und einer schlauchförmigen expansionsfähigen Hülle, gekennzeichnet durch die Schritte: - Aufsetzen der beiden Dichtmanschetten (7) auf den durchzuführenden Rohrstrang, Anker (3) od.dgl. in einem vorbestimmten Abstand, - Einsetzen der Fluidver- bzw. -entsorgungsleitungen (10-12) in die Nebendurchführungen (15-17), - Aufschieben der expansionsfähigen Hülle (8) über beide Dichtmanschetten (7), und - Abbinden der expansionsfähigen Hülle (8) um die beiden Dichtmanschetten (7).6. A method for building a borehole packer using two sealing sleeves according to one of claims 1 to 5 and a tubular expansion sleeve, characterized by the steps: - Placing the two sealing sleeves (7) on the pipe string to be carried out, anchors (3) or the like. at a predetermined distance, - inserting the fluid supply and disposal lines (10-12) into the secondary feedthroughs (15-17), - sliding the expandable sleeve (8) over both sealing sleeves (7), and - setting the expandable sleeve ( 8) around the two sealing sleeves (7). 7. Verfahren nach Anspruch 6 unter Verwendung zweier Dichtmanschetten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmanschetten (7) auf den Rohrstrang, Anker (3) od.dgl. in radialer Richtung aufgesteckt werden.7. The method according to claim 6 using two sealing sleeves according to claim 2, characterized in that the sealing sleeves (7) on the pipe string, anchor (3) or the like. be plugged in in the radial direction. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7 unter Verwendung zweier Dichtmanschetten nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidver- bzw. -entsorgungsleitungen (10-12) in die Nebendurchführungen (15-17) in radialer Richtung eingedrückt werden.8. The method according to claim 6 or 7 using two sealing sleeves according to claim 3, characterized in that the fluid supply and disposal lines (10-12) are pressed into the secondary bushings (15-17) in the radial direction. 9. Bohrlochpacker mit einer schlauchförmigen expansionsfähigen Hülle, die mit endseitigen Dichtungsmanschetten versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmanschetten aus einem zylindrischen Körper (13) aus elastischen komprimierbaren Kunststoff bestehen der eine exzentrische achsparallele Hauptdurchführung (14) für einen Rohrstrang, Anker (3) od.dgl. sowie zumindest eine achsparallele Nebendurchführung (15-17) für eine Fluidver- oder -entsorgungsleitung (10-22) in dem um die Hauptdurchführung (14) verbleibenden sichelförmigen Querschnittsbereich (18) des Körpers (13) aufweist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 49. borehole packer with a tubular, expandable sleeve, which is provided with end sealing sleeves, characterized in that the sealing sleeves consist of a cylindrical body (13) made of elastic, compressible plastic, which has an eccentric, axially parallel main passage (14) for a pipe string, anchor (3) or the like. and at least one axially parallel secondary feedthrough (15-17) for a fluid supply or removal line (10-22) in the crescent-shaped cross-sectional area (18) of the body (13) remaining around the main feedthrough (14). Including 2 sheets of drawings 4
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EP0651130A3 (en) 1997-03-26
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