AT405205B - Sealing sleeve for a borehole packer and method for build a borehole packers - Google Patents

Sealing sleeve for a borehole packer and method for build a borehole packers Download PDF

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Description

AT 405 205 B AT 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; The present invention relates to a sealing sleeve for the end-face sealing of the tubular expandable sheath of a downhole packer, and a method for constructing a Bohrlochpak-kers using two such sealing sleeves and a tubular expandable sleeve; ferner betrifft die Erfindung einen Bohrlochpacker. Further, the invention 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. From US-PS 5,226,489 a packer is known, which is composed of two metal sealing sleeves which are welded to a formed by a metal tube core and Packer in one inflatable tubular shell is vulcanized. 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. The annular space between the packer and the casing core is fed via a feed line with pressure fluid, which is sealed in a passage in one of the cuffs. 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. A further supply line for a possible second packer in greater depth of the drill hole passes through both sealing collars of the first packer and is also welded thereto. Dieser Packer ist somit eine vorgefertigte Metallkonstruktion und dient ausschließlich dazu, bestimmte Bereiche in einem Bohrloch für Meßzwecke zu isolieren. This packer is thus a pre-fabricated metal construction and is only used to isolate specific areas in a borehole for measuring purposes. Auf Grund der Schweiß- und Vulkanisierverbindungen eignet sich der Packer nicht dazu, vor Ort entsprechend den Bedingungen angefertigt zu werden. Due to the welding and Vulkanisierverbindungen the packer is not suitable to be customized according to the local conditions. Auch ist es nicht möglich, diesen Packer für Verfüllungen, Injektionen oder Verpressungen auf Rohrstränge, Anker od.dgl. it is not possible, or the like, these packers for fillings, injections or crimps on pipelines, anchors. aufzuziehen. raise. Auf Grund der kostspieligen Metallkonstruktion ist es nicht denkbar, einen derartigen Packer als verlorenen Packer für zB den Ankereinbau einzusetzen. Due to the costly metal construction, it is not conceivable to use such a Packer as lost Packer for example, 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. The invention has the aim to provide a system that allows customized a packer in a simple manner on site and to local conditions can be adapted, wherein the preparation of the packer should be inexpensive as possible in order to allow an insert as a sacrificial Packer , Die Erfindung setzt sich ferner zum Ziel, ein Verfahren zum Aufbauen eines derartigen Packers zu schaffen. The invention has also for object to provide a method for constructing 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. A sealing collar for sealing the end face of the tubular expandable sheath of a wellbore packer according to the invention is characterized by a cylindrical body made of an elastic compressible plastic, or the like of an eccentric axially parallel main passage for a pipe string anchor. sowie zumindest eine axialparallele Nebendurchfuhrung für eine Fluidver- oder -entsorgungs-leitung in dem um die Hauptdurchführung verbleibenden sichelförmigen Querschnittsbereich des Körpers aufweist. and at least one axially parallel Nebendurchfuhrung for a fluid supply or -entsorgungs line in the remaining about the main implementation crescent-shaped cross-sectional area of ​​the body.

Derart ausgebildete Dichtmanschetten sind äußerst kostengünstig und ermöglichen die Anfertigung eines Packers vor Ort. Thus formed sealing collars are extremely cost-effective and enable the production of a packer on site. Auf Grund der Durchführungen lassen sich die Dichtmanschetten in axialer Richtung auf dem Rohrstrang, Anker od.dgl. Due to the bushings the sealing collars in the axial direction can be on the pipe string, or the like anchors. beliebig verschieben, und auch die hindurchgeführten Ver- und Entsorgungsleitungen können in ihrer Einbringtiefe in das Bohrloch variiert werden. move as desired, and also the guided through supply and discharge lines can be varied in its depth of insertion into the borehole. Beim Aufbringen der schlauchförmigen Hülle werden die Dichtmanschetten komprimiert und jeglicher Spalt in den Durchführungen abgedichtet. During application of the tubular casing, the sealing collars are compressed and sealed through any gap in the through holes.

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. A preferred embodiment of the invention is characterized in that the main bushing is adjacent to the periphery of the body, so that the sealing cuff to be performed on the tubing, anchor or the like. radial aufgesteckt werden kann. radially can be plugged.

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. A further preferred embodiment is that the body is cut radially along each side bushing, so that the supply and discharge lines can be radially inserted into the sealing sleeve and need not be threaded.

Bevorzugt weist der Körper drei Nebendurchführungen auf, u.zw. Preferably, the body has three sub-passages, 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. one for fluid supply line for inflating the packer itself, one for filling the enclosed behind the packers downhole space and for ventilation of the room. Wird die Dichtmanschette als zweite Dichtmanschette des Packers verwendet, kann dann die erste, nicht benötigte Nebendurchführung mit einem Stopfen verschlossen werden. If the sealing sleeve used as the second sealing collar of the packer, the first bypass guide unneeded 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 of polymeric material, preferably silicone rubber, is made.

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. The foregoing objects are achieved according to a second aspect of the invention by a method for constructing a wellbore packer using two inventive sealing sleeves and a tubular expandable sheath, said method characterized by the steps of: - placing the two sealing collars on the carried out tubing, anchor 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. at a predetermined distance, - inserting the fluid supply or -entsorgungsleitungen in the side passages, - pushing the expandable sleeve over both sealing sleeves, and - setting of the expandable sheath around the two sealing collars.

Gegenstand der Erfindung ist schließlich ein Bohrlochpacker mit einer schlauchförmigen expansionsfähigen Hülle, die mit endseitigen Dichtmanschetten versehen ist; The invention is, finally, a well packer having a tubular expandable sheath which is provided with end sealing collars; 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. This packer is characterized in that the sealing cuffs of a cylindrical body made of an elastic compressible plastic, or the like of an eccentric axially parallel main passage for a pipe string anchor. sowie 2 and 2

Claims (9)

  1. AT 405 205 B zumindest eine achsparallele Nebendurchführung für eine Fluidver- oder -entsorgungsleitung in dem um die Hauptdurchführung verbleibenden sichelförmigen Querschnittsbereich des Körpers aufweist. AT 405 205 B has at least one axially parallel bypass guide for a fluid supply or -entsorgungsleitung in the remaining about the main implementation crescent-shaped cross-sectional area of ​​the body. 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. Further advantages and features of the invention are described below with reference to the drawings, in which Fig. 1 shows schematically the application of a 1 packer in a well bore for the anchor installation, Fig. 2 shows the packer of Fig. In enlarged schematic side view, FIG . 3, the sealing collar according to the invention in end view, Fig. 4 in the side view, Fig. 5 in top view and FIG. 6 in an oblique view from above. 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. Fig. 1 shows a borehole 1 having a well mouth 2. In the well is to be anchored 3, of which only the protruding into the wellbore part is shown an anchor. 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. The armature 3 is freely guided over a free spin path 4 in the borehole and connected via an adhesive section 5 for example, concrete with the surrounding soil the wellbore. 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. For this purpose, a packer is brought to a predetermined depth 6 and plastered the grouted between 6 and packer downhole end with concrete or injected. 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. The packer 6, as shown in FIG. 2, two sealing collars 7, through which the anchor 3 and passed on the mounted a tubular, expandable, elastic sheath 8 and is firmly bonded with the aid of tensioning belt 9. Zur Verfüllung der Verpreßstrecke müssen durch den Packer 6 zwei Leitungen hindurchgeführt werden, u.zw. For filling of the grouted 6 two lines must be passed through the packer, u.zw. eine Leitung 10 zum Einpressen des Betons in den Haftstreckenbereich und eine Leitung 11 zur gleichzeitigen Entlüftung des Haftstreckenbereiches. a conduit 10 for injecting the concrete into the bond-distance area and a line 11 for simultaneous deaeration of the adhesive distance range. Ferner muß durch die erste der Dichtmanschetten 7 eine Fluidleitung 12 zur Druckbeaufschlagung des Packers hindurchgeführt werden. Further, the sealing collars 7 has a fluid conduit 12 be passed for pressurizing the packer through the first. Über eine Fluidleitung 12 kann der Packer sowohl mittels Druckluft als auch einem beliebigen Druckfluid, zB Gas oder Hydrauliköl, beaufschlagt werden. Via a fluid line 12, the packer can be used both by means of compressed air as well as any pressure fluid, such as gas or hydraulic oil, are acted upon. 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. The sealing collar shown in FIGS. 3 to 6 is substantially constituted by a cylindrical body 13 made of an elastic compressible plastic which an eccentric axially parallel main bushing 14 for the armature 3, and three axially parallel side passages 15, 16 and 17 for the lines 10, 11 and 12 in the remaining about the main bushing 14 crescent-shaped cross-sectional region 18 has the body. 13 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. The main bushing 14 is adjacent to the periphery of the body 13, so that a gap results in 19, over which the sealing sleeve 7 in a radial direction on the armature 3 can be plugged. Der Körper 13 ist ferner entlang jeder der Nebendurchführungen radial eingeschnitten, wie durch das Bezugszeichen 20 angedeutet ist. The body 13 is also cut radially along each of the side passages, as indicated by reference numeral 20th Auf diese Weise lassen sich auch die Leitungen 10, 11 und 12 in radialer Richtung in die Nebendurchführungen 15, 16 und 17 eindrücken. In this way, the lines 10, 11 and 12 in the radial direction in the side bushings 15, 16 and 17 can press. Der Körper 13 ist bevorzugt aus elastischem Polymerschaummaterial, insbesondere Silikonkautschuk, gefertigt. The body 13 is preferably made of elastic polymeric foam material, in particular, made of silicone rubber. 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. The method for constructing the packer 6 shown in Figs. 1 and 2 with the aid of 3 to 6 represented sealing sleeves 7 will now be described in FIGS.. Zunächst werden die beiden Dichtmanschetten 7 auf den Anker 3 in einem vorbestimmten gegenseitigen Axialabstand in radialer Richtung aufgesteckt. First, the two sealing collars are attached 7 on the armature 3 in a predetermined mutual axial distance in the radial direction. 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. Then, the lines 10 and 11 are pressed to the filling of the grouted into the sub-passages 15 and 16 of the two sealing sleeves 7 so that they pass through the entire packer. 6 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. The fluid conduit 12 for pressurizing the packer 6 is pressed only into the bypass guide 17 of the first (in Figs. 1 and 2 left) sealing sleeve 7 in a radial direction, the bypass guide whereas 17 of the second (in Figs. 1 and 2 right) sealing collar 7 is sealed with a plug. Stattdessen könnte selbstverständlich als zweite Dichtmanschette auch eine Dichtmanschette mit nur zwei Nebendurchführungen 15 und 16 verwendet werden. instead could of course also a sealing collar be used with only two sub passages 15 and 16 as a second sealing cup. . , 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. The casing 8 is slid over both sealing sleeves (or extruded on the spot) and by means of the belt 9 is attached to the two sealing collars 7, wherein said slightly compressed and thereby the bushings 14, 15, are sealed. 16 and 17 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. After pressurizing the packer and a corresponding filling of the grouted the packer can either remain as permanent formwork in place, or removed and reused. Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf den dargestellten Anwendungsfall des Ankereinbaues beschränkt ist; It will be understood that the invention of the anchor incorporation is not limited to the illustrated use case; vielmehr wird jeder Anwendungsfall eines aufpumpbaren Bohrlochpackers in Betracht gezogen, sei es für Injektionen, Verpressungen oder Abdichtungen zu Bau- oder auch Meßzwecken. Rather, any application an inflatable downhole packer is contemplated, whether for injections, pressings or seals to construction or measurement purposes. 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. 1. A sealing sleeve for the end-face sealing of the tubular expandable sheath of a wellbore packer, characterized by a cylindrical body (13) made of elastic komprimierba- 3 AT 405 205 B ren plastic which an eccentric axially parallel main passage (14) for a pipe string armature (3) or the like. 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. and at least a fluid supply or -entsorgungsleitung (10-12) in the remaining around the main duct (14) crescent-shaped cross-sectional area (18) has an axially parallel bypass guide (15-17) of the body (13).
  2. 2. Dichtmanschette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptdurchführung (14) bis an den Umfang des Körpers (13) grenzt. 2. Gasket according to claim 1, characterized in that the main passage (14) adjacent to the periphery of the body (13).
  3. 3. Dichtmanschette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (13) entlang jeder Nebendurchführung (15-17) radial eingeschnitten (20) ist. In that the body (13) is 3. Gasket according to claim 1 or 2, characterized in that along each side passage (15-17) radial cut (20).
  4. 4. Dichtmanschette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (13) drei Nebendurchführungen (15-17) aufweist. 4, that the body comprises sealing collar according to one of claims 1 to 3, characterized in that (13) of three sub-passages (15-17).
  5. 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 collar according to one of claims 1 to 4, characterized in that the body made of elastic polymer material, preferably (i 3), is made of silicone rubber.
  6. 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. 6. A method for constructing a wellbore packer using two sealing sleeves according to any one of claims 1 to 5 and a tubular expandable sheath, characterized by the steps of: - placing the two sealing collars (7) to be carried out tubing string anchor (3) or the like. 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). -entsorgungsleitungen insertion of the fluid supply or (10-12) in the side ducts (15-17), - - at a predetermined distance, pushing the expandable sheath (8) about both sealing sleeves (7), and - setting of the expandable sleeve ( 8) about the two sealing collars (7).
  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. 7. The method according to claim 6, using two sealing sleeves according to claim 2, characterized in that the sealing cuffs (7) on the casing string anchor (3) or the like. in radialer Richtung aufgesteckt werden. be attached in radial direction.
  8. 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 of claim 6 or 7 using two sealing sleeves according to claim 3, characterized in that the fluid supply or be -entsorgungsleitungen (10-12) in the side ducts (15-17) pressed into the radial direction.
  9. 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. 9. well packer having a tubular expandable sheath which is provided with end seal collars, characterized in that the sealing cuffs of a cylindrical body (13) made of resilient compressible plastic of an eccentric axially parallel main passage (14) for a pipe string armature (3) or the like. 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. and at least a fluid supply or -entsorgungsleitung (10-22) in the remaining around the main duct (14) crescent-shaped cross-sectional area (18) has an axially parallel bypass guide (15-17) of the body (13). Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 4 Hiezu 2 sheets drawings 4
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