Vorrichtung zum Ausbau und Vervollständigen eines Bohrloches Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausbau und Vervollständigen eines Bohrloches, bestehend aus einem Bohrlochgehäuse, das in ein Bohrloch eingesetzt wird, und aus einer einen Kanal bildenden Einrichtung aus Metall mit der Säurebeständigkeit von Stahl, die an dem Gehäuse derart befestigt ist, dass sie mit einer in der Gehäusewand angeordneten Öffnung zusammenfällt und die seitlich aus dem Gehäuse ausgefahren werden kann, um die Verbindung mit einer zu bearbeitenden Boden formation herzustellen.
Bis vor kurzem wurden die Bohrlochgehäuse oder Bohrrohre in Bohrlöcher durch Einzementieren einge setzt, wobei eine Zementaufschlämung durch das Ge häuse nach unten und dann um die Aussenseite des Gehäuses gepresst wurde, um den ringförmigen Raum zwischen der Aussenfläche des Gehäuses und der umge benden Wand der Bodenformation zufällen. Nach Erhär ten das Zementes wurde die Verbindung zwischen dem Gehäuse und der zu bearbeitenden Zone durch Loch sprengung des Gehäuses hergestellt, und zwar beispiels weise durch Geschosskugeln oder geformte Ladungen, die auch gehärteten Zement durchdringen, und Durchgänge oder Leitungen durch diesen bilden.
Dieses Verfahren ist nicht zufriedenstellend, da die Geschossku- geln oder Ladungen dazu neigen, den Zement um die Durchlässe herum zu spalten, wodurch vertikale Verbin dungen entstehen, d. h. eine Auf- und Abbewegung um das Gehäuse von einer Lochung zur anderen erfolgt. Dies wiederum verhindert eine spätere selektive Behand lung durch jede Lochung zu der Bodenformation am Ende eines jeden Rohres oder einer jeden Lochung, da eingespritztes Behandlungsmittel nach oben oder nach unten durch den gespaltenen Zement wandern kann, ohne eine selektive Kontrolle der injizierten Stellen, d. h. die Gesteinsschicht der Bodenformation am Ende einer jeden Leitung zu gestatten.
Kürzlich wurde ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Errichtung von Verbindun gen zwischen dem Gehäuse und der Arbietszone vorge schlagen. Danach werden eine Vielzahl von Stollen oder Durchgangskanäle bildenden Einrichtungen an der Aus senseite des Gehäuses angeschweisst oder in irgendei ner anderen zweckmässigen Weise befestigt, derart, dass sie mit den in der Gehäusewand befindlichen Löchern ausgerichtet sind. Diese die Stollen oder die Kanäle bildenden Einrichtungen bestehen aus teleskopisch ver- schiebaren Rohren oder Manschetten, die eingefahren sind, wenn das Gehäuse in das Bohrloch eingesetzt wird.
Wenn mit einer Arbeitszone Kontakt hergestellt werden soll, werden diese teleskopischen Rohre ausgefahren, derart, dass sie im wesentlichen horizontal gegen die Bodenformationswand weisen, um die Verbindung mit der Nutzzone herzustellen und eine ständige Verbin dungsleitung zwischen dieser Nutzzone und dem Gehäu se zu schaffen. Die Zementaufschlämmung wird in den Raum zwischen dem Gehäuse und der Bodenwand entweder vor oder nach dem seitlichen Ausfahren der Rohre eingeführt, so dass sich der Zement um die Rohre und das Gehäuse festsetzt.
Die vorgeschlagenen telesko pischen Rohre der die Kanäle oder Stollen bildenden Einrichtungen bestehen aus Stahl oder einem ähnlichen säurebeständigen Metall und die äusseren Rohrenden, die schliesslich die Arbeitszone berühren, sind durch säurelösliche Metallverschlüsse verschlossen. Diese sind innerhalb des Rohres abgedichtet eingesetzt, so dass kurzzeitig der Durchgang durch das Rohr verhindert wird. Wenn die Verbindung zwischen der Nutzzone und dem Inneren des Gehäuses hergestellt werden soll, wird Säure in das Gehäuse und in die sich seitlich erstrecken den Teleskoprohre eingeführt, um die Verschlüsse auf zulösen.
Ausgedehnte Versuche und Tests wurden durchgeführt und haben gezeigt, dass unabhängig von der Stärke und der Natur der in die Rohre eingeführten Säure, die Verschlüsse nur dann leicht und schnell aufgelöst werden, wenn eine entsprechende Zirkulation der Säure erfolgt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Säure, die die Oberfläche eines festen säurelöslichen Materials angreift, zuerst die äusserste Schicht oder Lage des Materials löst, wonach dann die Säure daran gehindert wird, ihre tatsächliche Lösungsfähigkeit zu entfalten, und zwar wegen des oder der Auflösungs oder Reaktionsproduktes oder Produkte, die dazu neigen,
eine Schutzschicht oder ein Schutzpolster zwi schen der aufzulösenden Fläche und der Säure aufzu bauen. Aus diesem Grunde wird frische oder nicht verbrauchte Säure daran gehindert, die weiter unten liegende Schicht des säurelöslichen Materials aufzulösen. Diese Erscheinung ist besonders deutlich dort, wo die Säure verhältnismässig kleine Bereiche angreift. So wird, wenn beispielsweise eine Fläche einer Magnesiumplatte oder -scheibe mit Essigsäure angefeuchtet wird, die Säure nahezu sofort eine dünne Oberflächenschicht auflösen, worauf dann jedoch die Säure im wesentlichen inaktiv wird, da sich Magn esiumacetat bildet.
Dieses neigt dazu, sich als Barriere zwischen der anzugreifenden Fläche und der nicht verbrauchten Säure abzusetzen und dadurch eine weitere Wirkung dieser Säure auf ungelö stes Material zu hindern. Es wurde gefunden, dass aus diesem Grunde eine übermässig lange Zeit benötigt wird, um den Metallverschluss in dem Rohr aufzulösen und aus letzterem zu entfernen.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die angeführten Nach teile vermieden sind. Zu diesem Zweck ist die erfin- dungsgemässe Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die den Kanal bildende Einrichtung eine Abschluss- manschette aufweist, die durch einen Verschluss aus Metall mit der Säurelöslichkeit von Zink, Aluminium, oder Magnesium abgeschlossen ist, der durch in die Manschette eindringende, das Verschlussmetall auflösen de Säure zumindest teilweise auflösbar und dadurch von seiner zugehörigen Manschette entfernbar ist,
dass eine Sicherheitskappe an dem Ende der den Kanal bildenden Einrichtung befestigt ist, das dem Gehäuse am nächsten liegt, welche Kappe innerhalb der Öffnung im Gehäuse und wenigstens annähernd bündig mit dessen Innenwand angeordnet und mit einem ventilgesteuerten Durchgang versehen ist, der Flüssigkeit aus dem Inneren des Gehäuses gegen den Verschluss durchlässt, jedoch den Flüssigkeitsstrom durch die Manschette und in das Innere des Gehäuses verhindert, und dass wenigstens ein Teil der Sicherheitskappe aus einem Metall mit der Säurelöslichkeit von Zink, Aluminium oder Magnesium besteht.
In bekannten Vorrichtungen zur Vervollständigung von Bohrlöchern, sind die die Kanäle bildenden Einrich tungen an der Aussenseite des Bohrlochgehäuses ange- schweisst oder in irgendeiner anderen Weise befestigt und mit den in der Gehäusewand befindlichen Löchern ausgerichtet. Wenn mit der Arbeitszone ein Kontakt hergestellt werden soll, werden die teleskopisch ver schiebbaren Rohre aus ihrer zurückgezogenen Stellung ausgefahren, und zwar seitlich vom Äusseren des Gehäu ses gegen die Bodenformationswand. Dies geschieht durch Errichtung eines Druckes im Gehäuse.
Da das rückwärtige Ende des Rohres einer jeden einen Stollen oder Kanal bildenden Einrichtung, d. h. das Ende, das mit dem entsprechenden Loch in der Gehäusewand ausgerichtet ist, mit dem Inneren des Gehäuses in Verbindung steht, während das Vorderende des Rohres, d. h. das Ende, das die Arbeitszone der Bodenformation berühren soll, durch den Schraubenverschluss abge schlossen ist, wird innerhalb des Rohes ein Druck aufgebaut. Dieser Druck muss ausreichend sein, um die Haltekraft der Befestigungsmittel oder dergleichen zu überwinden, um die teleskopischen Rohre weg von Gehäuse und gegen die Bodenformation zu treiben.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass aufgrund von Fehllei stung oder anderen Pannen, beispielsweise fehlerhaftem Zusammenbau der die Stollen oder Kanäle bildenden Einrichtungen, einige der Rohre manchmal vorzeitig gegen die Bodenformation herausgedrückt werden kön nen. Dies kann z. B. während des Senkens des Gehäuses in das Bohrloch auftreten. Wenn so ein Rohr vorzeitig aus dem Gehäuse heruasgedrückt wird, kann der mit dem Endschraubverschluss versehene Vorderabschnitt des Rohres durch die reibende Berührung mit der Bodenwand aufgerissen werden, wodurch dann eine freie Verbindung zwischen dem Inneren des Gehäuses und dem das Gehäuse umgebenden Raum hergestellt wird.
Dies ist natürlich höchst unerwünscht, da dadurch ein wirksamer Druckaufbau innerhalb des Gehäuses verhin dert wird, der zum Austreiben der Rohre gegen die Bodenformation zur gewünschten Zeit benötigt wird. Durch diesen geringen Druck kann ferner flüssiger Zement von ausserhalb des Gehäuses in dessen Innen raum zurücktreten.
Nach Einsetzen des Gehäuses mit seiner den Kanal bildenden Einrichtung in das Bohrloch und nach deren Ausfahren gegen die Arbeitszone hin, wird der Ver- schluss zumindest teilweise durch Säure zersetzt oder aufgelöst, damit ein im wesentlichen nicht beschränkter Fluss in beiden Richtungen möglich ist.
Der Verschluss ist zweckmässig eine Schraubkappe, die so ausgebildet ist dass nach Auflösen durch Säure der den Fluss begrenzenden Mittel eine Auflagerfläche oder ein Sitz an der Kappe freigelegt wird, um das Innere des Gehäuses mittels eines kugelförmigen Dich tungsmittels absperren zu können, das z. B. als Kugel dichtung ausgebildet sein kann. Diese Kugel schwebt dabei innerhalb der im Gehäuse enthaltenen Flüssigkeit und wird von der Flüssigkeit gegen den Sitz gedrückt.
Im Flüssigkeitsdurchlass kann ein Filter oder ein Gitter angeordnet sein, um Festsubstanzen aus dem eintretenden Öl oder Gas zu entfernen. Die die Bohrung des Verschlusskörpers begrenzende Wand weist zweck- mässig eine ringförmige Zone mit ausreichend vermin derter radialer Dicke auf, die einen diaphragmaähnli- chen Streifen bildet. Wenn der Verschluss aufgelöst werden soll. wird die Säure in das rückwärtige Ende des Verschlusses eingeführt.
Die Säure tritt in die Bohrung des Verschlusses ein und löst das Metall in der Gegend der genannten ringförmigen Zone, d. h. den Diaphragmalstreifen, schnell auf. Dann tritt die Säure nach aussen durch die so gebildete Öffnung in der Diaphragmazone und fliesst entlang der Aussenseite des Verschlusses, um auf diese Weise eine schnelle Auflö sung und Zersetzung des Verschlusses zu bewirken.
Eine chemische Isolierung zum Abdichten des Ver schlusses gegenüber der Rohrwand ist nicht erforderlich. Die Dichtung wird aber vorteilhafterweise durch einen O-Ring bewirkt, der in eine Rille des Verschlusses eingesetzt ist. Dieser O-Ring verhindert das Eindringen von Stoffen von aussen und blockiert das Austreten von Material aus dem Inneren des Rohres nach aussen. Der genannte Diaphragmastreifen ist zweckmässig vor dem O-Ring angeordnet, d. h. zwischen dem O-Ring und dem Vorderende des Verschlusses, so dass der Fluss der Säure nicht gestört wird.
Das Steuerventil des Kappen durchgangs ist vorzugsweise ein Kugelsperrventil.
Obwohl die ganze Kappe aus säurelöslichem Metall, wie Zink oder Magnesium hergestellt sein kann, besitzt die Kappe zweckmässig einen Hauptteil aus Stahl, wobei in diesen ein runder Einsatz aus säurelöslichem Metall, vorzugsweise Zink, eingesetzt ist, in welchem seinerseits der ventilgesteuerte Durchgang angeordnet ist. Das Auflösen des Einsatzes durch Säure wird dadurch erleichtert, dass der Durchgang die dem Angriff der Säure ausgesetzte Berührungsfläche vergrössert.
Nach dem der den ventilgesteuerten Durchgang aufweisende Einsatz durch die Säure zerstört ist, ist eine ausreichende Verbindung zwischen dem Inneren des Gehäuses und der den Kanal bildenden Einrichtung hergestellt, da der Rest der Kappe dann einen verhältnismässig grossen Durchgang begrenzt: Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet der säurelösliche Einsatz der Kappe nach innen abgeschrägte oder konische Fläche, die gegen eine ergänzend ausgebildete Fläche des säurebeständigen Teiles der Sicherheitskappe stösst oder anliegt.
Nachdem der Säurelösliche Einsatz durch die Säure aufgelöst ist, bleibt der säurebeständige Teil der Kappe bestehen und begrenzt einen Durchlass, dessen Innendurchmesser dem Durchmesser des säurelöslichen Einsatzes ent spricht und eine konische peripher liegende Auflageflä che bildet. Wenn dieser erweiterte Durchlass während der Arbeit aus irgend einem Grund geschlossen werden soll, kann eine Kugeldichtung in die Flüssigkeit im Gehäuse gebracht und in dieser schwebend gehalten werden, damit sie sich selbst dichtend gegen die konische Fläche anliegt.
Der Durchmesser des Einsatzes und demzufolge derjenige des durch Auflösung gebildeten Durchlasses, muss jedoch kleiner sein als der Durchmes ser der Teleskoprohre, damit ein unerwünschtes Einzie hen oder Einfahren der Rohre in das Innere des Gehäuses verhindert wird, wenn sie in irgendeiner Weise aus ihren Haltemitteln gelöst werden.
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung anhand der Zeich nung näher erläutert.
Fig. 1 ist ein Teil einer Seitenansicht eines Bohrloch gehäuses, an dessen Aussenwand eine einen Kanal bildende Einrichtung befestigt ist, die eine Endmanschet- te aufweist, die mit einem Metallverschluss verschlossen ist.
Um die übersicht zu wahren, sind zur Erläuterung der Erfindung unwesentliche Teile weggelassen, Fig. 2 ist eine Endansicht des Vorderendes des Schraubverschlusses, Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2, Fig. 4 zeigt, teilweise im Schnitt und teilweise im Seitenaufriss, den Schraubverschluss, wie er in eine mit einer Filterplatte ausgerüstete Manschette gemäss Fig. 1 eingeschraubt ist, Fig. 5 ist in grösserem Masstab ein Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 1,
Fig. 6 ist ein Schnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 5, Fig. 7 ist eine Ansicht einer Sicherheitskappe gemäss Fig. 5, in Richtung des Pfeiles B gesehen, Fig. 8 ist ein Querschnitt durch die den Kanal bildende Manschette entlang der Linie 8-8 in Fig. 4, Fig. 9 ist ein vergrösserter Aufriss des von der Manschette entfernten Gitters, Fig. 10 ist in grösserem Masstab ein Schnitt durch das Gitter gemäss Fig. 9, der die Zusammensetzung des Gitters aus einem mit einem Kunststoff beschichteten Metallkern zeigt,
Fig. 11 ist eine Variante zu Fig. 10, bei der das Gitter aus einem homogenen Körper aus Kunststoff besteht.
In der Zeichnung und insbesondere in den Fig. 1 und 5 ist eine einen Kanal bildende Einrichtung, allgemein mit 100 bezeichnet, an der Aussenfläche eines Bohrloch- 01 1.0 befestigt. Für diesen Zweck ist das Bohrlochgehäuse 10, das eine bearbeitete Öffnung 99 aufweist (Fig. 5) mit einem Ansatzstück 98 versehen, das an der Aussenwand des Gehäuses bei 97 angeschweisst ist. Die den Kanal bildende Einrichtung 100 weist ein hohles, zylindrisches rückwärtiges Befestigungsteil 96, auf, dessen Aussengewinde 95 mit einem Innengewinde 94 des Ansatzstückes 98 im Eingriff steht.
Das rückwär tige Befestigungsteil 96 endet in einem Flanschring 93, der in einen Ringraum 92 passt, der durch den durch das Ansatzstück 98 gebildeten Vorsprung 91 begrenzt ist. Ein Dichtungs-O-Ring 66, kann zwischen den Ring 93 und der Fläche des Vorsprunges 91 des Ansatzstückes 98 eingefügt werden, um die Einrichtung 100 gegenüber dem Ansatzstück 98 richtig abzudichten. Aus diesem Grund ist der Ring 93 mit einer ringförmigen Rille 89 (Fig. 5) versehen. Die übrigen Konstruktionsteile der den Kanal bildenden Einrichtung sind bekannt und deshalb nicht dargestellt.
Die den Kanal bildende Einrichtung 100 erstreckt sich seitlich vom Gehäuse 10 und umfasst eine äussere Manschette 13, die mit Innengewinde versehen ist, in das ein Schraubverschluss, allgemein mit 50 bezeichnet, eingeschraubt ist. Der Schraubverschluss 50 ist in der Zeichnung nicht ganz in das Rohr 13 eingeschraubt dargestellt.
Die Ausbildung des Schraubverschlusses ist im Ein zelnen in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Der Schraubver schluss besteht aus einem Körper 14 mit Aussengewinde 15. Letzteres erstreckt sich über etwa die Hälfte der Länge des Verschlusses.
Eine Rille 16 ist am Aussenumfang des Verschlusses angrenzend an dessen rückwärtiges Ende eingeschnitten und ein O-Ring 18 üblicher Bauart ist in diese Rille eingesetzt.
Der Körper 14 besitzt eine Bohrung 19, die sich vom rückwärtigen, offenen Verschlussende 17 gegen das Vorderende 20 erstreckt, aber kurz vor dem letzteren endet. Die Bohrung 19 darf nicht zu weit an das Vorderende heranreichen, da die Dicke des Vorderendes 20 ausreichend sein muss, um den Drücken, die auf die freie Oberfläche des Vorderendes 20 von aussen wirken, sowie Stoss-, Abnutzungs- und Reibungskräften zu widerstehen. Im Körper 14 ist eine Innenrille 21 vorgesehen, die mit der Bohrung 19 kommuniziert und einen Körperwandabschnitt 22 bildet, dessen radiale Dicke wesentlich vermindert ist.
Der Wandabschnitt 22 des Verschlusses ist auf diese Weise geschwächt und bildet einen diaphragmaähnlichen Streifen. Dieses Dia phragma 22 ist einem raschen Angriff und Zerstörung durch Säure ausgesetzt. Versuche haben gezeigt, dass die Dicke des Diaphragmas 22 für Schraubverschlüsse für Leitkanalbohrvorrichtungen in Bohrlochtiefen von etwa 4572 m (15 000 feet) zwischem etwa 0,762 mm bis 1,016 mm (0,030"-0,040") sein soll. Fig. 4 zeigt den Schraubverschluss gemäss Fig. 2 und 3, wie er in das Rohr bzw. die Manschette (Fig. 1) eingeschraubt ist.
Das Rohr 13 ist mit einem Innenge winde 25 versehen, das mit dem Aussengewinde 15 des Verschlusses im Eingriff steht. Durch die Anordnung des O-Ringes 18, der in die Rille 16 des Verschlusses eingesetzt ist, erfolgt eine wirksame Abdichtung zwi schen dem Verschluss 50 und dem Rohr 13. Auf diese Weise wird der Eintritt irgendwelcher Stoffe von aussen in das Innere des Rohres und gleichzeitig das Eindringen von Materie aus dem Inneren des Rohres nach aussen verhindert.
Das Rohr 13 weist einen ringförmigen Vorsprung 26 auf, der einen Anschlag für das rückwärtige Ende 17 des Verschlusses bildet. Während das Rohr aus säurebe ständigem Material, wie Stahl oder einer Stahllegierung, besteht, muss der Verschluss aus einem säurelöslichen Metall, beispielsweise Zink, Magnesium oder Alumi nium, oder Legierungen dieser Metalle, bestehen.
Quer durch den Strömungsdurchgang 101 ist in der Nähe des vorderen Endes des Rohres hinter dem Verschluss ein Gitter oder Filter 120 in Form einer Scheibe angeordnet. Dieses Gitter hat im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der Strömungsdurchgang 101. Um das Gitter im Rohr 13 sicher zu halten, ist im letzteren vor dem Gitter 120 ein Inneflansch 102 vorgesehen. In das Rohr 13 ist nahe an der anderen Seite des Gitters eine Rille 104 eingeschnitten. Nachdem das Gitter 120 in das Rohr eingebracht ist, wird ein Sprengring 121 in die Rille 104 eingesetzt, wodurch ein Bewegen des Gitters 120 verhindert wird. Es können natürlich irgendwelche anderen Mittel zum Festlegen des Gitters verwendet werden.
Die Ausbildung des Gitters selbst wird im einzelnen weiter unten beschrieben.
Der Verschluss wird gewöhnlich mit irgendeiner Einschraubvorrichtung, z. B. einem Schraubenzieher, in das Rohr eingeschraubt und aus diesem Grunde ist die Vorderendfläche 20 des Verschlusses ursprünglich mit einem Schlitz versehen. Nachdem der Schraubenver- schluss in das Rohr eingeschraubt ist, wird der Schlitz durch Schleifen oder einer anderen Bearbeitung der Endoberfläche entfernt.
Aus den Fig. 5 bis 7 ist ersichtlich, dass der hohle, rückwärtige, mit Gewinde versehene Befestigungsteil 96, der in das Ansatzstück 98 eingeschraubt ist, ein Endteil mit Aussengewinde 85 aufweist. Dieses Endteil 85 ragt in die Öffnung 99 in der Gehäusewand 10. Ferner ist eine Sicherheitskappe, allgemein mit 80 bezeichnet, vorgesehen, die an einem Flanschteil 49 ein Innenge winde 79 besitzt, das in ein Aussengewinde 78 des Endteiles 85 eingreift. Die Sicherheitskappe 80 kann so nach Wunsch auf das Endteil 85 aufgeschraubt und hiervon gelöst werden. Die Fig. 5 und 6 zeigen die Kappe in Arbeitsstellung, in der sie auf das Endteil 85 aufgeschraubt ist.
Die Kappe 80 besitzt einen Hauptkör per aus Stahl oder einem ähnlichen säurebeständigen Material, und einen mittigen, allgemein mit 75 bezeich neten Einsatz, der aus einem säurelöslichen Metall, wie Zink, Magnesium oder Aluminium, hergestellt ist. Das bevorzugte Metall ist jedoch Zink, da es die zweckmäs- sigsten Eigenschaften hinsichtlich Beständigkeit gegen über verschiedenen pH-Werten aufweist, die in der Vorrichtung auftreten, bevor der Einsatz durch die Säure aufgelöst werden soll.
Durch den Einsatz 75 geht ein Durchlass 74, der mit einem Kugelsperrventil versehen ist (Fig. 5 und 6). Dieses Kugelsperrventil umfasst eine Kugel 73, die in einer Ventilkammer 72 gelagert ist, die in Wirklichkeit ein erweiterter Abschnitt des Durchganges 74 ist. Der Sitz für die Kugel wird durch eine konische Fläche 71 gebildet, während die Kugel innerhalb der Kammer 72 mittels einer sternförmigen Platte 70 zurückgehalten wird (Fig. 6). Die Platte 70 wiederum wird durch einen abgebogenen Flansch 58 des Einsatzes 75 in Lage gehalten.
Selbstverständlich können auch andere Mittel zum Festhalten der Kugel innerhalb des Gehäuses vorgesehen sein.
Der säurebeständige Körper 69 der Kappe 80 besitzt eine konische Fläche 68, gegen die eine entsprechend konische Fläche 67 des säurelöslichen Einsatzes 75 anliegt. Der säurelösliche Einsatz 75 wird innerhalb des säurebeständigen Körpers 69 mittels eines nach aussen abstehenden Flansches 63 in Lage gehalten, der hinter den Vorsprung 62 des säurebständigen Kappenteiles 69 ragt.
Wie bereits oben erwähnt, wird die sternförmige Platte durch einen abgebogenen Flansch oder Halteteil 58 in Lage gehalten. In der Praxis wird der säurebestän dige Körper 69 der Kappe zuerst mit einem Durchgang hergestellt, dessen Durchmesser etwas kleiner ist als der Durchmesser des säurelöslichen Einsatzes 75. Danach wird der säurelösliche Einsatz in den Durchgang ge- presst. Durch Hämmern oder dergleichen wird der Flansch 63 dann so geformt, dass er den säurelöslichen Einsatz sicher innerhalb der Kappe hält.
Die Kappe 80 wirkt durch die Anordnung des Kugelventils als ein ventilgesteuertes Mittel zur Begren zung des Durchflusses. Flüssigkeit, die unter Druck in das Gehäuse 10 eingeführt wird, geht durch den engen Durchgang 74 und durch das Kugelsperiventil in das Innere des Kanals. Umgekehrt zwingt - dank der Anordnung der Kugel 73 und ihres konischen Sitzes 71 - jeder auf die Kugel 73 ausgeübte Druck von innerhalb des Kanals, die Kugel gegen den Sitz 71, wodurch die Flüssigkeit am Eintreten in das Innere des Gehäuses gehindert wird.
In den Fig. 8 und 9 ist gezeigt, dass die Gitterscheibe 120 mit mehreren ffnungen 122 versehen ist, die eine für den Öl- und Gasdurchgang geeignete Gestalt und Grösse aufweisen, jedoch an der Aussenseite des Gitters Teilchen aus Sand und dergleichen Feststoffe zurückhal ten. Die sich axial erstreckenden Seitenwände der länglichen Öffnungen 122 in der Scheibe können parallel zueinander, und/oder nach innen divergierend verlaufen, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist.
Um das Gitter chemisch inert oder inaktiv gegenüber irgendwelchen chemischen Verbindungen zu machen, die ggf. in den Flüssigkeiten des Bohrloches vorhanden sind, sind alle seine exponierten Flächen mit einem Stoff versehen, die gegenüber Bohrlochflüssigkeiten chemisch inaktiv sind und auch zweckmässigerweise eine geringe Neigung zeigen, an irgendwelchen evt. vorhandenen festen Kohlenwasserstoffen anzuhaften. Eine solche Ausbildung eines Gitters 120 ist in Fig. 10 veranschau licht.
Hier ist ein Metallkörper 124 vorgesehen, der mit einer nichtmetallischen Schicht 125 versehen ist, wobei vorzugsweise ein Überzug aus einem Kunststoff auf allen den Bohrlochflüssigkeiten ausgesetzten Oberflächen auf gebracht ist. Es kann erwünscht sein, die Umfangsfläche des Gitters, die die Seitenwände des Strömungsdurch ganges des Rohres 13 berühhrt, nicht zu überziehen oder zu bedecken, aber die Vorder- und Rückflächen und die Seiten der Schlitze sind vorzugsweise beschichtet,- da diese den Bohrlochflüssigkeiten und deren korrodieren den Wirkung ausgesetzt sind.
Ein für diesen Zweck besonders vorteilhafter Kunst stoff ist Tetrafluoräthylen, das unter dem Namen Te- flon im Handel ist. Dieses hat eine aussergewöhnlich geringe Neigung, an anderen Teilchen anzuhaften, insbesondere an Sandkörnchen, sowie festen Kohlenwas- serstoffen, die zum Gitter gelangen können. Alle Fluor kohlenstoffharze sind auch unlöslich in Säuren und sind daher chemisch inert gegenüber Bohrlochflüssigkeiten. Andere synthetische Harze können für diesen Zweck ebenfalls geeignet sein, so z. B.
Polykarbonate, Polyphe- nylenoxyd und die verschiedenen Kunststoffe, wie z. B. die unter dem Namen Nylon bekannten Verbindun gen.
Anderseits kann die Gitterscheibe auch aus einem festen oder homogenen Körper aus Kunststoff bestehen. Wie dies bei 126 in Fig. 11 gezeigt ist. Die Gestalt dieses Gitters ist im übrigen die gleiche wie die oben beschrie bene.
Das geschlitzte Gitter kann z. B. auch aus Metall hergestellt werden, das mit einem zweckmässigen Kunst stoff beschichtet wird (Fig. 10). Andere Gitterarten oder mit Öffnungen versehene Bauteile, deren Durchmesser kleiner ist als derjenige des Strömungsdurchganges und die geeignet sind, in Metallteilen gehalten zu werden, können aus einem homogenen Körper aus Kunststoff hergestellt werden.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende: <I>Die Sicherheitskappe 80:</I> Nachdem das Gehäuse 40 innerhalb des Bohrloches eingesetzt und eine Zementaufschlämmung oder derglei chen durch das untere offene Ende des Gehäuses gepumpt wurde, um das Gehäuse einzuschliessen und den Raum zwischen der Aussenwand desselben und der Wand der Bodenformation zu füllen, wird der Druck innerhalb des Gehäuses auf einen solchen Wert erhöht, dass die das Rohr haltenden Mittel überwunden werden und die Teleskoprohre der den Kanal bildenden Einrich tung durch die Zementaufschlämmung und gegen die Wand der Bodenformation ausgestossen und in Berüh rung mit der letzteren gebracht werden.
Die für diesen Zweck verwendete Flüssigkeit tritt. in den Durchgang 74, ein, da das Sperrventil den Durchfluss in Richtung gegen den Schraubverschluss 50 gestattet. Die Haltekraft der Haltemittel, die das Ausfahren der Teleskoprohre ge hemmt hat, wird durch den Flüssigkeitsdruck überwun den.
Wenn jedoch der Abschnitt des Leitungskanals 100, der sich hinter den Ring oder die Manschette 93 erstreckt und den Schraubverschluss 50 umfasst, vorzei tig ausgesossen wurde und durch eine fehlerhafte Anordnung oder dergleichen zerrissen oder zerbrochen wurde, wird irgendwelches Material am Eintreten in das Innere des Rohres durch das Kugelsperrventil gehindert, da die Kugel durch Druck von innerhalb des Kanals oder von aussen gegen den Sitz 71 gedrückt wird, um die Verbindung zwischen dem Leitungskanal und dem Inne ren des Gehäuses zu sperren.
Weiterhin kann innerhalb des Gehäuses auch dann, wenn die Vorderteile eines oder mehrerer Leitungskanä le aufgebrochen sind, ein ausreichender Druck aufgebaut werden, um die verbleibenden Vorrichtungen auszustos- sen. Dies ist dank der Tatsache möglich, dass ein Durchsickern durch die engen Durchgänge in den Einsätzen der aufgebrochenen Elemente leicht durch Erhöhung der Pumpgeschwindigkeit ausgeglichen wer den kann. Im Gegensatz hierzu kann beiden bekannten Vorrichtungen, die keine Sicherheitskappe aufweisen, das Aufbrechen eines einzigen Leitungskanals einen verhältnismässig grossen Durchlass vom Gehäuse nach aussen schaffen, wodurch eine ernsthafte Störung der Arbeit auftritt.
Wenn das Gehäuse einmal installiert ist und die Leitungsrohre entsprechend in Berührung mit der Wand der Bodenformation gebracht sind, wird Säure in das Gehäuse eingeführt, um den säurelöslichen Einsatz 75 zu zerfressen und aufzulösen, wobei ein verhältnismässig breiter Durchgang im Körper 69 gebildet wird, und zwar entsprechend der Grösse des Einsatzes 75. Wenn zu einem späteren Zeitpunkt während der Arbeit des Schachtes oder Bohrloches die Verbindung zwischen dem Inneren des Gehäuses und dem Leitungskanal bzw. den Leitungskanälen wieder gesperrt werden sollen, kann eine Kugeldichtung in das Innere des Gehäuses eingeführt werden. Diese Kugeldichtung wird dann gegen die konische Fläche 67 des säurebeständigen Teiles 69 der Kappe 80 gedrückt und blockiert so wieder die Verbindung.
Falls erwünscht, kann die Kugeldichtung einen klei neren Durchmesser aufweisen, als der durch das Auflö sen des Einsatzes 75 gebildete Durchgang. Wenn dies der Fall ist, schwimmt die Kugeldichtung in den Durch gang. Durch Anordnen eines entsprechenden Sitzes (nicht dargestellt) innerhalb der Leitungskanäle wird die Kugeldichtung dann gegen diesen Sitz gedrückt, um die Verbindung zu sperren, ohne in das Gehäuse selbst hineinzuragen, solange der Druck im Gehäuse aufrecht erhalten wird.
Es ist auch möglich, eine ölbeständige" verformbare Kugeldichtung vorzusehen, die etwas grösser ist als die durch das Auflösen des Einsatzes 75 gebildeten Durch gänge, oder kleiner als der Durchgang des Rohres 13. Wenn das Innere des Gehäuses unter Druck gesetzt wird, wird die Kugeldichtung dann unter Verformung durch den Durchgang in Durchlasskanal des Rohres gepresst, wo sie die ursprüngliche Form wieder annimmt und die Verbindung sperrt. Die Wirkung kann noch weiter erhöht werden, indem eine konische Sitzfläche an der Innenseite des Körperteiles 60 angrenzend an den Einsatz 75 angeordnet wird.
Wenn der Druck innerhalb des Gehäuses entspannt und die Kugeldichtung dem Druck der Flüssigkeit unterworfen wird, die von der Bodenformation in das Rohr fliesst, wird diese Kugel gegen den Innensitz gedrückt und sperrt auf diese Weise den Durchgang ständig. Eine solche Anordnung ist besonders dann zweckmässig, wenn die Wand an einer bestimmten Stelle gesperrt und an anderen Stellen offen bleiben soll. Die verformbare Kugeldichtung kann aus irgendeinem ölständigen Gummi oder dergleichen beste hen. Wenn der gesperrte Durchgang zu einem späteren Zeitpunkt geöffnet werden soll, kann ein entsprechendes Lösungsmittel in das Gehäuse eingeführt werden, um die verformte Kugeldichtung aufzulösen.
Die Anordnung einer Sicherheitskappe 80 hat auch noch andere Vorteile beim Betrieb der Vorrichtung zur Vervollständigung des Schachtes oder Bohrloches. Nach dem die Teleskoprohre gegen die Wand der Bodenfor mation ausgestossen wurden und der Druck innerhalb des Gehäuses entspannt ist, hindert die Gegenwart des säurebeständigen Teiles 69 der Kappe 80 tatsächlich das Eintreten in das Innere des Gehäuses solcher Leitungs- kanalbildenden Teleskoprohre, die verschoben oder aus ihren Verankerungen ausgebrochen worden sind.
Dies rührt daher, dass die Rohre einen grösseren Durchmes ser haben als der Durchgang, der durch das Auflösen des säurelöslichen Einsatzes gebildet worden war - ein Merkmal, das aus den Zeichnungen ersichtlich ist. Im allgemeinen ist die Handhabung und Inbetriebnahme der Vorrichtung durch die Anordnung der Sicherheitskappe 80 sehr erleichtert, da sie die tatsächliche Kontrolle der Vorrichtung in einer überlegenen Weise gestattet.
<I>Der säurelösliche Verschluss:</I> Nachdem sich das Rohr 13 mit dem eingeschraubten Verschluss 50 aus seiner eingefahrenen Stellung inner halb des Gehäuses 10 in die ausgefahrene oder ausgezo gene Stellung gemäss Fig. 1 bewegt und der Einsatz durch die Säure zerstört ist, tritt Säure in das Rohr 13 ein. Wenn nun der Verschluss 50 aus Magnesium oder Zink besteht, wird normalerweise Salzsäure oder Essig säure oder irgendeine andere organische oder Mineral säure verwendet werden. Die Säure tritt in die Bohrung oder den Hohlraum 19 des Verschlusses ein und greift die diesen Raum 19 begrenzende Wand an.
Dank der Rille 21, die von der dünnen Diaphragmawand 22 begrenzt ist, wird dieses Diaphragma 22 rasch durch die Säure zerstört. Die Ausbildung der Rille und ihre besondere Gestalt erleichtert den Angriff der Säure an dieser Stelle, da die Säure örtlich konzentriert wird, wodurch die Auflösung der Diaphragmazone beschleu nigt wird. Nach Zerstörung des Wandteiles 22 fliesst die Säure in und um die Kehlrinnen des Gewindes des Verschlusses 50, wie durch den Pfeil A angezeigt ist.
Da zwischen die ineinandergreifenden Gewindeoberflächen 15 und 25 keine chemische Dichtung eingesetzt ist, ist der Fluss der Säure nicht gehemmt und eine rasche Zersetzung der äusseren Fläche des Verschlusses 50 ist die Folge. Sobald das Gewinde 15 so weit aufgebraucht ist, dass es aus seiner Eingriffsstellung mit dem Gewinde 25 des Rohres 13 entfernt wird, kann der auf das Vorderende von aussen wirkende Druck diesen Ver- schluss 50 gegen das Innere des Rohres drücken, wenn dieser Druck denjenigen innerhalb des Rohres über steigt.
Durch den Vorsprung oder den Ansatz 26 wird jedoch das Verschieben des Verschlusses verhindert. Die Gegenwart des O-Ringes 18 hindert die Säure daran, das rückwärtige Ende des Verschlusses zu erreichen, so dass der Vorderabschnitt des Verschlusses verbraucht und zerstört wird, bevor die Säure um den O-Ring frisst.
Daher werden keine grossen Teile des Verschlusses gegen das Innere des Rohres 13 geschleudert, sondern es werden nur kleine Stückchen nach innen gespült, die durch die Zerstörung des Verschlusses entstehen kön nen.