DE10392229B4 - Absenkbares stoßaktiviertes Bohrlochvibrationswerkzeug - Google Patents
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Abstract
Bohrloch-Vibrationswerkzeug
– mit einem hohlen Werkzeuggehäuse (12), das in ein Bohrloch absenkbar ist,
– mit einem in dem Werkzeuggehäuse (12) längs verschiebbaren Kolben (16), der eine Kolbenbohrung (28) aufweist und in einer ersten Richtung vorgespannt ist, die parallel zur Längsachse des Werkzeuggehäuses (12) ist,
– mit einem in einer Stoßventilanordnung (50) angeordneten Vibrationsmechanismus (56, 58, 60), der so ventilgesteuert ist, dass wiederholt der Fluidstrom unterbrochen und an den Kolben eine Kraft in einer zweiten Richtung angelegt wird, die parallel zur Längsachse des Werkzeuggehäuses (12) und zur ersten Richtung entgegengesetzt ist, und dass wiederholt der Fluidstrom wiederhergestellt und die Kraft an dem Kolben aufgehoben wird,
gekennzeichnet durch
– eine durch das Werkzeuggehäuse (12) hindurchgehende Gehäusebohrung (26), deren Durchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser der Kolbenbohrung (28) entspricht, und
– die Stoßventilanordnung (50), die durch einen Arbeitsstrang hindurch im Bohrloch abwärts pumpbar ist, deren Außendurchmesser in der...
– mit einem hohlen Werkzeuggehäuse (12), das in ein Bohrloch absenkbar ist,
– mit einem in dem Werkzeuggehäuse (12) längs verschiebbaren Kolben (16), der eine Kolbenbohrung (28) aufweist und in einer ersten Richtung vorgespannt ist, die parallel zur Längsachse des Werkzeuggehäuses (12) ist,
– mit einem in einer Stoßventilanordnung (50) angeordneten Vibrationsmechanismus (56, 58, 60), der so ventilgesteuert ist, dass wiederholt der Fluidstrom unterbrochen und an den Kolben eine Kraft in einer zweiten Richtung angelegt wird, die parallel zur Längsachse des Werkzeuggehäuses (12) und zur ersten Richtung entgegengesetzt ist, und dass wiederholt der Fluidstrom wiederhergestellt und die Kraft an dem Kolben aufgehoben wird,
gekennzeichnet durch
– eine durch das Werkzeuggehäuse (12) hindurchgehende Gehäusebohrung (26), deren Durchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser der Kolbenbohrung (28) entspricht, und
– die Stoßventilanordnung (50), die durch einen Arbeitsstrang hindurch im Bohrloch abwärts pumpbar ist, deren Außendurchmesser in der...
Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Bohrlochrüttelvorrichtung, die nach oben gerichtete Stöße liefert und die durch Pumpen einer gesamten Stoßventilanordnung nach unten in das Bohrloch mittels eines Rohrstranges oder Arbeitsstranges aktiviert wird, um zu einer Vibrationswerkzeug-Gehäuseanordnung zu gelangen.
- Stand der Technik
- Beim Bohrlocharbeiten besteht oft das Bedürfnis, rüttelnde oder vibrationsstoßende Vorgänge durchzuführen. Beispielsweise wird ein solcher Rüttelvorgang oft während Arbeiten von oben verwendet, bei denen ein Rohrstrang oder ein Arbeitsstrang benützt wird, wie z. B. eine Einheit mit gewickeltem Tubing oder eine Druckeinlasseinrichtung. Insbesondere bei Fangvorgängen ist es manchmal notwendig, nach oben gerichtete Rüttelkräfte in der Nähe der Unterseite des Arbeitsstrangs aufzubringen, wenn das Fangwerkzeug stecken bleibt.
- Es ist bekannt, eine Rüttelvorrichtung durch Fluiddruck zu betätigen, der auf einen Stoßventil und einen Kolben wirkt, um das Stoßventil und den Kolben in Längsrichtung abwärts zu drängen, bis die Abwärtsbewegung des Stoßventils gestoppt wird. Wenn die Abwärtsbewegung des Stoßventils stoppt, wird die Dichtung zwischen dem Stoßventil und dem Kolben gebrochen und sowohl das Stoßventil als auch der Kolben bewegen sich in Längsrichtung in dem Bohrloch nach oben. D. h., dass, wenn sich das Stoßventil öffnet, sich sowohl das Stoßventil als auch der Kolben in dem Bohrloch unter Federdruck nach oben bewegen. Hierdurch schlägt der Kolben auf eine Art nach unten zeigender Ambossfläche in dem Gehäuse des Werkzeugs auf. Es ist auch bekannt, den Stoßventilmechanismus durch Pumpen einer Vorrichtung, wie z. B. einer Kugel, in dem Bohrloch nach unten zu betätigen, um einen Fluidströmungsweg in der Stoßventilanordnung zu verstopfen.
- Bei allen solchen Vorrichtungen sind sowohl der Kolben als auch wenigstens ein Teil der Stoßventilanordnung permanente Komponenten der Rüttelvorrichtung, die als permanenter Teil des Arbeitsstranges installiert ist. Da das Stoßventil durch Anhalten der Flüssigkeitsströmung durch die Rüttelvorrichtung arbeitet, besetzt sein permanent installierter Mechanismus notwendigerweise einen wesentlichen Teil der Innenbohrung der Rüttelvorrichtung. Diese Anwesenheit des Stoßventilmechanismus in der inneren Bohrung der Vorrichtung beschränkt notwendigerweise den Zugang durch den Stoßventilabschnitt der Vorrichtung, wodurch die Durchführung einiger Arbeiten unterhalb des Rüttelwerkzeuges behindert werden kann, wie z. B. von Freiteufemessungen, Kiespackungsarbeiten, Bohrarbeiten, Fangarbeiten oder anderen Drahtseilarbeiten oder Arbeiten mit einem gewickelten Steigrohr.
- Das
US-Patent 6 474 421 B1 offenbart einen Vibrationsmechanismus, bei dem wiederholt der Fluidstrom unterbrochen und an den Kolben in zwei entgegengesetzten Richtungen angelegt wird, was das Bohrloch entlang übertragen wird. Dabei wird eine innere Kolbenfeder wiederholt mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt und wiederholt durch Öffnen eines Stoßventils entlastet. - Das
U.S. Patent Nr. 3 361 220 von Brown offenbart beispielsweise eine Stoßventilanordnung, die aus einem absenkbaren Stoßventil V und einem Ventilsitz12b in dem Rüttelmechanismus A besteht. Der Rüttelmechanismus A, der den Ventilsitz umfasst, ist permanent in dem Arbeitsstrang installiert. Der Ventilsitz, der beträchtlich kleiner ist, als die Bohrung des Arbeitsstrangs, schränkt den Zugang durch die Rüttelvorrichtung zu jeglichem Abschnitt des Bohrloches unterhalb des Werkzeuges ein. Es ist auch zu bemerken, dass der Absenkabschnitt V der Stoßventilanordnung nicht in dem Werkzeug verriegelt ist, weswegen er bei jedem Hub des Werkzeuges einen undefinierten Abstand frei nach oben fliegen kann. Außerdem ist zu erwähnen, dass das Stoßventil V keinen nach unten begrenzten Weg hat, so dass es einfach mit dem Kolben12 nach unten reitet bis der Kolben unten ankommt, oder bis der Fluiddruck einen Ausgleich gegen den Kolbenrückholfederdruck schafft. Hierdurch wird die Abnützung der Kolbenrückholfeder erhöht und die Vorhersagbarkeit jedes Ventilzyklus wird verlängert. - Die Existenz einer ausreichend offenen Bohrung durch die Rüttelvorrichtung zur Ermöglichung der Durchführung der vorstehend erwähnten Arten von Vorgängen durch die Bohrung ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung. Der hier verwendete Ausdruck ”offene Bohrung” durch die Vorrichtung ist so zu verstehen, dass die innere Bohrung des Stoßventilabschnitts der Rüttelvorrichtung nicht verengt ist, wenigstens nicht auf einen Durchmesser, der dem Durchmesser der Innenbohrung durch den Kolbenabschnitt der Rüttelvorrichtung entspricht.
- Deshalb ist es gewünscht, eine Rüttelvorrichtung zu haben, die in dem Arbeitsstrang mit einer im Wesentlichen offenen Bohrung installiert werden kann, die jedoch in eine effektive Rüttelvorrichtung umgewandelt werden kann, wenn es erforderlich ist. Es ist außerdem gewünscht, die Vorrichtung wieder in den Zustand der offenen Bohrung zurückbringen zu können, nachdem der Rüttelvorgang durchgeführt worden ist.
- Kurze Zusammenfassung der Erfindung
- Das Bohrloch-Vibrationswerkzeug der vorliegenden Erfindung besteht aus zwei Hauptkomponenten, der Gehäuseanordnung und der Stoßventilanordnung. Die Gehäuseanordnung wird anfänglich in dem Arbeitsstrang installiert, bevor der Arbeitsstrang in das Bohrloch abgesenkt wird. Eine offene innere Bohrung durch die Gehäuseanordnung ermöglicht es Arbeiten durch die Gehäuseanordnung hindurch durchzuführen, wie z. B. Freiteufemessungen, Kiespackungsarbeiten, Bohrarbeiten, Fangarbeiten oder andere Drahtseil- oder Arbeiten mit einem gewickeltem Steigrohr. Um das Vibrationswerkzeug zu aktivieren, wird die Stoßventilanordnung in den Arbeitsstrang abgesenkt und in dem Bohrloch nach unten in Eingriff mit der Gehäuseanordnung gepumpt. Sobald sich die Stoßventilanordnung an ihrem Platz in der Gehäuseanordnung befindet, sorgt ein fortgesetztes Pumpen des Fluids dafür, dass das Werkzeug beginnt, in Längsrichtung zu vibrieren.
- Die Gehäuseanordnung umfasst einen Kolben und seine ihm zugeordnete Rückholfeder, die die gewünschten Längsvibrationen erzeugen, wenn sie durch die Stoßventilanordnung aktiviert worden sind. Die Stoßventilanordnung umfasst die Ventilkomponenten, die zur Betätigung des Werkzeugs erforderlich sind. Nachdem die Stoßventilanordnung in der Gehäuseanordnung angekommen ist, wird der Stoßventilmechanismus durch den Fluidströmungsdruck zum Sitzen gebracht, wodurch die Fluidströmung durch den Kolben blockiert wird. Dies erzeugt eine Fluiddruckdifferenz, die den Kolben in dem Bohrloch nach unten bewegt, wobei die Kolbenrückholfeder komprimiert wird. Bei vollem Hub des Werkzeuges öffnet sich der Stoßventilmechanismus. Hierdurch wird der Druck ausgeglichen und der Kolben kann durch seine zugeordnete Feder zurückgeholt werden, bis er gegen eine Schulter in der Gehäuseanordnung anschlägt, wodurch eine in dem Bohrloch nach oben gerichtete Rüttelreaktion verursacht wird. Ein fortgesetztes Pumpen von Fluid durch den Arbeitsstrang verursacht eine schnelle Wiederholung dieses Prozesses, wodurch die gewünschten Längsvibrationen in dem Arbeitsstrang erzeugt werden.
- Wenn der Rüttelvorgang beendet ist, kann die Stoßventilanordnung wieder von der Gehäuseanordnung freigegeben und mit einem Drahtseil oder einer Einrichtung mit gewi ckeltem Steigrohr zurückgeholt werden. Die Freigabe und Zurückholung der Stoßventilanordnung wird mit einem gewöhnlichen Fanghaken innerhalb eines Bundes durchgeführt, der so ausgelegt ist, dass die Stoßventilanordnung von der Gehäuseanordnung freigegeben wird.
- Die neuen Merkmale dieser Erfindung sowie die Erfindung selbst sind am besten aus den beigefügten Zeichnungen zusammen mit der folgenden Beschreibung verständlich, in der ähnliche Bezugszeichen sich auf ähnliche Teile beziehen, und von denen
- Kurzbeschreibung der verschiedenen Ansichten der Zeichnungen
-
1 eine Längsschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Gehäuseanordnung ist, die an einem Arbeitsstrang installiert ist, -
2 eine Längsschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Stoßventilanordnung ist, die für ein Pumpen nach unten ins Bohrloch bereit ist, -
3 eine Längsschnittsansicht der Stoßventilanordnung von2 ist, die in der Gehäuseanordnung von1 angekommen ist, -
4 eine Längsschnittsansicht der Stoßventilanordnung von2 ist, die in der Gehäuseanordnung von1 angekommen ist, wobei das Stoßventil und der Kolben sich in Vollhubstellung befinden, -
5 eine Längsschnittsansicht der in4 gezeigten Vorrichtung ist, die zusätzliche Details der Stoßventilanordnung zeigt, -
6 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Stoßventilanordnungs-Sitzbuchse ist, die in die in den2 bis5 gezeigte Vorrichtung eingebaut werden kann, und -
7 eine Längsschnittsansicht der Stoßventilanordnung von2 ist, die in der Gehäuseanordnung von1 angekommen ist, wobei eine Vorrichtungsart gezeigt ist, die dazu verwendet werden kann, die Klemmhülse der Gehäuseanordnung freizugeben, um ein Zurückholen der Stoßventilanordnung zu ermöglichen. - Detaillierte Beschreibung der Erfindung
- Das absenkbare stoßaktivierte erfindungsgemäße Vibrationswerkzeug umfasst zwei Hauptkomponenten: Die in
1 gezeigte Gehäuseanordnung10 und die in2 gezeigte Stoßventilanordnung50 . Die Gehäuseanordnung10 ist in1 so gezeigt, dass sie in dem Arbeitsstrang WS für ein Laufen in das Bohrloch installiert ist. Die Gehäuseanordnung10 umfasst ein Werkzeuggehäuse12 und ein oberes Übergangsstück14 . Außerdem ist ein Kolben16 verschiebbar in dem unteren Ende des Werkzeuggehäuses12 angeordnet. Der Kolben16 ist in Richtung des oberen Teils des Bohrloches durch eine Rückholfeder (nicht gezeigt) vorgespannt, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Ausdrücke ”nach oben”, ”aufwärts” und ähnliche Ausdrücke sind so zu verstehen, dass sie die gleiche Bedeutung haben und die Ausdrücke ”nach unten”, ”abwärts” und ähnliche Ausdrücke sind so zu verstehen, dass sie die gleiche Bedeutung haben, da die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Bohrloch verwendet werden kann, das vertikal sein kann oder nicht. Eine Klemmhülse18 ist in dem oberen Ende des Werkzeuggehäuses12 und in dem unteren Ende des oberen Übergangsstücks14 angeordnet. Die Finger der Klemmhülse18 sind in dem eingebauten Zustand leicht nach innen vorgespannt, um leicht in die innere Bohrung vorzustehen. Die nach innen gerichtete Vorspannung der Klemmhülsenfinger wird durch eine Schraubenfeder22 unterstützt, die die nach innen geneigten oberen Enden der Klemmhülsenfinger gegen eine konische Fläche24 in dem oberen Übergangsstück14 drückt, die nach innen in Richtung der inneren Bohrung geneigt ist. Diese Federvorbelastung der Klemmhülse18 nimmt das Spiel der Anordnung auf, um den Vibrationskräften zu widerstehen. - Wenn die Gehäuseanordnung
10 in den Arbeitsstrang WS eingebaut ist, weist sie eine offene innere Bohrung26 durch das Werkzeuggehäuse12 auf, die im Wesentlichen mit der inneren Bohrung28 des Kolbens16 fluchtet. Die Klemmhülse18 weist auch eine offene innere Bohrung20 auf, die im Wesentlichen mit der inneren Bohrung28 des Kolbens16 fluchtet. Es ist zu sehen, dass die offenen inneren Bohrungen20 ,26 durch die Gehäuseanordnung10 einen ausreichenden Durchmesser haben, damit Arbeiten durch die Gehäuseanordnung10 durchgeführt werden können, wie z. B. Freiteufemessungen, Kiespackungsarbeiten, Bohrarbeiten, Fangarbeiten oder andere Drahtseil- oder Wickelsteigrohrarbeiten. - Die in
2 gezeigte Stoßventilanordnung50 umfasst die Ventilkomponenten, die erforderlich sind, um das Werkzeug zu betätigen. Diese Stoßventilanordnung50 hat eine Länge und einen Außendurchmesser, die es ermöglichen, dass sie nach unten durch den Arbeitsstrang gepumpt werden kann. Die Stoßventilanordnung50 umfasst ein Fanghalsprofil in einem oberen Übergangsstück52 , ein Gehäuse54 und ein Stoßventil56 das verschiebbar innerhalb des Gehäuses54 angeordnet ist. Eine obere und eine untere Stoßventilfeder58 ,60 spannen das Stoßventil56 nach oben vor. Mehrere Ausgleichskanäle90 in dem unteren Abschnitt des Stoßventils56 gleichen den Fluiddruck zwischen der Innenseite und der Außenseite des Stoßventils56 aus. - Eine Federhülse
62 , die verschiebbar innerhalb des Gehäuses54 angeordnet ist, umgibt die obere Stoßventilfeder58 . Eine Ventilführung66 , die ebenfalls verschiebbar innerhalb des Gehäuses54 angeordnet ist, umgibt die untere Stoßventilfeder60 und führt das untere Ende des Stoßventils56 . Eine Scheibe64 , die innerhalb der Ventilführung66 zwi schen der oberen Stoßventilfeder58 und der unteren Stoßventilfeder60 angeordnet ist, umgibt verschiebbar das Stoßventil56 unterhalb der nach unten zeigenden Schulter88 . Die Ventilführung66 gleitet innerhalb des Gehäuses54 in Längsrichtung, wobei sie durch wenigstens eine Halteschraube68 geführt wird, die in wenigstens einem Längsschlitz83 in dem Gehäuse54 läuft. Das untere Ende86 des Schlitzes83 begrenzt den nach unten gerichteten Weg der Halteschraube68 und der Ventilführung66 . - Eine Sitzbuchse
70 ist verschiebbar innerhalb des unteren Endes des Gehäuses54 unterhalb des Stoßventils56 angeordnet. Eine Dichtung74 dichtet die Außenseite der Sitzbuchse70 gegen das Innere des Gehäuses54 ab und ein Schnappring76 hält die Sitzbuchse70 in dem unteren Ende des Gehäuses54 am Platz. Wie es am besten in5 zu sehen ist, gleichen mehrere Ausgleichskanäle92 in der Sitzbuchse70 den Fluiddruck zwischen dem Inneren der Sitzbuchse70 oberhalb des Ventilsitzes78 und dem Äußeren der Sitzbuchse70 oberhalb der Dichtung74 aus. Wie es in6 gezeigt ist, wird die Sitzbuchse70 durch nach außen vorstehende Klauen80 in dem Gehäuse54 gehalten, die in Schlitzen des Gehäuses54 laufen. Ein in5 gezeigter Haltering82 hilft zu verhindern, dass die Klauen80 nach innen einfallen. Ein Ventilsitz78 ist fest in der Bohrung der Sitzbuchse70 angebracht. Wenigstens eine Dichtung72 dichtet die Außenseite des Ventilsitzes78 gegen die Innenseite der Sitzbuchse70 ab. - Wie es in
2 gezeigt ist, befindet sich die Stoßventilanordnung50 in dem ”Einpump”-Zustand. Die Nase der Sitzbuchse70 ist mittels eines Schnappringes76 innerhalb des Gehäuses54 gehalten. Dadurch, dass die Nase der Sitzbuchse70 innerhalb des Gehäuses54 gehalten wird, wird die Gesamtlänge der Stoßventilanordnung50 verkürzt und die Dichtung74 geschützt, wenn die Stoßventilanordnung50 sich in dem Arbeitsstrang WS nach unten bewegt. Es ist in2 zu erkennen, dass in diesem Zustand das Stoßventil56 sich frei nach unten gegen den Ventilsitz78 verschieben kann, ohne dass entweder die obere Stoßventilfeder58 oder die untere Stoßventilfeder60 komprimiert wird. Das untere Ende des Stoßventils56 ist so gezeigt, dass es den Ventilsitz78 berührt, das untere Ende der Federhülse62 liegt jedoch nicht an dem oberen Ende84 der Ventilführung66 an, so dass die obere Feder58 nicht komprimiert wird. Außerdem liegt die Scheibe64 nicht an der Schulter88 an, so dass die untere Feder60 nicht komprimiert wird. - Um das erfindungsgemäße Bohrloch-Vibrationswerkzeug zu aktivieren, wird die Stoßventilanordnung
50 in die innere Bohrung des Arbeitsstranges WS abgesenkt und an ihren Ort in der inneren Bohrung der Gehäuseanordnung10 gepumpt. Das obere Ende der Stoßventilanordnung50 rastet in die federvorgespannte Klemmhülse18 ein, nachdem es in der Gehäuseanordnung10 angekommen ist, wie es in3 gezeigt ist. Es ist zu sehen, dass sich die Finger der Klemmhülse18 aufspreizen, um einen Durchgang der Stoßventilanord nung50 zu ermöglichen und sich dann zusammenziehen, um das obere Ende der Stoßventilanordnung zu fangen, wie z. B. durch Einrasten über das obere Ende des Verbindungsstücks53 des Stoßventils. Sobald die Stoßventilanordnung50 an ihrem Ort eingerastet ist, beginnt das Werkzeug zu arbeiten. - Nachdem die Stoßventilanordnung
50 in der Gehäuseanordnung10 angekommen ist, sorgt ein fortgesetzter Fluiddruck dafür, dass sich das Stoßventil56 , die Sitzbuchse70 und der Ventilsitz78 nach unten bewegen, wobei der Schnappring70 aus seiner Nut in dem Gehäuse54 freigegeben wird. - Diese Komponenten gehen weiter nach unten, wobei das untere Ende der Sitzbuchse
70 in den Kolben16 bewegt wird, wo die Sitzbuchse70 an einer Schulter94 in dem Kolben 16 zum Anliegen kommt, wie es am besten in1 zu sehen ist. Alternativ kann der Schnappring76 in eine Nut (nicht gezeigt) in dem Kolben16 einklinken. In diesem Zustand dichtet die Sitzbuchsendichtung74 die Außenseite der Sitzbuchse gegen die Innenseite des Kolbens16 ab. - Es ist in
3 zuerkennen, dass, wenn das Stoßventil56 nach unten gepumpt wird, sie die obere Stoßventilfeder58 nach unten gegen die Federhülse62 drückt, die sich ihrerseits nach unten bewegt, das obere Ende84 der Ventilführung66 berührt und die Halteschraube68 zu dem unteren Ende86 des Schlitzes83 in dem Gehäuse54 bewegt. Dies leitet eine Kompression der oberen Stoßventilfeder58 ein. Wenn sich das Stoßventil56 weiter unter dem Fluiddruck nach unten bewegt, kontaktiert die Schulter88 die Scheibe64 , wobei die Kompression der unteren Stoßventilfeder60 beginnt. Ein Sitzen des unteren Endes des Stoßventils56 gegen den Ventilsitz78 blockiert eine Fluidströmung durch den Ventilsitz78 , wodurch eine Fluidströmung durch den Kolben16 blockiert wird. Dies erzeugt eine Fluiddruckdifferenz an dem Stoßventil56 und dem Ventilsitz78 und die resultierende Kraft wird auf den Kolben16 über die Sitzbuchse70 übertragen. Außerdem umgeht eine Fluidströmungsverbindung durch die Ausgleichskanäle90 in dem Stoßventil56 und durch die Ausgleichskanäle92 in der Sitzbuchse70 den Ventilsitz78 und übt einen Fluiddruck direkt auf das obere Ende des Kolbens16 aus. - Wegen der Kraft von diesem Flüssigkeitsdruck direkt auf den Kolben
16 und der Kraft von dem Druckdifferential an dem Stoßventil56 und an dem Ventilsitz78 bewegt sich der Kolben16 abwärts, wobei die Kolbenrückholfeder komprimiert wird. Wie es in den4 und5 gezeigt ist, kommt das Stoßventil56 bei vollem Hub des Werkzeugs gegen das obere Ende der Federhülse62 zum Anliegen, die an das obere Ende der Ventilführung66 stößt, die sich nicht mehr weiter nach unten bewegen kann, da die Halteschraube68 an das untere Ende86 des Schlitzes83 in dem Stoßventilanordnungsgehäuse54 anstößt. Wenn die Bewegung des Stoßventils56 auf diese Weise gestoppt wird, sorgt ein fortgesetzter Fluiddruck auf die Oberseite des Kolbens16 und den Ventilsitz78 dafür, dass der Kolben16 und der Ventilsitz78 von dem unteren Ende des Stoßventils56 weggedrückt wird, und verursacht einen Verlust der Sitzkraft des Stoßventils56 gegen den Ventilsitz78 . Hierdurch wird die Druckdifferenz über den Ventilsitz78 ausgeglichen. Dies ermöglicht es, dass das Stoßventil56 durch die Wirkung der oberen und unteren Stoßventilfeder58 ,60 nach oben zurückkehrt. - Gleichzeitig kehrt der Kolben
16 durch seine zugeordnete Feder zurück und schlägt gegen eine Schulter96 in der Gehäuseanordnung10 an, wodurch eine nach oben gerichtete Rüttelreaktion verursacht wird. Ein fortgesetztes Pumpen des Fluids durch den Arbeitsstrang WS sorgt dafür, dass sich das Stoßventil56 wieder nach unten bewegt und wieder gegen den Ventilsitz78 sitzt, weshalb der Kolben16 wieder nach unten gedrängt wird, bis die Bewegung des Stoßventils56 wieder gestoppt wird. Eine schnelle Wiederholung dieses Prozesses erzeugt die gewünschten Längsvibrationen in dem Arbeitsstrang. - Wenn der Rüttelvorgang beendet ist, kann die Stoßventilanordnung
50 wieder von der Gehäuseanordnung10 gelöst werden und über ein Drahtseil oder eine Wickelsteigrohreinrichtung zurückgeholt werden. Das Lösen und das Zurückholen der Stoßventilanordnung wird mit einem gewöhnlichen Fanghaken (nicht gezeigt) innerhalb eines Freigabebundes98 durchgeführt, der so konstruiert ist, dass die Stoßventilanordnung50 von der Gehäuseanordnung10 freigegeben wird, wie es in7 gezeigt ist. Der Freigabebund98 hat den gleichen Außendurchmesser wie die Stoßventilanordnung50 . Wie es in7 gezeigt ist, spreizt der Freigabering98 die Finger der Klemmhülse18 , wenn er in die Vorrichtung mit einem Haken hineinbewegt wird, um die Stoßventilanordnung50 von der Gehäuseanordnung10 freizugeben, wenn der Haken in das Fanghalsprofil52 innerhalb des oberen Übergangsstücks53 der Stoßventilanordnung50 eingereift. Die Stoßventilanordnung50 kann dann aus der Gehäuseanordnung10 herausgezogen werden. - Während die hier gezeigte und im Detail offenbarte bestimmte Erfindung die Ziele erreichen kann und die oben stehend erwähnten Vorteile bietet, sollte verstanden werden, dass die Offenbarung nur zur Illustration der derzeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient und das keine anderen Einschränkungen beabsichtigt sind, als sie in den beigefügten Ansprüchen beschrieben sind.
Claims (8)
- Bohrloch-Vibrationswerkzeug – mit einem hohlen Werkzeuggehäuse (
12 ), das in ein Bohrloch absenkbar ist, – mit einem in dem Werkzeuggehäuse (12 ) längs verschiebbaren Kolben (16 ), der eine Kolbenbohrung (28 ) aufweist und in einer ersten Richtung vorgespannt ist, die parallel zur Längsachse des Werkzeuggehäuses (12 ) ist, – mit einem in einer Stoßventilanordnung (50 ) angeordneten Vibrationsmechanismus (56 ,58 ,60 ), der so ventilgesteuert ist, dass wiederholt der Fluidstrom unterbrochen und an den Kolben eine Kraft in einer zweiten Richtung angelegt wird, die parallel zur Längsachse des Werkzeuggehäuses (12 ) und zur ersten Richtung entgegengesetzt ist, und dass wiederholt der Fluidstrom wiederhergestellt und die Kraft an dem Kolben aufgehoben wird, gekennzeichnet durch – eine durch das Werkzeuggehäuse (12 ) hindurchgehende Gehäusebohrung (26 ), deren Durchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser der Kolbenbohrung (28 ) entspricht, und – die Stoßventilanordnung (50 ), die durch einen Arbeitsstrang hindurch im Bohrloch abwärts pumpbar ist, deren Außendurchmesser in der Größe so bemessen ist, dass sie in der Gehäusebohrung (26 ) aufnehmbar ist, und die in der Gehäusebohrung (26 ) arretierbar ist. - Bohrloch-Vibrationswerkzeug nach Anspruch 1, bei dem die erste Richtung im Bohrloch aufwärts und die zweite Richtung im Bohrloch abwärts gerichtet ist.
- Bohrloch-Vibrationswerkzeug nach Anspruch 2, bei dem der Vibrationsmechanismus ein Stoßventil (
56 ) aufweist, das zur wiederholten Unterbrechung und Wiederherstellung des durch die innere Kolbenbohrung (28 ) hindurchgehenden Fluidstroms verschiebbar ist, um hierdurch die abwärts gerichtete Kraft auf den Kolben aufzubringen und aufzuheben. - Bohrloch-Vibrationswerkzeug nach Anspruch 3, bei dem der Vibrationsmechanismus einen Stoßventilsitz (
78 ) aufweist, der für die Aufnahme in dem Kolben (16 ) bemessen und geformt ist, wobei das Stoßventil (56 ) für ein Anliegen an dem Stoßventilsitz zur Unterbrechung des Fluidstroms bemessen und geformt ist. - Bohrloch-Vibrationswerkzeug nach Anspruch 4, bei dem der Vibrationsmechanismus eine Haltevorrichtung (
68 ,86 ) aufweist, die zum Anhalten einer Abwärtsbewegung des Stoßventils (56 ) angeordnet ist. - Bohrloch-Vibrationswerkzeug nach Anspruch 5, bei dem der Vibrationsmechanismus wenigstens einen Ausgleichskanal (
90 ,92 ) aufweist, der zum Anlegen eines Fluiddrucks an ein oberes Ende des Kolbens (16 ) an dem Stoßventil (56 ) vorbei angeordnet ist. - Bohrloch-Vibrationswerkzeug nach Anspruch 6, bei dem der Vibrationsmechanismus wenigstens eine Stoßventil-Rückholfeder (
58 ,60 ) aufweist, die zum Anlegen einer Aufwärtsvorspannung an das Stoßventil (56 ) angeordnet ist. - Bohrloch-Vibrationswerkzeug nach Anspruch 1, das in dem Werkzeuggehäuse (
12 ) eine Klemmhülse (18 ) aufweist, die zum Arretieren der Stoßventilanordnung (50 ) in dem Werkzeuggehäuse (12 ) angeordnet ist.
Applications Claiming Priority (3)
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US60/353,391 | 2002-01-31 | ||
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Publications (2)
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