DE1072935B

DE1072935B - Control valve for the automatic filling of a casing string with borehole fluid when it is lowered into a deep borehole

Info

Publication number: DE1072935B
Application number: DENDAT1072935D
Authority: DE
Inventors: Carlton Pitt man Duncan OkIa Forrest (V St A)
Original assignee: Halliburton Oil Well Cementing Company Duncan OkIa (V St A)
Priority date: 1957-05-10
Publication date: 1960-01-14
Also published as: GB844106A; US2846015A; FR1200874A

Description

Halliburton Oil Well Cementing Company, Duncan, OkIa. (V. St. A.)Halliburton Oil Well Cementing Company, Duncan, OkIa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt, Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13Representative: Dr.-Ing. W. Reichel, patent attorney, Frankfurt / M. 1, Parkstrasse 13th

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 10. Mai 1957Claimed priority: V. St. v. America May 10, 1957

Forrest Carlton Pittman_r Duncan, OkIa. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt wordenForrest Carlton Pittman _r Duncan, OkIa. (V. St. Α.), Has been named as the inventor

Ein noch angewendetes, übliches Verfahren besteht
darin, das Futterrohr von Hand mit der Bohrflüssigkeit zu füllen, wenn es in das Loch abgesenkt wird.
Um die mit einer Füllung von Hand verbundenen io
Schwierigkeiten zu überwinden, sind verschiedene
sogenannte automatische Geräte entwickelt. Diese Geräte werden im allgemeinen am Boden einer Bohrfahrt
befestigt und sind abgeänderteAusführungsformen der
üblichen Schwimmschuhe oder Rohrmuffen. Derartige 15
Geräte sind in ihrem Aufbau und in ihrer Arbeitsweise kompliziert und arbeiten in vielen Fällen nicht
mit dem gewünschten Erfolg. Bei diesen Geräten ist
ein Ventil, das die Flüssigkeitsströmung vom Bohrloch in das Futterrohr regelt, und ein weiteres Ventil 20
verwendet, das eine Flüssigkeit an das Bohrloch abgibt, damit der Zement rings um das Futterrohr zu There is a common method still in use
involves hand filling the casing with the drilling fluid as it is lowered into the hole.
In order to make the io
Overcoming difficulties are different
so-called automatic devices developed. These devices are generally used at the bottom of a drilling trip
and are modified embodiments of the
usual swimming shoes or pipe sleeves. Such 15
Devices are complicated in their construction and in the way they work, and in many cases they do not work
with the desired success. With these devices is
a valve that regulates the flow of fluid from the borehole into the casing; and another valve 20
used to deliver a fluid to the borehole to allow the cement to go around the casing

liegen kommt. »come to lie. »

Ein hiervon abweichendes bekanntes Gerät, das vonA well-known device deviating from this, which is used by

dem üblichen Schwimmschuh getrennt ist, findet auch 25 kolben liegt mit oben abgerundetem gummiartigem. Anwendung; 'dieses erlaubt eine einwandfreie, zweck- Ansatz an dem Ventilsitz des Ventilkörpers an, mäßige und regulierte Füllung des Futterrohres. Diese welcher mit einer Ringfläche versehene Ventilkolben Füllung erfolgt durch Seitenöffnungen in dem Gerät bei Erreichen eines bestimmten, aus den Flüssigkeitsund nicht durch den Boden der Bohrfahrt. drücken innerhalb und außerhalb des Futterrohr-Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Verbesserung an 30 stranges resultierenden Differenzdruckes in die Offendem zuvor beschriebenen Gerät zum Füllen eines stellung verschoben wird. Futterrohres anzubringen. Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung gehen ausThe usual swimming shoe is separated, there is also 25 piston lies with a rubber-like rounded top. Use; 'This allows a perfect, purposeful approach to the valve seat of the valve body, moderate and regulated filling of the casing. This which valve piston provided with an annular surface Filling takes place through side openings in the device when a certain level is reached, from the liquid and not through the bottom of the drilling run. press inside and outside of the casing-a The aim of the invention is to improve the resulting differential pressure in the open end previously described device for filling a position is moved. To attach the casing. Other objects and advantages of the invention emerge

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Hilfs- der Beschreibung der Figuren besser hervor, mittel zum Schließen des Gerätes zu schaffen, falls Fig. 1 zeigt schematisch im Aufriß ein FutterrohrAnother object of the invention is to provide an aid to the description of the figures better to provide means for closing the device, if Fig. 1 shows schematically in elevation a casing

das Futterrohr in das Bohrloch schwimmend einge- 35 mit einem üblichen Schwimmschuh und das in das baut werden soll. Bohrloch zu senkende Gerät gemäß der Erfindung;the casing floating into the borehole with a conventional swimming shoe and that into the should be built. Well-sinking device according to the invention;

Έλώ. -weiteres Ziel der Erfindung ist es, jederzeit Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch das Gerät inΈλώ. Another object of the invention is at all times Fig. 2 shows a longitudinal section through the device in

eine Strömung während des Absenkens des Futter- seiner Schließstellung;a flow during the lowering of the chuck- its closed position;

rohres in das Bohrloch herzustellen, ohne daß die an- Fig. 3 zeigt einen Querschnitt längs der Linie A-A pipe to produce in the borehole without the an- Fig. 3 shows a cross section along the line AA

schließenden Arbeiten des Gerätes beeinflußt werden 40 der Fig. 2;closing operations of the device are influenced 40 of FIG. 2;

und die Strömung durch die im Gerät vorhandenen Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch das Gerät inand the flow through the device in FIG. 4 shows a longitudinal section through the device in FIG

öffnungen abreißt. der geöffneten Stellung, in der Flüssigkeit in dastears off openings. the open position, in the liquid in the

Bei einem Regelventil zum selbsttätigen Füllen eines Futterrohr eintreten kann;Can occur in a control valve for automatic filling of a casing;

Futterrohrstranges mit Bohrlochflüssigkeit beim Her- Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch das Gerät,Casing string with borehole fluid in Fig. 5 shows a longitudinal section through the device,

ablassen in ein Tiefbohrloch steht gemäß der Erfin- 45 dessen Öffnungen ständig geschlossen sind, dung ein mit seitlichen Öffnungen versehenes Ventil- In Fig. 1 ist ein Strang des Futterrohres 10 zudraining into a deep borehole is according to the invention 45 whose openings are constantly closed, dung a valve provided with side openings- In Fig. 1, a strand of the casing 10 is closed

gehäuse mit dem Rohrstrang in Verbindung; ein sehen, das in ein Bohrloch 12 abgesenkt wird. Am un-Ventilkörper ist innerhalb des Gehäuses im Paßsitz teren Ende des Futterrohres 10 ist ein üblicher festgeklemmt und durch Abscheribolzen gesichert und Schwimmschuh angebracht. Oberhalb des Schwimmweist miteinander verbundene waagerechte und senk- 50 schuhes befindet sich in der gewünschten Lage derhousing in connection with the pipe string; see one being lowered into a borehole 12. On the un valve body is within the housing in a snug fit lower end of the casing 10 is a common clamped and secured by shear bolts and attached swimming shoe. Above the swimming point The horizontal and vertical shoe connected to one another is located in the desired position of the

rechte Flüssigkeitsdurchgänge auf; die waagerechten Flüssigkeitsdurchgänge stehen in der Grundstellung des Ventilkörpers mit den Öffnungen im Gehäuse in Verbindung; ein von unten federbelasteter Ventil-right fluid passages on; the horizontal liquid passages are in the basic position the valve body in communication with the openings in the housing; a valve spring-loaded from below

Bohrfahrt das Füllgerät 16 gemäß der Erfindung.Drilling the filling device 16 according to the invention.

Ein Gehäuse 18 des Gerätes 16 kann in geeigneter Weise an Punkten 20 und 22 zwischen zwei Anschlußstellen des Rohres 10 angesetzt sein. Je nach WunschA housing 18 of the device 16 can be suitably positioned at points 20 and 22 between two connection points of the pipe 10 should be attached. As you wish

909 709/92909 709/92

kann das Gehäuse 18 an der Stelle 22 unmittelbar durch ein Kupplungsstück 23 mit dem Schwimmschuh und der Stelle 20 mit dem Futterrohr 10 verbunden sein.can the housing 18 at the point 22 directly connected by a coupling piece 23 to the swimming shoe and the point 20 to the casing 10 be.

Ein hohler Ventilkörper 38 aus einem später auszubohrenden Material, z. B. Aluminium, befindet sich im Gehäuse 18 in der oberen Hubstellung. Er enthält einen Hohlraum 42. Rund um die Außenfläche des unteren Teils des Ventilkörpers 38 bildet eine Hülse 26 mit Öffnungen 24 a eine Fassung. Im Ventilkörper 38 sind waagerechte Durchlaßkanäle 24 b für die Flüssigkeit vorgesehen. Wie man in Fig. 2 erkennen kann, halten Querstifte 28 die Hülse 26 und den Ventilkörper 38 vorübergehend am Gehäuse 18 fest und eine Verbindung der Öffnungen 24 und 24 a mit den Durchlaßkanälen 24 b aufrecht.A hollow valve body 38 made of a material to be drilled later, e.g. B. aluminum, is located in the housing 18 in the upper stroke position. It contains a cavity 42. Around the outer surface of the lower part of the valve body 38, a sleeve 26 with openings 24 a forms a socket. In the valve body 38 horizontal passage channels 24 b are provided for the liquid. As can be seen in Fig. 2, cross pins 28 hold the sleeve 26 and the valve body 38 temporarily on the housing 18 and a connection of the openings 24 and 24 a with the passage channels 24 b upright.

Die Hülse 26 hat eine Rille 30, in der ein Federring 32 eingesetzt ist. Der Federring 32 kann mit einer Vertiefung 34 im Gehäuse 18 in Eingriff kommen, wenn die Hülse 26 die in Fig. 5 dargestellte Lage ein- ao nimmt. Ein Durchsickern der Flüssigkeit zwischen dem Gehäuse 18 und der Hülse 26 wird von den Dichtungsringen 36 verhindert.The sleeve 26 has a groove 30 in which a spring ring 32 is inserted. The spring ring 32 can with a Recess 34 in the housing 18 come into engagement when the sleeve 26 ao the position shown in FIG takes. Leakage of the liquid between the housing 18 and the sleeve 26 is prevented by the sealing rings 36 prevented.

Die Hülse 26 befindet sich nach den Figuren im Paßsitz auf einer Eindrehung des Ventilkörpers 38 und besteht aus einem anderen Material. Natürlich kann die Hülse 26 auch aus einem Stück mit dem Ventilkörper 38 hergestellt sein. Ein senkrechter Durchgang 40 verbindet die Durchlaßkanäle 24 & für die Flüssigkeit mit den Hohlräumen 42. Ein Ventilkolben 44 befindet sich innerhalb eines Hohlzylinders 40^ der von Wänden 41 des Ventilkörpers 38 gebildet wird. An dem Punkt, an dem sich die waagerechten Durchlaßkanäle 24 & mit dem senkrechten Durchgang 40 kreuzen, ist im Innern des Ventilkörpers 38 ein Sitz 46 eingearbeitet. Der obere Teil 64 des Ventilkörpers 38 trägt einen eingesetzten Ring 66.According to the figures, the sleeve 26 is in a snug fit on a recess in the valve body 38 and is made of a different material. Of course, the sleeve 26 can also be made in one piece with the Valve body 38 be made. A vertical passage 40 connects the passage channels 24 & for the liquid with the cavities 42. A valve piston 44 is located within a hollow cylinder 40 ^ formed by walls 41 of valve body 38 will. At the point at which the horizontal passage channels 24 & with the vertical Cross passage 40, a seat 46 is incorporated in the interior of the valve body 38. The upper part 64 of the Valve body 38 has an inserted ring 66.

Der Ventilkolben 44 enthält verschiedene zusammenwirkende Bestandteile. Ein Stempel 48 aus einem später auszubohrenden Material weist einen gummiartigen Stöpsel 50 auf, der an seinem oberen Ende gepreßt ist. Ein abgerundeter Abschnitt 52 eines Ansatzes 53 des gummiartigen Stöpsels 50 besitzt einen kleineren Durchmesser als eine Basis 54, die eine Oberfläche zur Aufnahme eines Druckes bildet. An einer Grundfläche 49 des Stempels 48 befindet sich eine Schraubenfeder 56 mit einer hohlen Federführung 58. Die Feder 56 und ihre Führung 58 werden in der in den Figuren zu erkennenden Stellung von einem Haltering 60 festgehalten, der in einer Ausbohrung 62 des Ventilkörpers 38 im Paßsitz festgeklemmt ist. Ein Dichtungsring 68 verhindert das Durchsickern von Flüssigkeit zwischen dem Stempel 48 und dem Abschnitt des Ventilkörpers 38, der von dem Durchgang 40ß festgelegt ist.The valve piston 44 contains various cooperating components. A stamp 48 from a Material to be drilled out later has a rubber-like plug 50 which is pressed at its upper end is. A rounded portion 52 of a projection 53 of the rubber-like plug 50 has a smaller in diameter than a base 54 which forms a surface for receiving pressure. At a base surface 49 of the plunger 48 is a helical spring 56 with a hollow spring guide 58. The spring 56 and its guide 58 are in the position shown in the figures by a Retaining ring 60 held in place in a bore 62 of the valve body 38 is clamped in a snug fit. A sealing ring 68 prevents seepage of Fluid between the plunger 48 and the portion of the valve body 38 leading from the passageway 40ß is fixed.

Nun wird ein Beispiel für die Arbeitsweise und das Zusammenwirken der einzelnen Bestandteile der Erfindung gegeben.An example of the operation and interaction of the individual components of the invention will now be given given.

Das Gerät 16 wird in die Bohrfahrt des Futterrohres 10 an einer beliebigen Stelle oberhalb des üblichen Schwimmschuhes 14 eingesetzt. Wenn eine Schwimmmuffe außer dem Schwimmschuh 14 noch verwendet wird, wird das Gerät oberhalb einer derartigen Muffe angebracht. Die ganze Anordnung wird dann in das Bohrloch 12 eingelassen, das die Bohrflüssigkeit enthält. Wenn diese Anordnung abgesenkt wird, werden zusätzliche Anschlußstücke des Futterrohres 10 hinzugefügt. Der Ventilkolben 44 des Gerätes 16 befindet sich dabei in der Stellung nach Fig. 2, da die Feder 56 eine Kraft auf den Stempel 48 ausübt, so daß der 7" Ansatz 52 des gummiartigen Stöpsels 50 fest mit dem Sitz 46 des Ventilkörpers 38 im Eingriff steht. Das Ventil im Schwimmschuh 14 bleibt in der Schließstellung, und das Innere des Futterrohres 10 bleibt so lange leer, bis das Gerät gemäß der Erfindung zu arbeiten beginnt.The device 16 is in the drilling run of the casing 10 used at any point above the usual swimming shoe 14. If a floating socket in addition to the swimming shoe 14 is still used, the device is above such a sleeve appropriate. The entire assembly is then lowered into the borehole 12 which contains the drilling fluid. When this arrangement is lowered, additional fittings of the casing 10 are added. The valve piston 44 of the device 16 is in the position according to FIG. 2, since the spring 56 exerts a force on the punch 48 so that the 7 " Approach 52 of the rubber-like plug 50 is firmly engaged with the seat 46 of the valve body 38. That The valve in the swim shoe 14 remains in the closed position and the interior of the casing 10 remains so long empty until the device begins to work according to the invention.

Die Flüssigkeit im Bohrloch 12 tritt in die Öffnungen 24 ein, wenn die Anordnung abgesenkt wird, und übt einen Druck auf die Basis 54 des gummiartigen Stöpsels 50 aus; bei einer bestimmten Tiefe ist dieser Druck durch die Flüssigkeitssäule im Bohrloch 12 vorgegeben. Die Stärke der Feder 56 ist derart gewählt, daß sie einen vorgegebenen, von der Flüssigkeitssäule ausgeübten Druck überkompensiert. Beispielsweise hält die Feder 56 den Ventilkolben 44 noch bei einem Druck von 5,6 kg/cm² in der Schließstellung. Wenn der von der Flüssigkeitssäule auf die Basis des gummiartigen Stöpsels ausgeübte Druck etwa 5,6 kg/cm² beträgt, schiebt sich der Stempel 48 nach unten und beginnt die Feder 56 zusammenzudrücken. Der Ansatz 52 des gummiartigen Stöpsels 50 hebt sich vom Sitz 46 ab, so daß die Flüssigkeit rund um ihn herum durchtritt und in den senkrechten Durchgang 40 gelangt. In diesem Augenblick wirkt der Druck der Flüssigkeitssäule auf die gesamte Fläche des gummiartigen Stöpsels 50; infolge dieser Druckzunahme schnappt der Stempel 48 nach unten, so daß der Ventilkolben 44 die in Fig. 4 dargestellte geöffnete Stellung einnimmt.The fluid in borehole 12 enters openings 24 as the assembly is lowered and exerts pressure on base 54 of rubbery plug 50; at a certain depth, this pressure is predetermined by the liquid column in the borehole 12. The strength of the spring 56 is selected such that it overcompensates a predetermined pressure exerted by the liquid column. For example, the spring 56 still holds the valve piston 44 in the closed position at a pressure of 5.6 kg / cm ² . When the pressure exerted by the liquid column on the base of the rubber-like plug is about 5.6 kg / cm ² , the plunger 48 descends and the spring 56 begins to compress. The extension 52 of the rubber-like plug 50 lifts off the seat 46 so that the liquid passes around it and enters the vertical passage 40. At this moment the pressure of the liquid column acts on the entire surface of the rubber-like stopper 50; As a result of this increase in pressure, the plunger 48 snaps down, so that the valve piston 44 assumes the open position shown in FIG.

Die Flüssigkeit tritt durch die Öffnungen 24, den Durchgang 40 und die Hohlräume 42 in das Futterrohr 10 ein. Innerhalb des Rohres 10 übt 'die Flüssigkeit ihren hydrostatischen Druck aus. Der hydrostatische Druck der Flüssigkeit außerhalb des Rohres 10 ist größer als der der Flüssigkeit innerhalb des Rohres. Eine derartige Differenz bezeichnet man allgemein als Differenzdruck. Je nach der Stärke der Feder 56 dringt die Flüssigkeit weiter in das Rohr 10 ein. Das System ist derart eingestellt, daß der Ventilkolben 44, bevor das Rohr 10 vollständig gefüllt ist und überläuft, die Durchlaßkanäle 24 b schließt und dabei den Eintritt zusätzlicher Flüssigkeit verhindert. Beispielsweise ist die Feder 56 so gebaut, daß sie etwa bei einem Differenzdruck von 4,2 kg/cm² den Stempel 48 nach oben zu drücken beginnt. Wenn sich der gummiartige Stöpsel 50 in Richtung auf seinen Sitz 46 zu verschiebt, ist eine kleinere Fläche des Ansatzes 52 dem Flüssigkeitsdruck des Bohrloches 12 ausgesetzt, so daß die Ventilvorrichtung in die Schließstellung schnappt und das System wieder die in Fig. 2 dargestellte Lage einnimmt. Wenn der Differenzdruck wieder etwa 5,6 kg/cm² erreicht, öffnet sich das System erneut, und Flüssigkeit tritt in das Rohr 10 ein. Wie man also erkennen kann, bietet die Anordnung und Konstruktion ein Hilfsmittel zur selbsttätigen Füllung eines Futterrohres 10, wenn sie in das Bohrloch bis auf eine gewünschte Tiefe abgesenkt wird. Es sei hervorgehoben, daß der Ventilkolben 44 normalerweise nur zwei Stellungen, also die völlig offene und die völlig geschlossene aufweist. Die Zwischenstellung ist infolge des von der Flüssigkeit und der Feder 56 ausgeübten Druckes kaum wahrnehmbar. Ein solcher Umstand ist von Vorteil, da dadurch eine Verstopfung der öffnungen 24 und 24 α und der Durchlaßkanäle 24 b verhindert wird.The liquid enters casing 10 through openings 24, passageway 40 and cavities 42. Within the tube 10, the liquid exerts its hydrostatic pressure. The hydrostatic pressure of the liquid outside the tube 10 is greater than that of the liquid inside the tube. Such a difference is generally referred to as differential pressure. Depending on the strength of the spring 56, the liquid penetrates further into the tube 10. The system is set in such a way that the valve piston 44, before the pipe 10 is completely filled and overflows, closes the passage channels 24 b and thereby prevents the entry of additional liquid. For example, the spring 56 is constructed in such a way that it begins to push the plunger 48 upwards at ^{approximately a differential pressure of 4.2 kg / cm 2.} When the rubber-like plug 50 slides towards its seat 46, a smaller area of the boss 52 is exposed to the fluid pressure of the borehole 12 so that the valve device snaps into the closed position and the system resumes the position shown in FIG. When the differential pressure again reaches about 5.6 kg / cm ² , the system opens again and liquid enters the pipe 10. Thus, as can be seen, the arrangement and construction provides a means of automatically filling a casing 10 when it is lowered into the borehole to a desired depth. It should be emphasized that the valve piston 44 normally has only two positions, that is, the completely open and the completely closed. The intermediate position is barely perceptible due to the pressure exerted by the liquid and the spring 56. Such a circumstance is advantageous since it prevents clogging of the openings 24 and 24 α and the passage channels 24 b .

Der nächste Arbeitsvorgang ist die Zementierung des Futterrohres 10 im Bohrloch 12 nach bekannten Verfahren. Nachdem der Zement verteilt ist, will man die öffnungen 24 dauerhaft abschließen. Wie es bei den Zementierverfahren bekannt ist, wird oben auf denThe next operation is the cementing of the casing 10 in the borehole 12 according to known methods Procedure. After the cement has been distributed, one wants to close the openings 24 permanently. Like it at the cementing process is known, on top of the

Zement ein fester Propfen (nicht gezeigt) aufgesetzt, um den Zement im Rohr 10 durch den Schwimmschuh 14 hindurch am Boden des Rohres 10 herauszuschieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung kommt ein 'derartiger Propfen auf dem Oberteil 5 64 des Ventilkörpers 38 zur Auflage. Eine Druckzunahme, die an der Oberfläche auf die Verschiebungsflüssigkeit wirkt, wind durch den Oberteil 64 auf den Ventilkörper 38 übertragen und schneidet die Stifte 2 zwischen dem Gehäuse 18 und der Hülse 26 durch. Die Hülse 26 und der Ventilkörper 38 schieben sich nach unten, bis der Federring 32 mit der Rille 34 im Gehäuse 18 in Eingriff kommt; dann werden die öffnungen 24a der Hülse 26 von den Öffnungen 24 des Gehäuses getrennt.A solid cement plug (not shown) is placed on the cement in the pipe 10 through the swimming shoe 14 push out through the bottom of the tube 10. In the present embodiment of the invention such a plug comes to rest on the upper part 5 64 of the valve body 38. An increase in pressure, which acts on the displacement liquid on the surface, winds through the upper part 64 on the Valve bodies 38 transmit and cut the pins 2 between the housing 18 and the sleeve 26. The sleeve 26 and the valve body 38 slide down until the spring ring 32 with the groove 34 in the Housing 18 engages; then the openings 24a of the sleeve 26 are separated from the openings 24 of the Housing separated.

Der Zement setzt sich rund um die Außenfläche des Rohres 10 und innerhalb des Rohres 10 bis zur Oberkante 64 des Ventilkörpers 38 ab. Je nach Wunsch werden dann der Zement, der Ventilkörper 38 und die Ventilvorrichtung 44 ausgebohrt.The cement settles around the outer surface of the pipe 10 and within the pipe 10 up to the top edge 64 of the valve body 38. Depending on your requirements, the cement, the valve body 38 and the Valve device 44 drilled out.

Die zuvorige Beschreibung der Arbeitsweise gemäß der Erfindung ist die normale, bei der keine Schwierigkeiten bei der Senkung des Gehäuses 10 in das Bohrloch 12 auftreten.The foregoing description of the operation according to the invention is normal with no difficulties occur when the housing 10 is lowered into the borehole 12.

Durch die Erfindung können auch einige allgemeine Schwierigkeiten überwunden werden, die bei der Senkung des Futterrohres durch die Flüssigkeit im Bohrloch entstehen.The invention can also overcome some general difficulties associated with lowering of the casing caused by the liquid in the borehole.

Es kann zufällig vorkommen, daß das Bohrloch 12 gespült werden muß, nachdem das Futterrohr 10 ein Stück im Bohrloch 12 abgesenkt ist, da ein Hemmnis im Bohrloch 12 vorhanden ist, so daß das Futterrohr nicht weitergesenkt werden kann. Unter dem »Spülen« versteht man das Pumpen der Bohrflüssigkeit durch das Futterrohr 10 aus dem Schwimmschuh 14 am Boden heraus und zur Erdoberfläche durch das Bohrloch 12 auf der Außenseite des Futterrohres 10 nach oben. Wenn sich der Ventilkolben 44 in der geöffneten Stellung nach Fig. 4 befindet, kann keine Spülung erfolgen, da die Flüssigkeit durch die Durch-Iaßkanäle24& und die Öffnungen 24α und 24 in das Bohrloch 12 auszutreten sucht.It may happen randomly that the borehole 12 needs to be flushed after the casing 10 has entered Piece in the borehole 12 is lowered because an obstruction is present in the borehole 12, so that the casing cannot be lowered any further. "Flushing" means pumping the drilling fluid through the liner 10 out of the swimming shoe 14 on the ground and to the surface through the Borehole 12 on the outside of casing 10 upwards. When the valve piston 44 is in the open Position according to Fig. 4, no rinsing can take place, since the liquid through the Iaßkanäle24 & and the openings 24α and 24 seeks to exit into the borehole 12.

Vor Beginn der Spülung werden die Durchlaßkanäle 24 b selbsttätig von der Ventilvorrichtung 44, wie bereits beschrieben, geschlossen, da der Differenzdruck nicht genügt, um die von der Feder 56 ausgeübte Kraft zu überwinden. Während der Spülung bleibt der Ventilkolben 44 in der Schließstellung nach Fig. 2. Die Spülflüssigkeit läuft durch das Futterrohr 10 infolge des an der Erdoberfläche ausgeübten Pumpendruckes hindurch. Die Flüssigkeit strömt um den Ventilkolben 44 und die rohrförmigen Durchlaßkanäle 24 & herum durch die Hohlräume 42. Im Durchgang 40 wirkt dieFlüssigkeit auf den Ansatz 53 des gummiartigen Stöpsels 50, der den Ventilkolben 44 nach unten zu drücken und dort vom Sitz abzuheben sucht. Der Flüssigkeitsdruck im Futterrohr 10 wirkt aber auch auf die Grundfläche 49 des Stempels 48. Diese Grundfläche 49 ist so geformt, daß ihre Querschnittsfläche größer als die des Ansatzes 53 des gummiartigen Stöpsels 50 ist. Daher ist der auf die Grundfläche 49 nach oben wirkende Druck größer als der auf den Ansatz 53 nach unten wirkende, so daß der von der Feder 56 unterstützte Ventilkolben 44 fest verschlossen bleibt. Sobald die Spülung abgeschlossen ist, arbeitet das Gerät 16 in der bereits geschilderten Weise.Before the start of the flushing, the passage channels 24 b are automatically closed by the valve device 44, as already described, since the differential pressure is not sufficient to overcome the force exerted by the spring 56. During the flushing, the valve piston 44 remains in the closed position according to FIG. 2. The flushing liquid runs through the casing 10 as a result of the pump pressure exerted on the surface of the earth. The liquid flows around the valve piston 44 and the tubular passage channels 24 & through the cavities 42. In the passage 40, the liquid acts on the projection 53 of the rubber-like plug 50, which seeks to push the valve piston 44 downward and lift it off the seat there. The liquid pressure in the casing 10 also acts on the base area 49 of the punch 48. This base area 49 is shaped in such a way that its cross-sectional area is greater than that of the projection 53 of the rubber-like plug 50. Therefore, the pressure acting upwards on the base surface 49 is greater than that acting on the extension 53 downwards, so that the valve piston 44 supported by the spring 56 remains firmly closed. As soon as the flushing is complete, the device 16 works in the manner already described.

Nachdem das Futterrohr 10 bis auf eine bestimmte Tiefe abgesenkt und, wie beschrieben, Flüssigkeit zugesetzt ist, wünscht man das Futterrohr 10 auf der restlichen Strecke im Bohrloch 12 schwimmend einzubauen. Unter schwimmendem Einbau versteht man, daß das leere oder teilweise mit Flüssigkeit gefüllte Futterrohr 10 in der Flüssigkeit im Bohrloch 12 Auftrieb hat und daher zu schwimmen sucht. In diesem Fall müssen die Öffnungen 24 im Gehäuse 18 ständig geschlossen bleiben. Dies geschieht in ähnlicher Weise, wie nach der Zementierung beschrieben ist. Anstatt eines aufliegenden Zementpfropfens wird eine Kugel (nicht gezeigt) durch das Futterrohr 10 fallengelassen, die auf dem Ring 66 im Ventilkörper 38 landet. Auf die Kugel wirkt ein derartiger Druck ein, daß die Stifte 28 durchschnitten werden, so daß sich die Hülse 26 und der Ventilkörper nach unten schieben und die öffnungen 24 verschließen, wie bereits beschrieben ist. Zur Durchführung der Zementierarbeiten muß die Kugel entfernt werden. Dies geschieht durch einen zusätzlichen Druck auf die Kugel, die den Ring 66 zerreißt, so daß sie in den Hohlraum 42 fallen kann, in dem sie nicht die Strömung durch den Boden des Futterrohres während der Zementierarbeiten behindert.After the casing 10 is lowered to a certain depth and, as described, liquid is added is, one desires to install the casing 10 in a floating manner in the borehole 12 for the remainder of the route. Floating installation means that the empty or partially filled with liquid Casing 10 is buoyant in the fluid in borehole 12 and therefore seeks to float. In this In this case, the openings 24 in the housing 18 must remain closed at all times. This happens in a similar way, as described after cementation. Instead of a plug of cement on top of it, a ball is used (not shown) dropped through casing 10 which lands on ring 66 in valve body 38. on the ball exerts such a pressure that the pins 28 are cut, so that the sleeve 26 and slide the valve body downwards and close the openings 24, as already described is. To carry out the cementing work, the ball must be removed. This is done through an additional Pressure on the ball tearing ring 66 apart so that it can fall into cavity 42 in that it does not obstruct the flow through the bottom of the casing during cementing work.

Aus der bisherigen Beschreibung der beigefügten Figuren erkennt man, daß durch die Erfindung ein neues automatisches Hilfsmittel geschaffen ist, mit dem ein Futterrohr beim Absenken in ein Bohrloch gefüllt wird, und daß ein derartiges Gerät eine Lösung beim Auftreten bestimmter allgemeiner Schwierigkeiten ermöglicht.From the previous description of the accompanying figures it can be seen that a new automatic aid is created with which a casing when lowering into a borehole is filled, and that such an apparatus provides a solution when certain general difficulties arise enables.

Claims

Claim:

Control valve for the automatic filling of a casing string with borehole fluid when it is lowered into a deep borehole, characterized in that a valve housing (18) provided with lateral openings (24) is connected to the pipe string; and is secured by shear bolts (28) and has interconnected horizontal and vertical liquid passages (24 b, 40) that the horizontal liquid passages (24 b) are in the basic position of the valve body with the openings (24) in the housing and that a from below spring-loaded valve piston (44) with a rubber-like extension (50) rounded at the top rests on the valve seat (46) of the valve body (38), which valve piston provided with an annular surface (54) when a certain level is reached from the fluid pressures inside and outside the casing string resulting differential pressure shifted to the open position en will.

1 sheet of drawings