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In einem VerbindungsrohrsttiCk (Nippel) einer Swiden-Steigleitung
verankerbares Einhängerahr Die Erfindung bezieht sich auf drahtseilbetätigte, in
einem Verbindungsrohrstück (Nippel) einer Sonden-Steigleitung verankerbare Einhängerohre
zum Tragen von -Ventilen, Verlängerungsrohren -und ähnlichen Einbauteilen-an vorgegebener
Tiefe innerhalb eines Bohrlochs.
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Bei -den bisher-bekannten Einhängerohren der beschriebenen Art mußten
erfahrungsgemäß .übermäßiger Arbeitsaufwand und Zeitverlust in Kauf genommen werden,
weil-Gefahr bestand, daß der Verriegelungsmechanismus auf -Grund von -Schlägen oder
bei sorgloser -Drahtseilbetätigung in Verriegelungsstellung ging; ehe er richtig
auf das-zugehörige Nippel im Rohrstrang ausgerichtet -war. Die Erfindung schafft
eine Anordnung, bei der derartige Fehler nicht auftreten können.
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Zu diesem Zweck ist das in einem Verbindungsrohr (Nippel) einer Sonden-Steigleitung
verankerbare Einhängerohr - zum Tragen von Ventilen, Verlängerungsrohren und-ähnlichen
Einbauteilen -, bestehend aus zwei teleskopartig relativ ineinander verschiebbaren
Rohrteilen mit Verankerungsklauen, die bei -gegenseitig eingeschobener Stellung
der beiden Einhängerohrteile radial vorstehen, hingegen bei ausgezogener Stellung
zurückgezogen sind, erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine beim Einlassen in
die Steigleitung das teleskopartige Einhängerohr in der ausgezogenen Stellung haltende
Verriegelungseinrichtung, bestehend aus in Seitenbohrungen des äußeren Einhängerohrteils
eingesetzten, in Nuten des inneren Einhängerohrteils .eingreifenden Nocken, auf
welchen ein eine untere zylindrische Aussparung aufweisender und .durch lösbare
Verbindungen, wie Scherstifte, am äußeren Einhängerohrstück-gesicherter Haltering
aufgeschoben ist, welcher beim Aufschlagen auf die -Schulter -des Verbindungsrohrstücks
so weit angehoben wird, daß sich die Nocken in die Aussparungen des Halteringes
verschieben können, wodurch die Verriegelung aufgehoben wird.
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Andere Merkmale der -Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung
unter Bezugnahme auf die Figuren- ersichtlich. Es -zeigt Fig. 1 eine .teilweise
geschnittene Teilansicht des Einhängerohres -reit den Merkmalen der Erfindung in.
zum Einlassen in eine Sonden-Steigleitung bereitem Zustand, Fig.-2 eine--Ansicht-
ähnlich Fig. 1, in der das-Einhängerohr in einen Rohrstrangnippel eingesetzt und
mit ihm verriegelt ist,- und Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3.:3 in Fig.
1.
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Es können verschiedenartige-Anordnungen für .die Lagerung eines. Einbauteils,
beispielsweise eines Ventils, Verlängerungsrohres od.,-dgl., verwendet:-werden.
Die in Fig.-2 dargestellte Anordnung besteht aus einem in . eine Sondensteigleitung
- eingeschraubten Nippel 1, wobei die Nippelbohrung mit dem Rohrdurchlaß in einer
Linie verläuft und einen Teil von ihr bildet. Die durch ,den -Nippel-1 verlaufende
Bohrung weist eine etwas geringere lichte Weite als die der übrigen Teile der oberhalb
von ihm befindlichen Steigleitung auf, -so daß .seine. obere, mit 2 bezeichnete
Innenkante - eine nach oben gerichtete; Schulter .oder einen Auflagesitz für einen
in das Bohrloch herabzulassenden untertägigen Einbauteil bildet. Die Innenfläche
der Nippelbohrung ist sorgfältig auf- einen bestimmten Durchmesser bearbeitet und
gewährleistet einen-guten Paßsitz -des Einbauteils und bildet zwecks Zusammenwirkens
mit am Ei-nbauteilkörper befestigten kreisförmigen Dichtungsringen. eine glatte
Dichtungsfläche 3. In bestimmtem; axialem.-Abstand ist der Nippel unterhalb der
-Schulter 2 .mit einer - kreisförmigen Haltenut 4 versehen, die bei im Nippel verankerten
Einbauteil- ausspreizbare Verriegelungsvorsprünge aufnimmt.
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Im Nippel 1 können- wahlweise verschiedene Arten von untertägigen
Bohrloch-Einbauteilen, beispielsweise Drosseln, Ventile, Verlängerungsrohre od.
dgl., angeordnet-werden.und- nach Wunsch.an einem Einhängerohr, das mittels einer
üblichen Drahtseilanordnung
herabgelassen und -später wieder angehoben
werden kann, austauschbar oder ständig befestigt und unlösbar innerhalb des Nippels
verriegelt werden. Das hier betrachtete Einhängerohr weist teleskopartig ineinandergreifende
rohrförmige Teile 5 und 6 auf, die ineinander eingeschoben werden können.
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Sowohl das innere als auch das äußere Rohrteils bzw. 6 weisen, wie
dargestellt, an ihren Unterenden jeweils ein Innengewinde auf, damit an einem oder
beiden Rohren eines der verschiedenen üblichen, nicht dargestellten Bohrlochkontroll-
öder -arbeitsgesäte angeschraubt werden kann. Zwecks bequemer Anfertigung und zum
leichteren Zusammenbau weist der äußere Einhängerohrteil 6 eine Anzahl getrennt
angefertigter, hintereinander verschraubter Teile auf und besteht aus einem unteren
Einbauteil-Tragabschnitt 7, einem einen V erriegelungsvorsprung aufweisenden Zwischenabschnitt
8 und einem oberen; mit dem Nippel und dem Einhängerohr im Eingriff stehenden Einsicht-
bzw. Kopfabschnitt 9. Der unterste Rohrabschnitt 7 ist aus Gründen der Einfachheit.mit_einer
äußeren kreisförmigen Aussparung versehen, in die zwecks Abdichtung gegen die Innenfläche
3 des Nippels bei Betriebsstellung des Einhängerohres eine Reihe von Dichtungen
10 eingepaßt sind. Ein innenseitig ausgekehlter Abschnitt am Unterende des Rohrabschnitts
7 bildet eine nach unten offene Kammer, die durch einen eingeschraubten Bodenring,
der beispielsweise ein rohrförmiger Teil des eingehängten Einbauteils sein kann,
verschlossen wird. Diese Kammer dient zur auswechselbaren Aufnahme von kreisförmig
angeordneten bogenförmigen Sperrelementen 11 mit einer Anzahl daran befestigter,
einwärts gerichteter Sperrzähne; wobei die Sperrelemente 11 von einer oder mehreren
aufgeschnittenen Federringen oder umgreifenden Spiralfedern 12 umgeben sind, die
eine zusammenziehende Kraft auf sie ausüben und sie mit dem Unterteil des inneren
Einhängerohrteils 5 in enger Anlagerung halten, wenn die Federn durch einen der
obenerwähnten, die Kammer verschließenden Ring zusammengepreßt werden. Die Sperrzähne
können aus Aluminium oder einem anderen verhältnismäßig weichen Metall geformt sein
und mit einem entsprechenden Satz Sperrzähne 13, die in der Nähe des Unterendes
des inneren Einhängerohrteils 5 angebracht sind, in verzahnenden Eingriff und feste
Verriegelung gebracht werden. Wenn dieser aus Stahl oder einem anderen verhältnismäßig
harten Metall bestehende innere Einhängerohrteil gegebenenfalls nach unten gedrückt
wird; läuft das mit Zähnen 13 versehene Sperrelement an den Zähnen des Sperrelements
11 vorüber und verhindert eine nach oben gerichtete rückläufige Bewegung des inneren
Einhängerohrteils in bezug zum äußeren Einhängerohrteil. In dieser Lage verursacht
bei festgehaltenem Außenkörper eine am inneren Einhängerohrteil angreifende, aufwärts
gerichtete Rüttelbewegung ein Abreißen oder Abfräsen der Weichmetallzähne und gibt
damit den inneren Einhängerohrteil für eine relative Aufwärtsbewegung frei. Die
Sperrelemente 11 werden auf diese Weise abgenutzt und müssen nach jedem Ausbau eines
Einhängerohres aus einem Bohrloch ausgetauscht werden. -Der mittlere Rohrabschnitt
8 weist ein oder mehrere durch seine Wand verlaufende, axiale getrennte Öffnungs-
oder Seitenbohrungspaare auf; in denen die getrennten Schenkel eines'@U-förmigen
Verriegelungsgliedes 14 seitlich beweglich gelagert sind, das die Rohrwand zwischen
den' für= das Halten des U-förmigen Gliedes vorgesehenen Öffnungen innenseitig umgibt.
Bei der anfänglichen, d. h. ausgezogenen Lage des inneren Einhängerohrteils 5 in
bezug auf den äußeren Einhängerohrteil ist das Verriegelungsglied 14 auf einen -kreisförmig
ausgesparten Abschnitt 15 im Außenmantel des Rohrteils 5 ausgerichtet und wird in
diesem aufgenommen. Die radialen Dimensionen des Verriegelungsgliedes sind so bemessen,
.daß seine Außenflächen in dieser zurückgezogenen Lage mit dem Umfang des Außenrohrabschnittes
8 praktisch in einer Linie verlaufen und nicht darüber hinausstehen. Unmittelbar
oberhalb des ausgesparten Abschnitts 15 ist der innere Einhängerohrteil umfangsmäßig
verbreitert und bildet einen reifenförmigen Vorsprung 16, dessen Durchmesser so
bemessen ist, daß er bei in bezug auf den äußeren Einhängerohrteil abwärts bewegtem
Rohr hinter das Verriegelungsglied 14 gleitet und es nach außen in den äußeren Einhängerohrteil
drängt, so daß es teilweise, wie aus Fig.2 ersichtlich ist, über den Außenrohrumfang
hinaussteht und in die Haltenut 4 des Nippels hineinragt und in sie einrastet. Wenn
der reifenförmige Vorsprung 16 am Innenteil 5 auf seine untere Begrenzung zu herabgedrückt
wird, schiebt er sieh also hinter das Verriegelungsglied und hindert es an einem
Zurückgehen.
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Die abwärts gehende Gleitbewegung des inneren Einhängerohrteils wird
durch Auflage der Bodenfläche 18 eines garnrollenähnlichen, am oberen Ende
des inneren Einhängerohrteils angebrachten und in einem Fangkopf 20 endenden Anschlaggliedes
19 gegen die obere Fläche 17 des Außenrohrabschnitts 9 begrenzt: Die nach oben verlaufende
Bewegung des inneren Einhängerohrteils wird durch Anstoßen einer nach oben gerichteten,
von der oberen Kannte des reifenförmigen Vorsprungs 16 gebildeten Auflageschulter
21 gegen einen von der unteren Kante des Außenrohr abschnitts gebildeten, nach unten
gerichteten Auflagesitz 22 begrenzt. Beim Aufeinanderliegen dieser Flächen 21 und
22 sind eine ringförmige Umfangsnut 23 im inneren Einhängerohrteil 5 und ein einen
Mitnehmen haltendes Fenster im Außenrohrabschnitt 9 radial aufeinander ausgerichtet,
und eine in der Fensteröffnung des äußeren Einhängerohrteils gelagerte, seitwärts
gleitbare Mitnehmernocke 24 kann sieh dann einwärts im Riegeleingriff mit der Nut
23 vorstrecken. Es können eine oder mehrere solcher Mitnehmernocken 24 vorgesehen
sein, wobei die Außenfläche jedes eingezogenen Nockens mit der Innenfläche eines
Bundes oder Halteringes 25 in Berührung steht, der zwecks begrenzter Axialbewegung
in einer im Außenrohrabschnitt 9 vorgesehenen ringförmigen Nut gleitbar eingepaßt
ist. An ihrem unteren Abschnitt wird die den Haltering führende Nut durch ein den
Mitnehmernocken lagerndes Fenster durchsetzt und erstreckt sich oberhalb des Fensters
noch um ein für die Bewegung des Halteringes festgelegtes Stück weiter: Der Außendurchmesser
des Halteringes 25 ist größer als der des eingehängten äußeren Einhängerohrteils
und damit auch der der Nippelbohrung: Wenn der äußere Einhängerohrteil in den Nippel
eingesetzt ist, bildet .die untere Außenkante des Gleitringes eine Auflageschulter
oder einen Anschlagsitz 26, der auf der Auflageschulter 2 des Nippels ruht und ein
weiteres Absinken des Einhängerohres verhindert.
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Der in seiner Länge begrenzte Gleitweg des Halteringes 25 ist etwas
kürzer als seine gesamte axiale Länge und wird durch -die untere und obere Flanke
der ihn aufnehmenden Nut begrenzt. Die obere Begrenzung der Nut wird durch die untere
Fläche einer kreisförmigen Verbreiterung bzw. eines überstehenden
Flansches
27 an dem Außenrohrabschnitt 8 dargestellt, und anfangs ist der Haltering unterhalb
des Flansches 27 und im Abstand davon auf einer unteren Grenzfläche gelagert, wobei
er die Außenfläche des Mitnehmernockens 24 gemäß Fig. 1 radial überlagert. Diese
relative Lage zueinander wird durch einen oder mehrere sich durch tangentiale Bohrungen
sowohl im Haltering 25 als auch im Außenrohrabschnitt erstrekkende lösbare Verbindungen,
wie Scherstifte 28, festgelegt. Wird der Haltering durch die Scherstifte 28 lösbar
gehalten, so kann er sich nicht aus der die einwärts vorspringenden Riegelnocken
24 sperrenden Stellung nach oben bewegen, und der innere Einhängerohrteil wird am
oberen Endpunkt seines Gleitweges zurückgehalten. Sollten die Stifte gelöst werden,
so können der Haltering 25 und der obere Außenrohrabschnitt 9 relativ gegeneinander
gleiten, bis der Anschlagflansch 27 die obere Kante des Halteringes 25 berührt.
In dieser Lage sind die die abgescherten Stiftreste enthaltenden Bohrungen im Haltering
25 mit einer ringförmigen Nut 28' im Außenrohrabschnitt 9 ausgerichtet, wodurch
ein Herausschlagen der Stiftreste erleichtert wird. In der oberen Stellung des Halteringes
25 befindet sich auch seine innere, die Verriegelung bewirkende Fläche oberhalb
und damit außer Eingriff mit den Mitnehmernocken 24, so daß diese vollständig seitwärts
aus der Haltenut 23 herausgeschoben werden können. Zweckmäßigerweise trägt der Haltering
25 einen unteren Vorsprung oder Saum, der innenseitig ausgespart ist und ständig
über die Außenflächen der Nocken greift und damit deren vollständiges Herausfallen
und ihren Verlust verhindert. Durch eine bei 29 dargestellte Aussparung an der unteren
Innenkante des Halteringes 25 wird Spielraum für eine Auswärtsbewegung der Nocken
gewährleistet.
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Zum Gebrauch werden die Teile des beschriebenen Einhängerohres gemäß
Fig. 1 zusammengesetzt und darauf durch Einfügen der Scherbolzen 28 zusammengehalten.
Nachdem ein untertägiger Einbauteil daran angekuppelt ist, wird das obere Ende des
äußeren Einhängerohrteils an eine geeignete Setzvorrichtung befestigt. Eine zweckmäßige
Ausführungsform einer solchen Setzvorrichtung ist schematisch durch gestrichelte
Linien in Fig. 1 dargestellt und besteht aus einem hohlen, becherförmigen Teil
31, der an einem am unteren Ende eines Drahtseils 33 befestigten Rüttelkopf
32 angehängt ist. Der Becherteil 31 greift über den Fangteil 19, sitzt mit
seinem Unterteil fest auf dem ringförmigen Flansch 27 auf und ist mittels eines
oder mehrerer Scherstifte 34 mit dem Kopf des Außenrohrabschnittes 9 verbunden.
Das Einhängerohr wird so lange am Drahtseil herabgelassen, bis es sich von selbst
in den Nippel 1 einpaßt und der Haltering 25 in Auflage mit der Nippellagerschulter
2 kommt, wodurch ein weiteres Absinken verhindert wird und die eingezogenen Verriegelungsglieder
14 ganz oder nahezu auf die Haltenut 4 ausgerichtet sind. Eine darauf über die Setzvorrichtung
auf den Außenrohrabschnitt 9 übertragene abwärts gerichtete Rüttelkraft schert die
Bolzen 28 ab, so daß der aufsitzende Haltering 25 aus seiner festen Lage in bezug
auf den Außenrohrabschnitt freigegeben wird. Nach dieser Freigabe kann der äußere
Einhängerohrteil ein kurzes Stück um den ursprünglichen Zwischenraum zwischen dem
Haltering 25 und dem Radialflansch 27 abwärts fallen, bis deren Aneinanderliegen
eine weitere Abwärtsbewegung des äußeren Einhängerohrteils verhindert. Da der angehobene
Haltering 25 nun nicht länger mehr die Nocken 24 blockiert, können sich diese in
den durch die eingefügte Aussparung 29 des Halteringes 25 gebildeten Zwischenraum
frei nach außen bewegen und damit den inneren Einhängerohrteil 5 vom eingepaßten
äußeren Einhängerohrteil entriegeln. Ein nach unten gerichteter Hammerschlag oder
Rüttelstoß auf den Kopf 20 des inneren Einhängerohrteils zwängt dieses daraufhin
im aufsitzenden äußeren Einhängerohrteil nach ernten, schiebt den ringförmigen Vorsprung
16 hinter das Verriegelungsglied 14 und bringt ebenfalls die Sperrzähne 13 in sichere
Verriegelung mit den verschiebbaren Sperrelementen 11. Das Verriegelungsglied 14
wird folglich nach außen in die mit ihr ausgerichtete Haltenut 4 gedrückt, wodurch
eine Verlagerung der Anordnung verhindert wird. Nachdem der äußere Einhängerohrteil
in solcher Lage verriegelt ist, werden die Befestigungsbolzen 34 durch eine durch
das Drahtseil ausgeübte aufwärts gerichtete Rüttelkraft abgeschert, so daß die Setzvorrichtung
zur Oberfläche zurückgeholt werden kann.
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Um die Teile später wieder herauszuholen, kann ein übliches am Drahtseil
eingehängtes Rückholwerkzeug verwendet werden, das den Fangkopf 20 umgreift. Auf
Grund einer aufwärts gerichteten Rüttelbewegung werden dann die zerbrechlichen Zähne
des Sperrelementes 11 abgerissen und geben somit den inneren Einhängerohrteil5 für
eine Aufwärtsbewegung frei, infolge deren der ringförmige Vorsprung 16 nach oben
über die Verriegelungsglieder 14 gehoben wind, bis die Auflageschulter 21 des inneren
Einhängerohrteils an die überspringende Außenrohrschulter 22 anstößt, worauf der
äußere Einhängerrohrteil samt innerem Einhängerohrteil mitgenommen wird und die
Verriegelungsglieder in die Aussparung oder den freien Raum 15 im inneren Einhängerohrteil
einwärts einrasten.
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Im besonderen schafft die vorliegende Erfindung eine Anordnung zur
Verriegelung des inneren Einhängerohrteils in seiner ursprünglichen oberen Lage
im äußeren Einhängerohrteil gegen ein Lösen von diesem Außenteil, bis dieser sich
selbst in ein Nippel eingepaßt und eingesetzt hat. Ein solches Lösen ist, wie beschrieben,
abhängig vom Zusammenwirken des Halteringes mit dem Rohrstrangnippel, aber selbstverständlich
liegen Abwandlungen der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform im Rahmen
der Erfindung.