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Einrichtung zum Verankern eines Steigrohrstranges in der Bohrlochverrohrung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verankern eines Steigrohrstranges in
der Bohrlochverrohrung mittels einer den Steigrohrstrang ringförmig umgebenden Klemmkeilanordnung,
die durch eine den Steigrohrstrang umgebende, auf hydraulischem Wege axial verschiebbare
Expanderhülse zur Anlage mit der Bohrlochverrohrung gebracht wird.
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Die Erfindung besteht darin, daß auf dem Steigrohrstrang in einem
zwischen dem Kernstück und der Expanderhülse gebildeten Ringraum ein ringförmiges
Kupplungsglied angeordnet ist, das einen in dem genannten Ringraum dicht gleitenden
Ringkolben aufweist, welcher mit Kupplungsarmen ausgestattet ist, die an ihrer Innenseite
geneigte Gleitflächen aufweisen, die mit entsprechend geneigten, am Kernstück angebrachten
Flächen zusammenwirken, und die ferner an ihrer Außenseite Verriegelungszähne aufweisen,
die bei axialer Verschiebung des Ringkolbens mit entsprechenden, an der Innenseite
der Expanderhülse vorhandenen- Verriegelungszähnen in Eingriff gelangen, um dabei
die Expanderhülse in ihrer Arbeitsstellung festzulegen.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht es, den Steigrohrstrang
mit der Klemmkeilanordnung direkt zu kuppeln, nachdem die Klemmkeile in Verankerungseingriff
mit der Wandung der Bohrlochverrohrung gebracht worden sind, so daß die auf den
unterhalb der Klemmkeilanordnung liegenden Steigrohrstrangabschnitt einwirkenden
hydraulischen Kräfte direkt vom Steigrohrstrang auf die Klemmkeilanordnung und die
Wandung der Bohrloehverrohrung übertragen werden.
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Außerdem ist die erfindungsgemäße Anordnung derart, daß ein starker
Druckunterschied vorhanden sein muß, bevor sich die Expanderhülse zwecks Betätigung
der Klemmkeilanordnung verschieben kann, um die Verankerung herzustellen. Dabei
wird die Relativbewegung zwischen der Expanderhülse und dem betreffenden Steigrohrstrangabschnitt
zunächst durch eine au:slösbare Haltevorrichtung unterbunden.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ist baulich ziemlich einfach und
robut sowie billig in der Herstellung. Sie widersteht ziemlich hohen Druckunterschieden
in der Bohrlochverrohrung.
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In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine in einer
Bohrlochverrohrung untergebrachte Verankerungseinrichtung, deren Teile sich in zurückgezogener
Stellung befinden, Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 einen
Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 1, Fig.4 einen der Fig.1 entsprechenden Längsschnitt
durch die in der Bohrlochverrohrung gegen Aufwärtsbewegung festgesetzte Verankerungseinrichtung,
Fig. 5 einen Schnitt durch einen Teil der in Fig. 4 gezeigten Einrichtung im vergrößerten
Maßstab, Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform der Einrichtung
in zurückgezogener Stellung, Fig. 7 einen Längsschnitt durch die Verankerungseinrichtung
entsprechend dem Schnitt nach Fig. 6 in gegen die Bohrlochverrohrung festgesetztem
Zustand, Fig. 8 einen Schnitt entsprechend Fig. 6 durch eine andere Ausführungsart
der Erfindung in zurückgezogener Stellung, Fig. 9 einen Schnitt entsprechend Fig.
8 durch die in der Bohrlochverrohrung festgesetzte Verankerungseinrichtung, Fig.
10 eine Seitenansicht eines Kupplungsgliedes der in Fig. 1 bis 5 gezeigten Einrichtung
im vergrößerten Maßstab, Fig. 11 einen Schnitt durch einen Teil der in Fig. 6 und
7 gezeigten Einrichtung im vergrößerten Maßstab, Fig. 12 einen Querschnitt nach
Linie 12-12 der Fig. 6 im vergrößerten Maßstab, Fig. 13 einen Querschnitt nach Linie
13-13 der Fig. 6 im vergrößerten Maßstab und Fig. 14 einen Querschnitt nach Linie
14-14 der Fig. 9.
Bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fig.
1 bis 5 und 10 ist eine Verankerungseinrichtung A an einem Einlaufhänger
B, z. B. einem sich bis zum oberen Rand des Bohrloches erstreckenden zylindrischen
Aufhänger, angebracht. Die Verankerungseinrichtung wird in eine Bohrlochverrohrung
C bis zu einem gewünschten Punkt heruntergelassen, an dem sie an der Bohrlochverrohruug
festgesetzt wird. Der untere Teil der Verankerungseinrichtung A kann mit einem Absenkwerkzeug
D, z. B. einem Dehnungspacker, verbunden werden.
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Die Verankerungseinrichtung A wirkt auf ein Kernstück 10, das einen
oberen Gewindezapfen 11 zum Befestigen an einem Kupplungsstück 12 besitzt, welches
wiederum mit dem unteren Teil eines angrenzenden Abschnittes eines zylindrischen
Teiles des zylindrischen Aufhängers B fest verschraubt ist, der bis an den oberen
Randdes Bohrloches reicht. In ähnlicher Weise kann das untere Ende des Steigrohrstranges
einen Gewindezapfen 13 aufweisen, der mit einem Kupplungsstück 14 fest verschraubt
ist, welches seinerseits mit dem Absenkwerkzeug D fest verschraubt ist.
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Die Verankerungseinrichtung ist an der Bohrlochverrohrung C gegen
Längsbewegung in Aufwärtsrichtung gesichert. Zu diesem Zwecke sind mehrere auf dem
Umkreis in Abstand voneinander verteilte Klemmkeile 15 rings um das Kernstück
10 angeordnet. Die Klemmkeile können sich zwischen der zurückgezogenen und
ausgeschobenen Stellung verschieben und eine gemeinsame Längsbewegung ausführen.
Der obere Teil jedes Klemmkeiles ist in einem sich durch den unteren Teil des an
dem Kernstück 10 gleitbaren Halteringes 17 erstreckenden Schlitz 16 gleitbar. Jeder
Klemmkeil besitzt entgegengesetzt gerichtete Zungen 18, die im Innern von Gegennuten
19 an den Schlitzseiten untergebracht sind. Die Zungen 18 und die Nuten 19 sind
vorzugsweise um einen kleinen Betrag in der Aufwärts- und Auswärtsrichtung geneigt,
um das Verankern der Klemmkeile 15 an der Bohrlochverröhrung und ihr Zurückziehen
zu erleichtern. Die untere Teile der Klemmkeile besitzen äußere Zähne 20, welche
in Aufwärtsrichtung zeigen, um diese in Eingriff mit der Wandung der Bohrlochverrohrung
zu bringen und dort festzuhalten.
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Die Innenflächen 21 der Klemmkeile 15 sind in Aufwärts- und Einwärtsrichtung
zugespitzt, indem sie mit den zugeordneten zugespitzten Flächen 22 einer an dem
Kernstück 10 gleitbar angebrachten Spreizvorrichtung 23 zusammenarbeiten. Die Klemmkeile
15 und die Spreizvorrichtung 23 sind zueinander gleitbar verschiebbar, so daß ihre
relative Längsbewegung in einer Richtung das Spreizen der Klemmkeile zum Verankerungseingriff
mit der Bohrlochverrohrung bewirkt, während die relative Längsbewegung in entgegengesetzter
Richtung ein Zurückziehen der Klemmkeile von der Bohrlochverrohrung herbeiführt.
Eine solche Verbindung wird mittels entgegengesetzt gerichteter, in den zugeordneten
Nuten 25 der Spreizvorrichtung gleitbarer Zungen 24 am inneren Teil jedes Klemmkeiles
gewährleistet. Die Zungen 24 und die Nuten 25 sind in Aufwärts- und Einwärtsrichtung
um denselben Betrag wie die Flächen 21, 22 der Spreizvorrichtung geneigt.
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Der Haltering 17 ist auf dem Kernstück 10 um den durch seinen Eingriff
in das untere Ende des Kupplungsstückes 12 begrenzten Betrag aufwärts gleitbar.
Seine Abwärtsbewegung relativ zum Steigrohrstrang wird durch seinen Angriff an einer
aufwärts gerichteten festen Schulter 27 bestimmt. Der Haltering 17 und somit die
Klemmkeile 15 einerseits und die Spreizvorrichtung 23 andererseits werden normalerweise
in Richtungen voneinander weg mit dem Bestreben getrieben, die Kleimmkeile in ihren
zurückgezogenen Stellungen durch die zwischen dem Haltering 17 und der Spreizvorrichtung
23 wirkenden Federn festzuhalten. Diese Federn sind sich längs erstreckende; auf
dem Umfang in Abständen voneinander verteilte Schraubendruckfedern 28; die zwischen
den Klemmkeilen 15 angeordnet sind. Die oberen Enden der Federn sind im Innern der
als Fassung dienenden Bohrungen 29 in dem Haltering untergebracht und stützen sich
gegen die oberen Teile dieser Bohrungen. Die Federn 28 sind über die längszentrierten,
im Innern der Bohrungen 29 der Spreizvorrichtung passend eingesetzten Bolzen 30
geschoben. Die Federn 28 sind daher bestrebt, den Haltering 17 und die Klemmkeile
15 in Aufwärtsrichtung relativ zur Spreizvorrichtung 23 zu verschieben, so daß die
durch die geneigten Zungen 24 und Nuten 25 gebildete Verbindung zwischen den Klemmkeilen
und der Spreizvorrichtung das Bestreben hat, die Klemmkeile zu halten und in eine
zurückgezogene Stellung zurückzuführen. Wenn die Spreizvorrichtung 23 jedoch relativ
zu den Klemmkeilen aufwärts verschoben wird, werden die Klemmkeile in radialer .Richtung
nach außen getrieben, in der ihre Zähne 20 in einen Verankerungseingriff mit der
Wandung der Bohrlochverrohrung C gelangen.
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Von der Spreizvorrichtung 23 hängt ein zylindrischer Mantel 31 einer
Expanderhülse 32 herab, der im Abstand vom Kernstück 10 angeordnet ist, so daß dazwischen
ein Ringraum 33 gebildet wird, in welchem ein hydraulisch betätigbares Kupplungsglied
34 angeordnet ist. Der untere Teil 23 a der Spreizvorrichtung bildet daher einen
ringförmigen zylindrischen Kopf, welcher mit dem herabhängenden zylindrischen Mantel
31 einstöckig ist, obwohl der Kopf und der Mantel auch aus getrennten, z. B. durch
Schweißen oder Verschraubung miteinander verbundenen Stücken bestehen können.
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Das Kupplungsglied 34 nimmt einen zwischengefügten Ringkolben 35 auf,
der entlang des Umfanges des Kernstückes 10 und entlang des unteren Innenwandteiles
36 des Zylinders gleitbar ist. Der Kolben 35 befindet sich stets unterhalb eines
oder mehrerer Einlaßkanäle 37, welche die Verbindung zwischen dem mittigen Durchlaß
38 durch das Kernstück und dem Ringraum 33 zwischen dem Kernstück 10 und der Expanderhülse
32 über dem Kolben herstellen. Ein Lecken der Flüssigkeit in Aufwärtsrichtung vom
Ringraum 33 wird durch eine Dichtung 39, z. B. eine solche aus einem aus Gummi oder
gummiähnlichem Werkstück bestehenden, Ring, verhindert, die in einer Innennut 40
der Spreizvorrichtung 23 angeordnet ist und eine gleitbare Abdichtung gegen den
Umfang des Kernstückes herstellt. Ein Lecken der Flüssigkeit in Abwärtsrichtung
vom Ringraum 33-wird durch einen Dichtungsring 41, z. B. aus Gummi oder gummiähnlichem
Material, verhindert, der in einer Innennut 42 des Kolbens untergebracht ist und
eine gleitende Abdichtung gegen den Umfang des Kernstückes 10 unterhalb seiner Kanäle
37 herstellt. Ein Lecken der Flüssigkeit zwischen dem Umfang des Kolbens 35 und
der angrenzenden Zylinderwandung 36 wird durch einen Dichtungsring 43, z. B.
aus
Gummi oder gummiähnlichem Werkstoff, verhindert, der in einer Ringnut 44 des Kolbens
untergebracht ist und eine gleitende Dichtung gegen die Zylinderwandung herstellt.
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Wenn die unter dem Einfluß eines Druckunterschiedes stehende Flüssigkeit
in den Ringraum 33 aus dem Innern des Steigrohrstranges über die Kanäle 37 eintritt,
ist ein solcher Druck bestrebt, die Expanderhülse 32 und die Spreizvorrichtung 23
in Aufwärtsrichtung zu verschieben. Dabei verschiebt sich zuerst der Haltering 17
in Eingriff mit dem unteren Ende des Kupplungsstückes 12, welches als Anschlag wirkt.
Dann bewegt sich die. Spreizvorrichtung aufwärts entlang den und hinter die Klemmkeile
15, so daß diese in Verankerungseingriff mit der Wandung der Bohrlochverrohrung
C gespeist werden. Es ist jedoch erwünscht, daß ein starker Druckunterschied auftritt,
bevor sich die Spreizvorrichtung aufwärts bewegen kann, um die Auswärtsspreizung
der Klemmkeile zu bewirken. Demgemäß wird die Relativbewegung zwischen der Spreizvorrichtung
23 und dem Kernstück zuerst durch eine auslösbare Haltevorrichtung 45 unterbunden,
die zwischen dem Kupplungsglied 34 und dem zylindrischen Mantel 31 wirkt.
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Es ist außerdem erwünscht, daß das Kernstück 10 mit der Spreizvorrichtung
23 direkt gekuppelt wird, nachdem die Klemmkeile 15 im Verankerungseingriff mit
der Wandung der Bohrlochverrohrung C gespreizt sind, so daß die auf den Steigrohrstrang
unterhalb der Verankerungseinrichtung A wirkenden hydraulischen Kräfte direkt von
dem Kernstück 10 auf die Spreizvorrichtung 23 und durch die Klemmkeile 15 auf die
Wandung der Bohrlochvorrohrung übertragen werden.
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Sowohl die lösbaren Halterungen und die direkte Übertragung des Aufwärtsschubes
werden dadurch erhalten, daß der untere Teil des Kupplungsgliedes 34 mit herabhängenden
federnden Schenkeln 46 ausgebildet ist, welche durch Ausschneiden einer Mehrzahl
von auf dem Umkreis in Abständen angeordneten Schlitzen 47 im unteren Teil des Kupplungsgliedes
in dem Bereich des Kolbens 35 gebildet werden. Die Schenkel 46 enden in nach außen
gerichteten Fußteilen 48, welche zum Anfang in einer Umkreisinnennut 49 im unteren
Teil des Mantels 31 gehalten werden. Das untere Außenende dieser Füße ist in Einwärts-
und Abwärtsrichtung verjüngt und greift an einer zugeordneten abgeschrägten Fläche
51 an, die das untere Ende der Innennut 49 bildet. Jedes Bestreben der Expanderhülse
32, sich in bezug auf das Kupplungsglied 34 aufwärts zu verschieben, veranlaßt die
geneigten Nockenflächen 50, 51, einander zu berühren, um die Füße nach innen aus
der Nut 49 zu verschieben. Die Schenkel 46 und die Füße 48 leisten solchen einwärts
gerichteten Kräften Widerstand. Wenn die Kräfte jedoch ausreichend sind, werden
die federnden Schenkel 46 um einen Betrag nach innen gebogen, um welchen die Fußteile
48 sich aus der Nut 49 entfernt haben.
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Die Kraft zum Bewirken einer solchen Verschiebung der federnden Schenkel
46 und Füße 48 nach innen wird durch den im Innern des Ringraumes 33 auftretenden
Druckunterschied hervorgerufen, welcher auf den ringförmigen Kolben in Abwärtsrichtung
einwirkt. Einer solchen Abwärtsbewegung wird nicht nur durch die Notwendigkeit,
die federnden Füße 48 aus der Nut 49 zu verschieben, sondern auch vermöge der sich
aufwärts erstreckenden, den oberen Teil des Kupplungsgliedes 34 bildenden Arme 52
Widerstand geleistet, welche durch die Längsschlitze 53 gebildet sind, die durch
das obere Ende des Kupplungsgliedes eine Öffnung schaffen und sich in den Bereich
des ringförmigen Kolbens 35 erstrecken. Diese Arme 52 enden in einwärts gerichteten
Kupplungsarmen 54, deren innere untere Gleitflächen 55 in Aufwärts- und Einwärtsrichtung
kegelig ausgebildet sind und mit den zugeordneten Gleitflächen 56 eines mit dem
Kernstück 10 einstückigen Hemmteiles 57 zusammenarbeiten. Nachdem das Kupplungsglied
34 abwärts verschoben oder umgekehrt der Zylinder 34 und die Spreizvorrichtung 23
hydraulisch aufwärts ververschoben wurden, um die Füße 48 aus der Nut
49
herauszubringen (wodurch der Spreizvorrichtung 23 dann ermöglicht wird,
sich unterhalb der Klemmkeile 15 aufwärts zu bewegen, um diese in Verankerungseingriff
mit der Bohrlochverrohrung nach außen zu treiben), wirkt der Druck im Innern des
Zylinders auf den Kolben 35 ein, der das Kupplungsglied 34 abwärts treibt. Dabei
überwinden die aneinandergreifenden Flächen 55, 56 des Schubkopfes und der Spreizvorrichtung
die Elastizität oder Spannkraft der federnden Arme 52 und verschieben sie um den
Betrag seitlich nach außen, der durch den Eingriff der sich in Längsrichtung erstreckenden
Zähne 58 in die Arme mit zugeordneten, in der Innenwandung des Oberteiles des Mantels
31 ausgebildeten Zähnen bestimmt ist. Wenn solche Zähne 58, 59 infolge der Auswärtsausbreitung
der federartigen Arme 52 und der Kupplungsarme 54 ineinandergreifen, befinden sich
die Gleitflächen 55, 56 noch im Eingriff miteinander; sowohl das Kernstück 10 als
auch der Mantel 31 sind zu einem Ganzen mit der Spreizvorrichtung verbunden und
an ihr gesichert, so daß sie miteinander direkt gekuppelt sind. Jegliche aufwärts
gerichteten Kräfte am Kernstück 10 werden durch den Hemmteil 57 und die Kupplungsarme
54 auf den Mantel 31 und die Spreizvorrichtung 23 übertragen, die hinter den Klemmkeilen
15 verkeilt ist, um solche Kräfte durch die Klemmkeile auf die Bohrlochverrohrung
C zu übertragen.
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Wenn der Druckunterschied im Innern der Expanderhülse 32 abnimmt,
wird die auf, den ringförmigen Kolben 35 abwärts wirkende hydraulische Kraft ebenfalls
entspannt, wodurch den Armen 52 und den Kupplungsarmen 54 ermöglicht wird, sich
in ihre eigenen in Fig. 1 wiedergegebenen zurückgezogenen Stellungen zurückzuziehen.
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Wie oben angegeben wurde, kann sich das Kupplungsglied 34 nur bis
zu einem begrenzten Betrag in bezug auf das Kernstück 10 abwärts bewegen, wie durch
das Ausweiten der Arme 52 nach außen und den Eingriff ihrer Zähne in die zugeordneten
Zähne 59 in der Zylinderwandung bestimmt wird. Die Aufwärtsbewegung des Kupplungsgliedes
34 entlang dem Kernstück 10 ist ebenfalls begrenzt, um die Kupplungsarme 54 in ihrer
Eingriffsstellung mit der Gleitfläche 56 durch einen Außenflansch 60 an dem unmittelbar
über den Kupplungsarm 54 angeordneten Kernstück festzuhalten. Die Abwärtsbewegung
der Spreizvorrichtung 23 entlang dem Kernstück und dem Kupplungsglied 34 wird in
ähnlicher Weise durch den Eingriff der abwärts gerichteten gegenüberliegenden Schulter
61 mit dem oberen Ende des ringförmigen Kolbens 35 begrenzt. Das vollständige Zurückziehen
der Klemmkeile 15 gegen das Kernstück 10 begrenzt ebenfalls die Abwärtsbewegung
der Spreizvorrichtung
23 und der Expanderhülse 32 entlang dem Kernstück
10, und zwar vermöge der Verbindung der geneigten Zunge 24 und der Nut 25 zwischen
den Klemmkeilen 15 und der Spreizvorrichtung 23.
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Zum Erleichtern des Aneinanderfügens des Kupplungsgliedes 34 mit seinem
zwischen der Spreizvorrichtung und der Gleitfläche 56 sowie den dort oben befindlichen
Flansch 60 angeordneten Kupplungsarmen 54 weist der Hemmteil 57 Schlitze 62 auf,
deren Umkreis- oder bogenförmiges Ausmaß dem Umkreisausmaß eines jeden Armes 52
und des Kupplungsarmes 54 entspricht. Zwischen den Körperschlitzen 62 befinden sich
in Abständen auf dem Umkreis Hemmteile 57, deren Krümmungsausmaß den Schlitzen oder
Zwischenräumen 53 zwischen den Armen 52 entspricht.
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Der Hemmteil 57 des Kernstückes besitzt einen wesentlichen
größeren Außendurchmesser als der darunter befindliche Teil. Beim Zusammenbauen
des Kupplungsgliedes 34 mit dem Kernstück wird dieses über den unteren Teil des
Kernstückes mit den mit den Schlitzen 62 zwischen den Hemmteilen 57 ausgerichteten
Armen 52 und Kupplungsarmen 54 eingesetzt. Dann werden die Kupplungsarme
durch die Schlitze 62 eingerückt, bis sie zwischen der Gleitfläche 56 und dem Flansch
60 dort oben Platz eingenommen haben, worauf das Kupplungsglied 34 in bezug auf
das Kernstück 10 gedreht wird, damit die Kupplungsarme mit den Hemmteilen eine ausgerichtete
Stellung einnehmen. Die Kupplungsarme 54 werden dann über diesen Teilen angeordnet.
Das Kupplungsglied 34 wird in bezug auf die Hemmteile 57 mittels einer in das Kernstück
10 zwischen zwei Kupplungsarmen 54 eingeschraubten Richtschraube 63 genau ausgerichtet
gehalten. Diese Schraube 63 verhindert im wesentlichen ein winkliges Verschieben
des Kupplungsgliedes 34 zu dem Kernstück und gewährleistet einen genauen Eingriff
zwischen den Gleitflächen 55 und 56.
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Bei einer Verwendungsart der Verankerungseinrichtung kann der untere
Teil des Kernstückes 10 am Senkwerkzeug D und sein Oberteil an dem zylindrischen
Aufhänger B angebracht werden, mit dessen Hilfe die gesamte Einrichtung in die Bohrlochverrohrung
C bis zur Stellung heruntergelassen wird, in der die Einrichtung verwendet werden
soll. Während eines solchen Herunterlassens nehmen die Teile die aus Fig. 1 ersichtlichen
Relativstellungen ein, in denen die Schraubenfedern 28 bestrebt sind, die Klemmkeile
15 und die Spreizvorrichtung 23 in ihrem relativ getrennten Zustand zu halten, in
welchem die Klemmkeile zurückgezogen bzw. eingezogen sind und die Füße 48 des lösbaren
Halteteiles des Kupplungsgliedes 34 sich in der Innennut 49 befinden, um auf diese
Weise die Aufwärtsbewegung der Spreizvorrichtung 23 relativ zu den Klemmkeilen 15
zu verhindern. Zugleich befinden sich die Kupplungsarme 54 in ihrer in bezug auf
die Expanderhülse 32 und die Hemmteile 57 des Kernstückes 10 zurückgezogenen Stellung.
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Nachdem das Gerät die Stellung eingenommen bzw. erreicht hat, in welcher
die Verankerungseinrichtung A gegen die Wandung der Bohrlochverrohrung C eingesetzt
ist; kann das Absenkwerkzeug D im Innern der Verrohrung eingesetzt werden, indem
eine solche Bewegung durch die geeignete Handhabung des zylindrischen Aufhängers
B über dem Kernstück 10 auf das Absenkwerkzeug D übertragen wird. Ein solches Absenkwerkzeug
enthält gewöhnlich Klemmkeile, eine Spreizvorrichtung und ein Dichtelement; die
Klemmkeile werden durch das Einwirken eines abwärts gerichteten Gewichtes am zylindrischen
Aufhänger B gegen die Bohrlochverrohrung gespreizt. Nachdem die Klemmkeile gespreizt
sind, wird das nicht dargestellte Dichtelement des Absenkwerkzeuges gegen die Wandung
der Bahrlochverrohrung abgedichtet bzw. abgeschlossen. Nun kann Flüssigkeit unter
Druck durch den zylindrischen Aufhänger B gepumpt werden, indem sie durch das Kernstück
10 und durch das Absenkwerkzeug D hindurchströmt. Auf diese Weise kann z. B. ein
Vorgang zum Brechen einer Schichtung durchgeführt werden. Eine solche Druckflüssigkeit
wirkt über die Kanäle 37 auf die Flüssigkeit in dem Ringraum 33 ein, indem sie das
Kupplungsglied 34 in Arwärtsrichtung und die Expanderhülse 32 und die mit ihm verbundene
Spreizvorrichtung 23 in Aufwärtsrichtung treibt. Die Bewegung des Kolbens 35 in
Abwärtsrichtung wird jedoch durch die federnde Wirkung der Arme 52 und der an dem
Hemmteil 57 des Kernstückes 10 angreifenden Kupplungsarme 54 verhindert; der Bewegung
der Spreizvorrichtung und des Zylinders in Aufwärtsrichtung wird dagegen durch den
Angriff der unteren verjüngten bzw. kegehgen Seite 51 der Nut 49 an den zugeordneten
kegeligen Enden 50 des lösbaren Kupplungsgliedes 34 Widerstand geleistet. Wenn der
Druckunterschied in der Expanderhülse 32 die Widerstandskraft der federnden Schenkel
46 und ihrer Fußteile 48 überschreitet, werden diese nach unten gelangen, wodurch
dem Flüssigkeitsdruck ermöglicht wird, die Expanderhülse 32 und die Spreizvorrichtung
23 aufwärts zu verschieben; durch eine solche Wirkung werden die Klemmkeile 15 und
der Haltering 17 aufwärts befördert; bis der Haltering an dem Kupplungsstück 12
angelangt ist. Die Spreizvorrichtung 23 bewegt sich dann gegen die Kraft der Federn
28 auf den Haltering 17 zu, indem die Federn zusammengedrückt werden und sich entlang
der Klemmkeile 15 aufwärts bewegen, um sie seitlich nach außen auszuweiten, bis
sie an der Bohrlochverrohrung C angreifen. Sobald der Druck ansteigt, wird die Spreizvorrichtung
unterhalb der Klemmkeile 15 fester verkeilt, um sie gegen die Wand der Bohrlochverrohrung
zu halten.
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Während einer solchen Drucksteigerung bewegt sich der Kolben 35 relativ
zum Kernstück 10 und zum Zylinder 32 nach unten; die Kupplungsarme 54 verschieben
sich entlang den Gleitflächen 56 nach unten und seitlich nach außen, bis die Zähne
58 an den Armen 52 in die Zähne 59 an dem Mantel 31 eingreifen (Fig. 4). Der Druck
im Innern der Expanderhülse 32 treibt den Kolben 35 und das gesamte Kupplungsglied
34 fortdauernd in Abwärtsrichtung, um die Arme 52 in vollem Eingriff mit den Zähnen
58 des Mantels 31 zu halten. Ein solcher Druck wirkt in Aufwärtsrichtung auf den
Zylinderkopf 23 a und die Spreizvorrichtung 23, um diese unter den Klemmkeilen 15
verkeilt zu halten. Derselbe Druck wirkt in Aufwärtsrichtung auf das Absenkwerkzeug
D und ist bestrebt, es .in Aufwärtsrichtung zu verschieben. Eine solche aufwärts
gerichtete Schubkraft wird über das Kernstück 10 der Verankerungseinrichtung A auf
die Hemmteile 57 und durch letztere auf die Kupplungsarme 54 übertragen, welche
in die Zähne 59 an dem Mantel 31 eingreifen. Diese Kraft wird über den
Mantel
und die Spreizvorrichtung 23 auf die Klemmkeile und dann auf die Verrohrung C übertragen.
Demgemäß findet eine direkte Übertragung der hydraulischen Kräfte unterhalb der
Verankerungseinrichtung A mit dem Bestreben statt, das Kernstück 10 über die Spreizvorrichtung
23 und die Klemmkeile 15 an der Verrohrung C aufwärts zu verschieben. Indem die
Aufwärtsbewegung der Einrichtung verhindert wird, wird die gesamte Anordnung gegen
eine solche Aufwärtsbewegung verankert.
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Um die Verankerungseinrichtung A von der Verrohrung zu lösen, findet
sowohl im Innern der Steigrohre als auch unterhalb des Absenkwerkzeuges D eine Druckentlastung
statt. Wenn der Druckunterschied bzw. das Druckdifferential im Innern der Steigrohre
eine Kraft unterschreitet, die gleichwertig derjenigen der Schraubenfedern 28 ist,
können diese Federn die Spreizvorrichtung 23 und die Expanderhülse 32 relativ zu
den Klemmkeilen 15 und zum Kernstück 10 abwärts verschieben; die Zähne 59 an der
Expanderhülse stützen sich gegen die Zähne 58 an den Armen 52 und den Kupplungsarmen
54 und rücken die letzteren nach innen, so daß die Expanderhülse 32 in der
Tat entlang dem Kupplungsglied 34 in Abwärtsrichtung gesperrt werden kann, bis das
in Abwärtsrichtung auseinanderlaufende (divergierende) untere kegelige Ende 65 der
Expanderhülse an den zugeordneten kegeligen Flächen an den oberen Teilen der Füße
48 angreift, um die federnden Schenkel 46 nach innen zu lenken, bis die Füße die
Stellung gegenüber der Innennut 49 einnehmen, worauf die Schenkel und die Füße die
eigene Feder nach außen in ihren Anfangszustand bringen können, in welchem die Füße
48 sich wieder in der Nut 49 befinden, um die Expanderhülse 32 und die Spreizvorrichtung
23 in bezug auf das Kernstück 10 lösbar zu halten oder zu sperren (s. Fig. 1). Die
Einrichtung A kann nun in der Bohrlochverrohrung C entlangbewegt und gewünschtenfalls
aus derselben vollständig entfernt werden.
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Wenn die Federn 28 aus irgendeinem Grunde, etwa infolge des Vorhandenseins
von Fremdstoffen in der Expanderhülse oder in den anderen Geräteteilen, nicht in
der Lage sein sollten, die Verankerungseinrichtung in ihren zurückgezogenen Zustand
zurückzuführen, kann ein solcher Zustand auf mechanische Weise erreicht werden.
Bei der Ausführungsform der Einrichtung nach Fig. 1 bis 5 und 10 führt die Wegnahme
eines Aufwärtszuges an dem zylindrischen Aufhänger B und dem Kernstück 10, unbeachtet
der Tatsache, daß die Klemmkeile normalerweise das Werkzeug in der Bohrlochverrohrung
gegen die Aufwärtsbewegung in demselben verankern, zu einem Zurückziehen der Klemmkeile
15 von der Bohrlochverrohrung.
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Der zwischen dem kegeligen Flächen 55, 56 am Hemmteil 57 bzw. den
Kupplungsarmen 54 und der Einrichtungsachse eingeschlossenen Winkel R ist, wie insbesondere
aus Fig. 5 ersichtlich, wesentlich größer als der Winkel S zwischen den Flächen
der ineinandergreifenden Zähne 58, 59 und der Einrichtungsachse. Die Flächen 55,
56 am Hemmteil 57 und an den Kupplungsarmen 54 können beispielsweise einen Winkel
R von etwa 30° mit der Vertikalen bilden, während die Zahnflächen einen Winkel S
von etwa 20° zur Vertikalen einschließen können. Demgemäß kann auf den zylindrischen
Aufhänger B und auf das. Kernstück 10 während der Druckdifferenzahnahme ein Aufwärtszug
in der Einrichtung bei den in verankerter Stellung mit der Bohrlochverrohrung befindlichen
Klemmkeilen 15 ausgeübt werden, wie dieses aus Fig. 4 ersichtlich ist. Ein solcher
Aufwärtszug wird über den Hemmteil 57 auf die Kupplungsarme 54 und von diesen wiederum
über die ineinandergreifenden Zähne 58, 59 auf die Expanderhülse 32 und die Spreizvorrichtung
23 übertragen, von der die Kraft über die Klemmkeile 15 der Bohrlochverrohrung C
mitgeteilt wird. Insofern als der Neigungswinkel S der Zähneflächen zur Einrichtungsachse
wesentlich kleiner als der Winkel R des Hemmteiles und der Kupplungsarmflächen ist,
wird zwischen den Zähnen 59, dem Arm und den Zähnen 58 eine viel größere seitliche
Kraftkomponente ausgeübt, die das Bestreben hat, die Arme 52 und die Kupplungsarme
54 nach innen zu verschieben, als die zwischen dem Hemmteil 57 und den Kupplungsarmen
54 wirkende Kraft, die bestrebt ist, die Kupplungsarme 54 und die Arme 52 nach außen
zu verschieben. Die relative Winkelbeziehung zwischen den Teilen äußert sich darin,
daß beim Auftreten eines hinreichenden Aufwärtsschubes am zylindrischen Aufhänger
und am Kernstück 10 die ineinandergreifenden Zähne 58, 59
veranlaßt
werden, die Arme 52 und die Kupplungsarme 54 aus. dem Eingriff mit den Zähnen 59
nach innen zu drücken oder in Eingriff zu bringen, so daß das Kernstück
10 und die Arme 52 sowie die Kupplungsarme 54 dann relativ zur Spreizvorrichtung
23, zu den Klemmkeilen 15 und zum Haltering 17 aufwärts verschoben werden können.
Eine solche Aufwärtsbewegung findet so lange statt, bis die Schulter 27 an dem Haltering
17 angreift, worauf beim Fortsetzen des Aufwärtszuges das Kernstück veranlaß-t wird,
den Haltering 17 und die mit ihm gekuppelten Klemmkeile 15 relativ zur Spreizvorrichtung
23 aufwärts zu bewegen, indem ein Zurückziehen der Klemmkeile 15 in bezug auf die
Spreizvorrichtung 23 bewirkt wird, und zwar im Hinblick auf die geneigte gleitbare
Verbindung der Zunge 24 und der Nut 25 untereinander. In Wirklichkeit kann es für
die Schulter 27 nur erforderlich sein, an dem Haltering 17 anzugreifen und die Klemmkeile
15 um einen geringen Abstand zum Ausrücken derselben von der Bohrlochverrohrung
zu bewegen, worauf die Federn 28 wirksam werden, um die Spreizvorrichtung 23 relativ
zu den Klemmkeilen 15 und zu dem Kernstück 10 in ihre Anfangsstellung abwärts zurück
zu verschieben, die in Fig. 1 veranschaulicht ist, gemäß welcher die Teile der Einrichtung
in ihrem zurückgezogenen Zustand gegen Freigabe gehalten werden.
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Obwohl die Verankerungseinrichtung in Verbindung mit der Verwendung
des Absetzwerkzeuges D erläutert wurde, kann diese Einrichtung zum Verankern des
zylindrischen Aufhängers C in .der Bohrlochverrohrung auch allein verwendet werden.
Der zylindrische Aufhänger kann unter Spannung gehalten werden, die durch ein ausreichendes
Druckdifferential im Innern der Verrohrung hervorgerufen werden kann, so daß durch
die Ausübung einer relativ hohen Zügbelastung die Zähne 58, 59 nicht veranlaßt
werden, die Arme 52 und Kupplungsarme 54 in Einwärtsrichtung zu treiben, um das
Kernstück 10 vom direkten Kuppeln mit der Spreizvorrichtung 23 zu befreien.
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Bei der in Fig. 6, 7, 12 und 13 veranschaulichten Ausführungsform
der Erfindung kann die Verankerungseinrichtung E im wesentlichen in derselben
Weise
wie bei der vorher beschriebenen Ausführung funktionieren und dieselben Zwecke verwirklichen.
Die Anordnung des Halteringes 17, der Klemmkeile 15 und der Spreizvorrichtung 23
ist im wesentlichen dieselbe wie nach Fig. 1 bis. 5, jedoch mit der Ausnahme, daß
keine Federn 28 zwischen dem Haltering und der Spreizvorrichtung vorgesehen sind.
Zum Verhindern einer versehentlichen Verschiebung der Verankerungseinrichtung aus
ihrer Ansatzstellung gegen die Bohrlochverrohrung sieht die Anordnung jedoch eine
andere veranschaulichte Haltevorrichtung vor.
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Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, besitzt der untere Teil des Mantels
31 a einen nach innen gerichteten Flansch oder Kopf 70 zum Angriff an dem unteren
Ende eines Spaltes des zusammenziehbaren Ringes 71, der auf seinem Umfang in Abständen
voneinander befindliche Längsnuten 72 zur Erhöhung der Ringflexibilität aufweisen
kann. Dieser Ring 71 paßt sich teilweise dem Innern einer Umkreisnut 73 in dem Kernstück
10 a an, wobei sein äußerer Teil, wie oben erläutert, an dem Flansch angreift. Die
obere Seite 74 der Nut 73 ist in Aufwärts- und Auswärtsrichtungen verjüngt und greift
an der zugeordneten entsprechend verjüngten bzw. kegeligen Fläche 75 an der oberen
Innenecke der Ringes 71 an (s. Fig: 11). Die obere Außenecke 76 des Ringes ist in
Aufwärts- und Einwärtsrich-tungen konisch ausgebildet und greift an einer zugeordneten
konischen Fläche 77 eines federnden Sitzes oder Ringes. 78 an, auf den sich das
untere Ende einer Schraubendruck feiler 79 abstützt, deren oberes Ende sich gegen
einen federnden Körpersitz 80 legt, der aus einem festen Ring 81 besteht, der durch
die federnde Passung in das Innere einer äußeren Auskehlung 82 in dem im Innern
einer Umkreisnut 84 des Kernstückes angebrachten zweiteiligen Ring 83 eingreift.
Der feste Ring 82 hält den zweiteiligen Ring 83 in der Nut 84; dabei wird die federnde
Kraft durch den festen Ring 82 und den zweiteiligen Ring auf das Kernstück 10 a
übertragen.
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Am äußeren Teil des Kernstückes 10 a ist ein, Hemmteil 57 angeordnet,
der auf dem zweiteiligen Ring 83 aufliegt. Dieser Hemmteil besitzt eine in Aufwärtsrichtung
nach innen gerichtete kegelige Gleitfläche 56a, die an kegeligen Gegenflächen
55a
Kupplungsarme 54a angreift, welche an den unteren Teilen der Arme 52a
ausgebildet sind, die aus einem Stück mit einem in dem Ringraum 33 a zwischen dem
Mantel 31 a und dem Kernstück 10 a gleitbaren ringförmigen Kolben 35 a bestehen.
Die Arme 52 a und die Kupplungsarme 54a werden zwischen den auf dem Umkreis
verteilten Längsschlitzen festgelegt, die vom unteren Ende des Kupplungsgliedes
34a bis, zu deren ringförmigen Kolben 35a verlaufen, wobei solche Arme und Kupplungsarme
normalerweise die innere Stellung einnehmen. Die Kupplungsarme 54 a besitzen Außenzähne
58a, die zum Einrücken in die Gegeninnenzähne 59 a des zum Anfang unter denselben
befindlichen Mantels 31a dienen.
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Wie bei der anderen Ausführungsform der Erfindung werden die Leckverluste
der Flüssigkeit aus dem Ringraum 33 a durch einen Seitendichtungsring 39 a verhindert,
der an dem Teil 23 b der Spreizvorrichtung angebracht ist und am Umkreis des Kern-
i stücken 10a über den in demselben befindlichen Kanälen 37a angreift. 1n
dem Kolben 35a ist ein seitlich abdichtender Ring 41 untergebracht, der an
der Peripherie des Kernstückes 10a unter den Einlaßkanälen 37 a angreift, während
ein anderer seitlich abdichtender Ring 43a zur Abdichtung an der Zylinderwandung
36a am äußeren Teil des Kolbens vorgesehen ist. Außerdem kann. eine zusätzliche
Dichtung 90 zur Sicherung gegen Lecken durch die Schraubenverbindung 91 zwischen
dem Teil 23 b der Spreizvorrichtung und dem Mantel 31 a vorgesehen werden.
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Bei der Verwendung der in Fig. 6, 7, 12 und 13 veranschaulichten Einrichtung
befinden sich die Teile zum Anfang in den Stellungen gemäß Fig.6, in welcher der
Ring 71 in das Innere der Nut 73 des Kernstückes 10a passend eingreift und eine
federnde Kraft zusätzlich zu der durch die Schraubenfeder 79 hervorgerufenen Kraft
erzeugt, die einen Widerstand der Aufwärtsbewegung der Expanderhülse 32a und der
Spreizvorrichtung 23 entlang dem Kernstück 10 a und der Klemmkeile 15 leistet. Nach
dem erfolgten Herunterlassen der Einrichtung in die Bohrlochverrohrung bis zum gewünschten
Punkt übt eine Steigerung des Flüssigkeitsdruckes in dem Kernstück 10a, in den Kanälen
37a und in, dem Ringraum 33 a bis zu einem hinreichenden Ausmaß eine aufwärts gerichtete
Kraft auf die Expanderhülse 32a und eine abwärts gerichtete Kraft auf den Kolben
35 aus, der das Kupplungsglied 34 a herunter verschiebt, jedoch mit seinen Zähnen
58 a in. den glatten Umkreis der zylindrischen Wandung 36a über den Zähnen 59a eingreift.
Die auf die Expanderhülse 32a ausgeübte aufwärts gerichtete Kraft wird über ihren
Flansch 70 auf den Ring 71 und von der geneigten oberem Fläche 75 desselben auf
das Kernstück 10a übertragen.
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Wenn der Flüssigkeitsdruck einen hinreichend hohen Wert erreicht,
wird die den Ring 71 in seiner zurückgezogenen Lage haltende federnde Kraft überwunden,
so daß die geneigten Flächen 74, 75 den. Ring aufwehen und aus, der Nut 73 herausbringen,
worauf die Spreizvorrichtung 23 und die Expanderhülse 32 sich aufwärts bewegen können,
indem dieser Bewegung nur von der Kraft der Schraubendruckfeder 79 Widerstand geleistet
wird, die erheblich geringer als die Kraft ist, die. zum Ausweiten und Herausbringen
des zusammenziehbaren Ringes 71 aus der Nut 73 erforderlich ist. Die Expanderhülse
32a, die Spreizvorrichtung 23, die Klemmkeile 15 und der Haltering 17 bewegen sich
so lange aufwärts, bis der Haltering 17 an dem Kupplungsstück 12 angreift, hinter
welchem die Spreizvorrichtung sich relativ zu den Klemmkeilen 1.5 aufwärts bewegt,
um dieselben radial im Eingriff mit der Wandung der Bohrlochverrohrung C auszuweiten.
Während einer solchen Aufwärtsbewegung der Spreizvorrichtung 23 und ihrer Expanderhülse
32a gleitet lediglich der zusammenziehbare Ring 71 entlang der Peripherie des Kernstückes
10 a über der Nut 73, indem der Aufwärtsbewegung der Teile. in den sich ausweitenden,
in den Verankerungseingriff mit der Bohrlochverrohrung gelangenden Klemmkeilen 15
nur ein geringer Widerstand entgegengebracht wird. Während der gleitenden Bewegung
der Expanderhülse 32a in Ausweitungsrichtung üben ihre Zähne 59a eine Sperrwirkung
an den zugeordneten Zähnen 58 a der Kupplungsarme 54 a aus. Wenn die Klemmkeile
15 ein Verankern mit der Bohrlochverrohrung herbeigeführt haben, greifen die Zähne
59 a und die Zähne 58 a ineinander ein, so daß der Hemmteil 57 a an dem Kernstück
in die Kupplungsarme
54a eingreift, wodurch ein solcher
Eingriff aufrechterhalten wird.
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Sobald der Druck fortdauernd auf einen bestimmten Wert ansteigt, werden
die Expanderhülse 32a und die Spreizvorrichtung 23 aufwärts, getrieben, um die Klemmkeile
15 gegen die Bohrlochverrohrung im festeren Verankerungszustand zu halten. Zugleich
übt der Flüssigkeitsdruck auf das Kupplungsglied 34a eine Wirkung in Abwärtsrichtung
aus, wodurch dieses Glied zwischen dem Hemmteil 57a an dem Kernstück und
der Expanderhülse 32a festgekeilt wird. Jeder Tendenz des Kernstückes 10 a, sich
aufwärts zu bewegen, wird Widerstand geleistet, da eine solche Aufwärtskraft durch
den zweiteiligen Ring 83, den Hemmteil 57 a und die Kupplungsarme
54 a auf den Mantel 31a und die Spreizvorrichtung 23 übertragen wird. Es
ist somit eine mechanische Verbindung zwischen denselben geschaffen, bei der die
Spreizvorrichtung 23 unterhalb der Klemmkeile 15 (s. Fig. 7) fester verkeilt wird.
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Falls die Verankerungseinrichtung von der Bohrlochverrohrung gelöst
werden soll, braucht der Druckunterschied lediglich aufgehoben (bzw. entlastet)
zu werden, wodurch der Feder 79 ermöglicht wird, sich auszudehnen und die Expanderhülse
32a und die Spreizvorrichtung 23 in Abwärtsrichtung relativ zum Kernstück 10a zu
treiben. Eine solche Abwärtsbewegung kann ohne irgendeinen nennenswerten, durch
den zusammenziehbaren Ring 71 hervorgebrachten Widerstand, von der Gleitreibung
entlang dem Umfang des Kernstückes abgesehen, vor sich gehen, bis die Spreizvorrichtung
23 und die Expanderhülse im wesentlichen um ihr volles Ausmaß abwärts bewegt wurden,
bei dem der zusammenziehbare Ring 71 in die Gegennut 73 des Kernstückes 10 zurückschnappt.
Zur gleichen Zeit sind die Klemmkeile 15 dann von der Bohrlochverrohrung C vollständig
zurückgezogen worden, so daß die Einrichtung aus der Bohrlochverrohrung gewünschtenfalls
herausgezogen werden kann. Falls die Teile sich nicht in ihre zurückgezogene Stellung
bewegen sollten, werden der zylindrische Aufhänger B und das Kernstück 10a aufwärts
gezogen, wodurch die Arme 52a und die Kupplungsarme 54a veranlaßt
werden, sich durch die ineinandergreifenden Zähne 59a und die Zähne der Kupplungsarme
gegeneinanderzuklemmen, so daß das Kernstück 10a sich aufwärts bewegt, bis die Schulter
27 sich gegen den Haltering 17 legt, worauf die Aufwärtsbewegung des Kernstückes
eine Aufwärtsbewegung der Klemmkeile 15 relativ zur Spreizvorrichtung und das Zurückziehen
dieser Stücke aus der Bohrlochverrohrung C herbeiführt.
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Nachdem die Teile in ihre Ausgangsstellung zurückgekehrt sind, in
welcher der zusammenzieh- ; bare Ring 71 sich wieder in der Nut 73 des Kernstückes
10 a befindet, können die Klemmkeile gegen die Verrohrung nur infolge eines erheblichen
Druckunterschiedes ausgeweitet werden, der innerhalb des Werkzeuges wirksam wird,
um die Federkraft des zusammenziehbaren Ringes 71 und die Kraft der Schraubenfeder
79 zu überwinden. Solche zusammengesetzten Federkräfte sind weit größer als die
allein durch die Schraubenfeder 79 hervorgerufene Kraft. Die Schraubenfeder kann
somit die Verankerungseinrichtung in eine zurückgezogene Stellung gegen den relativ
geringen Widerstand. verschieben, während der hydraulische Druck lediglich ein Verschieben
der Klemmkeile 15 bis in eine Verankerungsstellung gegen einen vergleichsweise großen
Widerstand bewirkt; dadurch werden relativ geringe Druckunterschiede daran gehindert,
ein Setzen des Werkzeuges an der Bohrlochverrohrung herbeizuführen.
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Die in Fig. 8 und 9 veranschaulichte Verankerungseinrichtung ist insbesondere
dazu bestimmt, eine Abwärtsbewegung des Gerätes F relativ zur Bohrlochverrohrung
C eher als seine Aufwärtsbewegung zu verhindern. Zusätzlich hierzu wird ein solches
Gerät gegen die Bohrlochverrohrung je nach den Druckunterschieden in den ringförmigen
Räumen H zwischen dem Hänger und der Bohrlochverrohrung eher als Folge eines Druckdifferentials
innerhalb des Gerätes verankert. Außerdem wird der Abwärtsbewegung des Hängers und
des Kernstückes 10 b im Innern der Bohrlochverrohrung Widerstand geleistet.
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Wie aus Fig. 8 und 9 hervorgeht, ist der untere Haltering 17 a an
dem Kernstück 10 b gleitbar angebracht. Die unteren Klemmkeile 15a sind dort
mit ihrem Haltering 17a gleitbar gekuppelt, und ihre Zähne 20 a verlaufen in einer
Abwärtsrichtung, um auf diese Weise an der Bohrlochverrohrung gegen die Abwärtsbewegung
im Innern derselben verankert zu werden.
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Die Spreizvorrichtung 23 d ist an dem Mantel 31 der Expanderhülse
32 b fest angeschraubt. Der obere Teil 23 e der Spreizvorrichtung kann als ein unterer
Zylinderkopf angesehen werden. Der Mantel 31 b erstreckt sich entlang des
Kernstückes 10 b aufwärts und endet in einem in diesem Körper gleitbaren,
nach innen gerichteten Flansch 70a; dabei ist der Mantel 31 b von dem Kernstück
10 b durch einen zwischen der Mantelinnenfläche und der Körperaußenfiäche
befindlichen Ring 33 b getrennt. Das Lecken der Flüssigkeit aus diesem Ringraum
in Aufwärtsrichtung wird -durch einen seitlich abdichtenden Ring 100, z. B. aus
Gummi oder gummiähnlichem Werkstoff, verhindert, der durch die Anordnung in einer
Innennut 101 des Flansches 70 a eine gleitbare Abdichtung gegen die Peripherie des
Kernstückes 10 b gewährleistet. In dem Ringraum ist ein ringförmiger Kolben
35 b untergebracht, der an dem Kernstück unterhalb der Seitenkanäle 37 b
desselben angeordnet ist und dessen Abwärtsbewegung durch den Angriff an einem Flansch
102 des Kernstückes 10 b begrenzt wird. Dieser Kolben 35 b bildet
einen Teil eines Kupplungsgliedes 34 b, das ähnlich demjenigen nach Fig. 6 ist,
jedoch mit der Ausnahme, .daß es umgekehrt angeordnet ist. Dieses Glied besitzt
auf dem Umkreis in Abständen voneinander angeordnete, mit den Kupplungsarmen
54 b einstöckige federnde Schenkel 52b, welche äußere Zähne
58 b
zum Eingriff in die zugeordneten Zähne 59 b in dem Mantel
31 b besitzen. Die konischen Flächen 55 b
der Kupplungsarme gleiten
an der zugeordneten konischen Fläche 56 b eines Hemmteiles 57 b, der
sich gegen das untere Ende eines zweiteiligen Ringes 83a abstützt, welcher dem Innern
einer Umkreisnut 84 a in dem Kernstück 10 b genau angepaßt ist. Der
zweiteilige Ring 83 a wird in der Nut durch einen in einem Ausschnitt 82a der Fassung
angeordneten festen Ring 81 gehalten, der durch einen ausweitbaren Ring
105 eingreift, welcher zum Anfang sich in. einer Innennut 106 in dem Mantel
31b erstreckt. Dieser federnde Ring 105 weist eine obere konische Fläche 107 auf,
die zum Anlegen an eine zugeordnete konische Fläche 108 an der oberen Seite der
Schulternut
106 in Aufwärts- und Einwärtsrichtung geneigt ist. Der Ring 105 greift an einem
federnden Sitz 109 an, gegen welchen sich das untere Ende einer Schraubendruckfeder
110 abstützt, deren oberes Ende sich gegen den zylindrischen Flansch 70a legt.
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Damit der Druckunterschied in dem Raum H zwischen der Expanderhülse
und der Verrohrung in Aufwärtsrichtung mit Sicherheit auf den Kolben 35 einwirken
kann, können in dem Mantel unterhalb des Kolbens mehrere Einlaßkanäle 111 vorgesehen
werden. Zwischen der Spreizvorrichtung 23 d und dem Kernstück 10 b wird ein gebräuchlicher
Arbeitsspielraum zum Eintritt der Flüssigkeit vom Raum H in die Expanderhülse 32
b und unterhalb des Kolbens vorgesehen; die Einlaßkanäle 111 leisten jedoch die
Gewähr dafür, daß ein solcher Flüssigkeitsdruck vorhanden ist. Die Druckflüssigkeit
wirkt demgemäß in dem Raum H zwischen der Expanderhülse und der Verrohrung in Aufwärtsrichtung
auf den ringförmigen Kolben 35 b und in Abwärtsrichtung auf die Expanderhülse
32 b und die Spreizvorrichtung 23 d ein, wobei der zylindrische Flansch 70a in der
Tat einen oberen, zylindrischen Kopf bildet, über welchem der Flüssigkeitsdruck
wirkt.
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Flüssigkeit von außerhalb der Einrichtung wird am Einströmen in den
Ringraum 33 b zwischen dem Flansch 70a und dem Kolben 35b durch Dichtungsringe 41,
43 an dem am Kernstück 10 b und an dem Mantel angreifenden Kolben 35 b und durch
die vorerwähnte Dichtung 100 in dem an der Peripherie des Kernstückes angreifenden
Flansch oder Kopf 70a ge-
hindert.
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Bei der Verwendung der in Fig. 8 und 9 veranschaulichten Einrichtung
befinden sich die Teile zunächst in ihrer in Fig. 8 wiedergegebenen zurückgezogenen
Lage, in welcher die Kupplungsarme 54b und die Arme 52 zurückgezogen sind und der
Ring 105 sich in seiner Nut 106 befindet. Die Einrichtung wird in die Bohrlochverrohrung
bis zum gewünschten Ansatzpunkt heruntergelassen, an welchem der Druck in dem Raum
zwischen der Expanderhülse und der Verrohrung einen Anstieg erfährt. Dieser Druck
wirkt in Abwärtsrichtung über der Querschnittsfläche des zylindrischen Flansches
oder Kopfes 70a mit der Tendenz, denselben in Abwärtsrichtung zu treiben.
Eine solche Abwärtsbewegung der Spreizvorrichtung 23 d wird durch den Ring 105 und
außerdem durch die Schraubendruckfeder 110 zuerst verhindert. Wenn der Druck die
Kraft des ; Ringes 105 jedoch überschreitet, schieben die geneigten oder Nocken-Flächen
107, 108 den Ring nach nach innen aus der Nut 106 heraus. Die Expanderhülse 32 b
und die Spreizvorrichtung 23 ä bewegen sich dann entlang dem Kernstück abwärts,
wobei die Klemmkeile 15a und der Haltering 17a sich ebenfalls abwärts bewegen, bis
der Haltering an dem Kupplungsstück 12a des unteren Steigrohrstranges angreift,
worauf die Abwärtsbewegung der Expanderhülse sich fortsetzt und der Hemmteil die
Spreizvorrichtung 23 d entlang der Klemmkeile 15 a abwärts und diese in den Verankerungsangriff
mit der Bohrlochverrohrung C auswärts verschiebt. Zugleich gleitet der Ring 105
lediglich relativ frei entlang der inneren zylindrischen Wandung des Mantels 31
b.
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Der äußere Druckunterschied wirkt außerdem in Aufwärtsrichtung über
den Kolbenteil 35b des Kupplungsgliedes 34 b und verschiebt es aufwärts entlang
dem Kernstück 10 b, um den Hemmteil 57 b
des Kernstückes zu veranlassen,
daß die Kupplungsarme 54 nach außen in Eingriff gelangen, bis die Zähne
58 b in die zugeordneten Zähne 59 b an dem Mantel 31 vollständig
eingerückt sind. Dann wird zwischen dem Kernstück 10 b und der Spreizvorrichtung
23 d ein festes Widerlager gebildet, durch welches die Abwärtskräfte oder der Schub
auf dem Kernstück auf die Klemmkeile 15a übertragen werden. Auf diese Weise
werden die Abwärtskräfte von dem Kernstück 10a über den zweiteiligen Ring 83
a auf den Hemmteil 57 b und von diesem auf den Mantel 31b übertragen.
Eine solche Abwärtskraft wird von dem Mantel durch die Spreizvorrichtung 23ä' den
Klemmkeilen15a und dann der Bohrlochverrohrung C vermittelt.
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Wenn. die Einrichtung von der Bohrlochverrohrung gelöst werden soll,
wird das Druckpotential in dein Raum H zwischen der Expanderhülse und der Verrohrung
herabgesetzt (bzw. geschwächt), wodurch die Druckfeder 110 sich auszudehnen vermag,
so daß sie die Expanderhülse 32 b und die Spreizvorrichtung 23 d aufwärts verschiebt,
wobei der Mantel 31 b über den Kupplungsarmen 54 b gesperrt wird, bis der
Ring 105 in die Nut 106 eingreift. Während einer solchen Aufwärtsbewegung bewegt
sich die Spreizvorrichtung 23 d relativ zu den Klemmkeilen 15 a aufwärts; die Verbindung
zwischen der kegefgen Zunge 24 und der Nut 25 bewirkt ein vollständiges Zurückziehen
der Klemmkeile 15a aus der Bohrlochverrohrung in ihre in Fig. 8 wiedergegebene Anfangsstellung
zurück.
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Ist die Feder 110 z. B. infolge des Vorhandenseins von irgendwelchen
Fremdstoffen in der Bohrlochverrohrung nicht imstande, die Klemmkeile 15a zurückzuziehen;
so braucht der Flüssigkeitsdruck und infolgedessen die auf den zylinderförmigen
Aufhänger und das Kernstück 10 b wirkende Kraft lediglich herabgesetzt zu werden.
Dieselbe Wirkung wie bei den anderen Ausführungsformen der Erfindung tritt an den
Kupplungsarmen 54 b auf. Der im Vergleich zu dem Winkel zwischen der Vertikalen
und den aneinandergreifenden Flächen 56, 55 b der Spreizvorrichtung und den
Kupplungsarmen erheblich geringere Winkel zwischen. der Vertikalen und den ineinandergreifenden
Zahnflächen 58 b, 59 b
veranläßt die Kupplungsarme 54 b, sich von der Expanderhülse
nach innen zu bewegen, wodurch das Kernstück 10 b sich um eine ausreichende Strecke
abwärts bewegen kann, so daß seine untere Schulter 27b in. Eingriff mit dem Haltering
17a gelangt, der eine Abwärtszugwirkung auf die Klemmkeile 15a relativ zur Spreizvorrichtung
23 d ausübt und ihr Zurückziehen bewirkt.