-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Steigrohr- Steigrohranker für
Bohrlochsverrohrung anker für Bohrlochsverrohrung, dessen Durchgangsbohrung im Rohrstrang
liegt und der als hydraulische Kolben ausgebildete, durch den Innendruck radial
nach außen gegen die Bohrlochswand gegen die Kraft von Rückstellfedern beaufschlagbare
Greifstücke und radial nach außen gegen die Bohrlochswand durch Federn vorgespannte,
kufenartige Reibstücke aufweist.
-
Zum Festlegen von Steigrohrleitungen in Bohrlochsverrohrungen werden
Steigrohranker verwendet, die in der Steigrohrleitung zwischengeschaltet sind und
in deren Gehäuse Greifstücke angeordnet sind, die gegen die Bohrlochsverrohrung
anpreßbar sind.
-
Das Ineingriflbringen der Greifstücke erfolgt durch Fernbetätigung,
in der Regel hydraulisch.
-
Um zu verhindern, daß die Greifstücke beim Absetzen der Verrohrung
in das Bohrloch mit der Bohrlochswand in Berührung kommen, ist es bekannt, am Gehäuse
des Ankers Reibstücke anzubringen, die sich kufenartig federnd gegen die Bohrlochswand
anlegen und dabei dias Gehäuse des Steigrohrankers zentrieren.
-
Um diese Zentrierwirkung zu erreichen, ist es bekannt, die Reibstücke
in entsprechenden Schlitzen des Gehäuses des Ankers radial bewegbar zu lagern und
durch eine Federanordnung radial nach außen vorzuspannen. Die Reibstücke liegen
bei dieser bekannten Anordnung axial im Abstand von den Gleitstücken.
-
Bei dieser bekannten Anordnung besteht jedoch die Gefahr, daß bei
Ungleichförmigkeit der Bohrlochswand beim Setzen der Steigrohranker außerhalb der
Hauptachse des Bohrloches zentriert wird, da die Zentrierung ausschließlich vom
Federweg der die Gleitstücke vorspannenden Federn abhängt, die sich gegen das Gehäuse
selbst abstützen und dieses dabei zentrieren. Es werden durch diese Anordnung also
zwar gleichförmig zentrisch zur Hauptachse liegende Änderungen des Durchmessers,
nicht aber örtliche einseitige Abweichungen vom Normalquerschnitt in der Bohrlochswand
ausgeglichen.
-
Bei Anpressen der Greifstücke durch Axialverschiebung eines Kerbstückes
erfolgt beim Setzen ebenfalls eine Zentrierung. Bei Auspressen der Greifstücke durch
hydraulische Beaufschlagung radial nach außen erfolgt jedoch wegen des wegunabhängigen
Beaufschlagungsdruckes auf jedes einzelne Greifstück keine Zentrierung des Ankergehäuses
im Bohrloch. Um eine derartige Zentrierung zu erreichen, ist es bekannt, die Bewegungskraft,
mit der die Greifstücke radial nach außen gepreßt werden, dadurch wegabhängig zu
machen, daß die Greifstücke durch sich gegen das Gehäuse abstützende Federn radial
nach innen vorgespannt sind. Dabei kann das Greifstück eine Mittelnut aufweisen,
in der eine über den ganzen Durchmesser der Greifstücke verlaufende, beidseits des
Greifstückes am Gehäuse befestigte Lasche liegt, die von den Greifflächen beim Setzen
beidseits umfaßt ist. Die Rückstellfedern liegen dabei zwischen dem Boden der Mittelnut
und der Lasche.
-
Bei diesen bekannten Anordnungen muß der Beaufschlagungsdruck eine
mit zunehmender radialer Auspressung steigende Federkraft überwinden. Da die am
Umfang verteilten Greifstücke das Bestreben haben, sich mit gleichförmiger Anpreßkraft
gegen die Bohrlochswand anzulegen, erfolgt beim Setzen der Greifstücke eine Zentrierung.
Da diese Zentrierung, wie bei der vorhergenannten bekannten Anordnung von Reibstücken,
direkt zwischen der Bohrlochswand und dem Gehäuse zur Wirkung gelangt, werden auch
hierbei Ungleichförmigkeiten der Bohrlochswand nicht ausgeglichen. Wenn also das
Bohrloch an der Setzstelle einen Querschnitt exzentrisch zur Hauptachse des Bohrlochs
aufweist, wird entweder die Steigrohrleitung entsprechend dieser Exzentrizität seitlich
verspannt, oder aber die Anpreßdrücke sind an den am Umfang verteilten Greifstellen
nicht gleich.
-
Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, einen Steigrohranker
so auszubilden, daß zwar einerseits eine ausreichende Zentrierung erreicht wird,
andererseits beim Setzen jedoch keine direkte
Kraftübertragung zwischen
dem Gehäuse des Steigrohrankers und der Bohrlochswand erfolgt, so daß die Zentrierung
örtliche Abweichungen der Bohrlochswand vom Normaldurchmesser ausgleicht. Gemäß
der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß jedes der Greifstücke eine Mittelnut
aufweist, in der das Reibstück liegt und als Vorspannfedem für Greifstück und Reibstück
zwischen beiden Druckfedern angeordnet sind. Durch diese Anordnung wirkt beim Absetzen,
d. h. vor Beaufschlagung der Greifstücke radial nach außen, jedes Greifstück als
der Gehäuseteil, gegen den sich die Feder abstützt, die das Gleitstück radial nach
außen preßt. Beim Setzen des Ankers dagegen ist die auf die Greifstücke wirkende
Rückstellkraft radial nach innen direkt auf die Bohrlochswand und nicht, wie bei
bekannten Anordnungen, auf das Gehäuse bezogen. Dadurch ist einmal mit großer Sicherheit
ein unbeabsichtigter Eingriff der Greifstücke an der Bohrlochswand verhindert, während
andererseits beim Setzen der Greifstücke die dem hydraulischen Beaufschlagungsdruck
entgegenwirkende Federkraft von der Bohrlochswand und nicht vom Gehäuse abhängt,
d. h. die Setzkraft ist direkt mit der Lage der Bohrlochswand an der Setzstelle
und nicht, wie bei bekannten Anordnungen, mit dem Gehäuse in Beziehung gesetzt.
Eine nicht genau zentrische Lage des Steigrohrankergehäuses im Bohrloch beeinflußt
daher die Anpressung der Greifstücke nicht, sondern deren Anpreßdruck hängt ausschließlich
vom für alle Greifstücke gleichen hydraulischen Beaufschlagungsdruck ab.
-
Das Reibstück ragt vorzugsweise in Richtung der Bohrlochsachse über
das Greifstück hinaus und greift mit seinen Enden unter entsprechende Rippen am
Gehäuse. Die Rippen, unter die das Reibstück mit seinen Enden greift, sind vorzugsweise
über die Enden der die Reibstücke aufnehmenden Umfangsnuten im Gehäuse vorspringende
Axialflansche.
-
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen
näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 einen Teilaxialschnitt durch
ein Bohrloch mit Steigrohranker, wobei die Teile in Absetzstellung dargestellt sind,
F i g. 2 eine Draufsicht auf ein Greif- und ein Reibstück des Steigrohrankers, F
i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig.l. F i g. 4 eine Teilansicht der
Anordnung gemäß F i g. 1 mit gesetztem Greifstück, F i g. 5 einen Schnitt entlang
der Linie 5-5 der F i g. 4 und F i g. 6 eine Ansicht ähnlich F i g. 1 auf eine Abwandlungsform
des Steigrohrankers.
-
Der Steigrohranker A hat ein rohrförmiges Gehäuse 10, das einen Hauptteil
11 aufweist, der über einen oberen Anschlußtei112 bzw. einen unteren Anschlußteil
13 mittels Gewindemuffen 16, 17 mit den Steigrohren B bzw. D verschraubt
ist. Die Verbindung zwischen den Anschlußteilen 12, 13 und dem Hauptteil 11 ist
durch in Nuten 14 eingelegte Dichtungsringe 15 abgedichtet.
-
In der Wand des Hauptteiles 11 sind seitliche radiale Durchbohrungen
18 vorgesehen, deren Außenteile 19 Zylinder bilden, in welchen kolbenartig ein Greifstück
20 radial verschiebbar liegt. In der inneren Endlage liegt der Innenteil
21 des Greifstückes 20 an der verjüngt zulaufenden Fläche 22 der Bohrung 18 an,
wobei die Greiffläche 23 nicht über den Außenumfang des Gehäuses 10 vorsteht. In
der äußeren Endstellung gelangt die entsprechend dem Außendurchmesser des Gehäuses
10 gekrümmte Greiffläche 23 in Eingriff mit der Wand der Bohrlochsverrohrung C.
Am Umfang sind sie durch einen in einer Nut 27 eingelegten Dichtungsring 26 abgedichtet.
Die Greiffläche 23 weist eine Anzahl von Zähnen 24 auf, die sich in die Wand des
Bohrlochs eindrücken.
-
Die Greifstücke 20 sind am Umfang des Gehäuses 10 verteilt
angeordnet. Sie werden durch einen hydraulischen Druck in der Mittelbohrung 25 des
Gehäuses 10 nach außen gepreßt. Der Auswärtsbewegung jedes Greifstücks 20 wirken
Druckfedern 28, 29 entgegen, die sich radial einerseits in einer Ausnehmung 30 des
Greifstückes 20 und andererseits gegen den Mittelteil 32 eines Reibstückes 31 abstützen.
Die parallel zur Gehäuseachse liegende Außenfläche des Mittelteiles 32 geht beidseits
in schräge Führungsflächen 33, 34 über und endet in zurückspringenden Nasen 38,
39. Die Endabschnitte der Reibstücke liegen in Axialnuten 35 und Umfangsnuten 36
im Gehäuse und greifen mit den Nasen 38, 39 in durch Axialflansche 40, 41
gebildete Unterschneidungen 37, so daß sie begrenzt radial bewegbar sind. Der Axialflansch
41 wird durch einen Ring gebildet, der durch den Anschlußteil 13 mit
seiner Schulter 42 gegen eine Schulter 43 des Hauptteiles
11 gepreßt wird. Sicherungsschrauben 44 verhindern ein unbeabsichtigtes Lösen
der Anschlußteile 12, 13. Jedes Reibstück 31 liegt mit seinem mittleren Abschnitt
32, 33, 34 in einer Diametralnut 45 des Greifstückes 20 und
den Axialnuten 35 im Gehäuse.
-
Ist der Steigrohranker A mit der Steigleitung in die Bohrlochsverrohrung
bis zu der gewünschten Stelle abgesenkt, wird auf das Strömungsmittel in der Steigleitung
und in der Mittelbohrung 25 des Gehäuses 10 ein Druck aufgebracht. Dieser Druck
beaufschlagt die Innenseiten der kolbenförmigen Greifstücke 20, so daß sie gegen
die Kraft der Federn 28, 29 nach außen gedrückt werden, bis ihre Zähne 24 sich in
der Wand des Bohrloches eingraben und das Gehäuse 10 an der Bohrlochsverrohrung
verankert ist. Wird der Druck abgebaut, verschieben die Federn 28, 29 die Greifstücke
20 einwärts.
-
Die Hauptfeder 28 für jedes Greifstück 20 ist so ausgebildet, daß
sie keine oder nur eine sehr geringe Rückstellkraft ausübt, wenn das Greifstück
eingezogen ist. Da die Hauptfeder 28 infolge der Anordnung von Greif- und Reibstück
eine sehr hohe Federkonstante haben kann, wird sicher ein Setzen der Greifstücke
allein durch den hydrostatischen Druck in der Steigleitung B verhindert.
-
Die Federn 28, 29 üben für die verschiedenen Innendurchmesser des
Bohrloches C den gleichen Widerstand gegen das Auswärtsverschieben der Greifstücke
20 aus. Bei kleineren Innendurchmessern werden die Reibstücke 31 insbesondere durch
die Feder 29 stärker einwärts und bei größeren Innendurchmessern stärker nach außen
verschoben. Die Rückstellkraft der Hauptfeder 28 ist daher bei Eingriff der Greifstücke,
unabhängig vom Bohrlochsdurchmesser, immer die gleiche.
-
Bei der Ausführungsform gemäß der F i g. 6 ist der Steigrohranker
im wesentlichen gleich den an
Hand der F i g.1 bis 5 beschriebenen,
weist jedoch zwei Sätze von in Längsrichtung versetzten Greifstücken20a, 20b auf.
Bei dieser um 90° versetzten Anordnung kann jedes Greifstück einen sehr großen Durchmesser
haben. Dadurch wird die Zahl der Greifstücke verringert, die bei gleichen Bedingungen
für die Verankerung der Pumpsteigleitung im Bohrloch erforderlich sind. Es können
auch schwerere Federn vorgesehen sein, wodurch die erforderliche Anzahl von Federn
verringert wird.