DE1274538B - Durch Druck beeinflussbares Fanggeraet - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

E21b

Deutsche Kl.: 5 a-31/00

Nummer: 1274 538

Aktenzeichen: P 12 74 538.9-24 (B 73678)

Anmeldetag: 27. September 1963

Auslegetag: 8. August 1968

Die Erfindung betrifft ein durch Druck beeinflußbares Fanggerät mit einer Zylinder- und Kolbenanordnung, welche durch eine eingebaute zündbare Treibladung so beaufschlagbar ist, daß der Zylinder sich nach oben und der Kolben nach unten bewegt, wobei der Zylinder eine Zugstange aufweist, die mit einem zu ziehenden Werkzeug verbindbar ist, und an der Zugstange Abfangkeile liegen, die bei der Bewegung von Zylinder und Kolben gegeneinander gegen die Bohrlochwand gesetzt werden.

Derartige Fanggeräte werden im Bohrloch abgesenkt und an dem zu ziehenden Werkzeug befestigt und dann im Bohrloch festgesetzt, wobei auf die mit dem Werkzeug verbundene Zugstange eine Kraft gegen die Setzeinrichtung aufgebracht wird.

Bei einem derartigen bekannten Fanggerät ist eine Pumpe vorgesehen, die nach dem Setzen der Abfangkeile durch Anziehen und Freigeben der Steigleitung bzw. eines Drahtseils von der Oberfläche des Bohrloches aus betätigt wird und dabei einen entsprechenden Druck auf die Zugstange nach oben gegen das durch die Abfangkeile in der Bohrlochwand festgelegte Gerätegehäuse ausübt, wodurch das zu fangende Werkzeug gezogen wird. Diese bekannte Anordnung ist umständlich zu handhaben, da insbesondere bei großen Tiefen die Betätigung der Pumpe über das Seil von der Oberfläche sowohl schwierig und zeitraubend als auch die Wirkung unsicher ist.

Ein weiteres Problem bei derartigen Fanggeräten ist es, das Lösen nach dem Fangen des Werkzeugs von der Erdoberfläche aus auch in großen Tiefen ohne Schwierigkeiten zu bewerkstelligen.

Es sind derartige Fanggeräte bekannt, die mittels hydraulischen Druckes gesetzt werden, wobei das Lösen relativ einfach durch entsprechende Änderung der hydraulischen Beaufschlagung, z. B. Druckentlastung, bewirkt werden kann. Diese Möglichkeit besteht jedoch bei derartigen mit einer von der Erdoberfläche aus zu zündenden Treibladung zum Aufbringen des Setzdruckes nicht.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein derartiges Fanggerät zu schaffen, bei welchem die Lösekraft von der Erdoberfläche unabhängig von der Setzkraft, d. h. der Treibladung, aufgebracht werden kann.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einem eingangs beschriebenen Fanggerät dadurch erreicht, daß die Abfangkeile sich gegen ein mittels Scherstift an der Zugstange festgelegtes Widerlager abstützen.

Die Erfindung bildet also ein bekanntes Fanggerät so aus, daß ein Verfahren zum Aufbringen der Setz-Durch Druck beeinflußbares Fanggerät

Anmelder:

Baker Oil Tools, Inc.,

Los Angeles, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. J. F. Wochinger, Patentanwalt,

8000 München 13, Tengstr. 39

Als Erfinder benannt:
William Desmond Myers,
Houston, Tex. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 9. Januar 1963 (250 289)

kraft mittels Treibladung, das beim Setzen von Bohrlochpackern bekannt ist, mit Vorteil angewendet werden kann. Dieses bekannte Verfahren findet in der Regel dann Anwendung, wenn der Packer nicht an einem festen Gestänge, sondern an einem Seil abgesenkt wird, so daß die Übertragung der üblicherweise zum Setzen verwendeten mechanischen oder hydraulischen Setzkraft von der Erdoberfläche aus nicht ohne weiteres möglich ist. Diese bekannten Geräte dienen jedoch ausschließlich als Packer. Andere Funktionen sind dabei nicht vorgesehen. Da der Zylinder selbst bei derartigen Bohrlochspackern in der Regel mit dem Packergehäuse und damit mit dem Einbaudraht in Verbindung steht, ist das zu ziehende Gerät mit dem Absetzseil formschlüssig verbunden.

Es kann eine Einwegverriegelung vorgesehen sein, um das Gleitstück und die Zugstange in der der Zugrichtung entgegengesetzten Richtung der Relativbewegung formschlüssig zu verbinden, d. h., es ist nur eine Aufwärtsbewegung der Zugstange gegen das Gleitstück möglich. Durch diese Anordnung wird verhindert, daß nach Abscheren des Scherstiftes und Weiterbewegung der Zugstange mit dem daran hängenden Abfangwerkzeug od. dgl. nach Beendigung der Wirkung der Treibladung, bei Entweichen des Beaufschlagungsdruckes, z. B. durch Undichtigkeiten, das gezogene Gerät sich wieder absenkt. Gleichzeitig wird durch das an der Zugstange

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hängende Gewicht ein zusätzlicher Setzdruck auf die Absetzkeile übertragen.

Das ganze Gerät besteht vorzugsweise aus einem mit dem Zylinder verbundenen Gehäuse, einem mit dem Einbaudraht verbindbaren Dorn im Gehäuse, einer Feder zum Vorspannen des Schlagbären in Richtung auf den Schlagbolzen und einem Scherstift, der den Dorn mit dem Schlagbären verbindet und die Feder in Spannstellung hält, wobei der Scherstift so bemessen ist, daß er nach Ankuppeln des Werkzeugs an die Vorrichtung und Ausübung eines Zuges auf den Dorn nach oben mittels des Einbaudrahtes abreißt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1, la und 1 b einen Längsschnitt durch das Fanggerät in Absetzstellung, d.h. vor dem Setzen,

F i g. 2, 2 a und 2 b entsprechende Darstellungen nach dem Setzen des Fanggeräts und Ziehen des Werkzeugs,

Fig. 3, 4, 5, 6, 7 und 8 in größerem Maßstab Querschnitte entlang den Linien 3-3, 4-4, 5-5, 6-6, 7-7 bzw. 8-8 in Fig. 1 bzw. 1 a oder 1 b.

Das Gerät v4 weist eine Fangeinrichtung 10 auf. Ihr oberes Ende ist mit einem unteren Verbindungsstück 11 verschraubt, das den unteren Teil einer Sicherheitsmuffe 12 bildet, und mit einer Abreißschraube 13 mit einem oberen Verbindungsstück 14 verschraubt ist. Die Abreißschraube 13 hat einen entsprechend der vorgesehenen Abreißbelastung geschwächten mittleren Teil 15. Das untere Verbindungsstück 11 hat einen flanschförmigen Fangkopf 16.

Das obere Verbindungsstück 14 der Sicherheitsmuffe 12 ist mit dem unteren Teil einer Zugstange 17 verschraubt. Das obere Ende der Stange 17 ist mit dem unteren Ende eines Verbindungsdorns 18 verschraubt, der einen quer durchgehenden Längsschlitz 19 hat. Der obere Teil des Doms 18 ist mit dem unteren Kopf 20 eines Zylinders 21 verschraubt. Der untere Zylinderkopf 20 ist mit einem Zylindermantel 22 verschraubt, dessen oberer Teil mit einem oberen Zylinderkopf 23 verschraubt ist, der seinerseits mit dem Gehäuse 24 einer Auslöseeinrichtung 25 verschraubt ist.

Der obere Zylinderkopf 23 weist eine zentrale Treibmittelkammer 26 auf, in der eine Treibstoffladung 27 eingesetzt ist. Das bei deren Verbrennung erzeugte Gas beaufschlagt einen Kolben 28 im Zylinder 21 in Richtung nach unten. Der Kolben 28 ist mit einer Kolbenstange 29 verbunden, die sich durch den Zylindermantel 22 erstreckt und im unteren Kopf 20 und im Dorn 18 gleiten kann. Unterhalb des Kopfes 20 ist die Kolbenstange 29 zu einem querliegenden Kopf 30 ausgebildet, der in dem Schlitz 19 liegt. Der Außenteil 31 des Kopfes 30 ist mit dem oberen Ende einer Druckhülse 32 verschraubt, die den Dorn 18 umschließt und mit ihrem unteren Ende über ein Verbindungsstück 33 mit dem oberen Ende eines Gleitstückes 34 verschraubt ist. Schrauben 35 verhindern, daß sich die Druckhülse 32 von dem Kopf 30 und von dem Verbindungsstück 33 unbeabsichtigt abschraubt.

Das Gleitstück 34 hat Schlitze 36, die umfangsmäßig in Abstand voneinander angeordnet sind. Die Böden 37 dieser Schlitze 36 verlaufen in Richtung nach unten und nach innen konisch zu. Die dadurch gebildeten Flächen gelängen mit den konisch verlaufenden Flächen 38 der Äbfangkeile 39 in Eingriff, die in den Schlitzen 36 gelagert sind. Die Abfangkeile 39 weisen am Außenumfang Zähne 40 a auf; die abwärts gerichtet sind und in Eingriff mit der Bohrlochsverrohruhg C gelangen. Jeder Abfängkeil 39 hat konisch verlaufende seitliche Rippen 40, die in Nuten 42 des Gleitstückes liegen.

Die radiale Bewegung der Abfangkeile 39 wird dadurch ermöglicht, daß ihre unteren Enden als T-förmige Köpfe 42 α ausgebildet sind, die in radialen T-förmigen Schlitzen 43 eines Reaktions-Ringes 44 an der Stange 17 gleiten. Der Reaktions-Ring 44 ist an der Stange 17 mit HiWe von einer oder mehreren abscherbaren Schrauben 45 gehalten, und auch das Gleitstück 34 ist lösbar an dieser Stange mit Hilfe von einer oder mehreren abscherbaren Schrauben 46 gehalten. Vor Abwärtsbewegung des Gleitstückes 34 entlang dem Eintreibdorn werden die Schrauben 46 abgeschert. Die Abfangkeile 39 werden bis in Eingriff mit der Verrohrung C nach außen gespreizt. Die Bewegung des Gleitstückes entlang dem Dorn in Richtung auf die Abfangkeile 39 zu wird durch einen sich in Längsrichtung erstreckenden Zapfen 47 am Reaktionsstück 44 begrenzt.

Der Gleitring 34 und die damit verbundenen darüberliegenden Teile können sich entlang der Stange 17 nur nach unten bewegen. In dem Gleitstück 34 ist eine Ringnut 48 mit konisch sich nach oben erweiternder Außenwand 49 vorgesehen, in welcher ein geschlitzter Sperring50 liegt. Dessen konisch verlaufende Außenfläche 51 bewirkt in Zusammenarbeit mit der Innenseitenwand 49 und inneren Zähnen 52, die nach oben gerichtet sind, einen Klemmeingriff am Umfang der Stange 17 und eine Sperre gegen eine Aufwärtsbewegung des Gleitstückes 34 entlang dieser Stange 17.

Der Kolben 28 hat einen Dichtring 53. Der untere Teil 54 des Zylinders unterhalb des Kolbens 28 enthält zuerst nur Luft mit atmosphärischem Druck. Strömungsmittel aus dem Bohrloch C kann wegen der Dichtringe 55,56 nicht in den Zylinder unterhalb des Kolbens 28 gelangen.

Die Treibstoffladung 27 wird nach Entzündung verbrannt, wodurch ein Gas mit größer werdendem Druck im Zylinder 21 erzeugt wird, so daß der Kolben 28 nach unten und der Zylinder 21 relativ hierzu nach oben bewegt werden. Die Abwärtsbewegung des Kolbens 28 wird über die Kolbenstange 29 und den Kopf 30 auf die Druckhülse 32 übertragen. Von hier wird die nach unten wirkende Kraft über das Verbindungsstück 33 auf das Gleitstück 34 übertragen. Die nach oben wirkende Kraft des Zylinders 21 wird von dem unteren Zylinderkopf 20 auf den Dorn 18 und die Stange 17 übertragen. Diese ist über die Sicherheitsmuffe 12 mit dem Gestängefänger 10 verbunden. Die nach oben gerichtete Kraft der Bewegung wird dadurch auf die Fangeinrichtung B ausgeübt.

Die Treibstoffladung wird durch eine als Zünder wirkende Platzpatrone 58 entzündet. Diese Platzpatrone liegt im oberen rohrförmigen Teil 59 des oberen Zylinderkopf es 23 und wird durch einen Schlagbolzen 60 abgeschossen. Der Schlagbolzen 60 liegt gleitbar in einer Kappe 61 in der oberen Stirnseite des rohrförmigen Teils 59. Die Befestigung erfolgt durch einen einwärts gerichteten Rand 62 des Gehäuses 24. Ein Lecken des Strömungsmittels in

den rohrförmigen Teil 59 wird durch eine Dichtung

63 zwischen der Kappe und dem oberen Ende des rohrförmigen Teils 59 verhindert.

Der Schlagbolzen 60 hat eine Schlagbolzenspitze

64 und ragt mit einem sich nach oben erstreckenden Schaft 65 durch den Rand 62 in das Innere des Gehäuses 24. Dieser Schaft 65 nimmt einen Stoß durch einen Schlagbären 66 auf, der im Gehäuse 24 verschiebbar ist. Der Schlagbär 66 hat einen sich nach oben erstreckenden Arm 67, der an der einen Seite an einem Dorn 68 mit Hilfe einer abscherbaren Schraube 69 befestigt ist. Die Bewegung des Schlagbären 66 und des Dorns 68 nach oben im Gehäuse 24 wird dadurch begrenzt, daß das obere Ende des Armes 67 mit einem Kopf 70 verschraubt ist. Der Dorn 68 hat einen Anschlagflansch 71, der in Eingriff mit der unteren Stirnfläche des Kopfes 70 gelangt, nachdem die Schraube 69 abgeschert ist. Der Anschlagflansch 71 dient auch als obere Widerlagerfläche für eine Schraubendruckfeder 72, deren unteres Ende am Schlagbären 66 anliegt. Die Feder wird, wenn sie zusammengedrückt ist, durch einen Ausrichtstift 73 am Dorn 68 in ihrer Lage gehalten. Der Schlagbär 66 hat auch eine Anzahl von länglichen Öffnungen 74, welche verhindern sollen, daß Luft oder andere Strömungsmittel in dem Gehäuse die Abwärtsbewegung des Schlagbären 66 verzögern.

Der Dorn 68 ist im Gehäuse 24 so weit nach unten verschiebbar, bis das untere Ende eines oberen Stückes 80 mit dem oberen Ende des Kopfes 70 in Anlage gelangt. Das obere Ende dieses Stückes 80 ist mit einer Fangstange 81 verschraubt, die wiederum am Absetzdraht D befestigt ist.

Zur Erleichterung des Zusammendrückens der Feder 72 und zwecks Befestigung des Armes 67 am Eintreibdorn 68 hat das Gehäuse 24 eine seitliche Zugangsöffnung 82, welche dann mittels einer Hülse 85 verschlossen wird.

Befindet sich der Gestängefänger 10 im Eingriff mit dem Gerät B, so kann durch eine Erschütterungsbewegung in Richtung nach oben die Schraube 69 abgeschert werden. Dadurch bewegen sich der Dorn 68 und der Schlagbär 66 nach oben bis zur Anlage des Flansches 71 am Teil 70. Die Feder 72 treibt den freigegebenen Schlagbären 66 nach unten auf den Schlagbolzen 60. Der durch das Verbrennen der Treibstoffladung erzeugte Druck beaufschlagt den Kolben 28 in Richtung nach unten und den oberen Zylinderkopf 23 mit dem Zylinder 21 und den damit verbundenen Teilen in Richtung nach oben, wobei der Gestängefänger 10 an der Einrichtung!? eine tatsächliche Bewegung nach oben verhindert. Wird der Druck größer als die Abscherstärke der Schraube 46, wird diese Schraube zerstört, und das Gleitstück 34 wird auf den Abfangkeilen 39 verschoben.

Wenn die Keile 39 an der Verrohrung B anliegen, kann sich der Kolben 28 nicht mehr weiter nach unten bewegen. Die dadurch erhöhte Aufwärtskraft auf die Stange 17 gegen die Abfangkeile 39 bewirkt ein Abscheren der Schraube 45. Der Zylinder 21 kann sich jetzt völlig nach oben verschieben. Hierauf kann der Absetzdraht hochgezogen werden.

Wenn das Gerät B durch den im Zylinder 21 erzeugten Druck nicht freikommt, ist dieser Druck doch mehr als ausreichend, um die Stiftschraube 13 an ihrem mittleren geschwächten Teil 15 zu zerstören. Somit kann das darüber befindliche Gerät aus dem Bohrloch herausgeholt werden. Hierauf können andere nicht dargestellte Werkzeuge durch die Pumpsteigleitung nach unten gesenkt und mit dem unteren Verbindungsstück 11 verbunden werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Durch Druck beeinflußbares Fanggerät mit einer Zylinder- und Kolbenanordnung, welche durch eine eingebaute zündbare Treibladung so beaufschlagt ist, daß der Zylinder sich nach oben und der Kolben nach unten bewegen, wobei der Zylinder eine Zugstange aufweist, die mit einem zu ziehenden Werkzeug verbindbar ist, und an der Zugstange Abfangkeile liegen, die bei der Bewegung von Zylinder und Kolben gegeneinander gegen die Bohrlochwand gesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfangkeile (39) sich gegen ein mittels Scherstift (45) an der Zugstange (17) festgelegtes Widerlager (44) abstützen.

2. Fanggerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ein-Weg-Verriegelung (49, 50) zwischen dem mit dem Kolben (28) verbundenen Gleitring (34) und der mit dem Zylinder (21) verbundenen Zugstange (17), die nur eine Aufwärtsbewegung der Zugstange (17) gestattet.

3. Fanggerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (17) mit dem Gestängefänger (10) über einen mit einem Abreiseabschnitt (15) versehenen Gewindebolzen (13) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein mit dem Zylinder (21) verbundenes Gehäuse, einen mit dem Einbaudraht (D) verbindbaren Dorn (68) im Gehäuse, eine Feder zur Vorspannung des Schlagbären (66) in Richtung auf den Schlagbolzen (60), einen Scherstift (69), der den Dorn (68) mit dem Schlagbären (66) verbindet und die Feder in Spannstellung hält, wobei der Scherstift (69) so bemessen ist, daß er nach Ankuppeln des Werkzeuges (10) an die Vorrichtung (B) und Ausübung eines Zuges auf den Dorn (68) nach oben mittels des Einbaudrahtes (D) abreißt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 640 546, 2 640 547,
016 954;

»Composit-Catalog«, 1962/63, S. 502.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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