DE1302138B

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Publication number: DE1302138B
Application number: DENDAT1302138D
Authority: DE
Priority date: 1965-02-12
Publication date: 1970-03-12
Also published as: NL6601791A; US3279539A; NL153635B; GB1142803A

Description

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Die Hauptanmeldung betrifft einen Verrohnmgs- Verrohrungskopf vorgesehenen Schulter bzw. Einhänger mit einem Innenrohr, das auf einer in einem teilungsschulter abgefangen wird,
Bohrlochkopf vorgesehenen Schulter absetzbar ist, Fig. 2 teilweise im Schnitt und teilweise alsDraufwobei der Ringraum zwischen dem Innenrohr und sieht die Stellung bzw. Lage der Vorrichtung gemäß dem Verrohrungskopf mittels einer dem Innenrohr 5 Fig. 1 in einem Zeitpunkt unmittelbar nach Durchzugeordneten Einrichtung abdichtbar ist, die so führung des Zementierungsvorgangs, wobei die angeordnet und ausgebildet ist, daß, bevor die Ab- Stopfen sich auf dem Landungskragen (landing dichtung geschlossen wird, ein durch diese zu dem collar) in ihrer Betriebsstellung befinden,
Ringraum führender Durchgangskanal vorhanden ist. Fig. 3 teilweise im Schnitt und teilweise alsDrauf-Hierdurch kann die Verrohrung bereits fest mit dem io sieht die Stellung bzw. Lage der Vorrichtung gemäß Verrohrungskopf verankert werden, bevor sie ein- Fig. 1 und 2, nachdem die Setzkugel (setting ball) zementiert worden ist. durch die beim Setzen verwendete Rohrfahrt gefallen

Es ist bekannt, die Bohrlochverrohrung in das und Druck ausgeübt worden ist, um den Packer zu

Bohrloch einzulassen, sie im Verrohrungskopf abzu- setzen, und

fangen und im Bohrloch zu zementieren, wobei der 15 Fig. 4 teilweise im Schnitt und teilweise alsDraufüberflüssige Zementrücklauf zwischen der Verroh- sieht die Stellung bzw. Lage der Vorrichtung nach rung und dem Verrohrungskopf aus dem Bohrloch F i g. 1 bis 3 zu dem Zeitpunkt, in dem das Setzaustritt. Um den Ringraum zwischen der Verrohrung werkzeug von dem Hänger gelöst und aus dem Bohr- und dem Verrohrungskopf abzudichten, wird darauf loch herausgezogen wird.

ein Packer oder eine andere Abdichtungsvorrichtung 20 Die in der Hauptanmeldung gezeigte Vorrichtung in den Ringraum eingebracht. Um den Packer abzu- zum Einhängen der Verrohrung erfordert zum Absetzen, ist jedoch ein zusätzliches Einfahren in das setzen des Packers, der zwischen dem Verrohrungs-Bohrloch notwendig. Ferner ist ein Verfahren be- hanger und dem Verrohrungskopf, in dem er abkannt, die Verrohrung einzulassen und zwischen der gesetzt wird, abdichtet, eine Drehbewegung. Wenn Verrohrung und dem Verrohrungskopf bereits vor 25 jedoch eine Verrohrung von einer schwimmenden dem Zementieren abzudichten. Bei diesem bekannten Bohrinsel oder einem Bohrschiff aus unter Wasser Verfahren dienen nämlich die Abdichtungseinrich- eingehängt wird, können sich die Bohrinsel bzw. tungen gleichzeitig dazu, die Verrohrung im Ver- das Bohrschiff gegenüber dem Bohrloch verschieben rohrungskopf festzulegen. Erst danach wird die Ver- bzw. abdriften, und es ist manchmal schwierig, das rohrung zementiert. Dieses Verfahren hat den Nach- 30 Gestänge mit dem daran angeordneten Setzwerkzeug teil, daß eine zusätzliche Einrichtung für die Rück- von der Bohrinsel bzw.^s dem Bohrschiff aus zu führung des Zementes zur Erdoberfläche etwa in der drehen, da das Setzgestänge unter starker Reibung Art eines Auslasses oder einer Durchtrittsöffnung gegen das Standrohr gedrückt wird. Die in den unterhalb des Rohrhängers (casing hanger) erforder- F i g. 1 bis 4 dargestellte Ausführungsform ist inslich ist. 35 besondere dann nutzbringend anwendbar, wenn die

Entsprechend einer weiteren bekannten Verfah- obenerwähnten Schwierigkeiten auftreten,
rensweise wird die Verrohrung durch einen ein In den F i g. 1 bis 4 ist eine hydraulische Setz-Dichtungselement aufweisenden Verrohrungskopf einrichtung für die Abdichtung eines Rohrhängers hindurch in das Bohrloch eingelassen, wobei eine dargestellt, welche erst nach Verankerung bzw. Veran dem oberen Teil der Verrohrung vorgesehene 40 riegelung des Verrohrungshängers in seiner Einbau-Schulter auf dem Dichtungselement im Verrohrungs- stellung im Verrohrungskopf und nach Zementiekopf aufsitzt und das Dichtelement bzw. der Packer rung der Verrohrung gesetzt bzw. in Dichtstellung durch das Gewicht der Verrohrung auseinander- gebracht wird, so daß der Zementrücklauf durch gepreßt werden. Man hat jedoch festgestellt, daß den Ringraum hindurchtreten kann, wie es in der die Schulter an der Verrohrung nicht immer ein- 45 Hauptanmeldung beschrieben ist. Die Einrichtung wandfrei auf dem Dichtelement im Verrohrungskopf gemäß den F i g. 1 bis 4 weist außerdem eine hydrauaufsitzt und in solchen Fällen keine vollständige lisch betätigte Verriegelungseinrichtung auf, die das Abdichtung zwischen dem Verrohrungskopf und der Dichtelement auch dann noch in Dichtstellung bzw. Verrohrung erzielt wird. Man kann jedoch eine geschlossen hält, wenn der Setzdruck wieder vermangelhafte Dichtwirkung erst dann feststellen, wenn 50 ringert wird bzw. ganz aufgehört hat, und weist die Verrohrung einzementiert ist. Zu diesem Zeit- ferner eine neuartige Druckausgleichseinrichtung punkt sind Reparaturen jedoch verhältnismäßig teuer. auf, die verhindert, daß der Packer infolge von bei

Die vorliegende Erfindung betrifft eine aus meh- den Zementierarbeiten auftretenden Druckdifferen-

reren Teilen bestehende verbesserte Vorrichtung zum zen zu früh schließt.

Einhängen der Verrohrung in einen Verrohrungskopf, 55 In Fig. 1 ist ein Verrohrungskopf C₁ am oberen die die Nachteile der obenerwähnten bekannten Ende einer Futterrohrfahrt C angebracht, die einVorrichtungen nicht aufweist. Sie ist dadurch ge- zementiert isi Eine Futterrohrfahrt C_;! wird in den kennzeichnet, daß zum Schließen der Abdichtung Verrohrungskopf C₁ und in die Futterrrohrfahrt C eine hydraulische Betätigungseinrichtung vorge- eingefahren und unterhalb der Futterrohrfahrt C sehen ist. 60 einzementiert. Die Futterrohrfahrt C, wird mit einem

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeich- Gestänge D in das Bohrloch eingelassen. Das Ge-

nungen beispielsweise erläutert, und zwar zeigt stange D ist mit einem Setzwerkzeug S verbunden,

Fig. 1 teilweise im Schnitt und teilweise als Drauf- das seinerseits wieder mit dem Verrohrungshänger H

sieht eine abgeänderte Ausführungsform der Erfin- verbunden ist. Fig. 1 zeigt den VerrohrungshängerH

dung, die zum hydraulischen Setzen der Abdichtung 65 in dem Verrohrungskopf in einer Stellung, in der er

des Verrohrungsaufhängers dient; die Figur zeigt sich kurz vor Beginn des Umpumpens und vor dem

ferner, wie der Rohraufhänger mittels des Setzwerk- Zementieren befindet,

zeuges in das Bohrloch eingeführt und von der im Der Verrohrungskopf C₁ ist ein zylindrischer Teil,

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der an seinem unteren Ende mit einem Gewinde rohres H her. Am unteren Ende des Rings 122 liegen

oder einer anderen passenden Befestigungseinrich- gleitend verschiebliche, unterteilte Halteglieder 129.

tung versehen ist, um die Verrohrung bzw. Futter- Diese unterteilten Gleitglieder laufen konisch zu und

rohrfahrt C daran zu befestigen. Innerhalb des Ver- stützen sich gegen einen entsprechend ausgebildeten

rohrungshängerkopfcs ist eine aufwärts gerichtete 5 Gleitring (bzw. eine Gleitschüssel) 130 ab, der in der

Schulter 110 angeordnet, die zum Absetzen und Muffe 119 angeordnet ist.

Festlegen des Verrohrungshängers H dient. Unter- Das Setzwerkzeug S ist in dem Innenrohr H des halb der Schulter 110 ist eine nach unten gerichtete Verrohrungshängers mittels eines im Innern des Schulter 111 angeordnet, die zum Verriegeln einer Innenrohrs vorgesehenen linksgängigen Trapezweiter unten beschriebenen Niederhalteeinrichtung io gewindes 131 und mittels einer verschieblichen 109 am Innenrohr des Verrohrungshängers dient. Mutter 132 angeordnet, die sich auf einem Setzwerk-Der obere Teil des Verrohrungskopfes ist mit einer zeughauptteil 105 auf genuteten bzw. gezahnten herkömmlichen (nicht dargestellten) Einrichtung zum Vorsprüngen 133 verschiebt. Wenn das Setzwerkzeug Anschließen eines aufsteigenden Rohres bzw. »Stand- ganz eingefahren ist, schlägt eine Schulter 135 am rohres« versehen. 15 Setzwerkzeug an der Schulter 134 des Verrohrungs-Das Innenrohr (der eigentliche Verrohrungs- hangers an. Das obere Ende des Setzwerkzeughaupthänger) H des Verrohrungshängers weist einen zylin- teils ist zur Aufnahme eines oberen Verbinders 136 drischen Hauptteil 112 auf, der an seinem unteren bei 106 mit einem Gewinde versehen. An seinem Ende zum Verbinden mit der Verrohrung C₃ ein oberen Ende weist der Verbinder 136 zum Verbinden Gewinde 113 trägt. Etwas oberhalb dieses Gewindes 30 mit dem Setzgestänge D ein Innengewinde 105 auf. ist eine Niederhalteeinrichtung angeordnet, wie sie An der Unterseite des Verbinders ist eine Laufrille in der Hauptanmeldung beschrieben wurde. Nieder- 137 vorgesehen. Zwischen der Laufrille 137 und halte- bzw. Verriegelungseinrichtungen sind bei der einer Laufrille 139, die in die Oberseite eines Lagererfindungsgemäßen Vorrichtung zwar wünschenswert, teiles 140 eingearbeitet ist, sind Kugellager 138 vorjedoch nicht unbedingt erforderlich. Oberhalb der 35 gesehen. Der Lagerteil 140 umgibt den Hauptteil des Niederhalte- bzw. Verriegelungseinrichtung befindet Setzwerkzeuges und wird dort durch eine Schulter sich eine verbreiterte Schulter 114 zum Absetzen und bei 141 gehalten. Unterhalb des Lagerteils 140 Ausrichten des Hängers auf bzw. mit der im Ver- umgibt ein Dichtglied 142 den Hauptteil des Setzrohrungskopf C₁ vorgesehenen Schulter 110. Der Werkzeuges. Dieses Dichtglied ist mit »O«-Ringen Verrohrungshänger H weist im Bereich der Schulter 30 versehen, um die Durchlässe 127 und 128 in dem 114 Nuten bzw. Ausnehmungen 115 auf, die in Innenrohr des Verrohrungshängers sowie Durchlässe diesem Bereich den Durchtritt von strömungsfähigen 143 und 144 in dem Setzwerkzeugkörper 105 abzu-Stoffen gestatten, wenn der Verrohrungshänger mit dichten, wenn das Setzwerkzeug in das Innenrohr der Schulter 114 auf der Schulter IJO des Verroh- des Verrohrungshängers eingefahren ist. Das Dichtrungskopfes abgesetzt ist. Oberhalb der Schulter 114 35 glied sitzt auf dem Hauptteil des Setzwerkzeuges in ist ein Packer 116 angeordnet. An jedem Ende des begrenzter Längsbeziehung dazu zwischen einer an Packers befinden sich Setzklauen 117, die zum Aus- dem Lagerteil vorgesehenen Schulter 145 und den einanderpressen des Packers dienen. Ein Kopfstück oberen Enden der Nuten bzw. Verzahnungen 133.

118 liegt auf dem oberen Teil des Packers 116 auf Am unteren Ende des Setzwerkzeughauptteils ist und ist mit einem kleineren Durchmesser und einer 40 eine Dreh- bzw. Schwenkverbindung 146 vorgesehen, kleineren Schulter versehen, so daß es einen Setz- auf der ein Abscherkragen bzw. eine Abschermuffe kragen bzw. eine Setzmuffe 119 aufnehmen kann. 147 gelagert ist, der wiederum einen Reinigungs-Die Setzmuffe 119 ist mit »O«-Ringen 108 abge- stopfen 148 aufnimmt. Dieser Reinigungsstopfen ist dichtet, die in einem zwischen der Muffe 119 und vom herkömmlichen Typ, der allgemein zu Zemendem Hauptteil 112 angeordneten ringförmigen Teil 45 tierzwecken in Ölfeldern verwendet wird. Am unteren 120 vorgesehen sind. Dieser Ring ist an dem Innen- Ende der Verrohrung C₃ ist ein herkömmlicher rohr H mittels eines Sprengrings 121 befestigt, der Absetzkragen bzw. eine Absetzmuffe 149 befestigt, den Ring gegen eine an dem Hauptteil 112 vor- Unterhalb dieses Kragens ist ein Schuh 104 angegesehene Schulter drückt. Bei 122 ist ein weiterer ordnet.

solcher ringförmiger Teil vorgesehen, der die Muffe 50 Die Vorrichtung gemäß den Fig. 1 bis 4 wird auf

119 und den Hauptteil 112 gegeneinander abdichtet. die gleiche Weise, wie es in der Hauptanmeldung Dieser Ring wird durch einen Sprengring 123 daran beschrieben ist, in das Bohrloch eingefahren, bis gehindert, sich an dem Hauptteil 112 entlang nach die Schulter 114 des Verrohrungshängers an der oben zu verschieben. Am oberen Ende des Haupt- Schulter 110 des Verrohrungskopfes C₁ anliegt. Zu teils 112 ist ein Gewinde 107 oder eine andere Ein- 55 diesem Zeitpunkt rasten die federbelasteten Halterichtung zum Befestigen eines ringförmigen Teils 124 klauen (Niederhalteeinrichtung) 109 unter der Schulvorgesehen. Eine abgeschrägte Schulter 134, die quer ter 111 des Verrohrungshängerkopfes ein und verzu dem oberen Ende des Hauptteils und des ring- hindern so ein Zurückziehen des Aufhängers aus förmigen Teils 124 vorgesehen ist, bildet einen An- dem Bohrloch. Nun kann ein Umlauf hergestellt schlag für das Setzwerkzeug. Der Ring 124 dichtet 60 werden, um das Bohrloch vor dem Zementieren zu auch den Hauptteil gegen die Muffe 119 ab. reinigen. Nach Abschluß des Zementiercns wird der

Die Ringe 122 und 124, der Hauptteil 112 und Pumpstopfen 150 eingeführt und mittels der Pumpen die Muffe 119 bilden zwei Kammern, und zwar eine ständig Druck auf den Stopfen ausgeübt, um den obere Kammer 125 und eine untere oder Druck- Zement in seine vorgesehene Lage zu drücken. Wenn ausgleichskammer 126. In dem Hauptteil 112 vor- 65 der Stopfen 150 den Reinigungsstopfen 148 erreicht, gesehene Öffnungen 127 und 128 stellen eine Ver- rastet er in diesen ein und dichtet den Durchflußbindung für strömungsfähige Medien zwischen den querschnitt ab. Eine Schulter 170 verhindert, daß Kammern 125 und 126 und dem Innern des Innen- der Stopfen 150 sich weiter nach unten bewegt, und

eine Gleit- bzw. Keilverbindung 172 verhindert eine Aufwärtsbewegung des Stopfens 150. An der Oberfläche, d. h. oben am Bohrloch, ist so lange ein Druckanstieg festzustellen, bis die Zapfen 151 abgeschert worden sind und der Reinigungsstopfen 148 bis zum Absetzkragen 149 gepumpt worden ist, wo er mittels Sprengringen 103 einrastet und später nicht mehr im Bohrloch nach oben gedruckt werden kann. Wenn der Zement sich an der vorgesehenen Stelle befindet und die Zementierungsarbeiten beendet sind, befindet sich der Verrohrungshänger in der in F i g. 2 gezeigten Lage.

Während des Zementierens kann die hydraulische Setzeinrichtung zum Schließen des auf dem Verrohrungshänger angeordneten Packers durch Schwankungen des Pumpendrucks nicht vorzeitig betätigt werden, weil die Druckausgleichskammern 125 und 126 beide mit dem schwankenden Pumpendruck in Verbindung stehen, bevor die Bohrung mittels des Setzwerkzeugs, wie nachfolgend beschrieben, abgedichtet worden ist.

Nach Beendigung des Zementiervorgangs wird zum Setzen, d. h. zum Schließen des Packers 116, eine Kugel 102 in das Setzgestänge D fallen gelassen. Die Kugel bleibt auf einer Dichtfläche 152 liegen, die in dem Setzwerkzeughauptteil vorgesehen ist. Durch das Setzgestänge und durch den Durchlaß 143 im Setzwerkzeughauptteil, den Durchlaß 153 im Dichtungsglied 140 und den Durchlaß 127 im Innenrohr des Verrohrungshängers wird Druck auf die Kammer 125 im Verrohrungshänger ausgeübt. Der Druck in der Kammer 125 preßt den Dichtring 122 gegen die Gleitabschnitte 129. Die Gleitabschnitte drücken die Setzmuffe nach unten, so daß mittels des Kopfstücks 118 der Packer 116 gespreizt bzw. geschlossen wird. Danach befindet sich die Vorrichtung in der in F i g. 3 dargestellten Lage bzw. Stellung. Nach Druckentlastung bleibt der Packer in Schließstellung, weil der Gleitring in der Muffe in die Gleitabschnitte eingedrückt bzw. gegen diese gedrückt wird, wodurch sich diese in das Innenrohr des Verrohrungshängers eindrücken und beide Teile gegeneinander festgelegt sind.

Um das Setzwerkzeug aus dem Bohrloch zu entfernen, wird das Setzgestänge nach rechts gedreht, so daß sich das Setzwerkzeug mitdreht. Durch diese Drehung wird die verschiebliche Mutter 132 von dem Innenrohr des Verrohrungshängers gelöst. Das Setzwerkzeug kann dann, wie in Fig. 4 dargestellt, angehoben und außer Eingriff mit dem Innenrohr des Verrohrungshängers gebracht werden. Das Dichtglied 142 bewegt sich in Längsrichtung, so daß das über der Kugel befindliche Medium ablaufen kann, während das Gestänge aus dem Bohrloch gezogen wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verrohrungshänger mit einem Innenrohr, das auf einer in einem Bohrlochkopf vorgesehenen Schulter absetzbar ist, wobei der Ringraum zwischen dem Innenrohr und dem Verrohrungskopf mittels einer dem Innenrohr zugeordneten Einrichtung abdichtbar ist, die so angeordnet und ausgebildet ist, daß, bevor die Abdichtung geschlossen wird, ein durch diese zu dem Ringraum führender Durchgangskanal vorhanden ist, nach Hauptanmeldung P 1292603.3-24, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schließen der Abdichtung (116) eine hydraulische Betätigungseinrichtung (125,122) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung (116) nach Beendigung des Beta'tigungsdrucks durch mechanische Elemente (112, 129, 130) in ihrer Abdichtungsstellung gehalten wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Betätigungseinrichtung (125, 122) Druckausgleichseinrichtungen (125, 126) besitzt, die ein vorzeitiges unbeabsichtiges Abdichten bzw. Schließen der Abdichtung (116) infolge von Druckschwankungen, denen die Betätigungseinrichtung vor einer beabsichtigten Betätigung gegebenenfalls ausgesetzt ist, verhindern.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die am Innenrohr (H, 118) vorgesehene Schulter (114) mit mindestens einem Schlitz bzw. mit einer Uberleitungsöffnung (115) versehen ist, durch den bzw. durch die der Zementrücklauf erfolgen kann, wenn das Innenrohr in dem Verrohrungskopf (C₁) abgesetzt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen