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Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulisch setzbaren Bohrlochpacker
für Mehrstrangförderung aus einem Kopfteil und einem Unterteil, mit auf den Rohrsträngen
zwischen diesen beiden Teilen verschiebbaren elastischen Dichtungen, abgeschrägten
zylindrischen Auslenkteilen für doppelkeilförmige Klemmelemente und hydraulischen
Vorrichtungen, welche aus einem Kolben und einer Druckkammer bestehen.
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Ein bekannter Bohrlochpacker für Mehrstrangfördereinrichtungen weist
einen Packerkopf und einen Unterteil mit jeweils axial ausgerichteten Durchgangsbohrungen
in diesen geführte, im Packerkopf befestigte Rohrstränge, auf diesen zwischen dem
Packerkopf und dem Unterteil verschiebbare elastische Packerdichtungen und Auslenkteile
für die ausfahrbaren Klemmelemente auf. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind zwei
im Unterteil neben den Rohrsträngen angeordnete, zum Absetzen des Packers getrennt
hydraulisch beaufschlagbare Zylinder-Kolben-Einheiten vorgesehen, deren Beaufschlagung
über eine relativ komplizierte und dementsprechend störanfällige Ventilvorrichtung
erfolgt. Auf Grund des relativ geringen für die Einzelzylinder zur Verfügung stehenden
Raums neben den Rohrsträngen müssen die Kolbenstangen bei der bekannten Ausführung
relativ dünn bemessen werden, so daß die verfügbare Kraft zum Setzen der Packerdichtungen
und der Klemmelemente relativ gering ist. Die Klemmelemente sind bei der bekannten
Ausführung an ihrer Rückseite nur oben abgeschrägt.
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Es ist ferner eine Vorrichtung zur überkreuzführung der Strömungen
in konzentrisch übereinandergeführten Rohrsträngen bekannt, bei der ein Bohrlochpacker
für einen einzigen Rohrstrangdurchlaß vorgesehen ist. Der Bohrlochpacker wird mittels
zusammenwirkender Rechts- und Linksgewinde durch Drehen des Rohrstranges gesetzt
bzw. gelöst. Zur Verankerung der Packerdichtung werden Keilstücke mittels Gewindeführungen
beim Drehen des Rohrstrangs mit gleichmäßigem Vorschub aufeinander zugeführt und
drücken die doppelkeilförmig ausgebildeten Klemmelemente in genauer Parallelführung
gegen die Bohrlochwand.
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Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, einen mit einfachen und
betriebssicheren Mitteln setzbaren und lösbaren Bohrlochpacker für Mehrstrangförderung
anzugeben, dessen Dichtungen sowohl bei überdruck auf die Oberseite als auch bei
überdruck auf die Unterseite in ihrem gesetzten Zustand gesichert sind.
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Zu diesem Zweck wird, ausgehend von dem eingangs angegebenen Bohrlochpacker,
erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Auslenkteile außen durch eine längsverschiebliche
Manschette für die Klemmelemente und der Kolben mit dem unteren Auslenkteil verbunden
sind, der Kolben die Rohrstränge umgreift und eine auf seiner Außenwand gleitende
Muffe aufweist, welche die Druckkammer einschließt, die permanent mit einem der
Rohrstränge kommuniziert.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung zeichnet sich also insbesondere
vorteilhaft durch die Art der Ausbildung und Beaufschlagung der Druckkammer und
des diese abschließenden Kolbens aus, wobei letzterer infolge seiner großen Druckfläche
und unmittelbaren Verbindung mit dem unteren Auslenkteil eine gleiclmäßige und große
Kraftübertragung gewährleistet. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Muffe, der obere Auslenkteil und der untere Auslenkteil anfänglich in nicht
betätigter Stellung durch eine Reihe von in dieser Reihenfolge bei fortschreitendem
Druckanstieg in der Druckkammer gelösten Haltelementen festgehalten sind. Die Haltelemente
können gemäß einer bevorzugten Ausführungsform aus ersten Scherschrauben, welche
die Zylindermuffe mit einem unteren Packerteil verbinden, zweiten Scherschrauben,
welche die Manschette mit dem oberen Auslenkteil verbinden, und dritten Scherschrauben
bestehen, welche die Manschette mit dem unteren Auslenkteil verbinden.
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In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die die
Klemmelemente aufnehmende Manschette ein zylindrischer Körper ist, dessen oberes,
nach innen abgebogenes Ende in nicht vollständig gesetztem Zustand des Packers auf
einer nach oben weisenden Ringschulter des oberen Auslenkteils aufliegt und dessen
unteres Ende mit einer rohrförmigen, mit ihrer zylindrischen Innenfläche auf einer
Außenwand des unteren Auslenkteils und des mit diesem verbundenen Kolbens geführten
Hülse verschraubt ist, deren obere Stirnfläche im nicht gesetzten Zustand des Packers
die Auflagefläche für eine nach außen vorstehende Ringschulter des unteren Auslenkteils
bildet und deren untere Stirnfläche am Ende der Aufwärtsbewegung des Kolbens an
diesen anschlägt.
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Die Erfindung ist außerdem dadurch weitergebildet, daß die Außenflächen
der doppelkeilförmigen Klemmelemente einen unteren Abschnitt mit glatter Oberfläche
und einen gezahnten oberen Abschnitt aufweisen, wobei die Zähne des oberen Abschnitts
über die glatte Oberfläche des unteren Abschnitts nach außen vorspringen, und daß
das innen abgebogene Ende der Manschette bei einer Aufwärtsbewegung des oberen Auslenkteils
an dessen nach oben weisenden Ringschulter zur Anlage kommt, wobei die in Öffnungen
der Manschette gefaßten Klemmelemente aus der Eingriffsstellung nach innen verschwenkbar
sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind an der Unterseite
des Kolbens achsparallel angeordnete, jeweils in Öffnungen des unteren Packerteils
eingreifende Setzstangen angebracht, welche in den Öffnungen in Aufwärtsrichtung
beweglich angeordnet und in Abwärtsrichtung festgehalten sind.
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Im folgenden wird die Erfindung beispielsweise an Hand der Zeichnung
näher erläutert. In der Zeichnung zeigen F i g.1, 2, 3 und 4. ähnliche Längsschnitte
durch die Packeranordnung, deren Teile in verschiedenen, aufeinanderfolgenden Betätigungsschritten
dargestellt sind, F i g. 5 eine den F i g.1 bis 4 ähnliche Darstellung, bei welcher
die Teile des Packers in ihrer, gegenseitigen Lage im vollgelösten Zustand gezeigt
sind, F i g. 6, 7 und 8 Querschnitte entlang den Linien 7-7, 8-8 und 9-9 der F i
g.1, F i g. 9 und 10 vergrößerte Teildarstellungen von Längsschnitten zur Veranschaulichung
der verschiedenen Stellungen der Ankerelemente während der Betätigung des Packers,
F i g.11, 12, 13 und 14 Längsschnitte entlang den Linien 11-11, 12-12, 13-13 und
14-14 der F i g.1 bis 4 und
F i g. 15 eine der F i g. 14 ähnliche
Darstellung, welche die Lagebeziehung der Teile während eines Abschnittes der Betätigung
zeigt, der zwischen den in F i g. 4 und 5 dargestellten liegt.
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Der in den Figuren dargestellte Packer hat einen oberen Teil 20 und
einen unteren Teil 21, die beide im wesentlichen zylindrisch ausgebildet sind und
mit Längsabstand voneinander auf einem ersten Rohrstrang M1 und einem zweiten Rohrstrang
M2 angeordnet sind. Der obere Teil 20 ist mit einem Paar paralleler Bohrungen 22
und 23 versehen, die sich von einem Ende bis zum anderen erstrecken; der untere
Teil 21 weist ein Paar paralleler Bohrungen 24 und 25 auf, die in
Flucht mit den Bohrungen 22
bzw. 23 liegen, wobei die Bohrungen 22 und 24
den Rohrstrang Ml und die Bohrungen 23 und 25 den Rohrstrang M2 aufnehmen.
Der Rohrstrang M1 besteht aus zwei Teilen, dem oberen Abschnitt 26 und dem unteren
Abschnitt 27. Das obere Ende des letzteren trägt einen Abschnitt mit einem besonderen
Kreuzgewinde 28 nach dem USA.-Patent 3 083 767, das Links- und Rechtsgewindeabschnitte
aufweist. Der Gewindeabschnitt greift in eine Gewindefassung 29 ein, die im unteren
Ende des oberen Strangabschnittes 26 ausgebildet ist. Die Fassung weist ein linksläufiges
Innengewinde 29a auf, das für die entsprechenden Abschnitte des Gewindes 28 paßt.
Die Fassung 29 ist gleitfähig in einer Gegenbohrung 30
angeordnet,
die vom unteren Ende der Bohrung 22
ausgeht und in dieser eine nach unten
gekehrte Ringschulter 31 bildet. Das Äußere der Fassung 29 ist mit einer äußeren
Ringschulter 32 versehen. Ein Lagerring 33 ist im Rohrstrangabschnitt 26 zwischen
den Schultern 31 und 32 angeordnet, so daß eine freie Drehung des oberen Rohrstrangabschnittes
26 in der Bohrung 22 und der Gegenbohrung 30 für noch zu erläuternde
Zwecke möglich ist. Am unteren Ende nimmt die Gegenbohrung 30 einen Lagerring 34
auf, durch den ein Wälzlager für das untere Ende des oberen Rohrstrangabschnittes
26 geschaffen wird und der mittels eines Gewinderinges 36, der in das untere Ende
der Gegenbohrung 30 eingeschraubt ist, auf seinem Platz gehalten wird. Eine
O-Ring-Dichtung 37 ist im äußeren Ende des Fassungsteiles 29
angeordnet,
um zwischen diesem und der Wand der , Gegenbohrung 30 unterhalb der Schulter 32
abzudichten. Der untere Rohrstrangabschnitt 27 hat eine solche Länge, daß er normalerweise
unten aus dem unteren Teil 21 hervorragt; er ist an seinem unteren Ende mit
einer Außenschulter 38 versehen, welche einen Anschlag bildet, der die Abwärtsbewegung
des unteren Teiles 21 auf dem Rohrstrangabschnitt begrenzt. Die freien Enden der
beiden Rohrstrangabschnitte 26 und 27 sind mit Gewindevorrichtungen versehen, um
den Rohrstrang und die Dichtungseinrichtung, die darauf angeordnet sind, zu einem
Betätigungsgestänge 1 zu vereinigen, das zum Einfahren der Dichtung in die Bohrung
und zum Betätigen der Dichtung dient.
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Der untere Endabschnitt der Bohrung 23 im oberen Teil weist einen
verringerter Durchmesser und ein Innengewinde auf, um eine Fassung 40 zu bilden,
in welche das obere Ende des Rohrstrangs M2 eingeschraubt ist. Der letztere hat
eine solche Länge, daß er gewöhnlich unten aus dem Teil 21 hervorragt. Sein unterer
Endabschnitt ist mit einer Außenschulter 41 versehen, die mit dem unteren Teil 21
in Eingriff treten kann, um die Aufwärtsbewegung des Rohrstrangs M2 zu begrenzen.
Der letztere ist auch im Bereich seines unteren Endes mit einem inneren Ringsitz
42 versehen, welcher einen Stopfen, z. B. in der Form einer Kugel B (F i g. 2) aufnimmt,
um die Bohrung des Rohrstrangs M2 gegen einen nach unten gerichteten Durchlaß eines
Strömungsmittels abzudichten. Der obere Abschnitt der Bohrung 23 bildet eine Fassung,
um darin gleitend eine Bajonettmuffe 43 aufzunehmen, die mit einer äußeren Dichtungspackung
44 versehen ist, um zwischen der Muffe und der Wandung der Bohrung 23 abzudichten.
Die von der Bohrung 23 gebildete Fassung ist mit einem Paar sich gegenüberliegender,
nach innen vorspringender Zapfen 45 versehen, die mit J-Schlitzen
46
zusammenwirken, die im unteren Ende der Muffe 43 ausgebildet sind. Die
Zapfen 45 und die Schlitze 46
bilden eine lösbare Bajonettverbindung
zwischen der Muffe und dem oberen Teil 20 der Dichtung. Die Muffe 43 wird mittels
des Kragens 47 an ein zweites Bohrgestänge 2 angeschlossen. Das Bohrgestänge 2 wird
gewöhnlich in die Bohrung 23 eingeführt, nachdem die Dichtungsanordnung in das Bohrloch
auf dem Bohrgestänge 1 eingefahren worden ist. Ein Schnappring
48 ist an der Außenseite des Bohrstrangs 2 an einem Punkt angeordnet, der
kurz über der Schulter 41 liegt, wobei der Ring gewöhnlich in eine Ausnehmung
49 hinein vorspringt, die im oberen Ende der Bohrung 25 des unteren Teiles
ausgebildet ist, um die Aufwärtsbewegung dieses Teiles gegenüber dem Rohrstrang
M2 zu begrenzen, wobei es dem letzteren möglich ist, sich gegenüber dem Teil 21
für noch zu erläuternde Zwecke aufwärts zu bewegen. O-Ring-Dichtungen
50 und 51 sind in den Bohrungen 24 bzw. 25 angeordnet, um Strömungsmitteldichtungen
zwischen den Bohrungen und den Rohrsträngen, die sich durch diese hindurch erstrecken,
herzustellen.
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Eine Dichtungs- und Verankerungsanordnung A ist gleitfähig auf beiden
Rohrsträngen zwischen dem oberen und dem unteren Teil 20 bzw. 21 angeordnet. Die
Anordnung A weist eine Reihe von Elementen auf, zu denen in Reihenfolge von oben
nach unten ein ringförmiges Dichtungselement S, ein oberer Keil-Auslenkteil Ei,
ein unterer Keil-Auslenkteil E2, eine längsverschiebliche Manschette C, welche die
Auslenkteile außen miteinander verbindet, ein Satz mit Winkelabstand angeordneter,
mit dem Rohr in Eingriff tretender doppelkeilförmiger Klemmelemente G, die in der
Manschette C angeordnet und mit den beiden Auslenkteilen während der Betätigung
in Berührung treten, und eine durch Druckmittel betätigte, die Dichtung setzende
Vorrichtung H gehören, die zwischen dem unteren Auslenkteil E2 und dem unteren Teil
21 angeordnet ist. Das Dichtungselement S, die Auslenkteile Ei und E2 und die Betätigungsvorrichtung
H sind alle mit Parallelbohrungen versehen, die koaxial zueinander und zu den Bohrungen
22, 23 und 24, 25 in dem oberen und dem unteren Teil 20 bzw.
21 liegen. Diese Bohrungen nehmen die Rohrstränge M1 und M2 gleitend auf.
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Das zwischen dem oberen Auslenkteil EI und dem unteren Ende des oberen
Teiles 20 angeordnete Dichtungselement S weist einen oberen und einen unteren
Dichtungsring 52 und 53 auf, die aus biegsamem, elastischem Material hergestellt
sind und durch einen metallischen Abstands- und Trägerring 54 getrennt liegen. Ein
metallischer Druckring 55 ist zwischen dem unteren Dichtungsring 53 und dem oberen
Ende
des Auslenkteils Ei angeordnet. Der letztere ist daran durch
eine Mehrzahl von Zapfen 100 (F i g. 15) befestigt, welche durch den Auslenkteil
hindurchragen und in einen Ring 55 eingeschraubt sind.. Wie am besten in den F i
g. 6 bis 15 erkennbar ist, weist der Auslenkteil Ei einen zylindrischen Körper 56
auf, dessen Außendurchmesser etwas kleiner als der des Druckringes 55 ist, so daß
eine abwärts weisende Schulter 57 an dem unteren Ende des Ringes 55, welcher den
zylindrischen Körper 56 umgibt, gebildet wird. Das untere Ende des letzteren ist
mit einem ringförmigen, radial vergrößerten Flansch 58 versehen, der eine aufwärts
weisende Schulter 59 am unteren Ende des Körpers 56 bildet. Der Körper 56 hat die
Parallelbohrungen 60 und 61, um die Rohrstränge M1 und M2 aufzunehmen. Die Bohrung
61 ist in der Nähe ihres unteren Endes mit einer Gegenbohrung 62 versehen, wodurch
eine abwärts gekehrte Schulter 63 gebildet wird, die mit einem Schnappring 64 zusammenwirkt,
der von der Außenseite des Rohrstrangs M2 vorspringt und gleitend in der Gegenbohrung
62 aufgenommen wird, wobei er gegen die Schulter 63 zu einem noch zu erläuternden
Zweck stößt.
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Der untere Auslenkteil E 2 weist einen zylindrischen Körper 65 auf,
der an seinem oberen Ende in einem ringförmigen, radial sich erstreckenden Flansch
66 endet, der eine abwärts gekehrte Ringschulter 67 bildet, die den oberen Abschnitt
des Auslenkteils 65 umgibt. Die Manschette C weist eine rohrförmige Schale 68 auf,
welche die Flansche 58 und 66 des oberen und unteren Auslenkteils Ei und E2 umgibt
und an ihrem oberen Ende mit einem nach innen vorspringenden Flansch 69 versehen
ist, der eine abwärts gerichtete Ringschulter 70 bildet, die auf der Schulter 59
des oberen Auslenkteils sitzt. Das untere Ende der Schale 68 ist mit Innengewinde
versehen, in dem ein rohrförmiger Kragen 71 gefaßt ist, der den Körper 65 des unteren
Auslenkteils umgibt und an seinem oberen Ende eine aufwärts gekehrte Innenschulter
72 bildet, die gegen die Schulter 67 am unteren Auslenkteil E2 stößt. -Aus den F
i g. 6 bis 10 und 15 ist zu erkennen, daß die die Klemmelemente G aufnehmende Manschette
C mit rechteckigen Fenstern oder Öffnungen 73 versehen sind, in denen die Klemmelemente
G radial beweglich angeordnet sind. Die Klemmelemente G, die Manschette C und die
Auslenkteile Ei und E2 bilden eine Zweiweg-Verankerungsanordnung, deren Teile so
zusammengesetzt und angeordnet sind, daß die Dichtungsanordnung bei radialer Auslenkung
in einer umgebenden Bohrlochverrohrung W gegenüber Druckbeanspruchungen von oben
oder unten festgelegt ist, wobei eine Lösung durch einen aufwärts gerichteten Zug
an dem tragenden Rohrstrang möglich ist.
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Gemäß den F i g. 6 bis 10 weist die Verankerungsanordnung in Längsrichtung
aufeinander ausgerichtete, die Klemmelemente aufnehmende Schlitze 74 und 75 in den
gegenüberliegenden Abschnitten der zylindrischen Körper 56 und 65 auf. Diese Schlitze
sind mit nach innen abfallenden Bodenflächen 74a und 75a ausgestattet, die gleitfähig
mit den gegenüberliegenden Endabschnitten der Rückseiten der Klemmteile G in Berührung
treten, die durch den Raum zwischen den gegenüberliegenden Enden der Auslenkteile
hindurchragen und geneigte Flächen 76 und 77 aufweisen, welche allgemein den Bodenflächen
74a und 75a entsprechen. Die geneigten Flächen 76 und 77 schließen an einen
Mittelabschnitt 76a auf den Rückseiten der Klemmelemente an. Die Außenfläche jedes
Klemmelements weist einen unteren Abschnitt 78 mit glatter Oberfläche und einen
oberen Abschnitt auf, der mit Zähnen 78a versehen ist, die gegenüber dem Bereich
78 nach außen vorspringen. Wenn daher die mit Zähnen versehenen Abschnitte in greifender
Berührung mit der Wandung der Bohrlochverrohrung W sind, ist zwischen dem glattflächigen
Bereich der Klemmelemente und der umgebenden- Wandung der Bohrlochverrohrung W (F
i g. 9) ein Zwischenraum. Dieser Zwischenraum erlaubt eine nach hinten bzw. einwärts
gerichtete Kippbewegung des mit Zähnen versehenen oberen Abschnittes der Klemmelemente,
wenn der obere Auslenkteil Ei nach oben außer Berührung mit den geneigten Rückenflächen
76 der Klemmelemente bewegt und ein aufwärts gerichteter Druck gegen die unteren
Enden der Klemmelemente geübt wird. Die Längsränder der Rückenflächen der Klemmelemente
sind mit seitlich vorspringenden Rippen oder Flanschen 79 (F i g. 6, 7) versehen,
die so angeordnet sind, daß sie ein Herausfallen der Klemmelemente aus den Fenstern
73 nach außen verhindern, während sie eine begrenzte radiale oder Kippbewegung der
Klemmelemente, wie bereits erwähnt, zulassen. Die mit Druckmittel arbeitende Betätigungsvorrichtung
weist einen zylindrischen Kolben 80 auf, der auf den Rohrsträngen M1 und
M2 gleitet und fest mit dem unteren Ende des unteren Auslenkteils E mittels der
Zapfen 101 verbunden ist. Der Außendurchmesser des Kolbens ist im wesentlichen gleich
demjenigen des unteren Auslenkkörpers 65. Der Kragen 71, der den unteren Auslenkkörper
65 umgibt, erstreckt sich eine kurze Strecke über diesen hinaus nach unten, um gleitend
den oberen Abschnitt des Kolbens 80 zu umschließen. Der untere Abschnitt des letzteren
ist nach außen verbreitert, um einen Kolbenkopf 81 zu bilden. Eine Zylindermuffe
82 umgibt den Kopf 81, das untere Ende des Kragens 71 und den oberen Abschnitt des
unteren Teiles 21. Das untere Ende der Zylindermuffe 82 ist am unteren Teil 21 befestigt;
ihr oberes Ende ist anfänglich am unteren Ende des Kragens 71 mittels einer oder
mehrerer Abscherschrauben 83 lösbar befestigt. Ein Dichtungsring 84 ist außen am
Kolbenkopf 81 angeordnet, um eine gleitfähige Dichtung zwischen dem letzteren und
der Zylindermuffe 82 zu bilden. Dichtungsringe 85, 86 dichten zwischen dem Kolbenkopf
81 und den Rohrsträngen M1 und M2. Ein Dichtungsring 87 bildet eine Dichtung zwischen
dem Äußeren des unteren Teiles 21 und der Zylindermuffe 82.
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Der Raum zwischen dem unteren Ende des Kolbenkopfes 81 und dem oberen
Ende des unteren Teiles 21 bildet eine ausdehnbare Druckkammer 88, die über eine
Mehrzahl von Öffnungen 89 mit der Bohrung des Rohrstrangs M2 in Verbindung steht.
Die Öffnungen 89 erstrecken sich durch die Wand des Rohrstrangs M2 an Punkten hindurch,
die dem unteren Ende des Kolbenkopfes 81 benachbart liegen. Der Kragen 71 ist anfänglich
lösbar am Körper 65 des unteren Auslenkteils E2 mittels einer oder mehrerer Abscherschrauben
91 befestigt; das obere Ende der Manschette C ist gleichfalls anfänglich
lösbar am Körper 56 des oberen Auslenkteils Ei mittels einer oder mehrerer Abscherschrauben
90 befestigt. Die Abscherschrauben 83, 90 und 91 werden so ausge-
| wählt, daß ihre Stärke entsprechend, ihrer Reihen- |
| folge- zuniinriit.Das -heißt, däß die e"sainte- Scher= |
| Festigkeit der,Absclierschräüben-83 'geringer als die |
| der Schrauben 90 und diese Wiederuni' geringer als |
| die der Schrauben' 91. ist. Diese Reihenfolge der |
| Festigkeiten ist erforderlich^in 'Ve'r'bindung--mit der |
| Arbeitsweise der Vorrichtung" die nachfolgend er= |
| läutert wird.. - - - ' - |
| ` Nach den F i g. 8 und-11- bis-15 ist der Kolben 80 |
| mit dein unteren Teil' 21 durch- eine Mehrzahl vöii |
| parallelen zylindrischen Setzs"tdrigen 92 verbunden; |
| deren obere Enden in dem Kölhenkopf $1 einige= |
| schraubt sind- und deren untere"Enden-durch mit-Ab- |
| stand parällel-'zueihander :liegende *Öffnungen -93 in |
| den': unterer- :Teil' '21 eingreifen.- 'bie 'Ö11üungen 94 |
| haben' eine nach =unten sich' verjüngende Kegelform |
| und können eine Mehrzahl voii kleinen strebepfeilz |
| artig gezahnten Keilen 94 aufnehmen; - welche die |
| Stäiigen'92 uhigebeü,: Kleine abgedichtete Ringkolben |
| 95 sitzen -in den Öffnungen l3 -'und -werden durch |
| Schnappringe ,96 -än- Qrt@und-SfeEe gehhlteri. Wenn |
| Stiörüungsmitteldruck iii die Kammer 88 eingeleitet |
| wird, wird Blei Kolben '80-' gegänüber- dezd ünteieh |
| Teil 21 nach oben.gedrückt.und-gleichzeitig die Stan- |
| gen 92 durch die Öffnungen 93- und die Keile 94 hin- |
| 2tttrclt fräcit @öben@ gezogen.-Durch-den-t@rirck, tler auf |
| hiä`oberen Endender Keile 94 filier die kleinen lting- |
| keilben ünd'düreh die -Rücktyiikung zwischeü-der-Ab- |
| schtägung", der' Öifnüngen3 =tznd`- der Ieile-`94 `aus- |
| geübt -Wird@erden die=Keile #veänläßt, die'Stängen |
| 92 zu -halten und -eine-Rüekzügsbewegung des Kol- |
| bens 80 gegenüber' dein unteren Teil 21 -zu@ verhin- |
| dern: |
| l@ie@rbeitsweise dei'Voirehtung'ist die färigende: |
| Oie- m'F i g1 dargesfelfte -Änordnung clre- 'an. dem |
| @öhr@estähge 1 angeordnet ist, @vird@in die-Bohrloch- |
| #Verrohrung' W bis zur Teufe eingefähi-eh ;än wetcher |
| fe- gesetzt'werden-soll: Däs@zweite B:ohrggestänge 2, |
| welches' die Muffe 4'3 trägt, wird in-däs Bohrloch ein- |
| _kefähren. und --in die- Boh-nihg' 23 -eingefügt und' ge- |
| ringfügig -in- ' dem Au'sma'ß' gedreht; das erforderlich |
| ist,' um die f=Schlitze 46 mit *deri Zäpfen '45 in Ein- |
| griff zu bringen, wodurch' der-'Rohrs trangl;-iiii oberen |
| Teil 20 fest verriegelt ist: `In-diesem Anfangsstadium |
| der-Betätigung sind alle Gruppen der Abschersc'hrau- |
| ben 83, 90. und 91" in einer -Lage,. in - welcher der |
| obere und der -untere Nüslenktel Ei und E2 in relativ |
| zurückgezogener Stellung gehalten werden,- wobei die |
| depelkeilförmigen - KleinrneIemente G -" derrientspre- |
| chend (F i :g. 11) zuitckgezogen liegen. |
| -' Ein Stopfen,- wie-z:-B.`die KugefB,-wiid durch den |
| Rbhtstfang Z eingeführt oder nach- unten gepumpt, |
| uni mit dein- Sitz 42 in- Eingril# zu treten und die Boh- |
| rung.des Rohfsri-ängs M; (F i g. 2) zuschließen. Dar- |
| auf wird der tjruck des -Ströinung@mittels, Welches in |
| (leh Rohrstrang 2`eingepurript Wird,-erliöht und tritt |
| durch die Öffnungen 89n die Druckkammer 88 ein. |
| Da der untere Teil,-:21 auf der Scliultei' -38 gegen eine |
| abwärts gerichtete Bewegung gerichtet- ist,- wirkt der |
| Druck auf-den:Kolben 80 urid'wäch'st än; bis die Ab- |
| scherschrauben 83, die -schwächsten in den Schrau- |
| bengrupl5en, . abgeschert sind (F I g.'- 2). Nach Ab- |
| scherung der Scherschrauben 83 setzt der Kolben 80 |
| seine Aufwärtsbewegung fort und drückt den unteren |
| Auslerikteil E,,- nach oben, "wodurch die Klemm- |
| elemente G haltende Manschette C angehoben wird. |
| Durch die Verbindung, welche durch, die Abscher- |
| schrauben 91 : gebildet wird, wird ach der obere |
| Auslenkteil El nach. oben gedrückt, wodurch das |
| Dichtungsglied S zusammengedrückt und an die Wan- |
| dung, der Bohrlochverrohrung W satt angelegt wird: |
| Bei Erhöhung der Druckkraft werden die -Abscher- |
| schrauben 90, die etwas schwächer. als die Abscher- |
| schrauben 91 sind, zerbrochen (F i g. 3), wodurch der |
| untere Auslenkteil E2 seine aufwärts gerichtete Be-7 |
| wegung fortsetzen kann, während der.obere Auslenk= |
| teil El seine Lage beibehält. Diese aufwärts - gerich= |
| tete Bewegung des oberen Auslenkteils E2 schiebt die |
| Klemmelemente G mit der Manschette C. (F i g, 13) |
| aufwärts, wodurch schräg aufwärts verlaufende Ah- |
| schnitte der Klemmelemente.übei die entsprechenden |
| geneigten Flächen des oberen Auslenkteils E@ bewegt |
| und die Klemmelementeradiäl nach.außen gedrückt |
| werden, -so daß sie in die Wandung der Bohrloch- |
| verröhrung W eingreifen. Beim Einfressender Klemm= |
| elemente in die-Wandung der Bohrlochverrohrung; W |
| greift eine, fortwährend anwachsende, aufwärts - ge- |
| richte Kraft am Kolben 80- an und erreicht eine solche |
| Größe; die ausreicht, um, die Abscli rschraüben91.Z-U' |
| brechen.- Dann kann -sich ' der untere Auslenkteil- E' |
| gegenüber der- Manschette C -(F 'i g: ; 4 und 14.)-' auf-' |
| Warts bewegen. Dadurch wird der untere Ä,>äslenl |
| teil E2 in Berührung 'mit den unteren geneigten Flä- |
| cheri 7'7 der Klemmelemente gebracht, so .4ä13 diese |
| Sinter der zusätzlich wirkenden Kraft noch st'a',rker |
| gegen die Wandung der Böhrlochverrohrung W nach |
| äüßen-gedrückt werden.- |
| `Während--der -Aüfwärtsbewegung,'des -Kolbens _80 |
| zur Ausführung der vorstehend beschriebenen'Foige |
| von Vorghngeriwerden äueli -die Setzstangen 92 durch |
| die Öffnungen 93 nach qben und»über'die gezähnten |
| Flächen der Keile 94 gezogen. Sobald der Kolbeh.$0 |
| sein Hubende erreicht hat, wobei die Dichtung @' zü- |
| säfmengedrückt und. die Klemmelemente.C. gesetzt |
| sind und- ddinentsprechend 'die ge@sarrite- Fackervor- |
| richtung_eingesetzt worden ist, verhindern die-Sthngen |
| 92 äürclAbstützung-an den Keifen 94 die Rück- |
| f'ührung des'Kofbens 80 und' halten dadurch- die Dich= |
| tüngsvorrichtung in der gesetzten Lage.- |
| ` Da die oberen'und ürrteren Auslenkteile-.Ei-und E@ |
| in voller. Berührung mit den Klemmelementen G, sind |
| und sich dabei gegehüberliegen, wird die Dichtüngs- |
| einrichtüng jetzt fest gegen Drücke gehalten, die-voü |
| öheri oder von unten auf die Einrichtung einwirken: |
| 'Falls der Packer gelöst werden soll, ist die folgende |
| Reihe von Schritten auszuführen: Der Rohrstrang 2 |
| Wird durch Bewegungen gelöst; die' ausreichen, um-die |
| T Verbindung zu lösen, und wird- aus dem Bohrloch |
| herausgezogen. Das Gestänge 1 wird dann in Rechts= |
| richturig gedreht. Dadurch wird der obere Abschnitt |
| 26 des Rohrstranges EI ,zur. Drehung in der Gegen- |
| bohrung 30 gebracht, und auf#Grund des, Eingriffes |
| des Linksgewindes 29a mit den Linsgewihde- |
| abschnitten des Kreuzgewindes 28 wird der . untere |
| Röhrstrangäbschnitt 27 abwärts bewegt, da sich der |
| obere Röhrstrangabschnitt nicht aufwärts -bewegen |
| kann, bis- das obere Ende des unteren Rohrstrang- |
| abschnittes 27 vollständig vom oberen Abschnitt 'ab- |
| geschraubt ist. Darauf wird ein aufwärts gerichteter |
| Zug auf das Gestänge 1 ausgeübt, um den oberen Teil |
| 20 der Dichtungseinrichtung anzuheben. Danach kann |
| sich das Dichtungselement S zusammenziehen und |
| übt einen aufwärts gerichteten Zug auf den oberen |
| Auslenkteil El aus, wodurch der letztere dazu ge- |
| bracht wird, sich gegenüber. den Klemmelementen G |
| aufwärts zu bewegen und einen, freien Raum hinter, |
den oberen Abschnitten der Klemmelemente G zu schaffen. Fortgesetzte
Aufwärtsbewegung des oberen Auslenkteils Ei bringt die Schulter 59 in Berührung
mit. der Schulter 70 -der @.Manschstte C und überträgt die aufwärts gerichtete Bewegung
auf die letztere, die sich daraufhin aufwärts bewegt; bis die unteren Endwände der
Öffnungen 73 gegen die unteren Enden der Klemmelemente G anschlagen. Die Aufwärtskraft,
die damit gegen- die:: unteren .,Endete der Klemmelemente ausgeübt wird, bringt
diese dazu, um einen Drehpunkt. zu kippens ,der zwischen den oberen Enden der geneigten:
Flächen, 75 a und den benachbartem Abschnitten der Klemmelemente gebildet ist. Wegen
des freien Raumes zwischen den glattflächigen Bereichen
78 der Klemmelemente
der umgebenden Bohrlochwandung wird die Kippbewegung dadurch ermöglicht, daß der
untere Abschnitt der Klemmelemente nach außen schwingt, während der obere Abschnitt
nach innen gegen die geneigte Fläche
74-a
des oberen Ausienkteils kippt.
Dadurch werden die Keilzähne
78 außer Eingriff mit der Wandung der Bohrlochverrohrung
W gebracht und die. Klemmelemente von der Bohrlochverrohrung (F i g. 10 und 15)
gelöst. Nach Lösen der Klemmteile und des Dichtungselements S ist der Packer frei
und kann vollständig aus dem Bohrloch herausgezogen werden. Dies kann nach der Darstellung
der F i g. 5 dadurch. geschehen, daß der untere Abschnitt
27 des Rohrstrangs
Ml in dem Bohrloch am Bohrgestänge
1 und an irgendeiner anderen Dichtungseinrichtung
oder einer anderen Vorrichtung, die daran angeordnet ist und sich im Bohrloch befindet,
befestigt bleibt. Es ist auch zu beachten, daß, wenn die Dichtungseinrichtung vollständig
gelöst ist und aufwärts gezogen wird, der untereTeil 21 gegen Lösen vom-Rohrstrang
M2 durch Eingriff mit der Schulter
38 (F i g. 5) gehalten wird.
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Die vorstehenden Ausführungen zeigen, daß der oben beschriebene Bohrlochpacker
für Mehrstrangförderung eine Zweiwegdichtung darstellt, die hy-
draulisch
gesetzt und mechanisch unter leichter Drehung des Betätigungsgestänges gelöst werden
kann. Dadurch wird der Aufwand für das Setzen und Lösen der Dichtung sehr gering
gehalten. überdies wird durch die Schaffung einer Dichtungseinrichtung der dargestellten
Art, die mit entgegengesetzt liegenden Auslenkteilen versehen ist, welche mit Zweiweg-Klemmelementen
zusammenarbeiten, der Aufbau der Dichtungseinrichtung erheblich vereinfacht im Vergleich
zu den bekannten Zweiweg-Dichtungseinrichtungen. Auch die Bedienung der Einrichtung
wird nicht nur beträchtlich vereinfacht, sondern gewährleistet auch ein hohes Maß
an Betriebssicherheit.
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Wenn die Dichtungseinrichtung aus dem Bohrloch herausgezogen worden
ist, kann ein üblicher Gestängekeilfänger oder ein ähnlicher Teil in das Bohrloch
eingefahren werden, um durch übliche Rechtsdrehung mit dem Rohrstrang Ml verbunden
zu werden, so daß das im Bohrloch verbliebene Gestänge 1
und die daran befestigten
Keile, falls erforderlich, ebenfalls herausgezogen werden können.
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Das Stärkenverhältnis der verschiedenen Abscherschrauben wird so gewählt,
daß das Brechen der Schrauben in der richtigen Reihenfolge gewährleistet ist. Scherschrauben
verschiedener Stärken können für diesen Zweck ausgewählt werden, um den auftretenden
Bedingungen und der Art der anderen Teile zu entsprechen. Zum Beispiel können die
Scherschrauben 83 drei 7/1e"-NC-SAE-4140-Scherschrauben sein, die eine Scherfestigkeit
von etwa 6000 kg haben: Mit einer wirksamen Fläche des Zylinders 82 von 93;8
cm2 werden diese Schrauben durch einen Druck von 43,7 kg/cm2 abgeschert. Die Scherschrauben
90 können fünf 1/z "-NC-Scherschrauben mit einer Gesamtscherfestigkeit von etwa
13 600 kg sein. Diese Scherschrauben brechen - bei Anwendung von etwa 145 kg/cm2.
Die Scherschrauben 91 können fünf $/s"-NC-Scherschrauben mit einer Gesamtscherfestigkeit
von 17 690 kg sein. Dieshrauben brechen bei Anwendung von etwa 190 kg/cme: Während
des Einsatzes treten die--Druckerhöhungen schnell auf, so daß das Brechen der Scherschrauben
in der Reihenfolge -ebenfalls sehr schnell erfolgt und die Dichtungseinrichtung
in einer. sehr kurzen Zeitspanne gesetzt ist, wenn der Strömungsmitteldruck ansteigt.
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Die dargestellte- Ausführungsform zeigt die erfindungsgemäße Dichtungseinrichtung
zur Verwendung. von zwei Rohrsträngen. Die Einrichtung kann jedoch auch leicht so
abgewandelt werden, daß sie mit mehr als zwei Strängen verwendet werden kann.