DE1583001C3 - Bohrlochwerkzeug - Google Patents

Description

Expander für die Übertragung des Fluiddrucks im Bohrloch unterhalb des Packers auf die aufwärts gekehrte Querfläche des Expanders vorgesehen sein.

Ein mit dem Körper verbundener Kolben, der gegen den Expander abgedichtet ist, kann zur Unterbindung der Übertragung des Fluiddrucks im Bohrloch unterhalb des Packers auf die abwärts gerichtete Querfläche des Expanders vorgesehen werden, während das Bohrlochwerkzeug vorzugsweise eine Kompressionshülse zwischen dem Körper und dem Packer aufweist, die einen Anschlag für den Packer besitzt, der eine Querfläche aufweist, die dem Fluiddruck im Bohrloch unterhalb des Packers ausgesetzt ist.

Die abwärts gerichtete, dem Fluiddruck im Bohrloch oberhalb des Packers ausgesetzte Querfläche und die dem Fluiddruck im Bohrloch unterhalb des Packers ausgesetzte, aufwärts gerichtete Querfläche des Expanders können an einem mit dem Expander fest verbundenen Ringkolben vorgesehen sein, der gleitbeweglich relativ zu dem zylindrischen Körper angeordnet und gegen die Kompressionshülse und eine * Ringmuffe des Expanders abgedichtet ist.

Zweckmäßigerweise werden mittels des Körpers betätigbare Einrichtungen für ein lösbares Verriegeln der Greifsegmente und des Packers in der eingezogenen und der expandierten Position vorgesehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Bohrloch mit Bohrloch-Werkzeug für die Isolation einer Arbeitszone im Bohrloch.

Fig. 2A ist ein Längsschnitt durch den oberen Abschnitt eines Bohrloch-Werkzeuges gemäß vorliegender Erfindung, wobei die Teile in ihrer relativen Lage zueinander für Längsbewegung im Bohrloch angeordnet sind.

F i g. 2B ist eine Darstellung ähnlich F i g. 2A für den unteren Abschnitt des Werkzeuges gemäß der Erfindung; die Figur zeigt demgemäß die untere Fortsetzung der Fig. 2A.

F i g. 3 ist ein Querschnitt längs der Linie 3-3 in ■ F i g. 2A.

F i g. 4 ist ein Querschnitt längs der Linie 4-4 in F i g. 2B.

Fig. 5A ist ein Schnitt ähnlich Fig. 2B, jedoch mit den Teilen in relativer Stellung zueinander, die sie einnehmen, wenn das Werkzeug in dem Bohrloch gesetzt ist.

F i g. 5B ist die unterste Fortsetzung von F i g. 5A und

Fig.6 ist eine Teildarstellung eines abgewandelten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung.

Gemäß F i g. 1 ist ein Bohrloch B mit einer Führung oder Verrohrung C ausgekleidet, wobei das Bohrloch die Erdformation Fdurchteuft, die untersucht, behandelt oder stimuliert werden soll. Eine Zone Z des Bohrlochs B ist von einem Packer P-X am oberen Zonenende und einem Brückenstopfen P-2 am unteren Zonenende isoliert. Ein Rohrstrang T ist mit dem Packer Pl verbunden und schafft so Zugang zur Zone Z von der Erdoberfläche her. Perforationen 5 erstrecken sich durch die Verrohrung Cund in die Formation E, so daß die Flüssigkeiten zwischen der Zone Z und der Formation F kommunizieren können. Der Packer P-X kann irgendeine konventionelle Einrichtung sein, wie sie normalerweise in Gebrauch ist, beschrieben und dargestellt z. B. in der US-Patentschrift 30 20 959, oder der Packer kann gemäß dem Konzept der vorliegenden Erfindung ausgebildet sein, wie im folgenden unter Bezugnahme auf einen Brückenstopfen erläutert werden soll.

In den F i g. 2A und 2B sind Einzelheiten des Werkzeuges P-2 dargestellt, das einen rückziehbaren Brückenstopfen bildet, welches Werkzeug einen im allgemeinen rohrförmigen Körper 10 umfaßt, der sich durch die Länge des Bohrloch-Werkzeugs P-2 erstreckt. Der Körper 10 weist eine Mittelbohrung 11 auf, die sich durch ihn erstreckt und am unteren Ende durch verschiedene seitliche Öffnungen 12 nach außen führt. Das obere Ende des Körpers ist durch einen eingeschraubten Verbindungskopf 13 mit J-förmigen Schlitzen 14 auf dem Umfang verschlossen, um eine Verbindung zu einem herausziehbaren Brückenstopfenüberwerfer O zu ermöglichen (Fi g. 1). Ein O-Ring oder eine andere Abdichtung kann die eingeschraubte Verbindung flüssigkeitsdicht machen.

Eine Vielzahl von Nebenschlußöffnungen 17 erstrekken sich seitlich durch die Wandung des Körpers 10 unterhalb des Verbindungskopfes 13. Abdichtungselemente 18 und 19 sitzen in ringförmigen Nuten ober- und unterhalb der Öffnungen 17. Ein Ventil 20 ist verschieblich auf dem Körper 10 in der Nähe der Öffnungen 17 angeordnet und beweglich zwischen einer unteren Stellung, wie in F i g. 2A dargestellt, in der die Nebenschlußöffnungen 17 offen sind, und einer oberen Stellung, wo das obere Ende des Ventils 20 an das untere Ende 21 des Verbindungskopfes 13 anstößt. In der oberen Stellung überdeckt das Ventil 20 die Öffnungen 17 und wirkt in Verbindung mit den Abdichtungselementen 18 und 19 als Abblockung für den Flüssigkeitsdurchfluß durch dieselben. Mehrere Federfinger 22 erstrecken sich vom unteren Ende des Ventils 20 und besitzen vergrößerte Kopfabschnitte 22 einer solchen Größe, daß sie mit einer aufwärts gerichteten Schulter 24 des Körpers 10 zusammenwirken können, wenn das Ventil sich in seiner oberen Stellung befindet. Eine ganz bestimmte abwärtsgerichtete Kraft ist erforderlich, um eine Aufwärtsflexion der Federfinger 22 und eine Abwärtsbewegung des Ventils 20 zu bewirken. Dieser vorbestimmte Widerstand entgegen einer abwärts gerichteten Bewegung hält das Ventil 20 in seiner oberen, die Öffnungen verschließenden Stellung.

Ein Zwischenabschnitt des Körpers 10 erweitert sich, um eine nach unten gerichtete Schulter oder einen Anschlag 27 zu bilden. Die Schulter 27 weist eine Bohrung 28 auf, mit einer solchen Größe, daß eine Kompressionshülse 29 aufgenommen werden kann. Das untere Ende der Kompressionshülse 29 weist einen nach auswärts gerichteten ringförmigen Flansch 30 auf und bildet damit einen nach oben gerichteten Anschlag. Ein elastomerer Packer 31 ist rings um die Kompressionshülse 29 angeordnet, und seine Enden wirken mit den Anschlägen 27 und 30 zusammen.Typische O-Ringdichtungen 32 und 33 sind zwischen dem oberen Anschlag 27 und der Kompressionshülse 29 einerseits und zwischen der Kompressionshülse 29 und dem Körper 10 andererseits vorgesehen, um ein Lecken von Flüssigkeit dazwischen zu verhüten.

Ein Ringkolben 36 ist verschieblich im Körper 10 unterhalb der Kompressionshülse 29 und dem Packer 31 angeordnet. Der Konus eines Expanders 37 ist mit dem Ringkolben 36 durch eine Ringmuffe 38 verbunden, die mit dem Ringkolben verschraubt ist. Eine Abdichtung 39 dichtet die Schraubverbindung 40 ab, und ein weiteres Abdichtungselement 41 sitzt zwischen der inneren Peripherie des Ringkolbens 36 und einer Außenoberflä-

ehe des Körpers 10.

Die Ringmuffe 38 bildet eine innere ringförmige Ausnehmung 43, die sich von der Oberseite 44 des Expanderkonus bis zur Unterseite 45 des zugeordneten Ringkolbens 36 erstreckt. Die Ausnehmung 43 nimmt verschieblich einen Ringflansch 46 auf, der einstückig mit dem Körper 10 verbunden sein kann. Ein geeignetes Dichtelement 47 dichtet zwischen der äußeren Peripherie des Flansches 46 und der inneren Peripherie der Muffe 38, so daß sich eine flüssigkeitsdichte Kammer 48 zwischen der Oberseite des Flansches 46 und der unteren Querfläche 45 des Ringkolbens 36 ergibt. Man erkennt, daß das Volumen der Kammer 48 insofern variabel ist, als der Ringkolben 36 und der Körper 10 relativ zueinander beweglich sind.

Ein rohrförmiger Käfig 50 sitzt beweglich auf dem unteren Endabschnitt des Körpers 10, wobei sein unteres Ende normalerweise mit der aufwärts gerichteten Schulter 51 des Körpers zusammenwirkt. Eine Vielzahl von sich in radialer Richtung erstreckenden und in Umfangsrichtung im Abstand verteilter Ausnehmungen 52 im Käfig 50 nehmen konventionelle Hemmschuhblöcke 53 auf, die durch Federn 54 nach außen gedrückt werden, um so mit der Bohrlochverrohrung in Eingriff zu gelangen; die Auswärtsbewegung der Blöcke wird durch Anschläge 56 begrenzt.

Die Hemmblöcke 53 wirken als Verzögerung für Rotations- und Längsbewegungen des Käfigteiles 50 innerhalb der Bohrlochverrohrung C. Für die Steuerung der relativen Längsbewegung zwischen dem Käfig 50 und dem Körper 10 sind obere bzw. untere segmentartige Ratschenteile 57 bzw. 58 innerhalb des inneren ringförmigen Ausnehmungsraumes 59 und 60 des Käfigs 50 angeordnet. Die Ratschenteile 57 und 58 weisen innere Verzahnungen auf, die selektiv mit äußeren, komplementär geformten Zähnen 62 und 63 des Körpers zusammenwirken können. Die oberen Körperzähne 62 sind nach unten gerichtet, so daß — wenn sie in Eingriff mit den oberen Ratschenteilen 57 stehen — der Käfig 50 sich nicht relativ zum Körper 10 nach oben bewegen kann. Die Körperzähne 62 können jedoch mit den Ratschenteilen 57 durch eine Rechtsdrehung außer Eingriff gebracht werden. Die unteren Körperzähne 63 sind nach oben gerichtet, so daß sie im Zusammenwirken mit den unteren Ratschenzähnen 58 verhindern, daß der Körper 10 relativ zum Käfigteil nach oben verschoben werden kann. Ebenso wie im Falle der oberen Körperzähne 62 können jedoch auch die unteren Körperzähne 63 mit den unteren Ratschenteilen 58 durch eine Rechtsdrehung außer Eingriff gebracht werden. Infolge der Form der Zähne 62 und 63 können, wie man erkennt, die oberen Körperzähne 62 durch die oberen Ratschenteile 57 nach oben geratscht werden, und die unteren Körperzähne .63 nach unten mittels der unteren Ratschenteile 58. Vorsprünge 64 des Käfigs 50 greifen zwischen Segmente der Ratschenteile 57 und 58, wie in Fig. 2B und 4 dargestellt, so daß die Ratschenteile sich nicht relativ zum Käfig drehen können, wenn der Körper 10 verdreht wird. Federnde Bänder 66 können innerhalb von Nuten 67 rings um die Ratschenteile 57 und 58 angeordnet werden und dienen dazu, eine Radialausdehnung der Ratschen zu ermöglichen, wenn die Körperzähne durchratschen, während sie andererseits einen Zug nach innen bewirken.

Eine Vielzahl von Greifsegmenten 70 wird vom oberen Ende des Käfigs 50 getragen. Die Segmente 70 können äußere Vorsprünge oder Zähne 71 auf der Peripherie aufweisen, die für das Eingreifen in die Bohrlochverrohrungswandung ausgebildet sind und eine Bewegung des Bohrloch-Werkzeuges in jeder Richtung verhindern. Die Segmente 70 können auch innere abgeschrägte Oberflächen 72 aufweisen, die nach oben und außerhalb des Körpers 10 divergieren und komplementär sind zu äußeren geneigten Oberflächen 73 am Konus des Expanders 37 in einer solchen Weise, daß — wenn der Expander in Eingriff mit den Greifsegmenten 70 gebracht wird — eine Abwärtsbewegung des Expanders relativ zu den Segmenten 70 veranlassen wird, daß eine Auswärtsverschiebung der Greifsegmente 70 erfolgt, um so in Eingriff mit der Bohrlochverrohrungswandung zu gelangen. Das untere Ende jedes Greifsegments 70 kann mit einer Zunge 74 versehen sein, die mit einer geneigten Nut 75 des Käfigteiles 50 in Eingriff steht, so daß die Greifsegmente 70 vollständig nach außen bewegt werden können. Federteile 76 mit rechteckigem Querschnitt können an der äußeren Oberfläche des Käfigteiles 50 befestigt sein, deren freie Enden gegen die Greifsegmente 70 in Richtung auf ihre zurückgezogene Stellung drücken.

Gemäß der vorliegenden Erfindung hat der Abschnitt des Körpers 10 nächst dem Packer 31 mindestens einen Flüssigkeitsdurchlaß 80, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, der sich längs von Öffnungen 81 und 82, die in Kommunikation mit dem Bohrlochringraum oberhalb des Packers 31 stehen, zu Auslaßeinrichtungen 83 erstreckt, die mit der unteren Querfläche 45 des Ringkolbens 36 kommuniziert. Man erkennt demgemäß, daß die Querfläche 45 des Ringkolbens 36 dem Flüssigkeitsdruck im Bohrlochringraum oberhalb des Packers 31 ausgesetzt ist, während die aufwärts gerichtete Querfläche 84 des Ringkolbens 36 dem Flüssigkeitsdruck im Bohrlochringraum unterhalb des Packers 31 ausgesetzt ist. Es ergibt sich, daß — wenn immer der Packer 31 gesetzt ist und der Flüssigkeitsdruck unterhalb des Packers 31 den oberhalb desselben überschreitet — das Druckdifferential auf das Kolbenflächendifferential A als eine Kraft einwirkt, die den Konus des Expanders 37 nach unten zu bewegen sucht und demgemäß die Greifsegmente 70 in kräftigeren Eingriff mit der Bohrlochverrohrung verschieben wird. Demgemäß wird ein nach oben wirkendes Druckdifferential anstatt den Bohrlochpacker zu lösen, wie es normalerweise der Fall ist, so wirken, daß der Bohrlochpacker P-2 sogar noch stärker sich in der Bohrlochverrohrung verankert. Wenn andererseits ein nach unten gerichtetes Druckdifferential auf das Werkzeug einwirkt, wird der höhere Druck in die Kammer 48 übertragen, um so nach oben auf die Unterseite des Ringkolbens 36 zu wirken. Der Druck wirkt jedoch gleichzeitig nach unten auf die Querfläche des expandierten Packers 31 und auf die Kompressionshülse 29, so daß die verbleibenden Kräfte auf den Expander 37 noch immer nach unten gerichtet sind, um so die Greifsegmente 70 nach außen zu pressen.

Ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines Bohrlochwerkzeugs gemäß der Erfindung ist in Pig. 6 dargestellt. Ein schwimmender Ringkolben 86 sitzt verschieblich in der Ausnehmung 43 oberhalb des Expanders 37. Geeignete Abdichtungen, z. B. O-Ringe 87 und 88 dichten zwischen der inneren Peripherie des Kolbens 86 und der äußeren Oberfläche des Körpers 10, sowie zwischen der äußeren Peripherie des Kolbens 86 und der inneren Oberfläche der Muffe 38. Eine Ringschulter 89 des Körpers 10 begrenzt die Aufwärtsbewegung des Kolbens 86 innerhalb der Ausnehmung 43, und die Abwärtsbewegung wird begrenzt durch die

obere Oberfläche 44 des Expanders 37. Falls- der Flüssigkeitsdruck oberhalb des Packers 31 niedriger ist als der Druck unterhalb desselben, wirkt der Schwimmkolben 86 mit der Schulter 89 des Körpers 10 zusammen. Ein höherer Flüssigkeitsdruck unterhalb des Packers 31 übt abwärtsgerichtete Kräfte aus auf den Kolben 36, der mit dem Konus des Expanders 37 verbunden ist, ebenso wie bei der Anordnung nach den Fig.5A und 5B, wodurch die auswärts gerichteten Kräfte erhöht werden, die die Greifsegmente 70 in Eingriff mit der Bohrlochverrohrungswandung halten. Darüber hinaus wird der Schwimmkolben 86, falls der Druck oberhalb des Packers 31 höher wird, nach unten bewegt, um die obere Fläche 44 des Expanders 37 zu berühren, wodurch Kräfte übertragen werden, die infolge dieses Druckes direkt auf den Konus des Expanders 37 wirken. Demgemäß sind die verbleibenden Kräfte auf den Expander 37 nach unten gerichtet, ebenso wie es der Fall ist bei der Ausführungsform, die in den Fig. 5A und 5B dargestellt ist, um so die Greifsegmente 70 in der Verankerungsstcllung zu * halten. Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 erkennt man jedoch, daß die Konushaltekräfte sogar noch höher sind insofern, als der Schwimmkolben 86 selbst abwärtsgerichtete Kräfte auf den Expander 37 zu übertragen vermag.

Im folgenden soll die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Bohrlochwerkzeugs beschrieben werden.

Die einzelnen Teile werden zusammengebaut, wie in F i g. 2A und 2B dargestellt, und in die Bohrlochvcrrohrung C bis zu einer Stelle abgesenkt, wo eine Druckbrücke ausgebildet werden soll, z. B. die Stelle des Werkzeuges P-2 in Fig. 1. Während des Absenkens ist der Rohrstrang T mit dem Verbindungskopf 13 durch einen Überwurf O verbunden, und das Muffenventil 20 befindet sich in seiner unteren Stellung, so daß die Nebenschlußdurchgänge 17 geöffnet sind. Demgemäß können Flüssigkeiten im Bohrloch durch das Werkzeug über die unteren Öffnungen 12, den Körperdurchlaß 11 und die Nebenschlußöffnungen 17 hindurchfließen. Auf diese Weise kann das Bohrlochwerkzeug P-2 schnell bis zur Setztiefe abgesenkt werden.

Während des Absenkens ist das obere Ratschenteil 57 in Eingriff mit dem oberen Körpergewinde 62, um eine Aufwärtsbewegung des Käfigs 50 relativ zum Körper zu verhindern. Die Greifsegmente 70 werden durch die Federn 76 nach innen gepreßt und können, da sie mit dem Käfigteil verbunden sind, nicht nach oben bewegt werden, um so nach außen vom Konus des Expanders 37 verschoben zu werden.

An der Setztiefe wird das Bohrlochwerkzeug P-2 gestoppt, und der Körper 10 wird einer Rechtsdrehung um mehrere Umdrehungen ausgesetzt, indem der Rohrstrang T manipuliert wird, um so das obere Ratschenteil 57 aus dem oberen Körpergewinde 62 zu lösen. Der Käfigteil 50 wird sich dabei nicht verdrehen infolge des Reibungseingriffes der Hemmschuhblöcke 53 mit der Bohrlochauskleidungswandung. Das Lösen der oberen Ratschenteile 57 gestattet eine Abwärtsbewegung des Körpers 10 relativ zum Käfig 50, um so den Konus des Expanders 37 hinter die Greifsegmente 70 zu verschieben. Wenn der Expander 37 nach unten bewegt wird, werden die Segmente 70 nach außen gedrückt in Eingriff mit der Bohrlochverrohrungswandung.

Wenn die Gleitzähne 71 in sicherem Eingriff stehen, wird sich der Expander 37 nicht mehr weiter nach unten bewegen, und der Kolben 36 verhindert eine weitere Abwärtsbewegung der Kompressionshülse 29. Demgemäß kann der Packer 31 zwischen den oberen und unteren Anschlägen 27, 30 komprimiert werden, indem der Körper 10 weiter nach unten bewegt wird, so daß er in expandierter Stellung abdichtend in Eingriff mit der Bohrlochverrohrungswandung gelangt, wie in den F i g. 5A und 5B dargestellt.

Wenn sich der Körper 10 relativ zum Käfig 50 abwärts bewegt, werden die unteren Körpergewinde 63 durch die unteren Ratschenteile geratscht, und der Körper wird in seiner untersten Stellung eingefangen, um so die Kompressionsenergie im Packer 31 zu blockieren. Der Überwurf O kann jetzt in die gelöste Stellung gebracht werden relativ zum Verbindungskopf 13, und eine Aufwärtsbewegung des Überwurfs wird automatisch das Muffenventil 20 in seine obere, die Durchlässe schließende Stellung bewegen, wobei die Federfinger 22 in Eingriff mit der Schulter 24 des Körpers 10 gelangen. Die Querschnittsflächen der Abdichtungselemente 18 und 19 können im wesentlichen gleich ausgebildet werden, so daß das Ventil 20 im wesentlichen im Druckausgleich steht und sich nicht im Ansprechen auf Druckunterschiede der Flüssigkeit oberhalb und unterhalb des Bohrlochwerkzcugs P-2 bewegt.

Der Rohrstrang T wird dann angehoben, um den oberen Packer P-I oberhalb der Formation Fin seine Stellung zu bringen, und dann wird der obere Packer gesetzt. Wenn in der Zone Zoberhalb des Werkzeugs P-2 eine Zementeinquetschung oder ein anderer Druckarbeitungsgang durchgeführt wird, werden die verbleibenden Kräfte auf den Expander 37 abwärts gerichtet, wie oben beschrieben, so daß die Greifsegmente 70 fest in Eingriff mit der Bohrlochverrohrungswandung gelangen. Darüber hinaus, falls der Druck der Flüssigkeit oberhalb des Bohrlochwerkzeuges P-2 auf Werte abgesenkt wird, unterhalb jenen, die unterhalb des Werkzeuges herrschen, so werden die unteren Drücke über den Durchlaß 80 in die Kammer 48 unterhalb des Kolbens 36 übertragen. Der höhere Flüssigkeitsdruck unterhalb des Packers 31 wirkt auf die obere Endfläche des Kolbens 36, und die Druckdifferenzen wirken auf den ringförmigen Querschnitt A als abwärtsgerichtete Kräfte auf den Expander 37, um die Greifsegmente 70 sicher im Eingriff mit der Bohrlochverrohrungswandung zu halten.

Wenn es gewünscht wird, entweder das Bohrlochwerkzeug P-2 zur Oberfläche zurückzubringen oder in eine andere Stellung zu setzen, so wird der obere Packer PA ausgelöst und der Rohrstrang Γ abgesenkt, um in Eingriff mit dem Überwurf O in den Verbindungskopf 13 eingehängt zu werden. Das Ventil 20 wird automatisch in seine untere Stellung verschoben, wo die Nebenschlußdurchlässe 17 offen sind, um so den Flüssigkeitsdruck über dem Packer 31 auszugleichen und über dem Konus, der den Kolben 36 hält. Der Körper 10 wird dann einige Male in Rechtsrichtung gedreht, um die unteren Ratschenteile 58 außer Eingriff mit den unteren Körperzähnen 63 zu bringen, so daß der Körper 10 für eine Aufwärtsbewegung relativ zum Käfig 50 frei wird. Wenn der Körper nach oben gezogen wird, wird der Druck über dem Packer 31 frei, und er wird vollkommen zurückgezogen. Der Körperflansch 46 wird in Eingriff mit dem Kolben 36 gelangen, um so den Expander 37 aus seiner Stellung hinter den Greifsegmenten 70 herauszuziehen, so daß diese ebenfalls zurückgezogen werden. Wenn der Körper 10 den oberen Anschlag seiner Bewegung relativ zum Konus des Expanders 37 erreicht hat, so ratschen die

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oberen Körperzähne 62 durch die oberen Ratschenteile 57, um den Käfig 50 wieder gegen Aufwärtsbewegung relativ zum Körper 10 zu verriegeln, während eine Abwärtsbewegung desselben durch die Schulter 51 auf dem Körper 10 ohnehin verhindert wird. Das Bohrloch-Werkzeug P-2 ist dann frei für eine Verschiebung innerhalb der Bohrlochverrohrung C.

Ein neues und verbessertes Bohrlochwerkzeug ist beschrieben worden, das nur eine einzige Verankerung und einen einzigen Expander aufweist, jedoch sich

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trotzdem weder aufwärts noch abwärts innerhalb der Bohrlochverrohrung in Abhängigkeit von Flüssigkeitsdrücken von oben oder unten bewegt. Das Bohrlochwerkzeug ist einfach in der Betätigung und S wirkungsvoll beim Isolieren eines Querschnitts in einer Bohrlochverrohrung. Es ist darauf hinzuweisen, daß das Prinzip der Erfindung ebensogut auch auf andere Werkzeuge, wie Packer und Zementierer, anwendbar ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Bohrlochwerkzeug mit einem zylindrischen Körper, der einen expandierbaren Packer zur Abdichtung zwischen dem Körper und der Bohrlochwandung trägt, mit in der Bohrlochwandung verankerbaren Greifsegmenten und mit einem unterhalb des Packers angeordneten, relativ zu den Greifsegmenten für das Ineingriffbringen der Greifsegmente mit der Bohrlochwandung abwärts beweglichen Expander, der eine aufwärts und eine abwärts gerichtete Querfläche aufweist, von denen die aufwärts gerichtete Fläche durch den Fluiddruck in dem Bohrloch unterhalb des Packers beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die abwärts gerichtete Querfläche (45) des Expanders (37) dem Fluiddruck in dem Bohrloch (B) oberhalb des Packers (.31) ausgesetzt angeordnet ist, wobei der Expander (37) durch einen größeren Fluiddruck in dem Bohrloch (B) unterhalb des Packers (31), als er oberhalb des Packers (31) besteht, abwärts zum Festhalten der Greifsegnientc (70) an der Bohrlochwandung bcaufschlagbar ist.

2. Bohrlochwerkzeug nach Anspruch 1. gekennzeichnet durch einen Fluiddurehlaß (80), der sich längs des zylindrischen Körpers (10) von einem Punkt oberhalb des Packers (31) bis hin zu einem Punkt unterhalb der abwärts gerichteten Querflächc (45) des Expanders (37) erstreckt, für die Übertragung des Fluiddrucks in dem Bohrloch oberhalb des Packers auf diese Fläche.

3. Bohrlochwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Fluiddurehlaß zwischen dem Packer (31) und dem Expander (37) für die Übertragung des Fluiddrucks im Bohrloch unterhalb des Packers auf die aufwärts gekehrte Querfläche (84) des Expanders (37).

4. Bohrlochwerkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3. gekennzeichnet durch einen mit dem Körper (10) verbundenen Kolben (46), der gegen den Expander (37) abgedichtet ist. zur Unterbindung der Übertragung des Fluiddrucks im Bohrloch unterhalb des Packers auf die abwärts gerichtete Querfläche (45) des Expanders (37).

5. Bohrloehwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4. gekennzeichnet durch eine Kompressionshülse (29) zwischen dem Körper (10) und dem Packer (31), die einen Anschlag (30) für den Packer aufweist, der eine Querflächc besitzt, die dem Fluiddruck im Bohrloch unterhalb des Packers ausgesetzt ist.

6. Bohrloehwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die abwärts gerichtete, dem Fluiddruck im Bohrloch (B) oberhalb des Packers (31) ausgesetzte Querfläche (45) und die dem Fluiddruck im Bohrloch (B) unterhalb des Packers (31) ausgesetzte, aufwärts gerichtete Querfläche (84) des Expanders (37) an einem mit dem Expander (37) fest verbundenen Ringkolben (36) vorgesehen sind, der gleitbeweglich relativ zu dem zylindrischen Körper (10) angeordnet und gegen die Kompressionshülse (29) und eine Ringmuffe (38) des Expanders (37) abgedichtet ist.

7. Bohrloehwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch mittels des Körpers (10) betätigbare Einrichtungen für ein lösbares Verriegeln der Greifsegmente (70) und des Packers (31) in der eingezogenen und der expandierten Position.

Die Erfindung betrifft ein Bohrloehwerkzeug mit einem zylindrischen Körper, der einen expandierbaren Packer zur Abdichtung zwischen dem Körper und der Bohrlochwandung trägt, mit in der Bohrlochwandung verankerbaren Greifsegmenten und mit einem unterhalb des Packers angeordneten, relativ zu den Greifsegmenten für das Ineingriffbringen der Greifsegmente mit der Bohrlochwandung abwärts beweglichen Expander, der eine aufwärts und eine abwärts gerichtete Querfläche aufweist, von denen die aufwärts gerichtete Fläche durch den Fluiddruck in dem Bohrloch unterhalb des Packers beaufschlagbar ist.

An als Brückenstopfen dienende Bohrlochwerkzeuge wird häufig die Forderung gestellt, daß sie ihre Stellung innerhalb der Bohrlochverrohrung beibehalten, selbst wenn die Druckunterschiede, die auf den Brückenstopfen einwirken, ihre Richtung während eines bestimmten Arbeitsganges umkehren. Zu diesem Zweck sind die Brückenstopfen mit Verankerungen zu versehen, die sie gegen eine Aufwärtsbewegung sichern.

Ein Bohrloehwerkzeug der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 30 13 610 bekannt, bei dem obere und uniere Greifsegmcnie zum Verankern des Bohrlochwerkzeugs in der Bohrlochverrohrung vorgesehen sind.

die auf eine nach oben bzw. nach unten gerichtete Druckdifferenz reagieren, um eine Bewegung des Bohrlochwerkzcugs nach oben oder unten zu verhindern. Die Anordnung von zwei verschiedenen, auf jeweils eine in eine bestimmte Richtung wirkende Druckdifferenz reagierenden Greifsegmenten führt zu einem großen konstruktionsmäßigen Aufwand und einer komplizierten Betätigung des Bohrlochwerk/.eugs und führt zudem zu einem größeren Auftreten von Fehlfimktionen und hohen Kosten für die Wartung.

Entsprechendes gilt für den aus der US-PS 32 33 675 bekannten Bohrlochpackcr, bei dem ebenfalls zwei Sätze von in der Bohrlochwandung verankerbaren Greifsegmenten vorgesehen sind, die auf die nach oben bzw. nach unten wirkende Druckdifferenz betätigt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Bohrloehwerkzeug zu schaffen, das in seiner Konstruktion und damit in seiner Betätigung vereinfacht ist, so daß die Wahrscheinlichkeit von Fehlfunktionen verringen ist und die Kosten für die Wartung reduziert werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die abwärts gerichtete Querflächc des Expanders dem Fluiddruck in dem Bohrloch oberhalb des Packers ausgesetzt angeordnet ist, wobei der Expander durch einen größeren Fluiddruck in dem Bohrloch unterhalb des Packers, als er oberhalb des Packers besteht, abwärts zum Festhalten der Greifsegmente an der Bohrlochwandung beaufschlagbar ist.

Auf diese Weise wird es möglich, nur einen einzigen Satz von verankerbaren Greifsegmenten mit einem einzigen Expander zu verwenden, wobei das Werkzeug trotzdem nicht innerhalb eines Bohrlochs auf- oder abbewegt werden kann, selbst wenn die Druckdifferenz, die auf den Stopfen wirkt, umgekehrt wird.

Bei einem derartigen Bohrloehwerkzeug ist es zweckmäßig, einen Fluiddurehlaß, der sich längs des zylindrischen Körpers und einem Punkt oberhalb des Packers bis hin zu einem Punkt unterhalb der abwärts gerichteten Oberfläche des Expanders erstreckt, für die Übertragung des Fluiddrucks in dem Bohrloch oberhalb des Packers auf diese Fläche vorzusehen. Ferner kann ein Fluiddurehlaß zwischen dem Packer und dem