DE2263036A1

DE2263036A1 - Bohrwerkzeug fuer bohrloecher

Info

Publication number: DE2263036A1
Application number: DE2263036A
Authority: DE
Inventors: James Denzil Mott
Original assignee: Hydril LLC
Current assignee: Hydril LLC
Priority date: 1971-12-27
Filing date: 1972-12-22
Publication date: 1973-07-05
Also published as: FR2166038A1; JPS4878001A; JPS5549239B2; FR2166038B1; DE2263036C2; US4074761A

Description

PATE NTANW ALTE Dipl.-hg. MARTIN LI C U T

PATENTANWÄLTE LICHT,· HANSMANN, HERRMANN ' Dr. REINHOLD SCHMIDT

8 MDNCHEN 2 · TH ERES I E NSTRASS E 33

Dipl.-Wirtsch.-Ing. AXEL HANSMANN Dipl.-Phys. SE BASTI AN H E RRMAN N

München, den ' ^y ''('2 1972

Ihr Zeichen

2263Q36

HYDRIL COMPANY

Los Angeles, Kalifornien

714 West Olympic Boulevard

V_c St₀ A₀

Bohrwerkzeug für Bohrlöcher

Es ist bereits ein Bohrwerkzeug für Bohrlöcher vorgeschlagen worden, bei dem ein auf den Bohrlochdruck ansprechendes, drehbares Kugelventil innerhalb eines Ausblaspreventers oder —ventile angeordnet ist₉ um automatisch di© Bohrloch— ausbrüche in der Bohrung des Bohrstranges zu steuern,, Durch diese Konstruktion wird die Sicherheit der Bohrmannschaft und des Bohrgerätes gegen Beschädigung durch Bohrlochausbrüche erheblich vergrößert, wobei es jedoch an einer geeigneten Dichtungsanordnung zur Verhinderung von Strömungsmittelleckage aus der Bohrung des Werkzeugs in den Bohrlochringraum hinein mangelt, wenn das Ventil arbeitet« Die Längsbewegung d@s Kugelkörpers dieser Konstruktion, die benötigt wird«, um eine Drehbewegung der Kugel zu erreichen, erfordert das Aufbringen großer Druckkräfte, die zu einem stärkeren Metallverschleiß und zu einer Verkürzung der Lebensdauer des Werkzeugs führen, während der mit einer zuverlässigen Arbeitsweise zu rechnen ist,

Patentanwälte Dipl.-fng. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

8 MÖNCHEN 2, TH E RES I ENSTRASS E 33 · Telefon: 2812 02 · Telegramm-Adresse: Lipatli/München Bayer. Vereinsbank Mönchen, Zweigst. Oskar-von-Miller-Ring, Kto.-Nr. 882495 · Postscheck-Konto: München Nr. 163397

Oppenauer Büro: PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

309827/0431

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein neues, verbessertes Innenausblaspreventer-Bohrwerkzeug zu schaffen, das auf Druck anspricht und sich in einen Bohrstrang einbauen läßt, durch den hindurch ein Ausblasen stattfindet·

Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß ein Bohrwerkzeug vorgeschlagen, das einen rohrförmigen Körper aufweist, der von einer Längsbohrung durchzogen wird und sich in einem Bohrstrang anschließen läßt, um einen Strömungsmitteldurchgang durch die Längsbohrung zu bilden, durch den eine Bohrflüssigkeit im Kreislauf zu einem Bohrmeißel geführt wird« Das Bohrwerkzeug weist eine sich voll öffnende Versohlußvorrichtung des Kugeltype auf, die in der Bohrung des rohrförmigen Körpers drehbar gelagert ist, um den gewünschten Abwärtsfluß durch die Bohrung des Bohrstrangs hindurch zu ermöglichen, und die sioh automatisch in die geschlossene Lage dreht, sobald der sich entwickelnde Bohrlochdruckzustand anzeigt, daß sich die Durchflußrichtung duroh die Bohrung umkehren kann* Ein druckabhängiger Kolben steht mit der Kugel in Drehverbindung, um zwecks Öffnung ein Drehen der Kugel zu bewirken, sobald der Kolben sich in Abhängigkeit von dem in der Bohrung herrschenden Druck bewegt, weloher den Druck außerhalb des Bohrwerkzeugs um einen bestimmten Wert übersteigt. Der neben dem rohrförmigen Körper herrschende Druck sowie eine Druckvorrichtung halten die Kugel normalerweise dadurch in geschlossener Lage, daß sie auf den ständig abgesetzten Kolben einen Druck ausüben· Die Kugel kann im offenen Zustand durch einen in einer gewählten Richtung in der Bohrung herrschenden Druck in der offenen Lage arretiert werden. Das Bohrwerkzeug kann, falls gewünscht, auch dazu verwendet werden₅ in einen Bohrstrang eingesetzt zu werden, in dessen Bohrung sich eine Aufwärtsströmung befindet, um dadurch das Werkzeug mit dem Bohrstrang zu verbinden und die Aufwärts -Strömung abzusperren_o

309827/0Λ3 1

Die Erfindung betrifft also ein Bohrwerkzeug für Bohrlöcher, das einen rohrförmigen Körper enthält, in dem sich eine Durchgangsbohrung befindet und der sich in einen Bohrstrang einbauen läßt, um einen Durchflußkanal für Bohrlochflüssigke-it zu bilden, und der ferner eine voll öffnende, drehbare Bohrverschlußvorrichtung des Kugeltyps aufweist, d ie in der Bohrung des rohrförmigen Körpers drehbar gelagert ist, um eine gewünschte Abwärtsströmung durch die Bohrung des Bohrstranges zu ermöglichen· Dieser Verschlußkörper des Kugeltyps wird durch Drehen automatisch geschlossen, wenn die sich entwickelnden Bohrlochbedingungen anzeigen^ daß sich die Strömungsrichtung in der Bohrung umkehren kann· Das Bohrwerkzeug weist eine Vorrichtung zur lösbaren Arretierung der Kugel in der geöffneten Lage auf, und zwar in Abhängigkeit von einem in einer bestimmten Richtung wirkenden Druck in der Bohrung, um auf diese Weise den automatischen Betrieb der Kugel stillzusetzen. Schließlich läßt sich das Bohrwerkzeug auch zum Absperren einer Aufwärtsströmung in der Bohrung des Bohrstrangs benutzen, wobei das Bohrwerkzeug mit dem Bohrstrang so verbunden wird, daß es danach die Aufwärtsströmung blockiert·

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläuterte In der Zeichnung zeigen:

Fig· IA und IB teilweise geschnittene Seitenansichten des Bohrwerkzeugs in geschlossener Lage,

Fig. 2A und 2B Ansichten, die denjenigen der Pig* iA und IB ähnlich sind, jedoch das Bohrwerkzeug in geöffneter Lage zeigen,

Fig. 3 eine Ansicht längs der Linie 3-3 in Fig. IA, Fig. 4 eine Ansicht längs der Linie k-k in Fig. 3,

wobei sich die Kugel in geschlossener Stellung befindet,

3098 27/043

Fig. 5 eine der Fig. k ähnliche Ansicht, wobei die Kugel in die geöffnete Stellung gedreht ist,

Fig. 6 eine geschnittene Seitenansicht des oberen Teils des Bohrwerkzeugs und eines Verriegelungsstopfens vor der Verriegelung der Kugel in der geöffneten Stellung,

Fig. 7 eine der FIg₀ 6 ähnliche Ansicht, die einen Bohrungsstopfen zeigt, der in dem Bohrwerkzeug angeordnet ist, um die verriegelte Kugel aus der geöffneten Stellung zu lösen, und

Fig. 8 eine der Fig. 7 ähnliche Ansicht, die das Öffnen der verriegelten Kugel mit Hilfe einer in dem Bohrwerkzeug befestigten Steckhülse zeigt.

In den Figo IA und IB ist das Bohrwerkzeug allgemein mit T bezeichnet. Das Bohrwerkzeug T weist einen rohrförmigen Körper 10 auf₉ der sich an seinem oberen und seinem unteren Ende in einem nicht dargestellten Bohrstrang befestigen läßt« Der rohrförmige Körper 10 steht mit einem Teil des über ihm befindlichen Bohrstrangs durch eine Gewindekastenverbindung 11 am oberen Ende des Werkzeugs T in Verbindung. Der rohrförmige Körper 10 besitzt eine untere GewindeZapfenverbindung 12, mit der er an einem Teil des unter dem Werkzeug T befindlichen Bohrgestänges befestigt werden kann.

Der rohrförmige Körper 10 hat eine Längsbohrung 13, die als Durchgangsbohrung ausgebildet ist und die Bohrung des rohrförmigen Bohrstrangs oberhalb des Werkzeugs T mit der Bohrung des Bohrgestänges unterhalb des Werkzeugs T verbindet. Die Bohrung 13 wird im einzelnen bezüglich des Werkzeugs T von oben nach unten durch eine innere Oberfläche 10a mit konstantem Durchmesser, eine abgeschrägte, ringförmige Oberfläche 10b, eine innere Oberfläche 10c mit konstantem Durchmesser, eine Ringschulteroberfläche 1Od, einen konstanten Durchmesserteil 1Oe,

309827/0431

2263Q3§

eine Ringschulter 1Of, einen konstanten Durchmesserteil 10g, eine Ringsehulteroberflache 10h, eine Oberfläche 1Oi mit konstantem Durchmesser, eine Ringschulteroberfläche 1Oj und einen unteren konstanten Durchmesserteil 10k gebildet» Die Bohrung begrenzt einen Strömungskanal, der der Bohrflüssigkeit ermöglicht, in der Bohrung des Bohrstrangs zu dem Bohrmeißel nach unten zu strömen,? um durch mehrere im Bohrmeißel· befindliche Düsen in an sich bekannter Weise in das Bohrloch auszutreten. Der rohrförmige Körper 10 besitzt einen Strömungskanal 14, der durch ihn hindurchläuft und neben der Schulter d angeordnet ist, um den Bereich neben der äußeren Oberfläche 15 des rohrförmigen Körpers 10 mit der Bohrung 13 zu verbinden. Der Druck der im Bohrloch befindlichen Bohrflüssigkeit, die entlang der Außenfläche des Bohrstrangs zu der Oberfläche im Kreislauf zurückläuft, wird durch den Strömungskanal 14 übertragen.

Der rohrförmige Körper 10 weist eine feststehende Hülse auf, die vorzugsweise dadurch in der Bohrung 13 befestigt ist, daß das obere Kastengewinde 11.mit einem Gewinde auf der äußeren Oberfläche l6a verschraubt wird© Der rohrförmige Körper 10 ist mit einem eine Drehbewegung hemmenden Stift l6b versehen, der in die Hülse 16 eingreift, um eine Drehbewegung zwischen der Hülse 16 und dem Körper 10 und damit ein Auseinanderschrauben ^ der Gewinde l6a und 11 zu verhindern. Die Hülse 16 trägt ein Paar O-Ringe ±6 auf der äußeren Oberfläche l6d der Hülse 16, die die Hülse 16 an der Oberfläche 1Od des rohrförmigen Körpers 10 abdichten und dadurch den Durchgang von Strömungsmittel zwischen den genannten Teilen blockieren. Auf der Hülse 16 ist konzentrisch eine äußere, untere, feststehende Hülse 17 gelagert, die an der Hülse 16 durch ein geeignetes Befestigungselement, beispielsweise einen Stift l?a, befestigt ist.

Das Bohrwerkzeug T weist eine Bohrungsverschlußvorrichtung 20 auf, die sich in der Bohrung 10 neben der den konstanten Durchmesser besitzenden Oberfläche 10c des rohrförmigen Körpers

309827/04 31

befindet, um sich in eine und aus einer geöffneten Stellung zu bewegen, die den verlangten Strömungsmittel- bzw. Flüssigkeitsdurchfluß durch die Bohrung 13 ermöglicht, sowie in eine und aus einer geschlossenen Stellung, in der der Flüssigkeitsdurchfluß durch die Bohrung 13 versperrt wird· Die Bohrung«verschlußvorrichtung 20 hat einen drehbaren Kugelventilkörper 21 mit einer äußeren, sphärisch gekrümmten Oberfläche 21a und einer einen Durchfluß ermöglichenden Bohrung 22, die duroh die Kugel hindurohführt· Die Kugel 21 ist mit einem Paar paralleler, flacher Abschnitte 21b versehen, die in der äußeren Kugeloberfläche 21a der Kugel 21 ausgebildet sind, wobei jeder flache, kreisrunde Abschnitt 21b eine mittige, längliche Aussparung 21c aufweist sowie eine sich in radialer Richtung erstreckende längliche Aussparung 2Id₀ An dem rohrförmigen Körper 10 ist konzentrisch4in Paar sich nach innen erstreckender Gelenkzapfen 23 befestigt, die eine gemeinsame Längsachse haben und sich in die Aussparungen 21d der Kugel 21 hineinerstrecken, um die Kugel 21 mit dem rohrförmigen Körper IO drehbar zu verbinden,, Die Bohrungsverschluß· vorrichtung 20 weist ein Paar nach innen überstehender Zapfen aufj die eine gemeinsame Längsachse haben und an der Hülse 23 befestigt sind und die sich in die exzentrische Aussparung 21c hineinerstrecken, um mit der Hülse 32 und der Kugel 21 in Betriebsverbindung zu treten,. Die Kugel 21 ist in eine offene oder Fluchtungslage der Bohrung 22 (Fig. 2A) und aus einer solchen Lage heraus drehbar, wodurch ein Durchfluß durch die Bohrung 13 des rohrförmigen Körpers 17 ermöglicht wird, sowie in eine geschlossene oder Querlage der Bohrung 22 (Fig. IA) und aus einer solchen Lage heraus, um dadurch den Durchfluß duroh die Bohrung 13 des rohrförmigen Körpers 10 zu versperren«. Die Bohrungsschließvorrichtung 20 weist einen Sitzring 25 auf, der über der Kugel 21 angeordnet ist und mit der Hülse 32 in fester Verbindung steht. Der Sitzring 25 ist mit einer unteren Sitzfläche 25a versehen, mit der er die äußere Kugeloberfläche 21a der Kugel 21 berührt _t um dadurch ein Hindurchtreten von Flüssigkeit zwischen der äußeren Kugeloberfläche 21a der Kugel 21 und

309827/0431

2263038

dem Sitzring 25 nach oben zu verhindern· Der Sitzring 25 ist vorzugsweise an der Hülse 32 durch ein Gewinde 25h befestigt und gegen die Hülse durch einen O-Ring 25c abgedichtet, der auf dem Sitzring 25 getragen wird, um eine Flüssigkeitsleckage zwischen der Hülse 32 und dem Sitzring 25 zu verhindern.

Der BohrungsVerschlußkörper 20 ist mit einer Einrichtung versehen, durch die die Kugel 21 in einem Abstand von der Sitzfläche 25a des Sitzrings 25 gehalten werden kann, bevor der Kugel 21 eine Drehbewegung erteilt wird, um dadurch ein Zerkratzen oder eine Beschädigung der kugelförmigen Oberfläche 21a oder der Sitzfläche 25a zu verhindern« Die Abstandseinrichtung besteht aus einem beweglichen Hülsenkörper 26 und einem Federelement 27, die in der Bohrung 13 unterhalb der Kugel 21 angeordnet sind« Der Druck der Feder 27, der auf die Hülse 26 ausgeübt wird, bewegt die Hülse 26 nach oben, so daß sie die äußere kugelförmige Oberfläche 21a der Kugel mit mehreren sich nach oben erstreckenden, mit Abstand getrennten Finger'teilen 26a der Hülse 26 berührt. Der Druck der Feder 27 wird somit auf die Kugel 21 übertragen, um diese nach oben zu drücken und mit der Sitzfläche 25a des Sitzrings 25 in Berührung zu bringen und dadurch zwischen diesen Teilen eine Abdichtung zu bewirken«, Die Aussparungen 21c in der Kugel 21 sind länglich, um eine beschränkte Längsbewegung der Kugel 21 in bezug auf die JZapfen 24t zu ermöglichen, die in den Aussparungen 21c sitzen. Diese ein Spiel zulassende Bewegung gestattet es der Kugel 21, sich abwärts zu bewegen, um auf diese Weise die kugelförmige Oberfläche 21a der Kugel 21 von der Sitzfläche 25a des Sitzrings zu trennen, sobald der nach oben gerichtete Druck der Feder 27 überwunden wirdo Das Trennen der Kugel 21 von dem Sitzring 25 bewirkt einen Ausgleich des in der Bohrung 13 über und unter der Kugel 21 herrschenden Druckes, wodurch die Längsbewegung der Kugel 21 durch eine kleinere Druckkraft ermöglicht wird, und die die Kugel 21 verschleißende anfängliche Geschwindigkeit der durch die Bohrung 22 hindurch erfolgenden Flussigkeits-

3098 2 7/0431

strömung wird verringert.

Das Bohrwerkzeug T weist einen druckempfindlichen Kolben auf, der in der Bohrung 13 neben der Oberfläche lOc des rohrförmigen Körpers 10 beweglich angeordnet ist und mit der Kugel in Betriebsverbindung steht, um eine .druckabhängige Betätigung der Kugel 21 zu bewirken· Der Kolben 30 ist vorzugsweise mit einer Kolbenhülse 31 versehen, die aus einem oberen Hülsenteil 32 und einem unteren Hülsenteil 33 besteht. Die Hülsen 32 und sind durch geeignete Befestigungselemente miteinander verbunden, so daß eine Relativbewegung zwischen ihnen nicht stattfinden kann. An dem unteren Ende der Hülse 32 ist konzentrisch eine Kappenhülse 34t durch Verschrauben der Gewinde 3^a befestigt, um dadurch die Hülse 32 mit der unteren Hülse 33 fest zu verbinden. Die Kappenhülse Jk besitzt eine nach oben gerichtete, innere Ringschulter 3^b, die mit einer nach unten gerichteten Ringschulter 33b eines sich nach außen erstreckenden Bundes 33» der unteren Hülse 33 in Berührung tritt. Die obere Hülse 32 hat eine nach unten gerichtete, innere Ringschulter 32a, die auf ihr ausgebildet ist, um mit einer nach oben geriohteten Ringsohulter 33c auf dem Bund 33a in Berührung zu treten. Durch Befestigung der Kappenhülse 3^ und der Hülse 32 mit den Gewinden 34a kommt der Bund 33a oben und unten inEingriff, um auf diese Weise jegliche Relativbewegung zwisohen der Hülse 32 und der Hülse 33 zu verhindernο Die Hülse 33 trägt einen O-Ring 33d auf der äußeren Oberfläche des Bundes 33a, der zwischen den Hülsen 32 und 33 eine Abdichtung bildet, um auf diese Weis· einen Durchgang von Leckageflüssigkeit zwischen den genannten Teilen zu versperren. Die Hülse 33 hat eine obere Ringschulterfläche 33e zur Halterung des unteren Endes der Feder 27, um dadurch die Hülse 26 nach oben zu drücken. Die Hülse 33 besitzt außerdem eine innere Oberfläche 33f konstanten Durchmessers, die mit einem gestuften oberen Teil 33g versehen ist, der zur Führung und zur Erzeugung einer Längsbewegung dient, die ein

309827/0431

Spiel ZVL einem unteren Randteil 26® und de** Hüls S 26
Di & innere Oberfläche 33if und eine Bohrung; 26$ de$ Rings
bilden die Dwebflu^^itung oder den, Dnrehfloi^anal durch die Bohrung Ϊ3

Die Hülse 3t weist ein Paar sick in £äng^riefetung erstreekender Fenster oder Schlitze: 32b auf _fi die durch die. Hiils^e hindurch·« gehen* vw eine Eiangsftewegung zn ermäg3;icliett_t< die. der Hülse 32 ein Spiel ui die Zapfen 25 gi*>% Welche an deios ron^förmigen
Kiirpetf iO !gefestigt sind und sieJi durch die Schlitze 321^ hin?« durch in die in der Kugel 2i vorhandenen Aussparungen 21d hinein— erstrecfcen· Wie in Fig. IA dÄrgestellt iat_& laufen die länglichen Schlitze 32h von einem Oherseitenteil 32c zu einem ünterseitenteil 32d* Bie Iiängsbewegung der Kolhenhülse 31 in der Bohrung hewirfet eine Bewegung der Kugel 21 durch die Breh-verhindungs-» zapfen 24j die an der Hülse 52 Tjediestigt sind₈ wodurch die
Kugel 21, wenn sich die Kolhenhül&e= 31 in der oheren Stellung befindet j aus der geschlossenen Iiage (JFig«, IA und iß) in die
geöffnete oder mit der Bohrung fluchtende *#g^& (Fig* 2A und 2ß} bewegt wird, um dadurch einen Durchfluß durch die Bohrung 13
des rohrförmigen Körpers IO zu ermöglichen^ sohald die Κο3Λ>βη~ hülse 31 sich in der unteren: Stellung befindet.

V . Die Hälse 52 wird gegen die Oberfläche 10c des rohrförmigen

KörpeJTS iO durch ein Paar winkelförmiger Fackungsringe 3£ ab'» gedichtet, die auf deor Hülse 52 getragen werden«. Die Hülse 3& hält den unteren Satz PacJfeungsringe 35 zusammen mit der Hülse 32 fest, während der obere Pa&fcungsring 35 an der Hülse 32
durch eine obere Hals« 3$ befe«-fcigt wird, die durch ein g?eeignfi» tes Befestigungsmittel, beispielsweise eine Gewindeverbindung 36a, konzentrisch auf dear Hülse 32 befestig^ wird»

Wie aus Fig«. Ib hervorgeht, ist das Bohrwerkzeug ü mit
einer Druckvorrichtung 40? ausgestattet, die normalerweise auf

309827/0431

dt ο Kolbenhülse 31 einen solchen Druck ausübt, dull, diese sicn aufwärtsbewegt, um ein Schließen der Kugel Zt durch Drehen , herbeizuführen. Die DruckerzeugungsYorrichtuxi^ 40 weist eine Fodor %i auf,, die zwischen der Hülse 33 und der Oberfläche lüj des rohrförmigen Körpers 10 konzentrisch S^^gert ist. Mo.. . Federal ist zwischen einem feststehenden Federoaltering %2: ,....;; und einen beweglichen Federhaltering hj angeordnet, ©or feststehende Federhaltering 42 berührt die nach oben weisende, flache Ringschulter 10k des rohrförmigen Körpers iO* um auf diese Weise das untere Ende dor Feder 41 auf de» rohrförmigen Körper 10 zu lagern. Der bewegliche Federhaltering 43 berührt eine nach unten weisende Ringschulter 5311» **·■ ^Λι*ί^{: :}^**"" Ülit ausgebildet, ist und dazu dient, den. nach oben gerichteten Druck der Feder 41 auf die Hülse 33 zu übertragen. Die Feder 41 1st erheblich stärker' als die Fodor 27 und wird normalerweise die Hülse 31 In der oberen Lage halten, und die Kugel 21 wird in die geschlossene Lage gedroht«

Der rohrförmige Körper 10 weist einen Winkelpackungsträgerring 18 auf, der' im der Bohrung 13 befestigt ist, um .. , zwischen der Kolbenhülse 31 und dem rohrförmigen Körper 10 eine Abdichtung zu bilden· Der Packungsträgerring 18 trägt einen Satz Winkelpackungsringe 19.zur Abdichtung zwischen einer äußeren Oberfläche 331 der unteren Hülse 33 und dem rohrförmigen Körper 10* Die Packung 19 ist durch einen: entfernbaren unteren Teil 18a des Packungsträgerrings 18 an de« Packungsdrehring befestigt· Der Packungstragerrring 18 trägt einen O-Ring 18b, um Flüssigkeitsleckage zwischen do« Packungsträgerring 18 und dem rohrförmigen Körper 10 zu verhindern_o Der Paekungsträgerring 18 bat eine untere Hingschulter 18c, die die Ringscoulter 1Of des rohrförmigen Körpers 10 berührt, um auf diese Weise oino Abwärtsbewegung des Trägerrings 18 zu 'SfO₁HTOS₄, /Der Packungsträgerring 18 ist mit einer nach oben weisenden Ringschulter 18d versehen, die abgeschrägt ist, um einer nach unten weisenden

309827/0431

■ ;, .',.. , -Ϊ26-3036-

Ring schulter 34c der Hülse 34 zu entsprechen und dadurch einen unteren Bewegungsbegrenzungsänschiag für die Kolbenhülse 31 sdwie %ine auf Druck ansprechende Oberfläche für den einwirkenden Druck zu bilden und denPackungsträgerring18 mit der Schulter 1Of in Berührung zu bringen und in dieser Lage'zu halten«, V- - -V- .-■-"■ -,-■-. .-■· "V.., ;:.--.- -

Der rohrförmige Körper 10 und die Kolbenhülse 31 bilden zwischen sich eine ausdehnbare Ringkammer 48,,die durch den Strömungskanal 14 mit dem Bereich neben der äußeren Oberfläche 15 des rohrförmigen Körpers 10 in Verbindung steht. Die ausdehnbare Kamnr 48 wird im einzelnen von einem Teil der inneren Oberfläche 10c des rohrförmigen Körpers 10, ferner von einer abwärtsgeriehteten, ringförmigen Oberfläche 34c der Kappenhülse 34 unterhalb der unteren Packung 35» einem Teil der äußeren Oberfläche 33i der Hülse 33 zwischen den Dichtungen von O-Ring 33d und Winkelpackung 19 und durch den Oberflächenteil 18d des Paekungsträgerrings 18 zwischen der Packung 19 und dem O-Ring 18b gebildet. Der Strömungsmittel- bzw. Flüssigkeitsdruck innerhalb der Kammer 48 übt auf eine ringförmige, druckempfindliche, wirksame Arbeitsfläche der Kolbenhülse 31 einen nach oben gerichteten Druck aus. Diese Fläche der Kolbenhülse 31 erstreckt sich außerhalb der Dichtung, die von der Packung mit der Oberfläche 33i der Hülse 33 sowie der Packung 35 mit der Oberfläche 10c des rohrförmigen Körpers 10 gebildet wird. Die wirksame Fläche der Kolbenhülse 31, durch die die Kolben-, hülse unter Druckeinwirkung nach oben bewegt wird, wird im folgenden al«die abgeschrägte Bingflache 34c angegeben.

Die Hülse 17 besitzt eine innere Oberfläche l6e konstanten Durchmessers, die einen Teil des Durchflußkanals durch die Bohrung 13 des rohrförmigen Körpers 10 oberhalb der Kolbenhülse 31 bildet. Die Hülse 16 hat eine untere Ringschulter l6f, * mit der sie eine nach oben weisende Ringschulter 32f berührt, wodurch für den Kolben 30 ein oberer Bewegungsbegrenzungsanschlag

309827/0A31

gebildet wird. Der untere Teil der Hülse i6 hat eine äußere Oberfläche I6g konstanten Durchmessers, der mit Abstand konzentrisch zur Hülse 17 angeordnet ist, wodurch eine Ringkammer gebildet wird, die sich nach oben zu zu der abwärts gerichteten Ringschulter l6h erstreckt«

Das Bohrwerkzeug T weist eine Vorrichtung 50 auf, die in der Ringkammer zwischen den Hülsen 16 und 17 angeordnet ist und zur lösbaren Verriegelung der Kugel 21 in der offenen Stellung als Folge einer gewählten Richtung des in der Bohrung 13 herrschenden Druckes dient« Die Verriegelungsvorrichtung 50 hat eine Sperrklinke 51, einen Riegelkörper 52 und eine ringförmige Aussparung l6i, die in der Oberfläche l6g der Hülse 16 ausgebildet ist. Die Sperrklinke 51 ist ein ringförmiger Körper, in dem sich eine Spaltöffnung befindet, um eine radiale Expansion und Kontraktion der Sperrklinke 51 zu ermöglichen. Die Sperrklinke 51 ist in Längsrichtung entlang der Oberfläche l6g der Hülse i6 aus einer oberen oder gelösten Stellung (Fig. IA) in eine untere oder arretierte Stellung (Fig. 7) bewegbar, in der die Sperrklinke mit der Aussparung l6i fluchtet, um ein radiales Zusammenziehen der Sperrklinke 51 in die Aussparung l6i hineinzuermöglichen. Der Riegelkörper 52 ist ein ringförmiger Körper, welcher in der Ringkammer zwischen den Hülsen 16 und 17 über der Sperrklinke 51 gelagert ist. Der Riegelkörper 52 trägt einen O-Ring 52a, der ihn gegen die Oberfläche l6g der Hülse 16 abdichtet, wodurch eine Flüssigkeitsleckage zwischen dem Riegelkörper und dieser Oberfläche verhindert wird. Der Riegelkörper 52 trägt einen O-Ring 52b, um mit einer einen konstanten Durchmesser aufweisenden inneren Oberfläche 17b der Hülse 17 eine Abdichtung zu bilden und dadurch den Durchgang von Leckageflüssigkeit zwischen den beiden genannten Elementen zu versperren. Durch Abdichtung des Riegelkörpers 52 mit den O-Ringen 52a und 52b wird eine nach oben gerichtete, auf Druck ansprechende Ringschulteroberfläche 52c und eine gestufte, nach unten weisende, auf Druck ansprechende

309827/0431

Ringschulteroberfläche 52d geschaffen, um eine Längsbewegung des Riegelkörpers 52 zu bewirken. Die nach oben weisende Schulteroberfläche 52c hat mehrere sich nach oben erstreckende Finger 52e, die von der Oberfläche 52c ausgehen, um die nach unten gerichtete Schulter l6h der Hülse 16 zu berühren und dadurch die Aufwärtsbewegung des Riegelkörpers 52 zu begrenzen. Die Oberkante jedes Fingers 52e ist abgerundet, so daß eine Verbindung unter den Öffnungen zwischen den Fingern 52e ermöglicht wird, sobald die Finger 52e die Schulter l6n berühren. Die Hülse l6 hat einen Strömungskanal l6j, der sich durch sie unterhalb der Ringschulter l6h hindurcherstreckt, um eine Verbindung der Bohrung 13 mit einer ausdehnbaren Kammer 53 herzustellen. Die ausdehnbare Kammer 53 wird von der Oberfläche 16h, der den konstanten Durchmesser aufweisenden Oberfläche l6e oberhalb des O-Rings 52a, der Oberfläche ±7h der Hülse 17, die sich oberhalb des O-Rings 52b befindet, und der nach oben gerichteten Ringschulteroberfläehö 52c des beweglichen Riegelkörpers 52 gebildet. Der aus der Bohrung 13 durch den Strömungskanal 16j der Hülse l6 in die ausdehnbare Kammer 53 übertragene Flüssigkeitsdruck übt auf die Oberfläche 52e des Riegelkörpers 52 eine abwärts gerichtete Kraft aus, um dadurch den Riegelkörper 52 abwärts in die Verriegelungsstellung (Fig. 6) zu bewegen.

Die untere, abwärts gerichtete Ringschulter 52d des Riegelkörpers 52 ist abgesetzt, so daß eine öperrklinkenförmige Verrxegelungsschulter 52f entsteht. Die Sperrklinke 5i und die Verriegelungsschulter 52f des Riegelkörpers 52 sind so bemessen, daß die Sperrklinke 51 in der Aussparung 16g verriegelt wird, sobald die Sperrklinke 51 durch die Schulter 52f mit der Aussparung l6i in Fluchtungslage gebracht wird, wobei sich die Schulter 52f in der Sperrklinke 51 bewegt, um dadurch ein radiales Zusammenziehen der Sperrklinke 51 zu verhindern. ¥e^xnn die Sperrklinke 51 nicht mit der Aussparung l6i fluchtend ausgerichtet ist, dann berührt die nach oben weisende Ringschulter der Sperrklinke 51 den unteren Teil der nach unten gerichteten

309827/0431

- .14 -

Ringschulter 52d des Riegelkörpers 52, um die Sperrklinke 51 mit der Aussparung l6i fluchtend auszurichten.

Ein in einer vorgewählten Richtung wirkender Flüssigkeitsdruck, der die Ringoberfläche 52d mit einer nach oben gerichteten Druckkraft beaufschlagt, bewegt den Riegelkörper 52 in die obere Stellung (Figo IA)₉ um die Sperrklinke 51 aus der Aussparung l6i zu lösen. Die Oberfläche l6g der Hülse 16 unterhalb der durch den O-Ring 52a gebildeten Dichtung, ferner die abwärts gerichtete Ringschulter 52d des beweglichen Riegelkörpers 52, die Oberfläche 17b der Hülse 17 unterhalb des Dichtungsrings 52b, ein Teil der Oberfläche 10a, die Oberfläche 10b und der Teil der Oberfläche 10c oberhalb der Dichtung, die durch die Packung 35 und einer äußeren Oberfläche 32e der Kolbenhülse 31 über der Dichtung 35 bewirkt wird, bilden zusammen eine untere ausdehnbare Kammer 54. Die Hülse besitzt ein Paar Strömungskanäle l6k und l6m, die durch sie hindurchführen und sich neben der unteren Ringschulter l6f der Hülse 16 befinden, um den in der Bohrung 13 herrschenden Flüssigkeitsdruck in die untere ausdehnbare Kammer 54 zu übertragene Die Strömungskanäle l6k und l6m sind von dem Strömungskanal l6j, der an die Kammer 53 angeschlossen ist, mit Abstand getrennt.

Die Hülse 32 erstreckt sich von der abgeschrägten Ringschulter 32f nach oben, wobei eine einen konstanten Durchmesser aufweisende innere Oberfläche 32g auf der Oberfläche 16 der Hülse 1,6 läuft, um auf diese Weise eine obere Längsbewegungsführung für den Kolben 30 zu schaffen. Die Hülse 32 erstreckt sich von der Schulter 32f aufwärts, um eine nach oben gerichtete Ringschulter 32h zu bilden, die mit der nach unten gerichteten Schulter der Sperrklinke 51 in Berührung tritt, um dadurch die Sperrklinke 51 aus der Aussparung l6i aufwärts zu bewegen, sobald sich der Riegelkörper in der oberen Stellung

309827/0431

befindet. Die Hülse 32 hat eine Durchgangsöffnung 32i₉ durch die der Flüssigkeitsdruck in der Bohrung 13 aus entweder dem Strömungskanal l6k oder dem Strömungskanal 16m in die untere, ausdehnbare Kammer 54 gelangte

Der in der ausdehnbaren Kammer 54 herrschende Druck übt aber nicht nur eine nach oben gerichtete Druckkraft auf die wirksame Oberfläche 52d des ßiegelkörpers 52 aus, sondern auch eine abwärts gerichtete Druckkraft auf den Kolben 30, um diesen Kolben in die untere Stellung zu bewegen und dadurch die Kugel 21 durch Drehen zu öffnen. Der nach oben weisende, auf Druck ansprechende, wirksame Oberflächenbereich des Kolbens 30 ist eine Bingflache, die durch die Hülsen 32 und 36 gebildet wird, welche sich von der Ringdichtung zwischen der Winkelpackung 19 und äer äußeren Oberfläche 33i der Hülse 33 bis zu der Stelle nach außen erstrecke^ wo die winkelförmige Packung 35 mit der Oberfläche 10c des ringförmigen Körpers 10 eine liingdichtung bildet. Durch die auf diese Weise erfolgende Abdichtung des Kolbens 30 ist der auf Druck ansprechende wirksame Oberflächenbereich, mit dem der Kolben 30 nach unten bewegt wird_? bezüglich seiner Größe gleich dem auf Druck ansprechenden wirksamen Oberflächenbereich, durch den der Kolben 30 nach oben bewegt wird, und zwar in Abhängigkeit von dem in der ausdehnbaren Kammer 48 herrschenden Drucke

Das Bohrwerkzeug T ist mit einer Überbrückungsstopfen-

vorrichtung 60 zur Auswahl einer Druckrichtung versehen, mit der die Vorrichtung zur lösbaren Verriegelung 50 betätigt werden kann, Normalerweise wird äer 'in üex Bohrung 13 herrschende Druck in die obere Kammer 53 rand die untere HLawmBic 54 übertragen. Da die auf Brück ansprechenden₉ wirksamen öfeerflächenbereiche 52c und 52d des Riegelkörpers 52 gXeleh" simä₉ !befindet sich äer auf den Riegelkörper 52 einwirkende Druck, la Gleiciigewicht, d.hoj er wird aufg «fioben₉ so daß dem Riegelkörper 52 keine Bewegung erteilt wird«, ö©r RiegelMSrper -52 toesitst eia©

309827/0 4 31 _BA

Bad

ringförmige Aussparung 52g, die in ihm ausgebildet ist und dazu dient, einen radial ausdehnbaren, gespaltenen Sperrklinkenring 55 aufzunehmen. Der Sperrklinkenring 55 kann in einer Aussparung 17c der Hülse 17 einrücken, sobald er mit dieser Aussparung fluchtend ausgerichtet ist, um dadurch jede unbeabsichtigte Bewegung des Riegelkörpers 52 infolge einer zeitweiligen Druckschwankung zwischen den ausdehnbaren Kammern 53 und 5^ zu verhindern.

Wie aus Fig. 6 hervorgeht, weist die Überbrückungsstopfenvorrichtung 60 einen Verriegelungsbrückenstopfen 6l auf, mit dem der in der Bohrung 13 herrschende Druck in die Kammer 53 leitbar ist, um die Kugel 21 in geöffneter Stellung zu verriegeln. Der Verriegelungsbrückenstopfen 61 ist mit einem ausgekehlten Sitzbund 6la versehen, der eine Sitzschulteroberfläche 6lb hat, mit der er eine nach oben weisende Ringschulter i6n der Hülse 16 berührt, um den Stopfen 61 in derBohrung 13 des rohrförmigen Körpers 10 zu positionieren. Der Sitzbund 6la ist ausgekehlt, um eine Verbindung zwischen dem in der Bohrung 13 herrschenden Druck und dem Raum über dem Stopfen 6l und unter der in Berührung stehenden Schulter 6lb zu schaffen. Der Stopfen 61 trägt einen Packungsring 6Ic₁ mit der der Stopfen 6l gegen die Oberfläche l6e der Hülse 16 unterhalb des Durchflußkanals I6i und oberhalb des Durchflußkanals l6k abgedichtet wird, sobald die Sitzschulter 6lb die Schulter l6k der Hülse l6 berührt. Durch Absenken des Stopfens 61 in der Bohrung des Bohrstrangs, so daß er in der Bohrung 13 des Bohrwerkzeugs T aufsitzt, wird ein nachfolgender Druckanstieg in der Bohrung des Bohrstrangs oberhalb des Stopfens 6l durch den Strömungskanal l6j hindurch in die ausdehnbare Kammer 53 geleitet. Die Dichtung des Packungsrings 6lc verhindert, daß dieser erhöhte Druck zwischen dem Stopfen 6l und der Hülse 16 in die Kammer 54 gelangt^ indem sie den Flüssigkeitsdurchfluß zwischen den genannten Teilen versperrte Der erhöhte Druck in der ausdehnbaren Kammer 53 übt auf den Riegelkörper 52 eine Druckkraft aus,

309827/0431

die ihn abwärtsbewegt, wodurch die Sperrklinke 51 iß der Aussparung l6i verriegelt wird, was wiederum zur Folge hat, daß die Kugel 21 in der geöffneten Stellung arretiert wird. Der Stopfen 6l hat einen belüfteten Fanghals 6Id, der an dem oberen Teil des Stopfens 6l befestigt ist und der nach Arretierung der Kugel 21 in geöffneter Stellung zum Zurückziehen des Stopfens 6l zur Oberfläche mit Hilfe einer einen Draht einholenden Winde dient.

Die Überbrückungsstopfenvorriehtung 60 hat einen Entspannungsstopfen 62, mit dem auf die Verriegelungsvorrichtung 50 zum Lösen der Kugel 21 in einer gewählten Richtung ein gewählter Druck ausübbar ist« Der Entspannungsstopfen 62 wird ebenfalls in der Bohrung 13 des rohrförmigen Körpers 10 dadurch eingesetzt, daß er in der Bohrung des Bohrstrangs soweit abgesenkt wird, bis ein ringförmiger Sitzbund 62a die nach oben weisende Schulter l6k der Hülse 16 mit einer nach unten gerichteten Schulteroberfläche 62b berührt. Die Berührung der Schultern 62b und l6n verhindert eine weitere Abwärtsbewegung des Stopfens 62 und ordnet mehrere Packungsringe 62c, 62d, 62e in der Bohrung 13 an, so daß die erforderlichen Betriebsdruckdichtungen hergestellt werden« Der Packungsring 62c sperrt eine Flüssigkeitsdruckverbindung zwischen dem Entspannungsstopfen 62 und der Oberfläche l6e der Hülse 16 oberhalb des Durchflußkanals l6f_o Der Packungsring 6±ä sperrt eine Flüssigkeitsdruckverbindung zwischen dem Stopfen 62 und der Oberfläche l6e der Hülse 16 unterhalb des Durchflußkanals l6ho Der Packungsring 62e stellt eine Flüssigkeitsdruekverbindungs-Sperrdichtung mit einer Oberfläche 62i des Kolbens 30 unterhalb des Durchflußkanals 321 her. Der Stopfen 62 hat einen im wesentlichen vertikalen Kanal 62f, mit dem der in der Bohrung 13 oberhalb des Stopfens 62 herrschende Flüssigkeitsdruck an einen waagerecht angeordneten Durchgang

309827/0431

62g anschließbar ist, der im Stopfen 62 ausgebildet ist und dazu dient, eine Druckverbindung zwischen dem Druck oberhalb des Stopfens 62 und der ausdehnbaren Kammer 54 über die Durchflußkanäle l6i und l6j herzustellen«, Der Stopfen 62 hat einen waagerechten Durchflußkanal 120H, der zwischen den Packungsringen 62c und 62d angeordnet ist und eine Verbindung mit einem senkrechten Austrittskanal 62i herstellt, der an die ausdehnbare Kammer 53 mit der Bohrung 13 unterhalb der Dichtung verbunden ist, die durch den Packungsring 62d bewirkt wird, so daß ein Austrittskanal oder Belüftungskanal für die ausdehnbare Kammer 53 gebildet wird, sobald sich der Riegelkörper 52 aufwärtsbewegt. Wird der in der Bohrung 13 über dem Stopfen 62 herrschende Druck erhöht, so dringt er in die ausdehnbare Kammer 5^ ein, um auf die druckempfindliche Oberfläche 62d des Riegelkörpers 52 eine Druckkraft auszuüben und diesen Riegelkörper dadurch aus seiner Lage innerhalb der Sperrklinke 51 nach oben zu bewegen, wodurch die Sperrklinke 51 aus der Aussparung l6i gelöst wird« Dadurch kann die Sperrklinke 51 sich aus der Aussparung l6g herausbewegen, sobald die nach oben gerichtete Druckkraft auf den Kolben kO durch die in Eingriff stehende Oberfläche 32h auf die Sperrklinke 51 übertragen wird, um dadurch die Sperrklinke 51 in die obere Stellung zu bewegen. Der Entspannungs- bzw„ Entriegelungsstopfen 62 besitzt einen Fanghals 62h, der an dem oberen Teil des Stopfens 62 befestigt ist und ein Zurückziehen des Stopfens aus der Bohrung 13 des rohrförmigen Körpers mit Hilfe einer Drahtseilwinde ermöglichte

Das Bohrwerkzeug T weist eine Versuchsvorrichtung 70 auf, mit der eine unerwünschte Aufwärtsströmung der Flüssigkeit durch die Bohrung des Bohrstrangs dadurch gesteuert werden kann, daß aufeinanderfolgend eine Verbindung des rohrförmigen Körpers mit dem Bohrstrang ermöglicht wird, während die Kugel 21 in der geöffneten Stellung gehalten wird, und

309827/0431

daß nach dieser Verbindung dem Bohrwerkzeug T die Möglichkeit gegeben wird, zu der druckabhängigen Arbeitsweise zurückzukehren., bei der die Kugel 21 automatisch in die geschlossene Stellung gedreht wird, um dadurch die unerwünschte Aufwärts—' strömung der Flüssigkeit zu steuern,, Die Versuchs vorrichtung weist einen Versuchskörper oder eine Versuchshülse 71 auf» die mit einem linksgängigen Gewinde 71a versehen ist₉ das sich mit einem entsprechenden Gewinde l6o im ob eren Teil der inneren Oberfläche l6e der Hülse 16 in Eingriff bringen läßt. Der anfängliche Eingriff der Gewinde 7i^a und l6o bringt auch eine untere Ringschulter 71b der Hülse 71 mit der Ringschulter 32f der Hülse 32 in Berührung₀ Durch Drehen der Hülse 130 mit Hilfe mehrerer Handgriffe 71c, die an dem oberen Teil der Hülse 71 befestigt sind, das vorgenommen wird, um die Gewinde l6o und 7ia in vollen Eingriff zu bringen, wird die im Eingriff befindliehe Hülse 32 abwärts bewegt, wodurch die Kugel 21 in die geöffnete Stellung gedreht wird«, Die Hülse 71 hat eine Durchgangsbohrung 7Id, die mit der Bohrung 13 des rohrförmigen Körpers 10 fluchtet, so daß die Strömung durch die Bohrung 71d mit einem nur minimalen Strömungswiderstand hindurchtreten kann, der das fluchtende Aneinanderreihen des Bohrwerkzeugs T mifc dem Bohrstrang während des Einsteckens der Versuchsvorrichtung zwecks Versuchsdurchführung behindern würde.

Im bevorzugten Betriebseinsatz wird das Bohrwerkzeug T mit dem Bohrstrang kurz oberhalb des Bohrmeißels verbunden, so daß ein kontinuierlicher und automatischer Schutz gegen Bohrlochausbruche innerhalb der Bohrung des Bohrstrangs geschaffen wird. Das Bohrwerkzeug T wird in dem Bohrstrang in der in den Fig« IA und IB dargestellten Lage angebracht«, Der Kolben 30 wird durch die Druckvorrichtung 40 nach oben gedrückt, um dadurch die Kugel 21 in die geschlossene Stellung zu ärehen. Der Sperrkörper 51 ist in der oberen Stellung von der Verriegelungsaussparung log mit Abstand getrennt« Der Riegel— körper 52 befindet sich ebenfalls in der oberen Stellung

309827/0431

BAD

und wird dort gegen unbeabsichtigte Bewegung durch den Sperrkörper 55 festgehalten,indem dieser Sperrkörper in die Aussparung 17c hineinbewegt wird« Nachdem die Bohrstrangverbindungen hergestellt worden sind,, erzeugt der Bohrer eine Zirkulationsströmung der Bohrflüssigkeit von der Oberfläche abwärts durch die Bohrung des Bohrstrangs zum Bohrmeißel«, Die Bohrflüssigkeit zirkuliert durch die Kanäle oder Düsen des Bohrmeißels und läuft in dem Ringraum des Bohrloches, der sich um das Äußere des Bohrstrangs erstreckt, welcher das Bohrwerkzeug T enthält, zur Oberfläche zurück. Diese Zirkulationsströmung wird durch Vergrößerung des Ausgangsdrucks der Schlammpumpen erzeugt, wodurch die Bohrflüssigkeit in der Bohrung des Bohrstrangs abwärts gedrückt wird«, Wenn sich der Druck in der zirkulierenden Bohrflüssigkeit in der Bohrung 13 oberhalb der Kugel 21 auf einen Wert erhöht, der größer ist als der in der Bohrung 13 unterhalb der Kugel 21 herrschende Druck, dann überwindet der auf die Kugel 21 einwirkende Differenzdruck die Kraft, die die Feder 27 nach oben drückt, so daß die Kugel 21 und der Ring 28 in Längsrichtung abwärtsbewegt werden, bis die feststehenden Zapfen 2k mit der Oberseite der Aussparungen 21c in Eingriff treten,, Diese anfängliche Bewegung der Kugel trennt die kugelförmige Oberfläche 2ia der Kugel 21 von der Sitzoberfläche 25a des Sitzrings 25, so daß ein Festfressen oder eine andere Beschädigung der Sitzflächen 21a und 25a durch abrasives Material, das in der Bohrflüssigkeit suspendiert ist, vermieden wird, sobald sich die Kugel 21 zu drehen beginnt, um in die geöffnete Stellung zu gelangen,, Diese Längsbewegung der Kugel 21 führt außerdem zu einem Ausgleich der Druckdifferenz über der Kugel 21, wodurch die Erosionswirkung der anfänglichen Saugströmung auf ein Mindestmaß beschränkt wird, wenn sich die Bohrung 22 dreht, um sich mit der Bohrung 13 fluchtend auszurichten« Der vergrößerte Druck in der Bohrung 13 oberhalb der Kugel 21 wird durch den Durchflußkanal l6j auch in die ausdehnbare Kammer 53 übertragen,

309827/0431

um dadurch dem Äiegelkörper 52 eine Abwärtsbewegung zu erteilen. Dieser erhöhte Druck wird auch durch die Kanäle l6o und 32i in die ausdehnbare Kammer 54 gelenkt, wodurch auf die auf Druck ansprechende Oberfläche 32d eine Druckkraft ausgeübt wird, um den Riegelkörper 52 nach oben zu bewegen«. Der gleiche Druck in den Kammern 53 und 54 erzeugt einen Druckausgleich, der auf den Eiegelkörper 52 einwirkt, und der Riegelkörper 52 bleibt in der oberen Stellung.

Der in die Kammer 54 hineinwirkende Druck übt außerdem auf die nach oben gerichtete, auf Druck ansprechende wirksame Oberflächenzone des Kolbens 30 eine abwärts gerichtete Kraft aus, wodurch der Kolben 30 abwärtsbewegt wird« Sobald der erhöhte Druck in der Bohrung 31 über der Kugel 21 die kombinierte, den Kolben 30 nach oben drückende Kraft der Feder und des Bohrlochringraumdruckes, der durch den Strömungskanal 14 in die Kammer 48 geleitet wird, überwindet, dann bewegt sich der Kolben 30 aus der oberen Stellung (Fig_o IA und IB) in die untere Stellung (Fig. 2A und 2B). Wenn sich der Kolben 30 abwärtsbewegt, erteilen die Drehzapfen 24, die in der konzentrischen Aussparung 21c angeordnet und an der Hülse 32 befestigt sind, der Kugel 21 eine abwärts gerichtete Längsbewegung· Diese Bewegung der Kugel 21 ermöglicht es den Zapfen 23, die den länglichen Aussparungen 21d angeordnet und an dem rohrförmigen Körper 10 befestigt sind, eine 90 Drehung der Kugel 21 zu bewirken und die Kugel dadurch aus der geschlossenen Stellung (Fig_o 4) in die offene Stellung (Fig. 5) zu drehen, in der die Bohrung 22 mit der Bohrung des rohrförmigen Körpers 10 fluchtet«

Die oberen und unteren Winkelpackungen 55» ^{die auf} der Hülse 32 gelagert sind, halten ihre Dichtungswirkung aufrecht, um dadurch eine Leckage der unter dem höheren Druck stehenden Flüssigkeit in der Bohrung 13 in die ausdehnbare Kammer 48 hinein zu verhindern, wenn sich *er Kolben 30 zwischen der

30 9 827/043 1

oberen und der unteren Stellung bewegt. Die in der Kammer 48 umgewälzte Bohrflüssigkeit wird durch den Strömungskanal 14 in den Bohrlochringraum entspannt, sobald der Kolben 30 sich

ti

abwärts bewegt. Die Abwärtsbewegung des Kolbens 30 zur Drehung der Kugel 21 in die geöffnete Stellung drückt die Feder 41 zusammen, wodurch ein Drehen der Kugel 21 in die geschlossene Stellung bewirkt wird, sobald der in der Bohrung 13 herrschende Druck nicht mehr den Druck der zirkulierenden Bohrflüssigkeit neben der äußeren Oberfläche 16 des rohrförmigen Körpers 10, der in die Kammer 48 übertragen wird, um einen vorher festgelegten Wert übersteigt, der sich durch die Federkonstante der Feder 41 bestimmt. Durch die Abdichtung des Kolbens 30 mit den Packungen 19 und 35 ist der reine abwärts gerichtete, wirksame Oberflächenbereioh für den in der Kammer 48 herrschenden Druck, der auf den Kolben 30 einwirkt, gleichjldem reinen nach oben gerichteten, wirksamen Oberflächenbereich für den in der Bohrung 13 herrschenden Druok, der den Kolben 30 abwärtsdrückt« Diese Dichtungsanordnung ermöglicht es der Kugel 21 solange in der geöffneten Stellung zu bleiben, wie der in der Bohrung 13 herrschende Druck um einen bestimmten Wert größer ist als der in der Kammer 48 herrschende Druck.

Sollte der Druck der in der Bohrung des Bohrstranges umgewälzten Bohrflüssigkeit verringert werden, oder sollte der in dem Ringraum des Bohrloches herrschende Druok, der durch den Strömungskanal 14 in die ausdehnbare Kammer 48 gelangt, ansteigen, beispielsweise dadurch, daß Bohrlochausbruchdrücke auftreten, dann wird die Kugel 21 automatisch in die geschlossene Stellung gedreht, um jeglichen Flüssigkeitsstrom in der Bohrung des Bohrstrangs aufwärts zu steuern, der sich aus den veränderten Druckbedingungen ergibt. Der Differenzdruck, der den Kolben 30 abwärtsbewegt, wird durch das Auftreten jeder Druckänderung verkleinert und versetzt die Feder 41 in die Lage, den Kolben 30 aufwärts zu bewegen, sobald die auf

309827/0431

den Kolben 30 einwirkende Druckdifferenz nicht mehr den vorher festgelegten Wert übersteigt. Die Aufwärtsbewegung des Kolbens 30 erteilt der Kugel 21 eine Aufwärtsbewegung, wobei die Zapfen 24 eine Drehbewegung der Kugel 24 um die Zapfen 23 bewirken, so daß sich die Kugel 21 um 90° aus der geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung dreht, in der die Bohrung 22 quer zur Bohrung 13 des rohrförmigen Körpers 10 liegt_o Das Bohrwerkzeug T dreht die Kugel 21 durch Abtastung dieser sich ergebender Druckänderungen so, daß der aufwärts durch die Bohrung 13 des rohrförmigen Körpers 10 erfolgende Flüssigkeitsstrom abgesperrt wird, bevor der Bohrlochdruek, der durch die Bohrmeißeldüsen aufgedrückt wird, eine Aufwärtsströmung durch die Bohrung des Bohrstrangs hindurch bewirken kann«.

Wenn die Kugel. 21 in der geöffneten Stellung arretiert werden soll, damit andere Bohrloehwerkzeugedurch die Bohrung des Bohrstrangs hindurchbewegt werden können oder der Bohrstrang in das Bohrloch abgesenkt werden kann, ohne daß die Bohrung des Bohrstrangs über der Kugel gefüllt werden muß, dann wird der Verriegelungsstopfen 6l in der Bohrung des Bohrstrang soweit heruntergelassen, bis die Schulter 6ib auf der Schulter l6n aufsitzt, um den Verriegelungsstopfen 61 in dem rohrförmigen Körper 10 zu positionieren. Der in der Bohrung des Bohrstrangs über dem Stopfen 110 herrschende Druck wird dann vergrößert, um einen- auf den Riegelkörper 52 einwirkenden gerichteten Druck zu erzeugen«, Der erhöhte Druck in der Bohrung über dem Stopfen 6l wird durch den Durchflußkanal l6j in die ausdehnbare Kammer 53 geleitet, an der Ausdehnung in die ausdehnbare Kammer 54 jedoch durch die Dichtung gehindert, die durch den Paekungsring 6lc gebildet wird. Der erhöhte Druck, der in die ausdehnbare Kammer 53 übertragen wird_s wirkt auf die Oberfläche 52e, um den Riegelkörper 52 abwärts zu bewegen«, Die abwärts gerichtete Druckkraft drückt anfänglich den Sperrklinkenring 55 radial zusammen und in die Aussparung 52g hinein, um dem Riegelkörper 52 zu ermöglichen, sich abwärts zu bewegen«, Die Anfangsbewegung des Riegelkörpers 52 bringt den unteren Teil der Schulteroberfläche 52d mit der oberen Schulter der Sperrklinke 51 in Berührung, die mit der Ringschulter 32h der

309827/0431

Kolbenhülse 32 in Berührung steht« Die nach unten gerichtete Druckkraft, die von dem in der Kammer 53 herrschenden Druck erzeugt wird und auf den Riegelkörper 52 einwirkt} überwindet die nach oben gerichtete Druckkraft der Feder 41 in Verbindung mit dem in der Kammer 48 herrschenden Druck, wodurch der Kolben 3O₉ die Sperrklinke 51 und der Riegelkörper 52 abwärts bewegt werden« Die Abwärtsbewegung des Kolbens 30 in die untere Stellung bewirkt ein Öffnen der Kugel 21 durch eine entsprechen· de Drehbewegung dieser Kugel, so daß die Bohrung 22 mit der Bohrung 13 des rohrförmigen Körpers 10 in Fluchtungslage tritt. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, befindet sich dann, wenn der Kolben 30 in der unteren Stellung angeordnet ist, die Sperrklinke mit der Aussparung l6i in Fluchtungslage, in der sich die Sperrklinke 51 radial zusammenzieht, um in die Aussparung l6i einzutreten« Die Bewegung der Sperrklinke 51 ermöglicht es dem Riegelkörper 52, sich entlang der Sperrklinke 51 weiter abwärts zu bewegen, um dadurch die Sperrklinke 51 in der Aussparung l6i zu arretieren, wobei die Verriegelungsschulter 52f die radiale Ausdehnung der Sperrklinke 51 ^aus der Aussparung l6i heraus verhindert. Die untere Schulter der verriegelten Sperrklinke 51 wird mit der Ringschulter 32h der Hülse 32 in Berührung gehalten, um dadurch den Kolben 30 in der unteren Stellung zu halten, wodurch die auf Druck ansprechende, automatische Steuerung des Bohrwerkzeugs außer Betrieb bleibt» Die Sperrklinke berührt eine obere, abgeschrägte Kante l6p der Aussparung l6i, um die Aufwärtsbewegung der Sperrklinke zu verhindern« Der Arretierungsstopfen 6l läßt sich aus der Bohrung 13 des Bohrwerkzeugs T dadurch herausziehen, daß er mit einem einen Fanghals 6ld aufweisenden Drahtseilfangwerkzeug verbunden wird, das zum Entfernen des Stopfens 6l dient« Andere Bohrlochwerkzeuge können dann durch die ganze Öffnung der Bohrung 13 des rohrförmigen Körpers 10 laufen, falls dies verlangt wird.

309827/0431

Wenn die Bedienungsperson des Bohrwerkzeugs den automatischen, druckabhängigen Betrieb des Bohrwerkzeugs T wiederherzustellen wünscht,, dann wird der Entspannungs- oder Freigabel stopfen 62 in die Bohrung des Bohrstrangs soweit hinabgelassen} bis die Schulter 62b die Schulter lon der Hülse ±6 berührt, um dadurch den Preigabestopfen 62 in der Bohrung 13 des rohrförmigen Körpers 10 zu positionieren,, Der in der Bohrung des Bohrstrangs oberhalb des Freigabestopfens 62 herrschende Druck wird dann erhöht« Der erhöhte Druck wirkt durch den Strösrangskanal 62f und die Öffnung 62g des Freigabe- oder Entriegelraigsstopfens 62 in die ausdehnbare Kammer 54 unterhalb des Biegelkörpers 52 hinein. Der Freigabestopfen 62 blockiert die Übertragiung dieses erhöhten Druckes in die ausdehnbare Kammer 53 mit Hilfe der Drucksperrdiehtung, die von den Packungsringen 62c und 62d gebildet wird. Der erhöhte Druck in der Kammer 5* übt auf die Oberfläche 52d des Riegelkörpers 52 eine Druekkraft aus, die den Riegelkörper 52 nach oben in die obere Stellung bewegt, wodurch sich die Verriegelungsschulter 52f aus der Sperrklinke 51 herausbewegt und eine radiale Dehnung der ringförmigen Sperrklinke 51 aus der Verriegelungsaussparung l6i heraus ermöglichte Der erhöhte Druck in der Kammer 54 übt außerdem auf den Kolben 30 eine abwärts gerichtete Kraft aus, um den nach oben gerichteten Druck in der Kammer 48 sowie die von der Feder 41 gelieferte Kraft zu überwinden und dadurch den Kolben 30 in der unteren Stellung zu halten«. Die Wahl des Ve rriege lungs Stopfens 6l oder des Freigabestopfens 62 bestimmt die Richtung des Druckes, der durch die Brückenstopfenvorrichtung 60 auf die lösbare Verriegelungsvorrichtung 50 übertragen wird.

Wenn der in der. Bohrung des Bohrstrangs oberhalb des Stopfens 62 herrschende Druck verrringert wird, dann bewirkt die nach oben gerichtete Druckkraft der Feder 41 in Verbindung mit den in der Kammer 48 herrschenden Druck, daß der Kolben 30 sich nach oben bewegt, wodurch die Kugel 21 eine Drehbewegung

309827/0431

erfährt, die sie aus der geöffneten Stellung zurück in die geschlossene Stellung bringt. Die Aufwärtsbewegung des Kolbens 30 drückt die Hastklinke 51 zusammen, und zwar dadurch, daß diese mit der abgeschrägten Oberfläche l6p in Berührung kommt, wodurch die Rastklinke aus der Aussparung l6i heraustritt und aufgrund der Berührung mit der Schulter 32h in die obere Lage zurüokgeführt wird. Der Freigabestopfen 62 läßt sich dann aus der Bohrung 13 des Werkzeugs T durch Anschluß an ein Fangseil— werkzeug, das mit einem Fanghals 52h ausgestattet ist, aus der Bohrung 13 herausziehen;, wodurch der normale Bohrbetrieb wieder aufgenommen werden kann«

Falls die Bedienungsperson des Bohrwerkzeugs verlangt, daß das Bohrwerkzeug T während des Bohrens nicht im Bohrstrang angeschlossen ist, so kann das Werkzeug T dennoch als Schutz gegen Ausbrüche im Inneren des Bohrstrangs verwendet werden« Um das Bohrwerkzeug T für diesen Verwendungszweck vorzubereiten, wird die Versuchshülse 71 in die Bohrung 13 des rohrförmigen Körpers 10 eingesetzt, und die Gewinde l6o und 71a werden durch Drehen der Hülse 71 mit den Handgriffen 71c in Eingriff gebracht, Wenn die Hülse 71 gedreht wird, um die Gewinde l6o und 71a in Eingriff zu bringen, dann berührt die untere Ringschulter 71b die Schulter 32f der Hülse 32, um dadurch den Kolben 30 zwecks öffnung der Kugel 21 durch Erteilung einer entsprechenden Drehbewegung abwärts zu bewegen, und zwar durch Überwindung der von der Feder kl und von dem atmosphärischen Druck in der ausdehnbaren Kammer 48 ausgehenden, nach oben gerichteten Druckkraft ₀ Es versteht sich, daß dann, wenn die Versuchshülse 7i in der Bohrung 13 des rohrförmigen Körpers 10 befestigt ist, die Handgriffe 71c den Anschluß des Bohrstrangs oberhalb des Bohrwerkzeuge T versperren. Wenn die Kugel 21 in die geöffnete Stellung gedreht worden ist, läßt sich dann das Bohrwerkzeug T in den Bohrstrang einsetzen, sobald eine Aufwärtsströmung in der Bohrung des Bohrstrangs in Erscheinung tritt_o

309827/0431

Wenn die unerwünschte Aufwärtsströmung eintritt, wird das Bohrwerkzeug T über das offene Ende des Bohrrohres angehoben, indem die unerwünschte Strömung durch die Bohrung stattfindet, um die Bohrung 13 des rohrförmigen Körpers 10 mit der Bohrung des Böhrrohres fluchtend auszurichten« Wenn dann die Kugel 21 durela die Hülse 71 in der geöffneten Stellung gehalten wird, kann das Bohrwerkzeug T abgesenkt werden, um den Gewindezapfenansehluß 12 in einen oberen Kastenanschluß des Bohrstrangs hineinzustecken, wobei nur eine sehr geringe Behinderung des Einsteekvorgangs durch die aus der Bohrung des Bohrstrangs nach oben strömende Flüssigkeit erfolgt. Sobald der fluchtend ausgerichtete Gewindezapfenasnchluß 12 mit dem Bohrstrang in Eingriff kommt_s wird das Bohrwerkzeug T gedreht, so daß dieser Gewindeanschluß mit dem Gewindekastenanschluß des Bohrstrangs vollständig verbunden wird, um dadurch das Bohrwerkzeug T an den Bohrstrang anzuschließen. Nach Anschluß des Bohrwerkzeugs T an den Bohrstrang werden dann die Handgriffe 71c dazu benutzt, die Hülse 71 aus der Bohrung 13 des rohrförmigen Körpers 10 herauszudrehen. Wenn die Hülse 71 aus der Bohrung 13 herausgedreht worden ist, dann überwindet die von der Feder 41 ausgehende, nach oben gerichtete Druckkraft zusammen mit dem in der ausdehnbaren Kammer k8 herrschenden aim ©sphärischen Druck die abwärts gerichtete Druckkraft,, die von der in der Bohrung strömenden Flüssigkeit erzeugt wird, die am oberen Kastengewinde 11 mit dem Atmosphärendruck in Verbindung steht, so daß der Kolben 30 aufwärtsbewegt wird, um dadurch die Kugel in die geschlossene Stellung zu drehen. Die Kugel 21 wird vollständig geschlossen_s so daß der Durchfluß durch die Bohrung 13 versperrt wird, bevor die Gewinde 71a und l6m sieh vollständig trennen, wodurch die Gefahr, daß die Hülse von der Bohrung 13 durch den Ausblasstrom beschädigt wird, beseitigt wird₀

309827/0431

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Bohrwerkzeug für Bohrlöcher, das mit einem Bohrstrang verbindbar ist, um einen unerwünschten Durchfluß durch die Bohrung des Bohrstrangs zu steuern, gekennzeichnet durch einen rohrförmigen Körper (lO) mit einer Durchgangsbohrung (13), der sich an seinen oberen und unteren Enden in einem Bohrstrang befestigen läßt, wobei die Bohrung (13) mit der Bohrung des Bohrstrangs fluchtend ausgerichtet ist, durch eine BohrungsVerschlußvorrichtung (2O)₉ die in der Bohrung (13) des rohrförmigen Körpers (lO) beweglich gelager ist, so daß sie in eine oder aus einer offenen Stellung drehbar ist, die einen Flüssigkeitsdurchfluß durch die Bohrung (l3) des rohrförmigen Körpers ermöglicht, sowie in eine oder aus einer geschlossenen Stellung, die einen Flüssigkeitsdurchfluß durch die Bohrung des rohrförmigen Körpers versperrt, und durch einen Kolben (30), der mit der Verschlußvorrichtung (20) betrieblich verbunden ist, um die BohrungsVerschlußvorrichtung in die geöffnete Stellung zu bewegen, sobald der in der Bohrung (13) herrschende Druck, der die gewünschte Flüssigkeitsströmung ermöglicht, die Höhe des Druckes, der neben dem rohrförmigen Körper (lO) herrscht, um einen bestimmten Wert übersteigt, wobei der in der Bohrung zur Bewirkung der gewünsch· ten Flüssigkeitsströmung herrschende Druck die Bewegung der BohrungsVerschlußvorrichtung steuert, um die gewünschte Flüssigkeitsströmung zu erhalten«

2« Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die BolSirfierschlußvorrichtung (20) einen Kugelventilkörper (2l) aufweist, der mit einer Durchgangsöffnung (.22) versehen ist und in die bzw, aus der geöffneten oder geschlossenen Stellung drehbar ist„

0-9827/0431

3o Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine lösbare Verriegelungsvorrichtung (50)_s die den Bohnangsverschlußkörper (20) in der offenen Stellung arretiert, in der er den Flussigkeitsdurchfluß durch die Bohrung (13) des Bahrstrangs nicht steuert·

^o Bohrwerkzeug nach Anspruch I₉ gekennzeichnet durch eine Einsteckvorrichtung (?0) zur Steuerung eines unerwünschten FlussigkeitsStroms durch die Bohrung des Bohrstrangs, wobei ein aufeinanderfolgendes Verbinden des rohrförmigen Körpers (lO) mit dem Bohrstrang ermöglicht wird, wobei die Bohrungsverschlußvorrichtung (20) in der geöffneten Stellung gehalten wird, woraufhin die BohnungsVerschlußvorrichtung sich in die geschlossene Stellung bewegen kann, in der der unerwünschte Flüssigkeitsstrom steuerbar ist_e

5ο Bohrwerkzeug nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (30) eine Kolbenhülse (31) aufweist, die in der Bohrung (±3) des rohrförmigen Körpers (lO) beweglich gelagert ist und einen ersten auf Druck ansprechenden Ober— flächenbereich (32) aufweist, mit der die Kolbenhülse (31) in einer ersten Richtung bewegbar ist, um die Bohrungsver— SchlußVorrichtung in die geöffnete Stellung zu bringen, sobald der in der Bohrung (13) herrschende Druck, der den gewünschten Flüssigkeitsfluß ermöglicht, den neben dem rohrförmigen Körper (lO) herrschenden Druck übersteigt,

6ο Bohrwerkzeug nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenhülse (31) und der rohrförmige Körper (iO) zwischen sich eine ausdehnbare Kammer (48) bilden, daß die Kolbenhülse (3l) mit einer zweiten druckempfindlichen Oberfläche ^33) versehen ist, mit der der Kolben (30) in einer zweiten Richtung bewegbar ist, um die BohrungsVerschlußvorrichtung (20) in Abhängigkeit von dem in der ausdehnbaren

309827/0431

Kammer (48) herrschenden Druck in die geschlossene Stellung zu bringen, und daß in dem rohrförmigen Körper vio) ein Strömungskanal (14) angeordnet ist, der von einer Stelle auf der äußeren Oberfläche (15) des rohrförmigen Körpers (lO) ausgeht, um den neben dem rohrförmigen Körper herrschenden Druck in die ausdehnbare Kammer (48) zu leiten, wobei der neben dem rohrförmigen Körper herrschende Druck den Dohrungsverschlußkörper (20) in Bewegung versetzt, um den Flüssigkeitsdurchfluß durch die Bohrung des Bohrstrangs zu versperren.

7« Bohrwerkzeug nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (18, 18b, 19, 33d, 35) zur Abdichtung der ausdehnbaren Kammer (48) ₉ um dadurch eine Flüssigkeitsleckage zwischen der Bohrung (13) des rohrförmigen Körpers (lO) und der ausdehnbaren Kammer (48) zu verhindern, wobei der Flüssigkeitsfluß aus der Bohrung (13) des rohrförmigen Körpers durch den Strömungskanal (14) versperrt wirdo

8. Bohrwerkzeug nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch eine in dem rohrförmigen Körper (lO) angeordnete Vorrichtung (40), mit der die Kolbenhülse (31) in der zweiten Richtung in Bewegung setzbar ist, um den Bohrungsverschlußkörper (20) in die geschlossene Stellung zu bringen, sobald der in der Bohrung (13) des rohrförmigen Körpers (lO) herrschende Druck den neben der äußeren Oberfläche (15) des rohrförmigen Körpers herrschenden Druck, der in die ausdehnbare Kammer (48) hineinwirkt, um weniger als den vorbestimmten Druckwert übersteigt»

9„ Bohrwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrungsverschlußkorper (20) einen Kugelventilkörper

(21) aufweist, der mit der Kolbenhülse (31) drehbar verbunden ist, daß der Kugelventilkörper (2l) mit einer Durchgangsöffnung

(22) versehen ist und in die bzw₀ aus der geöffneten oder

309827/0431

2263038

geschlossenen Stellung drehbar ist, sobald sich der Kolbenhülsenkörper in Abhängigkeit von dem auf ihn einwirkenden Druck bewegt.

1O₀ Bohrwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungs Verschluß vorrichtung (20) einen Sitzring mit einer Biehtungsoberflache (25a) aufweist, die mit dem Kugelkörper (2l) in Berührung steht, um den Flüssigkeitsfluß zwischen dem Kugelkörper und dem Sitzring zu versperren, und daß eine Abstandvorrichtung (26, 27) vorgesehen ist, mit der der Kugelkörper (2l) von der Dichtungsfläche (25a) des Sitzrings (25) trennbar ist, bevor eine Drehbewegung des Kugelkörpers in die geöffnete Stellung durch Bewegen der Kolbenhülse (3l) bewirkt wird, wobei die Abstandsbewegung des Kugelkörpers die Dichtungsfläche *25a) vor Verschleiß schützt,

11. Bohrwerkzeug nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkörper (2l) um eine Drehverbindung '(2Id₉ 23) mit dem rohrförmigen Körper (lO) in die bzw. aus der geöffneten bzw. geschlossenen Stellung drehbar ist.

12. Bohrwerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet;, daß der Kolben (30) mit dem Kugelkörper (2l) drehbar verbunden ist, um dem Kugelkörper eine Drehbewegung zu erteilen, sobald sich die Kolbenhülse (31) in Abhängigkeit von den auf sie einwirkenden Druckkräften bewegt.

13. Bohrwerkzeug nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (50) zur lösbaren Verriegelung der Bohrungsverschlußvorrichtung (20) in geöffneter Stellung, wobei die üohrungsverschlußvorrichtung außer Betrieb gesetzt wird, um den Flüssigkeitsdurchfluß durch die Bohrung des Bohrstrangs zu steuern«,

309827/043 1

14» Bohrwerkzeug nach Anspruch 13, wobei die Einrichtung

(50) zur lösbaren Verriegelung der BohrungsVerschlußvorrichtung (20) sich in deren geöffneter Stellung befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (13) des rohrförmigen Körpers (IO) eine Oberfläche (l6g) aufweist, in der sich eine Aussparung (l6i) befindet, daß in der Bohrung des rohrförmigen Körpers ein Riegelkörper (42) beweglich angeordnet ist, der sich, sobald ein Druck in einer ausgewählten Richtung auf ihn einwirkt, in eine und aus einer gelösten Stellung bewegt, die eine druckabhängige Bewegung der Bohrungsverschlußvorrichtung (20) und in und aus einer Verriegelungsstellung ermöglicht, in der die Bewegung der Bohrungsver— Schlußvorrichtung aus der offenen Stellung in die geschlossene Stellung blockiert wird, und daß eine Sperrklinke (5l) ^an dem Riegelkörper (52) beweglich gelagert ist, die sich in die Aussparung (l6i) hineinbewegen kann, sobald der Riegelkörper (52) sich in der Verriegelungsstellung befindet, wobei die Sperrklinke von dem Verriegelungskörper in der Aussparung (l6i) verriegelt wird, um den Riegelkörper in der Verriegelungsstellung zu sichern, sobald der in der vorgewählten Richtung wirkende Druck zur Verriegelung der Bohrungsverschlußvorrichtung (20) verringert wird, wobei die Bohrungsverschlußvorrichtung zur Steuerung des Flüssigkeitsdurch-* flusses durch die Bohrung des Bohrstrangs außer Betrieb gesetzt wirdo

15· Bohrwerkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinke (5l) eine erste auf Druck ansprechende Fläche (52c) aufweist, durch die der Riegelkörper (52) bei Einwirkung von Druck in einer vorgewählten Richtung in die Verriegelungsstellung drückbar ist, sowie eine zweite druckempfindliche Fläche (52d)₉ durch die die Sperrklinke

(51) aus der Aussparung (l6i) in Abhängigkeit von dem in der gewählten Richtung auf sie einwirkenden Druck herausdrückbar und lösbar ist, daß eine Riege!körperbewegung—

309827/0431

Steuerungshülse (l6) vorhanden ist, die in der Bohrung (13) des rohrförmigen Körpers (lO) !beweglich gelagert ist, um eine erste ausdehnbare Kammer (53) zwischen sich und dem rohrförmigen Körper zu bilden und einen Druck zu erzeugen, der auf die erste druckabhängige Fläche (52c) der Sperrklinke durch einen ersten Strömungskanal (l6j) einwirkt, der in der Hülse (l6) ausgebildet ist, um den in der Bohrung (13) des rohrförmigen Körpers (lO) herrschenden Druck »f die erste druckempfindliche Oberfläche (52c) einwirken zu lassen, dass die Hülse (l6) und der rohrförmige Körper (lO) eine zweite ausdehnbare Kammer (5^) zwischen sich bilden, mit der ein Druck erzeugt wird, der auf die zweite diruckempfindliche Fläche (52d) des Riegelkörpers (52) über einen zweiten Strömungskanal (l6k, l6m) einwirkt, der in der Hülse (l6) ausgebildet ist, um den in der Bohrung (13) des rohrförmigen Körpers (lO) herrschenden Druck auf die zweite druckempfindliche Fläche zu übertragen und dadurch normalerweise einen Ausgleich der auf den Riegelkörper (52) einwirkenden Drücke herbeizuführen, und daß der erste Strömungskanal (l6j) und der zweite Strömungskanal (l6k, l6m) ausreichend weit voneinander entfernt sind, um zwischen sich eine Stopfenvorrichtung (6o) aufnehmen zu können, mit der der auf den Riegel— körper (52) einwirkende, gerichtete Druck steuerbar ist, wodurch die Betriebsbewegungen des Sperrkörpers (52) bewirkbar sind·

l6„ Bohrwerkzeug nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Einsteckvorrichtung (70) zur Steuerung einer unerwünschten Flüssigkeitsströmung durch die Bohrung des Bohrstrangs durch aufeinanderfolgendes Verbinden mit dem rohrförmigen Körper (lO), wobei der Bohrstrang mit der Bohrungsverschlußvorrichtung (20) in der geöffneten Stellung gehalten wird und danach die BohrungsVerschlußvorrichtung dazu gebracht wird,

309827/0431

sich in die geschlossene Stellung zu bewegen, in der der unerwünschte Fliissigkeitsdurchfluß gesteuert wird.

17. Bohrwerkzeug nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsteckvorrichtung (70) einen Einsteckkörper (7i) aufweist, der in der Bohrung (l3) des rohrförmigen Körpers (iO) entfernbar befestigt ist, um mit der Kolbenhülse (32) in Berührung zu treten und dadurch die BohrungsVerschlußvorrichtung (20) in der geöffneten Stellung zu halten, wobei die Bohrungsverschlußvorrichtung sich in die geschlossene Stellung bewegt, sobald der Einsteckkörper (71) aus der Bohrung entfernt wird, während der unerwünschte Flüssigkeitsdurchfluß gesteuert wird.

18. Verfahren zum Betrieb eines Sicherheitsventils, das in einen Bohrlochrohrstrang eingebaut ist und dazu dient, den in einer unerwünschten Richtung durch die Bohrung des Bohrlochrohrstranges hindurch erfolgenden Flüssigkeitsstrom xu steuern und mit einem Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche I-17ι dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Bohrung des Bohrlochrohres abgetastet wird, um die Flüssigkeit in der gewünschten Richtung durch die Bohrung hindurchströmen zu lassen, daß der Druck an der Außenfläche des Sicherheitsventils gemessen wird, daß der in der Bohrung herrschende Druck mit dem außerhalb des Sicherheitsventils auftretenden Druck verglichen wird, um die Druckdifferenz zu bestimmen, und daß ein Strömungssperrkörper des Kugeltyps um eine feststehende Achse gedreht wird, um das Sicherheitsventil zu öffnen und dadurch den Flüssigkeitsdurohfluß durch die Bohrung des Bohrlochrohres zu ermöglichen, sobald der in der Bohrung des Rohres herrschende Druck denjenigen außerhalb des Sicherheitsventils um einen bestimmten Wert übersteigt.

309827/0431

19c Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Strömungssperrkörper des Sicherheitsventils von einer Sicherheitsventilsitzfläche getrennt wird, bevor der Strömungssperrkörper des Sicherheitsventils durch Drehen geöffnet wird.

20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sicherheitsventilantrieb in Abhängigkeit von dem Differenzdruck bewegt wird, um dem Strömungssperrkörper des Kugeltyps eine Drehbewegung zu erteilen.

21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,

daß das geöffnete Sicherheitsventil in der geöffneten Stellung . ' arretiert wird, um das Sicherheitsventil zur Steuerung des , durch die Bohrung eines Bohrlochrohres erfolgenden Flüssig— keitsstroms außer Betrieb zu setzen,

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das in der geöffneten Stellung arretierte Sicherheitsventil entriegelt, wird, um es in die Lage zu versetzen, den in der unerwünschten Richtung durch die Bohrung des Bohrlochrohres erfolgenden Flüssigkeitsstrom zu steuern.

23„ Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22₉ wobei ein Flüssigkeitsstrom aus einer Bohrung eines Bohrlochrohres; durch Einstecken eines druckempfindlichen Sicherheitsventils ge— steuert wir4, um den Flüssigkeitsstrom abzusperren, dadurch _.., gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil i*¹ der geöffneten Stellung, die einen Durchfluß durch das Ventil ermöglicht, durch Befestigung eines Verriegelungskörpers in dem Ventil ... verriegelt wird, daß das Sicherheitsventil, mit dem Bobrlochrohr verbunden wird, das den Flüssigkeitsstrom führt, daß dann der Verriegelungskörper entfernt wird, um einen druckabhängigen

309827/0^31 ORJGiNAL INSPECTED

Betrieb des Sicherheitsventils zu ermöglichen, und daß ein Durchflußsperrkörper des Kugeltyps um eine feststehende Achse gedreht wird, um das Ventil zu schließen und dadurch den Flüssigkeitsfluß aus der Bohrung des Bohrlochrohres zu sperren^ sobald der in der Bohrung des Rohres herrschende Druck denjenigen außerhalb des Sicherheitsventils um weniger als einen festgesetzten Wert übersteigt«,

24ο Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußsperrkörper des Kugeltyps um eine feststehende Achse gedreht wird, um das Ventil zu öffnen und dadurch den Durchfluß durch die Bohrung des Bohrlochrohres zu ermöglichen, sobald der in der Bohrung des Bohrloches herrschende Druck den Druck außerhalb des Sicherheitsventils um weniger als einen bestimmten Wert übersteigt.

309827/0431

Leerseite