DE2428016C2

DE2428016C2 - Kautschukhaltiges Abdruckmaterial für einen Abdruckpacker, Abdruckpacker mit einem derartigen Abdruckmaterial und Verfahren zur Herstellung eines Bandes aus dem kautschukhaltigen Abdruckmaterial

Info

Publication number: DE2428016C2
Application number: DE2428016A
Authority: DE
Inventors: Glen W. Oildale Calif. Anderson; Stanley O. Hutchison; Gordon L. Bakersfield Calif. Newby
Original assignee: Chevron Research Co
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 1973-06-25
Filing date: 1974-06-12
Publication date: 1983-03-17
Also published as: ATA497174A; JPS5034334A; NO742268L; NO139011C; NL183538B; AT332340B; DK335574A; DK158239C; NL7408405A; JPS5244572B2; GB1458096A; FR2241577A1; NL183538C; NO139011B; DK158239B; FR2241577B1; AU7047074A; IT1015331B; AR201597A1; CA1005755A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abdruckmaterial für einen eine elastische Manschette aufweisenden Abdruckpacker gemäß Oberbegriff des Anspruches I: sie bezieht sich ferner auf einen mit dem Material hergestellten Abdruckpacker und auf ein Verfahren zur Herstellung eines als Abdruckmanschette eines Abdruckpackers einsetzbaren Bandes.

Zur Erkundung des Zustandes eines Rohres oder Liners, das bzw. der in einem Bohrloch steht, werden sogenannte Abdruckpacker benutzt. Damit läßt sich ermitteln, ob Perforationen oder Schlitze in einem Liner offen oder verstopft sind. Auch kann festgestellt werden, ob ein Rohr oder Liner sich in einem guten Zustand befindet oder Risse oder Fugen aufweist. Weiter werden derartige Abdruckpacker benutzt, um zu erkunden, wie eine vom Bohrloch durchteufte und dessen Wandung bildende Schicht beschaffen ist.

i ;n ;i:r diese Zwecke verwendeter Ahdruckpackcr ist eine Ndrrichtung, die In das Bohrloch eingefahren wird und eine Außenfläche aufweist, welche so gegen das Rohr (»der die Formation gedrückt wird, daß die Außen-¹I ^; he des Packer-; einen Eindruck der l'nregclmlii'ii'kel-,,!liidvt und !'.vhalt. die / H in dar Warnfläche des R'V:ro- au!';r.-te" DerirtiHc Abdruck Hacker sind /.Ii. in

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60 den US-PS 24 16 441, 26 18 014 und 26 53 474 beschrieben. So ist aus der US-PS 24 16 441 die Verwendung eines bandförmig glattgewalzten metallischen Materials, z. B. aus Zinn oder einer Legierung, bekannt, das außen auf einem aus einem inneren und äußeren Mantel zusammengesetzten ringförmigen Schlauch angeordnet ist. dessen Hohlraum an eine Druckquelle anschlicßbar ist, wobei ein höchster Ausdehnungsdruck eingestellt werden kann, bei dessen Überschreitung ein Sicherheitsventil öffnet und Druckmittel in das Bohrloch unterhalb des Packers einführt, wodurch das Abdruckmaterial wieder von der Wand gelöst wird. Gemäß der US-PS 53 474 kann die Stelle des doppelwandigen Schlauches auch eine Aufblähvorrichtung benutzt werden, die aus einem äußeren Schlauch mit auf der Außenfläche angeordneten Abdruckmaterial aus einem dünnen gewalzten metallischen Bandmaterial besteht, das mit einem inneren Rohr zusammen eine ringförmige Kammer bildet, die mit Druckmittel gefüllt werden kann, woh-vi ebenfalls zur Lösung bei Überschreiten eines bestimmten Druckes das Druckmedium auch In den Raum unterhalb des Werkzeuges eintritt und von dort ;uh ·Ι·.ν. Packer, nachdem der Abdruck genommen worden ist. ιλπ rlc W-n'.luni! des Bohrloch- oder Futterrohres löst

Ans der CS-PS V)U, MW is; die V-.tv. ."idur-- ·;!·-:γ

schmiegsamen und verformbaren Holle aus unvulkanlsiertem Gummi bekannt, das als Abdruckmaterial in Form einer Mnnschette auf einem elastischen Mantel angeordnet ist und im Bohrloch durch ein z. B. flüssiges Druckmittel gegen die Bohrlochwandung oder z. B. gegen ein Futterrohr gedrückt und dann durch Erwärmung an Ort und Stelle vulkanisiert wird. Eine Ausführungsmöglichkeit besteht auch darin, in dem den Packer tragenden Gerät eine mit Kalziumkarbid gefüllte Kammer vorzusehen, die zunächst geschlossen ist und in der entsprechenden Teufe geöffnet wird, wobei sich durch Zutritt von Wasser Gas und Wärme entwickelt. Das Gas drückt das Material gegen die Bohrlochwandung zur Abdrucknahme und die Wärme sorgt dann für die Aushärtung. Auch andere, mit zwei Komponenten zur Warmeentwicklung arbeitende Verfahren und elektrische Heizung können zur Aushärtung nach dieser Druckschrift benutzt werden.

Die bisher verwendeten Abdruckmaterialien und die diesen Materialien entsprechenden Verfahren und Geräte erscheinen verbesserungsbedürftig. So ist die Verwendung eines dünnen Metallbandes aus Zii;n oder dergleichen ein verhältnismäßig teures und aufwendiges Verfahren und erfordert auch eine erhebliche Sorgfalt bei der Behandlung des Materials nach der Abdrucknahme. Trotzdem ist das Material nicht absolut zuverlässig.

Die Verwendung von unvulkanisiertem Gummi ermöglicht zwar die Herstellung einwandfreier Abdrücke, da das Material genügend plastisch ist. Die !Notwendigkeit, das Abdruckmaterial an Ort und Stelle zu vulkanisieren. führt jedoch zu komplizierten Geräten und entsprechend komplizierter Handhabung.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Abdruckmaterial gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 derart zusammenzusetzen, daf3 das daraus heigestellte Material wesentlich einfacher als bisher gehandhabt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung ein Abdruckmaterial gemäß Anspruch 1 vorgesehen. Vorzugswelse wird das Material derart hergestellt, daß die dafür verwendete Menge des synthetischen *o Nitrilkautschuks teilweise vulkanisiert ist und Vulkanisationschemikaüen enthält.

Aus einem solchen Material kann z. B. ein Schlauch hergestellt werden, der durch Beaufschlagung mit Druck von innen ausgedehnt oder aufgespannt und nach Druckentlastung wieder eingezogen werden kann, wodurch einwindfreie Abdrücke herge teilt und nach Abdrucknahme das Material oder Beschädigung des Abdruckes wieder von der Wand gelöst wird. Das Material kann auch mit einer Flüche hergestellt werden. die ausreichend glatt ist. [>mit wird ermöglich!, daß auch von kleineren Unregelmäßigkeiten einwandfreie Abdrücke erzielt werden.

Ein bekannter Abdruckpacker gemäß US-PS 30 46 601 weist einen aufblähbaren Schlauch uuf. auf dessen Außenseite eine Sch.chi aus dem unvulkanisierten Abdruckmaterial aufgebracht ist. Zur Vereinfachung eines derartigen Gerätes, das mit Mitteln zur Vulkanisation des Abdruckmaterials ausgestattet sein muß, ist zur Lösung einer weiteren Autgabe nach der Erlindung ein ^M Abdruckpacker mit einer kautschukhaltigen Abdruck-TVinschett? auf Φ<τ -Xiiitonseile einer ekuiKchen Manschette \nri!C*-;hi.Ti. die unter Bclassune eines Rineraunic um einen :\ohr.in-i.hni!i herum nifieordnei und an ϊϊΐΓ':η I nden i'tissiL'kcil-.dicrH r.: ; ..;·.·in Rnhrabscnnilt '*'' '.crl-iiiiilen '·-·. λ ι >:-,■_■ i der Rm.ur.rjm girier Ol'nunuen Im Ki'!u.:h-Jin:;i :v cir-e ■_-π t I₁I^l γ·;ιΓ'_- ι 'r u._ h. πι in ·.· cuicile Abdruckmanschette aus einem Abdruckmatertal gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 gekennzeichnet ist. Bei diesem Abdruckpacker sind die Vorgänge zum Nehmen eines Abdruckes im wesentlichen darauf beschränkt, daß das Gerät in das Bohrloch auf die entsprechende Teufe eingefahren und dann der Druck auf der Innenseite der elastischen Manschette so weit erhöht wird, daß die Abdruckmanschette mit der Bohrlochwanaung oder der Wandung des Futterrohres in Eingriff tritt und dessen Fläche reliefartig abbildet. Sodann wird der Druck entlastet, wobei die Elastizität der Manschette und des Abdruckmaterials ausreicht, um es wieder von der Wandung zu lösen, ohne daß eine Vulkanisation unmittelbar nach dem Abdruck erforderlich ist.

Die Herstellung eines als Abdruckmanschette eines Abdruckpackers einsetzbaren Bandes aus einem erfindungsgemäßen Abdruckmaterial ist in Lösung einer weiteren Aufgabe der Erfindung in Ansprach 11 gekennzeichnet und zeichnet sich dadurch aus, daß die zwei hauptsächlichen Komponenten, nämlich Naturkautschuk einerseits unü Nitrilkautschuk andererseits, zunächst jeweils für sich bearbeitet und anschlie^nd miteinander gemischt werden, worauf dann aus der Mischung das endgültige, für die Abdruckmanschette verwendbare Band hergestellt wird. Das Band läßt sich demnach in verhältnismäßig einfachen, technisch ohne Schwierigkeiten beherr^chbaren Arbeitsschritten herstellen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, in der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen ist die Erfindung ausführlich erläutert und dargestellt. Es zeigten

Fig. 1 eine Seitenansichl einer erfindungsgemäßen Einrichtung, wobei einzelne Teile aulgebrochen bzw. im Schnitt dargestellt sind.

Fig. 2 die Ansicht eines Schnittes entlang der Linie 2 bis 2 der Fig. 1 und

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Schnittes, der einen Teil eines erfindungsgemäßen Abdruckelementes in Kontakt mit einem Bohrloch-Futterrohr darstellt.

Eine erfindungsgemäße Einrichtung ist in den Fig. 1 bis 3 im Einsatz innerhalb eines Bohrloches dargestellt, das mit einem Liner oder Futterrohr 22 versenen ist. Der Liner 22 dient in bekannter Weise zur Auskleidung der Innenwand des Bohrloches und kann Öffnungen aufweisen, z. B. die Öffnung 23, die eine Verbindung mit einer hinter dem Liner 22 liegenden Formation eröffnet. Ein aufblähbarer elastischer Schlauch 1Ü ist an seinem oberen und seinem unteren Ende flüsslgkeitsdicht mit einem länglichen rohrförmigen Dornteil 12 verbunden. Die Verbindung wird in irgendeiner geeigneten Weise ausgeführt, z. B. durch Klemmvorrichtungen 14 und 16. Eine Abdruckmanschette 11 ist mit dem elastischen Schlauch 12 verbundRn und ist mit diesem dusciehnoar und wieder einziehbar. Die Abdruckmanschette ist so ausgeführt, daß jie tinen Abdruck von einer Fläche ausbildet und bewahrt, gegen die sie gepreßt wird.

Der Rohrabschnitt \'i erstreckt sich durch die Klemmvorrichtungen 14 und 16 hindurch. Das obere Ende des Rohrtciles 12 ist gewohnlich an einen aus Hin/ciabschnltten zusammengesetzte Rohrstrang angeschlossen, der sich bis zum oberen Ende des Bohrloches erstreckt. Falls ■"nAÜnsCrlt k.ififi iO.'iöCh !er Röhf<i"sclinitt .ilich durch Line eritspreciiLiiiic e;rr;.King-,w>i ncmtitu' .:^r "M kabel ■ntzeschlossen μίπ in : ;.^ f.i:i «erden 'iis.immen nut dem Ronrah

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^rUN,miniengcsetzlen Rohrstianges cintcliihion wird, köii non die elastischen Manschette·· II) ιιικΙ II dadurch au! gebläht werden, daß eine Flüsigkeit im Inneren des Rohistranges abwärts geführt und in ilen Rohrabschnitt eingeleitet wird und dann aus dem Kohrabschnitt durch entsprechende Bohrungen 20 und 21 austritt

In einer bevorzugten Ausrührungsl'orm ist das untere linde des Rohrabschnittes 12 über ein Rohrverbindungsstück 26 mit einem Rohrschuh 24 verbunden Der Rohr schuh 24 weist mehrere Locher IH auf. so da« Hohrlochflussigkcit in das Innere des Schuhes 2-4 eintreten kann Kin nach oben öffnendes Rückschlagventil, etwa ein Klappenventil 3D. Ist in dem Rohrschuh 24 über ilen Löchern 28 angeordnet. Wenn das Klappenventil offen ist. kann Bohrlochflüsslgkcii in das Innere des Rohrabschnittes 12 und die darüber anschließende Rohrtour gelangen. Wenn der aufblühbare Packer gemäß tier Erfindung in das Bohrloch mit einem aus Abschnitten zusammengesetzten Rohrstrang eingefahren wird und dabei aul Bohrlochflüssigkeit trifft, öffnet das Klappenventil 31) und ermöglicht, daß die Bohrlochflüssigkeit in das Innere des Rohrabschnittes 12 und des Gestänges eintritt. Dadurch wird der Druck auf der Innen- und Außenseite des Packers ausgeglichen, so daß eine spätere Aufblühung der aufblähbaren elastischen Manschetten 10 und 11 mittels eines verhältnismäßig geringen Druckunterschiedes möglich wird. Der zum Aufblähen benötigte Druck braucht dann nicht den Bohrlockdruck zu überwinden.

Wenn von über Tage Flüssigkeit in den Bohrabschnitt eingeführt wird, um Druck auf die aufblähbare elastische Manschette zu geben, wird das Klappenventil durch den Druck geschlossen, und die Manschette wird dadurch ausgedehnt, daß in die Ringkammer 15 zwischen dem Rohrabschnitt 12 und der inneren elastischen Manschette 10 Flüssigkeit einströmt. Selbst wenn eine Säule der Bohrlochflüssigkeit sich im Inneren des Rohrstranges nach oben erstreckt und auch die Ringkammer 15 ausfüllt, wird der Packer dadurch aufgebläht, daß der Rohrstrang von über Tage mit Druck beaufschlagt wird. Das Druckdifferential in der Ringkammer zwingt die Abdruckmanschette in abdichtende Berührung mit der Bohrlochwandung. Nachdem ausreichend Zeit vergangen ist und sich auf der Abdruckmanschette ein Abdruck ausgebildet hat. wird der Druck entlastet und die Abdruckmanschette zurückgezogen, so daß sie sich aus der Dichtungsberührung mit der Bohrlochwand löst. Die Zurückziehung der Abdruckmanschette wird vorzugsweise durch die Elastizität der aufblähbaren elastischen Manschette verursacht. Falls erwünscht, können Federn oder andere Vorrichtungen verwendet werden, um de Abdruckmanschette zurückzubewegen, z. B.. wie in der US-PS 26 92 446 dargestellt. Auf jeden Fall wird die Abdruckmanschette ausreichend eingezogen, so daß der Packer aus dem Bohrloch ausgefahren werden kann, ohne die darauf ausgebildeten Abdrücke zu zerstören. Nachdem die Abdrucknahme beendet ist. wird eine Abflußöffnung unterhalb des Rohrabschnittes 12 geöffnet, um zu ermöglichen, daß der Innenraum des Rohrstranges entleert wird, während der Rohrstrang aus dem Bohrloch ausgefahren wird. Daher ist ein Abschlagstopfen 32 in dem Verbindungsansatz 26 untergebracht. Eire nicht dargestellte Absenkstange wird benutzt, die Rückseite des Stopfens 32 abzuscheren und damit die Verbindung aus dem Inneren des Rohrstranges zum Bohrlochringraum zu öffnen.

Die innere aufblähbare Manschette 10 des Packers ist an ihrem oberen und ihrem unteren Ende flüssiskeits-

dicht durch Klemmvorrichtungen 14 und Ifi .tnge^chl··^ sen. Vorzugsweise halten die Klemim,'richtungen 14 und 16 den schmiegsamen Sehl.nah IO in einer lösbarer: Verbindung auf dem Kohrabschnitt 12 Die losbare Verbindung mit HiIIe der Klemmvorrichtungen ermöglicht, dall die Wartung und llerrichtung des Packers im Felde erlekiiU'rl wird Falls die Enden der Maust.helle 10 und 11 in i!cr Nähe der Klemmvorrichtungen abgenutzt oder abgeschabt sind, kann / H die eine oder die andere Klemmvorrichtung geölinet und das leweils abgenutzte Ende der Manschette oder der Manschetten abgeschnitten werden Sodann wird die Manschette wieder durch die Klemmvorricli mg mit dem Rohr verbunden.

Die Abdrucknianschctle wird aus einem Material hergestellt, das Abdrücke bewahrt und bei Ausdehnung bzw. Zusammenziehung der aulnlähbaren elastischen Manschette sich mit ausdehnt bzw zusammenzieht. Das zur Bildung der Abdruckmanschette verwendete Material muß glatt sein, so dall Einzelheiten eines Abdruckes leicht auf der Manschette nach dem Einsatz beobachtet werden können. Das hcKlt. dall die Außenfläche der Abdruckmanschette nicht so rauh sein darf, dall Einzelheiten des Abdruckes verlorengehen. Allgemein wird eine Oberfläche benötigt, die sich mit der Hand glatt anfühlt und bei Betrachtung keine Rauhigkeit erkennen läßt. Bei Einsätzen, in denen mit Einwirkung von Erdöl gerechnet werden muß und bei denen höhere Temperaturen aul'reten. hat ein Gemisch aus teilweise vulkanisiertem synthetischen Nitrllkaut.sv.huk. Smoked-Sheet-Naturkautschuk und gewissen Zusätzen zu guten Ergebnissen geführt.

Das als Abdruckmanschette nach der Erfindung brauchbare Material ist ein Gemisch aus Nlirllkauisch.uk. Smoked-Sheet-Naturkautschuk. amorphem Kieselerdehydratpulver und Kautschukverarbeitungsöl. Für viele Zwecke empfiehlt sich die Verwendung von teilweise vulkanisiertem Nitrilkautschuk. Zusammensetzungsverhältnisse sind bereits weiter oben erwähnt worden. Eine besonders brauchbare Abdruckmanschette ist erfindungsgemäß aus einem Gemisch hergestellt worden, das 72.4 Gew.-, teilweise vulkanisierten synthetischen Nitrilkautschuk, 15.7 Gew-% Smoked-Sheei-Naturkautschuk. 7.9 Gew.-",, Kieselerdepulver und 4.0 Gew.-λ, Kautschukverarbeitungsöl enthält.

Das Material für die Abdruckmanschette wird durch Mischen der oben erwähnten Bestandteile in den richtigen Stengen hergestellt. Vorzugsweise wird das Mischen in zwei Stufen ausgeführt. Die erste Stufe führt zur Bildung eines Naturkautschukbandes, in dem die gewünschten Mengen an Kieselerdepulver und Kautschukverarbeitungsöl enthalten sind. Dieses Kau'schukband der ersten Stufe soll 50 bis 75 Gew.-% Smoket-Sheet-Naturkautschuk. 10 bis 30 Gew.-% amorphes Kieselerdehydratpulver und 3 bis 15 Gew.-<y. Kautschukverarbeitungsöl enthalten. Ein besonders brauchbares Band wird in der ersten Stufe hergestellt, wenn 57.2 Gew.-Smoked-Sheet-Naturkautschuk. 28.4 Gew.-",, amorphes Kieselerdehydratpulver und 14.4 Gew.-% Kautschukverarbeitungsöi verwendet werden. Beim Mischvorgang der zweiten Stufe wird das Kautschukband der ersten Stufe mit einer vorbestimmten Menge des teilweise vulkanisierten Nitrilkautschukes gemischt, so daß die erfindungsgemäß verlangten Verhältnisse hergestellt werden. Für den Mischvorgang der ersten Stufe wird vorzugsweise zunächst eine bekannte Gewichtsmenge an Smoked-Sheet-Naiurkäuischük auf eine Kautschukverarbeitungswalzenmühle gegeben. Eine für die Kautschukverarbeitung zu verwendende Walzenmühle wei.^ct gewöhn-

iich zwei parallele, einstellbare und entuciicriL'r«.ot/t lautende Walzen iiul. die mit geringfügig \ erst hk'denen CiesLhwindigkeilen laufen. Der Kautschuk wird /mischen die \Vii|/en uelührt. und durch die verschiedenen Geschwindigkeiten der Walzen wird der Kautschuk gequetscht und zerrieben und in seinem Zusammenhang auscinandctgcrissen. so daß der Kautschuk juscinander gestrichen wird und eine verhältnismäßig dünne Haut um eii^ der Walzen herum bildet Die Dicke des Bandes k.mn in Grenzen durch entsprechende Abstandswahl lür die Walzen und durch die Menge des den Walzen zugerührten Kautschuks eingestellt werden.

Nach einer anfänglichen Bearbeitung durch die Walzen, die allgemein etwa 15 bis 20 Minuten dauert, wird ausreichend Wärme und Reibung erzeugt, um den Zusammenhang oder die Eilasli/Ilät des Naturkautschuks so zu verringern, dall er ein Band auf einer der Rollen ausbildet. Die gewünschten Mengen der Zusätze werden dann .k'm Kautschuk, während er gewalzt wird, zugefügt, i'ni das mischen zu enekriiem. wird das Kauischukband fortwährend von der Walze abgeschnitten und während des Mischvorganges erneut gewalzt Dies führt zu einer gründlichen Durchmischung und Zerquetschung des Kautschuks und der Zusätze, wobei sich im Verlauf des Vorganges ein glattes Kautschukband aus dem Gemisch um eine der Walzen herum bildet. Kinc Zeit von etwa 15 bis 20 Minuten ist allgemein ausreichend, um d.:n Kautschuk und die Zusätze zu bilden und ein geeignetes Zwischenprodukt der ersten Stufe zu erzeugen. Nachdem ein solches Band aul einer der Walzen hergestellt worden Ist. wird es abgeschnitten und von der W dlze abgenommen.

F-Ur den Mischvorgang der zweiten Stufe wird zunächst eine abgewogene Menge an Nitrilkautschuk. oder, falls erwünscht, teilweise vulkanisiertem Nitrilkautschuk in die Walzenmühle eingeführt und gewalzt, bis der Zusammenhang in dem ursprünglichen Nitrilkautschuk soweit aufgebrochen ist. daß sich ein Kautschukband um eine der Walzen herum bildet Dies dauert gewöhnlich etwa 15 bis 20 Minuten. Stücke des Bandes der ersten Stufe werden dann in den Walzenstuhl eingegeben, um sich mit dem Band der zweiten Stufe zwischen den sich bewegenden Walzen zu verbinden. Es wird ausreichend Material von dem Band der ersten Stufe zugeführt, so daß in Bandform ein Material für eine Abdruckmanschette gebildet wird, das die vorstehend erwähnten Gewichtsverhältnisse aufweist. Die Bearbeitungszeit kann etwa 15 bis 20 Minuten dauern. Danach wird das Band des Abdruckmaterials abgeschnitten und von den Walzen genommen.

Sodann läßt man das aus Abdruckmaterial bestehende Band abkühlen. Es ist danach fertig, um mit einer aufblähbaren Manschette eines Packers verbunden zu werden, so daß eine Abdruckmanschette gemäß der Erfindung gebildet wird. Die Größe des Bandes kann natürlich so gewalzt werden, daß sie der Größe einer Abdruckmanschette. die hergestellt werden soll, entspricht. Das von den Walzen genommene Band kann auch in geeignete Streifen geschnitten und durch eine Strangpreßvorrichtung gegeben werden, wodurch ein zusammenhängendes Band der gewünschten Länge hergestellt wird. Z. B. wurden für einen Herstellungsgang kleine Walzen mit einem Umfang von nur 0.9 bis 1,5 m benutzt, um das Abdruckmaterialfell herzustellen. Für die Herstellung einer Abdruckmanschette wurde jedoch ein zusammenhängendes Band von e!w3 9 m Läfi^o£ 0 4 rri Breite und 3 8 rnm Dicke benötigt. Das auf den kleinen Walzen hergestellte Abdruckmaterial wurde in schmale Streifen geschnitten und (furch eine Strangpresse gegeben, um ein etwa '' m langes zusammenhangendes Hand /Li .Tzeugen

Das derart hergestellte Abdruckhand wird mit einem aulbl.inharen Schlauch eines Packers verbunden und hildet so eine Abdruckllache !'alls eine aus Gummi herge stellle aufblähbare Manschette benutzt wird, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Andrückband durch einen Kautschukkleber auf den aufblasbaren Schlauch aufzukleben Vorzugsweise werden die Schichten dadurch \erbunden. daß eine Seite des Abdruckielles mit kautschukklebcr versehen wird. Man läßt den Kleber trocknen, bis er noch gcrlnglüglg klebrig ist. Während der Trncknungszeit wird die Außenseite der aufblähbaren Manschette ebenfalls mit dem Kautschukkleber verse hen Das Andrückband wird dann in glatte Berührung mit der aufblähbaren Manschette gebracht, wobei eine IÜberlappung von etwa 2.54 cm vorgesehen wird, so daß damit die Amiruckmanschette hergestellt ist.

Der lür die Erfindung vorgesehene synthetische Nitril-

kautschuk hai einen ΓιύήΟίϊ

ntifiikdüiSCiVükc

sind das Ergebnis einer Mischpolymerisation von Acrylnitril und Butadien. Ein hoher Nitrilgehalt bedeutet allgemein, daß der Gehalt an Acrylnitril 37% oder mehr beträgt

r> EaIIs ein hohes Maß an Temperaturstabilität erforderlich ist. wird der erfindungsgemäß zu verwendende Nitrilkautschuk teilweise vulkanisiert. So wird Insbesondere verfahren, wenn die Abdruckmanschelte in Bohrlöchern mit hohen Temperaturen benutzt werden soll.

Der Nitrilkautschuk wird jedoch nur teilweise vulkanisiert, da ein vollständig vulkanisierter Kautschuk sich nicht mit den anderen Bestandteilen zur Bildung eir>es verwendbaren Abdruckmaterials kombinleren läßt. Die für das Teil-Vulkanisatlonsverlahren zu verwendenden

i' Chemikalien sind Schwefel. Stearinsäure und Zinkoxid. Wie an sich für die Erzielung einer vollständigen Vulkanisation von Kautschuk bekannt ist. wird eine bestimmte Menge der Vulkanisationschemikalien mit dem Kautschuk gemischt, und die Mischung wird entsprechend

⁴⁽¹ erwärmt. Zur Vulkanisation von Nitrilkautschuk wird mit Vulkanisationszclten im Bereich von 30 Minuten bei etwa 152" C bis 1 Minute bei etwa 205° C gearbeitet. Eine vollständige Vulkanisation kann in 15 bis 20 Minuten bei etwa 171" C erreicht werden. Für 100 Gewichtsteile

^A=> Nitrilkautschuk werden für eine vollständige Vulkanisation an Vulkanisationschemikalien benötigt:

1,5 Gewichtsteile Schwefel.
1.0 Gewichtsteile Stearinsäure und _M 5.0 Gewiehtstelle Zinkoxid.

Erfindungsgemäß werden diese Vulkanisationschemikalien in Mengen verwendet, die unter den vorerwähnten Mengen für vollständige Vulkanisation liegen. Vorzugsweise werden die Vulkanisationschemikalien in Mengen von wenigstens '.', bis zu etwa V₄ der für vollständige Vulkanisation benötigten Quanten verwendet. Für 100 Gewichtstelie Nitrilkautschuk sind demnach wenigstens 0.5 Gewichtsteile Schwefel, 0.3 Gewichtsteile Stearinsäure und 1.6 Gewichtsteile Zinkoxid und nicht mehr als 1.125 Gewichtsteile Schwefel. 0.75 Gewichtsteile Stearinsäure und 3.75 Gewichtsteile Zinkoxid zu verwenden. Vorzugsweise werden die Vulkanisationschemikalien in Mengen zugesetzt, die etwa 's bis 'A der für vollständige Vulkanisation benötigten Mengen betragen. Das heißt.

daß für 100 Gewichtsteile Nitrilkautschuk vorzugsweise zwischen 0,75 und 1,0 Gewichtsteile Schwefel, zwischen 0.50 und 0.60 Gewichsteile Stearinsäure und zwischen 2.50 und 3.20 Gewichtsteile Zinkoxid verwendet werden.

Die Vulkanisation wird so durchgelührt. daß zunächst eine bestimmte Gewichtsmenge des unvulkaiilsicrten s\ ntnctisl·hen Nltrllkautschuks auf einen Kautschukverarbeilungswalzcnstuhl gegeben wird. Der Kautschuk wird /wischen den zwei entgegengesetzt drehenden Walzen eingespeist und durch die Walzen zerquetscht und /errieben, so dall der Kautschuk erwärmt und in -seinem Zusammenhang aufgebrochen wird. Der Kautschuk bildet dadurch ein°n glatten (jherzug um eine der Walzen herum. Entsprechende Mengen der Vulkanisaiionschemikallen. wie oben erwähnt, werden dann dem Kauischuk auf den Walzen zugesetzt und gründlich mit dem Kautschuk vermischt. Darauf wird der Kautschuk von den Walzen abgenommen und ζ B. in einer Dampfkammer auf die gewünschte Vulkanisationstemperatur und üher die Vulkanisationszelt erwärmt, wodurch eine teilweise Vulkanisation des Kautschuks bewirkt wird. (iemäß der Erfindung ist eine Behandlung von 15 bis 20 Minuten hei etwa 171" C vorgesehen.

Der erfindungsgemaß zu verwendende Naturkautschuk wird als Smoked-Sheet-Naturkauischuk bezeichnet. Wie auf Seite 19 des Vanderbilt Rubber Handbook, \ erleg! von R. T. Vanderbllt Company. Inc. 230 Park Ave. New York, erwähnt wird, werden allgemein sieben Arten von Naturkautschuk angeboten. Jede Sorte wird entsprechend der Aulbereitung des Kautschuks und der Herkunft bezeichnet »Smoked-Sheet« sind Bänder aus koaguliertem Kautschuk, die entsprechend getrocknet und geräuchert sind. Diese Sorte wird in sieben (lutegrade eingeteilt, von denen die höchste Qualital Nr. 1 XRSS und die geringste Nr. 6RSS lsi. Obwohl unter bestimmten Bedingungen eine beliebige Qualität erfindungsgemäß verwendet werden kann, empfiehlt es sich, wenigstens die Qualität IRSS oder besser zu verwenden. Das erfindungsgemäß zu verwendende Kieselerdepulver ^;st amorphes Kieselerdehydrat. Eine für die Erfindung bevorzugte Qualität hat die Wirkung, daß es die Oberfläche des Kautschuks glättet Das Pulver füllt die Poren iles Kautschuks und bildet eine glatte Außenfläche, auf ler Abdrücke klar ersichtlich sind. Wenn in der fertigen Mischung aus Nitril- und Naturkautschuk ein entsprechender Anteil Kieselerdepulver vorhanden ist. sorgt dieses für die erwünschte glatte Oberfläche, ohne dal.' dadurch der Kautschuk unerwünscht hart wird.

Das flüssige Verarbeitungsöl dient unter anderem als Weichmacher und kann ein für die Kautschukverarbeiiung üblicher Weichmacher sein. Solche Weichmacher enthalten Mineralöl und andere flüssige Kohlenwasserstoffe sowie verschiedene synthetische Öle Vorzugsweise wird für die Erfindung ein Material auf der Basi< \on Kohlenwasserstoffen verwendet. Zur Ermittlung des uünstlgsten Abdruckmaterials für eine Verwendung in sehr heißen Bohrlochern wurden verschiedene Versuche ausgeführt. Dabei wurden Kautschukbänder mit den in Jen betreffenden Versuchen angegebenen Zusammensetzungen hergestellt und als Abdruckmaterial geprüft. Die besten Ergebnisse zeigten sich bei ^ erwendung tier Zusammensetzung und des Verfahrens, das in dem Beispiel 2 beschrieben ist. Aber auch die Zusammensetzungen nach den Beispielen 1 und 3 zeigten er'.öhte Tempe- -aiursiabilitat.

Beispiel i

Fine Mischung .ius teilweise vulkanisiertem Nitrilkautschuk. Naturkautschuk. Kiesclerdepulver und flüssigem 'verarbeiiunssoi wurde in Bandforrn hergestellt. Das fertige Band hatte die folgende Zusammensetzung:

	talsik-hl.	I eile	kg ι	100.0	■?(i.23
	Menuc			O.5	.35
	I-11.454	0.3	.21
( hemiuum N-3 Ί8 Ii-		l.d	1.12
Nitrilkiiiitschiik	5.0	22.S	Hi.o2
Schwefel	0.025	I 1.4	8.00
Stearin-Saure	0.015	5.S	4.0"
Zinkoxid	0.OK	142.4	100.00
Naturkautschuk	1.14
Kieselerdepuher	O.5"⁷
llüssiges Vcrarbeitungsol	0.2')
	⁷.12

Die \ ulkanisationschemikalien wurden dem Nitrilkautschuk in einer Menge zugesetzt, die einem Dritte'.

der normalen \ ulkanisationsmengc entsprach. Der Nitrilkauischuk wurde I ."< Minuten lang bei etwa 1 Tl vulkanisiert. be\or er mit dem Gemisch der ersten Stute aus NiiturkauKchuk. Kieselerdepulver und flüssigem \ erarbeitungMil \ermischt wurde Das lcnige Band wurde geprült und zeigte dabei ι eniperaiursUihililät

Beispiel 2

Das Material wurde wie beim Beispiel I zubereitet und wies die loluende Zusammensetzung au!.

i.iK.ichl.

Menge

ι =-(1.454 kg.

Teile

Ci CW

(.hemigum N-3 18 B-

Nilrilkaulschuk 5.00

Schwefel 0.05

Stearin-Saure (1.03

Zinkoxid 0.16

Naturkautschuk '.14

Kieselerdepulver 0.57 I lüssiges \ erarbeitungsöl 0.29

lOO.O 1.0 0.6

22.8 11.4

69.0" .69 .41 2.20 15.75 7.88 5.8 4.00

144.8 100.00

Die \ ulkanisationschemikalien wurden in einer Menge '. erwendet, die zwei Drittel derjenigen für volle Vulkanisation entsprach Die Vulkanisation wurde bei etwa i*l"f 1^c Minuten lang durchgeführt. Dies war die beste Zusammensetzung: sie war sehr widerstandsfähig gegen Öleinwirkung und gegen hohe Temperaturen.

Beispiel 3

rs wurde Material wie in Beispiel 1 zur Bildung c.nes Bandes mil der folgenden Zusammensetzung verar-

tatsnchl Teile liew.'

Menge

i=0.454'μ;)

Ch.emigum N-3 18 «-
Nitrilkaulsc'nuk

Schwefel
Stearin-Saure

5.000 100.00 69.56 l'.'J": i)~i 0.51

0.0250 ·:.ί.5Ο 0.3 5

It

■ortsei ίιπκ

	1.USaC¹Il.	Teile dew.	kg I	2.511 I. "4
	Menge		22.80 !.-.86
	(-0.454	11.4ο 7.43
Zinkoxid	0,1250	5.S0 4.(M
Naturkautschuk	1.14	143.⁷5 100.00
KieselerdepuKer	0.5 7
Hüssiges Verarbeitungsöl	0.2"
	7.1875

Die Vulkanisationschcrnikalien wurden in einer Menge verwendet, clic der Hälfte der für vollständige Vulkanisation erforderlichen Menge entsprach Die Vulkanisation wurde 2(1 Minuten lang hei etwa I71"C durchgeführt Das hergestellte Band hatte eine gute Tcmperaturstabilit.it. jedoch nicht eine so gute wie im Beispiel 2

Im F.insatz wird der aufblähharc Ahdruckpacker

zunächst in ein Hohrloch his in die Teufe eingefahren, ii. der ti ic /u überprüfende Rüche licgl. Sodann wild Hüssigkeii in elie Ringkammer 15 gedrückt, um die innere elast:^he M-'nschctte i'· und daniii uie äußere Abdruck matwhc-tie II auszudehnen. Wie in IMg. 3 gezeigt, ver formt sich die Abdruckmanschetlc 11 in ei·" ölfiiung hinein, wie /. B. den Schlitz 23, so ''.Mi sich ein Vorsprung 34 als Abdruck des Schlitzes ausbildet. Allgemein ist es erwünscht, in dem Packer einen Differentialdruck von wenigstens etwa 7,03 kp/cm* über dem Bohrloehilruck in dem Bereich zu verwenden. In welchem der Packer .uil'gchlilht wird. Das hciül. daß der Diffcrential-(Iruck auf der beaufschlagenden Flüssigkeit wenigstens auf etwa 7.(13 kg/cm' für etwa IO Minuten lang au free h te,halten werden sollte. Bei Verwendung des erflndungsgemaHen Abdruckmaterials sind Drücke über etwa 10.54 kp/cnr selten Die Abdruckmanschette ist senr nützlich in Bohrlochern, die Temperaturen bis zu etwa ⁽»3" C aufweisen

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patenta?isprüche:

1. Abrtruckmaterial für einen eine elastische Manschette aufweisenden Abdruckpacker, insbesondere für Bohrlöcher, bestehend aus einem glatten, gewalzten, Kautschuk enthaltenden Band, dadurch gekennzeichnet, daß das Band etwa 60 bis 80 Gew.-t synthetischen Nitrilkauischuk, etwa 10 bis 20 Gew.-% Smoket-Sheet-Naturkauischuk, etwa 5 bis 15 Gew.-% amorphes Kieselerdehydrat und etwa 2 bis 6 Gew.-% Kauischukverarbeitungsöl enthält.

2. Abdruckmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des synthetischen Nitrilkautschuks teilweise vulkanisiert ist und Vulkaniiaiionschemikalien enthält.

3. Abdruckmaterial nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch etwa 70 bis 75 Gew.-% teilweise vulkanisierten synthetischen Nitrilkautschuk einschließlich VuI-kanlsationsch/nnikalien, etwa 14 bis 16 Gew.-% Smoket-Sheet-Noiorkautschuk, etwa 7.5 bis 8,5 Gew.-% amorphes Kieselerdehydrat und etwa 3,5 bis 4,5 Gew.-% Kautschuk verarbeitungsöl.

4. Abdruckmaterial nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch 72,4 Gew.-% teilweise vulkanisierten 2s synthetischen Nitrilkauischuk einschließlich Vulkanisationschemikalien, 15,7 Gew.-% Smoked-Sheet-Naturkautschuk, 7,9 Gew.-% amorphes Kieselerdehydrat und 4,0 Gew.-% Kau'.schukverarbeitungsöl.

5. Abdruckmaterial nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vulkanisationschemikalien in einer Menge zugesetzt sind, die etwa einem Dritte,¹ bis drei V.erteln tjr für die vollständige Vulkanisation benötigten Menge entsprechen.

6. Abdruckmaterial nach den .nsprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vulkanisationschemikalien aus Schwefel, Stearin-Säure und Zinkoxid bestehen.

7. Abdruckmaterial nach einem der Ansprüche 2

bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur leilweisen Vulkanisation für 100 Gewichtsteile Nitrilkautschuk zwischen 0,75 und 1,0 Gewichlsieile Schwefel, zwischen 0,50 und 0,60 Gewichtstelle Stearin-Säure und zwischen 2,50 und 3,20 Gewichtsteile Zinkoxid vorhanden sind.

8. Abdruckmaterial nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für 100 Gewichtsteile Nitrilkautschuk an Vulkanisationschemika'ien 1,0 Gewichtsteile Schwefel, 0,6 Gewichtsteile Stearin-Säure und 3,2 Gewichtstelle Zinkoxid vorhanden sind.

9. Abdruckpacker mit einer kautschukhaltlgen Abdruckmanschette auf der Außenseite einer elastischen Manschette, die unter Belassung eines Ringraumes um einen Rohrabschnitt herum angeordnet und an ihren Enden flussigkeitsdicht mit dem Rohrabschnitt verbunden ist, wobei der Ringraum über Öffnungen im Rohrabschnitt an eine entlastbare Druckmittelquelle anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdruckmanschette (11) aus einem Abdruckmaterial nach den Ansprüchen 1 bis 8 besteht.

10. Abdruckpacker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdruckmanschette (11) auf die Außenseite der elastischen Manschette (10) aufgeklebt ist.

11. Verfahren zur Herstellung eines als Abdruckmanschette eines Abdruckpackers ersetzbaren Bandes aus einem Abdruckmaterial nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Gang zunächst ein Kautschukband aus Smoked-Sheet-Naturkaulschuk, Kieselerdepulver und Kautschukverarbeitungsöl hergestellt und ferner synthetischer Nitrilkautschuk in Gegenwart von Vulkanisationschemikalien teilweise vulkanisiert wird, worauf das zunächst hergestellte Kautschukband und der teilweise vulkanisierte synthetische Nitrilkautschuk einschließlich der darin enthaltenen Vulkanisationschemikalicn gemischt werden und diese Mischung zu dem endgültigen Band ausgewalzt wird.