DE2560563C2

DE2560563C2 - Vorrichtungen zur lösbaren Verbindung zweier rohrförmiger Bohrlochelemente

Info

Publication number: DE2560563C2
Application number: DE19752560563
Authority: DE
Inventors: Norman Allen Nelson; Samuel William Houston Tex. Putch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-05-15
Filing date: 1975-05-07
Publication date: 1985-08-22

Description

Die Erfindung betrifft 7wei gattungsgleiche Vorrichtungen zur lösbaren Verbindung zweier rohrförmiger Bohrlochelemente gem. den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 3.

Bekannte Vorrichtungen dieser Art (US-PS 20 308), bei denen in einem Bohrloch ein inneres Futterrohr an einem äußeren Futterrohr mit Hilfe eines elastisch aufweitbaren und zusammenziehbaren Verriegelungselements abgestützt wird, weisen einen Abscherring und eine Bolzenanordnung auf, welche dem inneren Futterrohr aufgrund seines Gewichts erlauben, in den verriegelten Zustand zu gelangen. Eine Vielzahl brechbarer Abscherbolzen wird vom Abscherring abgc-

schert, sobald das Gewicht des inneren Rohres darauf zu Tragen kommt. Hierbei kommt eine Verriegelung der beiden Rohre miteinander zustande, wobei das innere Futterrohr noch nach oben bewegbar bleibt. Es ist jedoch erforderlich, daß der Abscherring eine Vielzahl axial verlaufender Spalten und Schlitze aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei den eingangs genannten Vorrichtungen abscherbare Haltemittel zu schaffen, welche eine axiale Bewegung des Verriegelungselements bezüglich des ersten rohrförmigen Elements verhindern, bevor sich das Verriegelungselement aufgeweitet und am zweiten rohrförmigen Element angegriffen hat

Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 oder 3 gelöst

Die Abschereinrichtung befindet sich also entweder zwischen den axialen Enden des Verriegelungselements oder unterhalb desselben. Bei Abscherung wird dann jeweils durch eine nach unten gerichtete Bewegung des ersten rohrförmigen Elements eine lösbare Verriegelung des ersten rohrförmigen Elements mit dem zweiten rohrförmigen Element durch den oberen Abschnitt des Verriegelungselements gestattet

Ferner sind in einer im ersten rohrförmigen Element befindlichen Ausnehmung eine Verriegelungseinrichtung, insbesondere Verriegelungsschultern, vorgesehen, welche sich bezüglich des Bodens der Ausnehmung jeweils um ungefähr den gleichen radialen Abstand nach außen erstrecken. Die Aufnahmeaussparung im Verriegelungselement wirkt mit der Verriegelungseinrichtung, die Aufweit- und Zusammenziehbewegung des Verriegelungselements führend, zusammen. Nach dessen axialer Bewegung wirkt die Verriegelungseinrichtung, nach dem sie die Aufnahmeaussparung verfassen hat, gegen obere und untere Abschnitte des Verriegelungselements. Hierbei wird das erste und zweite rohrförmige Element formschlüssig miteinander verbunden.

Außerdem ist ein formschlüssiges Zusammenwirken der Abscherringe mit der Aufnahmeaussparung möglich; dadurch '<ann sich das Verriegelungselement nicht innerhalb der Ausnehmung in axialer Richtung bewegen, bevor die Verriegelungsaussparung erreicht ist Dies führt zu einer weiteren Verminderung der Gefahr eines Kippens bzw. Verkantens des Verriegelungselements vor und während seiner Betätigung. Dieses ist in Verriegelungsstellung sicher gehalten, ohne daß es zu einer Fehlausrichtung oder Verkantung desselben während des Setzvorgangs kommen kann.

Um zunächst die Axialbewegung des Verriegelungselements bezüglich der A-isnehmung zu verhindern, ist gem. einer speziellen, vorteilhaften Ausführung die VerriegelungssHiulter über Abjcherbolzen mit einem Ring verbunden. Sobald dann das Verriegelungselement in Ausrichtung und Aufweitung gelangt ist, führt eine Abwärtsbewegung des ersten Futterrohrhängers dazu, daß der Abscherring die Abscherboizen abschneidet.

Für den Fall der Anordnung der Abschermittel unterhalb des Verriegelungselements ist gemäß weiterer Erfindungsausgestaltung der innere Futterrohrhänger über Abscherbolzen mit einem Verriegelungsring verbunden. Der Verriegelüngsfing ist dabei in der Lage, mittels geeigneter Elemente am sich aufweitenden Verriegelungselement anzugreifen. Durch eine weitere Abwärtsbewegung des Futterrohrhängers werden die Bolzen abgeschert, und derselbe gelangt in die Verriegelungsstellung.

Ein mit der Erfindung ftzielter Vorteil besteht insbesondere darin, daß die Abschermittel in ihrer Herstellung vereinfacht sind. Bezüglich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der FoI-genden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. Auf dieser ist

F i g. 1 eine teilgeschnittene Aufrißansicht eines inneren, sich aufweitenden Futterrohrhängers in seiner zusammengezogenen Stellung, wobei die Verbindungsvorrichtung der Erfindung dargestellt ist, wie sie gerade im Inneren eines Futterrohrs eingefahren wird,

Fig.2 eine Ansicht ähnlich derjenigen aus Fig. 1, welche die Verriegelungsanordnung in ihrer nach außen gedrückten und in einem äußeren Futterrohrhänger verriegelten Stellung zeigt,

F i g. 3 eine teilgeschnittene Aufrißansicht einer weiteren Ausführungsform einer Verriegelungsvorrichtung nach der Erfindung für einen Futterrohrhänger, und zwar in ihrer Stellung während des Eingefahrenwerdens in einem Futterrohr und

Fig.4 eine Ansicht ähnlich derje'.yen aus Fig.7, welche den Verriegelungsmechanismus in in einem äußeren Futterrohrhänger verriegelter Stellung zeigt
Die F i g. 1 und 2 zeigen einen inneren Futterrohrhänger 10, welcher mit einem äußeren Futterrohrhänger 12 lösbar vt;bunden werden soll. Beides sind rohrförmige Elemente, wobei der Futterrohrhänger 10 mit einem daran hängenden Rohrstrang in einem Bohrloch von dem äußeren Futterrohrhänger 12 gehalten wird. Der Hänger 10 weist in seiner äußeren Umfangsfläche eine ringförmige Ausnehmung 14 zur Aufnahme eines elastisch aufweitbaren und zusammenziehbaren Verriegelungselements 16 auf.
Ferner weist der Futterrohrhänger 10 an der Oberseite der Ausnehmung 14 eine radial verlaufende obere Anschlagschulter 30 und an der Unterseite der Ausnehmung 14 eine ebenfaüs radial verlaufende untere Anschlagschulter 32 auf. Das Verriegelung£element 16 ist in der Ausnehmung 14 zwischen der oberen Anschlagschulter 30 und der unteren Anschlagschulter 32 axial versHiieblich. Die Ausnehmung 14 trägt das Verriegelungselement 16 und gestattet, daß sich während des Einfahrens des Futterrohrhängers 10 in die Bohrlochverrohrung 34 das Verriegelungselement 16 in die Ausnehmung 14 zurückziehen kann, wie die.« am besten in Fig. 1 zu sehen ist. Das Verriegelungselement 16 umfaßt oben einen Verriegelungsabschnitt 36 und unten einen Schlüsselabschnitt 38, die mit einer in dem zweiten Futterrohrhänger 12 befindlichen Verriegelungsaussparung 40 zusammenwirken, wie am besten in F i g. 2 zu sehen ist. Die Verriegelungsaussparung 40 umfaßt oben einen Ve. riegelungsabschnitt 42 und unten eine Schlüsselaufnahme 44. Der Schlüsselabschnitt 38 verhindert, da3 sich der Verriegelungsabschnitt 36 des Verriege-Iungselements 16 nach außen aufweitet und unbeabsichtigt an irgendwelchen in der Bohrlochverrc'irung 34 befindlichen Schultern angreift, bevor der Schlüsselabschnitt 38 auf der Höhe der Schlüsselaufnahme 44 liegt. Der Verriegelungirbschnitt 42 waist auch eine Aufhängeschulter 46 auf. welche sich nach innen auf den Futterröhrhänger 10 hin erstreckt und mit einer auf den Ver· riegelungsabschnitt 36 des jVerriegelyngselejniints 16 befindlichen Schulter 45 zusammenwirkt.

Die Ausnehmung 14 umfaßt eine Verriegelungsschulter 48, die sich irn Fjtterrohrhänger 10 unterhalb und benachbart zur Anschlagschulter 30 befindet, und eine schräge Schulter 50 unterhalb der Verriegelungsschulter 48. Der Verriegelungsabschnitt 36 des Verriege-

lungselements weist eine schräge Fläche 52 auf, welche mit der schrägen Schulter 50 zusammenwirkt und dabei die Bewegung des Verriegelungselements 16 nach außen und in Eingriffsstellung mit der Verriegelungsaussparung 40 unterstützt, wenn das Verriegelungselement 16 am Futterrohrhänger 12 angreift und sich dabei der Futterrohrhänger 10 in Längsrichtung nach unten bezüglich des Verriegelungselements 16 bewegt. Am Verriegelungselement 16 ist im Bereich seines oberen Endes auf seiner Rückseite eine Verriegelungsfläche 54 vorgesehen, welche mit der Verriegelungsschulter 48 zusammenwirkt und dabei das Verriegelungselement 16 in seiner aufgeweiteten und in der Verriegelungsaussparung 40 verriegelten Stellung hält. Dadurch kommt es zu einer Verbindung des Futterohrhängers 10 mit dem Futterrohrhänger 12, wobei jener so lange an diesem hängt, wie am Futterrohrhänger 10 ein Gewicht nach

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In der Ausnehmung 14 ist außerdem eine zweite Verriegelungsschulter 56 angeordnet, die mit dem Futterrohrhänger 10 verbunden ist, zwischen den Anschlagschultern 30 und 32 liegt, sich vom Boden der Ausnehmung 14 um ungefähr den gleichen radialen Abstand nach außen erstreckt wie die erste Anschlagschulter 48 und eine schräg verlaufende Fläche 51 aufweist. In der Rückseite des Verriegelungselements 16 ist eine Aufnahmeaussparung 58 vorgesehen, welche mit der zweiten Verriegelungsschulter 56 und/oder Abscherringen 60 so zusammenwirkt, daß sie zunächst das Zurückziehen des Vemegelungselements 16 in die Ausnehmung 14 gestattet und ebenso ein Aufweiten desselben nach außen in die Verriegelungsausparung 40 mit axialer Bewegung in Richtung auf die Oberseite der Aussparung 14 hin zuläßt. Es ist zu beachten, daß das Zusammenwirken der zweiten Verriegelungsschulter 56 und/oder der Abscherringe 60 mit der Aufnahmeaussparung 58 die axiale Bewegung des Vemegelungselements 16 beschränkt, während der Futterrohrhänger 10 im Bohrloch nach unten bewegt wird, aber die Ausdehnung des Verriegelungselements 16 zuläßt, sobald dieses auf die Verriegelungsaussparung 40 zur Ausrichtung gelangt Wegen des formschlüssigen Zusammenwirkens der zweiten Verriegelungsschulter 56 und/oder der Abscherringe 60 mit der Aufnahmeaussparung 58 kann sich das Verriegelungselement 16 nicht innerhalb der Ausnehmung 14 in axialer Richtung bewegen, bevor die Verriegelungsaussparung 40 erreicht ist. Auf diese Weise wird die Gefahr eines Kippens bzw. Verkantens des Verriegelungselements 16 vor und während seiner Betätigung vermiede"

Mit dem ersten Futterrohrhänger 10 können geeignete Abschermittei verbunden sein, die zunächst die Längs- bzw. Axialbewegung des Verriegelungselements 16 bezüglich der Ausnehmung 14 verhindern. In der in den F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist mit der Verriegelungsschulter 56 mit Hilfe von Abscherbolzen 62 ein Ring 60 verbunden. Sobald das Verriegelungselement 16 in Ausrichtung auf die im zweiten Futterrohrhänger 12 befindliche Verriegelungsaussparung 40 gebracht ist, weitet sich das Verriegelungselement 16 auf, eo und eine Abwärtsbewegung des ersten Futterrohrhängers 10 bezüglich des Vemegelungselements 16 bewirkt, daß die Fläche 53 der Aufnahmeaussparung 58 auf den Ring 60 drückt und den Abscherbolzen 62 abschert Im Zuge einer weiteren Abwärtsbewegung des Futterrohrhängers 10 berühren die auf diesem befindlichen schrägen Schultern 50 bzw. 51 die geneigte Fläche 52 auf der Rückseite des Vemegelungselements 16 bzw. die Bodenfläche 53 der Aufnahmeaussparung 58 und drücken dabei den Verriegelungsabschnitt 36 weiter in den Verriegelungsabschnitt 42 der Verriegelungsaussparung 40. Eine noch weitergehende Bewegung des Futterrohrhängers 10 nach unten bringt die Verriegelungsschulter 48 gegen die Verriegelungsfläche 54 des Verriegelungselements 16, wodurch das obere Ende des Verriegelungselements 16 in einer sicher verriegelten Stellung gehalten wird, nachdem die Oberseite des Verriegelungselements 16 die auf dem Futterrohrhänger 10 befindliche Anschlagschulter 30 der Ausnehmung so berührt hat. Es ist ferner zu beachten, daß die zweite Anschlagschulter 56 eine untere Verriegelungsfläche 64 auf der Rückseite des Verriegelungselements 16 berührt, wodurch ein Verkanten des Verriegelungselements 16 verhindert und eine zusätzliche Festlegung des Verriegelungselements 16 in der verriegelten Stellung erzielt wird.

Der Abscherring 60 ist geschützt im Inneren der AuF-nahmeaussparung 58 angeordnet, so daß er nicht an Schultern in der Bohrlochverrohrung hängen bleiben und ungewollt an einer unerwünschten Stelle abgeschert werden kann. Nach dem Abscheren bleibt der Ring in der Aufnahmeaussparung gefangen, was die Möglichkeit ausschließt, daß er in der Verrohrung hinunterfällt.

Der Futterrohrhänger 10 läßt sich durch eine nach oben gerichtete Längsbewegung auf einfache Weise lösen und aus dem Futterrohrhänger 12 entfernen. Durch diese nach oben gerichtete Längsbewegung kann sich das Verriegelungselement 16 in axialer Richtung nach unten bewegen, bis sein unteres Ende die Anschlagschulter 32 berührt, wodurch die Aufnahmeaussparung 58 mit der zweiten Verriegelungsschulter 56 zur Ausrichtung gelangt und sich die obere Verriegelungsfläche 54 in eine Stellung unterhalb der ersten Verriegelungsschuiter 48 entfernt. Eine nach oben gcriehieie Bewegung des Futterrohrhängers 10 macht ein Zurückziehen des Verriegelungselements 16 in die Ausnehmung 14 möglich, und der Futterrohrhänger 10 kann sich im Bohrloch nach oben bewegen.

Die Fig.3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform, wobei entsprechende Teile mit gleichen Bezugsziffern unter Hinzufügung des Index »b« bezeichnet sind.

Die F i g. 3 und 4 zeigen ein elastisch aufweitbares und zurückziehbares Verriegelungselement 16Z), welches in einer in einem Futterrohrhänger 106 ausgebildeten Ausnehmung 146 aufgenommen ist. Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Ausführungsform ist bis ?-if das Abscherelement mit der in den F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform identisch. Das Abscherelement ist am unteren Ende des Vemegelungselements 166 angeordnet und besteht aus einem Verriegelungsring 80. der durch Abscherbolzen 82 mit dem Futterrohrhänger 106 verbunden ist Der Ring 80 weist eine nach unten gerichtete Schulter 84 auf, die so angeordnet ist, daß sie an einer nach oben weisenden Schulter 86, die sich auf dem Verriegelungselement 166 befindet, angreift, wenn sich das Verriegelungselement 166 aufweitet Sobald der Futterrohrhänger 106 im Futterrohrhänger 126 abgesenkt wird und das Verriegelungselement 166 in Ausrichtung auf die Verriegelungsaussparung 406 gelangt, kommen die Schultern 84 und 86 miteinander in Eingriff. Eine weitere Abwärtsbewegung des Futterrohrhängers 106 schert die Abscherbolzen 82 ab und bewegt die Verriegelungsschultern 846 und 566 nach unten hinter das Verriegelungselement 166 und gegen die Verriege-

lungsflächen 54b bzw. 64b, wodurch das Verriegelungselement 166 in der Verriegelungsstellung festgelegt wird. Die Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 wird in ähnlicher Weise gelöst wie die Ausführungsform nach Fig. 1 und 2,.nämlich durch eine nach oben gerichtete Längsbewegung des Futterrohrhängers 1Oo bezüglich des Fuiterrohrhängers i2b.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur lösbaren Verbindung zweier rohrförmiger Bohrlochelemente, insbesondere zweier Futterrohrhänger (10,12; 106, \2b), von denen das eine rohrförmige Element (10; \Qb) eine ringförmige Ausnehmung (14; \4b) in der dem zweiten rohrförmigen Element (12; \2b) zugewandten Seite mit jeweils einer radial verlaufenden Anschlagschulter (30, 32; 30Z?, 32b) an ihren beiden Enden aufweist, wobei ein elastisches, radial aufweitbares und zusammenziehbares, in der Ausnehmung (14; \4b) des ersten rohrförmigen Elements (10; \Qb) angeordnetes und zwischen den Anschlagschultern (30, 32; 306, 326,J is des ersten rohrförmigen Elements (10; \Qb) axial verschiebliches Verriegelungselement (16; 166,), dem zu seiner Verriegelung in der aufgeweiteten Stellung eine Verriegelungseinrichtung (56; 566; an dem ersten rohrf&rmigen Element (10; 106,1 zugeordnet ist, zur Aufnahme des Verriegeiungselements (iö; 160; eine Verriegelungsaussparung (40; ¹Wb) in dem zweiten rohrförmigen Element (12; 126,) auf der dem ersten rohrförmigen Element (10; 106; zugewandten Seite sowie am ersten rohrförmigen Element (10; 106,) zur axialen Festlegung c"es Verriegelungselements (16; 166,) bezüglich des ersten rohrförmigen Elements (10; 106; vor Eingriff des Verriegelungselements (16; 166) in die Verriegelungsaussparung (40; AQb) des zweiten rohrförmigen Elements (12; 126,7 eine Ai,schereinrichtung (62, 82) vorgesehen sind, die in der aufgeweiteten, ^:n die Aussparung (40; 406,) des zweiten rohrförmigen Elementes (12; 126,1 eingreifenden Stellung des Ve riegelungselements (16; 166J mittels einer nach abwärts gerichteten. durch das erste rühriörrnige Element (10; 106/ ausgeübten Kraft lösbar ist, und wobei in dieser Stellung das Verriegelungselement (16; 166,) vom ersten rohrförmigen Element (10; 106,1 radial gegen das zweite rohrförmige Element (12; 126,) andrückbar und das erste rohrförmige Element (10; 106^ am zweiten rohrförmigen Element (12; 126; verriege!'. festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die vom ersten rohrförmigen Element (10) ge tragene Abschereinrichtung (62) zwischen den beiden axialen Enden des Verriegelungselements (16) angeordnet und an der Verriegelungseinrichtung (56) angebracht ist. wobei diese radial auf das zweite rohrförmige Element (12) zu vorspringend in der ringförmigen Ausnehmung (14) des ersten rohrförmigen Elements (10) ausgebildet und in eine dem ersten rohrförmigen Element (10) zugewandte Aussparung (58) des Verriegelungselements (16) einlegbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß eine Verriegelungsschulter (56) der Verriegelungseinrichtung über Abscherbolzen (62) mit einem ihr radial vorgesetzten Abscherring (60) verbunden ist.

J, Vorrichtung zur lösbaren Verbindung zweier rohrförmiger Bohrlochelemente, insbesondere zweier Futterrohrhänger (10,12; 106,126), von denen das eine rohrförmige Element (10; 10 b) eine ringförmige Ausnehmung (14; 146,) in der dem zweiten rohrförmigen Element (12; 126,) zugewandten Seite mit jeweils einer radial verlaufenden Anschlagschulter (30, 32; 306, 326,) an ihren beiden Enden aufweist, wobei ein elastisches, radial aufweitbares und zusammenziehbares, in der Ausnehmung (14; 146; des ersten rohrförmigen Elements (10; 106J angeordnetes und zwischen den Anschlagschultern (30,32; 306, 326/ des ersten rohrförmigen Elements (10; 106; axial verschiebliches Verriegelungselement (16; 166/ dem zu seiner Verriegelung in der aufgeweiteten Stellung eine Verriegelungseinrichtung (56; 566,) an dem ersten rohrförmigen Element (10·, 106,) zugeordnet ist, zur Aufnahme des Verriegelungselements (16; 166,) eine Verriegelungsaussparung (40; 406^ in dem zweiten rohrförmigen Element (12; 126^ auf der dem ersten rohrförmigen Element (10; X^b) zugewandten Seite sowie am ersten rohrförmigen Element (10; 106,) zur axialen Festlegung des Verriegelungselements (16; 166j bezüglich des ersten rohrförmigen Elements (10; 106,) vor Eingriff des Verriegelungselements (16; 166J in die Verriegelungsaussparung (40; 406^ des zweiten rohrförmigen Elements (12; 126,) eine Abschereinrichtung (62; 82) vorgesehen sind, die in der aufgeweiteten, in die Aussparung (40; 406/ des zweiten rohrförmigen Elements (12; 126,) eingreifenden Stellung des Verriegeiungselements (16; 166.) mittels einer nach abwärts gerichteten, durch das erste rohrförmige Element (10; 106,) ausgeübten Kraft lösbar ist. und wobei in dieser Stellung das Verriegelungselement (16; 166,) vom ersten rohnörmigen Element (10; 106,) radial gegen das zweite rohrförmige Element (12; 126,) andrückbar und das erste rohrförmige Element (10; 106; am zweiten rohrförmigen Element (12; 126,) verriegelt festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die vom ersten rohrförmigen Element (106; getragene Abschereinrichtung (82) unterhalb des Verriegelungselements (166,) angeordnet und die Verriegelungseinrichtung (566,) radial auf das zweite rohrförmige Element (126; zu vorspringend in der ringförmigen Ausnehmung (146,) des ersten rohrförmigen Elements (106,) ausgebildet sowie in eine dem ersten rohrförmigen Element [ttib) zugewandte Aussparung (586; des Verriegeiungselements (166; einlegbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste rohrförmige Element (106; über Abscherbolzen (82) mit einem Verriegelungsring (80) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungsring (80) eine nach unten gerichtete Schulter (84) aufweist, an die eine nach oben weisende Schulter (86) des Verriegelungselements (166; nach dessen radialer Ausweitung anlegbar ist.