DE2829416A1

DE2829416A1 - Vorrichtung und verfahren zur zementierung von pfeilern fuer bohrinseln

Info

Publication number: DE2829416A1
Application number: DE19782829416
Authority: DE
Inventors: Lloyd Carter Knox
Original assignee: Halliburton Co
Current assignee: Halliburton Co
Priority date: 1977-07-22
Filing date: 1978-07-05
Publication date: 1979-02-01
Also published as: GB2003963A; GB2027782A; SE7808076L; NO782522L; BE869143A; NL188360B; GB2027782B; NL7807322A; GB2003963B; DK327278A; DE2829416C2; NL188360C

Description

PATENTANWALTS DipL-Phys. JÜRGEN WEISSE . Dipl.-Chem. Dr. RUDOLF WOLGAST

BÖKENBUSCH 41 · D 5620 VELBERT 11-LANGENBERG 2829416 Postfach 110386 · Telefon: (02127) 4019 · Telex: 8516895

Patentanmeldung Halliburton Company, P.O. Drawer 1431/ Duncan, Oklahoma 73533, USA

Vorrichtung und Verfahren zur Zementierung von Pfeilern für Bohrinseln

Die Erfindung betrifft einen aufblasbaren Packer. Solche aufblasbaren Packer stellen Dichtungen dar, mittels derer der Ringraum zwischen einem äußeren Hohlkörper und einem durch diesen vorgetriebenen Pfeiler abgedichtet werden kann. Insbesondere handelt es sich dabei um eine aufblasbare Abdichtung für die Zementierung des Ringraums, wobei die während der Härtungszeit im Ringraum befindliche Zementsäule mittels der aufblasbaren Dichtung abgestützt werden soll. Aufblasbare Packer und Dichtungen dieser Art werden besonders beim Aufbau von Bohrinseln für Erdölbohrungen und für die Erdölförderung für Zementierungsvorgänge vor Ort benötigt.

Es sind eine Reihe verschiedener Abdichtungsvorrichtungen und Verfahren zu ihrer Anwendung allgemeiner Art bekannt, insbesondere auch solche, die den Ringraum zwischen einem Pfeilermantel oder einem Stützmantel, durch den der Pfeiler vorgetrieben ist, abdichten (vgl. die USA-Patente 3 468 132, 3 533 241, 3 570 259, 3 702 537, 3 878 687 und 4 024 723). Diese bekannten Abdichtungsvorrichtungen und Verfahren zu ihrer Anwendung sind für die Anwendung in Tiefwasser im allgemeinen in der Herstellung recht

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teuer und unterliegen leicht Beschädigungen, so daß sie eigentlich nur im Flachwasserbereich anwendbar sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Abdichtungsvorrichtungen und Abdichtungsverfahren mit einem wenig aufwendigen aufblasbaren Packer zur Abdichtung des Ringraums zwischen einem Außenkörper und einem durch diesen vorgetriebenen Hohlkörper anzugeben, die im Tiefwasserbereich wie im Flachwasserbereich anwendbar sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abbildungen dargestellt und werden nachfolgend anhand der Bezugszeichen im einzelnen erläutert und beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anordnung in Verbindung mit Stützmänteln bei einer Bohrinsel;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Anordnung in Verbindung mit Pfeilermänteln bei den Stützmänteln einer Bohrinsel;

Fig. 3 einen Teil des Querschnitts des erfindungsgemäßen aufblasbaren Packers in Verbindung mit einem Stützmantel oder einem Pfeilermantel vor dem Aufblasen;

Fig. 4 den erfindungsgemäßen aufblasbaren Packer nach Fig. 3 nach dem Aufblasen mit einer Zementfüllung im Ringraum;

Fig. 5 eine modifizierte Ausführung des erfindungsgemäßen aufblasbaren Packers zur Anbringung am oberen Ende eines Stützmantels; und

Fig. 6 einen Teil des Querschnitts durch ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen aufblasbaren Packers.

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In Fig. 1 ist eine Bohrinsel 10 dargestellt, bei der aufblasbare Packer 40 am unteren Ende und am oberen Ende von Stützmänteln 11 aufblasbare Packer 40' angebracht sind. Ein Pfeiler 20 ist bis zu einem Teil seiner Tiefe vorgetrieben und steht durch den oberen aufblasbaren Packer 40' noch vor, während ein anderer Pfeiler 20 bis in die erforderliche Tiefe vorgetrieben worden ist.

In Fig. 2 ist eine Bohrinsel 30 dargestellt, bei der aufblasbare Packer 40 am oberen und am unteren Ende der Pfeilermäntel 32 von Stützmänteln 31 angebracht sind. Ein Pfeiler 20 ist bis in die Tiefe vorgetrieben.

Gemäß Fig. 3 besteht der aufblasbare Packer 40 aus einem Packergehäuse 41, Führungsringen 42 und 43, einem ringförmigen elastischen Körper 44 und Abstützungen 48 und 49. Das Gehäuse 41 ist zylindrisch und besitzt einen an den Stützmantel 11 geeignet angepaßten Durchmesser, mit dem es wie bei 12 und verschweißt ist.

Der erste Führungsring 42 ist an das Packergehäuse 41 angeschweißt und sichert ein Ende des ringförmigen elastischen Körpers 44 gegen eine axiale Verschiebung innerhalb des Packergehäuses 41. Der Führungsring 42 ist mit einem Teil verringerter Wandstärke ausgebildet, das zwei Ringkanäle 52 und 53 hat, die mit Ringwülsten 58 bzw. 59 an einem Ende des ringförmigen elastischen Körpers 44 im Eingriff sind. Der Führungsring 42 enthält weiter einen Ringwulst 56, der einen Abzug des Ringwulstes 59 des ringförmigen elastischen Körpers 44 aus dem Ringkanal 53 verhindert.

In ähnlicher Weise ist der zweite Führungsring 43 an das Packergehäuse 41 angeschweißt und sichert das andere Ende des ringförmigen elastischen Körpers 44 gegen eine axiale Verschiebung innerhalb des Gehäuses 41. Der Führungsring 43 ist mit einem Teil verringerter Wandstärke mit zwei Ringkanälen 54 und ausgebildet, die sich mit Ringwülsten 60 bzw. 61 am anderen

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Ende des ringförmigen elastischen Körpers 44 im Eingriff befinden. Der Führungsring 43 enthält weiter einen Ringwulst 57, der einen Abzug des Ringwulstes 61 des ringförmigen elastischen Körpers 44 aus dem Ringkanal 55 verhindert.

Der ringförmige elastische Körper 47 kann aus jedem geeigneten elastischen Material bestehen, vorzugsweise aus Gummi. Der Körper 44 trägt einen Verstärkungsring 45, der mit einem Ende an dem Metallring 46 verankert ist, der an einem Ende des ringförmigen elastischen Körpers 44 innerhalb des Ringwulstes 59 angeordnet ist. Das andere Ende des Verstärkungsrings 45 ist an dem Metallring 47 verankert, der sich innerhalb des Ringwulstes 61 am anderen Ende des ringförmigen elastischen Körpers 44 befindet. Der Verstärkungsring 45 kann aus jedem geeigneten Material bestehen, jedoch wird ein Gewebe aus Nylon oder einem geeigneten Polamid bevorzugt. Die Metallringe 46 und 47 können aus Stahl, entweder aus Vollmaterial oder verseiltem Kabelmaterial, bestehen. Der ringförmige elastische Körper 44 enthält ferner an seiner Innenseite nahe einem Ende ein Ringband 50, das unter die Finger 62 der Abstützung 48 gelegt ist. Ein Ringband 51, das sich nahe dem anderen Ende an der Innenfläche des ringförmigen elastischen Körpers 44 befindet, ist den Fingern 63 der Abstützung 49 unterlegt. Die Ringbänder 50 und 51 dienen dazu, den ringförmigen elastischen Körper 44 vor einer Beschädigung durch die Finger 62,63 der Abstützungen 48,49 beim Aufblasen des aufblasbaren Packers zu schützen, und sie verhindern, daß das Gummimaterial bei der Ausformung des ringförmigen elastischen Körpers 44 in die Schlitze 64,65 eindringt. Die Ringbänder 50,51 können aus jedem geeigneten, flexiblen Material wie Stahl, Messing, etc., bevorzugt jedoch ein Gewebe aus Nylon oder Polyamid, bestehen, das hinreichende Festigkeit besitzt, um den ringförmigen elastischen Körper 44 zu schützen.

Die Abstützung 48 besteht aus einem ringförmigen Metallband mit Fingern 62, die durch Zwischenräume 64 getrennt sind; sie befinden sich nahe einem Ende an der Innenfläche des ring-

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förmigen elastischen Körpers 44. In ähnlicher Weise besteht die Abstützung 49 aus einem ringförmigen Metallband mit Fingern 63, die durch Zwischenräume 65 getrennt sind; sie befinden sich nahe dem anderen Ende an der Innenfläche des ringförmigen elastischen Körpers 44. Die Abstützungen 48,49 können aus jedem geeigneten Metall, vorzugsweise Stahl, bestehen. Sie schützen den ringförmigen elastischen Körper 44 zunächst gegen Beschädigungen durch den Pfeiler 20, während dieser durch den aufblasbaren Packer hindurch vorgetrieben wird, denn die Abstützungen 48,49 halten den ringförmigen elastischen Körper 44 in Anlage an dem Packergehäuse 41 bis der ringförmige elastische Körper 44 aufgeblasen wird.

In Fig. 4 ist der aufblasbare Packer 40 in aufgeblasener Form dargestellt. Der ringförmige elastische Körper 44 ist aufgeblasen und greift an dem bis zu der gewünschten Tiefe vorgetriebenen Pfeiler 20 dadurch fest an, daß ein geeignetes Druckmittel unter Druck auf den Aufblasanschluß 70 des aufblasbaren Packers 40 gegeben wird. In aufgeblasenem Zustand des ringförmigen elastischen Körpers 44 werden die Abstützungen 48,49 nach innen abgebogen bis die Finger 62,63 dem Pfeiler 20 anliegen. In dieser Stellung stützen die Abstützungen 48,49 den ringförmigen elastischen Körper 44 in axialer Richtung ab und verhindern, daß dieser über die Ringwülste 56,37 der Führungsringe 42,43 axial hinausgepreßt und anschließend beschädigt wird. Es ist weiterhin erkennbar, daß im aufgeblasenen Zustand die Enden des ringförmigen elastischen Körpers 44 durch die Metallringe 46,47 gegen eine axiale Verschiebung gesichert sind. Die Metallringe 46,47 verhindern, daß die Enden des ringförmigen elastischen Körpers 44 aus den Ringkanälen 52,53 bzw. 54,55 der Führungsringe 42 bzw. 43 herausgepreßt werden, da diese Metallringe ein Zusammendrücken der Enden des ringförmigen elastischen Körpers 44 um ein solches Ausmaß, daß die Enden des ringförmigen elastischen Körpers 44 zwischen den Ringwülsten 56 und 57 und dem Packergehäuse 41 hindurchtreten können, verhindern.

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Die Enden des ringförmigen elastischen Körpers 44 sind durch die Führungsringe 42,43 auch dadurch gegen eine axiale Verschiebung innerhalb des Packergehäuses 41 gesichert, daß das Aufblasen in Richtung nach innen erfolgt, wodurch der ringförmige elastische Körper 44 wirksam zusammengepreßt wird.

Nach dem Aufblasen des ringförmigen elastischen Körpers 44 wird durch eine Zementierungsleitung 80 das Zementierungsmaterial in den Ringraum zwischen dem Pfeiler 20 und dem Stützmantel 11 oberhalb des Packers 40 gepumpt, wobei der aufblasbare Packer 4O das Gewicht des Zementmaterials in dem Ringraum trägt und verhindert, daß das Zementierungsmaterial in den Ringraum unterhalb des aufblasbaren Packers 40 oder andererseits Material aus der Umgebung in den Ringraum oberhalb des aufblasbaren Packers 40 eindringt und das Zementierungsmaterial verunreinigt.

In Fig. 5 ist eine modifizierte Ausführung in Gestalt eines aufblasbaren Packers 40' dargestellt. Dieser ist zur Anwendung am oberen Ende der Stützmäntel 11 bei der Zementierung ausgebildet. Der aufblasbare Packer 40' ist bis auf die Abwesenheit von Abstützungen und den diesen unterlegten Ringbändern identisch mit dem aufblasbaren Packer 40 ausgebildet; lediglich an einem Ende des Packergehäuses 48 befindet sich ein Flansch 41 *.

Da der aufblasbare Packer 40' nur als eine vorübergehende Abdichtung am oberen Ende der Stützmäntel 11 für die Dauer der Zementierung verwendet wird, treten bei ihm keine großen axialen Kräfte an dem ringförmigen elastischen Körper 44 auf, die auf das Gewicht des Zementierungsmaterials zurückgehen. Aus diesem Grunde sind die Abstützungen in dem aufblasbaren Packer 40' unerwünscht, denn sie würden nach dem Aufblasen des Packers 40' in Anlage an dem Pfeiler verbleiben und nach Durchführung der Zementierung verhindern, daß der Packer 40' von dem Stützmantel wieder entfernt wird. Der Flansch 41' an einem Ende des Packergehäuses ist mit einer Reihe von Löchern 41"

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versehen, durch die mit Gewinde versehene Befestigungsmittel eingeführt werden können, um den aufblasbaren Packer 40' am oberen Ende des Stützmantels 11 zu befestigen. Obgleich der Flansch und mit Gewinde versehene Befestigungsmittel vorzugsweise zur vorübergehenden Befestigung des Packers 40' am oberen Ende des Stützmantels 11 verwendet werden, kann diese Befestigung jedoch auch durch alle anderen geeigneten Mittel wie Verschweißen erfolgen.

Der dargestellte aufblasbare Packer 40' ist nicht mit Ringbändern versehen, da dieser Packer keine Abstützungen erfordert, jedoch kann der ringförmige elastische Körper 44 ggfs. auch mit den Ringbändern versehen werden.

In Fig. 6 ist ein aufblasbarer Packer 140 mit einem abgeänderten ringförmigen elastischen Körper 144 und entsprechend abgeänderten Befestigungsmitteln dafür dargestellt. Der aufblasbare Packer 140 besteht aus einem Packergehäuse 141, Führungsringen 142 und 143, einem ringförmigen elastischen Körper 144 und Abstützungen 147 und 149. Das Packergehäuse 141 ist zylindrisch mit einem in geeigneter Weise an den Stützmantel 11 angepaßten Durchmesser ausgebildet und an diesen wie bei 12 und 13 angeschweißt.

Der Führungsring 142 ist mit dem Packergehäuse 141 verschweißt und sichert ein Ende des ringförmigen elastischen Körpers 144 gegen axiale Verschiebung innerhalb des Packergehäuses 141. Der Führungsring 142 ist in einem Teil verringerter Wandstärke mit einem Ringkanal 153 ausgebildet, der mit einem Ringwulst 159 an einem Ende des ringförmigen elastischen Körpers 144 im Eingriff ist. Der Führungsring 142 enthält weiter einen Ringwulst 156, der einen Abzug des Ringwulstes 159 des ringförmigen elastischen Körpers 144 aus dem Ringkanal 153 verhindert.

In ähnlicher Weise ist der Führungsring 143 mit dem Packergehäuse 141 verschweißt und sichert das andere Ende des ringförmigen elastischen Körpers 144 gegen axiale Verschiebung

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innerhalb des Packergehäuses 141. Der Führungsring 143 ist in einem Teil verringerter Wandstärke mit einem Ringkanal 155 ausgebildet, der mit einem Ringwulst 161 am anderen Ende des ringförmigen elastischen Körpers 144 im Eingriff ist. Der Führungsring 143 enthält ferner einen Ringwulst 157, der einen Abzug des Ringwulstes 161 des ringförmigen elastischen Körpers 144 aus dem Ringkanal 155 verhindert.

Der ringförmige elastische Körper 144 besteht aus einem geeigneten elastischen Material hinreichender Festigkeit, vorzugsweise Gummi. Obgleich er hier durch Ringwülste 159, 161, die mit Ringkanälen 153,155 in den Führungsringen 142, 143 im Eingriff sind, an den Enden gegen eine axiale Verschiebung innerhalb des Packergehäuses 161 gesichert ist, können stattdessen andere geeignete Sicherungsmittel vorgesehen sein wie eine größere Zahl von Ringwülsten, kragenartig ausgebildetete Sicherungen u.dgl. Die Ringwülste 159, 161 stellen lediglich beispielhaft geeignete Sicherungsmittel dar. Der ringförmige elastische Körper 144 kann auch aus anderen geeigneten elastischen, auch verstärkten, Materialien bestehen, je nach der erforderlichen Festigkeit des aufblasbaren Packerelementes.

Eine Abstützung 148 besteht aus einem ringförmigen Metallband mit Fingern 162, die durch Zwischenräume 164 getrennt sind; sie befindet sich nahe einem Ende des ringförmigen elastischen Körpers 144 an seiner Innenfläche.

Eine Abstützung 149 besteht aus einem ringförmigen Metallband mit Fingern 163, die durch Zwischenräume 165 getrennt sind; sie befindet sich nahe dem anderen Ende des ringförmigen elastischen Körpers 144 an dessen Innenseite.

Die Abstützungen 148,149 können aus jedem geeigneten Metall, vorzugsweise Stahl, bestehen. Sie schützen das aufblasbare Packerelement 144 zunächst gegen eine Beschädigung durch den Pfeiler, während dieser durch dieses hindurch vorgetrieben

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wird, denn die Abstützungen 148,149 halten das aufblasbare Packerelement 144 bis zum Aufblasen in Anlage am Packergehäuse 141. Nach Aufblasen des Packers 140 stützen die Abstützungen 148,149 den ringförmigen elastischen Körper 144 gegen das Gewicht des Zementierungsmaterials ab, das sich in dem Ringraum zwischen dem Pfeiler und dem Stützmantel oder Pfeilermantel befindet.

Nach dem Aufblasen nimmt der Packer 140 eine Form an, die mit dem des aufgeblasenen Packers 40 identisch ist, die vorher beschrieben wurde und daher hier nicht weiter dargestellt wird.

Wie Fig. 1 zeigt, sind die aufblasbaren Packer 40 und 40' an den unteren bzw. oberen Enden der Stützmäntel 11 angebracht. Dabei sind die Packer 40 an die unteren Enden der Stützmäntel 11 angeschweißt, während die Packer 40' durch geeignete, mit Gewinde versehene Befestigungsmittel an den oberen Enden der Stützmäntel 11 befestigt sind. (Nicht gezeigte) Aufblasleitungen verlaufen zu den Aufblasanschlüssen 70 jedes Packers 40 und 40', während sich die Zementierungsleitungen typischerweise bis zu den Stützmäntel 11 unmittelbar unterhalb der Packer 40' erstrecken.

Zur Zementierung des Ringraums zwischen den Pfeilern 20 und den Stützmänteln 11 nach dem Vortrieb der Pfeiler 20 in die Tiefe werden die Packer 40' an den oberen Enden der Stützmäntel 11 aufgeblasen und dichten so die Ringräume zwischen den Pfeilern und den Stützmänteln ab. Es wird dann Luft oder ein anderes geeignetes Gas durch die Zementierungsleitungen gedrückt, um aus den Ringräumen zwischen den Pfeilern und den Stützmänteln das Wasser am unteren Ende der Stützmäntel an den Packern 40 vorbei herauszudrücken. Nach Befreiung der Ringräume von allem anderen Material werden die Packer 40 an den unteren Enden der Stützmäntel 11 aufgeblasen, wodurch die Ringräume auch an dieser Stelle abgedichtet werden. Der Luftdruck innerhalb der Ringräume wird dann im wesentlichen bis auf Atmosphärendruck

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abgelassen, jedoch kann auch jeder andere gewünschte Druck eingestellt werden; die Packer 40' können dann von den oberen Enden der Stützmäntel 11 entfernt werden, falls dies gewünscht ist. Es wird dann Zementierungsmaterial durch die entsprechenden Leitungen in die Ringräume gepumpt und füllt diese vom Boden her auf. Falls die Packer 40' bis zu diesem Zeitpunkt nicht entfernt worden sind, müssen sie jetzt zur Erhaltung für den weiteren Gebrauch entfernt werden.

Das Verfahren zur Zementierung der Ringräume ändert sich nicht, wenn die Zementierungsleitungen der Bohrinsel 10 bis zu den unteren Enden der Ringräume zwischen den Pfeilern 20 und den Stützmänteln 11 verlaufen.

Durch die Verwendung von aufblasbaren Packern am oberen und am unteren Ende der Stützmäntel 11 an der Bohrinsel 10 wird das Zementierungsverfahren erheblich verbessert, weil es nicht mehr notwendig ist, die Ringräume innerhalb der Stützmäntel bis zum Härten des Zementmaterials unter Druck zu halten, damit verhindert wird, daß es durch das die Stützmäntel umgebende Wasser verdünnt wird. Es kann vielmehr leicht festgestellt werden, ob die Ringräume wasserfrei sind, damit sichergestellt ist, daß keine Verdünnung des Zementierungmaterials erfolgt, und es ist nicht notwendig, große Mengen des Zementierungsmaterials in den Schlick am Meeresgrund zu pumpen, der die Stützmäntel umgibt, damit dadurch sichergestellt wird, daß die Ringraüme in den Stützmänteln vollständig mit dem Zementierungsmaterial gefüllt worden sind.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Bohrinsel 30 sind Packer 40 an den oberen und unteren Enden von Pfeilermänteln 32 der Stützmäntel 31, sowie an den Pfeilermänteln 32 zwischen den Stützmänteln 31 angebracht. Die Aufblasleitungen für die Packer sind in Fig. 2 als Phantom dargestellt; die nicht gezeigten Zementierungsleitungen für die Pfeilermäntel sind typischerweise an den Ringräumen der Pf eilermäritel 32 nahe den unteren Packern 40 angeordnet, während die ebenfalls nicht gezeigten Abzug Leitungen

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typischerweise nahe den oberen Packern 40 an den Pfeilermänteln 32 angeordnet sind. Nach dem Vortrieb der Pfeiler 20 in die gewünschte Tiefe werden die Packer 40 an den oberen Enden der Pfeilermäntel 32 aufgeblasen und dichten so die Ringräume zwischen den Pfeilern 20 und den Pfeilermänteln 32 ab. Durch Einbringen von Luft oder einem anderen geeigneten Gas über die Abzugleitungen wird das Wasser am unteren Ende der Pfeilermäntel 32 an den Packern 40 vorbei aus den Ringräumen herausgedrückt. Anschließend werden die Packer 40 am unteren Ende der Pfeilermäntel 32 aufgeblasen, um auch die unteren Enden der Ringräume gegen die Umgebung abzudichten. Der Luftdruck in den Ringräumen wird dann auf den jeweils gewünschten Druck abgelassen, üblicherweise auf Atmosphärendruck, und es wird dann das Zementierungsmaterial durch die entsprechenden Leitungen nahe den unteren Packern 40 in die Pfeilermäntel 32 eingepumpt bis das Zementierungsmaterial durch die Abzugleitungen an der Plattform 33 an der Bohrinsel 30 austritt. Falls in den Ringräumen eine Restmenge an Wasser verblieben ist und das Zementierungsmaterral, das in die Ringräume eingepumpt worden ist, verdünnt hat, kann das Pumpen des Zementierungsmaterials in den Ringraum solange fortgesetzt werden, bis das an den Abzugleitungen an der Plattform 33 austretende Material von gleicher Beschaffenheit wie das in die Ringräume eingepumpte Zementierungsmaterial ist.

Durch die Verwendung eines aufblasbaren Packers sowohl am oberen als auch am unteren Ende der Pfeilermäntel· 32 bei der Bohrinsel 30 erhält man ein verbessertes Zementierungsverfahren, weil es nicht mehr notwendig ist, die Ringräume in den Pfeilermänteln bis zur Härtung des Zementierungsmaterials unter Druck zu halten, damit sichergestellt ist, daß das die Pfeilermäntel umgebende Wasser nicht das Zementierungsmaterial verdünnt. Es kann auch leicht festgestellt werden, ob die Ringräume frei von Wasser sind, damit sichergestellt ist, daß keine Verdünnung des Zement ierunginnateriaLs eintritt. Ei; ist auch nicht notwendig, große Mengen des Zement ierungsmater ia 1;> in den die fjtützinäntel umgebenden Schlick am Meeresgrund zu

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pumpen um sicherzustellen, daß die Ringräunie in den Stützmänteln mit Zementierungsmaterial gefüllt worden sind.

Obwohl die aufblasbaren Packer im Zusammenhang mit ihrer Anwendung zur Zementierung von Stützmänteln und Pfeilermänteln beschrieben worden sind, können diese in jedem anderen Fall zur Anwendung kommen, in dem eine Abdichtung zwischen zwei Körpern wie konzentrischen Rohren, einem Rohr und einer Wandung und dgl. erforderlich ist. Während die vorbeschriebenen aufblasbaren Packer in Verbindung mit besonderen Sicherungseinrichtungen für das aufblasbare Packerelement beschrieben worden sind, können auch alle anderen geeigneten Sicherungseinrichtungen verwendet werden, mittels derer das aufblasbare Packerelement gegen axiale Verschiebung innerhalb des Packergehäuses gesichert werden kann. Entsprechend kann je nach der erforderlichen Festigkeit das aufblasbare Packerelement aus einem geeigneten elastischen Material hergestellt werden, das ggfs. durch geeignete Mittel verstärkt werden kann oder aber auch allein aus dem elastischen Material bestehen kann.

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Claims

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1. Aufblasbarer Packer, gekennzeichnet durch ein Gehäuse

(41,141), einen ersten und zweiten Führungsring (42 bzw. 43, 142 bzw. 143), die innerhalb des Gehäuses (41,141) befestigt sind, und

ein aufblasbares Packerelement, das an einem Ende durch den ersten Führungsring und am anderen Ende durch den zweiten Führungsring gegen axiale Verschiebung innerhalb des Gehäuses gesichert ist.

2. Aufblasbarer Packer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Abstützung (48,148) an einem Ende und eine zweite Abstützung (49,149) am anderen Ende des aufblasbaren Packerelementes vorgesehen ist.

3. Aufblasbarer Packer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, innerhalb des Gehäuses (41) befestigte Führungsring (42) mit einem Teil verringerter Wandstärke, das einen ersten Ringkanal (52), einen zweiten Ringkanal (53) und einen Ringwulst (56) hat, versehen ist, das Teil des ersten Führungsrings mit der verringerten Wandstärke mit dem einen Ende des aufblasbaren Packerelementes im Eingriff ist und dieses Ende gegen axiale Verschiebung innerhalb des Gehäuses (41) sichert, und daß der zweite, innerhalb des Gehäuses (41) befestigte Führungsring (43) mit einem Teil verringerter Wandstärke, das einen ersten Ringkanal (54), einen zweiten Ringkanal (55) und einen Ringwulst (57) hat, versehen ist, das Teil des zweiten Führungsrings mit verringerter Wandstärke mit dem anderen Ende des aufblasbaren Packerelements im Eingriff ist und dieses andere Ende gegen axiale Verschiebung innerhalb des Gehäuses (41) sichert.

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4. Aufblasbarer Packer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aufblasbare Packerelement aus einem ringförmigen elastischen Körper (44) besteht, der in einem Ende einen Metallring (46) und im anderen Ende einen Metallring (47) und einen Verstärkungsring (45) aufweist, dessen eines Ende durch den Metallring in dem einen Ende und dessen anderes Ende durch den Metallring in dem anderen Ende des ringförmigen elastischen Körpers (44) befestigt ist.

5. Aufblasbarer Packer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aufblasbare Packerelement an der Innenfläche des ringförmigen elastischen Körpers (44) nahe dessen einem Ende ein Ringband (50) und nahe dessen anderem Ende ein Ringband (51) trägt.

6. Aufblasbarer Packer nach Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das aufblasbare Packerelement einen ringförmigen elastischen Körper (44) mit einem ersten Ringwulst (58) und einem zweiten Ringwulst (59) an einem Ende und mit einem ersten Ringwulst (60) und einem zweiten Ringwulst (61) am anderen Ende, einen Metallring (46) innerhalb des zweiten Ringwulstes (59) an einem Ende und einen Metallring (47) innerhalb des zweiten Ringwulstes (61) am anderen Ende, und einen Verstärkungsring (45) aufweist, dessen eines Ende durch den Metallring innerhalb des zweiten Ringwulstes an einem Ende und dessen anderes Ende durch den Metallring innerhalb des zweiten Ringwulstes am anderen Ende des ringförmigen elastischen Körpers gehaltert ist, und

daß der erste und zweite Ringwulst an einem Ende des ringförmigen elastischen Körpers (44) mit dem ersten bzw. zweiten Ringkanal (52 bzw. 53) in dem Teil mit verringerter Wandstärke des ersten Führungsrings (42) und der erste und zweite Ringwulst am anderen Ende des ringförmigen

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elastischen Körpern mit dom einten bzw. zwoiton Ringl anal (54 bzw. 55) in dem Teil mil verringerter Wandstärke des zweiten Führungsrings (43) im Eingriff sind und den ringf örmigfMi elastischein Körpei gegen axiale Verschiebung innerhalb des Gehäuses (41) sichern.

7. Aufblasbarer Packer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (41) an einem Ende einen Flansch (41 *) trägt.

8. Aufblasbarer Packer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, innerhalb des Gehäuses (141) befestigte Führungsring (142) mit einem Teil verringerter Wandstärke, das einen Ringkanal (153) und einen Ringwulst (156) hat, versehen ist, das Teil des ersten Führungsrings mit der verringerten Wandstärke mit dem einen Ende des aufblasbaren Packerelementes im Eingriff ist und dieses Ende gegen axiale Verschiebung innerhalb des Gehäuses (141) sichert, und

daß der zweite, innerhalb des Gehäuses (141) befestigte Führungsring (143) mit einem Teil verringerter Wandstärke, das einen Ringkanal (155) und einen Ringwulst (157) hat, versehen ist, das Teil des zweiten Führungsrings mit der verringerten Wandstärke mit dem anderen Ende des aufblasbaren Packerelementes im Eingriff ist und dieses andere Ende gegen axiale Verschiebung innerhalb des Gehäuses sichert.

9. Aufblasbarer Packer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das aufblasbare Packerelement einen ringförmigen elastischen Körper (144) mit einem Ringwulst (159) an einem Ende und mit einem Ringwulst (161) am anderen Ende aufweist und

daß der Ringwulst (159) an einem Ende des ringförmigen elastischen Körpers mit dem Ringkanal (153) in dem Teil mit verringerter Wandstärke des ersten Führungsrings (142)

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und der Ringwulst (161) am anderen Ende des ringförmigen elastischen Körpers mit dem Ringkanal (155) in dem Teil mit verringerter Wandstärke des zweiten Führungsrings (143) im Eingriff sind und den ringförmigen elastischen Körper gegen axiale Verschiebung innerhalb des Gehäuses (141) sichern.

10. Aufblasbarer Packer, gekennzeichnet durch ein Packergehäuse (41),

einen ersten, innerhalb des Gehäuses befestigten Führungsring (42) mit einem Teil verringerter Wandstärke, das einen ersten Ringkanal (52), einen zweiten Ringkanal (53) und einen Ringwulst (56) hat,

einen zweiten, innerhalb des Gehäuses befestigten Führungsring (43) mit einem Teil verringerter Wandstärke, das einen ersten Ringkanal (54), einen zweiten Ringkanal (55) und einen Ringwulst (57) hat,

ein aufblasbares Packerelement mit einem ringförmigen eastischen Körper (44), der an einem Ende und am anderen Ende einen ersten und einen zweiten Ringwulst (58 und 59 bzw. 60 und 61), einen Metallring (46) innerhalb des zweiten Ringwulstes (59) an dem einen Ende, nahe einem Ende und nahe dem anderen Ende an der Innenfläche ein Ringband (50 bzw. 51), einen Metallring (47) innerhalb des zweiten Ringwulstes (61) an dem anderen Ende und einen Verstärkungsring (45) trägt, dessen eines Ende durch den Metallring (46) innerhalb des zweiten Ringwulstes (59) an einem Ende und dessen anderes Ende durch den Metallring (47) innerhalb des zweiten Ringwulstes (61) am anderen Ende des ringförmigen elastischen Körpers (44) gehaltert ist, wobei der erste und zweite Ringwulst (58,59) an einem Ende des ringförmigen elastischen Körpers (44) mit dem ersten bzw. zweiten Ringkanal (52 bzw. 53) in dem Teil mit verringerter Wandstärke des ersten Führungsrings (42)und der erste und zweite Ringwulst (60,61) am anderen Ende des ringförmigen elastischen Körpers (44) mit dem ersten bzw. zweiten Ringkanal (54 bzw. 55) in dem Teil verringerter

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Wandstärke des zweiten Führungsrings (43) im Eingriff sind und den ringförmigen elastischen Körper (44) gegen axiale Verschiebung innerhalb des Gehäuses (41) sichern, eine erste Abstützung (48) nahe einem Ende und eine zweite Abstützung (49) nahe dem anderen Ende.

11. Aufblasbarer Packer, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (41,141),

einen ersten, innerhalb des Gehäuses befestigten Führungsrings (42/142),

einen zweiten, innerhalb des Gehäuses befestigten Führungsring (43,143),

ein aufblasbares Packerelement, dessen eines Ende durch den ersten Führungsring und dessen anderes Ende durch den zweiten Führungsring gegen axiale Verschiebung innerhalb des Gehäuses gesichert ist,

eine erste Abstützung (48,148) nahe einem Ende und eine zweite Abstützung (49,149) nahe dem anderen Ende des aufblasbaren Packerelementes.

12. Aufblasbarer Packer nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einem Flansch (41") an einem Ende.

13. Verfahren zur Zementierung eines Ringraums zwischen einem ersten und einem dazu konzentrischen zweiten Ringkörper, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritt:

Abdichten des Ringraums an einer ersten Stelle, Aufdrücken eines Gases auf den Ringraum zum Austreiben von darin befindlichem anderem Material, Abdichten des Ringraums an einer zweiten Stelle nach Austreiben des darin befindlichen anderen Materials, Ablassen des Drucks aus dem Ringraum zwischen der ersten und der zweiten Stelle, wobei der Ringraum zwischen der ersten und zweiten Stelle frei von anderem Material gehalten wird, und Einbringen von Zementierungsmaterial in den Ringraum zwischen der ersten und zweiten Stelle.

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14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum an der ersten und zweiten Stelle mit einem aufblasbaren Packer abgedichtet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas aus Luft besteht.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in dem Ringraum im wesentlichen bis auf Atmosphärendruck abgelassen wird.

17. Verfahren zur Zementierung eines Ringraums zwischen einem ersten und einem dazu konzentrischen zweiten Ringkörper, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

Anbringen eines aufblasbaren Packers an einer ersten Stelle im Ringraum,

Anbringen eines aufblasbaren Packers an einer zweiten Stelle im Ringraum,

Abdichten des Ringraums an der ersten Stelle durch Aufblasen des aufblasbaren Packers, Aufdrücken eines Gases auf den Ringraum zwischen dem aufblasbaren Packer an der ersten Stelle und dem aufblasbaren Packer an der zweiten Stelle zum Austreiben von in dem Ringraum befindlichen anderem Material, Abdichten des Ringraums an der zweiten Stelle durch Aufblasen des aufblasbaren Packers, Ablassen des Drucks aus dem Ringraum zwischen der ersten und zweiten Stelle, wobei der Ringraum zwischen der ersten und zweiten Stelle frei von anderem Material gehalten wird, und

Einbringen von Zementierungsmaterial in den Ringraum zwischen der ersten und zweiten Stelle.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Luft ist.

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19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der aufblasbare Packer an der ersten Stelle im Ringraum vor Einbringen des Zementierungsmaterials in den Ringraum entfernt wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der aufblasbare Packer von der ersten Stelle im Ringraum entfernt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringraum zwischen einem Pfeiler

(20) und einem Stützmantel (11), durch den der Pfeiler vorgetrieben ist, bei einer Bohrinsel vor Ort zementiert wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der aufblasbare Packer (40¹) an der ersten Stelle des Ringraums am oberen Ende des Stützmantels (11) und der aufblasbare Packer (40) an der zweiten Stelle des Ringraums am unteren Ende des Stützmantels (11) angebracht wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringraum zwischen einem Pfeiler (20) und einem Pfeilermantel (32) , durch den der Pfeiler vorgetrieben ist, bei einer Bohrinsel vor Ort zementiert wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der aufblasbare Packer (40) an der ersten Stelle des Ringraums am oberen Ende des Pfeilermantels (32) und der aufblasbare Packer (40) an der zweiten Stelle des Ringraums am unteren Ende des Pfeilermantels (32) angebracht wird.

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