DE3202515A1 - Verriegelungsdorn fuer ein durchflussrohr eines bohrloches - Google Patents
Verriegelungsdorn fuer ein durchflussrohr eines bohrlochesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft in Bohrlöchern angeordnete Geräte und insbesondere einen Verriegelungsdorn bzw. eine Verriegelungsspindel zum Verriegeln von Bohrloch-Durchflußreglern und ähnlichen
Geräten an ihrem Platz in einem durchströmten Bohrrohr, wie einer öl- oder Gasbohrung. Insbesondere betrifft die Erfindung
eine Verbesserung des in der US-PS 3 208 531 beschriebenen Verrlegelungsdornes.
Der Verriegelungsdorn gemäß der US-PS 3 208 531 weist gezackte Oberflächen 75 und 76 auf der Verriegelungsbüchse 60 und in
den Verriegelungsnasen (Keilen) 50 auf ,die in direkter Abhängigkeit
von beziehungsweise proportional zu der über dem Gerät anliegenden Druckdifferenz
zusaninengepreßt werden, uneine Aufwärtsbewegung der Verriegelungsbüchse
aus ihrer Stellung innerhalb der Keile zu verhindern. Diese Merkmale gewährleisten, daß das Gerät nicht
durch große über dem Gerät anliegende Druckdifferenzen von einem Hängebank-Nippel entriegelt wird. Wenn die über dem
in einem Hängebank-Nippel verriegelten Gerät anliegende Druckdifferenz ansteigt, werden die Keile aufgrund des Eingriffes
zwischen den geneigten Oberflächen auf den Keilen 50 und den geneigten Oberflächen entlang der Verriegelungsnut
30 im Nippel um die Verriegelungsbüchse nach innen gekämmt, wodurch die zwischen den gezackten Oberflächen 7 5 und 7 6
wirkende Kraft größer wird. Damit wird auch die der Aufwärtsbewegung der Verriegelungsbüchse, durch die der Dorn entriegelt
werden würde, entgegenwirkende Haltekraft vergrößert. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die vorstehenden Merkmale,
durch die ein Lösen des Verriegelungsdornes bei hohen Druckdifferenzen verhindert wird, bei niedrigen Durchflußraten
durch das Gerät nicht wirksam sind. Derart niedrige Durchflußraten erzeugen eine Turbulenz im Bereich der Ziehbüchse
des Gerätes entlang der Ausnehmung 85, durch die die
Verriegelungsbüchse hinreichend angehoben werden kann, um die Keile 50 zu entriegeln. Bei einer derart niedrigen, eine Turbulenz
erzeugenden Durchflußrate ist der Druckabfall über dem Gerät nicht hinreichend groß, um die Keile mit ausreichender
Kraft nach innen gegen die Verriegelungsbüchse zu kämmen, um die durch die Turbulenz hervorgerufene und das Lösen bewirkende,
nach oben gerichtete Kraft zu überwinden. Wenn der Dorn darüber hinaus zum Halten eines schweren Ventils ausgelegt
ist, sind die Schultern auf den Keilen und im Nippel scharf, wie rechtwinklig, abgesetzte Schultern, die die Keile
bei niedriger Belastung nicht nach innen drücken, was zur Folge hat, daß die Verriegelungsbüchse so lose ist, daß sie
bei niedrigen Durchflußraten leicht angehoben werden kann. Somit neigt der Verriegelungsdorn gemäß der US-PS 3 208 531,
während er bei hohem Druckabfall über dem Gerät wirksam einer Freigabe widersteht, bei niedrigen Durchflußraten dazu,
außer Eingriff zu kommen und sich vom Hängebank-Nippel zu lösen.
Es wurden verschiedene erfolglose Anstrengungen unternommen, um das Problem eines unbeabsichtigten Entriegeins der Verriegelungsbüchse
im Verriegelungsdorn gemäß der US-PS 3 208 531 zu verhindern. Beispielsweise wurden Scherbolzen und Sicherungsringe
als Riegel verwendet. In jedem Falle bewegt sich dabei die Verriegelungsvorrichtung in eine Verriegelungsstellung,
wenn die Verriegelungsbüchse bis hinter die Keile nach unten bewegt wird. Es hat sich gezeigt, daß beim Auftreten von
Sand in Bohrlöchern der Sand dazu neigt, sich um die Scherbolzen und die Sicherungsringe anzusammeln bzw. zu verdichten,
wodurch eine erforderliche Bewegung in Verriegelungsstellungen verhindert wird. Somit haben sich derartige Vorrichtungen
als nicht funktionsfähig erwiesen unter Betriebsbedingungen, bei denen beispielsweise Sand in einem Bohrloch
auftritt.
r 3202 5
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, einen Verriegelungsdorn,
insbesondere gemäß der in der US-PS 3 208 531 beschriebenen Gattung, für ein Bohrloch-Durchflußrohr bereitzustellen,
mit dem Geräte, wie Ventile, lösbar im Durchflußrohr verriegelt werden können und ein zufälliges oder unbeabsichtigtes
Lösen der Keile des Domes, z.B. aufgrund von durch niedrige Durchflußraten hervorgerufenen Turbulenzen, verhindert
wird; derartige Turbulenzen neigen nämlich dazu, die Verriegelungsbüchse auf dem Dorn nach oben in eine Stellung zu bewegen,
in der die Keile gelöst werden. Insbesondere soll erfindungsgemäß die Verriegelungsbüchse des Verriegelungsdornes,
beispielsweise gemäß der US-PS 3 208 531, derart festgehalten werden, daß der vom Gerät einem Lösen bei hohen über
dem Gerät anliegenden Druckdifferenzen entgegengebrachte Widerstand
nicht verringert wird. Diese Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Der erfindungsgemäße Verriegelungsdorn, mit dem ein zufälliges
Lösen der Verriegelungsbüchse verhindert wird, weist vorzugsweise einen inneren, ringförmigen Verriegelungsflansch am unteren
Endabschnitt der Verriegelungsbüchse und einen äußeren, ringförmigen Verriegelungsvorsprung um den rohrförmigen Dorn
(Spindel) auf, auf den die Büchse montiert ist. Vom Verriegelungsflansch aus betrachtet nach innen weist die Verriegelungsbüchse
eine innere, ringförmige Ausnehmung auf, die etwas langer ist als der Verriegelungsvorsprung auf dem
rohrförmigen Dorn. Wenn die Verriegelungsbüchse auf dem Dorn nach unten getrieben wird, verriegelt sich der Flansch über
dem Vorsprung und sichert damit die Verriegelungsbüchse gegen eine Freigabe.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1A und 1B zusammen eine teilweise geschnittene Längs-
^5 ansicht eines erfindungsgemäßen Verriegelungsdornes
(Verriegelungsspindel),
Γ 32O258Ί 5 ■' -- "
-,
Fig. 2 eine vergrößerte, teilweise geschnittene Teilansicht der Verriegelungsbüchse, der Hauptspindel und einer
der Verriegelungsnasen der Verriegelungsspindel vor dem Abwärtsbewegen der Verriegelungsbüchse auf der
Hauptspindel in eine Verriegelungsstellung,
Fig. 3 eine teilweise geschnittene T.eilansicht ähnlich Fig. 2 mit nach unten bewegter Verriegelungsbüchse,
wobei der Verriegelungsflansch in der Büchse über den Verriegelungsvorsprung auf der Hauptspindel geführt
wird, und
Fig. 4 eine teilweise geschnittene Teilansicht ähnlich den Fig. 2 und 3 mit der Verriegelungsbüchse in einer
Verriegelungsstellung am unteren Ende auf der Hauptspindel, wobei sich Formationssand entlang
der Hauptspindel innerhalb der Büchse befindet.
Der erfindungsgemäße Verriegelungsdorn (Verriegelungsspindel)
35 gemäß Fig. 1A und 1B weist einen mit einer Bohrung
37 versehenen, rohrförmigen Hauptdorn (Hauptspindel) 36 auf, auf dem eine äußere, ringförmige Dichtvorrichtung 38 montiert
ist. Das untere Endteil der Hauptspindel 36 ist mit einem Bohrgerät, wie einem Ventil 43 verbunden, das von der
Verriegelungsspindel 3 5 getragen wird. Die Hauptspindel 36 weist einen rohrförmigen Oberteil 45 auf, dessen Durchmesser
wesen-tlich verringert ist. Am unteren Ende des Oberteiles
45 an dessen Verbindung mit dem größeren, ein Außengewinde aufweisenden Hauptteil der Hauptspindel 36 sind
mehrere, im Abstand entlang des Umfangs angeordnete Öffnungen
45a vorgesehen. Oberhalb des äußeren Ringflansches 4 2 auf der Hauptspindel 36 ist am unteren Ende eine Nasenträger-
oder Keilhaltebüchse 46 auf den ein Außengewinde aufweisenden Teil 47 der Hauptspindel 36 aufgeschraubt. Die
Büchse 46 weist mehrere, z. B. zwei diametral gegenüberliegende, seitliche Fenster 48 in Längsrichtung auf, in denen
radial aus- und einfahrbare Verriegelungsnasen oder Keile 50 angeordnet sind. Die Verriegelungsnasen weisen äußere,
Halte- und Verriegelungsvorsprünge auf, die in innere, ringförmige Halte- und Verriegelungsausnehmungen 30 eines Hängebank-Nippels
21 passen, in dem die Verriegelungsspindel "gelandet" und verriegelt werden kann, um das Bohrgerät 43 in
der Durchflußleitung zu befestigen. Die Bohrung der Büchse 46 ist hinreichend größer als das reduzierte Oberteil 45 der
Hauptspindel, um zwischen den beiden Teilen einen Ringraum 49 auszubilden, in dem eine längliche Verriegelungsbüchse
teleskopartig in Eingriff steht und in Längsrichtung zwischen Stellungen beweglich ist, in denen die Verriegelungsnasen
ausgefahren bzw. gelöst sind. Die Verriegelungsbüchse 60 ist an ihrem Oberteil in einen rohrförmigen Fangansatz oder
eine Büchse 80 eingeschraubt, die eine innere, ringförmige Nut 85 und Schultern 84 und 86 aufweist, die mit einer zum
Setzen und Lösen der Verriegelungsspindel 35 verwendeten Handhabungsvorrichtung zusammenwirken. Die Verriegelungsbüchse 60 v/eist ein vergrößertes Unterteil 61 mit einer äußeren,
gezackten Oberfläche auf, die mit einer inneren, gezackten Oberfläche innerhalb jeder der Verriegelungsnasen
50 zusammenpaßt und die Verriegelungsbüchse 60 gegen eine Bewegung nach oben festhält, wenn die Nasen von einer über
der Verriegelungsspindel 35 anliegenden, hohen Druckdifferenz um die Verriegelungsbüchse nach innen gedruckt werden,
insbesondere beim Verriegeln der Spindel an ihrem Platz im Hängebank-Nippel.
Die Verriegelungsbüchse 60 weist mehrere, wie zwei diametral gegenüberliegende Längsschlitze oder Nuten 68
auf, in denen jeweils ein längliches Federteil bzw. eine langgestreckte Feder 66 angeordnet ist. Die Federn 66 sind
flache Blattfedern, die zwischen der Büchse 46 und der Büchse 60 angeordnet und mit den Nasen 50 verbunden sind, um
die Verriegelungsnasen während des Einbaus, des Setzens und des Herausziehens der Verriegelungsspindel 35 in Abhängigkeit
von der jeweiligen Längsstellung der Verriegelungsbüchse 60 auszufahren oder einzuziehen.
■ Jeder der Keile 50 weist eine nach unten gerichtete, scharf
abgesetzte Schulter (Stützschulter) 56 auf, die mit einer inneren, ringförmigen, nach oben gerichteten und scharf abgesetzten
Anschlagschulter 33 im Nippel 21 in Eingriff bringbar ist. Die scharf abgesetzten Schultern sind insbesondere
dann wichtig, wenn das Gewicht der Bohrgeräte, wie des Ventils 43, eine große, nach unten gerichtete Kraft auf die
tragende Verriegelungsspindel 35 in der Durchflußleitung ausübt. Da die Anschlagschultern scharf, vorzugsweise rechtwinklig
ausgebildet und nicht geneigt sind, übt das Gewicht des Bohrgerätes 43 auf die Verriegelungsspindel keine schräg nach
innen gerichtete Kraft auf die Keile' aus, die dann ausgeübt würde, wenn die Eingriffsschultern, wie üblich, schräg nach
unten geneigt wären„ Da die Keile vom Gewicht des Bohrgerätes
43 nicht schräg nach innen gedrückt werden,würde die
Verriegelungsbüchse 60, falls über der Verriegelungsspindel 35 keine große, nach oben gerichtete Druckdifferenz anliegt,
von den Keilen nicht festgehalten und ware somit relativ leicht nach oben beweglich. Unter diesen Bedingungen könnte
die Verriegelungsbüchse 60 bei einem geringen Fluß durch die Verriegelungsspindel, der eine Turbulenz im Bereich der
Ausnehmung 85 des Fangansatzes 80 hervorruft, angehoben werden, was ein unbeabsichtigtes Entriegeln oder Lösen der Keile
50 der Verriegelungsspindel zur Folae hätte. Deshalb
sind erfindungsgemäß besondere Piegel vorgesehen entlang
der Verriegelungsbüchse 60 und des im Durchmesser reduzierten Oberteiles 45 der Hauptspindel 36, über dem die Verriegelungsbüchse
60 teleskopartig beweglich ist. Am rohrförmigen Oberteil 4 5 der Hauptspindel 36 ist entlang des unteren
Endabschnittes oberhalb der öffnungen 45a ein äußerer, ringförmiger
Verriegelungsvorsprung 200 vorgesehen, der sich zwischen oberen und unteren,geneigten Nocken (Schultern) 201
bzw. 202 erstreckt. Die beiden Nocken 201 und 202 bilden mit der Längsachse des Oberteils 4 5 der Hauptspindel vorzugsweise
einen Winkel von etwa 15°· Weiter weist das im Durchmesser
vergrößerte Unterteil 61 der Verriegelungsbüchse 60
erfindungsgemäß einen inneren, ringförmigen Verriegelungsflansch 210 zwischen den beiden geneigten Schultern 211 und
212 auf. Das Unterteil 61 der Verriegelungsbüchse 60 weist auch im Abstand von seinem unteren Ende eine zwischen der geneigten
Schulter 211 und einer oberen geneigten Schulterfläche 214 ausgebildete innere, ringförmige Ausnehmung 213 auf.
Die Bohrung durch den Verriegelungsflansch 210 der Verriegelungsbüchse
bzw. -röhre 60 ist kleiner als der Außendurchmesser des Verriegelungsvorsprunges 200 auf dem ringförmigen
Oberteil 45 der Spindel 36. Das räumliche Verhältnis zwischen dem Verriegelungsflansch 210 und dem Verriegelungsvorsprung
200 bzw. die relativen Abmessungen der beiden Bauteile sind derart ausgebildet, daß der Verriegelungsflansch durch
eine Dehnung innerhalb de r elastischen 'Grenzen des Materials, aus dem die Verriegelungsbüchse 60 hergestellt ist, über den
Verriegelungsvorsprung geführt werden kann. Der Verriegelungsflansch 210 muß hinreichend dehnbar sein, um unterhalb
des Verriegelungsvorsprunges 200 geführt werden zu können und sich unterhalb des Verriegelungsvorsprunges derart zu
kontrahieren, daß die Büchse 60 gegen eine Aufwärtsbewegung
gesichert oder verriegelt ist und die Keile 50 nicht durch eine zufällige Aufwärtsbewegung der Verriegelungsbüchse 60
unbeabsichtigt gelöst werden. Es ist leicht zu erkennen, daß die relativen Abmessungen des Verriegelungsflansches 210
und des Verriegelungsvorsprunges 200 insofern kritische Größen sind, weil der Verriegelungsflansch bei überschreiten
der elastischen Dehnungsgrenze des Materials, aus dem die Verriegelungsbüchse hergestellt ist, nicht wieder den erforderlichen
kleineren Durchmesser annehmen würde, der zum Zu-
sammenwirken mit dem Verriegelungsvorsprung notwendig ist,
um die Büchse 60 in ihrer unteren Stellung zu verriegeln. Weiterhin sollte dieLänge der Ausnehmung 213 größer sein als
die Länge des Vorsprunges 200, jeweils gemessen zwischen den die Ausnehmung und den Vorsprung ausbildenden geneigten
Schulterflächen, so daß zwischen dem Flansch und dem Vorsprung
ein gewisser Spielraum oder Freiheitsgrad besteht.
wenn der Verriegelungsflansch 211 sich in der Verriegeluncrsstellung
unterhalb des Verriegelungsvorsprunges 200 befindet; dadurch wird der Flansch nicht in einer gedehnten Stellung
bzw. unter mechanischer Beanspruchung gehalten, was nach einer gewissen Zeitdauer Ermüdungsschäden in der Verriegelungsbüchse
60 hervorrufen würde. Derartige Ermüdungsschäden würden das unbeabsichtigte oder zufällige Lösen der Verriegelungsbüchse
bewirken. Selbstverständlich sorgen die geneigten Schultern der gegenüberliegenden Enden des Verriegelungsvorsprungs 200
und des Verriegelungsflansches 210 für eine glatte bzw. möglichst
reibungsfreie Nockenwirkung zwischen dem Flansch und dem Vorsprung (Knauf) beim Verriegeln und Entriegeln von
Verriegelungsbüchse . und Spindel.
Die Hauptspindel 36 weist eine transversale Öffnung 111 für
einen Scherbolzen auf/ der zur Verbindung der Verriegelungsspindel 35 mit einer Handhabungs- oder Einbauvorrichtung verwendet
wird, die die Spindel mittels einer Drahtführung trägt und während des Ausfahrens und Verriegeins der
Keile 50 in die Verriegelungsausnehmungen 30 des Nippels 21 betätigt. Eine Stellschraube 98 im äußeren, mit einem Gewinde
versehenen Teil der öffnung 111 hält den Scherbolzen an seinem Platz. Weitere Einzelheiten des Aufbaus der Verriegelungsspindel
35 und der Einbauvorrichtung R sind in der US-PS 3 208 531 detailliert beschrieben und dargestellt.
Die US-PS 3 208 531 beschreibt auch detailliert die Vorgänge während des Einbauens, Setzens und Herausziehens der Verriegelungsspindel
35. Bezüglich der Einzelheiten des Aufbaus und des Betriebs der Verriegelungsspindel 35 wird ausdrücklieh
auf die US-PS 3 208 531 verwiesen; die erfindungsgemäße Verriegelungsspindel 3 5 ist mit der dort beschriebenen Spindel
im wesentlichen identisch.
Zum Einbau der Verriegelungsspindel 3 5 in eine Durchflußleitung
und zum "Landen" und Verriegeln der Spindel in einem Nippel 21 wird die Verriegelungsspindel mit der Einbauvorrichtung
R zusammengesetzt, wie in den Fig. 1 und 2 der US-PS 3 208 531 dargestellt, die die Verrieaeluncrsspindel
und die Einbauvorrichtung zeigen, wie die Gerste an einer
Drahtführung L in ein Bohrloch eingeführt werden. Wie in Fig. 2 der vorstehenden US-PS dargestellt, befindet sich die
Verriegelungsbüchse 60 in einer oberen Stellung, in der sich die Büchse bis unterhalb eines am oberen Ende der Feder 66
angeordneten Hakens66a erstreckt und oberhalb einer Krümmung
66b der Feder 66 endet. In dieser Ste.llung der Verriegelungsbüchse
drückt die Feder 66 die Verriegelungsnasen oder Keile nach innen eng um die Verriegelungsspindel, so daß die
Keile nicht entlang der Wandung der Durchflußleitung verschoben werden. Gehaltert von der Einbauvorrichtung wird die
Verriegelungsspindel 3 5 unterhalb des Nippels 21 abgesenkt, in den sie eingeführt und verriegelt werden soll. Gemäß dem
in der US-PS 3 208 531 angegebenen Verfahren werden die Einbauvorrichtung
und die Verriegelungsspindel dann wieder nach oben bis oberhalb der Verriegelungsausnehmung des Nippels
angehoben und danach wieder auf den Nippel zu abgesenkt. Durch diesen letzten Schritt der Absenkung der Einbauvorrichtung
und der Verriegelungsspindel wird die Verriegelungsbüchse 60 nach unten in eine in Fig. 5 der vorstehenden US-PS
dargestellte Zwischenstellung bewegt, in der sich der untere Endabschnitt der Verriegelungsbüchse 60 hinter der entgegengesetzten
Krümmung 72 der Feder 66 entlang deren Krümmung 66b erstreckt, so daß die Feder die Keile 50 nach außen
gegen die Wandung der Durchflußleitung drückt. Das Absenken
von Einbauvorrichtung und Verriegelungsspindel wird fortgesetzt, wobei die Keile 50 an der Wandung der Durchflußleitung
entlangschleifen. Wenn die Keile die Verriegelungsausnehmung 30 des Nippels 21 erreichen, werden sie in die Verriegelungsausnehmung
ausgefahren in die in anliegender Fig. 1A und Fig. 10 der US-PS 3 208 531 dargestellte Stellung.
Nach dem Ausfahren der Keile 50 der Verriegelungsspindel 35 in die Landungs- und Verriegelungsausnehmungen 30 des Nippels
21 werden übliche Bohrseil- oder Drahtstrangverfahren,
wie sie beispielsweise in der US-PS 3 208 531 beschrieben sind,
angewandt, um nach unten gerichtete Schüttel- oder Stoßkräfte auf die Einbauvorrichtung und die Verriegelungsspindel auszuüben
und die Verriegelungsbüchse 60 nach unten in die in beiliegender Fig. 1A und in den Fig. 10 und 12 der US-PS 3 208
dargestellte untere Endstellung zu treiben, wobei die Keile in ihrer ausgefahrenen Verriegelungsstellung im Nippel verriegelt
werden.
Erfindungsgemäß wird die Verriegelungsbüchse 60, wenn sie
nach unten in die Verriegelungsstellung von Fig. 1A getrieben
wird, durch Wechselwirkung zwischen dem Verriegelungsflansch
210 innerhalb der Büchse und dem Verriegelunasvorsprung auf dem Hauptrohr oder Oberteil 45 der Verriegelungsspindel
in ihrer unteren Endstellung bzw. Verriegelungsstellung verriegelt. In den Fig. 2, 3 und 1A ist das schrittweise Verfahren
des Einrastens der Verriegelungsbüchse 60 mit dem Hauptrohr 4 5 der Verriegelungsspindel dargestellt. Fig. 2
zeigt die Verriegelungsbüchse, während der untere Endabschnitt der Büchse sich nach unten bewegt und dem Verriegelungsvorsprung
200 annähert. Zunächst kommt die geneigte Schulter 212 am unteren Ende des Verriegelungsflansches
mit der Nocke 201 des Verriegelungsvorsprunges in Eingriff und dehnt oder streckt den Verriegelungsflansch 210 der Verriegelungsbüchse
derart, daß der Flansch 210, wie in Fig. dargestellt, entlang des Verriegelungsvorsprunges nach unten
geführt werden kann. In dieser Stellung ist der Flansch der Verriegelungsbüchse hinreichend gedehnt, um vom Verriegelungsvorsprung
freizukommen bzw. diesen zu passieren. Die Dehnung des Materials, aus dem der untere Endabschnitt der
Verriegelungsbüchse einschließlich des Verriegelungsflansches hergestellt ist, liegt innerhalb bzw. ist kleiner als
die elastische (Dehnungs-)Grenze des Materials. Die Abwärtsbewegung
der Verriegelungsbüchse wird von der Stellung gemäß Fig. 3, in der der Verriegelungsflansch den Verriegelungsvorsprung
passiert, bis zur unteren Endstellung gemäß Fig.1A
3 2 0 2 5 I
fortgesetzt, in der der Flansch 210 unterhalb des Vorsprunges 200 angeordnet ist. Sobald der Flansch 210 den Vorsprung 200
passiert hat, schrumpft der untere Endabschnitt der Verriegelungsbüchse einschließlich des Flansches wieder auf einen
Durchmesser, bei dem die Bohrung durch den Verri^gelungsflansch
kleiner ist als der Außendurchmesser des Verriegelungsvorsprunges, so daß die Verriegelungsbüchse in ihrer unteren
Endstellung bzw. Verriegelungsstellung innerhalb der Keile 50 gehalten wird. Da die elastische Grenze des die Verriegelungsbüchse
ausbildenden Materials beim Passieren des Flansches über den Vorsprung nicht überschritten wurde,
schrumpft das Material einfach wieder auf seine Größe vor dem Passieren des Vorsprunges, so daß die Flanschbohrung nunmehr
kleiner ist als der Durchmesser des Vorsprunges und die Verriegelungsbüchse in der unteren Endstellung festgehalten
wird. Die Länge der Ausnehmung 213 oberhalb des Flansches
210 übersteigt die Länge des VerriegelungsvorSprunges, so daß in der in Fig. 1A dargestellten Verriegelungsstellung
der Verriegelungsbüchse die Büchse etwas lose ist und dadurch kein Druck bzw. keine Spannung auf den unteren Endabschnitt
der Büchse ausgeübt wird. Dies ist sehr wichtig, da eine fortgesetzte, permanente mechanische Beanspruchung unter Bohrlochbedingungen,
die häufig das Auftreten von stark korrosivem Schwefelwasserstoff einschließen, zu Ermüdungsschäden
der Verriegelungsbüchse führen könnte. Selbstverständlich kann die Verriegelungsspindel beim Auftreten von Ermüdungsschäden an der Verriegelungsbüchse unbeabsichtigt entriegelt
werden. Aufgrund der angegebenen Maßtoleranzen zwischen der oberhalb des Verriegelungsflansches 210 angeordneten Ausnehmung
213 der Verriegelungsbüchse und dem Verriegelungsvorsprung 200 steht die Verriegelungsbüchse niemals unter mechanischer
Beanspruchung und es treten deshalb keine derartigen Ermüdungsschaden auf.
Wenn sich die Verriegelungsbüchse 60 in der unteren Endstellung gemäß Fig. 1A befindet, wird die Büchse erfindungsgemäß
515
■"Ιοί gegen eine unbeabsichtigte Aufwärtsbewegung gesichert und hält
die Keile 50 in ausgefahrener Stellung in den Verriegelungsausnehmungen
des Nippels. Die Einbauvorrichtung R wird gemäß dem in der US-PS 3 208 531 erläuterten Verfahren entfernt.
Eine hohe Durchflußrate durch die Verriegelungsspindel 35 nach oben hat eine über der Spindel anliegende Druckdifferenz
zur Folge, durch die die Spindel angehoben werden kann, was zu einer Wechselwirkung zwischen den jeweils nach unten geneigten
Flächen innerhalb der Ausnehmungen des Nippels und auf den Keilen 50 führt, wodurch die Keile 50 nach innen gegen die
Verriegelungsbüchse 60 gedruckt werden. Dadurch, daß die gezackten inneren Oberflächen derKeile 5Cmit der gezackten äußeren
Oberfläche der Verriegelungsbüchse entlang deren unterem
Endabschnitt in Eingriff kommen, wie in den Fig. 1A und 2
dargestellt, wird die Verriegelungsbüchse 60 gegen eine Aufwärtsbewegung in eine entriegelte Stellung bei hohen Druckdifferenzen
gesichert. Erfindungsgemäß bewirken niedrige Durchflußraten, die nicht ausreichend sind, um die Keile 50
nach innen zu drücken, eine Turbulenz im Bereich der Ausnehmung 85 des Fangansatzes 80 an der Spitze der Verriegelungsspindel,
wodurch die relativ lose Verriegelungsbüchse 60 angehoben werden kann. Dieser auf die Verriegelungsbüchse wirkenden
Hubkraft wird durch die Verriegelung der Verriegelungsbüchse durch den Flansch 210 unterhalb des Vorsprunges
200 entgegengewirkt. Durch die bei einer niedrigen Durchflußrate hervorgerufenen Turbulenzen können deshalb die Nasen 50
auf der Verriegelungsspindel nicht unbeabsichtigt gelöst werden.
Beim Entfernen der Verriegelungsspindel 35 werden eine Bergevorrichtung
und die in der US-PS 3 208 531 erläuterten Verfahrensschritte
angewandt. Die Verriegelungsspindel wird gelöst, indem die Büchse 60 wieder nach oben in eine obere
Endstellung angehoben wird, in der die Keile 50 aus den Ausnehmungen des Nippels 21 heraus frei nach innen beweglich
sind. Beim Herausziehen der Büchse 60 nach oben muß sich der
Flansch 210 der Büchse wieder über den vorsprung 200 auf der Hauptspindel 36 hinweg nach oben bewegen. Falls sich, wie in
Fig. 4 dargestellt, Sand im Bohrloch um das Rohr 45 der Hauptspindel
entlang des Vorsprunges 200 und innerhalb der Verriegelungsbüchse 60 entlang deren unterem EndabschnjLtt ansammelt
bzw. verfestigt, wird der Sand beim Anheben der Büchse auf der Hauptspindel einfach durch eine scherenartige Wirkung zwischen
dem Flansch 210 und dem Vorsprung 200 verschoben und die Sandkörner beiseite geschoben. Wie aus Fig. 4 ersichtlich,
'° wird der Sand innerhalb der Ausnehmung 213 mit der Verriegelungsbüchse
angehoben, wenn die Büchse nach oben über den Vorsprung 200 hinweggeführt wird. Die Scherwirkung zwischen
dem Flansch und dem Vorsprung bürstet den Sand entlang des Vorsprunges, so daß er das Entriegeln der Verriegelungsbüchse
60 nicht störend beeinflußt.
Bei der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Verriegelungsspindel
wird insbesondere ein unbeabsichtigtes Verriegeln und Entriegeln der Spindel bei geringer Fluidströmung
verhindert.
■Jit'
Leerseite
Claims (8)
1. Verriegelungsdorn (35) zum lösbaren Verriegeln von Geräten (43) in einer Bohrloch-Durchflußleitung, mit
a) einem rohrförmigen Hauptdorn (36) b) einer Keilhaltebüchse (46) auf dem Hauptdorn (36),
c) von der Haltebüchse (46) getragenen, aua- und einfahrbaren Keilen (50),
d) einer innerhalb der Haltebüchse (46) auf dem Hauptdörn (36)
zwischen einer ersten Verriegelungsstellung und Freigabestellungen beweglichen Verriegelungsbüchse (60),
wobei in der Verriegelungsstellung die Keile (50) verriegelnd ausgefahren sind und in den Freigabestellungen
die Verriegelungsbüchse (60) von den Keilen
(50) gelöst und die Keile (50) frei nach innen in
Freigabestellungen beweglich sind, gekennzeichnet durch
e) einen Verriegelungsvorsprung (200) auf dem Hauptdorn
(36), und
f) eine Verrxegelungsausnehmung (213) entlang der Verriegelungsbüchse
(60) ,
L J
Γ - 2 - Π
wobei der Vorsprung (200) und die Ausnehmung (213) entlang des Hauptdorns (36) und der Verriegelungsbüchse (60)
miteinander ausrichtbar und in Eingriff bringbar sind.
2. Verriegelungsdorn nach Anspruch 1, dadurch abgewandelt,
daß der Verriegelungsvorsprung (200) auf der Verriegelungsbüchse (60) und die Verriegelungsausnehmung (213) entlang
des Hauptdornes (36) angeordnet sind.
3. Verriegelungsdorn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausnehmung (213) langer ist als der
Vorsprung (200).
4. Verriegelungsdorn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dalß der Hauptdorn (36)
und die Verriegelungsbüchse (60) derartige Abmessungen aufweisen, daß die Beanspruchung des die Verriegelungsbüchse
(60) und den Hauptdorn (36) ausbildenden Materials während der Bewegung der Verriegelungsbüchse (60) zwischen
der Verriegelungsstellung und den Freigabestellungen unterhalb
dessen elastischer Grenze liegt.
5. Verriegelungsdorn (35) zum lösbaren Verriegeln von Geräten (43) in einer Bohrloch-Durchflußleitung, mit
' a) einem rohrförmigen Hauptdorn (36),
b) einer Keilhaltebüchse (46) auf dem Hauptdorn (36), ·
c) von der Haltebüchse (46) getragenen, aus- und einfahrbaren Keilen (50),
d) einer innerhalb der Haltebüchse (46) auf dem Hauptdorn (36) zwischen einer ersten Verriegelungsstellung und Frei-
Γ 32025^5-:^-
gabestellungen beweglichen Verriegelungsbüchse (60) ,
wobei in der Verriegelungsstellung die Keile (50) verriegelnd ausgefahren sind und in den Freigabestellungen
die Verriegelungsbüchse (60) von den Keilen (50) gelöst und die Keile (50) frei nach innen in Freigabestellungen
beweglich sind,
gekennzeichnet durch
e) einen äußeren, ringförmigen Verriegelungsvorsprung
gekennzeichnet durch
e) einen äußeren, ringförmigen Verriegelungsvorsprung
(200) auf dem Hauptdorn (36),
f) einen inneren, ringförmigen Verriegelungsflansch (210)
f) einen inneren, ringförmigen Verriegelungsflansch (210)
in der Verriegelungsbüchse (60), und g) eine in der Verriegelungsbüchse (60) innerhalb des
Verriegelungsflansches (210) angeordnete innere, ringförmige Verriegelungsausnehmung (213),
wobei der Vorsprung (200), der Flansch (210) und die Ausnehmung (213) entlang des Hauptdorns (36) und der Verriegelungsbüchse
(60) relativ zueinander derart angeordnet sind, daß die Verriegelungsbüchse (60) in der ersten Stellung
lösbar verriegelt ist und aus dieser verriegelten Stellung freigegeben wird, wenn sie in eine der Freigabestellungen
bewegt wird.
6. Verriegelungsdorn nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausnehmung (213) länger ist als der Vorsprung
(200).
7. Verriegelungsdorn nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß
a) der gesamte Innendurchmesser des Flansches (210) kleiner
ist als der Außendurchmesser des Vorsprunges (200),
b) die relativen Abmessungen des Innendurchmessers des Flansches (210) und des Außendurchmessers des Vorsprunges
(200) eine lösbare Verriegelung zwischen der Verriegelungsbüchse (60) und dem Hauptdorn (36) in der
Verriegelungsstellung der Verriegelungsbüchse (60) ermöglichen , und
L ' J
1 c) die bei der Bewegung der Verriegelungsbüchse (60)
zwischen der Verriegelungsstellung und den Freigabestellungen auftretende Beanspruchung des den Hauptdorn (36)
und die Verriegelungsbüchse (60) ausbildenden Materials
5 kleiner ist als dessen elastische Grenze. '
8. Verriegelungsdorn nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
a) der Vorsprung (200) von einer äußeren, ringförmigen,
10 zylindrischen Oberfläche entlang des Hauptdornes (36)
und geneigten Schultern (201, 202) an gegenüberliegenden Enden der zylindrischen Oberfläche ausgebildet wird, und
b) die Ausnehmung (213) und der Flansch (210) in der Verriegelungsbüchse (60) durch zylindrische Oberflächen
I5 zwischen gegenüberliegenden, geneigten Schultern (211,
212, 214) ausgebildet werden.
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