DE3223040A1

DE3223040A1 - HOLE HOLE CAP

Info

Publication number: DE3223040A1
Application number: DE19823223040
Authority: DE
Inventors: Ole Petter 3060 Svelvik Michelsen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-06-22
Filing date: 1982-06-19
Publication date: 1982-12-30
Also published as: SE8203321L; GB2102860B; FI821905A0; NO149642C; DK250382A; GB2102860A; NO149642B; FI821905L; NO820236L

Description

Die Erfindung betrifft einen Bohrlochverschluß zum Injizieren von Flüssigkeiten in Gesteinsformationen oder Grundmauern und Betonbauten, bei denen Risse über Bohrlöcher abgedichtet werden müssen.The invention relates to a borehole closure for injecting fluids into rock formations or foundation walls and concrete structures in which cracks have to be sealed using drill holes.

Aus der deutschen Patentschrift 1 634 565 ist ein Bohrlochverschluß bekannt, bei dem ein inneres und äußeres Rohr benutzt wird, um den Durchmesser des Bohrlochverschlusses zu erweitern und ihn auf diese Weise gegen das Bohrloch dichtend zu drücken. Wegen der zwei Rohre ist das Sichern des Bohrlochverschlusses vor dem eigentlichen Einführen der Dichtungsflüssigkeit für die Risse durch das Bohrloch ziemlich kompliziert.From the German patent 1 634 565 is a borehole closure known in which an inner and outer tube is used to measure the diameter of the wellbore closure to expand and to press it sealingly against the borehole in this way. Because of the two pipes is the securing of the borehole closure before the actual introduction of the sealing liquid for the cracks quite complicated by the borehole.

Aus der deutschen Patentschrift 2 625 665 ist es auch bekannt, eine Dichtungsmasse mit Hilfe eines zeitweiligen Behelfsbohrlochverschlusses in Gestalt der Einführungsvorrichtung in ein Bohrloch einzuführen. Diese Vorrichtung erfordert eine Extraleitung, die die Behelfsdichtung versorgt, bevor die eigentliche Dichtungsmasse eingeführt wird. Die Tatsache, daß die Dichtungsmasse erst aushärten muß, bevor sich die Einführungsvorrichtung entfernen läßt und die nächste Injektion beginnen kann, macht diese Vorrichtung im Gebrauch extrem zeitraubend und die Dichtung größerer Flächen zu einer teuren Angelegenheit.From the German patent specification 2,625,665 it is also known to apply a sealing compound with the aid of a temporary Introduce makeshift borehole closure in the form of the introduction device into a borehole. This device requires an extra line to supply the makeshift seal before the actual sealant is introduced will. The fact that the sealant must harden before the introducer can be removed and the next injection can begin, making this device extremely time consuming and sealing larger areas become an expensive proposition.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Bohrlochverschluß zu schaffen, bei dem ein- und dasselbe Rohr sowohl die Injektion der Flüssigkeit als auch das Einsetzen des Bohrlochverschlusses ermöglicht. Der Bohrlochversehluß soll zudem leicht sein und aus Materialien bestehen, das nicht nach einiger Zeit durch Korrosion oder ähnliches zerfällt. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Bohrlochverschluß der eingangs genannten Art aus einem Hohlkörper mit einem Rückschlagventil am einen Ende und einer Rohr-The invention is therefore based on the object of a borehole closure to create in which one and the same tube both the injection of the liquid and the insertion the borehole closure allows. The borehole closure should also be light and consist of materials that do not disintegrate after a while due to corrosion or the like. The invention solves this problem by means of a borehole closure of the type mentioned at the outset made of a hollow body with a check valve at one end and a pipe

kupplung am anderen Ende sowie einem, den Hohlkörper umgebenden, axial begrenzt verschieblichen flexiblen Mantel mit einer Dichtlippe am rückwärtigen Ende und einem inneren, eine Keilverbindung mit einer radialen Verdickung des Hohlkörpers bildenden Sitz am vorderen Ende.coupling at the other end as well as a, the hollow body surrounding, axially limited displaceable flexible Jacket with a sealing lip at the rear end and an inner, a wedge connection with a radial one Thickening of the hollow body forming seat at the front end.

Auf diese Weise ist es möglich, nur eine einzige Einführungseinrichtung in Verbindung mit der Kupplung zu benutzen, die gleichzeitig als Injektionsrohr dient. Dadurch wird das gesamte System leichter als die bekannten Systeme. Das Einführen und die Montage werden einerseits durch diese Gewichtsersparnis und andererseits dadurch vereinfacht, daß keine besonderen Schraub- oder ähnlichen Aktionen notwendig sind, um ein anfängliches Dichten und Sichern des Bohrlochverschlusses zu gewährleisten.In this way it is possible to use only a single insertion device in connection with the coupling, the also serves as an injection tube. This makes the entire system lighter than the known systems. Introducing and the assembly is simplified on the one hand by this weight saving and on the other hand in that no special screwing or similar actions are necessary to initially seal and secure the well closure to ensure.

Die Dichtlippe übernimmt nämlich die anfängliche Dichtung und Sicherung des Bohrlochverschlusses im Bohrloch, und der Mantel kann sich - bedingt durch die Keilverbindung und die Flexibilität seines Materials - ausdehnen und die endgültige Abdichtung des Injektionsloches bewirken.The sealing lip takes on the initial sealing and securing of the borehole closure in the borehole, and the Sheath can - due to the wedge connection and the flexibility of its material - expand and the final Sealing of the injection hole.

Bei der Rohrkupplung handelt es sich vorzugsweise um eine Schraub-, Bajonett- oder Schnellschluß-Druck/Zug-Verbindung, um ein schnelles und unmittelbares Verbinden und Lösen des Bohrlochverschlusses mit einer Injektions-Lanze zu gewährleisten. The pipe coupling is preferably a screw, bayonet or quick release push / pull connection, to ensure a quick and immediate connection and disconnection of the borehole closure with an injection lance.

Damit sich die Hauptdichtungsfläche zwischen dem Mantel und dem Bohrloch nicht am vordersten Ende am Rand des Mantels befindet, besitzt der innere Sitz des Mantels eine Oberfläche, deren Neigung größer ist als die der radialen Verdickung des Hohlkörpers. Auf diese Weise kommt beim Zurückdrücken desSo that the main sealing surface between the jacket and the borehole is not at the foremost end at the edge of the casing, the inner seat of the casing has a surface whose inclination is greater than that of the radial thickening of the hollow body. In this way, when you push back the

Hohlkörpers gegen den Mantel zunächst der innere Rand des Mantels mit der radialen Verdickung des Hohlkörpers in Kontakt, so daß sich der Mantel etwas hinter seinem vorderen Ende radial am stärksten ausdehnt und auf diese Weise eine größere und gleichmäßigere Dichtungsoberfläche entsteht, als wenn der äußerste vordere Rand des Mantels zuerst eine Keilverbindung mit der radialen Verdickung des Hohlkörpers eingehen würde. Insbesondere kann der innere Sitz des Mantels konisch sein.Hollow body against the jacket first the inner edge of the jacket with the radial thickening of the Hollow body in contact, so that the jacket is radially strongest somewhat behind its front end expands and in this way a larger and more uniform sealing surface is created than when the outermost front edge of the shell first a spline connection with the radial thickening of the hollow body would come in. In particular, the inner seat of the shell can be conical.

Um zu vermeiden, daß das sich zwischen dem Hohlkörper und dem Mantel sammelnde Bohrgut die Ausdehnung des Mantels behindert, kann der innere Sitz Teil einer sphärischen Oberfläche sein, so daß sich nur hier das Bohrgut sammelt und deshalb eine direkte Wirkung auf die radiale Ausdehnung des Mantels unterbleibt.To avoid that that is between the hollow body and the mantle collecting cuttings the expansion of the mantle hindered, the inner seat can be part of a spherical surface, so that the drillings are only here collects and therefore does not have a direct effect on the radial expansion of the jacket.

Zur Erzielung einer gleichmäßigen Ausdehnung des Mantels kann die radiale Verdickung des Hohlkörpers konisch geformt sein. Natürlich kann die radiale Verdickung auch andere Formen, z. B. eine sphärische Form aufweisen; wichtig ist nur, daß eine Keilverbindung mit dem inneren Sitz und dadurch die radiale Ausdehnung des Mantels erreicht wird.In order to achieve a uniform expansion of the jacket, the radial thickening of the hollow body can be conically shaped be. Of course, the radial thickening can also have other shapes, e.g. B. have a spherical shape; important is just that a spline connection with the inner seat and thereby achieved the radial expansion of the shell will.

Damit die Dichtlippe, die z. B. die Form eines Flansches haben kann, in bezug auf den Mantel leicht beweglich ist, sollte die Grundfläche der Dichtlippe im Querschnitt dünner als der Rest der Dichtlippe sein; dies wird durch Einbuchtungen am Übergang zwischen dem Mantel und der Dichtlippe erreicht.So that the sealing lip that z. B. can be in the form of a flange, is easily movable with respect to the jacket, the base of the sealing lip should be thinner in cross section than the rest of the sealing lip; this is going through Indentations reached at the transition between the jacket and the sealing lip.

Das Rückschlagventil besteht vorzugsweise aus einem flexiblen Körper mit einem Schlitz; demzufolge ist nur ein ge-The check valve preferably consists of a flexible body with a slot; consequently only one

ringer Druck erforderlich, um das Rückschlagventil zum Einspritzen einer Flüssigkeit i η das Bohrloch zu öffnen.Ringer pressure is required to open the check valve for injecting a liquid i η the borehole to open.

Der Hohlkörper kann aus Aluminium und der Mantel aus Gummi bestehen. Ein derartiger Bohrlochverschluß ermöglicht auch ein Bohren, ohne die Bohrschneiden zu beschädigen.The hollow body can be made of aluminum and the jacket of rubber. Such a borehole closure enables drilling without damaging the drill bits.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:Further advantages of the invention emerge from the description of a preferred exemplary embodiment the enclosed drawing. In the drawing show:

Fig. 1 einen schematisch dargestellten Bohrlochverschluß im axialen Teilschnitt, 1 shows a schematically illustrated borehole closure in partial axial section,

Fig. 2 einen gegenüber Fig. 1 abgewandelten Bohrlochverschluß , FIG. 2 shows a borehole closure modified in relation to FIG. 1,

Fig. 5 einen Bohrlochverschluß gemäß Fig. 1 während des Einführens in ein Bohrloch, 5 shows a borehole closure according to FIG. 1 during introduction into a borehole,

Fig. 4 einen Bohrlochverschluß gemäß Fig. 3 in der Injektionsstellung, 4 shows a borehole closure according to FIG. 3 in the injection position,

Fig. 5 einen Bohrlochverschluß gemäß Fig. 4 während des Injizierens. Fig. 5 is a blowout preventer according to Fig. 4 during the injection.

Ein Hohlkörper 1 weist ein Rückschlagventil J5 an seinem vorderen und eine Rohrkupplung 15 mit Innengewinde 5 an seinem hinteren Ende auf, in die eine Injektions-Lanze 9 mit Außengewinde 14 eingreift. Anstelle der Schraubverbindung eignet sich auch ein Bajonettverschluß oder eine Schnellschlußkupplung.A hollow body 1 has a check valve J5 on its front and a pipe coupling 15 with internal thread 5 at its rear end, into which an injection lance 9 engages with external thread 14. Instead of the screw connection, a bayonet lock or a is also suitable Quick release coupling.

Der Hohlkörper 1 ist umgeben von einem Mantel 2 aus flexiblem Material, das eine begrenzte axiale Bewegung erlaubt. Diese Bewegung wird begrenzt durch eine radiale Verdickung 8 am vorderen Ende des Hohlkörpers 1 und eine Schulter der Rohrkupplung 15 am rückwärtigen Ende des Hohlkörpers.The hollow body 1 is surrounded by a jacket 2 made of flexible material, which has limited axial movement permitted. This movement is limited by a radial thickening 8 at the front end of the hollow body 1 and a Shoulder of the pipe coupling 15 at the rear end of the hollow body.

Am rückwärtigen Ende des Mantels befindet sich eine flanschförmige Dichtlippe 6 bzw. 6¹ als Anfangsdichtung und Sicherung des Bohrlochverschlusses im Bohrloch. Die Dichtlippe 6 ist Bestandteil des Mantels 2 und in bezug aufgrund einer Ringnut 12 an der Außenseite des Mantels und einer weiteren Ringnut 13 am hinteren Ende des Mantels flexibel. Der Mantel 2 weist an seinem vorderen Ende zum Hohlkörper 1 hin einen Sitz 7 für eine Keilverbindung mit der radialen Verdickung 8 des Hohlkörpers 1 auf. Sowohl der Sitz 7 als auch die radiale Verdickung 8 sind konisch; der Konuswinkel des Mantels ist jedoch größer als der des Hohlkörpers. Der Unterschied der Neigungswinkel gewährleistet, daß beim leichten Zurückziehen des Bohrlochverschlusses mittels der Injektions-Lanze 9 bzw. beim Injizieren - wie weiter unten erläutert - zunächst der innerste Rand 16 am vorderen Ende des Mantels 2 mit der konischen Oberfläche der Verdickung 8 des Hohlkörpers in Kontakt kommt und sich der Mantel 2 so ausdehnt, daß er sich dichtend an die in Fig. 3 bis 5 dargestellte Bohrlochwandung 10 anlegt (Fig. 4 und 5).At the rear end of the jacket there is a flange-shaped sealing lip 6 or 6 ¹ as an initial seal and securing the borehole closure in the borehole. The sealing lip 6 is part of the jacket 2 and is flexible with respect to an annular groove 12 on the outside of the jacket and a further annular groove 13 at the rear end of the jacket. At its front end towards the hollow body 1, the jacket 2 has a seat 7 for a wedge connection with the radial thickening 8 of the hollow body 1. Both the seat 7 and the radial thickening 8 are conical; however, the cone angle of the shell is greater than that of the hollow body. The difference in the angle of inclination ensures that when the borehole closure is slightly withdrawn by means of the injection lance 9 or when injecting - as explained below - first the innermost edge 16 at the front end of the jacket 2 is in contact with the conical surface of the thickening 8 of the hollow body comes and the jacket 2 expands so that it rests sealingly against the borehole wall 10 shown in FIGS. 3 to 5 (FIGS. 4 and 5).

Der Bohrlochverschluß 4 kann, wie sich aus Fig. 2 ergibt, auch eine andere Gestalt haben; in Fig. 2 werden die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 benutzt, sie weisen jedoch einen Strich auf, wenn die entsprechenden Teile unterschiedlich geformt sind. So ist der innere Sitz 7¹ als Teil einer sphärischen Oberfläche ausgebildet, so daß jegliches Bohrgut,The borehole closure 4 can, as can be seen from FIG. 2, also have a different shape; In Fig. 2, the same reference numerals are used as in Fig. 1, but they have a prime when the corresponding parts are shaped differently. The inner seat 7 ^{1 is designed} as part of a spherical surface, so that any cuttings,

das sich zwischen der radialen Verdickung 8¹ und dem Mantel 2¹ ansammeln könnte, im Hohlbereich des Sitzes 7' verbleibt, ohne die Ausdehnung des Mantels nachteilig zu beeinflussen. Die Ringnuten 12V, 13' an der flanschförmigen Dichtlippe 6¹ besitzen zur Verbesserung ihrer Flexibilität eine große Tiefe, so daß sich die Dichtlippe 6' beim Einsetzen des Bohrlochverschlusses viel leichter zurücklegen läßt und das Einsetzen erleichtert; andererseits wird, z. B. beim leichten Zurückziehen des Bohrlochverschlusses in der Injizierposition, schnell eine Anfangsdichtung und Sicherung des Bohrlochverschlusses durch das Zurückkehren der Dichtlippe in Richtung auf ihre Normalposition hin erreicht.which could collect between the radial thickening 8 ¹ and the jacket 2 ¹ , remains in the hollow area of the seat 7 'without adversely affecting the expansion of the jacket. The annular grooves 12 V, 13 'on the flange-shaped sealing lip 6 ¹ have a great depth to improve their flexibility, so that the sealing lip 6' can be put back much more easily when the borehole closure is inserted and the insertion is made easier; on the other hand, e.g. B. when slightly retracting the borehole plug in the injection position, an initial seal and securing of the borehole plug quickly achieved by returning the sealing lip towards its normal position.

In Fig. 3 ist die Situation beim Einführen des Bohrlochverschlusses in ein Bohrloch dargestellt. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß ein leichtes Zurückziehen des Bohrlochverschlusses in Verbindung mit der Anfangshaltewirkunp; der Dichtlippe 6 und der Keilwirkung zwischen dem Mantel und dem Hohlkörper zum Ausdehnen des Mantels führt, so daß sich dessen Oberfläche großflächig dichtend an die Bohrlochwandung 10 anlegt.In Fig. 3 is the situation during the introduction of the borehole closure shown in a borehole. From Fig. 4 it can be seen that a slight withdrawal of the borehole closure in connection with the initial holding effect; the sealing lip 6 and the wedge effect between the jacket and the hollow body leads to the expansion of the jacket, so that its surface is sealingly against the borehole wall over a large area 10 creates.

Wenn durch die Injektions-Lanze 9 und den Hohlkörper 1 eine Dichtungsmasse in das Bohrloch eingeführt wird, öffnet sich das Rückschlagventil 3 an seinem vorderen Schlitz 11 (Fig. 5). Infolge des Einleitens der Dichtungsmasse baut sich im Bohrloch vor dem Bohrlochverschluß 4 ein Überdruck auf, der den Bohrlochverschluß 4 leicht zurückdrückt und die bereits beschriebene Ausdehnung des Mantels aufgrund seiner Keilverbindung zum Hohlkörper in radialer Richtung bewirkt. Auf diese Weise erhöhen sich der Anpreßdruck und die Sicherheit der Dichtung des Bohrlochverschlusses im Bohrloch. Der Bohrlochverschluß braucht daher nicht zurückge-When a sealing compound is introduced into the borehole through the injection lance 9 and the hollow body 1, it opens the check valve 3 at its front slot 11 (Fig. 5). As a result of the introduction of the sealant builds an overpressure builds up in the borehole in front of the borehole plug 4, which pushes the borehole plug 4 back slightly and the already described expansion of the jacket due to its wedge connection to the hollow body in the radial direction causes. In this way, the contact pressure and the security of the seal of the borehole closure in the Borehole. The borehole closure therefore does not need to be

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zogen zu werden, sondern das Aufweiten des Mantels 2 kann auch ausschließlich durch den Injektionsdruck im Bohrloch erfolgen. Nach dem Injizieren schließt sich das Rückschlagventil 3 automatisch. Die Injektions-Lanze 9 kann dann sofort entkoppelt und anderswo wieder eingesetzt werden.to be pulled, but the expansion of the jacket 2 can also exclusively by the injection pressure in the Borehole. After the injection, the check valve 3 closes automatically. The injection lance 9 can then be decoupled immediately and used again elsewhere.

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Claims

Dr.-lng. Reimar König, -_ · "_ ΠiptHrfg. Klaus Bergen Cecilienallee 76 4 Düsseldorf 3D Telephone 452OQB Patentanwälte June 18, 1982 34 551 K Oils Petter Michelsen, Furusvingen 35, 3060 Svelvik, Norway" Borehole closure "Patent claims:

1. Borehole closure (4, 4 ') for injecting liquid in rock formations, marked through a hollow body (1) with a check valve (3) at one end and a pipe coupling (5) at the other end as well as a flexible flexible element which surrounds the hollow body (1) and can be displaced to a limited extent Jacket (2) with a sealing lip (6, 6 *) on the rear End and one inner, a spline connection with one forming radial thickening (8, 8 ») of the hollow body (1) Seat (7, 7 ') at the front end.

2. Borehole closure according to claim 1, characterized through a screw coupling (5, 14).

3. Borehole closure according to claim 1, gekennzeicnet by a bayonet coupling.

4. Borehole closure according to claim 1, characterized by means of a quick-acting push / pull coupling.

5. Borehole closure according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the seat (7, 7 ¹ ) has a more inclined surface than the radial thickening (8, 8 ¹ ).

6. Borehole closure according to one or more of claims 1 to 5, characterized through a conical seat (7, 7 ')

7. borehole closure according to one or more of claims 1 to 5, characterized through a seat (7, 7 ') with spherically shaped Surface.

8. Borehole closure according to one or more of claims 1 to 7, characterized by a conical thickening (8, 8 ¹ ).

9. Borehole closure according to one or more of claims 1 to 8, characterized by indentations (12, 12 ', 13, 13') on the base of the sealing lip (6, 6 ¹ ).

10. Borehole closure according to one or more of claims 1 to 9, characterized by a flexible check valve (3, 3 ¹ ) with a slot (11).