DE3305740C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Seitentaschenspindel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Seitentaschenspindeln wurden jahrelang mit guten Ergebnissen in Bohrlöchern verwandt, aber seit Gaslift-Techniken in immer größeren Tiefen in Bohrlöchern angewandt werden, wächst die Nachfrage nach stabileren Seitentaschenspindeln.

Seitentaschenspindeln haben notwendig einen etwas ausgebauchten Aufbau und weisen einen nennenswerten seitlichen Bereich auf, der internen und externen Drücken ausgesetzt ist, die sie platzen oder zusammenfallen lassen können; darüber hinaus sind sie nicht sehr geeignet, solchen auf sie wirkenden Kräften zu widerstehen.

Darüber hinaus werden viele Seitentaschenspindeln in Bohrlöchern mit doppelter Bohrlochverrohrung verwandt und sind deshalb auf einen im wesentlichen ovalen Querschnitt abgeflacht, damit zwei Seitentaschenspindeln in einer Verkleidung angemessener Größe aneinander vorbeipassen, so daß jede der beiden Bohrloch-Verrohrungen aus dem Bohrloch gezogen werden kann, ohne die andere zu stören. Abgeflachte oder ovale Seitentaschenspindeln sind nicht so fest wie runde und platzen oder kollabieren bei geringeren Drücken.

Viele Seitentaschenspindeln wurden direkt über den Aufnahmebohrungen mit sogenannten Deflektoren oder Diskriminatoren ausgestattet, um die meisten Bohrlochwerkzeuge, die durch die Verrohrung herabgelassen wurden, abzuwehren und zu verhindern, daß sie sich in der Spindel festsetzen, um es aber zu ermöglichen, daß Strömungssteuerungseinrichtungen mit Hilfe von Schwenkwerkzeugen unter Anwendung von Drahtseil- oder z. B. Pump-Ausrüstungen und -Techniken eingesetzt oder aus ihr entfernt werden können. Diese Einrichtungen wurden an der Seitentaschenspindel durch Verschweißen befestigt. Diese waren teuer und die Verschweißung war eine Fehlerquelle, besonders wenn längsgerichtete, konstruktionsbedingte Verschweißungen oder Nietschweißungen verwendet wurden. In einigen Fällen wurden Drahtseil oder Werkzeuge von diesen Einrichtungen beschädigt oder blieben in ihnen stecken und manchmal mußte die Wand überarbeitet werden. Seitentaschenspindeln, die in Bohrlöchern verwendet werden sollen, in denen sie harten Druckbedingungen ausgesetzt sind, bei denen beispielsweise der Druck außerhalb der Spindel den inneren um 690-1035 bar und sogar mehr übersteigt, sind im allgemeinen erwünscht, aber bekannte Bauweisen waren für so harte Anforderungen nicht geeignet, weil sie übermäßig groß waren und eine größere Bohrlochverkleidung erforderten.

Die US-Patentanmeldung 1 48 928 bzw. US-Patentschrift 43 33 527 offenbart einen neuen Aufbau einer Seitentaschenspindel und das Verfahren ihrer Herstellung, mit dem viel stärkere Seitentaschenspindeln hergestellt werden können. Bei dieser Seitentaschenspindel wurden alle längsverlaufenden, konstruktionsbedingten Schweißnähte und Nietverschweißungen weggelassen, wodurch eine Quelle für Spindelausfälle beseitigt wurde, jedoch waren die Deflektoren an der Innenwand der Seitentaschenspindel angeschweißt, allerdings nicht mit konstruktionsbedingten Schweißnähten. Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung der in der US-Patentanmeldung 1 48 928 genannten Erfindung dar. Bei dieser Erfindung wurden Deflektoren ganz weggelassen, und zwar so, daß die Berstfestigkeit und Zusammenbruchsfestigkeit der Seitentaschenspindel sehr erhöht wurden, während die Herstellungskosten nicht wesentlich stiegen.

Eine Recherche des Standes der Technik ergab die folgenden US-Patentschriften:
26 64 162, 37 41 299, 41 06 564,
26 79 903, 38 02 503, 41 97 909,
26 79 904, 39 94 339, 42 01 265,
28 24 525, 41 06 563, 42 71 902,
32 68 006.

Zusätzlich zu der US-Patentanmeldung 1 48 928 wurde im WORLD OIL Magazin vom 15. August 1981 eine eine Seitentaschenspindel darstellende Anzeige gefunden. Die Werbung stammt von McMURRY/HUGHES, Huntsville, Texas.

Die US-Patentschrift 42 71 902 offenbart eine Seitentaschenspindel mit einem Hauptdurchlaß und einer sich daneben erstreckenden Aufnahmebohrung. Ein Längsschlitz ist in der Innenwand der Seitentaschenspindel vorgesehen und ragt von der Aufnahmebohrung bis zu einem Punkt in der Nähe des Oberendes der Spindel nach oben, um einen Raum über der Aufnahmebohrung für den Betrieb eines Schwenkwerkzeuges zu schaffen, mit dessen Hilfe eine Strömungserneuerungsvorrichtung in die Aufnahmebohrung eingebracht werden soll. Diese Vorrichtung wird dadurch hergestellt, daß zwei mit einem Schlitz versehene Rohre so zusammengeschweißt werden, daß ihre Schlitze in Verbindung stehen und den Hauptdurchlaß sowie den Längsschlitz bilden. Dies erfordert lange, längsverlaufende Schweißnähte entlang beiden Seiten der Seitentaschenspindel die, wie Nietschweißungen bei Seitentaschenspindeln zu Ausfällen führen, wie in der US-Patentanmeldung 1 48 928, die mit der vorliegenden Erfindung verbessert werden soll, dargelegt wurde.

Die Anzeighe von McMURRY/HUGHES im WORLD OIL Magazin vom 15. August 1981 zeigt einen Querschnitt einer Seitentaschenspindel, die auf den ersten Blick zu diesem Fall paßt, aber die Beschreibung, die mit der Ansicht verbunden ist, macht deutlich, daß die Spindel in etwa so aufgebaut ist, wie es in der US-Patentschrift 42 71 902 gelehrt wird, nämlich durch Verbindung zweier getrennter Rohre. Dies würde auf jeder der beiden Seiten der Spindel längsverlaufende Schweißnähte erfordern und diese sind eine bekannte Quelle für Spindelausfälle.

Die US-Patentschrift 28 24 525 zeigt einen Querschnitt mit einem Hauptdurchlaß und einem Längsschlitz in der Wand, der allerdings nicht für den Betrieb eines Schwenkwerkzeuges gedacht ist und nicht über die Aufnahmebohrung reicht. Außerdem sind an der Stelle W2 in den Fig. 4 und 5 und bei W1 in Fig. 6 längsverlaufende Schweißnähte zu erkennen.

Die US-Patentschrift 32 68 006 zeigt eine Führung, die etwas über die Aufnahmebohrung einer Seitentaschenspindel ragt. Der Längsschlitz, der von dieser Führung in jeder Spindel der Bohrlochverrohrung vorgesehen ist, ist verschieden breit, wobei der engste Schlitz in der obersten Spindel und der weiteste in der untersten ist. Auf dem Schwenkwerkzeug können Ringe verschiedener Größe benutzt werden, die auf diese Weise selektiv wirken, wodurch eine Strömungssteuerungseinrichtung in einer von mehreren Seitentaschenspindeln in einer einzigen Bohrloch-Verrohrung eingebracht werden kann.

In den US-Patentschriften 25 64 162 und 26 79 904 werden Seitentaschenspindeln gezeigt, deren Querschnitte insofern interessant sein können, als sie einen Hauptdurchlaß und eine Schlitzanordnung aufweisen; aber diese schlitzähnliche Anordnung läuft kurz über der Aufnahmebohrung aus. Diese Spindeln sind meist nicht für die Verwendung von Schwenkwerkzeugen, die mechanisch geschwenkt werden, geeignet, sondern werden mit Installationswerkzeugen betrieben, die an einer elektrischen Leitung in das Bohrloch gesenkt werden und durch magnetische Kräfte seitlich zu einer Seite gedrückt werden.

Die US-Patentschrift 37 41 299, 38 02 503, 41 06 564, 41 06 563, 41 97 909 und 41 01 265 zeigen Seitentaschenspindeln mit Führungsvorrichtungen oder Deflektoren über ihren Aufnahmebohrungen, die einen kurzen Längsschlitz bilden; diese aber sind in den Körper eingeschweißt und nicht mit diesem integral geformt.

Die US-Patentschrift 39 94 339 zeigt Seitentaschenspindeln, deren Körper einen ovalen Querschnitt haben. Ihre Wände scheinen gleich dick zu sein und über ihren Aufnahmebohrungen erstrecken sich keine Schlitze. Jede Festigkeitserhöhung beruht auf ihrem ovalen, elliptischen oder eiförmigen Querschnitt.

Aus DE-OS 30 35 107 ist eine Seitentaschenspindel bekannt, die einen einstückigen Hauptabschnitt mit einem durchgehenden Hauptdurchlaß, eine Aufnahmebohrung neben dem Hauptdurchlaß, Öffnungen, die eine Verbindung zwischen der Aufnahmebohrung und dem Äußeren um den Hauptabschnitt herstellen, und Vorrichtungen an seinem Unterende zur Befestigung an einer Bohrloch- Verrohrung aufweist. Die Seitentaschenspindel weist ferner einen oberen Körperabschnitt auf, der mit dem Oberende des Hauptabschnitts mit einer umlaufenden oberen Schweißnaht verschweißt ist. Der obere Körperabschnitt ist mit einer Verbindungseinrichtung an seinem Oberende, die einen Bereich mit vermindertem Durchmesser schafft, der so ausgelegt ist, den oberen Körperabschnitt mit einer Bohrloch-Verrohrung zu verbinden, und mit einem Hauptdurchlaß versehen, der durch den oberen Körperabschnitt sowie die mit dem Hauptdurchlaß des Hauptabschnitts fluchtende Verbindungseinrichtung an seinem Oberende verläuft. Diese Seitentaschenspindel vermeidet longitudinale Schweißnähe vollständig, was zu einer Erhöhung der Festigkeit beiträgt. Die Wand des oberen Körperabschnitts weist jedoch konstante Stärke auf.

Der Stand der Technik, der in der Recherche gefunden wurde oder den Anmeldern bekannt ist, zeigt nirgends einen oberen Körperabschnitt, der mit dem Hauptabschnitt der Seitentaschenspindel mit einer umlaufenden Schweißnaht verbunden ist und der einen Hauptdurchlaß mit einem Längsschlitz in der Innenwand des Hauptdurchlasses aufweist und der sich von der Aufnahmebohrung praktisch bis zur Verbindungseinrichtung am Oberende des oberen Körperelements nach oben erstreckt, um einen Raum zum Betrieb eines Schwenkwerkzeuges über der Aufnahmebohrung zu schaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Seitentaschenspindel der genannten Art zu schaffen, die die Widerstandsfähigkeit des oberen Körperabschnitts gegen äußere und innere Druckkräfte verbessert und dadurch die Seitentaschenspindel in größeren Tiefen in Bohrlöchern vor Zerstörung geschützt einsetzbar macht.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient die Seitentaschenspindel mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung löst alle oben genannten Probleme und Nachteile, indem sie eine Seitentaschenspindel mit Einrichtungen auf beiden Seiten schafft, mit deren Hilfe sie mit einer Bohrlochverrohrung verbunden und Teil derselben wird, und die einen Hauptabschnitt umfaßt, der einen durchgehenden Hauptdurchlaß und eine daneben verlaufende Aufnahmebohrung mit Öffnungen aufweist, die die Aufnahmebohrung mit dem Äußeren der Spindel in Verbindung setzen. Außerdem hat die Seitentaschenspindel einen mit dem Oberende des Hauptabschnitts über eine umlaufende Schweißnaht verschweißten oberen Körperabschnitt, der einen mit dem Hauptdurchlaß des Hauptabschnitts fluchtenden Hauptdurchlaß mit einem Inneren in der Innenwand des Hauptdurchlasses liegenden Längsschlitz, der von der Aufnahmebohrung nach oben praktisch bis zu der Verbindungsvorrichtung am Oberende der Spindel reicht, wobei der innere Längsschlitz mit der Aufnahmebohrung fluchtet und einen Raum über dieser schafft, in der ein Schwenkwerkzeug betrieben werden kann, um eine Strömungssteuerungseinrichtung in die Aufnahmebohrung einzubringen; dabei ist die Wand der oberen Körperabschnitts, die den Hauptdurchlaß und den Längsschlitz umgibt, auf beiden Seiten des Längsschlitzes dicker als die übrige Wand und verjüngt sich auf die Stellen zu, an denen die Symmetrieebene die Wand schneidet; dadurch entsteht ein Aufbau mit großer Festigkeit aufgrund guter Kraftverteilungen in der Körperwand.

Gemäß der Erfindung wird eine verbesserte Seitentaschenspindel mit einem inneren Längsschlitz geschaffen, der sich von der Aufnahmebohrung nach oben erstreckt, um einen Raum oberhalb derselben zu schaffen, in dem ein Schwenkwerkzeug betrieben werden kann.

Bei der erfindungsgemäßen Seitentaschenspindel ist der Längsschlitz deutlich enger als die Bohrung der Schachtverrohrung, so daß viele Bohrlochwerkzeuge von diesem ausgeschlossen werden, während Werzeuge, die in den Schlitz eintreten sollen, dies leicht tun können.

Die erfindungsgemäße Seitentaschenspindel erreicht, daß die Wand der Spindel auf beiden Seiten des Längsschlitzes stärker ist und sich in Richtung auf Stellen verjüngt, an denen die längsverlaufende Symmetrieebene den oberen Körperabschnitt schneidet, um einen Körper zu schaffen, der äußeren und inneren Druckkräften besser widerstehen kann.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Seitentaschenspindel geschaffen, deren Querschnitt zwischen dem Oberende der Aufnahmebohrung und den Verbindungsvorrichtungen am Oberende der Spindel konstant ist.

Für die Festigkeit der erfindungsgemäßen Seitentaschenspindel ist es eine wichtige Eigenschaft, daß nur umlaufende Schweißnähte verwendet werden; also weder Längs- noch Nietschweißungen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1A und 1B einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Seitentaschenspindel, die mit Drahtseilwerkzeugen gewartet wird,

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1B;

Fig. 3A und 3B einen Längsschnitt ähnlich dem in den Fig. 1A und 1B einer Seitentaschenspindel, die in Bohrlöchern verwendet wird, in denen Werkzeug durch Pumpen nach unten vorgetrieben werden;

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3B; und

Fig. 5 einen vergrößerten Querschnitt ähnlich Fig. 2 und 4, der ein leicht abgewandeltes Ausführungsbeispiel zeigt.

Die Fig. 1A, 1B und 2 zeigen eine Seitentaschenspindel 10. Sie weist bekannte Merkmale auf, die allen Seitentaschenspindeln gemeinsam sind. Sie hat einen langgestreckten Körper 11 mit einem ganz geöffneten, auf ganzer Länge durchgehenden Hauptdurchlaß, der mit dem Pfeil 12 bezeichnet ist, eine gegenüber dem Hauptdurchlaß 12 seitlich versetzte Aufnahmebohrung 13, eine versetzte Ausbuchtung oder einen Raum über und fluchtend mit der Aufnahmebohrung 13 und Einrichtungen an beiden Enden, beispielsweise einem oberen Innengewinde 16 und einem unteren Innengewinde 17, über die die Spindel mit einer Bohrloch- Verrohrung verbunden und Teil von dieser werden kann. Es sind seitliche Durchlaßeinrichtungen, beispielsweise Öffnungen 18 vorgesehen, über die die Aufnahmebohrung 13 mit dem Bereich außerhalb der Seitentaschenspindel 10 in Verbindung steht. Die Aufnahmebohrung 13 ist in der Umgebung der Öffnungen 18 vergrößert, um einen großen Durchlaß für Fluide zu schaffen, die durch die Öffnungen 18 in die Spindel eintreten, eine nicht dargestellte Strömungssteuerungseinrichtung in der Aufnahmebohrung 13 umgeben und wie üblich in und durch diese strömen. So eine nicht dargestellte Einrichtung würde in der Aufnahmebohrung 13 mit Hilfe von in einer Verriegelungsaussparung 20 eingreifende Verriegelungseinrichtungen verankert und Dichtungen tragen, die mit der Wand der Aufnahmebohrung 13 an den Stellen 21 und 22 über und unter den Öffnungen 18 in Eingriff stehen. So eine Strömungssteuerungseinrichtung wird in die Aufnahmebohrung 13 mit Hilfe eines bekannten Schwenkwerkzeuges eingebracht oder aus dieser entfernt, das in die Seitentaschenspindel über die an ihrem Oberende befestigten Bohrloch-Verrohrung gesenkt wird und betätigt wird, so daß ein Teil des Werkzeugs seitlich in den Raum über die Aufnahmebohrung 13 schwenkt, um ein Arbeitswerkzeug auszurichten, das dadurch mit der Aufnahmebohrung 13 fluchtet. Ein solches Schwenkwerkzeug wird im allgemeinen über ein Drahtseil oder durch Abwärtspumpen zusammen mit einer geeigneten Werkzeugkette in das Bohrloch abgesenkt. Einige Schwenkwerkzeuge werden durch Zentrierungsvorrichtungen geschwenkt, aber viele werden so ausgerichtet, daß der Schwenkarm auf derselben Seite wie die Aufnahmebohrung liegt, und dann in ihre Schwenkstellung gebracht.

Die Seitentaschenspindel 10 ist für ein Schwenkwerkzeug vorgesehen. Aus diesem Grund ist die Seitentaschenspindel 10 in der Nähe ihres Oberendes mit einer Ausrichtbuchse 23 versehen, die eine, vorzugsweise schraubenförmig, nach oben zu einem längsgerichteten, an seinem Oberende eine nach unten gerichtete Schulter 26 aufweisenden Führungsschlitz 25 verlaufende Führungsfläche 24 aufweist. Die Ausrichtbuchse 23 ist an der Seitentaschenspindel 10 mit einer Schweißnaht 27 befestigt. Ein nicht dargestelltes, geeignetes sich ausrichtendes Schwenkwerkzeug würde in die Seitentaschenspindel 10 soweit abgesenkt, bis sein Ausrichtkeil unterhalb der Ausrichtbuchse 23 liegt und wird dann angehoben. Der Ausrichtkeil greift dann in die Führungsfläche 24 ein und die nockenartige Wirkung dreht das Schwenkwerkzeug, bis der Ausrichtkeil in den Führungsschlitz 25 eintritt. Wenn dessen Oberende erreicht ist, wird der Ausrichtkeil von der nach unten gerichteten Schulter 26 angehalten und eine weitere nach oben gerichtete Bewegung des Schwenkwerkzeuges führt zu seiner Betätigung.

Die Seitentaschenspindel 10 ist für Hochdruckbetrieb geeignet und vorzugsweise entsprechend den in der US-Anmeldung mit der Nr. 1 48 928 Verfahren aufgebaut. Der Körper 11 der Seitentaschenspindel 10 umfaßt einen einstückigen Hauptabschnitt 30, der an seinem Unterende eine Verbindungseinrichtung, beispielsweise ein unteres Endgewinde 17, aufweist. Auf Wunsch kann die Verbindungseinrichtung in einem Unterteil, beispielsweise in einem unteren Endstück 31 bestehen, das mit dem Unterende des Hauptabschnitts 30 mit einer umlaufenden unteren Schweißnaht 32 verbunden ist.

Ein oberer Körperabschnitt 35 ist mit dem Oberende des Hauptabschnitts 30 mit einer umlaufenden oberen Schweißnaht 36 verbunden. Das obere Ende des oberen Körperabschnitts 35 ist mit einer Verbindungseinrichtung, die ein oberes Innengewinde 16 aufweist, versehen. Auf Wunsch kann der Oberkörperabschnitt 35 aus zwei Teilen hergestellt werden, beispielsweise einem oberen Körperelement 37 und einem oberen Endstück 38, die mit einer umlaufenden Schweißnaht 40 verbunden sind. In diesem Fall stellt das obere Endstück 38 die Verbindungseinrichtung dar und weist ein oberes Innengewinde 16 auf. Das obere Körperelement 37 hat auf ganzer Länge den gleichen Querschnitt. Es kann maschinell hergestellt, geschmiedet, extrudiert, gefräst oder sonstwie hergestellt werden. Bei der Serienherstellung ist das Extrusionsverfahren vorzuziehen, weil es ökonomischer ist.

Fig. 2 zeigt einen für das obere Körperelement 37 bevorzugten Schnitt. Der Umriß der Außenfläche umfaßt gleiche Halbkreise 42 und 43, die durch gleiche, ebene Seiten oder gerade Linien 44 und 45 verbunden sind. Der Umriß der Innenwand ähnelt einem Schlüsselloch und umfaßt einen langen Bogen 46 etwa von einem Dreiviertelkreis, der über kleinere Bögen 47 und 48 mit den Seitenwänden 49 und 50 eines Längsschlitzes 52 verbunden ist. Die Seitenwände 49 und 50 sind flach und parallel dargestellt, brauchen es aber nicht zu sein. Der Boden 53 des Längsschlitzes 52, also die Wand des Längsschlitzes, die von der Bohrung des Hauptdurchlasses 12 am weitesten entfernt liegt, dessen Zentrum etwa mit dem des Bogens 42 zusammenfällt, ist gewölbt dargestellt, obwohl er auf Wunsch flach, elliptisch oder halbkreisförmig sein könnte. Die Ecken 55 und 56, an denen die Seitenwände 49 und 50 auf den Boden 53 des Längsschlitzes 52 treffen, sind vorzugsweise abgerundet, um saubere Auskehlungen zu schaffen und Spannungserhöhungen an diesen Stellen zu vermeiden, also um Spannungen besser zu verteilen und Spannungskonzentrationen zu vermeiden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Ecken 55 und 56 des Bodens 53 zu gleichen Bögen abgerundet, deren Radien etwa halb so groß sind, wie die der Bögen 47 und 48. Jedenfalls ist der Längsschlitz 52 enger als der Hauptdurchlaß 12.

Vorzugsweise deckt sich das Zentrum des Bogens 42 nicht mit dem des Bogens 46, sondern liegt näher an der Mittelachse der Seitentaschenspindel, die als in Längsrichtung verlaufende Hauptträgheitsachse der Spindel definiert ist und die die Gerade zwischen den Mittelpunkten der Bögen 46 und 53 schneidet. Dadurch ist die Wandstärke beim Schnitt mit der Symmetrieebene, die durch die Mittelachse und die Gerade zwischen den Mittelpunkten der Bögen 46 und 53 aufgespannt wird, minimal und wächst auf einem Weg entlang der Wand mit zunehmender Weglänge von der Symmetrieebene an. Analog brauchen die Mittelpunkte der Bögen 43 und 53 nicht zusammenfallen und wird auch hier die Wandstärke in der Symmetrieebene minimal, wenn der Mittelpunkt des Bogens 53 etwas näher an der Mittelachse als der des Bogens 43 liegt. Da die Wandfläche der Bögen 42, 46 und die der Bögen 43, 53 ineinander übergehen, ist die Wand des oberen Körperelements 37 insgesamt so gestaltet, daß ihre Stärke mit zunehmender Entfernung von der Symmetrieebene entlang der Wand anwächst und auf den gegenüberliegenden Seiten der Symmetrieebene im Übergangsbereich der Wandflächen der Bögen 42, 46 und 43, 53 am größten ist. Dies schafft größte Festigkeit dort, wo sie am meisten gebraucht wird, nämlich in den Bereichen der flachen Seiten; dann wird die Wand in beiden Richtungen, wie eben beschrieben, dünner und nimmt eine Bauform an, die wirksam Kräfte in der Spindelwand verteilt und diese in die Lage versetzt, Kräften zu widerstehen, die sie sonst platzen oder zusammenfallen ließen.

Breite und Tiefe des Längsschlitzes 52 können etwa gleich sein. Vorzugsweise ist die Tiefe etwas größer als die Breite, weil diese Form zusätzliche Steifigkeit bringt und dadurch etwas schwerere Wände auf beiden Seiten des Längsschlitzes 52 entstehen.

Die besondere, in Fig. 2 gezeigte Form wurde gewählt, weil sie gute physikalische Festigkeit liefert und ohne besonders hohe Kosten durch Extrusion hergestellt werden kann.

Die Fig. 3A, 3B und 4 zeigen andere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung. In diesen Figuren ist eine Seitentaschenspindel 110 gezeigt. Sie ist ähnlich der in den Fig. 1A, 1B und 2 gezeigten, aber ist für die Verwendung in Abwärtspumpschächten bestimmt, bei denen Wartungsarbeiten unter Verwendung herkömmlicher TFL- oder Pump-Ausrüstung und -techniken ausgeführt werden.

Die Seitentaschenspindel 110 hat einen Körper 111 mit einem gänzlich offenen, durchgehenden Hauptdurchlaß 112 oder Hauptbohrung, einer Aufnahmebohrung 113 neben dem Hauptdurchlaß 112, einem Raum über der Aufnahmebohrung 113 zum Betrieb eines Schwenkwerkzeuges sowie Vorrichtungen, beispielsweise ein oberes Gewinde 116 und ein unteres Gewinde 117 an seinen Ober- bzw. Unterenden zur Befestigung in einer Bohrloch-Verrohrung, deren Teil sie wird.

Weil Abwärtspumpwerkzeuge, auch Pump-Schwenkwerkzeuge, durch Förderleitungen mit Kurven bis zu einem Radius von etwa 1,50 m hindurchpassen müssen, sind lange Werkzeuge, z. B. Schwenkwerkzeuge, gegliedert, damit sie sich biegen können, wenn sie in solchen 1,50-m-Kurven der Förderleitungen arbeiten. Deshalb unterscheiden sich Pump-Schwenkwerkzeuge im allgemeinen von Drahtseil-Schwenkwerkzeugen, weshalb die Seitentaschenspindeln ebenso verschieden sein müssen. Die Seitentaschenspindel 110 weist eine Ausrichtbuchse 123 auf, die den Hauptdurchlaß 112 unter der Aufnahmebohrung 113 umgibt und beispielsweise an der Stelle 122 verschweißt ist. Die Ausrichtbuchse 123 weist eine Ausrichtfläche 124 auf, die mit dem Ausrichtkeil des nicht dargestellten, in den US-PS 41 03 740 und 42 94 313 beschriebenen Pump-Schwenkwerkzeuges in Eingriff gebracht werden kann, um den Ausrichtkeil in den Führungsschlitz 125 zu führen. Der Führungsschlitz 125 endet an seinem Oberende nicht in einer Auslöseschulter, ähnlich der Schulter 26 des ersten Ausführungsbeispiels. Statt dessen endet der Führungsschlitz 125 in einer Nase 126, die den Ausrichtkeil nach innen drückt und ihm dabei hilft, durch die Ausrichtbuchse 123 zu treten. In der Nähe des oberen Endes der Seitentaschenspindel 110 ist eine nach unten gerichtete Schulter 127 vorgesehen, die das Pump-Schwenkwerkzeug betätigt. Der Auslösemechanismus kann mit der Schulter 127 in Eingriff gebracht werden, während der Ausrichtkeil sich immer noch im Führungsschlitz 125 befindet.

Die nach unten gerichtete Schulter 127 in der Nähe des Oberendes der Seitentaschenspindel 110 wird durch einen Ring 128 geschaffen, der über einem Absatz 129 angebracht und mit einer Schweißnaht 137′ befestigt ist.

Die Seitentaschenspindel 110 umfaßt einen Hauptabschnitt 130 mit einer durchgehenden Hauptbohrung und einer danebenliegenden Aufnahmebohrung 113. Seitliche Öffnungen 118 verbinden die Aufnahmebohrung 113 mit dem Äußeren der Seitentaschenspindel 110. In die Aufnahmebohrung 113 kann eine nicht dargestellte Strömungssteuerungseinrichtung eingebracht werden, deren Verriegelungsvorrichtung in eine Verriegelungsaussparung 120 greift, deren Dichtungen mit der Wand der Bohrung an den Stellen 121 und 122 über und unter den Öffnungen 118 in Eingriff steht und deren Eingangsöffnungen mit den Öffnungen 118 in Verbindung stehen, so daß diese Einrichtung die Strömung durch die Öffnungen 118 und damit die Strömung zwischen dem Äußeren und dem Inneren der Bohrungsverrohrung an dieser Stelle steuert.

Der Hauptabschnitt 130 besteht aus einem Stück und hat an seinem Unterende eine Vorrichtung zur Verbindung der Spindel mit einer Bohrloch-Verrohrung. Diese Vorrichtung kann die Form eines unteren Endstücks 131 annehmen, das an das Unterende des einstückigen Hauptabschnitts 130 mit einer umlaufenden Schweißnaht 132 geschweißt und dessen unterer Endbereich beispielsweise an der Stelle 133 im Durchmesser reduziert ist und innen mit einem unteren Gewinde 117 versehen ist.

Die Ausrichtbuchse 123 ist im unteren Endstück 131 in der dargestellten Lage eingeschweißt und weist in ihrer Wand seitliche Öffnungen 134 auf, die eine Verbindung des Hauptdurchlasses 112 mit den seitlichen Öffnungen 118 im unteren Ende der Aufnahmebohrung 113 herstellen.

Der obere Körperabschnitt 135 ist mit dem Oberende des Hauptabschnitts 130 mit einer umlaufenden oberen Schweißnaht 136 verbunden. Der obere Körperabschnitt 135 umfaßt ein oberes Körperelement 137 mit gleichbleibendem Querschnitt und ein an seinem Oberende mit einer umlaufenden Schweißnaht 140 verbundenes oberes Endstück 138. Der Durchmesser des oberen Endstücks 138, das innen ein oberes Gewinde 116 aufweist, ist an der Stelle 139 reduziert.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 durch den oberen Körperabschnitt, der mit dem in Fig. 2 gezeigten Querschnitt identisch ist. Das liegt daran, daß das obere Körperelement 137 der Seitentaschenspindel 110 identisch mit dem oberen Körperelement 37 der Seitentaschenspindel 10 ist.

Das obere Körperelement, 37, 137 einer Seitentaschenspindel 10, 110 der dargestellten Art kann auf jede beliebige Art hergestellt werden und irgendeine Außen- bzw. Innenform aufweisen, die einem Schlüsselloch ähnelt. In Fig. 5 ist beispielsweise eine abgewandelte Innenform abgebildet. Diese Form ist der in den Fig. 2 und 4 dargestellten sehr ähnlich, hier aber ist der Boden des Längsschlitzes, also die Wand des Längsschlitzes, die von dem Hauptdurchlaß 212 am weitesten entfernt ist, halbkreisförmig. Auf diese Weise hat die in Fig. 5 dargestellte abgewandelte Seitentaschenspindel 210 ein oberes Körperelement 237 mit einem durchgehenden Hauptdurchlaß 212 und einem Längsschlitz 52a mit im wesentlichen parallelen Seitenwänden 49a und 50a sowie einem Boden 53a, der im wesentlichen halbkreisförmig ist. Auf Wunsch kann die Weite des Längsschlitzes 52a kleiner als der doppelte Radius des halbkreisförmigen Bodens 53a des Längsschlitzes 52a sein; in diesem Fall nimmt die Innenwand die Form der Ziffer "8" an, wobei ein Bereich der seitlichen Wände des Schlitzes eben bleibt.

Auf diese Weise wurde eine verbesserte Seitentaschenspindel mit überragender Festigkeit geschaffen, die in Bohrlöchern großer Tiefe verwendet werden kann, wo sie großen inneren oder äußeren Druckkräften ausgesetzt ist, die sie normalerweise platzen oder zusammenfallen lassen; diese Seitentaschenspindel erfüllt alle bisher gesetzten Ziele der Erfindung; die neue und verbesserte Seitentaschenspindel weist über ihre Aufnahmebohrung 13, 113 einen Bereich mit über die ganze Länge gleichbleibenden Querschnitt auf; dieser Bereich gleichen Querschnitts weist einen durchgehenden Hauptdurchlaß und einen Längsschlitz in der Innenwand des Durchlasses auf, wobei der Längsschlitz in Längsrichtung mit der Aufnahmebohrung ausgerichtet ist und oben über diese hinausragt, so daß dort ein Raum zum Betrieb eines Schwenkwerkzeuges geschaffen ist; der Längsschlitz ist schmaler als der Hauptdurchlaß; dadurch wird die Wand der Seitentaschenspindel beim Längsschlitz dicker und fester, wodurch sie größeren Kräften widerstehen kann, die entweder von innen oder außen auf sie einwirken; der Längsschlitz schützt aufgrund seiner Enge die versetzte Aufnahmebohrung gegen größere, unerwünschte Werkzeuge, die sich über dieser befinden, ist aber weit genug, um ausreichend Platz für Schwenkwerkzeuge zu schaffen, die Vorrichtungen in die Aufnahmebohrung einbringen oder aus dieser entfernen sollen; der Bereich des konstanten Querschnitts kann auf der Außenseite beispielsweise rund, oval oder eiförmig geformt und mit einer im wesentlichen schlüssellochförmigen Bohrung versehen sein; diese Bohrung kann auf Wunsch im spanabhebenden Verfahren hergestellt sein, oder der Bereich gleichen Querschnitts wird durch Extrudieren oder durch ein anderes geeignetes Verfahren hergestellt; die Seitentaschenspindel kann so hergestellt werden, daß sie entweder für herkömmliche Drahtseil- oder Pump-Vorrichtungen oder -Techniken geeignet ist; solche Seitentaschenspindeln können ohne die Verwendung von längsverlaufenden, baulich bedingten Schweißnähten oder Lochschweißnähten hergestellt werden, die in der Vergangenheit oft Grund für Ausfälle der Seitentaschenspindeln waren.

Claims (10)

1. Seitentaschenspindel mit

• a) einem einstückigen Hauptabschnitt (30) mit
  • - einem durchgehenden Hauptdurchlaß (12),
  • - einer Aufnahmebohrung (13) neben dem Hauptdurchlaß (12),
  • - Öffnungen (18), die eine Verbindung zwischen der Aufnahmebohrung (13) und dem Äußeren um den Hauptabschnitt (30) herstellen, und
  • - Vorrichtungen (17, 31, 32) an dessen Unterende zur Befestigung an einer Bohrloch-Verrohrung; und
• b) einem mit dem Oberende des Hauptabschnitts (30) mit einer umlaufenden oberen Schweißnaht (36) verschweißten oberen Körperabschnitt (35), der folgende Merkmale umfaßt:
  • - eine Verbindungseinrichtung (16, 38, 40) an seinem Oberende, die einen Bereich mit vermindertem Durchmesser schafft, der so ausgelegt ist, den oberen Körperabschnitt (35) mit einer Bohrloch-Verrohrung zu verbinden, und
  • - einen Hauptdurchlaß (12), der durch den oberen Körperabschnitt (35) sowie die mit dem Hauptdurchlaß (12) des Hauptabschnitts (30) fluchtende Verbindungseinrichtung (16, 38, 40) an seinem Oberende verläuft,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Längsschlitz (52) in der Wand des oberen Körperabschnitts (35), die den Hauptdurchlaß (12) umgibt, ausgebildet ist, wobei sich der Längsschlitz (52) von der Aufnahmebohrung (13) nach oben im wesentlichen bis zu dem Bereich mit reduziertem Durchmesser erstreckt und über der Aufnahmebohrung (13) einen Raum schafft, in dem ein Schwenkwerkzeug betrieben werden kann, um eine Strömungssteuerungseinrichtung in die Aufnahmebohrung (13) einzubringen, wobei die Wand des oberen Körperabschnitts (35), die den Hauptdurchlaß (12) und den Längsschlitz (52) umgibt, auf beiden Seiten (49, 50) des Längsschlitzes (52) dicker ist als die übrige Wand und sich auf die Stellen zu verjüngt, an denen die Symmetrieebene die Wand (52, 53) schneidet.

2. Seitentaschenspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Körperabschnitt (35) folgende Merkmale umfaßt:

• a) ein einstückiges, rohrförmiges oberes Körperelement (37) mit konstantem Querschnitt; und
• b) ein mit dem oberen Ende des rohrförmigen oberen Körperelements (37) mittels einer umlaufenden oberen Schweißnaht (40) verschweißtes oberes Endstück (38), das an seinem Oberende eine Einrichtung (16) zur Verbindung mit einer Bohrloch-Verrohrung aufweist.

3. Seitentaschenspindel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsschlitz (52) mindestens so weit wie die Aufnahmebohrung (13), aber schmaler als der Hauptdurchlaß (12) ist.

4. Seitentaschenspindel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Seitenwände (49, 50) des Längsschlitzes (52) eben und parallel zueinander sind.

5. Seitentaschenspindel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsschlitz (52) etwa ebenso breit wie tief ist.

6. Seitentaschenspindel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsschlitz (52) tiefer als breit ist.

7. Seitentaschenspindel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsschlitz (52) einen konkaven Boden (53) aufweist.

8. Seitentaschenspindel nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekenzeichnet durch eine Ausrichteinrichtung (23, 24, 25) in der Seitentaschenspindel (10) oberhalb der Aufnahmebohrung (13), die mit einem Schwenkwerkzeug in Eingriff gebracht werden kann, um dieses bezüglich der Aufnahmebohrung (13) auszurichten, um dort eine Strömungssteuerungseinrichtung einzusetzen.

9. Seitentaschenspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch

• a) eine Ausrichteinrichtung (23, 24, 25) in der Seitentaschenspindel unterhalb des Oberendes der Aufnahmebohrung (13), die mit einem Schwenkwerkzeug in Eingriff gebracht werden kann, um dieses bezüglich der Aufnahmebohrung (13) auszurichten, um dort eine Strömungssteuerungseinrichtung einzubringen; und
• b) eine Schulter (26) in der Seitentaschenspindel (10) oberhalb des Längsschlitzes (52), die mit einem Schwenkwerkzeug in Eingriff gebracht werden kann, um dieses zu betätigen.