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Die
vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Erdölbohrungsarbeitswerkzeuge.
Genauer gesagt, die Erfindung betrifft ein Arbeitswerkzeug, das
so ausgeführt
ist, daß es
mit einer Setzhülse
an einem Bohrrohr oder einem Steigrohrstrang in einem Bohrloch in
Eingriff kommt, und speziell ein Arbeitswerkzeug, daß die Anwendung
einer Rechtsdrehung während
Bohrlocharbeitsgängen
gestattet, und um das Setzwerkzeug aus der Setzhülse freizugeben.
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Arbeitswerkzeuge
werden für
verschiedene Zwecke während
des Bohrens des Bohrloches und der Bohrlochkomplettierungsarbeiten
eingesetzt. Beispielsweise wird ein Arbeitswerkzeug typischerweise
eingesetzt, um einen Linerhänger
in einem Bohrloch einzusetzen. Das Arbeitswerkzeug wird im Bohrrohr
oder Steigrohrstrang zwischen dem Linerhänger und dem Bohrlochrohr oder
Steigrohrstrang zusammengesetzt, die zur Erdoberfläche laufen.
Das Arbeitswerkzeug dient als eine Verbindung zur Übertragung
des Drehmomentes auf den Linerhänger,
um den Liner im Bohrloch anzuordnen und zu sichern. Das Arbeitswerkzeug
wird dann typischerweise von der Erdoberfläche aus gehandhabt, um das
Freigeben des Arbeitswerkzeuges aus dem Linerhänger zu bewirken. Der Liner
kann dann optional an Ort und Stelle im Bohrloch zementiert werden.
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In
einem typischen Bohrrohr oder Steigrohrstrang werden Längen des
Bohrrohres oder Steigrohres durch Werkzeugverbindungen verbunden,
die Rechtsgewindegänge
am Bohrrohr benutzen. Diese Verbindungen werden bei Anwendung eines
Rechtsdrehmomentes zusammengesetzt und bei Anwendung eines Linksdrehmomentes
abgeschraubt oder freigegeben. Das Bohren wird durch eine Rechtsdrehung
oder Drehung im Uhrseigersinn des Bohrgestänges durchgeführt, um
ein Ausbrechen oder Lockern der Werkzeugverbindungen zu vermeiden,
die den Rohrstrang zusammensetzen.
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Bei
einer früheren
Konstruktion des Arbeitswerkzeuges wurden Verbindungsgewinde verwendet,
um das Arbeitswerkzeug mit der Setzhülse in Eingriff zu bringen.
Bei diesen Konstruktionen kann das Arbeitswerkzeug durch ein Rechtsdrehmoment am
Rohrstrang von der Erdoberfläche
aus freigegeben werden. Diese Konstruktion erfordert jedoch das Beibehalten
oder Aufrechterhalten des Linksdrehmomentes am Rohrstrang, während es
in das Bohrloch läuft.
Diese Konstruktionen erfordern ebenfalls, daß der Liner nach links eingesetzt
wird, um ein Freigeben der Verbindungsgewinde des Arbeitswerkzeuges
zu vermeiden. Weil das Linksdrehmoment angewandt wird, um den Liner
einzusetzen, besteht die Möglichkeit,
daß die
Werkzeugverbindungen im Bohrgestänge
abgeschraubt werden können,
und daß eine
Verbindung ausbricht.
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Bei
einer weiteren bisherigen Konstruktion des Arbeitswerkzeuges wird
eine Rechtsdrehung zur Anwendung gebracht, um sowohl den Linerhänger mit
dem Arbeitswerkzeug in Eingriff zu bringen als auch das Arbeitswerkzeug
aus dem Linerhänger
freizugeben. 1a und 1b sind
Schnittdarstellungen einer bisherigen Konstruktion des Arbeitswerkzeuges,
in einer Einlaufposition gezeigt. Das Arbeitswerkzeug 10 umfaßt einen
Mantelrohrkörper 12 mit einer
frei beweglichen Gewindemutter 70, die an seinem unteren
Ende angeordnet ist, um mit einem Linerhänger in Eingriff zu kommen.
Das Arbeitswerkzeug umfaßt
ebenfalls eine Druckkappe 58, die ein oder mehrere Einklinkkeile 64 aufweist,
die darauf angeordnet sind, die so angepaßt sind, daß sie mit Schlitzen in Eingriff
kommen, die am oberen Ende des Linerhängers ausgebildet sind. Die
Druckkappe 58 kann selektiv mit dem Mantelrohrkörper 12 mittels einer
Hydraulikbaugruppe und einer Kupplungsbaugruppe 19 in Eingriff
kommen, die in der Einlaufposition in Eingriff ist. Das Niederdrücken wird
als das Gewicht des Bohrgestänges
definiert, das auf dem Arbeitswerkzeug und dem Linerhänger getragen wird.
Die Hydraulikbaugruppe kann betätigt
werden, um die Druckkappe 58 aus der Drehungsverbindung mit
dem Mantelrohrkörper 12 freizugeben,
damit die frei bewegliche Gewindemutter 70 aus dem Linerhänger herausbewegt
werden kann. Die Kupplungsbaugruppe 19 wird außer Eingriff
gebracht, wenn sich das Werkzeug in der Niederdrückposition befindet. Eine Drehmomentmutter 82 bewegt
sich auf einer Gewindefläche
der Druckkappe 58 nach unten, um wieder mit der Druckkappe 58 in
Eingriff zu kommen und das Drehmoment, das durch den Mantelrohrkörper 12 vom
Bohrgestänge
erteilt wird, auf die Druckkappe 58 zu übertragen.
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Ein
Problem bei dieser Konstruktion ist, daß das Arbeitswerkzeug nur aus
dem Linerhänger
in einer Niederdrückposition
freigegeben werden kann. Das Gewicht des Bohrgestänges bewirkt,
daß die Kupplungsbaugruppe,
beispielsweise die Drehmomentsperre, aus dem Keil 78 gelöst wird,
wodurch eine relative Drehung zwischen der Druckkappe 58 und
der frei beweglichen Mutter 70 gestattet wird. Diese Konstruktion
beschränkt
daher seine Funktion.
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Das
US 4598774 offenbart ein
Setzwerkzeug, das eine Vielzahl von zurückziehbaren, federbelasteten
Fingern benutzt, die auf einem Drehmomentring getragen werden, um
das Drehmoment auf eine Setzhülse
zu übertragen.
Die Finger können
zurückgezogen
werden, nachdem die Setzhülse
freigegeben wird. Eine Vielzahl von Paßfedern und ein Keilring innerhalb
des Drehmomentringes werden benutzt, um das Werkzeug in der Einlaufposition
einzuklinken, um Bohrlocharbeiten durchzuführen.
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Das
US 4440233 offenbart ein
Setzwerkzeug mit einem Mantelrohr und einer Einstellmutter, wobei das
Mantelrohr zwischen einer ausgezogenen Einlaufposition und einer
Niederdrückposition
verschiebbar ist.
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Es
besteht eine Forderung nach einem Arbeitswerkzeug, das bei Anwendung
eines Rechtsdrehmomentes in irgendeiner Position freigegeben werden
kann, wie beispielsweise der Niederdrückposition, neutralen Position
oder Hochdrückposition.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Arbeitswerkzeug für das Setzen
eines Liners oder eines anderen Werkzeuges untertage. Das Arbeitswerkzeug weist
einen Mantelrohrkörper,
eine Einklinkbaugruppe, die mit dem Mantelrohrkörper funktionell verbunden
ist, und eine frei bewegliche Mutter auf, die auf dem Mantelrohrkörper getragen
wird. In einem Aspekt weist die Einklinkbaugruppe einen oder mehrere Mitnehmer
auf, der in einer Sperrhülse
zwischen einer äußeren Hülse und
dem Mantelrohrkörper
untergebracht ist und unter Hydraulikdruck freigegeben werden können. Die
angewandte Hydraulikkraft liefert eine relative Bewegung zwischen
der äußeren Hülse und
dem Mantelrohrkörper,
wodurch die Mitnehmer freigegeben werden. Eine Dichtungsunterbaugruppe
ist zwischen der äußeren Hülse und
dem Mantelrohrkörper
angeordnet und mit dem Mantelrohrkörper verbunden. Die Dichtungsunterbaugruppe definiert
eine Fluidkammer in Verbindung mit der äußeren Hülle und dem Mantelrohrkörper. Eine
Druckkappe, die mit der Sperrhülse
verbunden ist, umfaßt einen
oder mehrere Einklinkkeile für
einen Eingriff mit einer Setzhülse
und weist eine Sperrmutter auf, die mittels Gewinde darauf in einem
Durchgang getragen wird, der zwischen der Druckkappe und dem Mantelrohrkörper gebildet
wird.
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In
einem anderen Aspekt stellt die Erfindung eine Vorrichtung bereit,
die für
das Setzen eines Liners in ein Bohrloch bemessen und ausgeführt ist. Die
Vorrichtung weist auf: einen Mantelrohrkörper mit einem oberen Ende,
das so ausgeführt
ist, daß es
in einem Rohrstrang verbunden werden kann, und einem unteren Ende;
eine frei bewegliche Mutter, die auf dem Mantelrohrkörper getragen
wird, wobei die frei bewegliche Mutter Außenverbindungsgewindegänge für einen
Eingriff in passende Gewindegänge aufweist,
die auf einer Setzhülse
angeordnet sind; und eine Einklinkbaugruppe, die funktionell mit
dem Mantelrohrkörper
verbunden ist und ein Sperrelement aufweist, um selektiv eine relative
Bewegung zwischen einem Abschnitt der Einklinkbaugruppe und dem
Mantelrohrkörper
zu übertragen,
nachdem die Einklinkbaugruppe vom Mantelrohrkörper getrennt wurde. Die Einklinkbaugruppe
wird selektiv mit dem Mantelrohrkörper mittels eines oder mehrerer Mitnehmer
verbunden und weist vorzugsweise eine hydraulisch betätigte Sperrhülsenbaugruppe
auf, um die Mitnehmer freizugeben.
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In
einem anderen Aspekt stellt die Erfindung ein Arbeitswerkzeug für eine Verwendung
beim Drehen eines Linerhängers
vor dem und anschließend an
das Setzen eines Linerhängers
bereit. Das Arbeitswerkzeug umfaßt: einen Mantelrohrkörper mit einem
oberen Ende, das so ausgeführt
ist, daß es
mit einem Rohrstrang verbunden wird, und einem unteren Ende, das
so ausgeführt
ist, daß es
mit einem Linerhänger
verbunden wird; ein Gewindelement, das mit dem Mantelrohrkörper verbunden
wird und so ausgeführt
ist, daß es
den Mantelrohrkörper
mit einem Linerhänger
verbindet; und ein Einklinkkeilelement, das am Mantelrohrkörper angeordnet
ist, um selektiv mit dem Mantelrohrkörper mittels einer Einklinkbaugruppe
und einer Sperrbaugruppe, die am Mantelrohrkörper getragen wird, in Eingriff
kommen zu können.
Die Einklinkbaugruppe weist auf eine Dichtungsunterbaugruppe, die
mit dem Mantelrohrkörper
verbunden ist; eine äußere Hülse, die
mindestens teilweise um die Dichtungsunterbaugruppe angeordnet ist,
wobei die äußere Hülse selektiv
mit der Dichtungsunterbaugruppe mittels eines Scherelementes verbunden
wird, wobei die Dichtungsunterbaugruppe, die äußere Hülse und der Mantelrohrkörper eine
Kammer dazwischen definieren; und eine Sperrhülse, die drehbar am Mantelrohrkörper mittels eines
oder mehrerer Mitnehmer verriegelt wird, der mittels der Sperrhülse zwischen
der äußeren Hülse und
dem Mantelrohrkörper
angeordnet wird, wobei die Sperrhülse an ihrem unteren Ende mit
der Druckkappe verbunden wird. Eine oder mehrere Öffnungen verbinden
die Kammer mit einer Bohrung im Mantelrohrkörper, damit Fluid durch den
Mantelrohrkörper und
in die Kammer hinein fließen
kann. Die Sperrbaugruppe weist eine Sperrmutter auf, die mittels
Gewinde mit der Druckkappe verbunden und drehbar am Mantelrohrkörper durch
eine oder mehrere Paßfedern
verriegelt wird.
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In
einem weiteren Aspekt wird ein Arbeitswerkzeug für eine Verwendung beim Drehen
eines Linerhängers
vor dem und anschließend
an das Setzen eines Linerhängers
in einem Bohrloch bereitgestellt. Das Arbeitswerkzeug weist auf:
einen Körper, der
eine Bohrung mindestens teilweise dort hindurch definiert, wobei
der Körper
einen oberen Innengewindeabschnitt für das Verbinden des Körpers mit
einem Rohrstrang aufweist; ein Außengewindeelement für das Verbinden
mit einer Setzhülse;
ein Drehmomentübertragungselement,
um ein Drehmoment vom Körper
auf eine Setzhülse
zu übertragen,
wobei das Drehmomentübertragungselement
selektiv drehbar verriegelt oder anderweitig mit dem Körper mittels
einer Einklinkbaugruppe verbunden wird, wobei die Einklinkbaugruppe
aufweist: eine Sperrhülse,
die mit dem Körper
mittels eines oderer mehrerer Mitnehmer drehbar verriegelt oder
anderweitig verbunden wird, der mindestens teilweise dort hindurch
angeordnet und zwischen dem Körper
festgehalten wird; eine äußere Hülse, wobei
die Mitnehmer bei der Bewegung der äußeren Hülse relativ zur Sperrhülse lösbar sind; und
ein Sperrelement, das mit dem Körper
drehbar verriegelt oder anderweitig verbunden wird und mittels Gewinde
mit dem Drehmomentübertragungselement
verbunden wird, wobei das Sperrelement in einem Durchgang angeordnet
wird, der mindestens teilweise zwischen dem Körper und dem Drehmomtübertragungselement
gebildet wird. Die Sperrbaugruppe weist außerdem eine Dichtungsunterbaugruppe
auf, die mit dem Körper
drehbar und abdichtbar verbunden ist, und die abdichtbar zwischen
der äußeren Hülse und
dem Körper
angeordnet ist; wobei die Dichtungsunterbaugruppe, die äußere Hülse und
der Körper,
die eine Fluidkammer dazwischen bilden, eine Fluidverbindung zur
Bohrung im Körper durch
eine oder mehrere Öffnungen
aufweisen. Das Drehmomentübertragungselement
ist mit der Sperrhülse
und dem Sperrelement verbunden.
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In
einem anderen Aspekt wird eine mechanische Freigabe bewirkt, um
die Funktion des Werkzeuges ohne die Unterstützung des Hydraulikdruckes
zu ermöglichen.
Bei dieser Ausführung
ist eine Haltehülse
vorhanden, die mit dem Mantelrohrkörper mittels eines oder mehrerer
Scherbolzen verbunden ist. Die Haltehülse definiert eine oder mehrere
Aussparungen, die einen oder mehrere Mitnehmer aufnehmen, um eine
relative Bewegung zwischen dem Mantelrohrkörper und einer Sperrhülse zu verhindern.
In einer Niederdrückposition
können
die Scherbolzen getrennt werden, um die Haltehülse vom Mantelrohrkörper zu
lösen,
wodurch die Sperrhülse
außer Eingriff
gebracht wird.
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Einige
bevorzugte Ausführungen
der Erfindung werden jetzt nur als Beispiel und mit Bezugnahme auf
die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
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1a und 1b Seitenansichten,
teilweise in Schnittdarstellung, von einer Konstruktion des Arbeitswerkzeuges
nach dem bisherigen Stand der Technik in einer Einlaufposition;
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2a und 2b Seitenansichten,
teilweise in Schnittdarstellung, von einer Konstruktion des Arbeitswerkzeuges
nach dem bisherigen Stand der Technik in einer Niederdrückposition;
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3a und 3b Seitenansichten,
teilweise in Schnittdarstellung, von einem Arbeitswerkzeug entsprechend
der Erfindung in einer Einlaufposition;
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4a und 4b Seitenansichten,
teilweise in Schnittdarstellung, von einem Arbeitswerkzeug der Erfindung
in einer Freigabeposition;
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5a und 5b Seitenansichten,
teilweise in Schnittdarstellung, von einem Arbeitswerkzeug der Erfindung
in einer Einlaufposition;
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6a und 6b Seitenansichten,
teilweise in Schnittdarstellung, von einem Arbeitswerkzeug entsprechend
der Erfindung in einer Freigabeposition;
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7 eine
Schnittdarstellung eines Arbeitswerkzeuges längs der Linie 7-7;
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8 eine
Schnittdarstellung eines Arbeitswerkzeuges längs der Linie 8-8;
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9 eine
Schnittdarstellung eines Arbeitswerkzeuges längs der Linie 9; und
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10 und 11 Seitenansichten,
teilweise in Schnittdarstellung, von einem Arbeitswerkzeug entsprechend
der Erfindung.
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3a und 3b sind
Seitenansichten in teilweiser Schnittdarstellung von einem Arbeitswerkzeug 10 entsprechend
einem Aspekt der Erfindung in einer Einlaufposition, so ausgeführt, daß es in
einem Rohrstrang für
einen lösbaren
Eingriff mit einer Setzhülse
oder einem Linerhänger
in einem Bohrloch zusammengesetzt werden kann. Die Erfindung umfaßt im allgemeinen
einen Körper 12 mit
einem Gewindeverbindungsstück 70,
wie beispielsweise eine frei bewegliche Mutter, das an seinem unteren
Ende angeordnet ist und einen oberen Innengewindeabschnitt 15 aufweist,
das mit einem Rohrstrang (nicht gezeigt) verbunden werden kann.
Eine Einklinkbaugruppe 17 ist am Körper 12 angeordnet,
um selektiv ein Übertragungsdrehmoment
vom Körper 12 auf
mindestens einen Abschnitt der Einklinkbaugruppe 17 zu übertragen.
Eine Sperrbaugruppe 19 ist mindestens teilweise zwischen
der Einklinkbaugruppe 17 und dem Körper 12 angeordnet,
um ein Drehmoment selektiv auf einen Abschnitt der Einklinkbaugruppe
zu übertragen,
wenn die Sperrbaugruppe mit einem Abschnitt der Einklinkbaugruppe
in Eingriff kommt, die mit einer Setzhülse (nicht gezeigt) verbunden
ist. Das Arbeitswerkzeug 10 wird jetzt detaillierter mit
Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführung beschrieben, die in 3a, 3b, 4a und 4b gezeigt
wird. Die 5a, 5b, 6a und 6b zeigen
eine alternative Ausführung
der Erfindung, die so ausgeführt
werden kann, daß sie
ein vorhandenes Arbeitswerkzeug, wie beispielsweise das in 1a, 1b, 2a und 2b gezeigte
Werkzeug, in ein Arbeitswerkzeug der Erfindung umwandeln kann. Die Beschreibung
und Numerierung der 5a, 5b, 6a und 6b sind
die gleichen wie bei 3a, 3b, 4a und 4b,
und die Beschreibung der letzteren gilt für die ersteren.
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Das
Arbeitswerkzeug umfaßt
einen rohrförmigen
Mantelrohrkörper 12 mit
einem oberen Ende 14, das im oberen Bereich davon mit Innengewinde für einen
passenden Eingriff mit Außengewindegängen des
unteren Bereiches des Rohrstranges (nicht gezeigt) versehen ist,
der zur Erdoberfläche
läuft.
Der mit Innengewinde versehene obere Umfang 15 des oberen
Endes des Mantelrohres 12 ist mittels einer kegelförmigen Bohrung 16 mit
einer Innenbohrung 18 verbunden, die durch die restliche
Länge des Mantelrohrkörpers 12 zu
seinem unteren Ende verläuft.
Das untere Ende des Mantelrohrkörpers 12 weist
eine Außengewindefläche 20 auf,
die so ausgeführt
ist, daß sie
mit einer unteren Unterbaugruppe 22' verbunden werden kann.
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Der
Mantelrohrkörper 12 weist
in der Nähe seines
oberen Endes eine Außengewindefläche 24 auf,
die passend mit der Innengewindefläche 26 der Dichtungsunterbaugruppe 28 in
Eingriff kommt. Eine Dichtung 30, wie beispielsweise ein
Runddichtring, eine t-Dichtung oder eine andere bekannte Dichtung, ist
zwischen dem Mantelrohrkörper 12 und
der Dichtungsunterbaugruppe 28 an einer Stelle über dem
Innengewindeabschnitt 26 der Dichtungsunterbaugruppe angeordnet.
Die Dichtungsunterbaugruppe definiert einen ringförmigen Kanal
oder eine Hydraulikkammer 32 an ihrem oberen Ende zwischen
der Innenfläche
der Dichtungsunterbaugruppe 28 und dem Mantelrohrkörper 12.
Eine erste Öffnung 34 und
eine zweite Öffnung 36 verbinden
den ringförmigen
Kanal oder die Kammer 32 mit der Innenbohrung 18,
die durch den Mantelrohrkörper 12 verläuft, damit
Hydraulikfluid in den ringförmigen
Kanal oder die Kammer 32 über die Innenbohrung 18 geliefert
werden kann.
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Eine äußere Hülse 38 wird
beweglich auf dem Mantelrohrkörper
getragen und umfaßt
eine Dichtung 40, die an ihrem oberen Ende angeordnet ist,
um einen abdichtenden Eingriff zwischen dem Mantelrohrkörper 12 und
der äußeren Hülse 38 zu bilden.
Die äußere Hülse 38 ist
abdichtend um die Dichtungsunterbaugruppe 28 zwischen dem
Innendurchmesser der äußeren Hülse 38 und
dem Mantelrohrkörper 12 angeordnet.
Die äußere Hülse 38 ist mit
der Dichtungsunterbaugruppe 28 mittels einer oder mehrerer
Scherschrauben 39 verbunden. Die Dichtungsunterbaugruppe 28 bildet
eine abdichtende Beziehung zwischen sowohl der äußeren Hülse 38 über einen
Runddichtring 42 als auch dem Mantelrohrkörper 12,
um die ringförmige
Hydraulikkammer 32 an ihrem oberen Ende zu definieren.
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Eine
Sperrhülse 44 wird
auf dem Mantelrohrkörper 12 getragen
und erstreckt sich nach oben zumindestens teilweise unterhalb der äußeren Hülse 38.
Ein oder mehrere Kanäle
oder Nuten 46, vorzugsweise gefräste Schlitze, sind im oberen
Ende der Sperrhülse 44 um
ihren Umfang vorhanden, um einen oder mehrere Mitnehmer 48 darin
aufzunehmen. Die Mitnehmer 48 werden in 7 deutlicher
im Querschnitt gezeigt. Vorzugsweise ist eine Vielzahl von Kanälen 46 und
Mitnehmern 48 vorhanden, beispielsweise sechs. Der Mantelrohrkörper 12 definiert ebenfalls
eine oder mehrere Aussparungen 50 auf seiner äußeren Fläche, um
die Mitnehmer 48 darin aufzunehmen, wenn sie in den Kanälen 46 in
der Sperrhülse 44 aufgenommen
werden. Die Mitnehmer 48 werden durch die äußere Hülse 38 gehalten,
wenn die Einklinkbaugruppe in Eingriff ist und nicht gelöst wurde.
Die Sperrhülse 44 und
daher das Gewicht des Werkzeuges und des Bohrgestänges werden
auf einem Zwischenstück 52 getragen,
das auf einem Axiallager 54 gehalten wird. Das Axiallager 54 wird durch
eine ringförmige
Lagerauflage 56 getragen, die auf dem oberen Ende einer
Druckkappe 58 getragen wird, und die an ihrem unteren Ende
am Mantelrohrkörper
mittels eines Sicherungsringes 60 gehalten wird. Die Druckkappe 58 ist
mittels Gewinde mit der Sperrhülse 44 auf
einem Gewindevorsprung 62 verbunden, der um das obere Ende
der Druckkappe 58 herum gebildet wird. Das untere Ende
der Druckkappe 58 umfaßt
einen oder mehrere Einklinkkeile 64, die vertikal in passenden
Schlitzen (nicht gezeigt) aufgenommen werden, die im oberen Ende
der Setzhülse
oder des Linerhängers
gebildet werden. Die Einklinkkeile 64 werden benutzt, um
ein Drehmoment, das auf den Mantelrohrkörper 12 durch den Rohrstrang
angewandt wird, auf das Arbeitswerkzeug zu übertragen oder, wenn angebracht,
auf den Linerhänger,
ausgenommen während
der Freigabe des Arbeitswerkzeuges 10 vom Linerhänger. Ein
innen angeordneter Vorsprung 66 auf der Druckkappe 58 liefert
einen oberen Anschlag für
eine Schraubenfeder 68, die unterhalb der Druckkappe 58 aufgenommen
und um den Mantelrohrkörper
herum angeordnet ist. Die Dichtungsunterbaugruppe 28, die äußere Hülse 38,
die Sperrhülse 44,
die Mitnehmer 48 und die Druckkappe 58 weisen
die Einklinkbaugruppe 17 auf.
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Eine
frei bewegliche Mutter 70 wird auf dem unteren Ende des
Mantelrohrkörpers 12 getragen und
umfaßt
Außengewindegänge 72,
die auf ihrer äußeren Fläche angeordnet
sind. Die Außengewindegänge 72 sind
so ausgeführt,
daß sie
durch die Setzhülse
aufgenommen werden, und sie sind vorzugsweise Linksgewinde (oder
Gegenuhrzeigerrichtungsgewinde). Die obere Fläche 74 der frei beweglichen Mutter 70 liefert
eine untere Auflage für
die Schraubenfeder 68. Die frei bewegliche Mutter 70 trägt die Feder
zwischen ihrer oberen Fläche 74 und
der unteren Fläche
des Vorsprunges 66 der Druckkappe 58. Die frei
bewegliche Mutter 70 definiert vier axiale Kanäle 76,
die vier Paßfedern 78 aufnehmen,
die die Drehung der frei beweglichen Mutter am Mantelrohrkörper fixieren,
während
eine vertikale Bewegung dort entlang gestattet wird. Während vier
Paßfedern bevorzugt
werden, könnte
jede Anzahl in Abhängigkeit
von der Anwendung verwendet werden. Die Paßfedern 78 werden
ebenfalls zumindestens teilweise im Mantelrohrkörper aufgenommen und verhindern eine
relative Bewegung zwischen der frei beweglichen Mutter 70 und
dem Mantelrohrkörper 12,
wie in 8 gezeigt wird. 8 ist eine
Schnittdarstellung durch das Arbeitswerkzeug an der Stelle der frei
beweglichen Mutter 70, die die Beziehung zwischen der frei
beweglichen Mutter 70, dem Mantelrohrkörper 12 und den Paßfedern 78 zeigt.
Vier entsprechende Kanäle 80 werden
im Mantelrohrkörper 12 entlang
der Länge
des Mantelrohrkörpers 12 an
seinem unteren Ende gebildet, um die Paßfedern 78 aufzunehmen.
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Wiederum
mit Bezugnahme auf 3a und 3b und
den Querschnitt in 9 ist eine Sperrmutter 82 zwischen
der Druckkappe 58 und dem Mantelrohrkörper 12 in einem dazwischen
gebildeten axialen Durchgang 84 angeordnet. Die Sperrmutter 82 wird
auf den Paßfedern 78 getragen,
um eine relative Drehbewegung zwischen der Sperrmutter 82, dem
Mantelrohrkörper 12 und
der frei beweglichen Mutter 70 zu verhindern. Die Außenfläche 83 der Sperrmutter 82 ist
mit Gewinde versehen und kommt in einer Innengewindefläche 85 der
Druckkappe 58 in Eingriff. Die Außengewindegänge auf der Sperrmutter 82 und
der Innenfläche
der Druckkappe 58 weisen vorzugsweise eine feinere Steigung
auf als die Gewindegänge
auf der frei beweglichen Mutter 70 und der Setzhülse, sind
in der Richtung jenen auf der frei beweglichen Mutter 70 entgegengesetzt
und sind in der Anzahl größer als
jene auf der frei beweglichen Mutter 70. Der Unterschied
bei der Steigung ermöglicht
eine größere vertikale
Verschiebung der frei beweglichen Mutter 70, verglichen
mit der Sperrmutter 82 pro Drehung. Die Sperrmutter 82 bewegt
sich auf der Innengewindefläche 85 der
Druckkappe bei einer relativen Drehung zwischen dem Mantelrohrkörper 12 und
der Druckkappe 58 nach unten. Daher kann die frei bewegliche
Mutter 70 vom Linerhänger
außer Eingriff
gebracht werden, bevor die Sperrmutter 82 im axialen Durchgang 84 durchschlägt, wenn
sie die obere Fläche
des Vorsprunges 66 auf der Druckkappe 58 berührt. Wenn
dieser Kontakt hergestellt wird, kann der Mantelrohrkörper 12 wiederum
ein Drehmoment auf die Druckkappe 58 und auf die Setzhülse und
den Linerhänger übertragen,
wenn er an der Druckkappe 58 befestigt ist. Die Sperrmutter 82 und die
Paßfedern 78 weisen
eine Sperrbaugruppe auf, um ein Drehmoment vom Mantelrohrkörper 12 auf die
Druckkappe 58 zu übertragen,
wenn sich die Sperrmutter in eine anstoßende Beziehung mit der Druckkappe 58 bewegt.
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Die
Funktion des Arbeitswerkzeuges wird jetzt detaillierter in einem
Rechtsdrehungslauf bei der Anwendung beschrieben. Während die
Rechtsdrehung bevorzugt wird, könnte
ebenfalls eine Linksdrehung angewandt werden. Bei der Funktion wird
das Arbeitswerkzeug zusammengesetzt und läuft in das Bohrloch hinein,
während
die Rechtsdrehung am Rohrstrang beibehalten wird. Wenn das Arbeitswerkzeug
und der Linerhänger
die gewünschte
Tiefe erreicht haben, wird ein Hydraulikfluid in die Bohrung des
Rohrstranges oder Steigrohrstranges hinter einem Stopfen, wie beispielsweise
einer Kugel, gepumpt, der im unteren Ende des Liners angeordnet sein
könnte,
der unterhalb der Setzhülse
getragen wird. Das Hydraulikfluid fließt aus der Bohrung im Bohrrohr
oder Steigrohrstrang und durch die Öffnungen 34, 36 in
die ringförmige
Hydraulikkammer 32, während
der Druck in der Rohrstrangbohrung erhöht wird. Während der Druck in der Hydraulikkammer 32 größer wird,
schert die Scherschraube 39, die die äußere Hülse 38 an der Dichtungsunterbaugruppe 28 sichert,
und der Druck in der ringförmigen
Kammer drückt
die äußere Hülse 38 am
Mantelrohrkörper 12 nach
oben. Während
sich die äußere Hülse am Mantelrohrkörper nach
oben bewegt, werden die Mitnehmer 48, die in den Kanälen und
Aussparungen 46, 50, die zwischen dem Mantelrohrkörper und
der Sperrhülse 44 gebildet
werden, angeordnet sind, freigegeben und bewegen sich nach außen unter
dem Drehmoment, das durch den Mantelrohrkörper 12 ausgeübt wird.
Sobald die Mitnehmer 48 freigegeben sind, wird das Drehmoment
am Bohrgestänge
durch den Mantelrohrkörper 12 auf
die frei bewegliche Mutter 70 und die Sperrmutter 82 übertragen.
Das Drehmoment wird nicht durch die Sperrhülse 44 und die Druckkappe 58 übertragen,
sobald die Mitnehmer 48 freigegeben sind, bis sich die
Sperrmutter 82 auf der Gewindefläche der Druckkappe 58 nach
unten bewegt und im Druchgang 84 auf der oberen Fläche des
Vorsprunges 66 durchschlägt. Bei einer fortgesetzten
Rechtsdrehung bewegt sich die frei bewegliche Mutter 70 aus
der Setzhülse
oder dem Linerhänger
heraus, um die frei bewegliche Mutter 70 vom Linerhänger freizugeben.
Bei einer weiteren fortgesetzten Drehung bewegt sich die Sperrmutter 82 auf der
Gewindefläche
der Druckkappe 58 nach unten, bis die Sperrmutter 82 längs der
oberen Fläche
des ringförmigen
Vorsprunges 66 der Druckkappe 58 durchschlägt. Sobald
die Sperrmutter durchschlägt, wird
das Drehmoment, das durch den Mantelrohrkörper 12 überragen
wird, wiederum auf die Druckkappe 58 überragen, um eine Drehung beim
Linerhänger während der
anschließenden
Verfahrensweisen zu bewirken, wie beispielsweise dem Zementieren
des Liners an Ort und Stelle im Bohrloch. Bei Abschluß des anschließenden Vorganges
kann das Arbeitswerkzeug aus dem Bohrloch am Ende des Rohrstranges
herausgenommen werden, wobei der Liner an Ort und Stelle verbleibt.
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Bei
einer weiteren Ausführung,
die in 10 und 11 gezeigt
wird, kann eine Sicherheitsauslösung
vorhanden sein, die mechanisch ohne Unterstützung des Hydraulikdruckes
funktionsfähig
ist. Bei dieser Ausführung
ist ein oder mehrere Scherbolzen oder Stellschrauben 101, 103, 105 (in 10 werden drei
gezeigt) vorhanden, um eine ringförmige Haltehülse 107 mit
dem Mantelrohrkörper
zu verbinden. Die Aussparungen 50, die die Mitnehmer 48 aufnehmen
(in 11 gezeigt), als Teil des Mantelrohrkörpers 12 in
den vorangehend beschriebenen Ausführungen ausgebildet, sind in
der ringförmigen
Haltehülse 107 angeordnet.
Vorzugsweise verbinden achtzehn Scherbolzen die ringförmige Haltehülse mit dem
Mantelrohrkörper.
Die Haltehülse 107 sitzt
auf dem Axiallager 54 auf. Die Scherbolzen 101, 103, 105 verbinden
die Haltehülse 107 mit
dem Mantelrohrkörper,
um eine Dreh- und lineare (axiale) Bewegung zwischen der Haltehülse und
dem Mantelrohrkörper 12 zu
verhindern. Beim Standardbetrieb wird Hydraulikfluid geliefert,
wie es vorangehend beschrieben wird, und die Mitnehmer werden freigegeben,
während
sich die äußere Hülse am Mantelrohrkörper nach
oben bewegt. Sollten jedoch die Eintritte zur Quelle des Hydraulikfluids
verstopft werden oder sollte das Hydraulikfluid anderweitig an einem
Betätigen
der Freigabemechanismen des Werkzeuges gehindert werden, wird die
Niederdrückposition
des Werkzeuges die Bolzen 101, 103, 105 scheren
und die Haltehülse 107 vom
Mantelrohrkörper
trennen und daher die Mitnehmer 48 und die Sperrhülse 44 vom
Mantelrohrkörper 12 trennen.
Außerdem
könnte ein
vorgegebenes Rechts- oder Linksdrehmoment allein oder in Verbindung
mit der Niederdrückposition angewandt
werden, um die Bolzen zu scheren, die die ringförmige Haltehülse mit
dem Mantelrohrkörper verbinden.
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Drei
Kanäle 109, 111, 113 werden
im Mantelrohrkörper 12 gebildet,
um die Scherbolzen 101, 103, 105 aufzunehmen.
Vorzugsweise sind die Kanäle
so bemessen und ausgeführt,
daß die
Bolzen unabhängig
der Reihe nach geschert werden. Wenn die Mitnehmer in den Aussparungen 50 gehalten
werden, wird die Sperrhülse 44 durch
Drehung an der Haltehülse
und dem Mantelrohrkörper 12 verriegelt.
Nachdem die Vorrichtung im Bohrloch eingesetzt ist, bewirkt eine
fortgesetzte Abwärtsbewegung
des Mantelrohrkörpers
eine relative vertikale Bewegung zwischen dem Mantelrohrkörper und
der Haltehülse,
die am Mantelrohrkörper
mittels der Scherbolzen und an der Sperrhülse 44 durch die Mitnehmer 48 verriegelt ist.
In der gezeigten Ausführung
wird der untere Bolzen 101 geschert, während sich der Mantelrohrkörper weiter
nach unten relativ zur Sperrhülse 44 bewegt.
Während
sich der Mantelrohrkörper 12 weiter nach
unten unter seinem Gewicht bewegt, bewegt sich der zweite Bolzen 103 in
den zweiten Kanal 111, bis der zweite Bolzen den oberen
Rand des zweiten Kanals 111 berührt. Der zweite Bolzen 103 wird
dann bei einer fortgesetzten Bewegung des Mantelrohrkörpers nach
unten relativ zur Sperrhülse 44 geschert. Bei
einer weiteren Bewegung des Mantelrohrkörpers nach unten im Loch berührt der
dritte Bolzen 105 den oberen Rand des dritten Kanals 113 und
wird geschert.
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Während das
Vorangegangene bevorzugte Ausführungen
der vorliegenden Erfindung betrifft, können andere und weitere Ausführungen
der Erfindung abgeleitet werden, ohne daß man von deren grundlegendem
Bereich abweicht. Der Bereich der Erfindung wird durch die Patentansprüche festgelegt, die
sich anschließen.