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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf Zementierköpfe, welche für das Einführen und
Trennen von Fluids in ein(em) Bohrloch verwendet werden, wie zum
Beispiel für
das Einführen
und Trennen eines Zementschlamms. Insbesondere bezieht sich die Erfindung
auf Plugbehälter,
Sammler, and schnell verriegelbare Kopplungen.
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Wie
dem Experten sehr wohl bekannt ist werden Zementierplugs für das Trennen
von Fluids, welche durch Verrohrungen in einem Bohrloch fliessen, oft
in einem Plugbehälter
gehalten. Anstatt die Oberseite der Verrohrung zu öffnen um
Zementierplugs einzuführen,
wird an der Oberseite der Verrohrung ein Plugbehälter installiert. Der Plugbehälter umfasst Fließleitungen,
welche an demselben befestigt sind, und welche eine schnell verriegelbare
Kopplung umfassen können,
welche dazu angewendet werden kann, den Plugbehälter an der Verrohrung zu befestigen.
Der Plugbehälter
kann auch einen an demselben befestigten Sammler umfassen, welcher
ein Fluid in den Plugbehälter
einführt.
Ein typischer Plugbehälter
nach aktuellem Stand der Technik wird im Halliburton Verkaufs- & Kundendienstkatalog
Nr. 39 auf Seite 3138 dargestellt. Ein typischer Sammler wird im Halliburton
Verrohrungsverkaufshandbuch Nr. 820.00005 auf Seiten 3–12 dargestellt.
Kopplungen nach dem aktuellen Stand der Technik werden in US Patenten
Nr. 4.524.998 und 4.613.161 beschrieben.
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In
US 4.775.008 wird eine einstellbare
Zementierkopfsammlerverbindung mit einer ersten Verschraubung und
einem darin positionierten Durchgang geboten, welcher für eine flüssigkeitsdichte Verbindung
mit einem Zementierkopf operativ verbunden wird, und einer zweiten
Verbindung mit einem darin positionierten Durchgang mit einem Ende für das operative
Verbinden derselben auf eine flüssigkeitsdichte
Weise mit einem Zementierkopf, und Komponenten für das verschiebbare Verbinden
der ersten Verschraubung und der zweiten Verschraubung auf eine
flüssigkeitsdichte
Weise.
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Zu
Beginn eines typischen Zementierjobs werden die Bohrlochverrohrung
und das Bohrloch normalerweise mit Bohrschlamm gefüllt. Um
den Einschluß von
Verunreinigungen an der Schnittstelle zwischen Bohrschlamm und dem
Zement zu reduzieren, welcher in die Bohrlochverrohrung über den Bohrschlamm
eingepumpt wird, wird oft ein unterer Zementierplug verwendet, welcher
vor dem Zementschlamm eingepumpt wird, so dass die Schnittstelle zwischen
dem Zementschlamm und dem schon in der Bohrlochverrohrung befindlichen
Bohrschlamm von dem unteren Zementierplug definiert wird.
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Wenn
der Zement in die Bohrlochverrohrung eingepumpt wird, wird der untere
Zementierplug innerhalb der Bohrlochverrohrung herunter gepumpt. Der
untere Plug übernimmt
die Funktion des Abwischens von Schlamm von den Wänden der
Verrohrung vor dem Zementschlamm, und reduziert auf diese Weise
eine Verdünnung
des Zementschlamms. Er dient weiterhin dazu, die Verunreinigung
des Zements zu minimieren, während
derselbe in die Verrohrung eingepumpt wird. Um das für das Herausschieben
des Zementschlamms aus der rohrförmigen
Rohranordnung und in den ringförmigen
Raum hinein verwendete Verdrängungsfluid
abzutrennen, wird ein oberer Zementierplug in-line positioniert
und von einem Verdrängungsfluid
innerhalb der Rohranordnung herunter geschoben. Normalerweise wird der
untere Zementierplug vor dem Einpumpen von Zement in den Plugbehälter geladen,
und der obere Zementierplug wird nach Lösen des unteren Plugs geladen.
Es können
jedoch auch Zeitpunkte auftreten, zu welchen nur ein Zementierplug
angewendet wird. In diesen Fällen
wird der Plug hinter dem Zement gelöst, um den Schlamm aus der
rohrförmigen Rohranordnung
herauszuschieben. Wenn Bohrlochbedingungen es fordern, kann ein
Multi-Plugbehälter angewendet
werden, welcher wenn erwünscht
ein Lösen
von beiden Zementierplugs erlaubt, ohne den Plugbehälter zu öffnen. Egal
ob ein einzelner oder ein Multi-Plugbehälter angewendet
wird, kann derselbe entweder aus einem frei fallenden oder einem
Plugbehälter
des Sammlertyps bestehen.
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Der
mit den Plugbehältern
angewendete Sammler ist normalerweise mit Einlässen in der Seite des Plugbehälters verbunden
und beinhaltet Ventile, so dass ein Fluid vor und hinter den Zementierplugs her
verdrängt
werden kann. Oft können
der Plugbehälter
und der Sammler bis zu dreißig
Fuß (9
m) über der
Bohrinselplattform hergestellt werden. Aufgrund der Größe, Form,
und des Gewichts der Plug- und Sammlerbaugruppe ist es schwierig,
zeitraubend, und manchmal gefährlich,
den Plugbehälter,
Sammler, und die Verrohrung auf diese Weise herzustellen. Es besteht
daher ein Bedarf für
kürzere
und leichtere Plugbehälter
und kompaktere Sammler, welche manöverierbarer und einfacher und
sicherer handzuhaben sind.
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Kürzere Plugbehälterlängen sind
auch dort wichtig, wo Bohrinseln über kurze Ballen verfügen, welche
wenig vertikalen Abstand über
der Oberkante der Verrohrung belassen, in welchem der Plugbehälter hergestellt
werden kann. Es ist außerdem
in manchen Fällen
wünschenswert,
eine Vorrichtung für
das schnelle Verbinden des Plugbehälters mit einer Verrohrungsmuffe
bereitzustellen, so dass eine Verbindung mit einer Verrohrungsmuffe
auf eine andere Art als mit einer Schraubverbindung hergestellt
werden kann. Kopplungsgeräte
für schnelle
Verbindungen werden in den US Patenten 4.613.161 und 4.524.998 beschrieben.
Obwohl solche Geräte
sehr gut funktionieren, besteht weiterhin ein Bedarf für ein kürzeres, kompakteres
Kopplungsgerät,
welches einfach montiert werden kann.
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Wir
haben nun einen kompakten Plugbehälter und einen Sammler entworfen,
welche zusammen oder unabhängig
voneinander in einem Zementierkopf angewendet werden können. Die
Anwendung von einem oder beiden, d.h. Plugbehälter oder Sammler der vorliegenden
Erfindung in einem Zementierkopf liefert die Möglichkeiten und die Vorteile, dass
der Zementierkopf einfacher zu montieren und zu manipulieren, und
weitaus kompakter ist als Zementierköpfe des aktuellen Standes der
Technik.
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Gemäß eines
Aspektes bietet die Erfindung einen Zementierkopf, welcher umfasst:
einen Plugbehälter
mit einem ersten Flüssigkeitseinlaß und einem
zweiten Flüssigkeitseinlaß; einen
Sammler, welcher mit dem genannten Plugbehälter verbunden ist, wobei der
genannte Sammler umfasst: ein erstes Ventil, wobei das genannte
erste Ventil einen ersten Ventileinlaß und einen ersten Ventilauslaß umfasst, wobei
der genannte erste Ventilauslaß mit
dem genannten ersten Flüssigkeitseinlaß des genannten Plugbehälters verbunden
ist; ein erstes T-förmiges Entleerungsstück, welches
mit dem genannten ersten Ventileinlaß verbunden ist; ein zweites
Ventil, wobei das genannte zweite Ventil einen zweiten Ventileinlaß und einen
zweiten Ventilauslaß umfasst,
und der genannte zweite Ventilauslaß mit dem genannten zweiten
Flüssigkeitseinlaß des genannten
Plugbehälters
verbunden ist; und ein zweites T-förmiges Entleerungsstück, welches
mit dem genannten zweiten Ventileinlaß verbunden ist; ein Abstandstück zwischen
den genannten ersten und zweiten T-förmigen Entleerungsstücken; und
eine Verschlußmutter
für das
Verbinden des genannten ersten T-förmigen Entleerungsstücks mit
dem genannten zweiten T-förmigen
Entleerungsstücks,
wobei ein Rotieren der genannten Verschlußmutter in eine erste Richtung
eine Bewegung beider der genannten ersten und zweiten T-förmigen Entleerungsstücke in Richtung
und ein Feststellen gegen das genannte Abstandstück verursacht, und wobei ein
Rotieren der genannten Mutter in eine zweite Richtung ein Lösen und
Entfernen von dem genannten Abstandstück beider der genannten ersten
und zweiten T-förmigen
Entleerungsstücke verursacht,
und wobei das genannte erste T-förmige Entleerungsstück vorzugsweise
ein Linksgewinde umfasst, und wobei das genannte zweite T-förmige Entleerungsstück ein Rechtsgewinde
umfasst, wobei die genannte Verschlußmutter erste und zweite Enden
mit jeweiligen Links- und Rechtsgewinden umfasst, für das Ergreifen
der genannten ersten und zweiten T-förmigen Entleerungsstücke.
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Gemäß eines
weiteren Aspektes bietet die Erfindung einen Multi-Plugbehälter für das Verbinden mit
einer Verrohrung, welcher umfasst: einen Behälterkörper, welcher eine längliche
Zentralöffnung
definiert; mindestens zwei in der genannten Zentralöffnung positionierte
Plugs; eine Reihe von mit der genannten Zentralöffnung verbundenen Flüssigkeitseinlässen, wobei
der genannte Multi-Plugbehälter
die gleiche Anzahl von Einlässen
umfasst wie Plugs, und wobei der genannte Behälter keinen Einlaß über einem
darin positionierten obersten Plug hat.
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Gemäß eines
Aspektes bietet die vorliegende Erfindung einen Zementierkopf, welcher
kompakter und einfacher zu montieren ist und manipuliert werden
kann als Zementierköpfe
des aktuellen Standes der Technik. Vorzugsweise umfasst der Zementierkopf
der vorliegenden Erfindung einen Plugbehälter mit ersten oder oberen,
und zweiten oder unteren Flüssigkeitseinlässen, welche
90° von
einer zentralen Längsachse
des Plugbehälters
entfernt orientiert, und von derselben versetzt sind. Auf diese
Weise kann ein in den Plugbehälter
eintretender Fluid einen Fließwirbel
erzeugen, welcher Plugs innerhalb des Behälters nach unten, und in die
Verrohrung hinein ziehen kann. Vorzugsweise kann ein Sammler mit dem
Plugbehälter
verbunden sein.
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Es
ist wünschenswert,
dass der Sammler ein erstes, mit dem oberen Einlaß des Plugbehälters verbundenes
Ventil umfasst, und ein zweites, mit dem unteren Einlaß des Plugbehälters verbundenes
Ventil. Es ist von Vorteil, wenn ein erstes T-förmiges Entleerungsstück mit dem
ersten Ventil, und ein zweites T-förmiges Entleerungsstück mit dem
zweiten Ventil verbunden ist. Vorzugsweise sind das erste und das zweite
T-förmige
Entleerungsstück über eine
Verschlußmutter,
welche vorzugsweise aus einer einstückigen Verschlußmutter
besteht, miteinander verbunden. Es ist wünschenswert, dass die Verschlußmutter
in Gewinde an dem ersten und dem zweiten T-förmigen Entleerungsstück eingreift,
so dass ein Rotieren der Verschlußmutter in eine Richtung eine
Bewegung der T-förmigen
Entleerungsstücke
in Richtung des jeweils anderen Stücks und ein Festziehen gegen
ein Abstandstück
verursacht, welches zwischen denselben positioniert ist, um eine
flüssigkeitsdichte Verbindung
zu erzeugen. Es ist besonders wünschenswert,
dass ein Rotieren der Verschlußmutter in
eine zweite Richtung den Abstand zwischen den ersten und zweiten
T-förmigen
Entleerungsstücken vergrößert, und
die Dichtung mit dem Abstandstück löst.
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Es
ist wünschenswert,
dass das erste T-förmige
Abstandstück
ein Linksgewinde umfasst, und dass das zweite T-förmige Entleerungsstück ein Rechtsgewinde
umfasst. Bei dieser Ausführungsform umfasst
die Verschlußmutter
korrespondierende Links- und Rechtsgewinde, welche an korrespondierenden
ersten und zweiten Enden derselben definiert sind und in das erste
und zweite T-förmige
Entleerungsstück
eingreifen. Es ist ein Vorteil, wenn der Sammler einen Flüssigkeitseinlaß umfasst,
welcher mit einer Flüssigkeitszufuhrleitung
verbunden werden kann, wobei die Ventile in dem Sammler so manipuliert
werden können,
dass dieselben den Durchfluß an
die oberen oder unteren Einlässe
des Plugbehälters
ausrichten.
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Gemäß eines
weiteren Aspektes umfasst die Erfindung einen Multi-Plugbehälter, welcher
einen Plugbehälterkörper von
ausreichender Länge
für das Halten
eines oberen und eines unteren Zementierplugs umfasst. Der Multi-Plugbehälter der
vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise nur zwei Flüssigkeitseinlässe. Bei
dieser Ausführungsform
kann der Sammler mit den oberen und den unteren Flüssigkeitseinlässen verbunden
sein, so dass der Multi-Plugbehälter
einen kombinierten, frei fallenden Sammlerplugbehälter darstellt.
Mit anderen Worten kann der Sammler so manipuliert werden, dass
der Durchfluß durch
den oberen Einlaß in
den Plugbehälter über den
unteren Plug ausgerichtet werden kann. Der obere Plug ist jedoch
notwendigerweise ein frei fallender Plug. Vorzugsweise sind die
Einlässe
in den Multi-Plugbehälter
90° in Richtung
der zentralen Längsachse
desselben orientiert und von demselben versetzt, so dass ein Fließwirbel
in dem Plugbehälterkörper erzeugt
wird, welcher den oberen Plug nach unten in den Fließstrom ziehen
kann.
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Gemäß eines
weiteren Aspektes der Erfindung wird ein Kopplungsgerät für das Verbinden
des Plugbehälters
mit einer Verrohrung geboten. Vorzugsweise umfasst das Kopplungsgerät einen
Körper
mit darauf definierten Gewinden und einer durch denselben hindurch
definierten Bohrung. Es ist ein Vorteil, wenn eine Dichtung in der
Bohrung positioniert und dem Abdichten derselben gegen das obere Ende
einer Verrohrung zugeordnet ist, welche in dieselbe Bohrung empfangen
wird. Vorzugsweise ist eine Feststellklemme um den Körper herum
positioniert. Die Feststellklemme kann an ihrem unteren Ende eine
sich radial nach innen erstreckende Kante umfassen.
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Es
ist ein Vorteil, wenn die Feststellklemme erste und zweite gekrümmte Klemmenabschnitte umfasst,
welche mittels eines Scharniers miteinander verbunden sind und zwischen
geöffneten
und geschlossenen Positionen bewegt werden können. Jeder gekrümmt geformte
Klemmenabschnitt umfasst an dessen unterem Ende die sich radial
nach innen erstreckende Kante.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird die Kante unter dem unteren Ende einer Verrohrungsmuffe, welche
an dem oberen Ende der Verrohrung befestigt ist, eng anliegend um
den Außendurchmesser
der Verrohrung herum empfangen, wenn sich die Feststellklemme in
der geschlossenen Position befindet. Die Kante definiert eine nach
oben ausgerichtete ringförmige
Oberfläche,
welche in eine nach unten ausgerichtete ringförmige Oberfläche eingreifen
wird, welche von der Verrohrungsmuffe definiert wird, und welche
als ein Abschnitt der Verrohrung mit einem vergrößerten Durchmesser bezeichnet
werden kann. Ein einmaliges Rotieren der Klemme in der geschlossenen
Position veranlaßt
die Verrohrung dazu, sich in Längsrichtung
relativ zu dem Körper
zu bewegen, und verursacht eine anfängliche ansteigende Kompression
der in der Bohrung des Körpers
positionierten Dichtung. Vorzugsweise ist ein Grenzring für das Einschränken der Öffnungsbewegung
der gekrümmten
Klemmenabschnitte vorhanden. Eine Verriegelungsvorrichtung kann
für das
Verriegeln der Feststellklemme in ihrer geöffneten oder geschlossenen Position
bereit gestellt werden.
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Wie
weiter unten noch eingehender beschrieben werden soll, können die
Plugbehälter, Sammler,
und Kopplungsgeräte
der vorliegenden Erfindung zusammen in einer Reihe von Kombinationen
angewendet werden. Plugbehälter,
Sammler, und Kopplungsgeräte
der vorliegenden Erfindung ermöglichen
das einfachere Montieren eines kompakteren und manöverierbareren
Zementierkopfes, so dass die Installation des Zementierkopfes in
einer beachtlichen Höhe über dem
Bohrinselboden weniger umständlich
und gefährlich
ist als eine solche für
Zementierköpfe
gemäß des aktuellen
Standes der Technik.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung werden wir nun Ausführungsformen derselben unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen eingehender beschreiben, wobei:
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1 eine
Teilansicht auf einen Zementierkopf der vorliegenden Erfindung mit
einem Plugbehälter
und einem Sammler darstellt;
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2 eine
unterteilte Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Sammlers darstellt;
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3 eine
Ansicht entlang der Linie 3-3 in 1 darstellt
und eine Tauchkolben- und
Anzeigebaugruppe innerhalb eines Plugbehälters zeigt;
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4 eine
Teilansicht auf einen Multi-Plugbehälter darstellt;
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5A und 5B eine
unterteilte Aufsicht auf einen Zementierkopf einschließlich eines
Plugbehälters
und eines Kopplungsgeräts
darstellen;
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6 eine
Teilansicht der 5B aus einem Winkel von 90° darstellt;
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7 eine
Vorderansicht einer Feststellklemme darstellt;
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8 eine
Hinteransicht einer Feststellklemme darstellt;
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9 eine
Ansicht in Aufwärtsrichtung
einer Feststellklemme in der geschlossenen Position darstellt. Die
Verrohrung ist hier nicht dargestellt.
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10 ist
eine Ansicht in Aufwärtsrichtung einer
Feststellklemme in der geöffneten
Position. Die Verrohrung ist hier nicht dargestellt.
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11 ist
eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform eines Zementierkopfes
einschließlich
eines Plugbehälters
und eines Kopplungsgeräts.
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen, und insbesondere auf 1,
wird hier ein Zementierkopf oder Zementiergerät 10 der vorliegenden
Erfindung einschließlich
eines Sammlers 15 und eines Plugbehälters 20 dargestellt.
Der hier beschriebene Zementierkopf kann wie in 4 dargestellt
einen Multi-Plugbehälter 25 einschliessen.
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Der
Sammler 15 umfasst ein erstes oder oberes T-förmiges Entleerungsstück 30,
welches mit einem zweiten oder unteren T-förmigen Entleerungsstück 35 verbunden
ist. Das erste T-förmige
Entleerungsstück 30 ist
mit einem ersten oder oberen Ventil 40 verbunden, und das
zweite T-förmige
Entleerungsstück
ist mit einem zweiten oder unteren Ventil 42 verbunden.
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Das
erste T-förmige
Stück umfasst
einen Lauf 44 mit einer Bohrung oder Öffnung 45, und einem
Kreuz oder Schaft 46 mit einer Bohrung oder Öffnung 47,
welche die Öffnung 45 durchschneidet. Die Öffnungen 48 sind
an einem ersten oder oberen Ende 50 und einem zweiten oder
unteren Ende 54 des ersten T-förmigen Stücks 30 definiert.
Gewinde 52 sind an einem oberen Ende 50 auf der
Außenoberfläche des
T-förmigen
Entleerungsstücks 30 definiert.
Gewinde 56 sind auf der Außenoberfläche des zweiten oder unteren
Ende 54 definiert. Die Öffnungen 48 können obere Öffnungen 58 und
untere Öffnungen 60 umfassen,
und können
je nach der Durchflußrichtung
als Flüssigkeitseinlässe oder
Flüssigkeitsauslässe bezeichnet
werden. In der hier dargestellten Ausführungsform wurde die obere Öffnung 58 verschlossen,
um einen Durchfluß durch
dieselbe zu verhindern, und die untere Öffnung 60 umfasst
einen Flüssigkeitseinlaß. Das T-förmige Entleerungsstück 30 umfasst
eine Abschrägung 62 an
dem oberen Ende 50 desselben, und hat unter der Abschrägung 62 eine
Dichtungsrille 64 in demselben definiert. Eine Dichtung 65 wird
in die Dichtungsrille 64 empfangen. Eine Abschrägung 66 ist
an dem unteren Ende 54 des T-förmigen Entleerungsstücks 30 definiert.
Eine Dichtungsrille 68 mit einer darin empfangenen Dichtung 69 ist
in dem T-förmigen
Entleerungsstück 30 über der
Abschrägung 66 definiert.
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Der
Schaft 46 des oberen T-förmigen Entleerungsstücks 30 hat
ein Schaftende 70, welches in der hier dargestellten Ausführungsform
einen Flüssigkeitsauslaß 72 umfasst.
Der Schaft 46 hat einen ersten Außendurchmesser 74,
einen zweiten Außendurchmesser 76,
und einen dritten Außendurchmesser 78.
Ein Ansatz 80 wird durch die zweiten und dritten Außendurchmesser 76 und 78 definiert
und erstreckt sich zwischen denselben. Die Abschrägung 82 wird
an dem Ende 70 des Schafts 46 definiert und ist
für eine
typische Hammeranschlußverbindung
adaptiert. Auf diese Weise ist eine Hülse 84 um den zweiten Außendurchmesser 76 des
Schafts 46 herum positioniert. Die Hülse 84 umfasst ein
erstes Ende 86 und ein zweites Ende 88, welches
in den Ansatz 80 eingreift. Die Hülse 84 umfasst einen
ersten Außendurchmesser 90 und
einen zweiten Außendurchmesser 92.
Ein Ansatz 94 wird von den ersten und zweiten Außendurchmessern 90 und 92 definiert
und erstreckt sich zwischen denselben. Eine Gewindemutter 96 ist
um die Hülse 84 herum
positioniert. Ein Ansatz 98 für das Ergreifen des Ansatzes 94 ist
an der Mutter 96 definiert, so dass der Schaft 46 und
das Ventil 40 gegenseitig aufeinander hin angezogen werden,
wenn die Mutter 96 an das Ventil 40 angeschraubt
wird.
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Das
obere T-förmige
Entleerungsstück 30 ist daher
mittels eines Hammeranschlusses 99 mit dem Ventil 40 an
einem Einlaß 102 desselben
verbunden. Das Ventil 40 umfasst weiter einen Auslaß 104.
Das Ventil 40 kann eine Zementierfließleitung 108 umfassen,
welche sich sowohl von der Einlaß- wie auch der Auslaßseite 110 und 112 des
Ventils erstreckt. Das Ventil 40 ist für das Verbinden mit einem oberen
Flüssigkeitseinlaß des Plugbehälters 20 an
der Hammeranschlußverbindung 114 adaptiert.
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Das
zweite T-förmige
Entleerungsstück 35 umfasst
einen Lauf 122 mit einer Bohrung 124 und einem
Schaft oder Kreuz 126 mit einer Bohrung 128, welche
die Laufbohrung 124 durchschneidet. Die oberen und unteren Öffnungen 130 und 131 sind
an dem ersten oder oberen Ende 132 und dem zweiten oder
unteren Ende 134 des Laufs 122 definiert. Die Gewinde 136 sind
auf den Außenoberflächen des T-förmigen Stücks 35 an
dessen oberen Ende 132 definiert, und die Gewinde 138 sind
an dem unteren Ende 134 definiert. Bei der dargestellten
Ausführungsform
umfasst die obere Öffnung 130 einen
Flüssigkeitsauslaß 140 und
die untere Öffnung 131 umfasst
einen Flüssigkeitseinlaß 142.
Eine Abschrägung 144 ist
an dem oberen Ende 132 definiert. Eine Dichtungsrille 146 mit
einer darin empfangenen Dichtung 147 ist in dem T-förmigen Entleerungsstück 35 unter
der Abschrägung 144 definiert.
Eine Abschrägung 148 ist
an einem unteren Ende 134 des Laufs 122 definiert,
und eine Dichtungsrille 150 mit einer darin empfangenen
Dichtung 151 ist in dem T-förmigen Entleerungsstück 35 über der
Abschrägung 148 definiert.
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Die
Konfiguration des Schafts 126 ist wie diejenige, die mit
Bezug auf das erste T-förmige Entleerungsstück 30 beschrieben
wurde. Der Schaft 126 umfasst daher erste, zweite, und
dritte Außendurchmesser 152, 153,
und 154, mit einem zwischen den Durchmessern 153 und 154 definierten
Ansatz 156. Eine Hülse 158 ist
um den zweiten Außendurchmesser 153 herum
positioniert und ergreift den Ansatz 156. Eine Mutter 160 ist
um die Hülse 158 herum
positioniert und ist für
das Aufschrauben auf ein Ventil 42 adaptiert. Wie schon
hervorgehoben ist die Verbindung mit dem Ventil 42 eine
Hammeranschlußverbindung
und kann auch als ein Hammeranschluß 162 bezeichnet werden.
Das zweite T-förmige
Entleerungsstück 35 ist
daher am Hammeranschluß 162 mit einem
Einlaß 164 des
Ventils 42 verbunden.
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Das
Ventil 42 umfasst weiter einen Auslaß 166 und kann eine
Fließleitung 168 aufweisen,
welche sich von den Einlaß-
und Auslaßseiten 170 und 172 desselben
erstreckt. Das Ventil 52 ist für das Verbinden desselben mit
einem unteren Flüssigkeitseinlaß des Plugbehälters 20 an
dem Hammeranschluß 174 adaptiert.
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Bei
der in 1 dargestellten Ausführungsform blockiert ein Plug 182 die
obere Öffnung 58 und wird
von einer Mutter 184, welche in Gewinde 52 eingreift,
in Position gehalten, um einen Durchfluß durch dieselbe zu verhindern.
Das untere Ende 134 des T-förmigen
Entleerungsstücks 35 ist
für das
Empfangen einer Flüssigkeitszufuhrleitung
(hier nicht dargestellt) adaptiert, welche ein Fluid an den Sammler 15 liefern
wird. Die Ventile 40 und 42 können manipuliert werden, um
wahlweise einen Durchfluß an
die oberen und unteren Flüssigkeitseinlässe des
Plugbehälters 20 zu
liefern.
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Ein
Abstandstück 194 mit
einem oberen Ende 196, einem unteren Ende 198,
und einer Öffnung 197 durch
dasselbe kann zwischen dem oberen und dem unteren T-förmigen Entleerungsstück 30 und 35 positioniert
sein. In der in 1 dargestellten Ausführungsform
kann das Gewinde 56 an dem oberen T-förmigen Entleerungsstück 30 aus
einem Linksgewinde bestehen, während
das Gewinde 136 an dem unteren T-förmigen Entleerungsstück 35 aus einem
Rechtsgewinde besteht. Eine Verschlußmutter 200 mit einem
oberen Abschnitt 202, einem unteren Abschnitt 204,
und einer Innenoberfläche 206 greift
in die Gewinde 56 und die Gewinde 136 ein. Der
obere Abschnitt 202 umfasst ein auf der Innenoberfläche 206 desselben
definiertes Linksgewinde 208. Der untere Abschnitt 204 umfasst
ein auf der Innenoberfläche 206 definiertes
Rechtsgewinde 210. Ein Rotieren der Verschlußmutter 200 in
eine erste Richtung 212 wird daher ein Zusammenziehen der
ersten und zweiten T-förmigen
Entleerungsstücke 30 und 35 und ein
Eingreifen in das Abstandstück 194 verursachen, um
eine flüssigkeitsdichte
Verbindung zwischen denselben herzustellen. Eine Rotierung in eine
zweite Richtung 214 wird ein Auseinanderbewegen der ersten
und zweiten T-förmigen
Entleerungsstücke 30 und 35 verursachen
und den Abstand zwischen denselben vergrößern, so dass die Sammlerbaugruppe demontiert
werden kann.
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Dies
ist eine Verbesserung gegenüber
von Sammlerkonstruktionen des aktuellen Standes der Technik insoweit,
dass sie einen kompakteren Sammler ermöglicht. Sammler des aktuellen
Standes der Technik fordern getrennte Muttern an den oberen und
unteren T-förmigen Entleerungsstücken und
umfassen einen langen Umstellnippel zwischen denselben. Durch das
Bereitstellen eines kompakten Sammlers kann ein wie hierin beschriebener,
kompakterer Plugbehälter
verwendet werden.
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Wenn
erwünscht
können
das untere Ende des ersten T-förmigen
Entleerungsstücks
und das obere Ende des zweiten T-förmigen Entleerungsstücks Gewinde
mit unterschiedlichen Ganghöhen anstelle
von Links- und Rechtsgewinden aufweisen. Die korrespondierende Verschlußmutter
wird gleichermaßen
Gewinde mit verschiedenen Ganghöhen an
den oberen und unteren Abschnitten derselben aufweisen, so dass
dieselbe rotiert werden kann, nachdem die Verschlußmutter
vollständig
auf ein T-förmiges
Entleerungsstück
aufgeschraubt wurde, um sie von demselben zu entfernen. Die Gewinde
auf dem gegenüber
liegenden T-förmigen
Entleerungsstück
sind so definiert, dass die Verschlußmutter mit einer solchen Rate
auf das gegenüber
liegende T-förmige
Entleerungsstück
aufgeschraubt wird, dass der Abstand zwischen den beiden T-förmigen Entleerungsstücken sich
verringern wird und dieselbe um das Abstandstück herum angezogen wird, wenn
die Verschlußmutter
rotiert wird, um dieselben von dem T-förmigen
Entleerungsstück
zu entfernen, auf welches sie aufgeschraubt war.
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In
einer weiteren Ausführungsform
eines Sammlers, welche in 2 dargestellt
ist, wird eine Buchse angewendet, um den gleichen Zweck zu erzielen.
In der in 2 dargestellten Ausführungsform ist
nur die Verbindung zwischen dem oberen und dem unteren T-förmigen Entleerungsstück dargestellt.
Alle anderen Eigenschaften sind identisch zu denjenigen, die mit
Bezug auf den Sammler 15 beschrieben wurden. Es wird daher
in 2 ein Abschnitt eines Sammlers 220 dargestellt.
Der Sammler 220 umfasst ein erstes oder oberes T-förmiges Entleerungsstück 222 und
ein zweites oder unteres Entleerungsstück 224. Das zweite
T-förmige
Stück 224 ist
mit dem weiter oben beschriebenen zweiten T-förmigen Entleerungsstück 35 identisch.
Das erste T-förmige
Stück 222 ist
gleichermaßen
mit dem ersten T-förmigen
Stück 30 identisch,
außer
dass die an dem unteren Ende 226 des Laufs 228 definierten
Gewinde 225 aus Rechtsgewinden 225 bestehen. Der Sammler 220 umfasst
daher eine Buchse 230 mit einem oberen Abschnitt 231,
welcher verschraubbar in die Gewinde 225 eingreift, und
einen Abschnitt 223, welcher um das Abstandstück 194 herum
positioniert ist. Die Buchse 230 umfasst ein Linksgewinde 232, welches
auf einer Außenoberfläche 235 derselben definiert
ist. Eine Verschlußmutter 234 mit
einem unteren Abschnitt 236 und einem oberen Abschnitt 238 greift
verschraubbar in die Buchse 230 ein.
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Der
obere Abschnitt 238 umfasst Linksgewinde 239,
welche auf demselben definiert sind, um die Gewinde 232 zu
ergreifen, und der untere Abschnitt 236 umfasst Rechtsgewinde 241,
welche auf demselben definiert sind, um die an einem oberen Ende des
Laufs 242 des unteren T-förmigen Entleerungsstücks 224 definierten
Gewinde 240 zu ergreifen. Ein Rotieren der Verschlußmutter 230 in
eine erste Richtung 212 wird ein Zusammenziehen der ersten
und zweiten T-förmigen
Entleerungsstücke 222 und 224 und
ein Verringern des Abstands zwischen denselben sowohl wie ein Anziehen
um das Abstandstück 194 herum,
und dadurch ein Erstellen einer flüssigkeitsdichten Verbindung
verursachen. Ein Rotieren in eine zweite Richtung 214 wird
ein Abtrennen der ersten und zweiten T-förmigen Entleerungsstücke 222 und 224 voneinander
verursachen und wird den Abstand zwischen denselben vergrößern, so
dass der Sammler demontiert werden kann. Wenn erwünscht können das äußere Gewinde
der Buchse 232 und das Gewinde an dem unteren T-förmigen Stück direktional
gleich sein, aber verschiedene Ganghöhen aufweisen.
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In
der Ausführungsform
von 1 ist der Sammler 15 als mit einem Einzelplugbehälter 20 verbunden
dargestellt. Der Sammler 10 kann auch mit einem Multi-Plugbehälter 25 verbunden
werden, wie in 4 dargestellt ist. Der Plugbehälter 20 umfasst einen
Plugbehälterkörper 250 und
eine Plugbehälterkappe 252,
welche an einem oberen Ende 254 derselben verschraubbar
in den Behälterkörper 250 eingreift.
Der Behälterkörper 250 umfasst
ein unteres Ende 255 mit daran definierten Gewinden 257,
für das
Eingreifen in eine darunter befindliche Verrohrung. Die Kappe 252 umfasst
ein Kappenteil 256 mit einer damit verbundenen Kappenhebevorrichtung 258.
Die Kappenhebevorrichtung 258 kann einfach aus Nasen 259 mit
darin definierten Löchern
für das Empfangen
einer Verbindung bestehen, mittels welcher der Plugbehälter angehoben
werden kann.
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Das
Kappenteil 256 umfasst einen oberen Abschnitt 260 mit
auf der Außenoberfläche desselben
definierten Gewinden 262. Der obere Abschnitt 262 umfasst
eine Abschrägung 264 auf
einer Innenoberfläche
desselben, und hat darunter eine Dichtungsrille 266 mit
einer darin empfangenen Dichtung 268. Ein Plug 270 ist
in der oberen Endkappe 252 positioniert und wird von einer
Gewindemutter 272, welche in die Gewinde 262 eingreift,
in Position gehalten.
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Der
Behälterkörper 250 ist
ein allgemein zylindrisches Teil mit einer Außenoberfläche 274 und einer
Innenoberfläche 276.
Die Innenoberfläche 276 definiert
eine zentrale Öffnung 277 mit
einer zentralen Längsachse 279.
Die zentrale Öffnung 277 umfasst
eine erste Bohrung 278 und eine zweite Bohrung 280 mit
einer Übergangsabschrägung 282 zwischen
denselben.
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Die
Außenoberfläche 274 umfasst
auf derselben definierte Gewinde 284 in der Nähe des oberen
Endes des Behälterkörpers für das Eingreifen
in die Kappe 252. Eine Dichtungsrille 286 ist
in der Außenoberfläche 274 über den
Gewinden 284 definiert und umfasst eine darin positionierte
Dichtung 288 für das
abdichtende Eingreifen in die Kappe 252.
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Wie
dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt ist, werden Plugbehälterkappen
oft entfernt, um einen oberen Plug einzuladen, nachdem der untere
Plug gelöst
und Zement innerhalb der Verrohrung nach unten verdrängt wurde.
In solchen Fällen steht
das Bohrloch unter einem Vakuum und Luft wird in die Verrohrung
eingezogen, wenn die Kappe entfernt wird. Plugbehälter des
aktuellen Standes der Technik umfassen eine Dichtung, welche in
einer in der Kappe definierten Dichtungsrille positioniert ist. Wenn
eine solche Kappe entfernt wird, kann Luft den O-Ring leicht aus
der Rille heraus und in die Verrohrung hinunter ziehen. Die vorliegende
Anordnung verhindert ein Bewegen der Dichtung 288 durch
Luft, welche in den Plugbehälter
einfließt.
Die Kappe umfasst einen Hinterschnitt vor dem Innengewinde, welches
in die Gewinde des Körpers
eingreift und die Innengewinde in der Kappe über die Dichtung 288 an dem
Körper
anhebt, und auf diese Weise ein Kontaktieren der Innengewinde und
der Dichtung, und ein mögliches
Einschneiden in dieselbe verhindert, wenn die Kappe aufgesetzt wird.
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Eine
Reihe von Montagenasen 292 ist an der Außenoberfläche 270 des
Behälterkörpers 250 befestigt.
Da der Behälterkörper oft
mehrere Fuß (Meter) über dem
Bohrinselboden an der Verrohrung montiert wird, muss dieser mit
der Hand an derselben Verrohrung montiert und mittels handgehaltener
Kettenzangen angezogen werden. Die Außenoberfläche des Plugbehälters ist
normalerweise glatt verarbeitet, und Kettenzangen rutschen daher
oft ab und führen zu
einem Gleichgewichtsverlust der Person, die den Plugbehälter zu
montieren versucht. Montagenasen 292 ermöglichen
die Anwendung einer Betätigungsstange
für das
Montieren des Plugbehälters.
Dies ermöglicht
ein schnelleres Montieren des Plugbehälters auf eine Art und Weise,
die für
die den Plugbehälter
montierende Person und das Personal auf dem Bohrinselboden sicherer
ist.
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Die
in 1 dargestellte Ausführungsform zeigt einen Plug 296,
welcher in einem Behälterkörper 250 positioniert
ist. Der Plug 296 hat einen kleineren Außendurchmesser 298 als
die Größenordnung des
Bohrungsdurchmessers 280, so dass der Plug durch den Behälterkörper 250 hindurch
geführt
werden kann. Die Kappe 252 weist Bohrwinkeleindrücke 299 auf,
um das Formen einer Dichtung zwischen der Kappe 252 und
dem Plug 296 zu verhindern, so dass der Plug zur gewünschten
Zeit innerhalb der Verrohrung nach unten verdrängt werden kann.
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Der
Behälter 20 umfasst
außerdem
eine Tauchkolbeneinheit 300 und eine Pluglöseanzeigeeinheit 302.
Die Tauchkolbeneinheit 300 umfasst eine Tauchkolbenbefestigung 304,
welche durch Schweißen
oder andere Methoden mit der Außenoberfläche 274 des
Körpers 250 verbunden
ist. Die Tauchkolbenbefestigung 304 ist an einem ersten Ende 306 mit
dem Behälterkörper 250 verbunden und
umfasst ein zweites Ende 308. Die Tauchkolbeneinheit 304 umfasst
außerdem
eine durch eine Innenoberfläche 311 definierte
Bohrung oder Öffnung 310.
Eine Abschrägung 312 ist
an einem zweiten Ende 308 definiert. Eine Dichtungsrille 314 ist
neben der Abschrägung 312 positioniert
und empfängt
eine Dichtung 315.
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Eine
Tauchkolbenhülse 316 ist
mit einer Tauchkolbenbefestigung 304 verbunden. Die Tauchkolbenhülse 316 definiert
eine Öffnung 318,
welche eine Bohrung 319 umfasst. Ein Tauchkolbenstift 320 mit
einem geschlossenen Ende 322 wird abdichtend in die Bohrung 319 der
Hülse 316 empfangen
und erstreckt sich in die Bohrung 278 des Plugbehälterkörpers 250 hinein.
Der Tauchkolbenstift 320 ist mit einem Griff 324 verbunden.
Ein Anzeigestift 326 ist in dem Tauchkolbenstift 320 positioniert.
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Die
hierin beschriebene Konfiguration ist Tauchkolbeneinheiten des aktuellen
Standes der Technik ähnlich,
außer
dass solche Tauchkolbeneinheiten des aktuellen Standes der Technik
ein Rohr oder ein gerades Gewinde umfassen, welches in die Tauchkolbenhülse eingreift.
In diesem Fall weist die Tauchkolbenhülse 316 kein Gewinde
auf, sondern umfasst stattdessen einen Zwischenkopfabschnitt 328 zwischen
einem äußeren Abschnitt 330 mit
einem Außendurchmesser 331 und
einem Innenabschnitt 332 mit einem Außendurchmesser 333,
welcher abdichtend in die Bohrung 310 der Tauchkolbenbefestigung 304 empfangen
wird.
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Der
Zwischenabschnitt 328 ist so konfiguriert, dass die Verbindung
zwischen der Tauchkolbeneinheit und dem Plugbehälterkörper aus einer Hammeranschlußverbindung
besteht, welche eine Flügelmutter 334 verwendet,
die in Gewinde 335 an dem zweiten Ende 308 der
Tauchkolbenbefestigung 304 eingreift. Der Zwischenabschnitt 328 umfasst
einen ersten und zweiten Durchmesser 336 und 338 mit
einem so definierten Ansatz 337, und erstreckt sich zwischen
denselben, wobei eine Mutter 334 in denselben eingreift.
Wenn die Flügelmutter 334 auf die
Gewinde 335 aufgeschraubt wird, wird ein Ende 340 des
Zwischenabschnitts 328 in abdichtenden Eingriff mit der
Dichtung 315 gebracht. Dieser Typ von Verbindung ermöglicht das
schnelle Entfernen und Montieren des Pluglösetauchkolbens, wogegen die
Gewinde von Tauchkolben nach dem aktuellen Stand der Technik, welche
Rohr- oder gerade Gewindeverbindungen und O-Ring Dichtungen verwenden, oft
schwer und zeitraubend zu montieren sind und leicht zu fest angezogen
werden können.
Obwohl die hierin beschriebene Verbindung bevorzugt wird, kann eine
beliebige geeignete Pluglösetauchkolbeneinheit verwendet
werden.
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Die
Anzeigeblockeinheit 302 umfasst ein Gehäuse 350 mit einem
Anzeigeblockplug 352, welcher in das Ende desselben eingeschraubt
wird. Ein Anzeigestift 356 erstreckt sich durch das Gehäuse 350 und
ist mit einem Anzeigehebel 358 verbunden. Der Anzeigehebel 358 erstreckt
sich durch einen Schlitz 360 in die Bohrung 278 des
Behälterkörpers 250. Das
Gehäuse 350 umfasst
einen internen Hohlraum 362, welcher den Anzeigestift 356 beherbergt.
Der Anzeigeblockplug 354 umfasst einen Plug mit großem Durchmesser
und eine O-Ring Dichtung, welche vollständigen Zugang zu dem internen
Hohlraum 362 für
Wartungszwecke und Reinigung ermöglicht, wenn
dieselbe entfernt wird. Plugbehälter
des aktuellen Standes der Technik erlauben normalerweise nur einen
Zugang durch ein kleines Rohrinnengewinde in dem Gehäuse.
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Der
Behälterkörper umfasst
einen ersten oder oberen Flüssigkeitseinlaß 370,
welcher mit der Außenoberfläche desselben
verbunden ist. Der Einlaß 370 definiert
Bohrungen 372, welche Bohrungen 278 des Behälterkörpers 250 durchschneiden.
Ein zweiter oder unterer Flüssigkeitseinlaß 374,
welcher eine Bohrung 376 umfasst, welche die Bohrung 278 des
Behälterkörpers 250 durchschneidet,
ist auch vorgesehen. Die ersten und zweiten Einlässe 370 und 374 umfassen
jeweils erste und zweite zentrale Achsen 371 und 375.
Der Sammler 15 ist an den Hammeranschlüssen 114 und 174 über die
unteren und oberen Flüssigkeitseinlässe 370 und 374 mit dem
Plugbehälter 20 verbunden.
Auf diese Weise sind das erste Ventil 40 und das zweite
Ventil 42 mit den oberen und unteren Flüssigkeitseinlässen 370 und 372 verbunden
und stehen in Flüssigkeitsverbindung
mit denselben.
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Wie
in 1 und 3 dargestellt ist, sind der
erste und zweite Flüssigkeitseinlaß 370 und 374 90° im Verhältnis zu
der Längsachse 279 orientiert und
verlaufen im wesentlichen tangent zu der Bohrung 278. Die
Achsen 371 und 375 sind somit 90° von der
zentralen Längsachse 279 entfernt
orientiert und von derselben versetzt. Ein durch den unteren Einlaß 374 in
die Bohrung 278 eintretendes Fluid wird somit einen Fließwirbel
erzeugen und den Plug 296 in den Fließpfad ziehen. Der Einlaß 370 ist
unter dem oberen Ende des Plugs 298 positioniert, so dass
ein in die Bohrung 278 eintretendes Fluid gegen die Seite des
Plugs 296 ausgerichtet, auch einen Fließwirbel erzeugen wird. Dies
stellt sicher, dass der Plug aus dem Plugbehälter verdrängt wird. Wenn die Flüssigkeitsöffnung auf
der Mittellinie des Plugbehälters
positioniert wäre,
könnte
ein Flüssigkeitsfluß den Plug gegen
die Seite der Bohrung 278 drücken, und denselben später als
erwünscht
in den Fließstrom
einführen.
Durch das Positionieren des oberen Einlasses unter dem oberen Ende
des Plugs anstatt über
dem Plug wird ein sehr viel kürzerer,
leichterer, und kompakterer Plugbehälter bereitgestellt, welcher
einen kompakteren, leichteren Sammler beherbergen und die Anwendung
desselben ermöglichen
wird.
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Wenn
es erwünscht
ist, den Plug 296 herabfallen zu lassen, wird der Tauchkolben 300 betätigt, so
dass das Ende 322 desselben aus der Bohrung 278 des
Plugbehälterkörpers 250 entfernt
wird. Der Plug wird den Anzeigehebel 358 bewegen, wenn
er sich an demselben vorbei bewegt. Wenn es erwünscht ist, kann die Kappe 252 auf
eine dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannte Weise entfernt, und
ein oberer Plug in den Behälterkörper positioniert werden,
so dass derselbe zu einem gewünschten Zeitpunkt
fallen gelassen werden kann.
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Aufgrund
der Position und Orientierung des unteren Plugeinlasses 374 kann
der Plugbehälter 20 als
ein frei fallender Behälter
angewendet werden, oder zusammen mit einem Sammler wie in 1 dargestellt.
Wenn derselbe als ein frei fallender Plug angewendet wird, wird
der obere Einlaß 370 blockiert,
und eine Flüssigkeitsfließleitung
wird direkt mit dem unteren Einlaß 374 verbunden. Wenn
ein Sammler verwendet wird, wird der Durchfluß zuerst auf den unteren Einlaß 374 ausgerichtet.
Die Ventile 40 und 42 werden manipuliert, um den
Durchfluß zum
gewünschten
Zeitpunkt auf das obere Ventil 370 auszurichten, und den
Durchfluß auf
die Oberseite des Plugs auszurichten (d.h. Zementschlamm auf die Oberseite
eines unteren Plugs und eine Verdrängungsflüssigkeit auf die Oberseite
eines oberen Plugs auszurichten).
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4 zeigt
einen Zementierkopf 380 mit einem Sammler 15 und
einem Multi-Plugbehälter 25. Der
Multi-Plugbehälter 25 weist
alle der Eigenschaften auf, die mit Bezug auf den Einzelplugbehälter 20 beschrieben
wurden. So umfasst der Behälter 25 eine
Kappe 252 und einen Behälterkörper 384 mit oberen
und unteren Einlässen 386 und 388.
Einlässe 386 und 388 sind
wie die mit Bezug auf den Plugbehälter 20 beschriebenen
oberen und unteren Einlässe
orientiert. Der Behälterkörper 382 ist
von einer Länge,
die für
das Halten eines oberen Plugs 390 und eines unteren Plugs 392 ausreicht.
Der Behälter 25 umfasst
zwei Tauchkolbeneinheiten 300 und eine Pluglöseanzeigeeinheit 302.
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Der
Multi-Plugbehälter 25 der
vorliegenden Erfindung umfasst die gleiche Anzahl von Flüssigkeitsöffnungen
wie Plugs, und weist daher nur zwei Flüssigkeitsöffnungen auf, während normalerweise drei
Flüssigkeitsöffnungen
in einem Multi-Plugbehälter
vorhanden sind. Auf diese Weise umfasst der Zementierkopf 380 eine
Kombination von frei fallendem/sammlerartigen Plugbehälter 382,
welcher nur zwei Flüssigkeitsöffnungen
aufweist, von welchen eine unter jedem Plug positioniert ist, und
welcher keine Öffnung über dem
oberen Plug aufweist. Wenn der kompakte Multi-Plugbehälter 382 in
Kombination mit dem Sammler 15 angewendet wird, wird ein
Fluid durch das untere Ventil 40 geführt, und die untere Tauchkolbeneinheit 300 wird
eingezogen, um ein Verdrängen
des Plugs 390 durch die Verrohrung nach unten vor dem Zementschlamm
her zu ermöglichen.
Das untere Ventil 42 kann dann geschlossen werden, und
das obere Ventil 40 kann geöffnet werden, so dass Zement
durch den oberen Einlaß 386 auf
die Oberseite des unteren Plugs 390 fliessen kann. Wenn
die korrekte Menge von Zement in die Verrohrung hinein verdrängt worden
ist, kann der obere Tauchkolben aus der Bohrung des Behälterkörpers 384 heraus
gezogen werden. Der durch das an dem oberen Einlaß 386 in
den Behälterkörper 384 eintretende
Fluid verursachte Fließwirbel
wird den Plug 392 in den Flüssigkeitsstrom hinein ziehen.
Der Plug 392 wird innerhalb der Verrohrung nach unten verdrängt, bis
derselbe in den Plug 390 eingreift. Wenn erwünscht, kann
der obere Einlaß 386 blockiert
werden, und der Plugbehälter
kann ausschließlich
als ein frei fallender Behälter
angewendet werden, und nicht als eine Kombination eines frei fallenden/Sammlerplugbehälters.
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Da
der Multi-Plugbehälter
nur zwei Flüssigkeitseinlässe aufweist,
und da der obere Einlaß sich unter
dem oberen Ende des unteren Plugs befindet, ist der Multi-Plugbehälter der
vorliegenden Erfindung kompakter, leichter, und manöverierbarer
als Multi-Plugbehälter des
aktuellen Standes der Technik.
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Eine
weitere Ausführungsform
eines Zementierkopfes der vorliegenden Erfindung wird in 5A und 5B dargestellt.
Der dort veranschaulichte Zementierkopf 400 umfasst einen
Plugbehälter 402 mit
einer/einem Kupplungsvorrichtung oder -gerät 404, welche(s) mit
einem unteren Ende 406 desselben verbunden ist. Der Plugbehälter 402 ist
im wesentlichen mit dem Plugbehälter 20 identisch,
außer dass
das untere Ende 406 anstelle eines Außengewindes für eine direkte
Verbindung mit einer Verrohrungsmuffe ein Innengewinde 408 umfasst,
welches in ein auf einem Körper 410 des
Kopplungsgeräts 404 definiertes
Außengewinde 409 eingreift.
Die Gewinde 409 sind auf einer Außenoberfläche 411 des Körpers 410 an
einem oberen Ende 412 desselben definiert. Die Außenoberfläche 411 definiert
einen Außendurchmesser 413.
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Der
Körper 410 umfasst
weiter ein unteres Ende 414 und eine zentrale Längsöffnung 416,
bestehend aus einer ersten Bohrung 422, einer zweiten oder
Zwischenbohrung 420, einer dritten Bohrung 422,
und einer vierten Bohrung 423. Die Außenoberfläche 411 umfasst an
einem unteren Ende 414 darauf definierte Gewinde 415.
Die Gewinde 415 weisen einen Außendurchmesser 417 auf.
Die zweite Bohrung 420 weist einen Durchmesser auf, welcher
kleiner ist als derjenige der dritten Bohrung 422. Ein
Ansatz 424 wird durch die zweiten und dritten Bohrungen 420 und 422 definiert
und erstreckt sich zwischen denselben, und kann auch als ein nach
unten ausgerichteter, ringförmiger
Ansatz oder eine ringförmige
Oberfläche 424 bezeichnet
werden.
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Wie
in 5B dargestellt wird das obere Ende 425 einer
Verrohrung 426 in die zentrale Öffnung 416 empfangen.
Ein länglicher
Fließdurchgang 427 steht
mit der Öffnung 416 in
Verbindung. Eine Verrohrungsmuffe 428 mit einer einen Außendurchmesser 431 definierenden
Außenoberfläche 430 ist an
dem oberen Ende der Verrohrung 426 positioniert. Ein unteres
Ende der Verrohrungsmuffe 428 definiert eine nach unten
ausgerichtete ringförmige
Oberfläche
oder ringförmige
Endoberfläche 429.
Die Verrohrung 426 hat einen durch die Außenoberfläche 433 derselben
definierten Außendurchmesser 432.
Der Außendurchmesser 431 ist
von einer Größenordnung,
welche größer ist
als diejenige des Außendurchmessers 432,
und erstreckt sich daher von demselben radial nach außen. Die
Verrohrung 426 und die Muffe 428 können als
ein zylindrisches Teil bezeichnet werden, so dass die Verrohrungsmuffe 428 auch
als ein Abschnitt des zylindrischen Teils mit einem vergrößerten Durchmesser
bezeichnet werden kann. Eine nach oben ausgerichtete ringförmige Oberfläche oder
ringförmige
Endoberfläche 438 ist von
der Muffe 428 definiert. Eine Hauptdichtungseinheit 440 ist
abdichtend in der dritten zylindrischen Bohrung 422 positioniert
und dichtet die obere ringförmige
Endoberfläche 438 ab.
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Die
Hauptdichtungseinheit 440 umfasst eine Hauptdichtung 441 und
einen hydraulisch vorgespannten Dichtungsträger 442. Der Dichtungsträger 442 umfasst
einen ringförmigen
Trägerring 444 mit einer
in einer Rille 447 positionierten äußeren Trägerdichtung 446 für das Eingreifen
in die Bohrung 422 des Körpers 410. Der Trägerring 444 umfasst
eine Innenoberfläche 443,
welche eine Öffnung 445 definiert.
Die Hauptdichtung 441 umfasst einen ringförmigen,
widerstandsfähigen
Ring 448 mit einem L-förmigen
Querschnitt mit einem ersten Schenkel 450 für das abdichtende
Eingreifen in die Bohrung 422, und einen zweiten Schenkel 452 für das abdichtende
Eingreifen in die ringförmige
Endoberfläche 438 der
Verrohrungsmuffe 428. Der L-förmige, widerstandsfähige Ring 448 wird
in eine Rille 454 empfangen, welche in der Außenoberfläche 455 des
Trägerrings 444 definiert
ist. Ein Anti-Extrusions-Ring 456 greift in die ersten
und zweiten Schenkel 450 und 452 und in die Bohrung 422 ein,
um eine Extrusion des widerstandsfähigen Rings 448 zu
verhindern. Der Trägerring 444 erstreckt
sich in Längsrichtung
bis über
die Dichtung 441 hinweg nach unten und umfasst eine zugespitzte äußere Endoberfläche 458 für das Zentrieren
des Trägerrings 444 relativ
zu dem oberen Ende der Verrohrungsmuffe 428.
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Das
Kopplungsgerät 404 umfasst
weiter eine Feststellklemme 460. Die Klemme 460 weist
auf einer Innenoberfläche 464 derselben
definierte Innengewinde 462 für das Eingreifen in Außengewinde 415 auf,
welche an einem unteren Ende 414 des Körpers 410 definiert
sind. Die Klemme 460 besteht aus ersten und zweiten gekrümmten Klemmenabschnitten 466 und 468,
auf welchen jeweils Gewinde 462 definiert sind. Ein jeder
der ersten und zweiten gekrümmten
Klemmenabschnitte 446 und 468 sind vorzugsweise
integral geformt (d.h. bestehen aus einer einteiligen Konstruktion),
und erstrecken sich in Längsrichtung
von dem Körper 410 bis
unter die nach unten ausgerichtete ringförmige Oberfläche 429.
Jeder der ersten und zweiten gekrümmten Klemmenabschnitte 466 und 468 umfassen
eine sich radial nach innen erstreckende Kante 470, welche
eine Bohrung 472 definiert. Die Kanten 470 definieren
einen nach oben ausgerichteten Ansatz 474 für das Eingreifen
in eine ringförmige
Endoberfläche 429 der
Verrohrungsmuffe 428.
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Der
erste gekrümmte
Klemmenabschnitt 466 umfasst ein erstes Ende 480 und
ein zweites Ende 482. Der zweite gekrümmte Abschnitt 468 umfasst ein
erstes Ende 484 und ein zweites Ende 486. Ein Paar
Scharnierstifthülsen 488 sind
an dem ersten gekrümmten
Ende 480 desselben mit dem ersten gekrümmten Abschnitt 466 verbunden,
und ein Paar Scharnierstifthülsen 490 ist
an dem ersten Ende 484 desselben mit dem zweiten gekrümmten Klemmenabschnitt 468 verbunden.
Ein Scharnierstift 492 wird durch die Hülsen 488 und 490 hindurch
empfangen und ist daher mittels des Scharniers oder drehbar mit den
gekrümmten
Klemmenabschnitten 466 und 468 untereinander verbunden.
Die Scharnierstifte 492 können eine Mutter 493 umfassen,
welche auf ein Ende derselben aufgeschraubt wird.
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Die
Feststellklemme 460 umfasst auch eine Verriegelungsvorrichtung 494.
Die Verriegelungsvorrichtung 494 umfasst einen gekrümmten Verriegelungsarm 496,
welcher sich über
den Abstand zwischen den zweiten Enden 482 und 486 der
jeweiligen ersten und zweiten gekrümmten Klemmenabschnitte 466 und 468 hinweg
erstreckt. Die Verriegelungsvorrichtung 494 umfasst weiter
ein Paar Verriegelungsstifthülsen 498,
welche an dem zweiten Ende 486 desselben mit dem zweiten
gekrümmten
Klemmenabschnitt 468 verbunden sind. Ein Verriegelungsstift 500 wird
durch die Verriegelungsstifthülsen 498 und den
gekrümmten
Verriegelungsarm 496 hindurch empfangen, um den Verriegelungsarm 496 mit
dem zweiten gekrümmten
Klemmenabschnitt 468 zu verbinden. Der Verriegelungsstift 500 kann
mit einer darauf aufgeschraubten Mutter 501 in Position
gehalten werden.
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Die
Verriegelungsvorrichtung 494 ermöglicht das wahlweise Verriegeln
der Feststellklemme 460 in einer geschlossenen Position 502 und
einer geöffneten
Position 504 wie jeweils in 9 und 10 dargestellt.
Der gekrümmte
Verriegelungsarm 496 umfasst daher ein Loch 506 für die geschlossene
Feststellposition und ein Loch 508 für die geöffnete Feststellposition. Ein
Paar Positionierhülsen 510 ist
an dem zweiten Ende 482 desselben mit dem ersten gekrümmten Klemmenabschnitt 466 verbunden.
Wenn die Feststellklemme 460 sich in der geschlossenen Position 502 befindet,
wird ein schnell lösbarer
Stift 512 durch die Positionierhülsen 510 und das Loch 506 für die geschlossene
Position hindurch positioniert. Für das wahlweise Feststellen
der Feststellklemme 460 in der geöffneten Position wird der schnell
lösbare
Stift aus dem Loch 506 für die geschlossene Position
entfernt. Die Feststellklemme kann auf die geöffnete Position 504 geöffnet werden, da
der erste und zweite gekrümmte
Klemmenabschnitt 466 und 468 sich um den Scharnierstift 492 herum
drehen werden. Die Feststellklemme 460 kann in der geöffneten
Position 504 verriegelt werden, indem der schnell lösbare Stift 512 einfach durch
die Positionierhülse 510 und
das Loch 508 für die
geöffnete
Position positioniert wird.
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Die
Hammernasen 514 können
angeschweißt
oder anderweitig mit einem jeden gekrümmten Klemmenabschnitt 466 und 468 verbunden
werden. Die Hammernasen 514 können für das Öffnen, Schliessen, und anderweitige
Manipulieren der Feststellklemme 460 verwendet werden.
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Ein
Grenzring 520 ist an dem Körper 410 über der
Feststellklemme 460 platziert. Der Grenzring 520 umfasst
ein Innengewinde 522, welches zu Gewinden 415 an
dem Körper 410 paßt, welche
es dem Grenzring 520 ermöglichen, über die Gewinde 415 hinweg
montiert zu werden. Auf diese Weise ist der Innendurchmesser 524 des
Gewindes 522 so entworfen, dass der Grenzring auf der Außenoberfläche des
Körpers 410 über den
Gewinden 415 entlang gleiten wird.
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Der
Grenzring 520 hat ein oberes Ende 525 und ein
unteres Ende 527 und umfasst eine Außenoberfläche 526, welche einen
Außendurchmesser 528 definiert.
Der Grenzring 520 umfasst eine Kante oder einen Ansatz 530,
welcher sich von dem Außendurchmesser 528 hinweg
radial nach aussen erstreckt. Die Kante 530 umfasst ein
Orientierungsloch 532, welches durch dieselbe hindurch
positioniert ist. Wie in 5B dargestellt
wird der Scharnierstift 492 in das Orientierungsloch 532 empfangen.
Die Kante 530 umfasst erste und zweite Enden 534 und 536, und
erstreckt sich daher nicht vollständig um den Grenzring 520 herum.
Der Abschnitt des Grenzrings 520, wo die Kante fehlt, liefert
einen Abstand für
die Verriegelungsstifthülsen 498,
den Verriegelungsstift 500, die Positionierhülsen 510,
und den schnell lösbaren
Stift 512.
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Ein
Paar Stutzen oder Grenzstifte 538 sind an die Kante 530 angeschweißt. Die
Stutzen 538 schränken
die radiale Bewegung der gekrümmten Klemmenabschnitte 466 und 468 ein,
und verhindern auf diese Weise ein zu weites Öffnen der Feststellklemme 460 und
stellen sicher, dass die Gewinde 462 an der Klemme 460 in
Eingriff mit den Gewinden 415 an dem Körper 410 bleiben.
Auf diese Weise wird die Außenoberfläche der
Klemme 460 an beiden gekrümmten Abschnitten 466 und 468 in
die Grenzstifte 538 eingreifen, bevor die Feststellklemme 460 von dem
Körper 410 abgetrennt
wird. Wenn erwünscht kann
eine Sicherungskette 540 mit dem schnell lösbaren Stift 512 und
dem Ansatz 530 verbunden werden. Eine Stellschraube 542 ist
durch den Grenzring 520 hindurch positioniert und ergreift
den Körper 410, um
den Grenzring 520 in Position zu halten.
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Unter
Bezugnahme auf 5A und 5B wird
hier die Baugruppe des Kopplungsgeräts 404 dargestellt.
Der Plugbehälter 402 ist
an den Körper 410 angeschraubt.
Der Grenzring 520 und die Klemme 460 sind auf
den Körper 410 aufgeschraubt.
Der Zementierkopf 400 wird dann über die Verrohrungsmuffe 428 herabgelassen,
so dass derselbe in die zentrale Öffnung 416 empfangen
wird, wenn sich die Feststellklemme 460 in ihrer geöffneten
Position 504 befindet. Das obere Ende 438 der
Verrohrungsmuffe 428 wird die Dichtungseinheit 440 nach
oben drücken
und eine anfängliche
Kompression der Hauptdichtung 441 verursachen. Der schnell
lösbare
Stift 512 wird dann aus dem geöffneten Loch 508 entfernt, und
die Feststellklemme 460 wird auf die geschlossene Position 502 bewegt.
Der schnell lösbare
Stift 512 wird durch die Positionierhülsen 510 und das Loch 506 für die geschlossene
Position hindurch eingesteckt. Die Bohrung 472 der sich
radial nach innen erstreckenden Kanten 470 ist eng um die
Außenoberfläche 432 der
Verrohrung 426 herum anliegend empfangen, wenn die Feststellklemme 460 sich
in ihrer geschlossenen Position 502 befindet.
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Ein
Rotieren der Klemme 460 um die Gewinde 415 wird
ein Bewegen der Verrohrung 426 in Längsrichtung relativ zu dem
Körper 410 verursachen.
Auf diese Weise kann die anfängliche
Kompression der Hauptdichtung 441 durch Vergrößern der
Gewindeverbindung zwischen den Gewinden 462 der Einstellklemme 460 und
Gewinde 415 an dem Körper 410 eingestellt
werden, was wiederum ein Eingreifen der Oberfläche 472 in die Oberfläche 429 der
Verrohrungsmuffe 428 verursachen wird. Wenn die gewünschte Kompression
erreicht ist, wird die Stellschraube 542 rotiert, um den
Körper 410 zu ergreifen,
und wird jegliche Bewegung der Klemme 460 verhindern. Die Stellschraube 542 repräsentiert daher
eine Sicherungsvorrichtung für
das Absichern des Grenzrings an dem Körper, und für das Verhindern eines Lösens, oder
einer Bewegung in Längsrichtung
der Klemme 460. Eine zusätzliche Abdichtung wird erzeugt,
wenn aufgrund der hydraulischen Vorspannung des Dichtungsträgers 442 ein
hydraulischer Druck innerhalb der Verrohrung vorhanden ist.
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Ein
effektiver Dichtungsdurchmesser des zweiten Schenkels 452 gegen
die Endoberfläche 438 der
Verrohrungsmuffe 428 wird irgendwo auf dem Mittelabschnitt
des ringförmigen
Eingriffbereichs liegen. Der effektive Dichtungsdurchmesser ist
geringer als der Innendurchmesser der Bohrung 422, so dass ein
hydraulischer Druck innerhalb des Körpers 410 einen Effekt
auf einen ringförmigen
Differentialbereich des Trägerrings 444 haben,
und denselben Trägerring 444 nach
unten schieben und eine hydraulische Vorspannung erzeugen wird,
welche auch die Hauptdichtung 441 gegen die obere Endoberfläche 438 der
Verrohrungsmuffe 428 vorspannt.
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Obwohl
der Zementierkopf der Ausführungsform 400 mit
einem Einzelplugbehälter
dargestellt ist, kann auch ein Multi-Plugbehälter mit einem hier beschriebenen
Kopplungsgerät
verbunden werden.
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Außerdem können die
mit dem hier beschriebenen Kopplungsgerät 404 angewendeten
Plugbehälter
frei fallend sein oder einen Sammler umfassen.
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Weiterhin
können
Plugbehälter
trotz der Tatsache, dass die Ausführungsform der 5A und 5B ein
modifiziertes Quadratgewinde an dem unteren Ende des Plugbehälters zeigen,
Außengewinde
wie die in 1 und 2 dargestellten
aufweisen. Der Körper
des Kopplungsgeräts
kann durch das interne Einschrauben des oberen Endes desselben oder
durch Anwendung eines zusätzlichen
Verbindungsstücks
adaptiert werden.
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Eine
weitere Ausführungsform
des Zementierkopfs wird in 11 veranschaulicht
und ist mit der Referenznummer 600 versehen. Der Zementierkopf 600 umfasst
einen Plugbehälter 602 zusammen mit
einem Kopplungsgerät,
welches Feststellklemmen 460 und einen Grenzring 520 umfasst.
Die Einzelheiten für
die Feststellklemme und den Grenzring sind wie oben beschrieben.
Der einzige Unterschied zwischen der in 11 und
den in 5A und 5B dargestellten
Ausführungsformen
liegt darin, dass der Körperabschnitt
des Kopplungsgeräts
mit dem Plugbehälter 602 integral
geformt ist. Die restlichen Einzelheiten des Plugbehälters und
des Kopplungsgeräts
sind wie weiter oben schon beschrieben.