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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Trennergerät und ein
Verfahren für
die Anwendung desselben, und insbesondere auf ein Bohrgestängetrennergerät, welches
Flüssigkeiten umleiten
kann, welche in eine Verrohrung eingetreten sind, während dieselbe
Verrohrung in ein Bohrloch eingeführt wird.
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Während der
Konstruktion von Öl-
und Gasbohrlöchern
wird ein Bohrloch in eine oder mehrere Untergrundformationen oder
-zonen gebohrt, welche Öl
und/oder Gas enthalten, welches gefördert werden soll. Das Bohrloch
wird normalerweise mit Hilfe einer Bohrinsel gebohrt, welche auf
ihrem Boden mit einem Drehtisch ausgestattet ist, um während des Bohrens
und anderer Verfahren eine Rohranordnung zu rotieren. Während eines
Bohrlochbohrverfahrens wird Bohrflüssigkeit (auch Bohrschlamm
genannt) durch ein Bohrloch zirkuliert, indem dieselbe durch das
Bohrgestänge
und durch eine damit verbundene Bohrkrone nach unten gepumpt, und
dann durch den Ringraum zwischen der Bohrlochwand und dem Bohrgestänge wieder
zurück
an die Erdoberfläche gepumpt
wird. Das Zirkulieren des Bohrschlamms dient der Schmierung der
Bohrkrone, dem Entfernen von Schnittstücken aus dem Bohrloch, nachdem
solche produziert worden sind, und übt einen hydrostatischen Druck
auf die Formationen aus, welche unter Druck stehende Flüssigkeiten
beinhalten und von dem Bohrloch penetriert werden, um Ausbrüche zu verhindern.
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In
den meisten Fällen
wird das Bohrgestänge entfernt
und eine Verrohrung in das Bohrloch eingeführt, nachdem das Bohrloch gebohrt
wurde, während
ausreichend Bohrschlamm in dem Bohrloch aufrecht erhalten wird,
um Ausbrüche
zu verhindern. Der Ausdruck „Verrohrung" soll hier eine beliebige
Rohranordnung bezeichnen, welche in ein Bohrloch herabgelassen und
in dasselbe einzementiert wird und schließt Erdoberflächenverrohrungen,
Futterrohre, und ähnliche
ein, ist aber nicht auf diese beschränkt. Es ist Fachleuten auf
diesem Gebiet bekannt, dass der Ausdruck „Futterrohr" ganz einfach eine
Verrohrung mit einem kleineren Außendurchmesser als der Innendurchmesser
einer Verrohrung bezeichnen soll, welche schon in einen Abschnitt
eines Bohrlochs einzementiert wurde.
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Während eines
Verrohrungseinführverfahrens
muß die
Verrohrung ständig
mit Flüssigkeit
gefüllt
sein, um ein übergroßes Flüssigkeitsdruckdifferential über der
Verrohrung sowohl wie Ausbrüche
zu verhindern. Zu diesem Zweck wird Flüssigkeit an der Erdoberfläche in die
Verrohrung eingeführt,
nachdem ein jedes weiteres Stück
der Verrohrung mit der Kette verschraubt wurde, und die Verrohrung
wird dann weiter in das Bohrloch herabgelassen. Bohrlochverrohrungsfüllgeräte werden
auch oft an oder in der Nähe
des unteren Endes der Verrohrung angewendet, um es innerhalb des
Bohrlochs befindlichem Bohrschlamm zu ermöglichen, in den Innenraum der Verrohrung
einzutreten, während
dieselbe eingeführt wird.
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Ein
Grund für
das Zulassen eines Eintritts von Bohrschlamm in die Verrohrung an
dessen Ende ist das Reduzieren des Rückströmdrucks, welcher auf die Formation
ausgeübt
wird, wenn die Verrohrung in das Bohrloch eingeführt wird. Rückströmdruck bezeichnet den Druck,
welcher auf die Formation auferlegt wird, wenn die Verrohrung in
das Bohrloch eingeführt
wird und Bohrlochflüssigkeit
innerhalb des Bohrlochs nach unten und nach außen in die Untergrundformation
drückt.
Ein besonders nützliches
Bohrlochverrohrungsfüllgerät wird in
US-Anmeldung 5,641,021 an Murray et al beschrieben, welche der Anmelderin
der vorliegenden Erfindung zugeordnet wurde. Obwohl solche Verrohrungsfüllgeräte für das Reduzieren
des Rückströmdrucks
sehr gut funktionieren gibt es Situationen, wenn ein solcher Rückströmdruck dennoch
ein Problem repräsentiert.
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Futterrohre
mit einem Außendurchmesser, welcher
ein wenig kleiner ist als der Innendurchmesser der Verrohrung, welche
vorher in das Bohrloch einzementiert wurde, werden normalerweise
in ein teilweise verrohrtes Bohrloch herabgelassen und in die unverrohrten
Abschnitte eines Bohrlochs einzementiert. Das Futterrohr wird in
das Bohrloch herabgelassen, so dass sich dasselbe unter dem unteren Ende
der Verrohrung in den unverrohrten Abschnitt des Bohrlochs hinein
erstreckt. Wenn eine gewünschte
Länge des
Futterrohrs zusammen gesetzt worden ist, wird dieses normalerweise
mit Hilfe eines Bohrgestänges,
welches an dem Futterrohr befestigt ist, und einem Futterrohreinführwerkzeug
in das Bohrloch herabgelassen. Das Futterrohr wird normalerweise
ein Bohrlochverrohrungsfüllgerät umfassen, so
dass Bohrlochflüssigkeit
an oder in der Nähe
des unteren Endes desselben in das Futterrohr eintreten kann, wenn
dasselbe Futterrohr in das Bohrloch eingeführt wird.
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Da
das Bohrgestänge
einen sehr viel kleineren Innendurchmesser aufweist als das Futterrohr kann
in der Formation ein Rückströmdruck auftreten, wenn
die Flüssigkeit
in dem Futterrohr durch den Übergang
zwischen dem Futterrohr und dem Bohrgestänge, und dann hinauf in das
Bohrgestänge
mit dem kleineren Durchmesser gedrückt wird. Es besteht daher
weiter ein Bedarf für
ein Gerät,
welches den Rückströmdruck auf
die Formation reduzieren wird, wenn ein Futterrohr in ein Bohrloch
herabgelassen wird. Ein nützlicher
Trenner für
Verrohrungsfüllverfahren
wird in
EP 0969181 beschrieben.
Dieser Trenner ist feststellbar, kann aber mittels einer Rotierbewegung
erneut geöffnet
werden.
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Da
es Situationen geben kann, wo es notwendig ist, das Futterrohr zu
manipulieren, besteht ein Bedarf für ein Gerät, welches zusätzlich zu
einem Reduzieren des Rückströmdrucks
ein rotierendes und verschiebendes Bewegen und Manipulieren des Futterrohrs
in dem Bohrloch erlauben wird, während der
Trenner in einer geschlossenen Position festgestellt ist.
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Wir
haben nun ein Trennergerät
erfunden, welches mit dem aktuellen Stand der Technik assoziierte
Probleme löst.
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Gemäß eines
Aspektes bietet die vorliegende Erfindung ein Trennergerät für das Anschliessen in
einem Bohrgestänge,
welches für
das Herablassen eines Futterrohrs in ein Bohrloch angewendet wird,
wobei das Trennergerät
umfasst: ein rohrförmiges
Gehäuse
mit einem Außendurchmesser,
welcher kleiner ist als ein Außendurchmesser
des genannten Futterrohrs, und mit einem länglichen Zentralöffnungsfließdurchgang,
welcher mit einem Fließdurchgang
des genannten Futterrohrs in Verbindung steht, wobei das genannte
rohrförmige
Gehäuse
wenigstens eine Fließöffnung durch
dasselbe definiert, für das
Verbinden der genannten zentralen Öffnung mit einem Ringraum,
welcher zwischen dem genannten rohrförmigen Gehäuse und dem genannten Bohrloch definiert
ist; eine um das genannte rohrförmige
Gehäuse
herum positionierte Schließhülse, wobei
die genannten Schließhülse relativ
zu dem genannten Gehäuse
zwischen einer geschlossenen Position, in welcher die genannte Schließhülse wenigstens
eine Fließöffnung verdeckt,
um einen Fluß durch
dieselbe zu verhindern, und einer geöffneten Position bewegbar ist,
in welcher Flüssigkeit
in dem genannten rohrförmigen
Gehäuse
durch die genannte wenigstens eine Fließöffnung an den genannten Ringraum
weitergeleitet werden kann; und eine Verriegelungsvorrichtung für das Verriegeln
der genannten Schließhülse in der
genannten geschlossenen Position, wobei eine vertikale Bewegung
der Schließhülse relativ zu
dem genannten rohrförmigen
Gehäuse
verhindert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Verriegelungsvorrichtung
obere und untere Verriegelungselemente umfasst, und dass die genannte
Verriegelungsvorrichtung für
das dauerhafte Verriegeln der genannten Schließhülse in der genannten geschlossenen
Position beabsichtigt ist, und die genannte Schließhülse auf
diese Weise daran hindert, relativ zu dem genannten Gehäuse zu rotieren.
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Gemäß eines
weiteren Aspektes bietet die Erfindung ein Verfahren für das Reduzieren
des Rückströmdrucks,
umfassend das Bereitstellen einer Rohranordnung mit einem Trennergerät gemäß der vorliegenden
Erfindung, das Herablassen der Rohranordnung einschließlich des
Trennergeräts
in ein Bohrloch, das Erlauben eines Flusses von Bohrlochflüssigkeit
in die Rohranordnung an einem Punkt unter dem Trennergerät, und das
Erlauben des Austretens von Bohrlochflüssigkeit, welche in die Rohranordnung
empfangen wurde, durch die wenigstens eine Öffnung aus der Rohranordnung.
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Das
Bohrgestängetrennergerät der vorliegenden
Erfindung umfasst ein rohrförmiges
Gehäuse,
welches einen länglichen
Zentralöffnungsfließdurchgang
und vorzugsweise eine Reihe von Fließöffnungen durch denselben hindurch
definiert, welche den länglichen
Zentralfließdurchgang
durchschneiden. Das rohrförmige
Gehäuse
umfasst ein oberes und ein unteres Ende, vorzugsweise mit einem
an jedem Ende eingeschraubten Adapter für das Verbinden mit einem Bohrgestänge oder
einer anderen Rohranordnung über
demselben, und ein Futterrohreinführwerkzeug unter demselben.
Ein Trennergerät
kann innerhalb der Rohranordnung angeschlossen werden, welche in
einem Bohrloch positioniert ist. Vorzugsweise umfasst das Bohrloch
einen verrohrten Abschnitt mit einer darin einzementierten Verrohrung.
Das rohrförmige
Gehäuse
und die Verrohrung definieren einen Ringraum zwischen denselben.
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Das
Trennergerät
der vorliegenden Erfindung umfasst weiter eine Schließhülse, welche
verschiebbar entlang einer Betriebslänge des rohrförmigen Gehäuses positioniert
ist, für
ein wahlweises Verstellen zwischen einer geöffneten Position, in welcher Flüssigkeit
von dem zentralen Fließdurchgang
an den zwischen dem rohrförmigen
Gehäuse
und der Verrohrung in dem Bohrloch definierten Ringraum durch die
Fließöffnungen
weitergeleitet werden kann, und einer geschlossenen Position, in
welcher eine Verbindung durch die Fließöffnungen blockiert ist. Eine
Verriegelungsvorrichtung für
das Verriegeln des Trennergeräts
in der geschlossenen Position um den Trenner daran zu hindern, unbeabsichtigt
zurück
auf die geöffnete
Position gestellt zu werden, ist auch vorhanden. Noch bevorzugter
ist die Schließhülse um eine
Außenoberfläche des
rohrförmigen
Gehäuses
positioniert und kann zwischen den geöffneten und geschlossenen Positionen
verschoben werden.
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Vorzugsweise
umfasst die Schließhülse einen
Außendurchmesser,
so dass die darin positionierte Verrohrung in die Schließhülse eingreifen
und dieselbe Schließhülse in Position
halten wird, wenn das Trennergerät
in das Bohrloch herabgelassen wird. Es ist wünschenswert, dass die Schließhülse aus
einer Schließhülseneinheit
besteht und eine rohrförmige
Gleithülse
mit einer Reihe von Schleppfedern umfasst, welche um die Außenoberfläche derselben
herum positioniert sind. Die Verrohrung kann in die Schleppfedern
eingreifen und die Schleppfedern nach innen drücken, so dass die Gleithülse in Position
gehalten wird, wenn das rohrförmige
Gehäuse
zusammen mit dem Rest des Bohrgestänges vertikal in dem Bohrloch
bewegt wird. Normalerweise wird sich das Trennergerät in seiner
geöffneten
Position befinden, in welcher die Gleithülse die Fließöffnung nicht
verdeckt und daher eine Verbindung durch dieselben während der
Zeit erlaubt, in welcher das Trennergerät in das Bohrloch herabgelassen
wird. Vorteilhafterweise wird die Verrohrung in die Schleppfedern
eingreifen, wenn das rohrförmige
Gehäuse
in die Verrohrung herabgelassen wird, so dass das rohrförmige Gehäuse sich
nach unten bewegen wird, wenn die Verrohrung die Gleithülse in Position hält. In dieser
Ausführungsform
werden sich die durch das rohrförmige
Gehäuse
definierten Fließöffnungen
relativ zu der Gleithülse
nach unten bewegen und aufgedeckt bleiben, so dass eine Verbindung zwischen
dem Ringraum und der zentralen Öffnung der
rohrförmigen
Gehäuses
etabliert wird. Es kann gesagt werden, dass die Schließhülse sich
vertikal radial zu dem rohrförmigen
Gehäuse
entlang der Betriebslänge
desselben bewegt, wenn sich das rohrförmige Gehäuse vertikal innerhalb der
Verrohrung bewegt, obwohl dieselbe entlang der Betriebslänge des
rohrförmigen
Gehäuses
stationär
verbleibt. Es ist wünschenswert,
dass die Gleithülse
sich zusammen mit dem rohrförmigen
Gehäuse
nach unten bewegen und in der geöffneten
Position verbleiben wird, wenn dieselbe die obere Grenze der Betriebslänge erreicht.
Um das Trennergerät
von der geöffneten
auf die geschlossene Position zu bewegen, wird die abwärtige Bewegung
gestoppt und eine aufwärtige Ziehbewegung
wird angewendet, so dass das rohrförmige Gehäuse sich relativ zu der Gleithülse nach oben
bewegt, bis die Gleithülse
das untere Ende der Betriebslänge
erreicht, wo die Gleithülse
die Fließöffnungen
verdeckt und das Trennergerät
auf diese Weise in die geschlossene Position platziert.
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Die
Verriegelungsvorrichtung für
das Verriegeln des Trennergeräts
in der geschlossenen Position umfasst vorzugsweise einen J-Schlitz,
welcher an der Außenoberfläche des
rohrförmigen
Gehäuses definiert
ist, so dass das Trennergerät
durch ein einfaches Rotieren der Rohranordnung am Bohrlochkopf in
der geschlossenen Position verriegelt werden kann. Die Verriegelungsvorrichtung
umfasst Verriegelungselemente, welche entlang der Außenoberfläche des
rohrförmigen
Gehäuses
bewegbar sind. In dieser Ausführungsform
werden die Verriegelungselemente in den J-Schlitz eingreifen, um ein Rotieren und
eine vertikale Bewegung der Schließhülse relativ zu dem rohrförmigen Gehäuse zu verhindern,
so dass das Futterrohr innerhalb des Bohrlochs verschoben oder rotiert
werden kann, und der Trenner in der geschlossenen Position verriegelt
bleiben wird, ohne dass die Möglichkeit
eines unbeabsichtigten Öffnens
besteht.
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Wenn
das Futterrohr in das Bohrloch eingeführt wird und das Trennergerät sich in
der geöffneten Position
befindet, kann daher Flüssigkeit
aus dem Futterrohr durch das Futterrohreinführwerkzeug hindurch in das
rohrförmige
Gehäuse,
und durch die Fließöffnungen
hindurch in den Ringraum zwischen dem rohrförmigen Gehäuse und der vorher festgestellten
Verrohrung weitergeleitet werden. Ein Vorteil des Geräts und des
Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines
Auslasses für
die Flüssigkeit
in dem Futterrohr, und daher das Reduzieren des Rückströmdrucks
auf dem Bohrloch.
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Die
vorliegende Erfindung bietet eine Reihe von Vorteilen. Erstens bietet
dieselbe eine Vorrichtung für
das Reduzieren des Rückströmdrucks
auf eine Formation und für
das Reduzieren der Einführzeit
während
des Herablassens eines Futterrohrs in ein zum Teil verrohrtes Bohrloch.
Zweitens bietet dieselbe ein Trennergerät, welches für das wahlweise Erlauben
und Blockieren einer Verbindung zwischen dem zentralen Fließdurchgang
einer Rohranordnung und einem Ringraum zwischen der Rohranordnung und
einer in das Bohrloch einzementierten Verrohrung wahlweise zwischen
einer geöffneten
und einer geschlossenen Position geschaltet werden kann. Drittens
bietet dieselbe ein Bohrgestängetrennergerät für das Reduzieren
des Rückströmdrucks
auf einem Bohrloch, welches in einer geschlossenen Position verriegelt
werden kann, um ein unbeabsichtigtes erneutes Öffnen und erneutes Etablieren
der Verbindung zwischen dem Ringraum und dem Bohrgestänge zu verhindern.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung werden nun beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, wobei:
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1 eine
schematische Ansicht eines Bohrgestängetrenners des aktuellen Standes
der Technik darstellt, welcher in einem Bohrloch positioniert ist;
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2A–2C eine
erhöhte
Abschnittsaufsicht auf den Bohrgestängetrenner des aktuellen Standes
der Technik in einer geschlossenen Position darstellen;
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3A–3C eine
erhöhte
Abschnittsaufsicht auf den Bohrgestängetrenner des aktuellen Standes
der Technik in einer geöffneten
Position in einem verrohrten Bohrloch darstellen;
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4 eine
Entwicklung eines J-Schlitzes in einem rohrförmigen Gehäuse darstellt;
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5 eine
Querschnittsansicht des rohrförmigen
Gehäuses
nach dem aktuellen Stand der Technik entlang Linie 5-5 in 3B darstellt;
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6 eine
Querschnittsansicht des rohrförmigen
Gehäuses
nach dem aktuellen Stand der Technik entlang Linie 6-6 in 3B darstellt;
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7 darstellt
eine erhöhte
Querschnittsansicht einer Ausführungsform
eines Bohrgestängetrenners
der vorliegenden Erfindung in einer geöffneten Position darstellt;
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8 eine
erhöhte
Querschnittsansicht darstellt, welche ungefähr den Punkt 60E auf 7 repräsentiert
und einen Bohrgestängetrenner
der vorliegenden Erfindung in einer geöffneten Position zeigt;
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9 die
erhöhte
Querschnittsansicht von 7 der vorliegenden Erfindung
in der geschlossenen Position darstellt;
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10 eine
Entwicklung des J-Schlitzes in dem rohrförmigen Gehäuse der Ausführungsform von 7 darstellt.
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen, und insbesondere auf 1,
wird hier eine Rohranordnung 10 einschließlich eines
Bohrgestängetrenners 15 der
vorliegenden Erfindung schematisch in einem Bohrloch 20 mit
einer Bohrlochseite oder Wand 21 positioniert dargestellt.
Das Bohrloch 20 umfasst einen verrohrten Abschnitt 22 und
einen unverrohrten Abschnitt 24. Die Rohranordnung 10 kann ein
Bohrgestänge 25 umfassen,
welches an seinem unteren Ende 27 mit dem Bohrgestängetrenner 15 verbunden
ist. Die Rohranordnung 10 kann auch ein Futterrohr 30 umfassen,
welches mit dem Bohrgestängetrenner 15 und
dem Futterrohreinführwerkzeug 35 verbunden
ist. Das Futterrohr 30 umfasst eine Außenoberfläche 31, welche einen
Außendurchmesser 32 definiert,
und weist einen Innendurchmesser 33 auf, welcher eine zentrale Öffnung 34 definiert.
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Der
verrohrte Abschnitt 22 des Bohrlochs 20 umfasst
eine darin einzementierte Verrohrung 40. Die Verrohrung 40 umfasst
eine Innenoberfläche 42, welche
einen Innendurchmesser 44 definiert, und ein unteres Ende 46.
Fachleute auf diesem Gebiet werden verstehen, dass das Bohrloch 20 normalerweise von
dem unteren Ende 46 der Verrohrung 40 bis zur Erdoberfläche verrohrt
wird. Auf diese Weise wird die Seite 21 des Bohrlochs 20 in
dem verrohrten Abschnitt 22 des Bohrlochs von der Innenoberfläche 42 der
Verrohrung, und in dem unverrohrten Abschnitt 24 von der
Wand 43 des unverrohrten Bohrlochs unter dem unteren Ende 46 der
Verrohrung 40 definiert. Ein Ringraum 48 ist zwischen
der Rohranordnung 10 und der Seite 21 des Bohrlochs 20 definiert.
Der Ringraum 48 besteht aus einem oberen Ringraum 50 und
einem unteren Ringraum 52. Der obere Ringraum 50 ist
zwischen der Innenoberfläche 42 der Verrohrung 40 und
dem Abschnitt der darin positionierten Rohranordnung 10 definiert.
Der untere Ringraum 52 ist zwischen der Seite 43 des
unverrohrten Bohrlochs und der Außenoberfläche 31 des Futterrohrs 30 definiert.
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Wie
aus der schematischen Zeichnung ersichtlich ist weist der obere
Ringraum 50 zwischen dem Futterrohr 30 und der
Verrohrung 40 eine sehr viel engere Breite auf als der
obere Ringraum 50 zwischen dem Bohrgestänge 25 und der Verrohrung 40, und zwischen
dem Bohrgestängetrenner 15 und
der Verrohrung 40. Wie weiter unten noch eingehender beschrieben
werden soll umfasst das Futterrohr 30 eine Vorrichtung,
mittels welcher Bohrlochflüssigkeit in
das Futterrohr eintreten kann. Die Bohrlochflüssigkeit wird nach oben in
Richtung der in 1 dargestellten Pfeile durch
die zentrale Öffnung 34 fliessen, und
wird durch das Futterrohreinführwerkzeug 35 hindurch
in den Bohrgestängetrenner 15 eintreten. Die
Bohrlochflüssigkeit
kann dann durch den Bohrgestängetrenner 15 über dem
Futterrohr 30 an den oberen Ringraum 50 weitergeleitet
werden.
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Unter
Bezugnahme auf 2A–2C und 3A–3C wird
das Trennerwerkzeug 15 hier jeweils in seiner geschlossenen
Position 60 und seiner geöffneten Position 62 dargestellt. 3A–3C zeigen
das in der Verrohrung 40 positionierte Trennergerät. Das Trennergerät 15 umfasst
ein rohrförmiges
Gehäuse,
oder eine Spindel 70, mit einem oberen Ende 72 und
einem unteren Ende 74. Das obere Ende 72 umfasst
ein Gewinde an demselben und ist über dieses Gewinde mit einem oberen
Adapter 76 verbunden. Auf ähnliche Weise ist das untere
Ende 74 über
ein Gewinde mit einem unteren Adapter 78 verbunden. Der
obere Adapter 76 ist für
das Verbinden mit dem Bohrgestänge 25 oder einer
anderen Rohranordnung über
demselben adaptiert. Der untere Adapter 78 ist für das Verbinden mit
einer Verbindung und einem Futterrohreinführwerkzeug 35, und
damit mit dem Futterrohr 30 adaptiert. Obwohl das Trennergerät 15 hier
als mit dem unteren Ende des Bohrgestänges 25 verbunden
dargestellt ist kann der Bohrgestängetrenner 15 an einer beliebigen
Stelle in einem Bohrgestänge
angeschlossen werden, so dass mehrere Längen des Bohrgestänges oder
einer anderen Rohranordnung mit dem unteren Adapter 78,
und dann mit dem Futterrohreinführwerkzeug 35 verbunden
werden können.
Der Adapter 76 definiert einen Ansatz 80, und
ein unterer Adapter 78 definiert ein oberes Ende oder einen
Ansatz 82, von welchen sich beide von dem rohrförmigen Gehäuse 70 hinweg
radial nach außen
erstrecken.
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Das
rohrförmige
Gehäuse 70 umfasst
eine Außenoberfläche 84,
welche einen ersten Außendurchmesser 86 definiert.
Wenigstens ein, oder vorzugsweise zwei J-Schlitze 88 sind in der Außenoberfläche 84 definiert.
Eine Entwicklung der J-Schlitze ist in 4 dargestellt
und wird weiter unten noch eingehender beschrieben. Die Außenoberfläche 84 umfasst
auch einen ausgesparten Durchmesser 90, welcher von dem
Außendurchmesser 86 hinweg
radial nach innen ausgespart ist.
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Eine
Reihe von Fließöffnungen 92,
und vorzugsweise vier Fließöffnungen 92,
ist auf der ausgesparten Oberfläche 90 durch
das rohrförmige
Gehäuse 70 definiert.
Die Fließöffnungen 92 sind
vorzugsweise gleichmäßig voneinander
beabstandet radial um das rohrförmige
Gehäuse 70 herum
angeordnet und befinden sich in der Nähe des unteren Endes 74 desselben.
Fließöffnungen 92 durchschneiden
eine zentrale Öffnung 94,
welche von dem rohrförmigen Gehäuse 70 definiert
wird. Die zentrale Öffnung 94 ist mit
der zentralen Öffnung 34 des
Futterrohrs 30 verbunden, so dass Bohrlochflüssigkeit,
welche in das Futterrohr 30 eintritt, durch dasselbe nach
oben in die zentrale Öffnung 94 fliessen
kann, und wenn der Trenner 15 sich in der in 3A–3C und
in der schematischen Zeichnung 1 dargestellten zweiten oder
geöffneten
Position 62 befindet, kann die Bohrlochflüssigkeit
durch die Fließöffnungen 92 in
den Ringraum 48 zwischen dem rohrförmigen Gehäuse 70 und der Verrohrung 40 fliessen.
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Das
Trennerwerkzeug 15 umfasst weiter eine Schließhülse 100,
welche um das rohrförmige Gehäuse 70 herum
positioniert ist. Die Schließhülse 100 umfasst
ein rohrförmiges
Schließhülsenteil 102, welches
auch als eine Gleithülse 102 bezeichnet werden
kann, und eine Reihe von Schleppfedern 104, welche um das
rohrförmige
Schließhülsenteil 102 herum
positioniert sind. Die dargestellte Ausführungsform umfasst acht Schleppfedern.
Es können jedoch
auch mehr oder weniger als acht Schleppfedern angewendet werden.
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Das
Schließhülsenteil 102 wird
abdichtend und verschiebbar um das rohrförmige Gehäuse 70 herum empfangen.
Vorzugsweise umfasst das Schließhülsenteil 102 eine
Innenoberfläche 106,
welche einen ersten Innendurchmesser 108 definiert, welcher
verschiebbar und abdichtend um die Außenoberfläche 84 herum positioniert
ist und ein oberes Ende 110 und ein unteres Ende 112 umfasst.
Die Innenoberfläche 106 definiert
einen zweiten Innendurchmesser 109 an ihrem oberen Ende 110,
welcher von dem Durchmesser 108 hinweg radial nach außen abgestuft
ist. Eine untere Dichtung 118 ist in einer Rille 120 positioniert,
welche auf einer Innenoberfläche 106 der
rohrförmigen
Schließhülse 102 in der
Nähe des
unteren Endes 112 derselben definiert ist. Eine obere Dichtung 114 ist
in einer Rille 116 positioniert, welche über der
Rille 120 auf der Innenoberfläche 106 der rohrförmigen Schließhülse 102 definiert
ist. Die untere Dichtung 118 greift unter den Öffnungen 92 abdichtend
in die Außenoberfläche 84 der
rohrförmigen
Schließhülse 102 ein,
und die obere Dichtung 114 greift abdichtend in die Oberfläche 84 über den
Fließöffnungen 92 ein,
wenn das Trennergerät 15 sich
in der geschlossenen Position 60 befindet. Auf diese Weise
greift die rohrförmige
Schließhülse 102 der
Schließhülseneinheit 100 abdichtend in
das rohrförmige
Gehäuse 70 über und
unter den Fließöffnungen 92 ein
und verdeckt die Fließöffnungen 92,
wenn der Trenner sich in der geschlossenen Position 60 befindet,
so dass eine Verbindung zwischen de zentralen Öffnung 94 und dem
Ringraum 48 durch die Fließöffnungen 92 verhindert
wird.
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Das
Schließhülsenteil 102 umfasst
eine Außenoberfläche 122,
welche einen ersten Außendurchmesser 124 definiert.
Eine Reihe von oberen Federausrichtungsnasen 126 wird von
der Außenoberfläche 122 definiert
und erstreckt sich von dem Außendurchmesser 124 radial
nach außen.
Die Nasen 126 umfassen ein oberes Ende 128 und
ein unteres Ende 130. Wie aus 5 besser
ersichtlich ist, sind die Nasen radial beabstandet um das rohrförmige Schließhülsenteil 102 herum
angeordnet und definieren eine Reihe von Abständen 132. Eine Reihe von
unteren Federausrichtungsnasen 134 wird gleichermaßen von
der Außenoberfläche 122 definiert und
erstreckt sich von dem ersten Außendurchmesser 124 hinweg
radial nach außen.
Die unteren Nasen 134 umfassen ein oberes Ende 136 und
ein unteres Ende 138. Wie aus 6 besser
ersichtlich ist sind die Nasen 134 radial beabstandet um
die rohrförmige
Schließhülse 102 herum
angeordnet und definieren eine Reihe von Abständen 140 zwischen denselben.
Vorzugsweise sind acht obere Nasen 126 und acht untere
Nasen 134 vorhanden, und daher jeweils acht Abstände 132 und 140.
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Ein
unterer Federhalter 150 ist mit der Außenoberfläche 122 der rohrförmigen Schließhülse 102 verbunden.
Der untere Federhalter 150 ist im wesentlichen zylindrisch
und umfasst eine Außenoberfläche 152 und
eine Innenoberfläche 154.
Der untere Federhalter 150 ist mit der Außenoberfläche 122 der rohrförmigen Schließhülse 102 verbunden
und vorzugsweise an dieselbe angeschweißt. Der untere Federhalter 150 weist
vorzugsweise einen L-förmigen Querschnitt
mit einem vertikalen Schenkel 151 und einem horizontalen
Schenkel 153 auf. Ein Ringraum 156 ist zwischen
dem Schenkel 151 und der Außenoberfläche 122 der Schließhülse 102 definiert.
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Eine
kreisrunde Nase 160 wird von der Außenoberfläche 122 über den
Federausrichtungsnasen 126 definiert. Die kreisrunde Nase 160 erstreckt sich
um den Umfang des rohrförmigen
Gehäuses 70 herum
und ist von dem Außendurchmesser 124 hinweg
radial nach außen
abgestuft. Ein Abstand 161 ist zwischen der Nase 160 und
dem Schenkel 153 des unteren Federhalters 150 definiert.
Die Außenoberfläche 122 umfasst
Gewinde 162, welcher über
der Nase 160 auf derselben definiert sind. Eine Federhalterungshülse 170 mit
einem oberen Ende 172 und einem unteren Ende 174 ist über ein
Gewinde mit der rohrförmigen
Schließhülse 102,
d.h. den Gewinden 162 über
der kreisrunden Nase 160 verbunden. Die Halterungshülse 170 erstreckt
sich an der kreisrunden Nase 160 vorbei und über einen
Abschnitt der oberen Federausrichtungsnasen 126 nach unten.
Ein Ringraum 172 ist zwischen der Halterungshülse 170 und
der Außenoberfläche 122 der
Gleithülse 102 unter
der kreisrunden Nase 160 definiert. Schleppfedern 104 sind
um die rohrförmige
Gleithülse 102 herum
positioniert, und dieselben Schleppfedern 104 werden wie
weiter unten eingehender beschrieben durch Platzieren der oberen
und unteren Enden derselben in den jeweiligen Ringraum 171 und
den Ringraum 156 mit der Gleithülse 102 verbunden.
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Jede
Schleppfeder 104 umfasst ein oberes Ende 176 und
ein unteres Ende 178 sowohl wie Eingreifoberflächen 177 und 179,
welche jeweils daran definiert sind. Die Oberflächen 177 und 179 greifen
in die Außenoberfläche 122 der
Schließhülse 102 ein. Die
oberen Enden 176 der Schleppfedern 104 werden
in die Abstände 132 empfangen,
und die unteren Enden 178 werden in die Abstände 140 empfangen, und
weisen vorzugsweise eine einheitliche Breite auf. Die oberen Enden 176 der
Schleppfedern 104 werden in den Ringraum 171 empfangen,
und das untere Ende 178 der Schleppfedern 104 wird
in den Ringraum 156 empfangen.
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Ein
Paar Löcher
oder Öffnungen 180 ist über den
Gewinden 162 durch die rohrförmige Schließhülse 102 definiert.
Jedes Loch 180 empfängt
eine sphärische
Kugel 182 in dasselbe. Die Kugeln 182 werden in
J-Schlitze 88 empfangen und werden von der Halterungshülse 170,
welche sich an den Löchern 180 vorbei
nach oben erstreckt, abgedeckt und auf diese Weise in den J-Schlitzen 88 gehalten.
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Die
Kugeln 182 sind innerhalb der J-Schlitze 88 bewegbar.
Dies ist aus 4 besser ersichtlich. Die J-Schlitze 88 umfassen
einen vertikalen Schlitz 190 und einen Absetzabschnitt 192 mit
einer unteren Kante 194, einer oberen Kante 196,
und einem Verriegelungsansatz 198. Der J-Schlitz 88 umfasst
außerdem
einen winkligen Übergangsschlitz 200,
welcher sich von dem Absetzabschnitt 192 bis an den vertikalen
Schlitz 190 erstreckt.
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Unter
Bezugnahme auf die schematische Darstellung in 1 kann
der Trenner 15 in einer Rohranordnung 10 angewendet
werden, welche ein Futterrohr 30 und ein darüber befestigtes
Bohrgestänge 25 umfasst.
Obwohl die Rohranordnung hier in der Form eines Bohrgestänges 25 über dem
Futterrohr 30 entworfen wurde sollte verstanden werden,
dass die Bezeichnung Bohrgestänge,
wenn dieselbe in diesem Zusammenhang angewendet wird, sich auf einen
beliebigen Typ von Rohranordnung mit einem kleineren Außendurchmesser
als derjenige des Futterrohrs bezieht und dazu angewendet wird, das
Futterrohr in das Bohrloch herabzulassen. Wenn die gewünschte Länge des
Futterrohrs 30 zusammengesetzt worden ist, wird dasselbe
normalerweise durch die Verrohrung 40 hindurch in das offene,
unverrohrte Bohrloch unter derselben herabgelassen, wobei das Bohrgestänge 25 oder
eine andere Rohranordnung einen Durchmesser aufweist, welcher kleiner
ist als der Außendurchmesser 32 des
Futterrohrs 30. Bei der hier dargestellten Ausführungsform ist
ein Bohrgestängetrenner 15 mit
dem Futterrohreinführwerkzeug 35 verbunden,
kann jedoch auch über
demselben innerhalb des Bohrgestänges 25 angeschlossen
werden.
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Wie
Fachleuten auf diesem Gebiet sehr wohl bekannt ist werden Verrohrungsfüllgeräte wie solche, welche
in US-Anmeldung 5,641,021 vom 24. Juni 1997 an Murray et al beschrieben
werden, in Futterrohren angewendet, um es dem Futterrohr zu ermöglichen,
sich mit Bohrlochflüssigkeit
zu füllen,
während dasselbe
in das Bohrloch eingeführt
wird. Obwohl das hierin beschriebene Füllgerät für die vorliegenden Erfindung
besonders nützlich
ist, kann das Trennergerät 15 in
Kombination mit einem beliebigen Typ von Füllgerät angewendet werden, welcher
den Eintritt von Bohrlochflüssigkeit
in ein Futterrohr erlaubt, während
dasselbe in ein Bohrloch eingeführt
wird. Es ist ein Grund für
das Erlauben eines Eintritts von Bohrlochflüssigkeit in das Futterrohr,
den Rückströmdruck auf
die Formation zu reduzieren. Der Ausdruck Rückströmdruck bezieht sich auf den
Druck, welcher von dem Futterrohr auf die Bohrlochflüssigkeit
auferlegt wird, und welcher die Bohrlochflüssigkeit in die Formation drückt.
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Wenn
der Bohrgestängetrenner 15 in
das Bohrloch herabgelassen wird, wird derselbe wie in 1 und 3A–3C dargestellt
von der Verrohrung 40 ergriffen. Die Verrohrung 40 wird
die Schleppfedern 104 zusammendrücken oder nach innen drücken, so
dass die Eingreifflächen 177 und 179 die
Gleithülse 102 eng
einschliessen. Wie in 3A–3C dargestellt
ist, ist die Gesamtlänge der
Schleppfedern von deren oberem Ende bis zu deren unterem Ende kürzer als
der Abstand 161, so dass sich die Enden 176 und 178 vertikal
entlang der Außenoberfläche 122 bewegen
können,
wenn die Verrohrung 40 anfänglich in die Schleppfedern 104 eingreift
und radial innenseitig ausgerichtete Kräfte von den Schleppfedern 104 auf
das Schließhülsenteil 102 auferlegt
werden. Wenn die Schleppfedern 104 von der Verrohrung 40 ergriffen
worden sind, ist die Kraft, welche auf das Schließhülsenteil 102 auferlegt wird,
derartig, dass das Hülsenteil 102 von
den Schleppfedern vor Ort gehalten wird. Auf diese Weise wird die
Schließhülse 100 von
der Verrohrung 40 vor Ort gehalten, wenn sich das rohrförmige Gehäuse 70 vertikal
bewegt, und wird sich vertikal entlang einer Betriebslänge 202 relativ
zu dem rohrförmigen Gehäuse 70 bewegen.
Die Betriebslänge 202 erstreckt
sich zwischen dem unteren Ende 80 des oberen Adapters 76 und
dem oberen Ende 82 des unteren Adapters 78. Eine
abwärtige
Bewegung des rohrförmigen
Gehäuses 70 in
der Verrohrung 40 wird das rohrförmige Gehäuse 70 dazu veranlassen,
sich relativ zu dem rohrförmigen
Schließhülsenteil 102 nach unten
zu bewegen, und das Schließhülsenteil 102 bewegt
sich somit relativ zu dem rohrförmigen
Gehäuse 70 entlang
der Betriebslänge 202 vertikal
nach oben.
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In
der geschlossenen Position 60 sind sphärische Kugeln 182 wie
in 2B und 4 in Positionen 182A positioniert.
Wenn der Trenner 15 sich auf die geöffnete Position 62 bewegt,
wird durch die Öffnungen 92 eine
Verbindung zwischen der zentralen Öffnung 94 und dem
Ringraum 48 etabliert. Der Trenner 15 wird durch
Herablassen der Rohranordnung 10, und daher des rohrförmigen Gehäuses 70 in
der Verrohrung 40 von der geschlossenen Position 60 auf
die geöffnete
Position 62 bewegt. Wenn sich das rohrförmige Gehäuse 70 nach unten
bewegt, werden die Federn 104 von der Verrohrung 40 ergriffen,
so dass die Schließhülse 102 vor
Ort gehalten, und die Öffnungen 92 aufgedeckt
werden. Während
sich die Rohranordnung 10 weiter nach unten bewegt wird sich
das rohrförmige
Gehäuse 70 relativ
zu dem Schließhülsenteil 102 bewegen,
bis das obere Ende 120 desselben in das untere Ende 80 des
oberen Adapters 76 eingreift. Wenn die Enden 86 und 120 ineinander
eingreifen, werden die sphärischen
Kugeln 182 sich wie in 4 dargestellt
in Position 182B befinden, und das Schließhülsenteil 102 wird
sich nach unten bewegen, wenn sich das rohrförmige Gehäuse 70 nach unten
bewegt, und wird in der geöffneten
Position 62 verbleiben. Wenn sich das rohrförmige Gehäuse nach
unten bewegt hat, so dass die Öffnungen 92 aufgedeckt
sind, wird Flüssigkeit,
welche in das Futterrohr 30 eingetreten ist und an die
zentrale Öffnung 94 weitergeleitet
wurde, durch die Öffnungen 92 hindurch
in den Ringraum 48 zwischen dem rohrförmigen Gehäuse 70 und der Verrohrung 40 austreten.
In der Abwesenheit solcher Öffnungen
kann der Übergang
von dem Futterrohr 30 zu dem kleineren Durchmesser des
Bohrgestänges
zusammen mit Reibung, welche durch den kleineren Durchmesser des
Bohrgestänges
erzeugt wird, den Rückströmdruck steigern.
Das Trennergerät 15 wirkt
daher als eine Vorrichtung für
das Reduzieren des Rückströmdrucks
auf eine Untergrundformation.
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Wenn
es während
des Herablassens des Futterrohrs 30 in das Bohrloch aus
irgendeinem Grund erwünscht
ist, die Öffnungen 92 zu
schliessen, kann ein aufwärtiges
Ziehen an der Erdoberfläche ausgeübt werden,
welches eine aufwärtige
Bewegung des rohrförmigen
Gehäuses 70 in
der Verrohrung 40 relativ zu der Schließhülse 100 auslösen wird.
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Wenn
dieses aufwärtige
Ziehen angewendet wird, wird das rohrförmige Schließhülsenteil 102 von den
Schleppfedern 104 und der Verrohrung 40 vor Ort
gehalten, und wird sich relativ zu dem rohrförmigen Gehäuse 70 entlang der Betriebslänge 202 nach unten
auf die geschlossene Position 60 bewegen, wobei das untere
Ende 112 des rohrförmigen Schließhülsenteils 102 in
das obere Ende 82 des unteren Adapters 78 eingreift,
und die sphärischen
Kugeln 182 werden sich wie in 4 dargestellt
vertikal in den Schlitzen 190 auf Position 182A bewegen. Wenn
das Ende 112 in das obere Ende 82 des unteren
Adapters 78 eingreift, wird sich die Schließhülse 100 zusammen
mit dem rohrförmigen
Gehäuse 70 nach
oben bewegen. In der geschlossenen Position 60 verdeckt
die Schließhülse 102 die Öffnungen 92 und
blockiert die Öffnungen 92,
so dass eine Verbindung durch dieselben zwischen der zentralen Öffnung 94 und
dem Ringraum 48 verhindert wird. Das Trennergerät 15 kann
durch das Herablassen der Rohranordnung, und daher des rohrförmigen Gehäuses 70,
innerhalb der Verrohrung 40 nach unten einfach wieder auf
die geöffnete
Position 62 bewegt werden, um die Hülse 102 relativ zu
derselben nach oben zu bewegen, so dass die Öffnungen 92 aufgedeckt
und eine Verbindung zwischen der zentralen Öffnung 94 und dem
Ringraum 48 durch dieselben möglich ist. Die Hülseneinheit 100 umfasst
daher eine Vorrichtung für
das wahlweise Umstellen eines Trennergeräts 15 zwischen einer
geöffneten
Position, in welcher Flüssigkeit
durch die Fließöffnungen 92 von
der zentralen Öffnung 94 an
den Ringraum 48 weitergeleitet werden kann, und einer geschlossenen Position,
in welcher die Schließhülse 100 die Öffnungen 92 verdeckt,
so dass ein Fluß durch
dieselben blockiert ist.
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Wenn
das Futterrohr 30 die gewünschte Tiefe in dem Bohrloch 20 erreicht
hat, kann das Trennergerät 15 in
der geschlossenen Position 60 verriegelt werden, so dass
ein Fluß durch
die Öffnungen 92 blockiert,
und ein zufälliges,
oder unbeabsichtigtes erneutes Öffnen
verhindert wird. Das Futterrohr 30 kann dann auf die herkömmliche
Weise in das Bohrloch einzementiert werden. Um das Trennergerät 15 in
der geschlossenen Position 60 zu verriegeln, wird die abwärtige Bewegung
der Rohranordnung 10 gestoppt und ein aufwärtiges Ziehen
ausgeübt,
so dass die sphärischen
Kugeln 182 sich entlang der unteren Kante 194 des
Absetzabschnitts 192 der J-Schlitze 88 auf die
Position 182A bewegen. Das Bohrgestänge 25 wird dann rotiert,
bis die Kugeln 182 in Position 182C in den Verriegelungsansatz 198 eingreifen.
In Position 182C sind die Kugeln 182 zwischen
oberen und unteren Kanten 194 und 196 des Absetzabschnitts 192 festgestellt,
so dass die Schließhülse 100 sich
zusammen mit dem rohrförmigen
Gehäuse 70 vertikal
in der Verrohrung 40 bewegen wird, und das Trennergerät 15 in
der geschlossenen Position 60 verbleibt. Der J-Schlitz
und die Anordnung von sphärischen
Kugeln bietet daher eine Verriegelungsvorrichtung für das Verriegeln
des Trenners 15 in der geschlossenen Position 60 desselben.
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Wenn
es erwünscht
ist, dass das Werkzeug entriegelt werden soll, während das Werkzeug sich noch
in dem Bohrloch befindet, muß das
Trennergehäuse
manipuliert und rotiert werden, d.h. bei dieser Ausführungsform
nach rechts, so dass sich sphärischen
Kugeln 182 über
den Verriegelungsansatz 198 hinweg in die winklige Übergangshülse 200 geführt werden.
Ein weiteres Rotieren wird die Kugeln 182 dazu zwingen,
dem Schlitz 200 zu folgen, bis dieselben auf die vertikalen
Schlitze 190 ausgerichtet sind, und daher von Position 182A auf
Position 182B bewegt werden können. Wenn der Trenner 15 in
der geschlossenen Position 60 verriegelt worden ist, kann derselbe
nicht zufällig
entriegelt werden, und es wird normalerweise nicht notwendig sein,
das Trennergerät 15 zu
entriegeln, bis dasselbe aus dem Bohrloch entfernt worden ist. Wenn
es jedoch notwendig ist, kann das Trennergerät 15 wie beschrieben
entriegelt werden.
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Die
Verriegelungsvorrichtung kann außerdem eine Verriegelungshülse umfassen,
welche lösbar
in der zentralen Öffnung 94 positioniert
ist. Die Verriegelungshülse
würde über den Öffnungen 92 in dem
rohrförmigen
Gehäuse 70 befestigt
werden, und würde
einen Sitz für
das Aufnehmen einer Kugel oder eines Pfeils umfassen. Wenn es erwünscht ist,
das Trennergerät
in seiner geschlossenen Position zu verriegeln, kann eine Kugel
oder ein Pfeil fallen gelassen werden, und der Druck gesteigert
werden, um die Hülse
nach unten zu bewegen, so dass dieselbe die Öffnungen 92 abdeckt.
Das rohrförmige
Gehäuse wird
einen Ansatz oder eine andere Vorrichtung für das Stoppen der abwärtigen Bewegung
der Hülse umfassen.
Der Kugelsitz innerhalb der Hülse
muß entfernbar,
oder nachgiebig sein, so dass die Kugel durch denselben hindurch
gedrückt
und Zement durch denselben fliessen kann.
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Wenn
das Trennergerät 15 auf
die geschlossene Position 60 bewegt und dort verriegelt
worden ist, kann ein normales Zementierverfahren beginnen. Das Trennergerät 15 bietet
daher wie hierin beschrieben eine Vorrichtung für das Reduzieren des Rückströmdrucks,
wenn ein Futterrohr in ein Bohrloch herabgelassen wird. Das Verfahren
für das
Reduzieren des Rückströmdrucks
umfasst das Bereitstellen einer Rohranordnung mit einem darin angeschlossenen Trennergerät 15 und
das Herablassen der Rohranordnung einschließlich des Trennergeräts in ein Bohrloch.
Rückströmdruck wird
reduziert, indem ein Fliessen von Bohrlochflüssigkeit in die Rohranordnung
an einem Punkt unter dem Trennergerät erlaubt wird, und indem es
der in die Rohranordnung empfangenen Bohrlochflüssigkeit erlaubt wird, durch
in dem Trennergerät
definierte Öffnungen
aus der Rohranordnung auszutreten. Ein solches Verfahren reduziert
den Rückströmdruck auf
eine Formation und reduziert die Verrohrungseinführzeit, und bietet daher einen
wesentlichen Fortschritt im Vergleich mit Verfahren des aktuellen
Standes der Technik.
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Eine
weitere Ausführungsform
eines Trennergeräts
der vorliegenden Erfindung wird in 7 dargestellt
und ist allgemein mit der Nummer 250 versehen. Das Trennergerät 250 wird
in 7 in einer geöffneten
Position in einem verrohrten Bohrloch gezeigt. Das Trennergerät 250 umfasst
ein rohrförmiges
Gehäuse 70,
an dessen oberem Ende 72 ein Adapter 76, und an
dessen unteren Ende 74 ein unterer Adapter 78 angeschlossen
ist. Wie oben beschrieben sind J-Schlitze 88 in der Außenoberfläche 84 des rohrförmigen Gehäuses 70 definiert,
welches eine Reihe von Fließöffnungen 92 umfasst,
welche in der ausgesparten Oberfläche 90 durch dasselbe
definiert sind.
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Das
Trennergerät 250 umfasst
eine Schließhülse 252,
welche um das rohrförmige
Gehäuse 70 herum
positioniert ist. Die Schließhülse 252 umfasst ein
Schließhülsenteil 254 und
eine Reihe von Schleppfedern 104. Das Schließhülsenteil 254 umfasst
eine Innenoberfläche 256 und
eine Außenoberfläche 258.
Eine kreisrunde Nase 260 ist auf der Außenoberfläche 258 definiert.
Die kreisrunde Nase 260 ist im Wesentlichen identisch mit
der kreisrunden Nase 160 an dem Schließhülsenteil 102 des Trennergeräts 15 und
ist im Wesentlichen identisch zu demselben positioniert. Der Abschnitt
des Schließhülsenteils 254,
und daher die Schließhülse 252 unter
der kreisrunden Nase 260, ist im Wesentlichen identisch mit
dem Abschnitt des Schließhülsenteils 102 und der
Schließhülse 100 unter
der kreisrunden Nase 160. Die Schließhülse 252 und das Schließhülsenteil 254 umfassen
daher alle der Eigenschaften und Elemente, welche im Zusammenhang
mit der Schließhülse 100 und
dem Schließhülsenteil 102 unter
der kreisrunden Nase 160 beschrieben wurden.
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Die
Innenoberfläche 256 definiert
einen Innendurchmesser 262, welcher getrennt außenseitig von
dem Außendurchmesser 86 des
rohrförmigen Gehäuses 70 angeordnet
ist. Die Innenoberfläche 256 definiert
einen ersten oder unteren Ansatz 264, welcher sich radial
innenseitig von dem Durchmesser 262 erstreckt. Ein zweiter
oder oberer Ansatz 266 wird von der Innenoberfläche 256 definiert
und erstreckt sich radial innenseitig von dem Durchmesser 262.
Ansätze 264 und 266 definieren
einen Innendurchmesser 268, und werden vorzugsweise eng
anliegend um den Außendurchmesser 86 des
rohrförmigen
Gehäuses 70 empfangen
und greifen in denselben ein. Das Schließhülsenteil 254 umfasst
ein oberes Ende 270, welches in den Ansatz 80 eingreift, welcher
von dem oberen Adapter 76 definiert wird, wenn das Trennergerät 250 sich
wie in 7 dargestellt in der geöffneten Position 62 befindet.
Das Schließhülsenteil 254 umfasst
ein Paar von Durchgängen
oder Öffnungen 272,
welche auch als erste oder untere Öffnungen 272 bezeichnet
werden können.
Die unteren Öffnungen 272 sind
vorzugsweise an dem Punkt des unteren Ansatzes 264 durch
das Schließhülsenteil 254 definiert.
Ein Paar von zweiten oder oberen Öffnungen 274 ist durch
das Schließteil 154 definiert,
vorzugsweise an dem Punkt des zweiten, sich radial innenseitig erstreckenden
Ansatz 266. Die Öffnungen 274 sind
in 8 dargestellt.
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Ein
Verriegelungselement 280, welches vorzugsweise eine sphärische Kugel 182 umfasst,
wird in jede der unteren Öffnungen 272 empfangen.
Wie in 7 und in der Entwicklung der Außenoberfläche des
rohrförmigen
Gehäuses 70 in 10 dargestellt werden
die Verriegelungselemente 280 in den vertikalen Schenkel 190 der
J-Schlitze 88 empfangen, wenn das Trennergerät 250 in
der geöffneten
Position 62 ist. Die vertikalen Schenkel 190 der
J-Schlitze 88 sind 180° voneinander
getrennt um dem Umfang des rohrförmigen
Gehäuses 70 herum
zusammen mit den Öffnungen 272 und
den unteren Verriegelungselementen 280 positioniert.
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Unter
Bezugnahme auf 8 wird hier ein oberes Verriegelungselement 282,
welches vorzugsweise eine sphärische
Kugel 182 umfasst, in jede der oberen Öffnungen 274 empfangen.
Das obere Paar von Öffnungen 274,
und daher das obere Paar von sphärischen
Verriegelungselementen 282, ist 180° voneinander getrennt positioniert.
Die oberen Öffnungen 274 und
die oberen Verriegelungselemente 282 sind vorzugsweise
ungefähr
60° um den
Umfang herum des rohrförmigen
Gehäuses 20 von
den unteren Verriegelungselementen 280 positioniert. Dies
ist aus der Entwicklung in 10 besser
ersichtlich, welche die Außenoberfläche des
ringförmigen
Gehäuses
flach ausgebreitet zeigt. Wie weiter unten noch eingehender beschrieben
werden soll kann das Trennergerät 250 auf
die geschlossene Position 60 bewegt und um 60° rotiert
werden, so dass die oberen Verriegelungselemente 282 in
die vertikalen Schenkel 190 der J-Schlitze 88 gedrückt werden, während die
unteren Verriegelungselemente 280 in den Absetzabschnitten 194 positioniert
werden. Das Schließhülsenteil 254,
und daher die Schließhülse 250,
wird vor Ort verriegelt werden, um ein rotierendes und vertikales
Bewegen des Hülsenteils 254 relativ
zu dem rohrförmigen
Gehäuse 70 zu
verhindern, so dass die Schliehülse 250 sich
mit der Rohranordnung bewegen wird und nicht entriegelt werden kann, um
die Öffnungen 92 aufzudecken,
wenn die Rohranordnung 10 in dem Bohrloch rotiert und/oder
hin und her bewegt wird.
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Das
Schließhülsenteil 254 umfasst
Gewinde 290, welche über
den kreisrunden Nasen 260 an demselben definiert sind.
Eine Halterungshülse 292 ist
an Gewinde 252 in die Schließhülse 252 eingeschraubt.
Die Halterungshüle 292 umfasst
ein unteres Ende 294, welches sich unter der kreisrunden Nase 260 auf
die gleiche Weise nach unten erstreckt wie die Schließhülse 170 an
dem Trennergerät 15, und
auf die gleiche Weise funktioniert wie die Schließhülse 170 unter
der kreisrunden Nse 160, welche unter Bezugnahme auf das
Trennergerät 15 beschrieben
wird. Die Halterungshüle 292 ist
um die Außenoberfläche 258 des
Schließhülsenteils 254 positioniert
und erstreckt sich an den Öffnungen 272 vorbei
nach oben bis an ein oberes Ende 296, welches kurz unter
den Öffnungen 274 positioniert
ist. Die Halterungshüle 292 hält daher
die sphärischen Verriegelungselemente 280 vor
Ort in den Öffnungen 272 und
den J-Schlitzen 88. Eine Außenoberfläche 298 der Halterungshüle 292 umfasst
Gewinde 300, welche nahe des oberen Endes 296 derselben
daran definiert sind.
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Ein
Keil 302 ist um das Schließhülsenteil 254 herum
positioniert. Der Keil 302 umfasst ein oberes Ende 304 und
ein unteres Ende und erstreckt sich nach unten, so dass der Keil 302 einen
Abschnitt der Öffnung 274 verdeckt.
Der Keil 302 umfasst einen Innenoberfläche 308, welche eine
zugespitzte Keiloberfläche 310 definiert,
welche in sphärische
Verriegelungselemente 282 eingreift. Die Innenoberfläche 308 definiert
einen Durchmesser 311, welcher oberhalb der zugespitzten
Keiloberfläche 310 positioniert ist.
Der Keil 302 umfasst vorzugsweise einen Schenkelabschnitt 312 und
einen Kopfabschnitt 314. Die zugespitzte Keiloberfläche 310 ist
an dem Kopfabschnitt 314 definiert. Der Schenkelabschnitt 312 umfasst
einen Außendurchmesser 316,
und der Kopfabschnitt 314 umfasst einen Außendurchmesser 318. Ein
nach oben ausgerichteter Ansatz 320 wird durch die Durchmesser 316 und 318 definiert
und erstreckt sich zwischen denselben.
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Eine
obere Halterungshülse 324 umfasst
ein unteres Ende 326 und ein oberes Ende 328 und
ist an einem Gewinde 300 in die Halterungshülse 292 eingeschraubt.
Die Halterungshülse 324 umfasst
einen Innendurchmesser 330, welcher um den Durchmesser 318 des
Kopfabschnitts 314 des Keils 302 herum positioniert
ist und eng um denselben herum empfangen wird. Ein Schenkel 332 erstreckt
sich radial innenseitig von dem Innendurchmesser 330 an dem
oberen Ende 328 der Halterungshülse 324 und definiert
einen oberen Innendurchmesser 334. Ein nach unten ausgerichteter
Ansatz 336 wird von den Durchmessern 330 und 334 definiert
und erstreckt sich zwischen denselben. Ein ringförmiger Raum 340 wird
jeweils von den Durchmessern 316 und 330 des Keils 302 und
der Halterungshülse 324 definiert.
Der ringförmige
Raum 340 umfasst obere und untere Enden 342 und 344,
welche jeweils Ansätze 336 und 320 umfassen.
Eine Feder 346, welche vorzugsweise aus einer Reihe von
gestapelten Wellenfedern besteht, ist in dem ringförmigen Raum 340 positioniert und
greift in die oberen und unteren Enden 342 und 346 desselben
ein, um den Keil 302 nach unten in Eingriff mit den sphärischen
Verriegelungselementen 282 zu drücken.
-
9 zeigt
das obere Ende des Trennergeräts 250 in
der geschlossenen Position 60 und zeigt die Position des
oberen Verriegelungselements 282. Wie hier dargestellt
wurde das Schließhülsenteil 254 rotiert,
so dass die Verriegelungselemente 282 in den vertikalen
Schenkeln 190 der J-Schlitze 88 positioniert sind.
Der Keil 302 wurde hier von den Federn 346 nach
unten gedrückt,
so dass derselbe in die sphärischen
Elemente 282 eingreift, um die Elemente 282 in
dem vertikalen Schenkel 190 der J-Schlitze 88 zu
halten.
-
Es
sollte verstanden werden, dass das Trennergerät 250 auf die gleiche
Weise auf die geöffneten Positionen 60 und 62 bewegt
werden kann wie das Trennergerät 15.
Die Rohranordnung 10 kann daher auf und ab bewegt werden,
so dass das Schließhülsenteil 254 sich
vertikal relativ zu dem rohrförmigen Gehäuse 70 entlang
der Betriebslänge
desselben bewegt. In der geöffneten
Position 62 sind die Elemente 280 und 282 wie
in 10 dargestellt in Positionen 2380B und 282B positioniert.
Ein Bewegen des Trennergeräts
auf die geschlossene Position 60 erfolgt wie unter Bezugnahme
auf das Trennergerät 15 beschrieben
und fordert lediglich das Ziehen der Rohranordnung nach oben, so
dass die Schließhülse 252 sich
relativ zu dem rohrförmigen
Gehäuse 70 bewegt,
bis die Elemente 280 und 282 sich wie in 10 dargestellt
in Positionen 280A und 282A befinden. Die Rohranordnung
kann hin und her bewegt werden, so dass die sphärischen Elemente 280 beliebig
irgendwo entlang der Länge
des vertikalen Schenkels 190 zwischen Positionen A und
B positioniert werden können,
wenn das Trennergerät 250 zwischen
den geöffneten
und geschlossenen Positionen 60 und 62 hin und
her gestellt wird. Die sphärischen
Elemente 282 werden entlang des Außendurchmessers 86 der
Außenoberfläche 84 des
rohrförmigen
Gehäuses 70 zwischen
Positionen 282A und 282B gleiten, wenn das Gerät zwischen
der geöffneten
und der geschlossenen Position hin und her gestellt wird.
-
Wenn
die gewünschte
Tiefe erreicht ist, kann die Rohranordnung 10 rotiert werden,
so dass die sphärischen
Elemente 280 sich in Positionen 280C, und die
sphärischen
Elemente 282 sich in Positionen 282C befinden
werden. In Position 282C werden die Verriegelungselemente 282 nach
innen gedrückt
und von dem Keil 302 in dem vertikalen Schenkel 190 der J-Schlitze 88 gehalten.
Eine solche Position kann auch als die dauerhaft verriegelte Position 350 beschrieben
werden. In der dauerhaft versiegelten Position 350 kann
die Schließhülse 250 nicht
rotieren oder sich vertikal relativ zu dem Gehäuse 70 bewegen, sondern
nur den Abstand zwischen den jeweiligen oberen und unteren Kanten 196 und 194 des
Absetzabschnitts 192 zurücklegen. Das Trennergerät 250 umfasst
daher eine Verriegelungsvorrichtung für das Verhindern eines Rotierens
und Hin- und Herbewegens des Schließhülse relativ zu dem rohrförmigen Gehäuse. In
Position 350 wird sich die Schließhülse mit der Rohranordnung 10 bewegen
und kann nicht entweder unbeabsichtigt oder beabsichtigt erneut
geöffnet
werden, ohne das Gerät
aus dem Bohrloch zu entfernen, und blockiert daher dauerhaft die Öffnungen 92.
Wenn das Trennergerät 250 sich
in Position 350 befindet, kann die Rohranordnung daher
auf eine beliebige gewünschte
Weise manipuliert werden, ohne ein Bewegen der Schließhülse auf
die geöffnete
Position und einen Durchfluß durch
die Öffnungen 92 befürchten zu
müssen.