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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen Mechanismus zum Lösen eines Kabelseils von einem
Kabelkopf gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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2. Technischer
Hintergrund
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Bei Öl- und Gas-Seilarbeiten
werden Tieflochwerkzeuge, z. B. Bohrlochmesswerkzeuge, unter Verwendung
eines Kabelseils in einem Bohrloch nach unten befördert. Die
Tieflochwerkzeuge sind typischerweise rohrförmige Elemente, die zur Bildung einer "Werkzeug-Kette" aufgefädelt sind.
Ein Kabelkopf koppelt das Kabelseil mit der Werkzeug-Kette. Gelegentlich
kann sich während
des Herablassvorgangs die Werkzeug-Kette in dem Bohrloch verklemmen.
Wenn sich die Werkzeug-Kette verklemmt hat, wird bei dem Bemühen, die
Werkzeug-Kette aus ihrer verklemmten Position zu befreien, normalerweise eine
große
Spannung auf die Werkzeug-Kette aufgebracht. Diese hohe Spannung
wird an der Oberfläche auf
das Kabelseil aufgebracht, und das Kabelseil überträgt die aufgebrachte Spannung
auf den Kabelkopf. Der Kabelkopf wiederum überträgt die Spannung auf die Werkzeug-Kette.
Das Maß an
Spannung, das zum Befreien der Werkzeug-Kette aus ihrer verklemmten
Position zur Verfügung
steht, hängt von
der Bruchfestigkeit des Kabelseils, dem Reibungsprofil und -koeffizienten
des Bohrlochs, der Position der Werkzeug-Kette in dem Bohrloch und
verschiedenen anderen Parametern, insbesondere dem Gewicht des Kabels
in dem Bohrloch, ab.
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Die
Verbindung zwischen dem Kabelkopf und dem Kabelseil weist typischerweise
eine "Sollbruchstelle" auf. Eine Sollbruchstelle
ist ein Verbindungsglied, das brechen soll, wenn ein vorbestimmtes
Maß an
Spannung auf das Verbindungsglied aufgebracht wird. Normalerweise
weist die Sollbruchstelle die niedrigste Bruchfestigkeit in der
Spannungskette auf. Die Sollbruchstelle ermöglicht es dem Kabelseil, sich
dann von dem Kabelkopf zu lösen,
wenn keine ausreichende Spannung zum Befreien der Werkzeug-Kette
aufgebracht werden kann. Der Bediener befestigt zuerst den Kabelkopf
oder die Werkzeug-Kette
unter Verwendung eines mit einem Ende eines Bohrgestängerohrs
gekoppelten Einziehwerkzeugs und bringt dann Spannung auf das Kabelseil
auf, um die Sollbruchstelle zu brechen, und löst dann das Kabelseil von dem
Kabelkopf. Das Kabelseil wird zuerst aus dem Bohrloch entfernt,
und dann werden der Kabelkopf und die Werkzeug-Kette durch Entfernen
des Bohrgestängerohrs
aus dem Bohrloch gezogen.
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Die
Sollbruchstelle ist normalerweise für den schlimmsten Fall ausgelegt.
Mit anderen Worten: die Bruchfestigkeit der Sollbruchstelle muss
kleiner sein als die Mindestspannung, die das Kabelseil in die gewünschte maximale
Herablasstiefe in dem Bohrloch übertragen
kann. Wenn sich die Werkzeug-Kette in einer Tiefe verklemmt, in
der das Maß an
Spannung, das sicher über
das Kabelseil übertragen
werden kann, kleiner ist als die Bruchfestigkeit der Sollbruchstelle,
ist es andernfalls unmöglich,
die Sollbruchstelle zu brechen. Die Festigkeit der Sollbruchstelle muss
also größer sein
als das Gewicht der Werkzeug-Kette, wobei ein Sicherheitsfaktor
hinzuaddiert wird. Diese Anforderungen begrenzen manchmal die Tiefe,
in die die Werkzeug-Kette in dem Bohrloch sicher herabgelassen werden
kann.
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Die
Werkzeug-Kette verklemmt sich jedoch nicht jedes Mal in der maximalen
Herablasstiefe in dem Bohrloch. Wenn sich die Werkzeug-Kette an
einer Stelle oberhalb der maximalen Herablasstiefe in dem Bohrloch
verklemmt, ist die maximale Spannung, die ohne Brechen des Kabelseils
auf den Kabelkopf übertragen
werden kann, viel größer als
die, die zum Brechen der Sollbruch stelle erforderlich ist. Wenn
diese maximale Spannung auf den Kabelkopf übertragen wird, bricht die
Sollbruchstelle, bevor in dem Bemühen, die Werkzeug-Kette zu
befreien, die volle verfügbare
Spannung aufgebracht werden kann.
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Die
unterschiedlichen Werkzeug-Verklemmbedingungen machen eine Sollbruchstelle
mit zwei unterschiedlichen Bruchfestigkeiten erforderlich. In einem
Modus ist die Bruchfestigkeit der Sollbruchstelle größer als
die Bruchfestigkeit des Kabelseils, so dass die gesamte Spannung,
die auf den Kabelkopf übertragen
werden kann, zum Zwecke des Befreiens der Werkzeug-Kette aus ihrer
verklemmten Position aufgebracht werden kann. In einem anderen Modus
kann die Sollbruchstelle gebrochen werden, ohne dass die Bruchfestigkeit
des Kabelseil in irgendeiner Herablasstiefe überschritten wird.
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Im
US-Patent 6,032,733 an Ludwig et al. ist eine Verriegelungsanordnung
zum lösbaren
Verbinden eines Kabelseils mit einem Kabelkopf beschrieben, welche
in zwei Moden arbeitet. Die Verriegelungsanordnung weist einen in
einem Innengehäuse verkeilten
Ankerteil auf. Der Ankerteil hat eine Zugfestigkeit, die größer ist
als der sichere Zug des Kabelseils, wobei der "sichere Zug" des Kabelseils als Spannung definiert
ist, die die halbe Bruchfestigkeit des Kabelseils nicht übersteigt.
Der Ankerteil weist einen eingeschnürten Teil und eine Bohrung
auf, die von dem eingeschnürten
Teil zu dem Körper
des Ankerteils verläuft.
Ein Verriegelungsteil-Gehäuse
ist in den eingeschnürten
Teil des Ankerteils eingefädelt, und
eine Kammer ist in dem Verriegelungsteil-Gehäuse
ausgebildet. Ein Verriegelungsteil-Schaft verläuft durch die Kammer. Ein Ende
des Verriegelungsteil-Schafts ist mit dem Kabelseil gekoppelt. Der
Verriegelungsteil-Schaft weist einen aufgeweiteten Teil auf, der
die Kammer in zwei Kammerteile unterteilt. In der Verriegelungsposition
besteht ein Presssitz zwischen dem Verriegelungsteil-Schaft und
dem Verriegelungsteil-Gehäuse,
wobei der obere Kammerteil ein schmelzbares Material enthält und das
Volumen des unteren Kammerteils im wesentlichen Null ist. Die Verriege lungsanordnung
weist ferner Heizungen zum Erwärmen
des schmelzbaren Materials auf.
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Bei
Normalbetrieb koppelt die Verriegelungsanordnung das Kabelseil mit
dem Kabelkopf-Gehäuse.
Wenn das Kabelseil von dem Kabelkopf gelöst werden soll, sendet der
Bediener einen Befehl an eine Umschaltanordnung, die dann Strom
zu den Heizungen leitet. Die Heizungen, die mit dem Verriegelungsteil-Gehäuse in Kontakt
stehen, erwärmen das
Metall des Verriegelungsteil-Gehäuses,
wodurch bewirkt wird, dass sich das Verriegelungsteil-Gehäuse und
der aufgeweitete Teil des Verriegelungsteil-Schafts ausdehnen. Das
Verriegelungsteil-Gehäuse
hat einen größeren Dehnungskoeffizient
als der aufgeweitete Teil des Verriegelungsteil-Schafts. Somit bildet
sich ein Spalt zwischen dem Verriegelungsteil-Gehäuse und
dem aufgeweiteten Teil des Verriegelungsteil-Schafts, wenn das Verriegelungsteil-Gehäuse erwärmt ist.
Das erwärmte
Verriegelungsteil-Gehäuse
bewirkt ferner, dass das schmelzbare Material in dem oberen Kammerteil
schmilzt. Das geschmolzene schmelzbare Material fließt durch den
zwischen dem Verriegelungsteil-Gehäuse und dem aufgeweiteten Teil
des Verriegelungsteil-Schafts gebildeten Spalt in den unteren Kammerteil.
Wenn das schmelzbare Material in den unteren Kammerteil fließt, bewirkt
die von dem Kabelseil auf den Verriegelungsteil-Schaft aufgebrachte
Spannung, dass sich der Verriegelungsteil-Schaft nach oben bewegt. Dadurch
bewegt sich der Verriegelungsteil-Schaft in die unverriegelte Position.
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Im
US-Patent 4,275,786 ist eine Vorrichtung zum lösbaren Verbinden eines Kabels
mit einem Werkzeug beschrieben.
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ZUSAMMENFASSENDER ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Bei
einem Aspekt betrifft die Erfindung eine Kabellösevorrichtung mit einem Gehäuse und
einem an einem Ende des Gehäuses
angebrachten Verriegelungsteil. Das Verriegelungsteil weist eine
zentrale Öffnung
und mehrere vor stehende Elemente auf, welche sich in das Gehäuse erstrecken.
Ein lösbares Verbindungsteil
ist in dem Gehäuse
angebracht. Ein in dem Gehäuse
angeordneter Aktuator weist ein Ende auf, das sich in der zentralen Öffnung des
Verriegelungsteils befindet, und weist ein anderes Ende auf, das
mit dem lösbaren
Verbindungsteil in Kontakt steht. Der Aktuator ist zwischen einer
ersten Position vor der Aktivierung des lösbaren Verbindungsteils und
einer zweiten Position bei aktiviertem lösbaren Verbindungsteil bewegbar.
Vor der Aktivierung des lösbaren
Verbindungsteils wird das Verriegelungsteil durch einen Presssitz
zwischen den vorstehenden Elementen und dem Gehäuse festgehalten. Nach der Aktivierung
des lösbaren
Verbindungsteils werden die vorstehenden Elemente durch Aufbringen
einer Spannung auf das Verriegelungsteil gebogen, wodurch das Verriegelungsteil
von dem Gehäuse
gelöst wird.
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Bei
einigen Ausführungsformen
weisen die vorstehenden Elemente abgeschrägte Außenflächen zum Angreifen an einer
an dem Gehäuse
ausgebildeten abgeschrägten
Innenfläche
auf. Bei einigen Ausführungsformen
weisen die vorstehenden Elemente abgeschrägte Innenflächen zum Angreifen an einer an
dem Aktuator ausgebildeten abgeschrägten Außenfläche auf. Bei einigen Ausführungsformen
weist das lösbare
Verbindungsteil mehrere Verbindungsteilsegmente, die von einer Feder
zusammengehalten werden, und eine Heizung zum Schmelzen einer Lötverbindung
in der Feder derart, dass sich die Feder ausdehnen kann, auf. Bei
einigen Ausführungsformen
ist eine Feder zum Aufbringen einer Kraft auf den Aktuator vorgesehen,
und zwar derart, dass sich der Aktuator in Richtung des lösbaren Verbindungsteils
bewegt, wenn das lösbare
Verbindungsteil aktiviert ist.
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Bei
einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Kabelkopf mit
einem Kopfgehäuse
und einem Kabellösevorrichtungs-Gehäuse in dem
Kopfgehäuse.
Der Kabelkopf weist ferner ein an einem Ende des Kabellösevorrichtungs-Gehäuses angebrachtes
Verriegelungsteil auf. Das Verriegelungsteil weist eine zentrale Öffnung und
mehrere vorstehende Elemente auf, die sich in das Kabellösevorrichtungs-Gehäuse erstrecken.
Der Kabelkopf weist ferner ein mit dem Verriegelungsteil gekoppeltes
Kabel-Verbindungsteil auf. Ein lösbares
Verbindungsteil ist in dem Kabellösevorrichtungs-Gehäuse angebracht,
und ein Aktuator weist ein Ende auf, das sich in der zentralen Öffnung des
Verriegelungsteils befindet, und weist ein anderes Ende auf, das
mit dem lösbaren
Verbindungsteil in Kontakt steht. Der Aktuator ist zwischen einer
ersten Position vor der Aktivierung des lösbaren Verbindungsteils und
einer zweiten Position bei aktiviertem lösbaren Verbindungsteil bewegbar.
Vor der Aktivierung des lösbaren
Verbindungsteils wird das Verriegelungsteil durch einen Presssitz
zwischen den vorstehenden Elementen und dem Gehäuse festgehalten. Nach der
Aktivierung des lösbaren
Verbindungsteils werden die vorstehenden Elemente durch Aufbringen
einer Spannung auf das Verriegelungsteil gebogen, wodurch das Verriegelungsteil
von dem Gehäuse
gelöst
wird.
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Bei
einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Bohrlochmesswerkzeug
mit einem Kopfgehäuse
und einem Kabellösevorrichtungs-Gehäuse in dem
Kopfgehäuse.
Der Kabelkopf weist ferner ein an einem Ende des Kabellösevorrichtungs-Gehäuses angebrachtes
Verriegelungsteil auf. Das Verriegelungsteil weist eine zentrale Öffnung und
mehrere vorstehende Elemente auf, die sich in das Kabellösevorrichtungs-Gehäuse erstrecken.
Der Kabelkopf weist ferner ein mit dem Verriegelungsteil gekoppeltes
Kabel-Verbindungsteil auf. Ein lösbares
Verbindungsteil ist in dem Kabellösevorrichtungs-Gehäuse angebracht,
und ein Aktuator weist ein Ende auf, das sich in der zentralen Öffnung des
Verriegelungsteils befindet, und weist ein anderes Ende auf, das
mit dem lösbaren
Verbindungsteil in Kontakt steht. Der Aktuator ist zwischen einer
ersten Position vor der Aktivierung des lösbaren Verbindungsteils und
einer zweiten Position bei aktiviertem lösbaren Verbindungsteil bewegbar.
Ein Tieflochwerkzeug ist mit dem Kopfgehäuse und dem Kabellösevorrichtungs-Gehäuse gekoppelt.
Vor der Aktivierung des lösbaren
Verbindungsteils wird das Verriegelungsteil durch einen Presssitz
zwischen den vorstehenden Elementen und dem Gehäuse festgehalten. Nach der Aktivierung
des lösbaren
Verbindungsteils werden die vorstehenden Elemente durch Aufbringen
einer Spannung auf das Verriegelungsteil gebogen.
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Weitere
Aspekte und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung
und der beiliegenden Patentansprüche
offensichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine elektrisch gesteuerte Lösevorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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2 zeigt
einen Querschnitt der in 1 dargestellten Lösevorrichtung;
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3 zeigt
die in 1 dargestellte Lösevorrichtung in einem Bohrlochmesswerkzeugkopf;
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4 zeigt
ein Bohrlochmesswerkzeug, das an einem Ende eines Kabelseils in
einem Bohrloch hängt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen
der Erfindung betreffen eine elektrisch gesteuerte Lösevorrichtung
für einen Tiefbohrlochwerkzeug-Kabelkopf,
z. B. einen Tiefbohrloch-Messwerkzeugkopf. Die elektrisch steuerbare
Lösevorrichtung
weist zwei Betriebsmoden auf. Im ersten Betriebsmodus überträgt die elektrisch
gesteuerte Lösevorrichtung
die von einem Kabelseil auf den Kabelkopf aufgebrachte Spannung
auf die mit dem Kabelkopf gekoppelten Tiefbohrlochwerkzeuge, ohne
dass das Kabelseil vom Kabelkopf gelöst wird. Im zweiten Betriebsmodus
löst die
elektrisch gesteuerte Vorrichtung das Kabelseil vom Kabelkopf, wenn eine
geringe Spannung auf den Kabelkopf aufgebracht wird. Die elektrisch
gesteuerte Lösevorrichtung
kann unabhängig
von der von ihr übertragenen Zugkraft
zum Lösen
des Kabelseils aktiviert werden.
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Verschiedene
Ausführungsformen
der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt
eine elektrisch gesteuerte Lösevorrichtung 2 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Die Lösevorrichtung 2 weist einen
oberen Gehäusekörper 4 und
einen unteren Gehäusekörper 6 auf.
Der obere Gehäusekörper 4 ist beispielsweise über eine
Gewindeverbindung 8 mit dem unteren Gehäusekörper 6 gekoppelt.
Ein O-Ring 7 bildet eine Dichtung zwischen dem oberen Gehäusekörper 4 und
dem unteren Gehäusekörper 6.
Der obere Gehäusekörper 4 ist
mit einer zentralen Öffnung 10 versehen,
und der untere Gehäusekörper 6 ist
mit einer zentralen Kammer 12 versehen. Ein Verriegelungsteil 14 ist
an dem oberen Gehäusekörper 4 angebracht.
Das Verriegelungsteil 14 weist einen Verriegelungsteil-Kopf 16 und
Finger 18 auf, die von dem Verriegelungsteil-Kopf 16 abstehen.
Die Finger 18 erstrecken sich in die in dem oberen Gehäusekörper 4 ausgebildete
zentrale Öffnung 10.
Die Finger 18 weisen abgeschrägte Flächen 20 auf, die zum
Angreifen an einer abgeschrägten
Fläche 22 an der
Innenwand des oberen Gehäusekörpers 4 vorgesehen
sind. Ein O-Ring 24 bildet eine Dichtung zwischen dem Verriegelungsteil-Kopf 16 und
dem oberen Gehäusekörper 4.
Ein Aktuator 26 ist in einer in dem Verriegelungsteil 14 ausgebildeten
zentralen Öffnung 28 angeordnet.
Ein unterer Teil 30 des Aktuators 26 verläuft durch
den oberen Gehäusekörper 4 in
die in dem unteren Gehäusekörper 6 ausgebildete zentrale
Kammer 12. Der Aktuator 26 weist eine konisch
verlaufende Fläche 32 auf,
die an konisch verlaufenden Flächen 34 an
den Fingern 18 angreift. Ein O-Ring 35 bildet
eine Dichtung zwischen dem Verriegelungsteil-Kopf 16 und
dem Aktuator 26.
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Eine
gesplittete Rollenanordnung 36 ist in der in dem unteren
Gehäusekörper 6 ausgebildeten Kammer 12 angeordnet.
Gemäß 2 weist
die gesplittete Rollenanordnung 36 vier Rollenteile 44 und eine
Widerstandsheizung 46 auf, die in einer Ringstruktur angeordnet
sind. Die Rollenteile 44 sind vorzugsweise aus wärmebeständigem Material
gefertigt. Eine Metallfeder oder -spirale 45 ist eng um die
Rollenteile 44 und die Widerstandsheizung 46 gewickelt
und festgelötet,
wie als Lötverbindung 47 dargestellt.
Auf diese Weise werden die Rollenteile 44 zusammengehalten.
Bei einer Ausführungsform
ist die Metallfeder 45 aus wärmebeständigem leitendem Material,
wie z. B. einer Beryllium-Nickel-Legierung, gefertigt.
Wie nachstehend genauer beschrieben, liegt der Zweck der Widerstandsheizung 46 darin,
die Lötverbindung 47 zu
schmelzen, so dass sich die Metallfeder 45 ausdehnt. Wenn
sich die Metallfeder 45 ausdehnt, werden die Rollenteile 44 getrennt.
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Gemäß 1 weist
der untere Gehäusekörper 6 zwei
Aperturen 48, 50 zum Aufnehmen von isolierenden
elektrischen Durchführungen 52 bzw. 54 auf.
O-Ringe 49, 51 bilden
Dichtungen zwischen dem unteren Gehäusekörper 6 und den Durchführungen 52 bzw. 54.
Die elektrischen Durchführungen 52, 54 liefern
den zum Versorgen der (in 2 gezeigten) Widerstandsheizung 46 benötigten elektrischen Strom.
Eine Platte 38 aus Isoliermaterial ist zwischen der gesplitteten
Rollenanordnung 36 und dem unteren Gehäusekörper 6 angeordnet.
Ein Nasenteil 40 des Aktuators 26 steht mit der
gesplitteten Rollenanordnung 36 in Kontakt. Eine zwischen
dem Aktuator 26 und dem oberen Gehäusekörper 4 angeordnete Feder 42 bringt
eine Vorspannkraft derart auf den Aktuator 26 auf, dass
der Nasenteil 40 des Aktuators 26 an den (in 2 gezeigten)
Rollenteilen 44 in der gesplitteten Rollenanordnung 36 gehalten
wird.
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Die
Lösevorrichtung 2 weist
zwei Betriebsmoden auf. In Modus Eins überträgt die Lösevorrichtung eine auf das
Verriegelungsteil 14 aufgebrachte Spannung, ohne dass sich
die Finger 18 von dem oberen Gehäusekörper 4 trennen. In
Modus Zwei können
die Finger 18 durch eine geringe, auf das Verriegelungsteil 14 aufgebrachte
Spannung von dem oberen Gehäusekörper 4 getrennt
werden. In Modus Eins kann eine Zugkraft über die Fläche 55 des Verriegelungsteils 14 auf
das Verriegelungsteil 14 aufgebracht werden. Die auf das
Verriegelungsteil 14 aufgebrachte Spannung wird über die
Flächen 20, 22 auf
den oberen Gehäusekörper 4 übertragen.
Der durch das Abschrägen
der Flächen 20, 22 erziele
Effekt liegt darin, dass sich die Finger 18 biegen, wodurch bewirkt
wird, dass eine Druckkraft über
die Flächen 32, 34 auf
den Aktuator 26 aufgebracht wird. Durch den von der Grenzfläche der
Finger 18 und des Aktuators 26 an den Flächen 32, 34 erzielten
Effekt wird der Aktuator 26 gegen die gesplittete Rollenanordnung 36 gedrückt, wodurch
eine Druckkraft an der Grenzfläche 57 zwischen
dem Nasenteil 40 des Aktuators 26 und der gesplitteten
Rollenanordnung 36 erzeugt wird. Die gesplittete Rollenanordnung 36 bringt
wiederum eine Druckkraft auf die Isolierplatte 38 auf,
und die Isolierplatte 38 bringt wiederum eine Druckkraft über eine
Grenzfläche 61 auf
den unteren Gehäusekörper 6 auf.
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Der
untere Gehäusekörper 6 ist
derart mit dem oberen Gehäusekörper 4 gekoppelt,
dass eine Druckkraft von den Fingern 18 über die
Flächen 20, 22, über die
Flächen 32, 34, über die
Grenzfläche 57 zwischen
dem Aktuator 26 und der gesplitteten Rollenanordnung 36, über die
Grenzfläche 59 zwischen der
gesplitteten Rollenanordnung 36 und der Isolierplatte 38 und über die
Grenzfläche 61 zwischen
der Isolierplatte 38 und dem unteren Gehäusekörper 6 wirkt.
Solange die Druckschleife wirksam ist, können sich die Finger 18 nicht
biegen, und sie werden über einen
Presssitz relativ zu dem oberen Gehäusekörper 4 festgehalten.
Somit kann eine Zugkraft von den Fingern 18 auf den oberen
Gehäusekörper 4 übertragen
werden, ohne dass sich die Finger 18 von dem oberen Gehäusekörper 4 trennen.
Die auf den oberen Gehäuseteil 4 übertragene
Zugkraft wird dann über
die Verbindung 8 zwischen dem oberen Gehäusekörper 4 und
dem unteren Gehäusekörper 6 auf den
unteren Gehäusekörper 6 übertragen.
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In
Modus Eins werden die (in 2 gezeigten)
Rollenteile 44 von der Metallfeder 45 zusammengehalten
und werden die Finger 18 relativ zu dem oberen Gehäusekörper 4 festgehalten.
In Modus Zwei können
die Finger 18 mittels einer geringen, auf das Verriegelungsteil 14 aufgebrachten
Spannung von dem oberen Gehäusekörper 4 getrennt werden.
Zum Umschalten der Lösevorrichtung 2 von Modus
Eins zu Modus Zwei wird ein Befehl zu einer (nicht gezeigten) Umschaltanordnung
gesendet, um die (in 2 gezeigte) Wider standsheizung 46 einzuschalten.
Die (nicht gezeigte) Umschaltanordnung leitet Strom durch die elektrischen
Durchführungen 52, 54 zu
der (in 2 gezeigten) Widerstandsheizung 46.
Die (in 2 gezeigte) Widerstandsheizung 46 schmilzt
die Lötverbindung 47 in
der Metallfeder 45, wie oben beschrieben, wodurch sich
die Metallfeder 45 ausdehnen kann und sich die Rollenteile 44 trennen
können.
Wenn sich die Rollenteile 44 trennen, bewegt sich der Aktuator 26 nach
unten. Die Kraft, die bewirkt, dass sich der Aktuator 26 nach
unten bewegt, stammt von der Feder 42 und dem Effekt der
Abschrägung
zwischen den Flächen 20, 22 und 32, 34,
der durch die auf das Verriegelungsteil 14 aufgebrachte
Spannung erzeugt worden ist. In diesem Zustand kann die oben beschriebene
Druckschleife nicht mehr wirken und werden durch eine geringe, auf
den oberen Gehäusekörper 4 aufgebrachte Spannung
die Finger 18 von dem oberen Gehäusekörper 4 getrennt. Wenn
die Finger 18 von dem oberen Gehäusekörper 4 getrennt sind,
kann das Verriegelungsteil 14 von der Lösevorrichtung 2 weggenommen
werden.
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Vorzugsweise
bricht die von der O-Ring-Dichtung 35 gebildete Abdichtung,
wenn sich die Rollenteile 44 trennen und sich der Aktuator 26 nach
unten bewegt. Dadurch kann die Lösevorrichtung 2 derart
von einer in dem Bohrloch vorhandenen Flüssigkeit überflutet werden, dass ein
Druckgleichgewicht zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Lösevorrichtung 2 hergestellt
wird. Dies ist erforderlich, da das Innere der Lösevorrichtung 2 anfangs
Atmosphärendruck
aufweist und es notwendig sein kann, die Lösevorrichtung 2 bei
Außenumgebungsdrücken von
137880 kPa (20.000 psi) zu trennen. Wenn sich die Lösevorrichtung 2 nicht
im Druckgleichgewicht befinden würde,
wären die
das Verriegelungsteil 14 und den oberen Gehäusekörper 4 haltenden
Druckkräfte
zu groß,
so dass sich die Finger 18 nicht von dem oberen Gehäusekörper 4 trennen könnten. Das
Fluten der Lösevorrichtung 2 erzeugt ferner
eine zusätzliche
Kraft zum Abwärtsbewegen des
Aktuators 26. Ferner ermöglicht es die abgeschrägte Form
der Flächen 32 des
Aktuators 26, dass die Lösevorrichtung 2 getrennt
wird, während eine
Spannung von der Lösevorrichtung 2 übertragen
wird. Wenn die Fläche 32 parallel
zu der Achse der Löse vorrichtung 2 verlaufen
würde,
würden
Reibungskräfte
verhindern, dass sich der Aktuator 26 bewegt, während die
Lösevorrichtung 2 eine
Spannung überträgt, selbst
wenn die Rollenteile 44 getrennt sind.
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3 zeigt
einen Bohrlochmesswerkzeug-Kabelkopf 60. Es sei darauf
hingewiesen, dass der Kabelkopf 60 nicht in seiner Gesamtheit
gezeigt ist, damit die Erfindung nicht unklar wird. Im Betrieb wäre das untere
Ende des Kabelkopfs 60 mit einer (nicht gezeigten) Bohrlockmesswerkzeuganordnung gekoppelt.
Der Kabelkopf 60 weist ein Außengehäuse 62 auf. Die (in 1 gezeigte)
elektronisch gesteuerte Lösevorrichtung 2 ist
in dem Außengehäuse 62 angebracht.
Ein Einziehansatz 66 ist am oberen Ende des Außengehäuses 62 angebracht.
Der Einziehansatz 66 weist eine zentrale Bohrung 68 zum Aufnehmen
einer Hülle 70 auf.
Das untere Ende der Hülle 70 ist
an dem Verriegelungsteil-Kopf 16 der Lösevorrichtung 2 befestigt.
Ein Gehäuse 73 ist
mit dem oberen Ende der Hülle 70 verbunden.
In dem Gehäuse 73 befindet
sich eine Seilhülse 72 mit
einer Apertur 74 zum Aufnehmen eines (nicht gezeigten)
Kabelseils. Eine Aderendhülse 76 ist
in der Hülle 70 angebracht.
Die Aderendhülse 76 verbindet
die Anschlussenden der Adern in dem (nicht gezeigten) Kabelseil mit
einem Verbindungsteil 78 in der Hülle 70. Das Verbindungsteil 78 ist
wiederum über
eine elektrische Verdrahtung 80 mit dem restlichen Werkzeug
verbunden. Auf diese Weise können
Signale über
das (nicht gezeigte) Kabelseil zu und von der Oberfläche übertragen
werden.
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4 zeigt
den am Ende eines Kabelseils 84 in einem Bohrloch 82 hängenden
Kabelkopf 60. Das Kabelseil 84 wird von einer
an der Oberfläche
befindlichen Winde 86 abgegeben. Im Betrieb wird die Spannung
von der an der Oberfläche
befindlichen Winde 86 über
das Kabelseil 84 auf den Kabelkopf 60 übertragen.
Die auf den Kabelkopf 60 übertragene Spannung wird dann
auf die Bohrlochmesswerkzeuganordnung 64 übertragen,
die über
die in dem Kabelkopf 60 angeordnete Lösevorrichtung 2 (siehe 3)
mit dem Kabelkopf 60 verbunden ist. Bei einem normalem
Bohrlochmessvorgang befindet sich die in dem Kabelkopf 60 angeordnete
Lösevorrichtung 2 (siehe 3)
in Modus Eins, in dem sie hohe Spannungen überträgt, ohne sich zu trennen. Falls gewünscht, wird
die in dem Kabelkopf 60 angeordnete Lösevorrichtung 2 (siehe 3)
in Modus Zwei betätigt,
und sie trennt sich, wobei nur eine geringe Zugkraft auf die Vorrichtung
aufgebracht wird.
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In
Modus Zwei sendet der Bediener zuerst einen Befehl an die (nicht
gezeigte) Tiefloch-Umschaltanordnung zum Antreiben der (in 2 gezeigten)
Widerstandsheizung 46. Die (in 2 gezeigte)
Widerstandsheizung 46 schmilzt die Lötverbindung 47 in
der (in 2 gezeigten) Metallfeder 45,
damit sich die (in 2 gezeigten) Rollenteile 44 trennen
können.
Wenn sich die (in 2 gezeigten) Rollenteile 44 trennen,
werden durch eine geringe, auf die Lösevorrichtung 2 angebrachte
Zugkraft die (in 1 gezeigten) Finger 18 von
dem (in 1 gezeigten) oberen Gehäusekörper 4 getrennt.
Wenn die (in 1 gezeigten) Finger 18 von
dem (in 1 gezeigten) oberen Gehäusekörper 4 getrennt
sind, können
das (in 1 gezeigte) Verriegelungsteil 14 und die
anderen mit dem Verriegelungsteil 14 gekoppelten Komponenten,
z. B. die Aufnahmehülse 70,
von dem Kabelkopf 60 gelöst und an die Oberfläche gezogen
werden. Der restliche Kabelkopf 60 und die Bohrlochmesswerkzeuganordnung 64 können dann unter
Verwendung eines (nicht gezeigten) Einziehwerkzeugs aus dem Bohrloch 82 gezogen
werden.
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Die
Erfindung ist dahingehend von Vorteil, dass sie eine elektrisch
gesteuerte Sollbruchstelle aufweist, die unabhängig von der durch sie übertragenen
Spannung einen Lösevorgang
bewirkt. Die Lösevorrichtung
arbeitet in einem von zwei Moden. In Modus Eins trennt sich die
Lösevorrichtung
während der
Spannungsübertragung
nicht. In diesem Modus ist die Sollbruchstelle dann das Kabelseil.
In Modus Zwei trennt sich die Lösevorrichtung
bei einer geringen aufgebrachten Spannung. Die Lösevorrichtung trennt sich unabhängig von
der von ihr übertragenen Spannung.
Die Lösevorrichtung
kann sich in einem Kabelkopf, wie in 3 gezeigt,
oder generell in einem beliebigen Kabelkopf befinden.
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Obwohl
die Erfindung anhand einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen
beschrieben worden ist, erkennen Fachleute anhand der vorliegenden
Beschreibung, dass weitere Ausführungsformen möglich sind,
ohne dass dadurch vom Umfang der Erfindung, wie er hier beschrieben
ist, abgewichen wird. Entsprechend darf der Umfang der Erfindung nur
durch die beiliegenden Patentansprüche eingeschränkt werden.