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Diese
Erfindung betrifft eine Kugelbaugruppe zur Verwendung beim Aktivieren
eines Bypasswerkzeugs in einem Bohrgestänge.
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Beim
Bohren durch die Erdkruste, um unterirdische Kohlenwasserstoffvorkommen
(Gas und/oder Öl)
anzuzapfen, wird üblicherweise
ein sogenanntes Bohrgestänge
verwendet, das von der Erdoberfläche
aus angetrieben wird und an seinem unteren Ende eine Bohrkrone aufweist.
Es ist auch üblich,
Bohrschlamm von der Erdoberfläche über das Bohrgestänge zur
Bohrkrone zu leiten, um die Krone zu schmieren und zu kühlen, der
aber dann durch den Ringraum zwischen dem Bohrgestänge und
dem üblichen
umgebenden Futterrohr zur Erdoberfläche zurückkehrt und dabei auch die
Bohrtrümmer
zur Erdoberfläche
mitführt,
die während
des Bohrvorgangs entstehen.
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Während typischer
Bohrvorgänge
kommt es oft zu Problemen aufgrund von Druckunterschieden zwischen
der angebohrten geologischen Formation und der Erdoberfläche oder
zwischen dem Bohrschlamm und der Formation. Zu den Hauptproblemen,
die daraus resultieren können,
gehören
Ausblasen (Blow-out),
Festwerden des Bohrgestänges
(Differential Sticking) und Schlammzirkulationsverluste. Jedes dieser
Probleme kann sehr gefährlich
sein und erfordert oft teure Lösungen.
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Eine
bevorzugte Lösung
des Problems ist das Anordnen eines Bypasswerkzeugs in dem Bohrgestänge, das
ein Durchflussgehäuse
enthält,
durch das der Schlamm fließen
und dann bis zur Bohrkrone gelangen kann, wenn das Werkzeug in einem
normalen deaktivierten Modus arbeitet. Wenn jedoch ein Problem auftritt
(zum Beispiel ein Zirkulationsverlust, wenn Bohrfluid in die Formation
abfließt,
und Zirkulationsverlustausgleichsmaterial in die Formation eingespritzt werden
soll), so wird das Werkzeug aktiviert, so dass der Bohrschlamm seitlich
durch eine Bypassöffnung
in der Wand des Gehäuses
umgeleitet wird und nicht mehr abwärts durch das Gehäuse fließt.
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Zum
Aktivieren des Bypasswerkzeugs ist die Verwendung einer Aktivierungskugel
bekannt, die von der Erdoberfläche
aus in das Bohrgestänge
abgelassen wird und sich in dem Bohrgestänge abwärts bewegt, bis sie mit einem
Ventilsitz in dem Werkzeug in Eingriff gelangt. Dadurch wird das
Werkzeug aktiviert, so dass Bohrschlamm in dem Bohrgestänge über dem
Werkzeug nicht mehr abwärts
durch das Werkzeug fließen
kann, sondern seitlich durch die Bypassöffnung umgeleitet wird.
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Ein
Beispiel einer solchen Anordnung ist in US-Patent Nr. 4,889,199
offenbart, wo die Aktivierungskugel eine große verformbare Kugel aus Kunststoffmaterial
ist, die den Ventilsitz in Eingriff nimmt (der sich in einer linear
verschiebbaren Steuerhülse befindet,
die Teil des Werkzeugs ist), und wenn sich der Schlammdruck über der
Kugel aufbaut, so drängt die
Kugel die Hülse
entgegen einer Federvorspannung abwärts, so dass der Schlamm in
die Bypassöffnung
gelangen kann.
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Wenn
das Werkzeug deaktiviert werden soll, so wird eine zweite kleine
(und harte) Kugel in das Bohrgestänge hinabgelassen, die über der
großen verformbaren
Kugel zum Stillstand kommt und gleichzeitig den Zugang zur Bypassöffnung versperrt. Dadurch
wird der transversale Bypassfluss des Schlamms gestoppt, wodurch
der Druck über
der Kugel wieder ansteigt, und wenn er einen bestimmten Wert erreicht
hat, so wird die große
Kugel dergestalt nach innen verformt, dass sich nun beide Kugeln
abwärts
durch das Werkzeug bewegen können
(und in der Regel durch eine tiefer gelegene Kugelauffangvorrichtung
aufgenommen werden). Die Steuerhülse kehrt
dann unter ihrer Federvorspannung in ihre Ausgangsposition zurück, so dass
der Schlamm wieder der Länge
nach durch das Gehäuse
fließen
kann.
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Die
Verwendung einer Aktivierungskugel (die große verformbare Kugel) und der
Deaktivierungskugel (die kleine harte Kugel) funktioniert in der
Praxis gut und ist ein sehr nützliches
Hilfsmittel, das den Bohrarbeitern zur Verfügung steht. Während sich aber
die große
verformbare Kugel problemlos in dem Bohrgestänge abwärts bewegen kann, um den Ventilsitz
in Eingriff zu nehmen, wenn gepumpter Schlammdruck in dem Bohrgestänge über der
Kugel zur Verfügung
steht, bewegt sie sich viel langsamer, wenn kein gepumpter Druck
zur Verfügung
steht. In einer solchen Situation kann sich die Kugel dann nur noch
unter der Einwirkung der Schwerkraft abwärts bewegen und bewegt sich
daher langsamer, bevor sie mit dem Ventilsitz in Eingriff gelangt.
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Die
vorliegende Erfindung wurde daher in erster Linie unter dem Gesichtspunkt
eines verbesserten Hinunterlassens einer Aktivierungskugel in dem
Bohrgestänge
durch bessere Ausnutzung der Schwerkraft auf die Kugel entwickelt.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Bypasswerkzeug zum Einbau in ein Bohrgestänge in Kombination
mit einer Aktivierungskugelbaugruppe bereitgestellt, die dazu dient,
das Werkzeug zwischen einem aktivierten Modus und einem deaktivierten
Modus umzuschalten, wobei das Werkzeug Folgendes aufweist:
ein
Durchflussgehäuse,
durch das Bohrschlamm hindurchfließen kann, wenn das Werkzeug
deaktiviert ist;
eine Steuerhülse, die in Längsrichtung
des Werkzeugs zwischen einem Durchflussmodus und einem Bypassmodus
bewegbar ist;
eine Bypassöffnung
in dem Werkzeug, durch die Schlamm hindurchfließen kann, wenn sich die Steuerhülse in ihrem
Bypassmodus befindet; und
einen Ventilsitz, der von der Aktivierungskugelbaugruppe
in Eingriff genommen werden kann, um ihre Hülse in ihren Bypassmodus zu
bewegen und dadurch den Schlamm vom Durchfluss durch das Gehäuse zu einem
Bypassfluss durch die Bypassöffnung
umzuleiten;
und wobei die Aktivierungskugelbaugruppe Folgendes
umfasst:
eine verformbare Kugel von einer Größe, die
ausreichend ist, um den Ventilsitz in Eingriff zu nehmen und durch
den Ventilsitz festgehalten zu werden; und
ein Gewicht, das
an der Kugel angebracht ist und dazu dient, die Bewegung der Baugruppe
mit Hilfe der Schwerkraft zu unterstützen, um die Kugel mit dem
Ventilsitz in Eingriff zu bringen, wobei das Gewicht kleinere Querabmessungen
hat als die Kugel, so dass es in der Lage ist, sich abwärts durch
den Ventilsitz hindurchzubewegen und die Kugel in Eingriff mit dem
Ventilsitz zu ziehen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Gewicht fest und nicht-verformbar und kann die Form eines
Fallbolzens annehmen, wenn es an der Kugel angebracht ist.
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Das
Gewicht kann nach außen
hervorstehende Rippen aufweisen, die seine Gesamt-Querabmessungen
vergrößern, d.
h. sie ragen seitwärts nach
außen
weiter hervor, als der Ventilsitz im Durchmesser misst. Jedoch sind
die Rippen so hergestellt, dass sie sich wenigstens teilweise so
verformen können,
dass das Gewicht gemeinsam mit den Rippen abwärts durch den Ventilsitz hindurchpasst.
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Die
Rippen können
aus einem Elastomermaterial bestehen und während der Abwärtsbewegung der
Kugelbaugruppe im Bohrgestänge
und/oder während
der Abwärtsbewegung
der Kugelbaugruppe im Ventilsitz als Wischerblätter fungieren.
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Die
Kugel ist vorzugsweise hohl und ist in einer Ausführungsform
in der Lage, eine im Wesentlichen vollständige Abdichtung herzustellen
und dadurch einen Durchfluss des Fluids (Schlamms) durch das Gehäuse zu verhindern
und das gesamte Fluid so umzuleiten, dass es über die Bypassöffnung fließt. Jedoch
kann es unter bestimmten Umständen
wünschenswert
sein, einen begrenzten Anteil des Fluids weiterhin durch den Durchgang
hindurchfließen
zu lassen, obgleich der größte Teil
des Fluids zur Bypassöffnung
gelenkt wird. Dies kann von Vorteil sein, wenn die Kugelbaugruppe
zum Bohren oder zur weiteren Arbeit an zuvor gebohrten Bohrlöchern verwendet
wird.
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Darum
kann in einer zweiten Ausführungsform
ein schmaler Durchflusskanal mit offenem Ende vorhanden sein, der
sich in Längsrichtung
der Kugelbaugruppe zwischen einem Einlassende in der Kugel und einem
Auslassende in dem Gewicht erstreckt.
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In
einer dritten Ausführungsform
kann ein Mittel an der Kugel angeordnet sein, um gewünschtenfalls
das Lösen
der Kugel von dem Ventilsitz mit Hilfe eines über ein Drahtseil zugeführten Rückholwerkzeugs
zu unterstützen.
In einer einfachen Form kann eine geeignete Hakenform von einer
Seite der Kugel abstehen, die der Seite der Kugel gegenüberliegt,
an der das Gewicht angebracht ist. Die Hakenform kann durch eine
sogenannte Fangschulter gebildet werden.
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In
einer vierten Ausführungsform
kann das Gewicht mit einer seitlich abstehenden Ablenkplatte versehen
sein, die den von einer Pumpe bewirkten Transport der Kugelbaugruppe
unterstützt,
was besonders nützlich
ist, wenn das Bohrge stänge
einem nicht-vertikalen Pfad, insbesondere einem horizontalen oder
nahezu horizontalen Pfad, folgt. Die Ablenkplatte ist elastisch
verformbar, was es ermöglicht, dass
das Gewicht abwärts
durch den Ventilsitz hindurch gedrängt werden kann, um die Kugel
in Eingriff mit dem Sitz zu bringen.
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In
einer fünften
Ausführungsform
kann auf der Kugel-und-Gewicht-Baugruppe
ein Arretierungsspaltring angeordnet sein, der es ermöglicht,
dass die Baugruppe lochabwärts
in das Werkzeug gepumpt werden kann. Wenn die Baugruppe das Werkzeug erreicht,
so verformt sich der Spaltring beim Passieren des Ventilsitzes und
arretiert die Baugruppe in den Sitz. Dies ist beim Arretieren des
Bypasssystems effektiv. Bei dem arretierenden Bypasssystem ist die Öffnung in
der offenen Position arretiert, bis die Kugel durch den Sitz geblasen
ist und das Werkzeug deaktiviert. Wenn die Kugel-Sitz-Baugruppe
nicht an dem Sitz befestigt ist, so löst sie sich aus dem Sitz und verschließt die Öffnung.
Dies würde
den Betrieb behindern, wenn es gewünscht wird, durch die Öffnung hindurch
zu pumpen. Diese Ausführungsform
ist darum sehr effektiv, um die Baugruppe in dem Sitz und nicht
in der Öffnung
zu halten, wenn das Bohrgestänge
nicht-vertikal, zum Beispiel horizontal, ist.
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Das
Werkzeug der Erfindung, das in einem Futterrohrabschnitt eines Bohrgestänges montiert werden
kann, kann sich in jedem beliebigen Bohrlochwerkzeug wiederfinden,
das durch Absenken einer Kugel von der Erdoberfläche aus aktiviert werden muss,
aber in einer bevorzugten Form ist es in einem Bohrlochventil des
Typs enthalten, der in den US-Patenten
Nr. 4,889,199 und Nr. 5,499,687 eingehender beschrieben ist.
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Im
Folgenden werden nun bevorzugte Ausführungsformen einer Aktivierungskugelbaugruppe zur
Verwendung in Kombination mit einem Bypasswerkzeug gemäß der Erfindung
anhand der begleitenden schematischen Zeichnungen beschrieben, in denen
Folgendes dargestellt ist:
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1 bis 4 sind
teilweise geschnittene Seitenansichten eines Bohrlochventils zur
Verwendung in einem Bohrgestänge,
auf das die Erfindung Anwendung finden kann, wobei in diesen Figuren
die Bohrlochvorrichtung enthalten ist, die im US-Patent Nr. 4,889,199
eingehender offenbart ist.
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5 ist
eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform, die eine hohle
Kugel aufweist, die starr an einem Gewicht befestigt ist.
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6 ist
eine Ansicht ähnlich 5,
die ein bevorzugtes zusätzliches
Merkmal zeigt, das in der Baugruppe von 5 enthalten
ist.
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7 ist
eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform, die ein Mittel
aufweist, um das Rückholen
der Kugelbaugruppe unter Verwendung eines über ein Drahtseil zugeführten Rückholwerkzeugs
zu erleichtern.
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8 ist
eine vertikale geschnittene Ansicht, die veranschaulicht, wie eine
vierte Ausführungsform einer
Kugelbaugruppe auf einem Ventilsitz einer verschiebbaren Hülse innerhalb
eines Durchflussgehäuses
eines Bypasswerkzeugs abgesetzt werden kann.
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9 ist
eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform, die eine sich quer
erstreckende Ablenkplatte aufweist, die an dem Gewicht angeordnet
ist und als Wischerblätter
fungiert.
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10a ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform,
die sich an dem Bohrgestänge abwärts bewegt,
vor der Eingriffnahme mit dem Ventilsitz.
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10b zeigt die Eingriffnahme mit dem Ventilsitz.
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11a und 11b sind
eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht eines verformbaren Arretierungsrings
zur Verwendung mit der Kugel-Fallbolzen-Baugruppe zum Arretieren
der Baugruppe an dem Ventilsitz.
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Wenden
wir uns nun den Zeichnungen zu, wo Ausführungsformen einer Aktivierungskugelbaugruppe
zur Verwendung mit einem Bypasswerkzeug beschrieben sind, das in
einem Bohrgestänge
enthalten ist, und in der Regel ein Bypasswerkzeug des Typs, der
in US-Patent Nr. 4,889,199 beschrieben und veranschaulicht ist,
auf das wir hier Bezug nehmen.
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Die
in US-Patent Nr. 4,889,199 offenbarte Bohrlochvorrichtung wird nun
anhand der 1 bis 4 kurz beschrieben,
um ein Beispiel eines Bohrlochwerkzeugs aufzuzeigen, auf das die
Erfindung Anwendung finden kann.
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Wenden
wir uns den 1 bis 4 zu. Die Bohrlochvorrichtung
ist eine Bypassteilbaugruppe, die durch ein Futterrohr (1)
mit einem mit Innengewindegängen
versehenen oberen Ende (2) und einem mit Außengewindegängen versehenen
unteren Ende (3) zum Montieren des Futterrohres (1)
in einem Bohrgestänge
gebildet wird. Auf einer Seite des Futterrohres (1) befindet
sich eine Auslassöffnung
(5) zum Ablassen von Fluid aus dem Inneren des Futterrohres.
Die Öffnung
(5) ist normalerweise durch eine Hülse (6) verschlossen,
die gleitfähig
in dem Futterrohr (1) montiert ist. O-Ringe (7) über und
unter der Öffnung
(5) bilden Fluiddichtungen zwischen dem Futterrohr (1)
und der Hülse
(6). Die Hülse
(6) wird durch einen Sprengring (9), der in dem
Futterrohr unterhalb des mit Gewindegängen versehenen oberen Endes
(2) des Futterrohres montiert ist, in dem Futterrohr (1)
gehalten. Eine Abwärtsbewegung
der Hülse
(6) in dem Futterrohr wird durch eine Schulter an der Hülse (6)
und einen vorspringen den Absatz (12) an der Innenseite
des Futterrohres (1) begrenzt. Eine vertikale Bewegung
eines schwimmenden Ringkolbens (13) wird durch eine Bewegung
der Hülse
(6) ermöglicht.
Eine Kammer, die eine Feder (16) enthält, d. h. die Kammer, die durch
die untere Außenwand der
Hülse (6),
das innere Futterrohr (1), die Schulter (10) und
einen ringförmigen
vorspringenden Absatz (17) definiert wird, enthält Hydraulikfluid.
Eine Drehbewegung der Hülse
(6) in dem Futterrohr (1) wird durch einen Führungsstift
(14) verhindert, der sich radial einwärts durch das Futterrohr (1)
hindurch in einen (nicht gezeigten) längs verlaufenden Schlitz in der
Außenseite
der Hülse
(6) erstreckt. Die Hülse
(6) ist durch die Schraubenfeder (16), die sich
zwischen der Schulter (10) und dem ringförmigen vorspringenden
Absatz (17) über
dem Führungsstift
(14) erstreckt, in die geschlossene Position über der Öffnung (5)
vorgespannt. Eine Auslassöffnung
(18) ist in einer oder mehreren Seiten der Hülse (6)
angeordnet, wobei die Auslassöffnung
(18) vertikal auf die Öffnung
(5) in dem Futterrohr (1) ausgerichtet ist.
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Während eines
Zirkulationsverlusts, d. h. wenn Bohrfluid in die Formation abfließt, und
Zirkulationsverlustausgleichsmaterial in die Formation eingespritzt
werden soll, wird das Bohrgestänge
an der Erdoberfläche
geöffnet,
und eine große
Kunststoffkugel (20) wird darin eingebracht. Die Kugel
(20) bewegt sich zu dem Futterrohr (1) hinab (d.
h. bis zur Bypassteilbaugruppe). Die Kugel (20) kann durch
einen Abschnitt des Bohrgestänges über dem
Futterrohr (1) gepumpt werden, um das Zuführen der
Kugel zu beschleunigen. Das Pumpen sollte aber wenigstens zwei Barrel,
bevor die Kugel (20) das Futterrohr (1) erreicht,
beendet werden (2). Anschließend nimmt die Kugel eine nach
innen geneigte Schulter (21) an der Innenseite der Hülse (6)
in Eingriff. Der Pumpdruck in dem Bohrgestänge bewirkt, dass die Kugel
(20) die Hülse
(6) entgegen der Kraft der Feder (16) abwärts drückt, bis
die Schulter (10) den vorspringen den Absatz in Eingriff
nimmt. In dieser Position sind die Öffnungen (5) und (18)
aufeinander ausgerichtet, so dass Zirkulationsverlustmaterial, wie zum
Beispiel Holzspäne,
in die Formation abgelassen werden kann. Sobald die Formation versiegelt ist,
wird das Gestänge
erneut an der Erdoberfläche geöffnet, und
eine kleinere Metallkugel (23) (3) wird
in das Gestänge
geworfen. Dann wird das Pumpen fortgesetzt, damit die Metallkugel
(23) an der Öffnung
(18) anliegt. Fortgesetztes Pumpen von Bohrschlamm in das
Futterrohr (1) drängt
die Kugeln (20) und (23) abwärts durch die Hülse (6)
in eine Kugelauffangvorrichtung, die allgemein mit (25)
bezeichnet ist. Dieses Verfahren kann so oft wie nötig wiederholt werden.
Es muss gewährleistet
werden, dass alles lose Zirkulationsmaterial aus dem Futterrohr
(1) abgelassen wird, um ein Verstopfen der (nicht gezeigten)
Kronendüsen
zu vermeiden.
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In 5 ist
eine erste Ausführungsform
einer Aktivierungskugelbaugruppe gemäß der Erfindung gezeigt, die
allgemein mit der Bezugszahl 10 bezeichnet ist. Die Baugruppe
weist eine große
verformbare Kugel 11 auf, die der Kugel 20 ähnelt, die
in dem US-Patent offenbart ist. Die Kugel 11 ist darum von
einer Größe, die
ausreichend ist, um den Ventilsitz in Eingriff zu nehmen und durch
den Ventilsitz festgehalten zu werden, den sie in Eingriff nimmt,
um das Bypasswerkzeug zu aktivieren, aber ist verformbar, so dass
sie anschließend
abwärts
durch den Ventilsitz gedrängt
werden kann, nachdem eine zweite und kleinere harte Deaktivierungskugel
hinabgelassen wurde.
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Ein
Gewicht 12 ist an der Kugel 11 vorzugsweise über eine
Schraubverbindung angebracht und zur Verstärkung mit Klebstoff angeklebt.
Das Gewicht 12 besteht aus nichtmagnetischem Material,
wobei ein geeignetes Material Messing ist.
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Das
Gewicht 12 dient dazu, die Bewegung der Baugruppe 10 unter
der Einwirkung der Schwerkraft zu unterstützen, um die Kugel 11 mit
dem Ventilsitz in Eingriff zu bringen, und weil wenigstens ein zentraler
Kern des Gewichts 12 kleinere Querabmessungen als die Kugel
hat (wobei alle außenliegenden Abschnitte
des Gewichts aus einem verformbaren Material bestehen), kann sich
das Gewicht abwärts durch
den Ventilsitz hindurch bewegen, um die Kugel 11 in eine
Eingriffnahme mit dem Ventilsitz zu ziehen.
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Das
Gewicht 12 ist darum überwiegend
fest und un-verformbar und kann die Form eines Fallbolzens annehmen,
wenn es an der Kugel befestigt ist.
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Das
Gewicht 12 kann nach außen hervorstehende Rippen aufweisen,
die seine Gesamt-Querabmessungen vergrößern, wobei aber diese Rippen
so hergestellt sind, dass sie sich wenigstens teilweise so verformen
können,
dass das Gewicht gemeinsam mit den Rippen abwärts durch den Ventilsitz hindurchpasst.
Die Rippen können
aus Elastomermaterial bestehen und während der Abwärtsbewegung
der Kugelbaugruppe im Bohrgestänge
oder während
der Abwärtsbewegung
der Kugelbaugruppe im Ventilsitz als Wischerblätter fungieren.
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Die
Kugel 11 ist hohl und von sphärischer Gestalt und kann darum
eine vollständige
Abdichtung mit dem Ventilsitz herstellen, wie zum Beispiel in 5 gezeigt.
In dieser Position verhindert sie den Durchfluss von Fluid (Schlamm)
durch das Gehäuse des
Bypasswerkzeugs, und alles Fluid wird durch Bypassöffnung umgeleitet.
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Jedoch
kann es unter bestimmten Umständen
wünschenswert
sein, einen begrenzten Anteil des Fluids weiterhin durch das Gehäuse hindurchfließen zu lassen,
obgleich der größte Teil
des Fluids nach wie vor zur Bypassöffnung gelenkt wird. Dies kann
durch die zweite Ausführungsform
bewerkstelligt werden, die in 6 gezeigt
ist, in der sich ein schmaler Durchgang 13 mit einem offenen
Ende in Längsrichtung
der Kugel 11 und des Gewichts 12 zwischen einem Einlassende 14 in
der Kugel 11 und einem Auslass 15 in dem Gewicht 12 erstreckt.
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In
einer dritten Ausführungsform,
wie in 7 gezeigt, ist ein Mittel 16 vorhanden,
um gewünschtenfalls
das Lösen
der Baugruppe aus dem Ventilsitz durch Verwendung eines über ein
Drahtseil zugeführten
Rückholwerkzeugs
zu unterstützen.
Das Mittel 16 weist eine geeignete Hakenform auf und hat vorzugsweise
die Form einer Fangschulter 17, die auf der Seite der Kugel 11 angebracht
ist, die der Seite der Kugel gegenüberliegt, an der das Gewicht 12 befestigt
ist.
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In
der in 8 gezeigten Ausführungsform hat der feste Kern 12a des
Gewichts kleinere Querabmessungen, als der Durchmesser des Ventilsitzes 18 misst,
aber hat elastisch verformbare Rippen 19, die von dort
nach außen
hervorstehen. Diese fungieren während
der Abwärtsbewegung
am Bohrgestänge
und der erzwungenen Abwärtsbewegung
durch den Ventilsitz 18 als Wischerblätter, was durch ihre Verformbarkeit
möglich
gemacht wird. Hier ist außerdem
die Kugel-Fallbolzen-Baugruppe
im zusammengebauten Zustand gezeigt, wobei sich der Kugelsitz zwischen
den beiden befindet und die Kugel und den Fallbolzen am Sitz arretiert.
Diese Baugruppe gestattet außerdem
das Aufwärtsströmen von
Fluid, weil der Fallbolzen keine Abdichtung an der Unterseite des
Sitzes bildet. Die in den Sitz geschnittenen Nuten ermöglichen
es dem Fluid, aufwärts
zu fließen,
wenn die Kugel aus dem Ventilsitz herausgehoben ist, und wenn das
Fluid von oben her fließt,
so setzt sich die Kugel in den Sitz und dichtet ihn ab. Das ist
nützlich, wenn
der Bohrarbeiter möchte,
dass sich das Bohrgestänge
füllt,
während
das Rohr in das Loch abgesenkt wird, aber verhindern möchte, dass
die Kugel zusammen mit dem Fluid im Rohr aufwärts wandert.
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In
der in 9 gezeigten Ausführungsform hat das Gewicht 12 eine
sich quer erstreckende Ablenkplatte 20, die elas tisch verformbar
ist und es darum ermöglicht,
dass das Gewicht abwärts
durch den Ventilsitz hindurchgedrängt wird, um die Kugel 11 in Eingriffnahme
mit dem Sitz zu bringen. Die Ablenkplatte 20 ermöglicht den
von einer Pumpe bewirkten Transport der Baugruppe entlang nicht-vertikaler
Abschnitte des Pfades des Bohrgestänges, der horizontale oder
nahezu horizontale Abschnitte enthalten kann.
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Wenden
wir uns schließlich
den 10a, 10b, 11a und 11b zu,
wo eine weitere Ausführungsform
einer selbst-arretierenden Vorrichtung nach der Eingriffnahme des
Ventilsitzes gezeigt ist.
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10a zeigt, wie sich die Kugel-Fallbolzen-Baugruppe
in einem Bohrgestänge
nach unten bewegt und, wie veranschaulicht, teilweise von der Vertikalen
abweicht. Die Kugel-Fallbolzen-Baugruppe
ist in der Phase dargestellt, wo sie sich in Eingriff mit dem Ventilsitz 30 bewegt,
der Teil eines Bypasswerkzeugs ist, das sich in dem Bohrgestänge befindet,
und von dem allgemeinen Typ ist, der zum Beispiel aus dem US-Patent
Nr. 4,889,199 bekannt ist. Die Kugel-Fallbolzen-Baugruppe ist allgemein mit der
Bezugszahl 31 bezeichnet und weist eine große verformbare
Kugel 11 und einen Fallbolzen 12 auf, die sich
in eine Eingriffnahme mit dem Ventilsitz 30 in allgemein ähnlicher
Weise bewegen, wie es oben im Zusammenhang mit den vorherigen Ausführungsformen
beschrieben ist. 10b zeigt die Baugruppe 31,
nachdem sie sich in eine vollständig
abdichtende Eingriffnahme mit dem Ventilsitz 30 bewegt
hat.
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Die
Baugruppe 31 enthält
einen Arretierungsring 32, der einen verformbaren Spaltring
aufweist, wie in den 11a und 11b gezeigt,
der abwärts
durch den Ventilsitz 30 hindurchbewegt werden kann und
der dann einrastet, wie in 10b gezeigt,
und dadurch jedem Bestreben der Kugel 11 entgegenwirkt,
sich aus dem Sitz zu lösen
und sich nach oben von dem Sitz 30 fort zu bewegen.
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Wenn
sich die Baugruppe 31 in dem Bohrgestänge abwärts bewegt, wie durch die Bezugszahl 33 gezeigt,
wird sie darum abwärts
in das Bohrlochwerkzeug gepumpt. Wenn die Baugruppe 31 das
Werkzeug (den Ventilsitz 30) erreicht, verformt sich der Spaltring 32,
während
er sich abwärts
durch den Ventilsitz 30 hindurchbewegt, und arretiert dann
die Baugruppe 31 an dem Sitz 30. Dies hält die Baugruppe 31 in
ihrer Position arretiert, und das Werkzeug arbeitet nun im Bypassmodus,
d. h. die Bypassöffnung
ist effektiv in der offenen Position arretiert, bis die Kugel 11 abwärts durch
den Ventilsitz 30 hindurchgeblasen wird, sobald das Werkzeug
durch Hinablassen der kleinen zweiten harten Kugel deaktiviert wird.
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Fehlt
der Arretierungsring 32, kann die Kugel 11 das
Bestreben haben, sich aus dem Sitz herauszuheben, beispielsweise
im Fall eines Druckverlustes. Bei Deaktivierung jedoch bewegt sich
die gesamte Baugruppe 31, einschließlich des Arretierungsrings 32,
abwärts
durch das Werkzeug, bis sie durch eine (nicht gezeigte) geeignete
Fangvorrichtung aufgefangen wird.