DE69631569T2 - Vorrichtung zum Unterbringen und Abdichten von Instrumenten in Bohrlochwerkzeugen - Google Patents

Vorrichtung zum Unterbringen und Abdichten von Instrumenten in Bohrlochwerkzeugen Download PDF

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    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung und Verfahren zur Durchführung von Messungen in einem Bohrloch. Insbesondere betrifft die Erfindung das Abdichten von Messinstrumenten in einem in ein Bohrloch eingeführten Gehäuse.
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • Bei der Bohrlochvermessung, nachdem ein Bohrloch gebohrt worden ist, und bei der Messung während des Bohrens (measurement-while-drilling = MWD), die während des Bohrens eines Bohrlochs durchgeführt wird, sind die Messinstrumente in einem hermetisch verschlossenen Gehäuse, üblicherweise in einem Metallzylinder, der in das Bohrloch hinab geführt wird, untergebracht. Das Gehäuse hält gegenüber der äußeren Umgebung einen relativ niedrigen inneren Druck aufrecht und schützt das Instrument gegen das Eindringen von Fluid und eine Beschädigung durch mechanische Stoß- und Druckkräfte innerhalb des Bohrlochs. Die Instrumente sind üblicherweise in einem Gehäuse befestigt, wobei die Zugangsöffnung in dem Gehäuse durch Aufschrauben einer Abdeckplatte über der Öffnung verschlossen ist. Es ist wohlbekannt, die Abdichtwirkung solcher Abdeckplatten mit einer elastischen Dichtung zwischen der Abdeckplatte und dem Gehäuse zu verstärken. Ebenso können ein Stopfen und ein elastischer O-Ring die Abdeckplatte und die Dichtung ersetzen. Bei der oben beschriebenen Abdichtanordnung bestehen gewisse Probleme. Das Verdrehen und das Biegen des Gehäuses und der Abdeckplatte oder des Stopfen sind bei MWD-Anwendungen wegen der mit der vertikalen Belastung, der Reibung, der Biegung und der Drehung des Bohrstrangs und des mit dem Bohrstrang verbundenen Gehäuses zusammenhängenden Kräfte besonders stark. Zudem wiederholt sich dieses Verdrehen und Biegen bei jeder Drehung des Bohrstrangs. Außerdem ist das Gehäuse in MWD-Anwendungen dem Bohrschlammstrom mit hohen Drücken unterworfen.
  • Eine andere Lösung zum Abdichten einer Öffnung ist in dem US-Patent 5,337,598 beschrieben. Dieses Patent offenbart eine Vorrichtung zur Dichtheits prüfung von Öffnungsstopfen, die einen elastischen Stopfen enthält, der auf die Größe der Öffnung in einer zu prüfenden Komponente annähernd zugeschnitten ist. Die Vorrichtung ist so beschaffen, dass sich der Stopfen, wenn seine Mitte durch Ausüben einer mechanischen Kraft eines Kolbenstangenkopfs zusammengedrückt wird, radial aufweitet, um die Öffnung zu verschließen und eine Druckprüfung der Komponente zu ermöglichen.
  • Wegen der oben genannten Faktoren stellt ein Abdichtungsfehler ein Problem für diese auf ein Bohrloch bezogenen Anwendungen dar. Ein O-Ring-Fehler wird gewöhnlich durch ein Phänomen hervorgerufen, das als "dynamischer Pressfehler" beschrieben werden kann. Bei dieser Art von Fehler verschließt der O-Ring eine Lücke zwischen einem Stopfen und einer Öffnung in dem Gehäuse, in dem Stopfen gehalten wird. Die Lücke verändert sich wiederholt, wenn die wechselnden Kräfte wie etwa Biegung und Druck auf das Gehäuse, den Stopfen, den O-Ring und die Öffnung einwirken. Wenn der Fluiddruck auf den O-Ring einwirkt, wird er wiederholt in die Lücke gepresst, wenn die Lücke mit jedem Zyklus größer wird, und danach gequetscht, wenn die Lücke kleiner wird. Über eine Zeitspanne von vielen Zyklen neigt ein O-Ring, der diesen Bedingungen unterworfen ist, zur Ermüdung und Fehlern.
  • Das US-Patent 4,457,489 beschreibt einen anderen Abdichtmechanismus in Form eines Mehrfach-Untennrasser-Fluidleitungsanschlusses für ferngesteuerte Ventile, der eine Buchse und einen Stopfen umfasst, wobei Kolben in einem Verriegelungsmechanismus verwendet werden, um den Stopfen in der Buchse festzusetzen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Abdichtung wie beispielsweise zum Abdichten von Instrumenten in einem Bohrlochwerkzeug zu schaffen.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Gehäuse für Instrumente in einem Bohrlochwerkzeug zu schaffen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung werden diese und andere Aufgaben gelöst durch ein System zum Abdichten einer Öffnung, das einen Stopfen umfasst, der in die Öffnung eingeführt werden kann und ein biegsames Element besitzt, das mit einer Auflageseite, die eine Auflageoberfläche bildet, die auf einer Wand der Öffnung liegt, und mit einer Fluidseite versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das System ferner einen Bohrkranz eines Bohrstrangs umfasst, dass die Öffnung in einer Außenwand des Bohrkranzes, die mit mit Druck beaufschlagtem Fluid in Kontakt ist, wenn der Bohrstrang in einem Bohrloch angeordnet ist, ausgebildet ist, dass die Fluidseite des biegsamen Elements mit dem mit Druck beaufschlagten Fluid in Verbindung steht, wenn der Stopfen in die Öffnung eingeführt ist, und dass das biegsame Element dem Druck des mit Druck beaufschlagten Fluids unterworfen ist und ihm entgegenwirkt, so dass der Druck auf der Fluidseite die Auflageoberfläche der Auflagewand zu einem dichteren Aufliegen auf der Wand der Öffnung drängt.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung werden diese und andere Aufgaben gelöst durch ein Verfahren zum Abdichten einer Öffnung eines Bohrkranzes eines Bohrstrangs, wobei die Öffnung in einer Außenwand des Bohrkranzes ausgebildet ist, die mit mit Druck beaufschlagtem Fluid in Kontakt ist, wenn der Bohrstrang in einem Bohrloch angeordnet ist, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: Ausrüsten eines Stopfens mit einem biegsamen Element, das eine Auflageseite und eine Fluidseite besitzt; und Positionieren des Stopfens in der Öffnung, wobei das mit Druck beaufschlagte Fluid mit der Fluidseite des biegsamen Elements in Kontakt ist, wenn der Bohrstrang im Bohrloch angeordnet ist, und die Auflageseite des biegsamen Elements zu einem Aufliegen auf einer Wand der Öffnung drängt.
  • Die Grenzwand enthält einen Bohrkranz. Der Bohrkranz besitzt einen Anschluss, der die Grenzwandöffnung bildet. In den Bohrkranz ist ein Rahmen mit einem gewünschten Querschnitt eingesetzt. Der Rahmen besitzt außerdem einen Durchgang zum Befördern des Bohrschlamms durch den Bohrstrang und ein Fach für die Unterbringung eines Instruments. Das Fach befindet sich in dem Rahmen, derart, dass wenigstens ein Abschnitt des Fachs dann, wenn der Rahmen in den Bohrkranz eingeführt wird, auf den Anschluss des Bohrkranzes ausgerichtet ist. Der Stopfen umfasst ein inneres Ende, das sich wenigstens teilweise in das Rahmenfach einfügt. Der Stopfen wird wenigstens teilweise durch Befestigen des Stopfens an dem Rahmen festgehalten.
  • In einem nochmals weiteren Aspekt der Erfindung umfasst der Rahmen ein Verriegelungselement, während der Stopfen ein zweites Verriegelungselement am inneren Ende des Stopfens umfasst, das mit dem ersten Verriegelungselement in Eingriff gelangt und den Stopfen in dem Bohrkranz festhält. Wenn sich der Rahmen an einer ersten Position in dem Bohrkranz befindet, ist der Stopfen teilweise im Rahmen aufgenommen. Wenn der Rahmen an einer zweiten Position im Gehäuse befestigt ist, ist das Verriegelungselement in Eingriff.
  • Nochmals weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten auf dem Gebiet aus der folgenden genauen Beschreibung deutlich.
  • BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Ansicht der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, die an einem Bohrstrang in einem Bohrloch angebracht ist.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht eines Gehäuses und eines Rahmens der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist ein vergrößerter Abschnitt einer Wand des Gehäuses und eines Abschnitts des Rahmens von 2, der auch einen in das Gehäuse eingesetzten Stopfen zeigt.
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht des Stopfens von 3.
  • 5 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des Stopfens der vorliegenden Erfindung.
  • 6 ist eine weitere Seitenansicht der Ausführungsform von 5, wobei der Stopfen um 90 Grad in Bezug auf die Ansicht von 5 gedreht ist.
  • 7 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Rahmens der vorliegenden Erfindung.
  • 8 ist eine Schnittansicht des Rahmens von 7, der an einer Anfangsposition in einen Bohrkranz eingeführt ist, wobei der Stopfen aus den 5 und 6 in den Bohrkranz und in den Rahmen eingesetzt ist.
  • 9 gleicht der Ansicht von 8, wobei sich der Rahmen an einer endgültigen Position in dem Bohrkranz befindet, um den Stopfen in dem Gehäuse zu verriegeln.
  • 10 ist eine Seitenansicht eines weiteren Stopfens, die eine alternative Verriegelungsanordnung zeigt.
  • 11 ist eine Schnittansicht eines Rahmens der vorliegenden Erfindung, der an einer Anfangsposition in einen Bohrkranz eingeführt ist, wobei der Stopfen aus 10 in den Bohrkranz und in den Rahmen eingesetzt ist.
  • 12 gleicht der Ansicht von 11, wobei sich der Rahmen an einer endgültigen Position in dem Bohrkranz befindet, um den Stopfen in dem Gehäuse zu verriegeln.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • In 1 ist eine MWD-Anwendung der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ein MWD-Werkzeug 10 umfasst ein Gehäuse 12 und wenigsten ein Instrument, das durch eine Öffnung oder einen Anschluss 14 in dem Gehäuse 12 zugänglich ist. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse 12 ein zylindrischer Stahlbohrkranz, der einen Unterabschnitt des Bohrstrangs 18 umfasst. Der Bohrstrang 18 und eine an seinem Endpunkt angebrachte Bohrkrone 20 werden durch einen (nicht gezeigten) Bohrturm gedreht, wobei ein Bohrloch 24 in der Erde 16 geschaffen wird. An der Oberfläche wird Bohrschlamm 17 in eine Bohrung 22 in dem Bohrstrang 18 eingeleitet, wobei der Schlamm 17 aus der Bohrkrone 20 heraus und in das Bohrloch 24 gedrückt wird. Folglich wird ein Teil des Schlamms 17 in die das Bohrloch 24 umgebende Formation gedrückt, während der Rest durch das Bohrloch 24 nach oben wandert und zurück zur Oberfläche gedrückt wird. Infolge der Reibung und des Gewichts des Schlamms kann der Bohrschlammdruck am Boden eines tiefen Bohrlochs innerhalb und außerhalb des Bohrstrangs sehr hoch sein. Drücke von 138.000 kPa (20.000 psi) und höher sind nicht ungewöhnlich. Da das MWD-Werkzeug 10 in dem Bohrstrang 18 normalerweise relativ nahe an der Bohrkrone 20 angeordnet ist, ist das Gehäuse 12 nahezu dem maximalen Schlammdruck unterworfen.
  • In 2 ist nunmehr ein Querschnitt eines Teils des MWD-Werkzeugs 10 gezeigt. Das Gehäuse 12 umfasst einen Bohrkranz, in dem ein Rahmen 30 lösbar angebracht ist. Der Rahmen 30 enthält ein Fach 32 für ein elektronisches Instrument (nicht gezeigt) und eine Bohrung 22 für den Durchgang von Bohrschlamm 17 (1). Das Instrument in dem Rahmen 30 kann beispielsweise ein Strahlungssensor oder eine Strahlungsquelle wie etwa für eine nukleare Messanwendung, ein elektromagnetischer Sensor oder eine elektromagnetische Quelle wie etwa für die Messung des spezifischen elektrischen Widerstands, ein Sensor oder eine Quelle für eine Schallmessung oder irgendeine andere Vorrichtung sein. Der Bohrkranz 12 besitzt einen Anschluss 14, der so angeordnet ist, dass er, wenn der Rahmen 30 in den Kranz 12 eingepasst ist, auf wenigstens einen Abschnitt des Fachs 32 in dem Rahmen 30 ausgerichtet ist.
  • Wie in 3 gezeigt ist, sitzt ein Stopfen 40 lösbar in dem Anschluss 14 des Bohrkranzes und teilweise in dem Fach 32 des Rahmens. Der Stopfen 40 weist einen inneren Endabschnitt 41 und einen äußeren Endabschnitt 42 auf. Der äußere Endabschnitt 42 enthält einen mit dem Hochdruckschlamm 17 in dem Bohrloch 24 in Kontakt befindlichen Hohlraum 44. Ein Umfangssegment 50 des äußeren Endabschnitts 42, das eine Auflageoberfläche 50a besitzt, die der Anschlusswand 52 des Anschlusses 14 gegenüberliegt und auf dieser aufliegt, was zum Abdichten des Rahmens 30 gegenüber dem Schlamm 17 führt, umgibt den Hohlraum 44. Das Umfangssegment 50 dient als elastisches Element, das dem Druck des Schlamms 17 ausgesetzt ist und diesem entgegenwirkt, wobei der Schlamm 17 durch den Hohlraum 44 zu dem Umfangssegment 50 geführt wird. Dies bedeutet, dass das Umfangssegment 50 eine Auflagewand mit einer Auflageoberfläche 50a, die auf der Anschlusswand 52 aufliegt, und mit einer Fluidseite 50b, die mit dem Schlamm 17 in Verbindung steht, bildet. Indem das Umfangssegment 50 dem Fluiddruck entgegenwirkt, drängt es die Auflageoberfläche 50a zu einem dichteren Aufliegen auf der Anschlusswand 52, was zu einem weiteren Abdichten des Rahmens 30 gegenüber dem Schlamm 17 führt. In der gezeigten Ausführungsform weist die Auflageoberfläche 50a Rillen 53 auf, die mit einem elastischen Abdichtmaterial 54 wie etwa einem O-Ring gefüllt sind, um die Fähigkeit der Auflageoberfläche 50a, sich an die Form der Anschlusswand 52 anzupassen, weiter zu verbessern.
  • Das Umfangssegment 50 besitzt eine Dicke 56, die ausreichend klein ist, damit dann, wenn auf den Bohrkranz 12 ausgeübte Kräfte den Anschluss 14 und den Stopfen 40 verformen, was dazu führt, dass sich wenigstens ein Abschnitt der Anschlusswand 52 von der Auflageoberfläche 50a weg bewegt, der Schlamm 17 eine Kraft auf das Umfangssegment 50 ausübt, die dazu führt, dass sich die Auflageoberfläche 50a an die veränderte Form des Anschlusses 14 anpasst und in Richtung der Anschlusswand 52 bewegt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Stopfen 40 ein Material, das eine vergleichsweise höhere Elastizität als das Material des Bohrkranzes 12 aufweist, so dass unter der Einwirkung des Fluiddrucks auf den Kranz 12 und den Stopfen 40 die Elastizität des Umfangssegments 50 einen weiteren Beitrag zu der Auflageoberfläche 50a leistet, was zu einer Anpassung an die Form der Anschlusswand 52 führt. Außerdem lässt die Elastizität das erforderliche Durchbiegen des Umfangssegments 50 mit einer Dicke 56 zu, die vergleichsweise größer als jene ist, die für das Umfangssegment 50 erforderlich wäre, wenn das Material nicht vergleichsweise elastischer als das Material des Kranzes 12 wäre.
  • In der in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsform besitzt der Stopfen 40 eine zylindrische Form mit einer runden Oberseite. In 4 ist die Zylinderseite zunächst im Wesentlichen vertikal orientiert und bildet die Auflageoberfläche 50a. Der äußere Endabschnitt 42 enthält einen Hohlraum 44, der als kreisförmiger Schlitz oder Kanal beschrieben werden kann. Der Kanal besitzt einen Boden und eine erste und eine zweite Seite, wobei die Kanalseiten im Wesentlichen parallel zu der Auflageoberfläche 50a sind. Eine der Kanalseiten bildet die Fluidseite 50b des Umfangssegments 50.
  • In der in den 5 und 6 gezeigten alternativen Ausführungsform für den Stopfen 40 umfasst der Hohlraum 44 in dem äußeren Endabschnitt 42 einen ausgehöhlten Abschnitt, der den gesamten von dem Umfangssegment 50 umfassten Bereich belegt. Dieser Hohlraum 44 dient unabhängig davon, ob er leer oder mit einem elastischen Material wie etwa einem Hochleistungskunststoff oder -polymer gefüllt ist, zur Übertragung des Fluiddrucks auf das Umfangssegment 50. Für verschiedene Messanwendungen einschließlich der nuklearen, elektromagnetischen, akustischen oder anderer Messanwendungen mit Quellen und/oder Detektoren unterhalb des Stopfens 40 kann es vorteilhaft sein, den Hohlraum 44 mit Kunststoff, einem elastomeren Material oder einem anderen Material geringer Dichte, das bekannte Übertragungseigenschaften aufweist, zu füllen, um so Fluid oder anderes Material in dem Bohrloch 24 mit unbekannten Übertragungseigenschaften aus dem Hohlraum 44 zu verdrängen.
  • Die 3 und 4 zeigen außerdem eine Anordnung zum Befestigen des Stopfens 40, bei der der Stopfen 40 einen Gewindebolzen 43 enthält, der von seinem inneren Endabschnitt 41 ausgeht. Der Rahmen 30 weist zur Aufnahme des Bolzens 43 eine passende Gewindebohrung 33 auf. In der Mitte des äußeren Endabschnitts 42 des Stopfens 40 ist zur Aufnahme eines Schlüssels, der zum Drehen des Stopfens 40 und zum Einschrauben des Bolzens 43 in die Bohrung 33 verwendet wird, ein Innensechskant oder Innenvierkant ausgebildet.
  • Alternative Anordnungen zum Befestigen des Stopfens 40 werden noch beschrieben; jedoch wird zunächst eine alternative Konfiguration des Stopfens beschrieben. Der in den 5 und 6 gezeigte Stopfen 40 ist im Allgemeinen zylindrisch und weist einen gegabelten inneren Endabschnitt 41 auf, der nach unten verlaufende Schenkel 68a und 68b bildet. Um den inneren Endabschnitt 41 ver läuft eine kreisförmige Rille 70. Der innere Endabschnitt 41 in dem Stopfen, wie er hier gezeigt ist, gabelt sich, so dass ein in dem Fach 32 befindliches (nicht gezeigtes) Instrument mit dem Stopfen 40 in Eingriff gelangen kann, wobei die Schenkel 68a und 68b das Instrument überspannen. Bei anderen Anwendungen muss der innere Endabschnitt 41 des Stopfens 40 nicht gegabelt sein. Die Rille 70 dient zur Aufnahme eines Verriegelungselements und liegt in einer Ebene, die zur Achse des Bohrkranzes 12 im Wesentlichen parallel ist.
  • Die 7, 8 und 9 zeigen eine Anordnung zum Befestigen des Stopfens 40 aus den 5 und 6 unter Verwendung der Rille 70. In 7 ist der Rahmen 30 von dem (nicht gezeigten) Gehäuse 12 abgenommen gezeigt. Bei dieser Anordnung bildet eine an dem abgeflachten Abschnitt 77 (8 und 9) des Rahmens 30 durch versenkte Zylinderkopfschrauben 78 befestigte Platte 76 ein Verriegelungselement. Die Platte 76 besitzt eine ovale Öffnung 80, die groß genug ist, um den inneren Endabschnitt 41 des Stopfens 40 aufzunehmen (nicht gezeigt). Ein Rand 82 der Öffnung 80 ist so dünn, dass er in die Rille 70 des Stopfens 40 passt (nicht gezeigt).
  • Wie in den 8 und 9 nunmehr gezeigt ist, wird der Rahmen 30 für die Installation anfänglich an einer ersten Position (8), in der die Öffnung 80 (nicht gezeigt) in der Platte 76 den Stopfen 40 aufnimmt, in den Bohrkranz 12 gesetzt. Der Rahmen 30 wird dann in der Richtung, die durch den Bezugspfeil 84 angegeben ist, in eine zweite Position (9) in dem Bohrkranz 12 bewegt, indem er längs der Achse des Bohrkranzes 12 verschoben wird. Der Rahmen 30 wird in der zweiten Position verriegelt, indem eine Gewindemuffe (nicht gezeigt) festgezogen wird, die ein innen liegendes Ende des Bohrkranzes 12 mit dem Ende des Rahmens 30 fest verbindet. Im Betrieb wird der Rahmen 30 ferner durch den Fluiddruck, der auf die Rahmendichtung (nicht gezeigt) einwirkt, an Ort und Stelle gehalten. In dieser zweiten Position sitzt der Rand 82 der Öffnung 80 in der Platte 76 wenigstens in einem Abschnitt der Rille 70 des Stopfens 40, wodurch der Stopfen 40 an Ort und Stelle in dem Bohrkranz 12 verriegelt ist. Der Stopfen 40 besitzt um seinen Umfang eine Lippe 86, während der Kranz 12 um den Umfang des Anschlusses 14 eine entsprechende Lippe 88 besitzt, die miteinander in Eingriff gelangen, wenn der Stopfen 40 vollständig eingeführt ist. Die Lippe 88 bildet somit einen Anschlag, der verhindert, dass der Stopfen 40 infolge des Fluiddrucks des Bohrschlamms 17 über den Anschlag hinaus in den Rahmen 30 geschoben wird.
  • 10 zeigt eine weitere Konfiguration für den Stopfen 40, bei der der Stopfen 40 zylindrisch ist und eine oder mehrere Rillen 92 aufweist, wobei ein erster Abschnitt 92a parallel zur Achse des Stopfens 40 in Richtung der Mitte des Stopfens 40 durch den inneren Endabschnitt 41 verläuft. Ein zweiter Abschnitt 92b der Rille 92 geht in einem Winkel von dem ersten Abschnitt 92a aus. Die Rille 92 bildet somit eine "L"-Form. In der bevorzugten Ausführungsform dieser Verriegelungsanordnung sind zwei solche Rillen 92 in dem Stopfen 40 vorhanden, die um 180 Grad versetzt sind.
  • In den 11 und 12 ist eine Verriegelungsanordnung für den Stopfen 40 von 10 gezeigt. Stifte 94 in dem Rahmen 30 sind auf die Rillen 92 in dem Stopfen 40 abgestimmt und so angeordnet, dass ein Stift 94 in dem ersten Abschnitt 92a einer Rille 92 sitzt, wenn der Stopfen 40 in den Kranz 12 eingesetzt ist, wobei sich der Rahmen 30 in einer ersten Position befindet (11). Wie in 12 gezeigt ist, sitzt der Stift 94 in dem zweiten Abschnitt 92b der Rille 92, wenn der Rahmen 30 in eine zweite Position verschoben ist. Wenn der Rahmen 30 in der zweiten Position befestigt ist, ist ein Stift 94 in dem zweiten Abschnitt 92b der Rille 92 gehalten, wodurch verhindert wird, dass sich der Stopfen 40 aus dem Anschluss 14 in dem Bohrkranz 12 löst.
  • Die obige Beschreibung erläutert die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, jedoch sind weitere Ausführungsformen möglich, ohne vom Umfang der Ansprüche abzuweichen.

Claims (25)

  1. System zum Abdichten einer Öffnung (14), das einen Stopfen (40) umfasst, der in die Öffnung (14) eingeführt werden kann und ein biegsames Element (50) besitzt, das mit einer Auflageseite, die eine Auflageoberfläche (50a) bildet, die auf einer Wand (52) der Öffnung (14) liegt, und mit einer Fluidseite (50b) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das System ferner einen Bohrkranz (12) eines Bohrstrangs (18) umfasst, dass die Öffnung (14) in einer Außenwand des Bohrkranzes, die mit mit Druck beaufschlagtem Fluid (17) in Kontakt ist, wenn der Bohrstrang (18) in einem Bohrloch (24) angeordnet ist, ausgebildet ist, dass die Fluidseite (50b) des biegsamen Elements (50) mit dem mit Druck beaufschlagten Fluid (17) in Verbindung steht, wenn der Stopfen (40) in die Öffnung (14) eingeführt ist, und dass das biegsame Element (50) dem Druck des mit Druck beaufschlagten Fluids (17) unterworfen ist und ihm entgegenwirkt, so dass der Druck auf der Fluidseite (50b) die Auflageoberfläche (50a) der Auflagewand (50) zu einem dichteren Aufliegen auf der Wand (52) der Öffnung (14) drängt.
  2. System nach Anspruch 1, bei dem das biegsame Element (50) Material umfasst, das elastischer als das Material der Außenwand des Bohrkranzes (12) gewählt ist.
  3. System nach Anspruch 2, bei dem der Stopfen (40) ferner ein äußeres Ende (42) umfasst und das biegsame Element ein Umfangssegment (50), das einen darin befindlichen Hohlraum (44) umgibt, umfasst.
  4. System nach Anspruch 3, bei dem der Hohlraum (44) einen Schlitz aufweist, der angenähert die Querschnittsform des äußeren Endes hat.
  5. System nach Anspruch 3, bei dem der Hohlraum (44) einen ausgehöhlten Abschnitt des äußeren Endes umfasst.
  6. System nach Anspruch 5, bei dem der Hohlraum (44) ein flexibles Material enthält, das dem mit Druck beaufschlagten Fluid entgegenwirkt.
  7. System nach Anspruch 3, bei dem die Auflageoberfläche (50a) ein elastisches Dichtungsmaterial (54) umfasst.
  8. System nach Anspruch 1, bei dem der Bohrkranz ein Gehäuse (12) für ein Instrument enthält und die Öffnung (14) einen mit einer Wand versehenen Anschluss aufweist, der so geformt ist, dass er den Stopfen (40) aufnimmt.
  9. System nach Anspruch 8, das ferner einen Rahmen (30) für die Einführung in das Gehäuse (12) umfasst, der ein darin befindliches Fach (32) besitzt, derart, dass wenigstens ein Abschnitt des Fachs (32) dann, wenn der Rahmen in das Gehäuse eingeführt wird, auf den Anschluss (14) ausgerichtet ist, wobei der Stopfen (40) wenigstens teilweise durch Befestigen des Stopfens an dem Rahmen festgehalten wird.
  10. System nach Anspruch 9, bei dem der Rahmen (30) ferner ein erstes Verriegelungselement (76) umfasst und der Stopfen ferner ein zweites Verriegelungselement (70), das mit dem ersten Verriegelungselement in Eingriff gelangt, umfasst.
  11. System nach Anspruch 10, bei dem der Stopfen (40) dann, wenn sich der Rahmen an einer ersten Position in dem Bohrkranz (12) befindet, im Rahmen aufgenommen ist und das erste Verriegelungselement (76) dann, wenn sich der Rahmen an einer zweiten Position im Bohrkranz befindet, mit dem zweiten Verriegelungselement (70) in Eingriff ist.
  12. System nach Anspruch 9, bei dem der Rahmen (30) ferner ein erstes Verriegelungselement (76) umfasst und bei dem der Stopfen ferner ein inneres Ende (41) und ein zweites Verriegelungselement (70) am inneren Ende des Stopfens umfasst, das mit dem ersten Verriegelungselement in Eingriff gelangt.
  13. System nach Anspruch 10, bei dem der Stopfen (40) dann, wenn sich der Rahmen an einer ersten Position im Gehäuse befindet, teilweise im Rahmen aufgenommen ist und das erste Verriegelungselement (76) dann, wenn sich der Rahmen an einer zweiten Position im Gehäuse befindet, mit dem zweiten Verriegelungselement (70) in Eingriff ist.
  14. System nach Anspruch 9, bei dem die Auflageoberfläche (50a) ferner eine elastische Dichtung (54) umfasst.
  15. System nach Anspruch 9, bei dem der Stopfen (40) Material aufweist, das elastischer als das Material der Gehäusewand gewählt ist.
  16. System nach Anspruch 13, bei dem das zweite Verriegelungselement (70) eine Nut umfasst, die sich um das innere Ende des Stopfens erstreckt, und das erste Verriegelungselement eine Kante (82) um das Fach umfasst, die mit der Nut in Eingriff ist, wenn sich der Rahmen an der zweiten Position befindet.
  17. System nach Anspruch 13, bei dem das zweite Verriegelungselement eine Nut (92) am inneren Ende (41) des Stopfens aufweist, die einen ersten Abschnitt (92a), der sich im Wesentlichen längs der Achse des Stopfens erstreckt, und einen zweiten Abschnitt (92b), der zu dem ersten Abschnitt einen Winkel bildet, besitzt, und bei dem das erste Verriegelungselement einen Stift (94), der mit der Nut (92) in Eingriff ist, umfasst, wobei der Stift (94) in der ersten Position des Rahmens mit dem ersten Abschnitt (92a) der Nut in Eingriff ist und der Stift (94) in der zweiten Position des Rahmens mit dem zweiten Abschnitt (92b) der Nut in Eingriff ist und den Stopfen im Gehäuse verriegelt.
  18. System nach Anspruch 12, bei dem das zweite Verriegelungselement einen Gewindeschaft (43) umfasst und das erste Verriegelungselement eine Gewindebohrung (33) für die Aufnahme des Schafts umfasst, so dass das Schrauben des Schafts in die Bohrung den Stopfen im Gehäuse verriegelt.
  19. System nach Anspruch 9, bei dem das biegsame Element (50) umfasst: ein äußeres Ende (42) des Stopfens, das einen Hohlraum (44) besitzt, der mit dem mit Druck beaufschlagten Fluid in Kontakt ist; und ein Umfangssegment (50) des äußeren Endes; wobei das mit Druck beaufschlagte Fluid mit dem Umfangssegment (50) über den Hohlraum (44) in Verbindung steht.
  20. System nach Anspruch 19, bei dem der Hohlraum (44) im äußeren Ende einen Schlitz aufweist, dessen Form etwa die Form des Querschnitts des Stopfens hat.
  21. System nach Anspruch 19, bei dem der Hohlraum (44) einen ausgehöhlten Abschnitt des äußeren Endes umfasst.
  22. System nach Anspruch 21, bei dem der Hohlraum (44) ein flexibles Material enthält, das dem mit Druck beaufschlagten Fluid entgegenwirkt.
  23. System nach Anspruch 1, bei dem der Stopfen (40) zylindrisch ist und die Zylinderseite die Auflageoberfläche (50a) des biegsamen Elements (50) bildet und bei dem die kreisförmige Oberseite des Stopfens einen Kanal (44) aufweist, der zu der Auflageoberfläche des Stopfens im Wesentlichen konzentrisch ist, wobei eine der Kanalseiten die Fluidseite (50b) des biegsamen Elements bildet.
  24. Verfahren zum Abdichten einer Öffnung (14) eines Bohrkranzes (12) eines Bohrstrangs, wobei die Öffnung (14) in einer Außenwand des Bohrkranzes (12) ausgebildet ist, die mit mit Druck beaufschlagtem Fluid in Kontakt ist, wenn der Bohrstrang in einem Bohrloch angeordnet ist, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: Ausrüsten eines Stopfens (40) mit einem biegsamen Element (50), das eine Auflageseite (50a) und eine Fluidseite (50b) besitzt; und Positionieren des Stopfens (40) in der Öffnung (14), wobei das mit Druck beaufschlagte Fluid mit der Fluidseite (50b) des biegsamen Elements (50) in Kontakt ist, wenn der Bohrstrang im Bohrloch angeordnet ist, und die Auflageseite (50a) des biegsamen Elements (50) zu einem Aufliegen auf einer Wand (52) der Öffnung (14) drängt.
  25. Verfahren nach Anspruch 24, ferner gekennzeichnet durch: Einführen eines Rahmens in den Bohrkranz (12), wobei der Rahmen ein darin befindliches Fach (32) besitzt, derart, dass wenigstens ein Abschnitt des Fachs auf die Öffnung (14) ausgerichtet ist, wenn der Rahmen in den Bohrkranz (12) eingeführt ist.
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