DE905843C - Schoepfkolben fuer Tiefbohrungen - Google Patents

Schoepfkolben fuer Tiefbohrungen

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DE905843C
DE905843C DEN5015A DEN0005015A DE905843C DE 905843 C DE905843 C DE 905843C DE N5015 A DEN5015 A DE N5015A DE N0005015 A DEN0005015 A DE N0005015A DE 905843 C DE905843 C DE 905843C
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DE
Germany
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jacket
rod
piston
scoop
liquid
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Expired
Application number
DEN5015A
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English (en)
Inventor
Gus Ellsworth Talbott
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Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Original Assignee
Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B37/00Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells
    • E21B37/10Well swabs

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Description

  • Schöpfkolben für Tiefbohrungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug für Ölbohrungen und ist insbesondere auf einen verbesserten Schöpfkolben zum Entfernen von Flüssigkeiten, Paraffin usw. aus Bohrlöchern oder Förderrohren gerichtet.
  • Wenn der Druck im Öllager um eine Ölbohrung herum so stark abnimmt, d'aß der natürliche Fluß nicht mehr anhält, stirbt die Bohrung. Mehrere Ursachen können eine Bohrung zum Sterben bringen, z. B. das Eindringen von Wasser, das Absinken des G'as-Öl-Verhältnisses, eine Unidichtigkeit in den Verbindungen über Tage, welche das Gas aus dem Bohrloch entweichen läßt, usw. Unter günstigen Bedingungen ist es gewöhnlich möglich, ein Fließen hervorzurufen und die Förderung einige Zeit, ohne daß ein Pumpen notwendig wird, fortzuführen.
  • Dlies kann durch Förderung der Flüssigkeit in dem Bohrloch durch einen Schöpfkolben (szuab) erreicht werden. Im allgemeinen wird dabei ein mit Ventil versehener Kolben bis zum Boden der Verrohrung an einem Drahtseil herabgelassen. Beim Herablassen des Kolbens durch die Flüssigkeit im Förderrohr öffnet sich sein Ventil und läßt die Flüssigkeit nach oben hindurch-treten. Beim Herausziehen des Kolbens aus dem Bohrloch schließt sich das Ventil selbsttätig, und alle Flüssigkeit oberhalb des Kolbens wird somit hochgehoben und nach oben gefördert.
  • Dhrch Ehtfernung eines Teiles der Flüssigkeitssäule in der Bohrung wird der Druck am Boden der Bohrung vermindert, und mehr Ö1 und Gas fließen aus den die Bohrung umgebenden Hohlräumen in dlie Bohrung und bilden somit ein hebendes Moment für die ganze Flüssigkeitssäule. Die durch den Kolben hervorgerufene Saugwirkung bewirkt auch eine Abgabe von in Öl gelöstem Gas, vermindert somit die mittlere Dichte der Flüssigkeitssäule und ermöglicht damit ein Fließen. Ist einmal auf diese Weise das Fließen in Gang gebracht, hält es oft für einige Zeit ohne weitere künstliche Unterstützung an.
  • In vielen Ölfeldern enthält das geförderte Öl beträchtliche Mengen Paraffin, die sich im Bohrloch oder in der Bohrung ansammeln und den Durchfluß beeinträchtigen, so daß die Bohrung nicht mit der optimalen Geschwindigkeit produziert. In solchen Fällen ist es oft möglich, die Förderung durch Reinigung der Sonde wiederherzustellen, Ein Schöpfkolben mit einem oder mehreren nachgiebigen Dichtungselementen wird durch die Verrohrung des Bohrloches herabgelassen und anschließend wieder herausgezogen, wobei das Paraffin von der Innenwand der Verrohrung abgekratzt wird.
  • Schöpfkolben werden auch zum Entfernen von Flüssigkeiten, z. B. von Bohrflüssigkeiten aus einer Bohrung, nach Beendigung des Bonrens und vor Beginn der Förderung angewandt. In vielen Fällen können die Flüssigkeiten schwer durch Kreislaufspülung aus dem :Bohrloch entfernt werden, können aber stattdessen durch Schöpfkolben herausgeschafft werden. Beim Schöpfen kann der Kolben anhaken oder in der Verrohrung stecken bleiben, -wodurch sich ein erheblicher Arbeitszeitverlust ergibt, bevor er gegebenenfalls wieder freigemacht wird. Els ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Schöpfkolben zu schaffen, der leicht freigemacht werden kann, wenn er in der Verrohrung steckengeblieben ist.
  • Der Schöpfkolben nach der Erfindung kann als ventillos angesehen werden in dem Sinn, daß er keine Ventilelemente enthält, die besonders hierfür entwickelt sind und lediglich diesem Zweck dienen. ,Die Ventilfunktionen für die Vorrichtung werden durch die Zusammenarbeit von Bauteilen Herreicht, die andere Hauptfunktionen besitzen.
  • Der unempfindliche Ventilmechanismus des Schöpfkolbens nach der Erfindung kann leicht geöffnet oder verschlossen werden, auch wenn sich darin Paraffine oder harte Fremdkörper festsetzen.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Schöpfkolben mit einer Einrichtung zum Hervorrufen von Erschütterungen ausgestattet. Der Stoßmechanismus kann durch eine senkrechte Bewegung .des Drahtseiles betätigt werden. Deer Stoßmechanismus des Schöpfkolbens soll erfindungsgemäß gleichzeitig mit dem Öffnen oder Schließen der Vorrichtung für die Flüssigkeitsströmung betätigt werden.
  • Diese und weitere Zwecke der Erfindung werden aus der Beschreibung, wie sie in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel erläutert wird, verständlich.
  • Die Fig. i und 2 sind Ansichten, teils im Schnitt, von zwei etwas voneinander abweichenden Ausführungsformen des Schöpfkolbens nach der Erfindung.
  • Nach Fig. i der Zeichnung besteht der Kolben aus einer langen Stange oder einem Dorn i i mit einem verstärkten unteren Ende 12 mit größerem Durchmesser. Gleitemd auf der Stange i i ist ein langer Rohrkörper oder Mantel 13 angebracht, dessen Bohrung 14 einen etwas größeren Durchmesser als die Stange ii hat, wodurch ein ringförmiger Flüssigkeitsweg 15 zwischen der Stange ii und dem Körper 13 geschaffen wird.
  • Auf der Außenfläche des Rohrkörpers 13 sind ein oder mehrere Ringe oder Packungselemente 16 und 16a befestigt, die einen äußeren Durchmesser gleich der oder etwas :größer als idie nicht bezeigte Verrohrung besitzen, in der der Schöpfkolben verwendet werden soll.
  • Die Ringe können von jeder gewünschten Größe und Form sein oder bestehen aus mehreren schalenförmigen Kratzern, wie bei i7 :gezeigt ist. DieRinge des Schöpfkolbens 16 worden normalerweise aus einem nachgiebigen Material, z. B. Kautschuk, synthetischem Kautschuk usw., hergestellt und am Rohrkörper 13 befestigt, der der gesamten Kolbenkonstruktion Festigkeit verleiht.
  • Dias untere Ehde 18 des Rohrkörpers kann, wie gezeigt ist, vergrößert sein, um eine Auflage i9 zu bilden, auf welcher der unterste Kolbenring 16 ruhen kann. Eins kurzes rohrförmiges Halsstück 2o kann durch Aufschrauben auf dem oberen Ende des Rohrkörpers 13 befestigt sein, um die Ringe 16 in ihrer Stellung auf dem 'Rohrkörper 13 zu halten. Dias Halsstück 2o ist ebenfalls mit einer Längsbohrung auf seiner ganzen Länge von einem Durchmesser etwas größer als die Stange i i versehen, wodurch ein ringförmiger Flüssigkeitsweg 21 zwischen der Stange i i und der Innenfläche 22 des Halsstückes 2o gebildet wird.
  • Zusätzlich zu dem axialen Flüssigkeitsweg 2 1 ist das Halsstück 2o auch mit einem oder mehreren horizontalen oder radialen Flüssigkeitsdurchlässen 23 versehen. Die Stange i i hat vorzugsweise zylindrische Form, kann aber auch einen Ouerschnitt aufweiseni, der quadratisch, sechseckig, achteckig od. dgl. ist. Die Länge der Stange ist wesentlich größer als die Länge des Rohrkörpers mit dien darauf befestigten Ringen 16. Vorzugsweise ist die Stange mindestens zweimal so lang wie der Rohrkörper, wodurch eine erhebliche Bewegung des Rohrkörpers auf der Stange i i ermöglicht wird.
  • Das obere Ende 24 der Stange i i ist. mit einer Gestängeverbindung 25; vorzugsweise einer Gestängeverbindung mit erheblichem Gewicht, verschraubt. Die untere Fläche 26 der GestängeverbindUng 25 bildet eine Auflage auf der Stange i i, die vorzugsweise eine Fläche aufweist, die im wesentlichen der oberen Fläche 27 des Halsstückes 2o entspricht.
  • Andere Teile der Ausrüstung, wie eine Drahtseilkupplung oder eine Schwerstange 28, können am oberen, mit Gewinde versehenen Ende 29 der Gestängeverbindung 25 befestigt sein, um das Absenken des Schöpfkolbens in die Verrohrung der Bohrung zu erleichtern.
  • Wie in Fig. i gezeigt ist, kann die Auflage 30 auf der Oberseite des verstärkten unteren Endes i2 der Stange ii konisch ausgebildet sein. In diesem Fall ist die .eingreifende untere Kante 31 des Rohrkörpers mit einem Innenkonus versehen, um angenähert flüssigkeitsdicht auf dieAuflage 3o zu passen. In der Ausführungsfarm nach Fig. 2 besteht der Rohrkörper 13 nach Fig. i aus mehreren Rohrteilen 32 und 33, an deren Außenfläche einzelne Ringe 34 und 35 fest gelagert sind.
  • Ein rohrförmiges Halsstück 36 mit radialen Flüssigkeitsöffnungen kann gleitbar über dem obersten Ring 34, ohne an ihm fest befestigt zu sein, gelagert sein. Falls gewünscht, können radiale Flüssigkeitsauslässe 38 in der unteren Fläche 3c9 der Gestängekupplung 4o an Stelle von Öffnungen 37 im Halsstück 36 aus dem weiter unten beschriebenen Zweck angebracht werden.
  • Wenn einzelne Kolbenringe 32, 34 und 33, 35 gleitbar auf der Stange i i zusammen mit dem Halsstück 36 angebracht sind, sind die oberen und: unteren Flächen dieserElemente und die untere Fläche: des Halsstückes 36 vorzugsweise konisch, z. B. bei 41, 42 und 43, ähnlich der konischen Auflage 30, wodurch alle vorgenannten Teile zeitweise ineinaniderfassen und miteinander eine nahezu flüssigkeitsdichte Verbindung bilden.
  • Bei Inbetriebnahme des Schöpfkolbens wird der Apparat am unteren Ende der Schwerstange 28 befestigt, die wiederum am unteren Ende eines Drahtseiles aderKabels, die nicht gezeigt sind, aufgehängt ist, und in das nicht gezeigte Förderrohr herab-;gelassen. Beim Herablassen des Kolbens in die Bohrung reiben die Außenkanten der tassenförmigen Ringe 17 an den Wänden des Förderrohres, wodurch die tassenförmigen Ringe 17 mit dem Rohrkörper i 3 auf der Stange i i bewegt werden, und zwar nach oben, so daß die obere Fläche 27 des Halsstückes 2o in die untere Fläche 26 der Gestängekupplung 25 eingreift. Wenn der Schöpfkolben in dieser Stellung herabgelassen wird, tritt dieFlüssigkeit in der Bohrung durch den ringförmigen Flüssigkeitsweg 15 nach oben hindurch und aus den Flüssigkeitsöffnungen 23 in dem Halsstück 2o aus.
  • Wenn der Kolben aus derBohrungherausgezogen wird, bewirkt das Hochziehen an dem nicht gezeigten Kabel, daß die Stange i i sich nach oben bewegt, wobei der Rohrkörper mit den Ringen zunächst nicht mitgenommen wird, bis die konische Auflage 3o am unteren Ende der Stange i i auf dem konischen Sitz 31 am unteren Ende des Rohrkörpers 13 aufsitzt und so das untere Ende der ringförmigen Flüssigkeitswege 15 umschließt und das Entweichen von Flüssigkeit durch diese nach unten zu verhindert.
  • Beim weiteren Hochziehen der Vorrichtung gleiten die Ringe 16 reibend an der Wand des Förderrohres und verhindern ein Entweichen von Flüssigkeit. So werden Flüssigkeit, Schlamm, Abfälle oder angesammeltes Paraffin oberhalb der Ringe 16 zur Oberfläche der Bohrung bewegt.
  • Wenn der Schöpfkolben ini der Verrohrung der Bohrung beim Herausziehen aus der Böhrung oder beim Einlaufen in die Bohrung hän:genbleibt, wird das Hochziehen oder Herablassen- gestoppt und, das Kabel sofort entspannt, so daß die Schwerstange und die daran befestigte Stange i i plötzlich herabfallen können, wobei die untere Fläche 26 der Gestängekupplung 25 hart auf die Fläche 27 des Halsstückes 2o aufschlägt. Wenn diese Arbeitsweise die tassenförmigen Ringe in dem Förderrohr nicht löst, kann diese Arbeitsweise mehrmals wiederholt werden, bis durch die Erschütterungen die Vorrichtung gelöst ist.
  • Während normalerweise bei den Erschütterungen nur eine kleine Menge der gehobenen Flüssigkeit entweicht, kann es in einigen Fällen wünschenswert sein, das Zugseil ohne Spannung zu lassen, bis alle Flüssigkeit oberhalb des Kolbens 16 durch die Öffnungen 23 und den Durchtrittsweg 15 zum Boden der Bohrung hindurchfließt. Nachdem das Flüssigkeitsgewicht oberhalb des Kolbens entfernt ist, können die Erschütterungen, falls notwendig, in der oben beschriebenen Weise wiederholt werden, und die Vorrichtung kann aus der Bohrung herausgezogen oder, wieder in diese eingelassen werden. Das Schöpfen kann manchmal, falls notwendig, wiederholt werden, um alle Flüssigkeit oder andere Stoffe aus der Bohrung zu entfernen.
  • Es sei bemerkt, daß der Schöpfkolben nach der Erfindung mit Mitteln zum iurchlasseni von Flüssigkeit versehen ist, die offen sind, wenn die Vorrichtung in das Bohrloch einläuft, und somit ihr schnelles Absinken zum Boden der Bohrung ermöglichen. Bei Entfernung der Vorrichtung aus der Bohrung werden diese Mittel zum Hindurchtreten der Flüssigkeit selbsttätig geschlossen. Gleichzeitig kann die Vorrichtung beim Hängenbleiben im Bohrloch durch einfache Betätigung des sie tragenden Drahtseiles erschüttert werden.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schöpfkolben für Tiefbohrungen, der an einem Drahtseil in Bohrungen oder Förderrohre herabgelassen wird, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Stange (i i) mit verstärkten Teilen (i2, 25) an beiden Enden eine obere und untere Auflage (26, 30) für mindestens einen rohrförmigen, auf der Stange zwischen seinen Auflagen gleitbar gelagerten Mantel (i3) geschaffen ist, wobei die Bohrung des Mantels oder der Mäntel einen größeren Querschnitt als die Stange aufweist, wodurch ein Kanal (2i) zwischen der Stange und der Innenwand des Mantels oder der Mäntel gebildet wird, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die untere Auflage mit einem aufsitzenden Mantel ein Verschlußstück für den Durchtritt bildet, daß an dem Mantel oder den Mänteln nachgiebige Dichtungsmittel, z. B. tassenförmige Ringe (i7), eingeordnet sind, welche in reibender Verbindung mit dein Wänden des Rohres stehen, und d@aß schließlich der Rohrmantel oberhalb der Dichtungsmittel Öffnungen (23, 37) aufweist, die bei Anschlag des Rohrmantels an der oberen Auflage den Durchtritt der Flüssigkeit zu dem Kanal (2i) ermöglichen.
  2. 2. Schöpfkolben für Tiefbohrungen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (37) für den Durchtritt der Flüssigkeit in einem ringförmigen Halsstück (36) vorgesehen sind, das am Kopfende des Rohrmantels gleitbar mit diesem angeordnet ist.
  3. 3. Schöpfkolben für Tiefbohrungen nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Auflage der Stange (11) eine konische obere Fläche aufweist und daß das untere Ende des Mantels, das auf der unteren. Auflage aufsitzen soll, einen passenden konischen Sitz hildet.
  4. 4. Schöpfkolben für Tiefbohrungen nach Anspruch r bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die untre Fläche des Halsstückes (36) und das Kopfende des Mantels in gleicher Weise konisch ausgebildet sind wie der untere Verschluß.
DEN5015A 1951-01-29 1952-01-27 Schoepfkolben fuer Tiefbohrungen Expired DE905843C (de)

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