DE2443094B2 - Expansionspacker - Google Patents
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Classifications
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
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Description
Die Erfindung betrifft einen Expansionspacker mit einem rohrförmigen Dorn und einer an seinem Umfang
angeordneten, mit Hilfe eines Druckmittels radial expandierbaren rohrförmigen Gummimanschette, deren
Endabschnitte in je einem sich axial erstreckenden Ringspalt im Packergehäuse angeordnet und durch
Vulkanisation mit dem Ringspalt verbunden sind.
Packer dienen 2um Absperren eines Bohrloches in axialer Richtung lind ermöglichen es daher, in einen
derartigen abgespeirrten Bohrlochabschnitt zur Prüfung
de» Dichtheit der Bohrlochwandung Luft oder Wasser unter Druck einzuleiten und aus der Menge des pro
Zeiteinheit zugefülijrten Prüfmediums und des dabei in
dem abgesperrten Abschnitt aufgebauten Drucks auf die Dichtheit der Elohrlochwandung zu schließen. Es ist
aucli möglich, zur Verbesserung der Dichtheit des das
Bohrloch umgebenden Gesteins in den abgesperrten Abschnitt des Bohrloches ein Dichtungs- und/oder
Verfestigungsmittel unter Druck einzuführen, das in das umgebende Gestein eindringt Es ist möglich, mit Hilfe
eines einzigen Packers beispielsweise den Endabschnitt
eines Bohrloches abzusperren; es ist aber auch möglich, mit Hilfe von zwei im Abstand voneinander angeordneten
Packern beliebige Abschnitte innerhalb der Länge eines Bohrloches von den übrigen Teilen des Bohrloches
abzusperren.
Ein derartiger Packer ist aus der amerikanischen Patentschrift 28 28 823 bekannt. Die Gummimanschette
des bekannten Packers weist über ihre ganze Länge die
gleiche Wandstärke auf, und die Gummimanschette soll durch Vulkanisation und Kleben oder Kitten mit den
Teilen, die die Ringspalte aufweisen, verbunden sein; es wird demnach bei dem bekannten Packer eine in ihrer
Form fertige Gummimanschette in die Ringspalte eingesetzt und dann in den Ringspalten befestigt.
Bei der bekannten Anordnung ist von Nachteil, daß eine Befestigung der Manschette in den Ringspalten, die
den starken Beanspruchungen im Betrieb gewachsen ist, eine sehr hohe Sorgfalt erfordert und daher den
zeitlichen Aufwand und die Kosten für den Packer erhöht. Außerdem ist bei dem bekannten Packer von
Nachteil, daß zur Erzielung einer ausreichenden Sicherheit gegen Überwulsten, da hierfür die Manschette
eine ausreichend große Wandstärke aufweisen muß, die Ringspalte ebenfalls eine relativ große Breite
aufweisen müssen und das Vorsehen derartig breiter Ringspalte im Packer Schwierigkeiten bereiten kann.
Werden andererseits die Ringspalte nur schmal gemacht, so weist bei der bekannten Anordnung die
Manschette eine geringe Wandstärke uuf, die anfällig gegenüber Wulsten ist. Daher sind bei der bekannten
Anordnung zur Verstärkung der Gummimanschette in diese parallel zur Längsrichtung der Manschette
verlaufende Drähte eingebettet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach herstellbaren Packer zu schaffen, der eine hohe
Sicherheit gegenüber Wulsten bietet. Die Erfindung besteht darin, daß die Gummimanschette durch in die
Ringspalte und den axialen Freiraum zwischen den beiden Ringspalten eingefüllten, vulkanisierten Kautschuk
gebildet ist und im Bereich zwischen ihren Endabschnitten eine vergrößerte Wandstärke aufweist.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Enden
der Gummimanschette in den Ringspalten auf einfache Weise sehr gut befestigt werden können, denn es rriiuß in
die Ringspalte lediglich die Kautschukmasse aus natürlichem oder künstlichem Kautschuk eingefüllt
werden; bei dem anschließenden Vulkanisierungsvorgang, bei dem nicht nur die Endabschnitte, sondern die
ganze Gummimanschette vulkanisiert wird, erfolgt dann gleichzeitig eine feste Verbindung zwischen den
Ringspalten und der Gummimanschette. Außerdem ist von Vorteil, daß die infolge der unterschiedlichen
Wandstärke komplizierte Form der Gummimanschette durch den Vulkanisierungsvorgang ohne Schwierigkei-
ten erzeugt werden kann. Die Erfindung gestattet es also, im Bereich der Endabschnitte die Gummimanschette
lediglich so stark zu machen, daß eine ausreichende Befestigung im Packergehäuse möglich ist,
wogegen die Gummimanschette in ihrem übrigen Bereich eine Wandstärke aufweist, die das Oberwulsten
verhindert
Die lediglich als eventuell entstehendes älteres Recht zu berücksichtigende deutsche Offenlegungsschrift
24 27 417 lehrt, zum Befestigen der Manschette Klemmvorrichtungen zu verwenden, und es ist in dieser
älteren Anmeldung nicht vorgesehen, die Manschette durch Einvulkanisieren in den Ringspalten zu befestigen.
Die aus der FR-PS 20 54 899, US-PS 36 90 375, US-PS 35 75 238, US-PS 29 42 666 und US-FS 28 51111
bekannten Packer weisen Manschetten auf, die über die ganze Länge die gleiche Wandstärke haben und die in
anderer Weise als bei der Erfindung in den Ringspalten befestigt sind. So erfolgt beispielsweise bei dem aus der
FR-PS 20 54 899 bekannten Packer die Verbindung dadurch, daß die Manschette durch eine Metallhülse an
dem Dorn angepreßt wird.
Es sind zwar aus der US-PS 30 44 553, der DL-PS 1 05 648 und der US-PS 29 42 667 Packer bekannt, bei
denen die Gummimanschette in ihrem Bereich zwischen den Ringspalten eine etwas größere Wandstärke
aufweist, auch bei diesen bekannten Packern erfolgt aber die Befestigung in von der Erfindung abweichender
Weise, nämlich durch Festquetschen bzw. durch einen Gewindering bei den beiden zuerst bekannten Packern,
wogegen in der US-PS 29 42 667 über die Art der Befestigung nichts ausgesagt ist.
Bei der Erfindung ist weiter von Vorteil, daß die einvulkanisierten Endabschnitte mit den Wänden der
Ringspalte mechanisch sehr fest und außerdem dicht verbunden sind und daß die Verbindungsstelle gegen
Beschädigungen beim rauhen Betrieb im Gelände weitgehend geschützt ist. Mit dem Ausdruck »Packergehäuse«
sind die im wesentlichen nicht verformbaren Teile des Packers bezeichnet.
Der Außendurchmesser der entspannten Gummimanschette
ka.m über die gesamte Länge der Manschette gleich groß sein; bei einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung ist jedoch der Außendurchmesser der entspannten Gummimanschette im
Bereich zwischen den beiden Ringspalten gleich dem Außendurchmesser des Packergehäuses. Der Vorteil
dieser Ausführungsform liegt darin, daß bei tntspannter Gummimanschette der Außendurchmesser des Packers
an den Übergangsstellen zwischen Packergehäuse und Gummimanschette keine Sprünge aufweist, so daß nicht
die Möglichkeit besteht, daß sich an diesen Stellen beim Einführen des Packers in ein Bohrloch oder beim
Herausziehen Gesteinsbrocken, die sich von der Bohrlochwand lösen, verfangen.
Die im Packergehäuse vorgesehenen Ringspalte können beispielsweise unmittelbar bei der Herstellung
der Teile, beispielsweise durch Gießen, vorgesehen werden; es ist aber auch möglich, die Ringspalte durch
nachträgliche Bearbeitung der Teile des Packergehäuses in diesen Teilen vorzusehen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist jedoch vorgesehen, daß die
Wände des Ringspalts durch eine innere Hülse und eine mit dieser verbundenen äußeren Hülse, deren Innendurchmesser
mindestens auf einem Teil ihrer Länge größer ist als der Außendurchmesser der inneren Hülse,
gebildet sind und daß die entspannte GummimanscheUe im Bereich zwischen ihren Endabschnitten mit der
Innenfläche der inneren Hülsen bündig abschließt Der Vorteil liegt hierbei darin, daß sich eine besonders
einfache und billige Möglichkeit der Herstellung des Ringspalts ergibt, da die Wände des Ringspalts, auch
wenn sie Vorsprünge aufweisen, durch Drehen mit der gewünschten Maßgenauigkeit ohne Schwierigkeiten
hergestellt werden können. Außerdem ist die Vergrößerung der Wandstärke der Gummimanschette im Bereich
zwischen ihren Endabschnitten möglich, ohne hierdurch den Durchmesser des Packers zu vergrößern und ohne
den lichten Innendurchmesser des Packers, der zum Einleiten von Wasser oder eines anderen Mediums in
den abgesperrten Bohrlochabschnitt zur Verfügung steht, zu verkleinern. Erfolgt das Vulkanisieren der
Gummimanschette in der Weise, daß sie an den einander zugewandten Stirnflächen der inneren Hülsen
anvulkanisiert ist, so wird hierdurch das Überwulsten mit noch größerer Sicherheit ausgeschlossen.
Die Wände des Ringspalts können glatt sein; bei einer Ausführungsform ist jedoch vorgesehen, daß mindestens
eine der Wände des Ringspalts der Verankerung der Guminimanschette dienende Vorsprünge aufweist;
bei diesen Vorsprüngen kann es sich um einzelne Erhebungen handeln, vorzugsweise können jedoch auch
ringförmige, dem Umfang des Ringspalts folgende Vorsprünge vorhanden sein. Der Vorteil dieser
Ausführungsform liegt darin, daß die Fläche des Ringspalts, die an der Gummimanschette anliegt, durch
die Vorsprünge vergrößert ist, wodurch die Haftung der Gummimanschette im Ringspalt verbessert wird, und
daß außerdem diese Vorsprünge die Wirkung einer Verzahnung haben, die ebenfalls dazu führt, daß die
Gummimanschette im Ringspalt besonders gut festgehalten wird. Weisen die sich einander gegenüberstehenden
Wände des Ringspalts Vorsprünge auf, so kann es zweckmäßig sein, daß sich diese Vorsprünge nicht
genau gegenüberstehen, um die Wandstärke des Endabschnitts der GummimanscheUe nicht allzusehr zu
schwächen, sondern daß die Vorsprünge au? Lücke angeordnet sind.
Die äußere der den Ringspalt begrenzenden Hülsen kann mit der den Ringspalt innen begrenzenden Hülse
in beliebiger Weise verbunden sein, die beiden Hülsen können beispielsweise durch ein ringförmiges Abstandsstück
im richtigen Abstand gehalten sein. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist jedoch vorgesehen,
daß die äußere Hülse auf die innere Hülse aufgeschrumpft ist. Um das Aufschrumpfen zu ermöglichen,
weist beispielsweise die äußere Hülse auf einem Teil ihrer Länge einen Innendurchmesser auf, der unter
Beachtung der erforderlichen Toleranzen so groß ist wie der Außendurchmesser der inneren Hülse. Der
Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, daß die beiden miteinander verbundenen Hülsen praktisch ein
einziges Teil bilden, dessen Bestandteile sich nicht mehr unbeabsichtigt voneinander lösen lassen.
Die Hülsen können unmittelbar am Dorn befestigt sein, und der Dorn kann auch zum Anschluß von Teilen,
die für die Benutzung des Packers erforderlich sind, beispielsweise Rohrleitungen, ausgebildet sein. Bei einer
Ausführungsform der Erfindung ist jedoch vorgesehen, daß der Packer zwei Endstücke aufweist und daß
mindestens eines der Endstücke mit einer der ihm benachbarten Hülsen verschraubt ist. Das Endstück
weist eine zentrale Aussparung auf, die mit dem Innenraum des Doms in Verbindung steht. Durch die
Schraubverbindung zwischen einer der Hülsen und dem Endstück ist es möglich, die zwischen den Hülsen
befestigte Gummimanschette im Füll einer Beschädigung zusammen mit den Hülsen auszutauschen und
durch eine neue Gummimanschette mit Hülsen zu ersetzen. Das Endstück kann mit einem an der äußeren
Hülse angeordneten Gewinde verschraubt sein, bei einem Ausführungsbeispiel ist jedoch vorgesehen, daß
die innere Hülse ein Gewinde trägt, das zum Verschrauben mit dem Endstück dient. Zum Verschrauben
mit der Hülse weist das Endstück vorzugsweise ein Außengewinde auf.
Es ist möglich, die beiden Endstücke auf irgendeine geeignete Weise mit dem Dorn zu verbinden,
beispielsweise können beide Endstücke mit dem Dorn verschraubt sein. Bei einer Ausführungsform der
Erfindung ist jedoch nur eines der Endstücke mit dem Dorn verschraubt, und das andere Endstück ist mit dem
Dorn drehfest und zug- und druckfest verbunden. Der Vorteil liegt darin, daß auf diese Weise verhindert ist,
daß sich beim Abschrauben eines Endstückes der Dorn vom anderen Endstück lösen kann. Die drehfeste
Verbindung zwischen dem Dorn und dem einen Endstück kann beispielsweise durch Schweißen erfolgen.
Es ist möglich, die Gummimanschette so auszubilden, daß sie einen Hohlraum aufweist, der bereits ein
gasförmiges oder flüssiges Druckmittel enthält, und daß das Verformen der Gummimanschette dadurch erfolgt,
daß beispielsweise in axialer Richtung ein Druck auf einen Teil der Manschette ausgeübt wird, der dazu führt,
daß das in der Manschette enthaltene Druckmittel die Manschette axial expandiert. Bei einer Ausführungsform der Erfindung, bei der der Packer zwei Endstücke
aufweist, ist jedoch vorgesehen, daß durch mindestens ein Endstück ein zum Zuführen und Abführen des
Druckmittels vorgesehener Kanal geführt ist. Durch diesen Kanal kann das Druckmittel, beispielsweise
Preßluft, Hydrauliköl oder auch Wasser, dem Packer zum Expandieren der Gummimanschette zugeführt
werden. Weist jedes der beiden Endstücke einen derartigen Kanal auf, so kann das Druckmittel über den
Kanal im einen Endstück diesem Packer zugeführt werden und über den Kanal im zweiten Endstück einem
zweiten Packer, der mit Abstand vom ersten Packer angeordnet ist, zugeführt werden, so daß mit diesen
beiden Packern ein Teil des Bohrloches nach beiden Richtungen abgesperrt werden kann; falls bei dem
zweiten Packer ebenfalls beide Endstücke Kanäle aufweisen, wird bei dem zweiten Packer der Kanal eines
der Endstücke verschlossen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist im Inneren des Doms eine Meßleitung angeordnet, die
durch den Dorn hindurch nach außen geführt ist Für diese Ausführungsform wird unabhängig von der
Dimensionierung und der Art der Herstellung der Gummimanschette Schutz beansprucht Eine derartige
Meßleitung kann dazu dienen, den Druck im Inneren eines abgesperrten Abschnitts des Bohrlochs zu messen;
hierzu kann beispielsweise ein elektrischer oder pneumatischer Druckmesser verwendet werden, dessen
Anschlußleitung durch den Dorn hindurchgeführt ist Die Meßleitung kann auch ein Rohr sein, durch das
hindurch die Anschlußleitung eines Druckmeßgeräts geführt ist Schließlich ist es auch möglich, durch die als
Rohr ausgebildete Meßleitung in den abgesperrten Abschnitt des Bohrlochs Druckluft einzuleiten und den
Druck in dem abgesperrten Abschnitt dadurch zu messen, daß derjenige Luftdruck ermittelt wird, b i dem
gerade noch keine Druckluft durch die Meßleitung hindurch in den abgesperrten Abschnitt einströmt.
Wenn ein Packer mit einer derartigen Meßleitung ein eingeschraubtes und ein drehfest angeordnetes Endstück
aufweist, wird die Meßleitung zweckmäßigerweise durch das drehfest angeordnete Endstück hindurch nach
außen geführt; das Zerlegen des Packers zum Austauschen der Gummimanschette wird dann nicht
durch das Vorhandensein der Meßleitung beeinflußt.
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
ίο nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnung.
Die einzige Figur zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Packers, teilweise im Längsschnitt
und abgebrochen gezeichnet.
ι? Der Packer weist einen sogenannten Dorn 1 auf. der
aus einem Rohr besteht, durch dessen Bohrung 2 das Prüfmedium in den Abschnitt des Bohrloches eingepreßt
wird, der auf Durchlässigkeit des Gesteins geprüft werden soll. An dem in der Figur oberen Ende des
Dorns 1 ist ein erstes Endstück 3 starr befestigt; dieses Endstück weist eine axial verlaufende Bohrung 4 auf, die
mit der Bohrung 2 des Dorns 1 in Verbindung steht, außerdem weist das erste Endstück eine Gewindebohrung
5 auf, die zum Anschluß von für die Benutzung des Packers erforderlichen Teilen dient, beispielsweise zum
Einschrauben von Rohren oder zum Befestigen eines Schlauches, der zum Zuführen des Prüfmediums dient.
Das erste Endstück 3 ist mit dem Dorn 1 auf dessen äußerem Umfang längs eines ringförmigen Hohlraums 6
mit etwa quadratischem Querschnitt in nicht dargestellter Weise dicht verschweißt Am unteren Ende des
Dorns 1 ist ein zweites Endstück 7 auf ein Außengewinde 8 des Dorns 1 aufgeschraubt. Das erste Endstück 3
weist ein Außengewinde 10 auf, das in ein Innengewinde 11 einer inneren Hülse 12 eingreift, die in ihrer in der
Figur unteren Hälfte einen Innendurchmesser aufweist, der um einen geringen Betrag größer ist als der
Außendurchmesser des Dorns 1, und die in ihrer oberen Hälfte einen größeren Innendurchmesser aufweist, um
das Zusammenschrauben mit dem ersten Endstück 3 zu ermöglichen, das auf dem größten Teil seiner Länge den
oberen Endabschnitt des Dorns 1 übergreift. Der Außendurchmessier der inneren Hülse 12 ist in dem in
der Figur obersten Bereich 15 so groß wie der größte Außendurchmesser des ersten Endstücks 3, in einem
Bereich 17 unterhalb des Bereichs 15 ist der Außendurchmesser etwas kleiner, und in dem Bereich
18, der sich vom unteren Ende der inneren Hülse 12 bis etwa zur halben Höhe der inneren Hülse 12 erstreckt isi
der Außendurchmesser abermals verringert Eine äußere Hülse 20, deren Außendurchmesser gleich derr
größten Außendurchmesser des ersten Endstücks 3 ist ist auf die Außenfläche der inneren Hülse 12 in derer
mittlerem Bereich 17 aufgeschrumpft und durcr
Schweißpunkte ,gesichert Die Länge der äußeren Hüls«
20 ist so gewählt, daß ihr unteres Ende etwa bis zun
unteren Ende der inneren Hülse 12 reicht Dei Innendurchmesser der äußeren Hülse 2ö ist über ihn
ganze Länge imi wesentlichen konstant, mit Ausnahm^
von mehreren längs ihres inneren Umfangs verlaufen den ringförmigen oder punktförmigen Vorsprüngen 2
und einer Abrundung 22 der unteren innen liegendei Kante. Die nicht unmittelbar an der inneren Hülse 1
anliegende Innenfläche der äußeren Hülse 20 bilde zusammen mit der ihr gegenüberliegenden Außenfläch
24 der inneren Hülse 12 einen Ringspalt 23. Di Außenfläche 24 der inneren Hülse 12 trägt längs ihre
Umfangs verlaufende ringförmige Vorsprünge 25, di
(ο
mit den Vorsprüngen 21 der äußeren Hülse auf Lücke stehen.
In genau der gleichen Weise ist das zweite Endstück 7 mit einer inneren Hülse 12' verschraubt, auf die eine
äußere Hülse 20' aufgeschrumpft ist. In der Zeichnung ist der zwischen den beiden Hülsen 12' und 20', die mit
dem zweiten Endstück 7 verbunden sind, gebildete Ringspalt 23 nach oben geöffnet, während der von den
mit dem ersten Endstück 3 verbundenen Hülsen gebildete Ringspalt nach unten geöffnet ist. Die Hülsen
12' und 20' stimmen in ihrer Form mit den Hülsen 12 bzw. 20 überein.
Eine im wesentlichen schlauchförmige Gummimanschette
27 weist zwei Endabschniüe 28 auf, die die Ringspalte 23 völlig ausfüllen; im Bereich zwischen
ihren Endabschnitten 28 weist die Gummimanschette 27 eine größere Wandstärke auf. Hier ist der Außendurchmesser
der Gummimanschette 27 gegenüber dem Außendurchmesser der Endabschnitte 28 vergrößert,
und zwar ist er genau so groß wie der größte Außendurchrnesser der Endstücke 3 und 7. Zusätzlich ist
der Innendurchmesser der Gummimanschette 27 im Bereich zwischen ihren Endabschnitten 28 so verkleinert,
daß in diesem Bereich die Innenfläche der Gummimanschette mit der ihr hier unmittelbar benachbarten
Innenfläche 30 der beiden inneren Hülsen 12 und 12' fluchtet. Die bisherigen Aussagen über die
Durchmesser der Gummimanschette im Bereich zwischen ihren Endabschnitten 28 gelten bei entspannter,
also nicht expandierter Gummimanschette.
Die Gummimanschette 27 ist sowohl an die die Ringspalte 23 begrenzenden Flächen, als auch an die
Abrundung 22 und an die einander zugekehrten Stirnflächen 31 der Bereiche 18 der inneren Hülsen 12
und 12' anvulkanisiert.
Die Länge jedes Endabschnitts 28 der Gummimanschette 27 ist erheblich kürzer als der zwischen den
Endabschnitten 28 liegende Bereich 33 der Gummimanschette, was wegen der abgebrochenen Darstellung aus
der Figur nicht erkennbar ist. Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Länge des
zwischen den Endabschnitten 28 liegenden Bereichs 33 der Gummimanschette 27 etwa 350 mm, und die Länge
des ganzen, mit Ausnahme des oberen und unteren Fortsatzes 34 zylinderförmigen Packers beträgt etwa
520 mm. Der Innendurchmesser des Dorns 1 und der Bohrung 4 beträgt im gezeigten Ausführungsbeispiel
16 mm, und der Außendurchmesser des Packers beträgt in nicht expandiertem Zustand 43 mm.
Etwas schräg zur Längsrichtung des ersten Endstücks 3 verlaufend, ist ein als Bohrung ausgeführter Kanal 35
durch das Endstück geführt, dessen eines Ende in den ringförmigen, einen etwa quadratischen Querschnitt
aufweisenden Hohlraum 6 mündet und dessen anderes Ende mit Abstand von der Außenfläche 36 des ersten
Endstücks 3 an einer rechtwinklig zur Längsachse des Packers verlaufenden Ringstirnfläche 37 endet, die nach
innen zu von dem kegelstumpfförmigen Fortsatz 34 des Endstücks 3 begrenzt wird, der das Gewinde 5 trägt
Durch den Kanal 35 kann ein Druckmittel, beispielsweise Preßluft oder Hydrauliköl oder auch Wasser,
eingeleitet werden und gelangt über den Hohlraum 6, der eine schnelle gleichmäßige Verteilung längs seines
ganzen Umfangs gewährleistet und über den ringförmigen Spalt 38 zwischen der Außenwand des Domes 1 und
der Innenfläche 30 der inneren Hülse 12 zu der nach innen weisenden freien Räche 40 der Gummimanschette
27 und preßt die Gummimanschette in ihrem zwischen den Endabschnitten 28 liegenden Bereich
allseitig gleichmäßig nach außen. Hierdurch wird im Bereich der Gummimanschette der Außendurchmesser
des Packers gleichmäßig vergrößert, bis die expandierte Gummimanschette an der Wandung eines nicht
gezeigten Bohrlochs zur Anlage kommt. Der ringförmige Spalt 38 hat eine Breite von 4 mm.
Im oberen Endstück 3 ist noch eine Bohrung 41 vorgesehen, die von der Ringfläche 37 aus bis durch die
ίο Wand des Domes 1 hindurch reicht und an der im
Innern des Dorns 1 ein Rohr 42 angeschlossen ist, das innerhalb der Bohrung 2 des Doms 1 verläuft und am
unteren Ende des Packers aus dem zweiten Endstück 70 etwas herausragt. Dieses Rohr 42 dient als Meßrohr zur
Einführung von Meßgebern oder abei unmittelbar zur Messung des Druckes am unteren Ende des Packers.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist durch das untere Endstück 7 ein Kanal 35' hindurchgeführt,
der in seiner Lage und Anordnung völlig dem Kanal 35 im oberen Endstück 3 entspricht. Der Kanal
35' endet in einem ringförmigen Hohlraum 6', der in seinen Abmessungen dem Hohlraum 6 entspricht und
ebenfalls mit dem ringförmigen Spalt 38 in Verbindung steht. Durch den Kanal 35' wird es ermöglicht, das
Druckmittel durch den in der Figur gezeigten Packer hindurchzuleiten und dem Kanal 37 eines unterhalb des
Packers angeordneten weiteren Packers zuzuführen. Falls dieser weitere Packer auch einen Kanal 35'
aufweist, ist dieser Kanal 35' bei dem weiteren Packer verschlossen. Ebenfalls ist bei dem weiteren Packer in
geeigneter Weise der Weg durch die Bohrung 2 des Doms 1 druckdicht verschlossen. Wird bei einer
derartigen Anordnung aus zwei miteinander verbundenen Packern dem Kanal 37 des oberen Packers das
Druckmittel zugeführt, so wird sowohl der obere als auch der weitere Packer expandiert, und es wird
innerhalb des Bohrlochs ein zwischen den Packern liegender Bereich sowohl nach oben als auch nach unten
abgesperrt. Das Innere dieses Bereichs der Bohrung kann nun mit einem Prüfmittel durch die Bohrung 2 des
oberen Packers hindurch angefüllt werden, um die Dichtheit dieses Bohrlochabschnitts zu messen. Da die
Bohrung 2 des unteren Packers verschlossen ist. kann das Prüfmedium nicht durch den unteren Packer
hindurch abfließen.
Beim Zusammenbau des Packers wird zunächst aul das erste Endstück 3, in dem der Dorn 1 bereits befestigi
ist die Gummimanschette mit den an sie anvulkanisier ten Hülsen aufgeschraubt. Anschließend wird dann da!
-s0 zweite Endstück auf das Gewinde 8 des Doms und au
das Innengewinde 11 der in der Figur unteren innerei Hülse 12' aufgeschraubt Die Gewindelängen sind dabe
so bemessen, daß das zweite Endstück 7 zuerst mit den
Gewinde 8 in Eingriff kommt und anschließend mit den Gewinde der inneren Hülse 12'. Das zweite Endstück ',
wird so lange eingeschraubt bis das untere Ende de Dorns 1 an eine Ringschulter 44 des zweiten Endstück:
7 zur Anlage kommt Die Länge der inneren Hülse 12 ist so bemessen, daß dann auch gleichzeitig eine weiten
ft0 Ringschulter 45 an der Ringstimseite 46 der innerei
Hülse 12 zur Anlage kommt Im Bereich beide Ringschultern 45 und 46 sind Flachdichtungen angeord
net Etwaige Längendifferenzen werden dadurc aufgenommen, daß der freie Bereich 33 der Gummimari
<>s schette 27 Längendifferenzen in axialer Richtun
aufnehmen kann. Die Schraubverbindung des obere Endstücks 3 mit der inneren Hülse 12 ist in der gleiche
Weise vorgenommen, mit dem Dorn 1 ist das Endsuu κ
609 529 3
jedoch durch Schweißen verbunden. An der zylindrischen Außenfläche des Packers stoßen die Hülsen und
die Endstücke ohne Lücke aufeinander.
Im gezeigten Ausfuhrungsbeispiel ist die Gummimanschette auf folgende Weise mit den jeweils miteinander
verbundenen inneren und äußeren Hülsen 12 und 20 bzw. 12' und 20' verbunden worden: Die beiden jeweils
miteinander verbundenen Hülsen 12 und 20 sowie 12' und 20' werden auf ein Rohr aufgeschoben, dessen
Außendurchmesser mit dem Innendurchmesser der Innenfläche 30 der inneren Hülse übereinstimmt. Der
gegenseitige axiale Abstand der Hülsen wird auf den vorgeschriebenen Wert gebracht, und es wird auch der
Spalt zwischen den beiden äußeren Hülsen bis auf eine Einfüllöffnung verschlossen. In die Einfüllöffnung wird
roher oder synthetischer Kautschuk so eingefüllt, daß er die Ringspalte 23 und auch den übrigen freien Raum
vollständig ausfüllt, und anschließend wird der Kautschuk vulkanisiert. Auf diese Weise läßt sich die
verhältnismäßig kompliziert geformte Gummimanschette mit verhältnismäßig geringem Aufwand herstellen.
Als Material für die inneren und äußeren Hülsen kommt ein geeigneter Kunststoff in Frage. Bevorzugt
verwendet wird jedoch Metall, und zwar insbesondere Stahl, da bei diesem einerseits eine besonders große
Haltbarkeit des Gewindes 11 erreicht werden kann, und weil eine schadhaft gewordene Gummimanschette aus
dem Ringspalt 23 der miteinander verbundenen Hülsen herausgebrannt werden kann, so daß also ein Trennen
der miteinander verbundenen Hülsen nicht erforderlich ist. Nach dem Herausbrennen des Gummis und einer
eventuell erforderlichen Reinigung können dann die miteinander verbundenen Hülsen durch Vulkanisieren
abermals mit einer Gummimanschette versehen werden. Die übrigen Teile des Packers, nämlich die
Endstücke und der Dorn, bestehen zweckmäßigerweise aus Metall: falls es die Beanspruchung zuläßt, können
diese Teile auch aus einem geeigneten Kunststoff bestehen.
Für eine besonders günstige Anschlußmöglichkeit an den Kanal 35 und die Bohrung 41 wird dadurch gesorgt,
daß in diese Bohrungen Stahlrohre mit einem bei
s Wärme erweichenden Klebstoff eingeklebt werden, an
deren freie Enden dann entweder Schlauchleitungen oder Rohrleitungen angeschlossen werden können.
Falls die Verbindungen zum Kanal 35 bzw. zur Bohrung 41 einmal abbrechen sollten, kann das in der Bohrung
ίο verbliebene Rohr leicht dadurch entfernt werden, daß
der Klebstoff genügend stark angewärmt wird; auf diese Weise ist eine einfache Reparatur möglich.
Für die Handhabung des geschilderten Packers ist es nicht erforderlich, den Packer an irgendwelche Gestänge
oder auch an Rohrleitungen anzuschließen, sondern es ist möglich, alle Anschlüsse auch mit Hilfe von
flexiblen Schläuchen durchzuführen und den Packer an diesen Schläuchen ins Bohrloch hinabzulassen, bis er die
gewünschte Tiefe erreicht hat.
Das Expansionsvermögen des erfindungsgemäßen Packers ist verhältnismäßig groß; ohne Schwierigkeiten
läßt sich eine Durchmesservergrößerung auf über 60 mm erreichen. Bei einem anderen Packer mit einem
Außendurchmesser von 70 mm wurde eine Durchmesservergrößerung durch Expandieren der Gummimanschette
um 40 mm erreicht. Bei diesem Packer betrug die Wandstärke der Gummimanschette innerhalb des
Ringspalts der miteinander verbundenen Hülsen etwa 8 mm, und die Wandstärke im Bereich zwischen den
Endbereichen betrug etwa 14 mm. De- lichte Durchmesser des Doms dieses Packers betrug 32 mm.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Packers besieht darin, daß zum Einleiten des Prüfmediums in das
Bohrloch ein verhältnismäßig großer Innendurchmesser des Doms 1 zur Verfügung steht, so daß große Mengen
des Prüfmediums, insbesondere Wasser, durch den Packer in kurzer Zeit hindurchgeleitet werden können.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Expansionspacker mit einem rohrförmigen Dorn und einer an seinem Umfang angeordneten,
mit Hilfe eines Druckmittels radial expandierbaren rohrförmigen Gummimanschette, deren Endabschnitte
in je einem sich axial erstreckenden Ringspalt im Packergehäuse angeordnet und durch
Vulkanisation mit dem Ringspalt verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummimanschette
(27) durch in die Ringspalte (23) und den axialen Freiraum zwischen den beiden Ringspalten
(23) eingefüllten, vulkanisierten Kautschuk gebildet ist und im Bereich (33) zwischen ihren Endabschnitten
(28) eine vergrößerte Wandstärke aufweist
2. Packer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der entspannten
Gummimanschette im Bereich der Ringspalte (23) gleich dem Außendurchmesser des Packergehäuses
ist
3. Packer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände des Ringspalts (23)
durch eine innere Hülse (12 bzw. 12') und eine mit dieser verbundene äußere Hülse (20 bzw. 20'), deren
Innendurchmesser mindestens auf einen Teil ihrer Länge größer ist als der Außendurchmesser der
inneren Hülse, gebildet sind, und daß die entspannte Gummimanschette (27) im Bereich (33) zwischen
ihren Endabschnitten (28) mit der Innenfläche (30) der inneren Hülsen (12,12') bündig abschließt
4. Packer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
eine der Wände des Ringspalts (23) der Verankerung der Gummimanschette (27) dienende
Vorsprünge (21,25) aufweist
5. Packer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Hülse (20, 20') auf
die innere Hülse (12,12') aufgeschrumpft ist.
6. Packer nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Packer zwei
Endstücke (3, 7) aufweist und daß mindestens eines der Endstücke mit einer der ihm benachbarten
Hülsen verschraubt ist
7. Packer nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Endstücke (7)
mit dem Dorn (1) verschraubt ist und daß das andere Endstück (3) mit dem Dorn drehfest und zug- und
druckfest verbunden ist.
8. Packer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zwei Endstücken, dadurch gekennzeichnet,
daß durch mindestens ein Endstück ein zum Zuführen und Abführen des Druckmittels vorgesehener
Kanal (35,35') geführt ist.
9. Packer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren
des Dorns (1) eine Meßleitung (42) angeordnet ist, die durch den Dorn hindurch nach außen geführt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742443094 DE2443094C3 (de) | 1974-09-09 | Expansionspacker |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742443094 DE2443094C3 (de) | 1974-09-09 | Expansionspacker |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2443094A1 DE2443094A1 (de) | 1976-03-25 |
DE2443094B2 true DE2443094B2 (de) | 1976-07-15 |
DE2443094C3 DE2443094C3 (de) | 1977-03-17 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103775022A (zh) * | 2014-02-25 | 2014-05-07 | 荆州市翔龙石油科技有限公司 | 一种首次高压坐封后可低压重复坐封的多功能封隔器 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103775022A (zh) * | 2014-02-25 | 2014-05-07 | 荆州市翔龙石油科技有限公司 | 一种首次高压坐封后可低压重复坐封的多功能封隔器 |
CN103775022B (zh) * | 2014-02-25 | 2015-12-16 | 荆州市翔龙石油科技有限公司 | 一种首次高压坐封后可低压重复坐封的多功能封隔器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2443094A1 (de) | 1976-03-25 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |