DE2443094C3 - Expansionspacker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Expansionspacker mit iem rohrförmigen Dorn und einer an seinem Umfang geordneten, mit Hilfe eines Druckmittels radial pandierbaren rohrförmigen Gummimanschette, de-Endabschnitte in je einem sich axial erstreckenden igspalt im Packergehäuse angeordnet und durch lkanisalion mit dem Ringspalt verbunden sind.

Packer dienen zum Absperren eines Bohrloches in axialer Richtung und ermöglichen es daher, in einen derartigen abgesperrten Bohrlochabschnitt zur Prüfung der Dichtheit der Bohrlochwandung Luft oder Wasser unter Druck einzuleiten und aus der Menge des pro Zeiteinheit zugeführten Prüfmediums und des dabei in dem abgesperrten Abschnitt aufgebauten Drucks auf die Dichtheit der Bohrlochwandung zu schließen. Es ist auch möglich, zur Verbesserung der Dichtheit des das ίο 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 auf, die anfällig gegenüber Wulsten ist. Daher sind bei der bekannten Anordnung zur Verstärkung der Gummimanschette in diese parJIel zur Längsrichtung dsr 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 muß 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 kana Die Erfindung gestattet es jjjsa im Bereich der Endabschnitte die Gummimanscbette lediglich so stark zu machen, daß eine ausreichende Befestigung im Packergehäuse möglich ist, wogegen die Gummimanschette in ihrem übrigen Bereich eine Wandstärke aufweist, die cas Überwulsten verhindert

Die lediglich als eventuell entstehendes älteres Recht 3U 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 3575238, US-PS 29 42 666 und US-PS 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 2054899 bekannten Packer vlie 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 105 648 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 kann 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 Packergehäuse'. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, daß bei entspannter 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 is* als der Außendurchmesser der inneren Hülse, gebildet sind und daß die entspannte Gummimanschette 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 s 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

ίο den Durchmesser des Packers zu vergrößern und ohne den liebten 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

'5 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 Gummimanschette 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 Gummimanschette nicht allzusehr zu schwächen, sondern daß die Vorspränge auf 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 ?uch 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 Dorns in Verbindung steht. Durch die Schraubverbindung zwischen einer der Hülsen und dem Endstück ist es möglich, die zwischen den Hülsen

I*.

befestigte Gummimanschette im Fall 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, bei 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.

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 mii der Bohrung 2 des Doms 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 autweist, 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 Außendurchmesser 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, ist der Außendurchmesser abermals verringert Eine äußere Hülse 20, deren Außendurchmesser gleich dem größten Außendurchmesser des ersten Endstäcks 3 ist, ist auf die Außenfläche der inneren Hülse 12 in deren mittlerem Bereich 17 aufgeschrumpft und durch

Schweißpunkte gesichert Die Länge der äußeren Hülse 20 ist so gewählt daß ihr unteres Ende etwa bis zum unteren Ende der inneren Hülse 12 reicht Der Innendurchmesser der äußeren Hülse 20 ist über ihre ganze Länge im wesentlichen konstant mit Ausnahme von mehreren längs ihres inneren Umfangs verlaufenden ringförmigen oder punktförmigen Vorsprüngen 21 und einer Abrundung 22 der unteren innen liegenden Kante. Die nicht unmittelbar an der inneren Hülse 12 anliegende Innenfläche der äußeren Hülse 20 bildet

^fi5 zusammen mit der ihr gegenüberliegenden Außenfläche 24 der inneren Hülse 12 einen Ringspalt 23. Die Außenfläche 24 der inneren Hülse 12 trägt längs ihres Umfangs verlaufende ringförmige Vorsprünge 25, die

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 Endabschnitte 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 Außendurchmesser 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 benachharten 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 Doms 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 verlauferden R'.ngstirnfläche 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 Fläche 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 Wand des Domes 1 hindurch reicht und an der im Innern des Doms 1 ein Rohr 42 angeschlossen ist, das innerhalb der Bohrung 2 des Dorns 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 aber 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 Dorns 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 auf das erste Endstück 3, in dem der Dorn 1 bereits befestigt ist, die Gummimanschette mit den an sie anvulkanisierten Hülsen aufgeschraubt. Anschließend wird dann das zweite Endstück auf das Gewinde 8 des Dorns und auf das Innengewinde 11 der in der Figur unteren innerer Hülse 12' aufgeschraubt. Die Gewindelängen sind dabe so bemessen, daß das zweite Endstück 7 zuerst mit derr Gewinde 8 in Eingriff kommt und anschließend mit derr Gewinde der inneren Hülse 12'. Das zweite Endstück Ϊ wird so lange eingeschraubt bis das untere Ende de: Doms 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 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 Gummimar schette 27 Längendifferenzen in axialer Richtun aufnehmen kann. Die Schraubverbindung des obere Endstücks 3*nit der inneren Hülse 12 ist in der gleiche Weise vorgenommen, mit dem Dorn 1 ist das Endstück

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ίο

jedoch durch Schweißen verbunden. An der zylindrischen Außenfläche des Packers stoßen die Hülsen und die Endstücke ohne Lücke aufeinander.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel 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 U 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 d\e:.e 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 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 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 Gummimanscheite innerhalb des Ringspalts der miteinander verbundenen Hülsen etwa 8 mm, und die Wandstärke im Bereich zwischen den Endbereichen betrug etwa 14 mm. Der lichte Durchmesser des Dorns dieses Packers betrug 32 mm.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Packers besteht darin, daß zum Einleiten des Prüfmediums in das Bohrloch ein verhältnismäßig großer Innendurchmesser des Dorns 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)

Patentansprüche:

1. Expansionspacker mit einem rohrförmigen Dorn und einer an seinem Umfang angeordneten, mit Hilfe einei 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 «t

3. Packer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

iekennzeichnet daß die Wände des Ringspalts (23) urch eine innere Hülse (12 bzw. 12') und eine mit «iieser 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 Cummimanschette (27) im Bereich (33) zwischen Ihren Endabschnitten (28) mit der Innenfläche (30) «ier 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.