DE2452434C3 - Safety wedge for downhole tools - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Fangkeil für Bohrlochwerkzeuge, bestehend aus einem im wesentlichen zylindrischen Körper mit zweiachsigen Durchgängen für Rohrgestänge, mit Greifzähnen mit gekrümmtem Randprofil auf dem vorderen bzw. hinteren Ende sich diametral gegenüberliegender Seiten des Körpers, wobei der Körper eine geneigte Fläche an einem Ende mit einer entlang eines Teils des Außenumfangs angeordneten Anschlagkante und eine dieser geneigten Fläche gegenüberliegende, zusammengesetzte FlächeThe invention relates to a catch wedge for downhole tools, consisting essentially of a cylindrical body with biaxial passages for pipe rods, with gripping teeth with curved Edge profile on the front or rear end of diametrically opposite sides of the body, wherein the body has an inclined surface at one end with one along part of the outer periphery arranged stop edge and this inclined surface opposite, composite surface

ouiWCiSt, WGiCnCouiWCiSt, WGiCnC

senkrecht zur Mittellängsachse des Körpers liegenden Flächenteil und einem gekrümmten, an der Mittellängsachse in den ebenen Flächenteil übergehenden Flächenteil besteht, welches auf der gleichen Seite des Körpers wie die an seinem anderen Ende angeordnete Anschlagkante liegtperpendicular to the central longitudinal axis of the body and a curved surface part on the central longitudinal axis there is a surface part which merges into the flat surface part and which is on the same side of the body how the stop edge located at its other end lies

Häufig ist es während der Zeit der Förderung aus einem ölbohrloch notwendig, aus zwei oder mehreren verschiedenen, von dem Bohrloch durchdrungenen unterirdischen Formationen zu fördern. Dies wird gewöhnlich durch die Verwendung von Bohrlochpakkern erreicht, die zwei oder mehr durch sie hindurchgehende Rohrstränge aufnehmen.Often it is necessary during the period of production from one oil well, from two or more to produce various subterranean formations penetrated by the borehole. this will usually achieved through the use of wellbore packers having two or more through them Pick up pipe strings.

Die Zweistrangpacker werden normalerweise zusammen mit einem Einfach-Rohrstrangpacker verwendet, der unterhalb des Zweistrangpackers am Rohrstrang angeordnet ist, und zwar an dem Rohrstrang, der mit einer tieferen Formation in Verbindung steht Er ist dabei an einen Leitungsstrang im Zweistrangpacker angeschlossen und damit an einen Strang, der zur Oberfläche führt Die zweite Formation liegt normalerweise zwischen dem Einfachpacker und dem Zweistrangpacker; aus ihr kann so durch den zweiten Strang, der sich durch den Zweistrangpacker zieht und mit einem zweiten, zur Oberfläche führenden Rohrstrang verbunden ist, gefördert werden.The two-line packers are normally used together with a single-pipe string packer, which is arranged below the two-line packer on the pipe string, namely on the pipe string that is with It is connected to a deeper formation. It is attached to a line in the two-line packer connected and thus to a strand that leads to the surface.The second formation is usually lying between the single packer and the two-line packer; from her can thus through the second strand, which runs through the two-line packer and with a second pipe line leading to the surface connected, be promoted.

Derartige Mehrstrang-Bohrlochpacker sind mit mechanischen Ankern am Futterrohr festlegbar. Bekannte Mehrstrang-Bohrlochpacker weisen zum Festlegen am Futterrohr keilförmige Abfangsegmente mit Zähnen auf, die durch einen Festklemmdorn oder eine Festklemmspindel an die Futterrohrwand gepreßt werden. Die Festklemmspindel wird dabei innerhalb der Abfangsegmente bewegt und drückt diese auswärts gegen die Wand des Futterrohrs. Andere derartige Fangkeile, wie sie die US-PS 33 11 169 zeigt, arbeiten mit hydraulischem Druck, wobei radiale, von Federn zurückgehaltene Kolben in der Wand des Packerkörpers verschiebbar sind, die entgegen der Haltekraft der Federn nach außen bewegt werden.Such multi-line well packers can be fixed to the casing with mechanical anchors. Acquaintance Multi-line borehole packers have wedge-shaped interception segments with teeth for fixing to the casing which is pressed against the casing wall by a clamping mandrel or clamping spindle will. The clamping spindle is moved within the support segments and pushes them outwards against the wall of the casing. Other wedges of this type, as shown in US Pat. No. 33 11 169, work with hydraulic pressure, with radial, spring-retained pistons in the wall of the packer body are displaceable, which are moved outwards against the holding force of the springs.

Aus der US-PS 37 39 849 ist ein Fangkeil bekannt, der beweglich auf einem Bohrlochwerkzeug anbringbar ist und auf einander gegenüberliegenden Seiten Zähne aufweist, die mit der Bohrlochwandung in Eingriff gebracht werden können. Dieser Fangkeil ist jedoch nur für einen Rohrstrang geeignet.From US-PS 37 39 849 a safety wedge is known which can be movably attached to a downhole tool and having teeth on opposite sides which engage the borehole wall can be brought. However, this safety wedge is only suitable for one string of pipes.

Bekannte Zweistrangpacker haben den Nachteil, daß sie kompliziert in ihrem Aufbau sind, eine große Länge beanspruchen, und die keilförmigen Abfangelemente durch Verschieben oder Verlängern des Rohrstrangs und/oder Futterrohre während der Förder- oder Einsatzdauer des Packers gelöst werden können.Known two-line packers have the disadvantage that they are complicated in structure, a great length claim, and the wedge-shaped interception elements by moving or extending the pipe string and / or casing pipes can be detached during the conveying or operating period of the packer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fangkeil für Zweistrangpacker zu schaffen, der einen vereinfachten Aufbau sowie eine geringere Länge aufweist, äußerst leistungsfähig und kreis- oder rohrförmig unitär ausgebildet ist.The invention is based on the object of creating a locking wedge for two-line packers, the one has a simplified structure and a shorter length, extremely powerful and circular or tubular is unitary.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der gekrümmte Flächenteil der zusammengesetzten Fläche am einen Ende des Fangkeilkörpers eine kontinuierliche Krümmung aufweist und im Abstand zur Anschlagkante am anderen Ende des Fangkeilkörpers an dessen Außenseite endet, wobei der Krümmungsradius des Flächenteils gleich dem Abstand des Punktes, an dem der ebene Teil der zusammengesetzten Fläche in den gekrümmten Flächenteil übergeht, vom Schwenkpunkt des Fangkeilkörpers ist. Dadurch wird ein Fangkeil fürThis object is achieved in that the curved surface part of the composite surface has a continuous curvature at one end of the safety wedge body and at a distance from the stop edge ends at the other end of the safety wedge body on the outside thereof, the radius of curvature of the Area part equal to the distance from the point at which the flat part of the composite surface merges into the curved surface part from the pivot point of the safety wedge body. This creates a safety wedge for

CIIICIII CUClIClI,CIIICIII CUClIClI,

Λ..ΓΚ.,., ,,„A Λ..ΓΚ.,., ,, "A

hoher Leistungsfähigkeit geschaffen, der betriebssicher arbeitet und nur eine relativ geringe Länge beanspruchthigh performance created, the operationally reliable works and only takes up a relatively short length

Weitere Ausführungsformen und die weitere Ausgestaltung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further embodiments and the further refinement are characterized in the subclaims.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielhaft dargestellt und nachfolgend näher beschrieben. Die Figuren zeigen im einzelnenThe invention is illustrated by way of example with reference to the drawing and is described in more detail below. the Figures show in detail

F i g. 1 ist eine Draufsicht auf einen Zwillingspacker,F i g. 1 is a plan view of a twin packer;

F i g. 2 und 3 zeigen den Längsschnitt nach der Linie 3-3in Fig. 1,F i g. 2 and 3 show the longitudinal section along the line 3-3 in Fig. 1,

F i g. 4 und 5 stellen den Längsschnitt nach der Linie 4-4 in F i g. 1 dar,F i g. 4 and 5 represent the longitudinal section along the line 4-4 in FIG. 1 represents

F i g. 6 zeigt den unitären Fangkeil im Schnitt,F i g. 6 shows the unitary catch in section,

F i g. 7 ist eine Draufsicht auf den unitären Fangkeil und isF i g. 7 is a top plan view of the unitary fishing wedge and FIG

F i g. 8 eine Seitenansicht von diesem,F i g. 8 is a side view of this,

F i g. 9 zeigt einen Längsschnitt durch den Bohrlochpacker in seiner festgelegten Stellung,F i g. 9 shows a longitudinal section through the borehole packer in its fixed position;

Fig. 10 zeigt eine perspektivische Ansicht eines abscherbaren Sperrzapfens,10 shows a perspective view of a shearable locking pin,

F i g. 11 ist eine perspektivische Ansicht eines Sperrkeils des Feststellzylinders der Kolben-Zylinder-Anordnung, F i g. 11 is a perspective view of a Locking wedge of the locking cylinder of the piston-cylinder arrangement,

Fig. 12 und 13 sind schematische Längsschnitte der Zähne am Fangkeil,FIGS. 12 and 13 are schematic longitudinal sections of FIG Teeth on the catch wedge,

Fig. 14 und 15 zeigen im Querschnitt und im Radialschnitt die von der Vorrichtung gelösten Keilanker, 14 and 15 show in cross section and in Radial section of the wedge anchors released from the device,

F i g. 16 zeigt einen Schnitt durch einen Fangkeil nach der zweiten Ausführungsform, F i g. 17 stellt die Seitenansicht zu F i g. 16 dar,F i g. 16 shows a section through a safety wedge according to the second embodiment, F i g. 17 shows the side view of FIG. 16 represent

Fig. 18 zeigt einen Längsschnitt durch einen Bohrlochpacker mit einer abgewandelten Ausführung eines erfindungsgemäßen Fangkeils.18 shows a longitudinal section through a borehole packer with a modified embodiment a catch wedge according to the invention.

Bei dem in F i g. 1 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes besteht ein Bohrlochpakker 1 aus einem oberen Gestängeverbindungskopf 2, einem nachgiebigen Packungssatz 3, einem oberen Fangkeil 4, einem unteren Fangkeil 5 und einer Kolben-Zylinder-Anordnung 6, wobei alle diese EIemente ein Primär- bzw. Sekundär FUhrgestänge 7 bzw.In the case of the FIG. 1 to 5 shown embodiment of the subject invention consists of a borehole packer 1 from an upper linkage head 2, a compliant packing set 3, an upper one Safety wedge 4, a lower safety wedge 5 and a piston-cylinder arrangement 6, all of these elements a primary or secondary guide linkage 7 or

8 mehr oder weniger umschließen.8 more or less enclose.

Der obere Gestängeverbindungskopf 2 weist ein einteiliges Gestängekopfstück 9 mit parallelen, längsgerichteten Durchgangsbohrungen 10,11 auf, die Innengewindeabschnitte 10a, 11a haben, in denen die zylindrischen Rohrgestänge 7, 8 aufgenommen sind. Ein Aufnahmeschlußstück 12 ist durch Schraubenbolzen 13 mit dem Gestängekopfstück 9 verbunden und weist Durchgänge lOb, 11 b auf, die in axialer Richtung auf die Durchgangsbohrungen 10,11 des GestängekopfstückesThe upper linkage connection head 2 has a one-piece linkage head piece 9 with parallel, longitudinally directed through bores 10, 11 which have internally threaded sections 10a, 11a in which the cylindrical pipe rods 7, 8 are received. A receiving circuit portion 12 is connected by bolts 13 to the rod head piece 9 and has passages lOb, 11 b, which in the axial direction of the through-bores 10,11 of the drill head piece

9 ausgerichtet sind und mit diesen Bohrungen übereinstimmen. Das Aufnahmeschlußstück 12 hat eine konkav ausgebildete Oberfläche 12a, die dazu dient, eine Rohrstrangverbindung 14 in den Durchgang üb zu leiten. Das Gestängekopfstück 9 hat ferner ein Innengewindeteil 10c, das einen Abschnitt einer Leitung oder eines Rohrstücks über einen Gewindeanschluß aufnehmen kann.9 are aligned and match these holes. The receiving end piece 12 has a concave surface 12a which serves to guide a pipe string connection 14 into the passage u. The rod end piece 9 also has an internally threaded part 10c which can receive a section of a line or a pipe section via a threaded connection.

Die über eine Gewindeverbindung fest am Gestänge· ι' kopfstück 9 angebrachten Rohrgestänge 7,8 erstrecken sich parallel zur Längsachse des Bohrlochpackers I und im allgemeinen parallel zum Bohrloch; sie haben untere Gewindestücke 7a und 8a, die die Kolben-Zylinder-Anordnung 6 nach unten überragen; das eine oder beide können über ein Gewinde mit einem unteren, sich abwärts in das Bohrloch erstreckenden Rohrstrang In absteigender Reihenfolge sind an den Rohrgestängen 7, 8 verschiebbar befestigt: der obere unitäre Fangkeil 4, der obere Packungsanschlag 31, ein oder mehrere Packungselemente 32 und der untere Pakkungsanschlag 33. Der obere und untere Packungsanschlag 31 bzw. 33 sind zylindrische Metallplatten mit einer ausgekehlten Oberfläche an einer Seite und mit zwei Bohrungen zur Aufnahme der Rohrgestänge 7,8.The fixed to the rod via a threaded connection ι ' Head piece 9 attached pipe rods 7,8 extend parallel to the longitudinal axis of the well packer I and generally parallel to the wellbore; they have lower Threaded pieces 7a and 8a which protrude downward beyond the piston-cylinder arrangement 6; either or both threaded through a lower string of tubing extending downward into the wellbore Slidably attached to the pipe rods 7, 8 in descending order: the upper unitary one Safety wedge 4, the upper packing stop 31, one or more packing elements 32 and the lower packing stop 33. The upper and lower pack stops 31 and 33 are cylindrical metal plates with a fluted surface on one side and with two holes for receiving the pipe rods 7,8.

Die Packungselemente 32 bestehen aus einem nachgiebigen Werkstoff, z. B. synthetischem Gummi; sie sind im allgemeinen zylindrisch und haben axial durch sie hindurchgehende Zwillingsbohrungen, um die Rohrgestänge 7, 8 bündig aufzunehmen. Die Packungselemente 32 sind so angeordnet, daß sie eng aneinanderliegen und auch dicht an den ausgekehlten Flächen der Anschlagplatten 31, 33 anliegen. Ein geflanschter Befestigungsring 34 der an eine äußere Schulter 18 am Rohrgestänge 8 anstößt, begrenzt eine Abwärtsbewegung des Packungssatzes 3 an den Rohrgestängen, indem er sich auch gegen die Unterseite des unteren Packungsanschlages 33 anlegtThe packing elements 32 are made of a resilient material, e.g. B. synthetic rubber; she are generally cylindrical and have twin bores axially therethrough for the Pipe rods 7, 8 to be taken up flush. The packing elements 32 are arranged so that they are tight lie against one another and also lie tightly against the fluted surfaces of the stop plates 31, 33. A flanged fastening ring 34 which abuts an outer shoulder 18 on the pipe rod 8, limits a Downward movement of the packing set 3 on the pipe rods by also pushing it against the underside of the lower pack stop 33 applies

Der untere unitäre Fangkeil 5 ist an den Rohrgestängen so angeordnet, daß er diese umgibt und an ihnen verschiebbar ist; der Fangkeil 5 ist dem Fangkeil 4 gleichartig; jedoch ist er zum Fangkeil 4 in umgekehrter Lage befestigtThe lower unitary slip 5 is arranged on the pipe rods so that it surrounds them and on them is movable; the safety wedge 5 is similar to the safety wedge 4; however, it is the reverse of the catch wedge 4 Location attached

Die Kolben-Zylinder-Anordnung 6 ist an den Rohrgestängen 7, 8 so befestigt, daß sie diese umgibt, und sie besteht aus einem zylindrischen Feststellkolben 61 sowie einem zylindrischen Feststellzylinder 62. Der Feststellkolben 61 ist ein im wesentlichen solides zylindrisches Teil mit axialen Zwillingsbohrungen zur Aufnahme der Rohrgestänge 7,8 und mit einem oberen Ringraum 63 um das Gestänge 8.The piston-cylinder arrangement 6 is attached to the pipe rods 7, 8 so that it surrounds them, and it consists of a cylindrical locking piston 61 and a cylindrical locking cylinder 62. The Locking piston 61 is a substantially solid cylindrical part with twin axial bores for Receipt of the pipe rods 7, 8 and with an upper annular space 63 around the rods 8.

Die Fig. 10 zeigt die Ansicht eines Sperrzapfens 65 sowie die Lage der Sperrzähne 65c am Sperrkopf 65£>. Die Zähne Sb und diejenigen am Sperrkopf 65b sind so angeordnet, daß sie eine Aufwärtsbewegung der Zapfen am Rohrgestänge 8 zulassen, jedoch eine Abwärtsbewegung der Sperrzapfen und damit eine gleichgerichtete Bewegung des Feststellkolbens 61 verhindern. Die abgestuften Flanken der Zähne Bb und 65c ermöglichen für den Festsiellkolben 61 eine Aufwärtsbewegung, indem die Zapfen gegen die Federn 66 zurückgedrückt werden, so daß diese zusammengepreßt werden und ein Gleiten der Zähne übereinander hinweg erlauben. Bei dem Versuch einer Abwärtsbewegung des Feststellkolbens 61 auf dem Rohrgestänge 8 legen sich die rechtwinkligen Flanken der Zähne 65c gegen die rechtwinkligen Flanken der Zähne Sb und verhindern die Abwärtsbewegung.Fig. 10 shows the view of a locking pin 65 and the position of the locking teeth 65c on the locking head 65 £>. The teeth Sb and those on the locking head 65b are arranged in such a way that they allow an upward movement of the pins on the tubular rod 8, but prevent a downward movement of the locking pin and thus a movement of the locking piston 61 in the same direction. The stepped flanks of the teeth Bb and 65c allow the fixed piston 61 to move upward by pushing the pins back against the springs 66 so that they are compressed and allow the teeth to slide over one another. When attempting a downward movement of the locking piston 61 on the pipe rod 8, the right-angled flanks of the teeth 65c lie against the right-angled flanks of the teeth Sb and prevent the downward movement.

Der Feststellzylinder 62 hat kreisförmigen Querschnitt und weist einen starken unteren Teil 62a auf, an den sich ein aufwärts verlaufender äußerer Kragen 62i> anschließt, der den Kolben 61 von außen umgibt Der untere Teil 62a ist bis auf zwei sich in Längsrichtung erstreckende Bohrungen, in denen die Rohrgestänge 7, 8 bündig und verschiebbar aufgenommen sind, kompakt Der Feststellzylinder 62 ist zeitweise am Feststellkolben 61 mittels einer Mehrzahl von. Scherzapfen 68 befestigt. Diese Zapfen 68 durchsetzen den oberen Kragen 62i> in einer Schraubverbindu-g und liegen in einem äußeren, den Feststellkolben61 umgebenden Kanal S!u.The locking cylinder 62 is circular in cross section and has a strong lower part 62a an upwardly extending outer collar 62i> adjoins, which surrounds the piston 61 from the outside. The lower part 62a extends in the longitudinal direction except for two extending bores in which the pipe rods 7, 8 are received flush and displaceably, compact The locking cylinder 62 is temporarily on the locking piston 61 by means of a plurality of. Scherzapfen 68 attached. These pins 68 pass through the upper collar 62i> in a screw connection and lie in an outer, the channel S! u.

Der Feststellzylinder 62 ist zeitweise s^ Rohrgestänge 8 durch eine Mehrzahl von gekrümmten Sperrkeilen 69 befestigt, die einwärts gerichtete Schultern 69a haben; welche in eine ^'""»nrille im Rohrgestänge 3 oincrroifon nip «Jnprrlr.-i'i= fit» werden nach einwärts The locking cylinder 62 is temporarily attached to the tubular rod 8 by a plurality of curved locking wedges 69 which have inwardly directed shoulders 69a; which in a ^ '"""nrille in the pipe rod 3 oincrroifon nip"Jnprrlr.-i'i = fit "are inwardly

durch einen übergreifenden Anschlag eines ringförmigen Bundes 6ib am unleren Ende des Kolbens 61 gehalten. Die Keile 69 verhindern durch Anlage an der Außenrille des Gestänges 8, am unteren Ende des Kolben, fei iwiu an der oberen Stirnseite des s'ark'.n unteren Teils 62a des Zylinders 62 zeitweise jede Gleitoder Verschiebbewegung der Kolben-Zylinder-Anordnung in bezug auf die Rohrgestänge 7 und 8. Eine oder mehrere öffnungen 80 ziehen sich durch die Wand des Rohrgestänges 8 und schaffen eine Verbindung zwischen der Durchgangsbohrung 11 sov/ie dem Bereich zwischen dem Kolben 61 und dem starken Ende 62a des Zylinders, um die Sperrkeile 69 in einer noch näher zu beschreibenden Weise zu lösen.held by an overlapping stop of an annular collar 6ib at the lower end of the piston 61. The wedges 69 prevent by resting on the outer groove of the linkage 8, at the lower end of the piston, fei iwiu on the upper end face of the s'ark'.n lower part 62a of the cylinder 62, any sliding or shifting movement of the piston-cylinder arrangement in relation on the pipe rods 7 and 8. One or more openings 80 extend through the wall of the pipe rod 8 and create a connection between the through hole 11 and the area between the piston 61 and the strong end 62a of the cylinder around the locking wedges 69 in a way to be described in more detail.

Am unteren Ende des Gestänges 8 ist an einem Außengewindestück 8a eine mit Standardgewinde versehene Hülse 19 befestigt, die einen Ventilsatz 21 zur Aufnahme eines Flüssigkeitsabsperrorgans 20, z. B. eine Kugel oder ein Kegel, aufweist, das dazu dient, nach Wahl die Durchgangsbohrung 11 gegenüber der Flüssigkeitsströmung durch das Rohrgestänge 8 abzusperren, so daß durch die öffnungen 80 ein Flüssigkeitsdruck zur Wirkung gebracht werden kann.At the lower end of the rod 8 is a male thread piece 8a with a standard thread provided sleeve 19 attached, which has a valve set 21 for receiving a liquid shut-off member 20, z. Legs Ball or a cone, which is used to select the through hole 11 opposite the Shut off the flow of liquid through the pipe rod 8, so that a liquid pressure through the openings 80 can be brought into effect.

Den Fig.6, 7, 8, 12 und 13 ist die Ausbildung der Fangkeile zu entnehmen, Jeder Fangkeil 4 und 5 besteht aus einem im allgemeinen zylindrischen Teil, an dessen äußeren Bereichen auf gegenüberliegenden Seiten eine Mehrzahl von Zähnen 41 angebracht ist, die sich um den Fangkeilkörper ziehen, wobei die Krümmungsachse unter einem Winkel zur mittigen Längsachse des Fangkeils angeordnet ist. Die Zähne 41 sind ferner so angebracht, daß die Schnittlinie einer durch die Fangkeillängsachse gelegten Ebene mit den äußersten Zahnspitzen eine gekrümmte Linie beschreibt, wie in den Fig. 12 und 13 gezeigt ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht die Verwendung der Fangkeile in Futterrohren von unterschiedlichem Innendurchmesser und vermeidet die sonst notwendige Bereitstellung von einzelnen Fangkeilsätzen für verschieden bemessene Ausfutterungen. Bei Futterrohren von geringerem Innendurchmesser, d. h. mit größerem Einheitsgewicht, wie in Fig. 12 gezeigt, liegen die beiden Sätze von Zähnen nahe dem Zentrum des Fangkeils mit dem geringsten Abstand zwischen sich an der Futterrohrwand mit dem größten Berührungsbereich an; bei Futterrohren mit größerem Innendurchmesser und damit geringerem Einheitsgewicht, wie in Fig. 13 gezeigt, berühren die Zähne an den beiden äußeren Enden des Fangkeils die Ausfutterung aufgrund des größeren Abstandes zwischen den oberen äußeren und so unteren äußeren Zähnen.The Fig.6, 7, 8, 12 and 13 is the training of To see catch wedges, Each wedge 4 and 5 consists of a generally cylindrical part, on which outer areas on opposite sides a plurality of teeth 41 is mounted around the Pull the wedge body with the axis of curvature at an angle to the central longitudinal axis of the Safety wedge is arranged. The teeth 41 are also attached so that the line of intersection through the The plane on the longitudinal axis of the catch wedge describes a curved line with the outermost tooth tips, as in Figs. 12 and 13 is shown. This configuration enables the safety wedges to be used in casing pipes of different inner diameters and avoids the otherwise necessary provision of individual sets of safety wedges for different sized linings. In the case of casing pipes of less Inside diameter, d. H. with the larger unit weight, as shown in Fig. 12, the two sets of Teeth close to the center of the sliver with the least space between them on the casing wall with the largest contact area; for wall sleeves with a larger inner diameter and thus lower unit weight, as shown in Fig. 13, the teeth on the outer two touch Ends of the wedge the lining due to the greater distance between the upper outer and so lower external teeth.

Das gekrümmte Zahnrandprofil nach Fig. 12 und 13 ermöglicht diese Anpassungsfähigkeit bei der Verwendung, indem ein größerer Berührungsbereich zwischen Zähnen und Futterrohrwand ohne Rücksicht darauf geschaffen wird, welche der Zähne zur Verankerung des Bohrlochpackers herangezogen werden.The curved tooth edge profile according to FIGS. 12 and 13 enables this adaptability in use, by creating a larger area of contact between the teeth and the casing wall without regard to it is created which of the teeth is used to anchor the Borehole packers are used.

Wie die Fig.6, 7 und 8 zeigen, hat jeder unitäre Fangkeil einen zweiachsigen Durchgang zur Durchführung je eines Rohrgestänges. Eine Achse eines jeden w Durchgangs liegt parallel zur mittigen Längsachse des Fangkeils, die andere Achse liegt in der gleichen Ebene unter einem Winkel zur ersten Achse.As Figures 6, 7 and 8 show, each has unitary Safety wedge a biaxial passage for carrying one pipe rod through each. One axis of each w The passage is parallel to the central longitudinal axis of the safety wedge, the other axis is in the same plane at an angle to the first axis.

In F i g. 6 sind die sich schneidenden Durchgänge im einzelnen gezeigt, wobei deren Längsachsen mit X-X »"· und Y-Y bezeichnet sind. Bei dieser Seitenansicht fluchten die beiden Rohrgestänge miteinander, so daß nur ein Durchgang im Schnitt zu sehen ist. Die Achse <V-Xbi-!.ümmt ciit gestrichelt gezeichneten Durchgang·. 43. Wenn der Fangkei! j.o ausgerichtet ist, daß die Rohrgestänge in diesen Durchgängen aufgenommen sind, dann sind die Fangzähne in ihrer innersten Lage, d. h. außer Berührung mit der Futterrohrwand.In Fig. 6 the intersecting passages are shown in detail, their longitudinal axes being designated by XX »" · and YY . In this side view, the two pipe rods are aligned with one another, so that only one passage can be seen in section. The axis <V-Xbi- The fangs are in their innermost position, ie out of contact with the casing wall.

Wenn der ['angkeil gedreht worden ist, so daß die Durchgänge 44, die mit ausgezogenen Linien dargestellt sind, nut den Ro!;i gelängen in Anlage sind, dann nehmen die Fangzähne ihre äußerste Lage gegenüber den Rohrgestängen ein und können sich gegen die Futterrohrwand anlegen.When the wedge has been rotated so that the passages 44 are shown in solid lines are, only the Ro!; i are in attachment, then take the fangs in their outermost position opposite the pipe rods and can oppose the Create casing wall.

Der Winkel zwischen den Achsen X-X und Y-Ykann im Bereich von fünf Grad bis etwa 35 Grad liegen; vorzugsweise liegt er bei 18 bis 20 Grad.The angle between axes XX and YY can range from five degrees to about 35 degrees; preferably it is 18 to 20 degrees.

Der in Fig. 6 gezeigte Kangkeil 5 hat eine Anschlagfläche 51, die der Anschlagkante 52 gegenüberliegt und einen doppelten Zweck hat.The Kangkeil 5 shown in FIG. 6 has a stop surface 51 which lies opposite the stop edge 52 and has a dual purpose.

Eine Drehung des Fangkeüs zur Anlage an das Futterrohr wird durch Bewegen eines Anschlagmittels, z. B. des Kolbens 61, gegen die zusammengesetzte Fläche 51 erreicht, wodurch der Fangkeil entlang des Rohrgestänges verschoben wird, bis die Anschlagkante auf einen ihr gegenüberliegenden Anschlag trifft. Aus der an der Kante 52 wirkenden Kraft resultiert ein Drehmoment für den Fangkeil, das durch die dem Fangkeil vermittelten Anschlagkräfte unterstützt wird.A rotation of the catcher to rest on the casing is achieved by moving a sling, z. B. the piston 61, reached against the composite surface 51, whereby the locking wedge along the Pipe linkage is moved until the stop edge meets an opposite stop. the end the force acting on the edge 52 results in a torque for the safety wedge, which by the dem Safety wedge mediated stop forces is supported.

Die Fläche 51 wurde als zusammengesetzte Fläche bezeichnet, da sie einen ebenen oder flachen Teil 51a und einen an diesen anschließenden tangential gekrümmten Teil 516 hat. Die Krümmung des Flächenteils 51Λ hat vorzugsweise einen Radius R, der im wesentlichen gleich 0,5 L ist, wobei L die axiale Länge des Fangkeils entlang der Achse X-X ist. Die gekrümmte Fläche 51f> berührt die ebene Fläche 51a an demjenigen Punkt, an dem die Achse X-X sich mit der Fläche 51 am Ende des Fangkeils schneidet.Surface 51 has been referred to as a composite surface because it has a planar or flat portion 51a and a tangentially curved portion 516 adjoining it. The curvature of the surface part 51Λ preferably has a radius R which is substantially equal to 0.5 L , where L is the axial length of the safety wedge along the axis XX . The curved surface 51f> contacts the flat surface 51a at the point where the axis XX intersects with the surface 51 at the end of the safety wedge.

Der Fangkeil ist um den Punkt Cschwenkbar, der den Schnittpunkt der Achsen X-X und Y- Y darstellt und etwa auf die Hälfte der Länge L des Fangkeils, gerechnet von der Fläche 51 ab, liegt.The safety wedge can be pivoted about the point C, which represents the intersection of the axes XX and Y-Y and is approximately half the length L of the safety wedge, calculated from the surface 51.

In F i g. 6 ist eine strichpunktierte Linie P nahe der Fläche 51/? eingezeichnet, um die Konstruktion eines Fangkeils nach dem Stand der Technik anzudeuten, wie er in der US-PS 37 39 849 beschrieben ist. Obwohl dieser Fangkeil gegenüber dem bekannten eine bedeutende Verbesserung darstellt, erfordert das Vorhandensein der Schulter P ganz wesentliche zusätzliche Einrichtungen an dem Packer, bei dem er verwendet wird.In Fig. 6 is a dot-dash line P near the area 51 /? drawn to indicate the construction of a safety wedge according to the prior art, as described in US Pat. No. 3,739,849. Although this wedge represents a significant improvement over the known one, the presence of the shoulder P requires very substantial additional equipment on the packer with which it is used.

Vor allem muß ein bedeutender Abstand bei diesem bekannten Fangkeil zwischen ihm in seiner nicht festgestellten Lage und dem unteren Anschlagmittel eingehalten werden, um ein Schwenken des Fangkeils zur Anlage an das Futterrohr zu ermöglichen. Dies beruht darauf, daß der Radius Rp beträchtlich größer ist als die Strecke 0,5 L, und deshalb muß ein Minimumabstand, der gleich Rp-R ist, unterhalb der ebenen Fläche des bekannten Fangkeils eingehalten werden, so daß er in die Feststellage gedreht werden kann.Above all, a significant distance must be maintained with this known safety wedge between it in its non-fixed position and the lower stop means in order to enable the safety wedge to pivot to rest against the casing. This is because the radius Rp is considerably larger than the distance 0.5 L, and therefore a minimum distance, which is equal to Rp-R , must be maintained below the flat surface of the known safety wedge so that it can be rotated into the locking position can.

Um den Abstand aufrechterhalten, um den Fangkeil in einer drehbaren Lage abzustützen und um das Aufbringen eines Kraftmoments auf die Anschlagfiäche 52, ohne den Fangkeil damit abwärts zu drücken, zu ermöglichen, wurde der bekannte Fangkeil notwendigerweise bei C auf Schwenkzapfen gelagert, die den Fangkeil durchsetzen und in eine innere Traghülse eingreifen. Der auf die Fläche 52 wirkenden Abwärtskraft wirkte die entgegengesetzt gerichtete Aufwärts-In order to maintain the distance, to support the slipping wedge in a rotatable position and to enable the application of a moment of force to the stop surface 52 without pressing the slipping wedge downwards, the known slipping wedge was necessarily mounted at C on pivot pins which penetrate the slipping wedge and engage in an inner support sleeve. The downward force acting on surface 52 was caused by the oppositely directed upward

krafl uer Fangkcilzapfen entgegen, die das gew^.v.hi.c Drehmoment herbeiführe". Die Innenrtülr und die Zapfen dienlen auch datu, uen Fangkci! von dem unteren Anschlagmittel entfern! zu halten, so daß er geschwenkt werden kann.krafl uer Fangkcilzapfen against which the Gew ^ .v.hi.c Bring about torque ". The inner door and the Cones also serve datu, uen Fangkci! of the remove lower lifting gear! to hold so that it can be swiveled.

Im Gegensatz zu tiem bekannten Fangkeil sind bei demjenigen nach der Erfindung die Traghülse, die Schwenkzapfen und der Schwenkraum nicht notwendig.In contrast to the well-known safety wedge, with that according to the invention, the support sleeve, the pivot pin and the pivot space are not necessary.

Da der Krümmungsradius der Fläche 516 um den Schwenkpunkt C gleich dem Abstand der Fläche 51a so vom Punkt C ist, ist klar, daß der Fangkeü 5 um C im gleichen Raum geschwenkt werden kann, den er in seiner nicht festgehaltenen Lage einnimmt. Damit ist die Notwendigkeit für die Traghülse, die Zapfen und den freien Raum unterhalb der Fläche 51 beseitigt. Ferner kann die Fläche 51 in konstanter Anlage an benachbarten Anschlagmitteln bleiben, um das notwendige Drehmoment von Kräften an der Kantenfläche 52 zu liefern, wodurch die Notwendigkeit für Tragzapfen bei Centfällt.Since the radius of curvature of the surface 516 about the pivot point C is equal to the distance of the surface 51a from the point C, it is clear that the catcher 5 can be pivoted about C in the same space that it occupies in its unsecured position. This eliminates the need for the support sleeve, the pins and the free space below the surface 51. Furthermore , surface 51 can remain in constant abutment against adjacent sling means to provide the necessary torque from forces on edge surface 52, thereby eliminating the need for trunnions at Cent.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßes Fangkeüs liegt in dessen garantiertem Festlegen. Sollte bei dem erwähnten bekannten Fangkeil der freie Raum unter diesem jemals vermindert werden, z. B. durch Längung der Teile, durch Ansammlung von Schmutz oder Rohrrückständen in dem notwendigen freien Raum, durch Ausfall eines oder mehrerer Teile oder durch unkorrekten Zusammenbau des Werkzeugs bei seiner Herstellung, und zwar bis zu dem Punkt vermindert werden, an dem der freie Raum oder Abstand wesentlich geringer wird als der Wert Rp — 0,5 L₁ dann wird klarerweise die Kante P gegen die untere Fläche oder den Schmutz entgegengesetzt zu den Feststellkräften an der Kante 52 treffen und das erwünschte Drehmoment um C wird aufgehoben oder gelöschtAnother advantage of the trap according to the invention is that it is guaranteed to be fixed. Should the free space under this ever be reduced in the aforementioned known fishing wedge, z. B. by elongation of the parts, by the accumulation of dirt or pipe debris in the necessary free space, by failure of one or more parts or by incorrectly reassembling the tool during its manufacture, to the point where the free space or Distance becomes substantially less than the value Rp - 0.5 L ₁ then clearly the edge P will hit against the lower surface or the dirt opposite to the locking forces at the edge 52 and the desired torque about C will be canceled or canceled

Der Fangkeil nach der Erfindung kann sich drehen, ohne daß hierzu ein freier Abstand oder Raum notwendig ist, weil er aufgrund seiner einfachen Gestaltung weder Zapfen noch Hülsen hat. Ein unkorrekter Zusammenbau oder ein Ausfall von Teilen sind dadurch nahezu ausgeschaltet.The catch wedge according to the invention can rotate without requiring a free distance or space is necessary because he still has sleeves due to its simple design neither cones. Incorrect assembly or failure of parts are almost eliminated.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Fangkeils ergibt sich bei seiner Verwendung als unterer Fangkeil. Sollte er im Futterrohr an einem Punkt festgesetzt werden, an dem die noch näher zu erläuternde Auslösefeder 49b nicht in der Lage ist, ihn aus seiner Anlage oder Eingriffsstellung zu schwenken, so kann ein Lösen allein durch Aufwärtsstoßen der unteren Anschlagmittel gegen den Fangkeil herbeigeführt werden. Da irgendein Punkt an der gekrümmten Fläche 51/) direkt unterhalb von C liegen und den Aufwärtsstoß aufnehmen wird, wird dem Fangkeil kein Drehmoment vermittelt; zusätzlich zur Lösekraft der Auslösefeder 496 wird die einfache, aufwärts wirkende Kraft den Fangkeil vom Futterrohr freimachen. Die obere Kante 52 ist bei diesem Schritt des Lösens frei von einem Anschlag. Another advantage of the safety wedge according to the invention arises when it is used as a lower safety wedge. Should it be stuck in the casing at a point at which the release spring 49b, which will be explained in more detail, is not able to pivot it out of its contact or engagement position, it can be released by pushing the lower stop means up against the safety wedge. Since any point on the curved surface 51 /) will be directly below C and will absorb the upward thrust, no torque is imparted to the slipping wedge; in addition to the release force of the trip spring 496, the simple upward force will release the catch from the casing. The upper edge 52 is free of a stop in this step of releasing.

Der Fangkeil 4 ist gleich dem hier beschriebenen Fangkeil 5. Dadurch können die beiden Seite an Seite liegenden Durchgänge und durch die zusammengesetz te Anschlagfläche 51 (eben und gekrümmt) der unitären Fangkeile um die beiden parallelen Rohrgestänge 7, 8 aus einer Lage, in der er nicht am Futterrohr angreift, in eine Angriffslage an diesem ohne irgendeine Störung zwischen Fangkeil und Rohrgestänge schwenken. The wedge 4 is the same as the wedge 5 described here. This allows the two side by side passages and through the composite te stop surface 51 (flat and curved) of the unitary wedges around the two parallel pipe rods 7, 8 from a position in which he does not attack the casing, pivot into an attack position on this without any interference between the safety catch and the pipe rod.

Jeder Fangkeil hat auch, wie die F i g. 2 und 3 zeigen, einen sich über einen Teil seiner Länge erstreckenden 1 rügabeschlitz 46, der die Wand des Fangkeils in einer zur Ebene der doppelachsigen Durchgänge und der mittigen Achse senkrechten F.bene durchsetzt. Ein dritter Durchgang 47 zieht sich von der inneren Stirnfläche 46a des FrHgabeschlitzes 46 durch den Fangkeil zum entgegengesetzten Ende. Der Schnitt der F i g. 2 und 3 macht den Zweck des Schlitzes 46 und des Durchgangs 47 deutlich; er dient zur Aufnahme des L-förmigen, mit Gewinde versehenen Freigabezapfens 48 und der Freigabefeder 48a im ohuren Fangkeil 4, während beim unteren Fangkeil 5 der Haltebolzen 49, ein mit einem Vorsprung versehener Bolzenring 49a und die Auslösefeder 496, die eine Schraubenfeder ist. aufgenommen werden. In jedem Fangkeil 4 und 5 ist eine Vertiefung 49c vorgesehen, die der Aufnahme der Freigabefeder 48a dient. Die Freigabefeder 48a liegt in einer Vertiefung 4fib des L-förmigen Freigabezapfens 48, der durch den Durchgang 47 geht und im unteren Teil des Gestängekopfstücks 9 verschraubt ist. Auch der Haltebolzen 49 durchsetzt den Durchgang 47 im unteren Fangkeil 5 und ist im oberen Ende des Feststellkolbens 61 verschraubt. Each catch wedge also has, as shown in FIG. 2 and 3 show a 1 rügabeschlitz 46 which extends over part of its length and penetrates the wall of the safety wedge in a plane perpendicular to the plane of the double-axis passages and the central axis. A third passage 47 extends from the inner end face 46a of the feeding slot 46 through the catch wedge to the opposite end. The section of FIG. Figures 2 and 3 make clear the purpose of slot 46 and passage 47; it serves to accommodate the L-shaped, threaded release pin 48 and the release spring 48a in the ohuren safety wedge 4, while the lower safety wedge 5 has the retaining bolt 49, a stud ring 49a provided with a projection and the release spring 496, which is a helical spring. be included. A recess 49c is provided in each catch wedge 4 and 5, which is used to receive the release spring 48a . The release spring 48a lies in a recess 4fib of the L-shaped release pin 48, which goes through the passage 47 and is screwed into the lower part of the linkage head piece 9. The retaining bolt 49 also passes through the passage 47 in the lower catch wedge 5 and is screwed into the upper end of the locking piston 61.

In den F i g. 2 bis 5 ist der Bohrlochpacker in der nicht festgesetzten Lage gezeigt, wobei die Rohrgestänge 7,8 in den parallel zur mittigen Längsachse der Fangkeile angeordneten Durchgängen 43 liegen. Die F i g. 8 zeigt den Bohrlochpacker in seiner betätigten Lage, wobei er erweitert worden ist und dichtend sowie verankernd an der Futterrohrwand aniiegt. In dieser Stellung sind die Fangkeile geschwenkt worden, so daß die Rohrgestänge in den zweiten Durchgängen 44, die unter einem Winkel zu den Durchgängen 43 angeordnet sind, liegen.In the F i g. 2 to 5, the well packer is shown in the unsecured position, with the pipe rods 7, 8 lie in the passages 43 arranged parallel to the central longitudinal axis of the safety wedges. The F i g. 8 shows the well packer in its actuated position, where it has been expanded and sealing and anchoring rests against the casing wall. In this position the safety wedges have been pivoted so that the pipe rods in the second passages 44 which are arranged at an angle to the passages 43.

Eine typische Verwendung des beschriebenen Bohrlochpackers erfolgt bei einer Formation mit zwei Förderzonen. Hierbei wird er über die Gewindestücke 10c und 7a mit übereinsiimmenden Gewinden von Standard-Rohrsektionen eines Förderrohrstrangs verbunden. Dieser hat unterhalb des Bohrlochpackers einen Standardpacker, der den Ringraum zwischen dem Förderrohrstrang und dem Futterrohr zum gewünschten, vorbestimmten Zeitpunkt dicht abschließt.The well packer described is typically used in a formation with two production zones. Here it is connected via the threaded pieces 10c and 7a with matching threads of standard pipe sections of a conveyor pipe string. This has a standard packer below the borehole packer, which tightly seals the annular space between the production tubing string and the casing at the desired, predetermined point in time.

Durch geeignete Mittel, z. B. Betätigung des Strangs oder Anwendung von hydraulischem Druck, wird der untere Packer im Futterrohr festgesetzt. Dieses Festsetzen des unteren Packers kann alternativ auch durch einen Seilzug oder andere Mittel erfolgen, bevor der primäre und sekundäre Rohrstrang in das Bohrloch abgesenkt werden; dann kann der primäre Rohrstrang in den unteren Packer »eingestochen« werden. Hierauf kann der sekundäre Förderrohrstrang im Bohrloch abgesenkt werden, wobei die Rohrstrangverbindung 14 am unteren Ende angesehraubt ist. Wenn der Strang ausreichend weit abgesenkt worden ist, erfaßt die Verbindung 14 das Gestängekopf stück 9 und schnappt in ihre Lage. Der zweite Strang steht dann über die Durchgangsbohrung 11 im Gestängekopfstück 9 mit dem Rohrgestänge 8 in abgedichteter Verbindung.By suitable means, e.g. B. actuation of the string or application of hydraulic pressure, the lower packer is locked in the casing. This setting of the lower packer can alternatively be done by a cable or other means before the primary and secondary tubing string are lowered into the borehole; then the primary pipe string can be »pierced« into the lower packer. The secondary production tubing string can then be lowered into the borehole with the tubing string connection 14 being screwed at the lower end. When the strand has been lowered sufficiently, the connection 14 detects the linkage head piece 9 and snaps into place. The second strand is then in a sealed connection with the tubular rod 8 via the through-hole 11 in the rod head piece 9.

Ein Kugel- oder Kegel-Absperrorgan 20 wird an einem Seilzug in den zweiten Rohrstrang abgelassen oder in diesen gepumpt, um am Ventilsit/ 21 einen Abschluß herzustellen, so daß die Flüssigkeit im /weilen Strang unter Druck gesetzt werden und durch die Durchgangsbohrung 11 und die öffnungen 80 gegen das untere Ende des Feststellkolbens 61 wirken kann. Wenn in der Durchgangsbohrung 11 ein ausreichender Druck erreicht worden ist, wird der Kolben 61 die Zapfen 68 abscheren und sich aufwärts gegen die untere Anschlagfläche 51 des unteren Fangkeils 5 bewegen. A ball or cone shut-off device 20 is lowered on a cable pull into the second pipe string or pumped into it in order to produce a seal at the valve seat / 21, so that the liquid in the / while string is pressurized and through the through hole 11 and the openings 80 can act against the lower end of the locking piston 61. When a sufficient pressure has been reached in the through-bore 11, the piston 61 will shear off the pins 68 and move upwards against the lower stop surface 51 of the lower safety wedge 5.

wobei dieser Fangkeil aufwärts verschoben wird, bis seine obere Anschlagkante ■>? die Unterkante des unteren Packungsanschlags 33 berührt. Eine Aufwärtsbewegung des Feststellkolbens 61 am Rohrgestänge 8 wird durch das Rutschen der Sperrzapfen 65 über die Rohrgestängezähne Sb ermöglicht; dieser Klinkenmechanismus verhindert gleichzeitig eine Abwärtsbewegung des Feststellkolbens 61 am Rohrgestänge 8 unter normalen Betriebsbedingungen.whereby this safety wedge is moved upwards until its upper stop edge ■>? the lower edge of the lower pack stop 33 touches. An upward movement of the locking piston 61 on the pipe rod 8 is made possible by the sliding of the locking pin 65 over the pipe rod teeth Sb ; this ratchet mechanism simultaneously prevents a downward movement of the locking piston 61 on the pipe rod 8 under normal operating conditions.

Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 61 unter dem hydraulischen, aufwärts wirkenden Druck wird die Aufwärtskraft auf den unteren Fangkeil 5 und von diesem auf den Packungssatz 3 sowie auf den oberen Fangkeil 4 übertragen. Das Anstoßen der Fangkeile am Packungssatz führt zu einer Schwenkung der Fangkeile zur Anlage an das Futterrohr und zugleich zu einem Zusammenpressen der Packungselemente 32. Auf diese Weise kann durch fortgesetztes Aufbringen eines hydraulischen Drucks von ausreichender Größenordnung für einen kurzen Zeitraum ein Festsetzen der beiden unitären Fangkeile gegen das Futterrohr und ein Ausdehnen der nachgiebigen Packungselemente zur dichten Anlage am Futterrohr, wie F i g. 9 zeigt, erreicht werden.When the piston 61 moves upwards under the hydraulic pressure acting upwards, the Upward force on the lower safety wedge 5 and from this on the packing set 3 as well as on the upper one Transfer catch wedge 4. The impact of the safety wedges on the packing set causes the safety wedges to pivot to rest on the casing and at the same time to compress the packing elements 32. On them Way can by continued application of hydraulic pressure of sufficient magnitude for a short period of time, setting the two unitary slips against the casing and a Expand the compliant packing elements to tightly abut the casing, as shown in FIG. 9 shows achieved will.

Bei Aufheben des hydraulischen Drucks in der DMrchgaiijjsbohrung 11 werden die nachgiebigen Packungselemente bestrebt sein, sich in Längsrichtung auszudehnen und sich in radialer Richtung zusammenzuziehen. Das führt zu einer konstanten Aufwärtskraft am Fangkeil 4 und zu einer konstanten Abwärtskraft am Fangkeil 5, so daß diese in Anlage am Futterrohr gehalten werden. Auch die Sperrzapfen 65 halten das Rohrgestänge 8 ineinandergeschoben mit dem Feststellkolben 61, wodurch verhindert wird, daß der Packer gelöst wird, sollte das Rohrgestänge 8 sich aus irgendeinem Grund im Bohrloch aufwärts bewegen wollen.When the hydraulic pressure in the DMrchgaiijjsbohrung 11 is released , the resilient packing elements will strive to expand in the longitudinal direction and to contract in the radial direction. This leads to a constant upward force on the fishing wedge 4 and a constant downward force on the fishing wedge 5, so that these are held in contact with the casing. The locking pins 65 also keep the pipe string 8 nested together with the locking piston 61, which prevents the packer from being released should the pipe string 8 for any reason want to move up the borehole.

Wenn der Bohrlochpacker 1 gelöst werden soll, so kann dies durch eine Aufwärtskraft am Rohrgestänge 7 und 8 erfolgen. Die Aufwärtskraft muß ausreichen, um die Sperrzapfen 65 an ihrem geschwächten Abschnitt 65a abzuscheren. Um ein Biegen oder Knicken des Sperrkopfs 656 entlang des Spalts im geschwächten Bereich 65a zu verhindern, kann in diesen Spalt ein relativ weiches Füllmaterial, z. B. Blei oder plastischer Kunststoff, eingebracht werden, das das Biegemoment aufnimmt und ein einwandfreies Abscheren der Zapfen sicherstellt.If the borehole packer 1 is to be released, this can be done by an upward force on the pipe string 7 and 8. The upward force must be sufficient to shear the locking pins 65 at their weakened portion 65a. In order to prevent the locking head 656 from bending or buckling along the gap in the weakened area 65a, a relatively soft filler material, e.g. B. lead or plastic, which absorbs the bending moment and ensures proper shearing of the pin.

Nach dem Abscheren der Zapfen 65 bewegen sich die Rohrgestänge 7, 8 mit Bezug auf die Fangkeile 4, 5 und den Packungssatz 3 aufwärts. Der L-förmige Freigabezapfen 48 bewegt sich ebenfalls aufwärts, schwenkt über die Freigabefeder 48a den oberen Fangkeil 4 in seine nicht festgestellte Position und führt ihn aufwärts vom Packungssatz 3 weg, so daß die nachgiebigen Packungselemente sich zu ihrem normalen, nicht gesetzten Zustand zusammenziehen können. Eine fortgesetzte Aufwärtsbewegung der Rohrgestänge 7, 8 führt zum Lösen des unteren Packungsanschlags 33 von der Anschlagkante 52 des Fangkeils 5, so daß dieser vom Futterrohr freikommen kann. Dann dehnt sich die Schraubenfeder 496 gegen den Fangkeil 5 aus, wodurch dieser in seine Ausgangslage zurückgeführt wird. Der Bohrlochpacker 1 ist dann vollkommen frei und kann aus dem Bohrloch genommen werden. Der Sekundärstrang kann von der Durchgangsbohrung 11 vor oder nach dem Freimachen des Bohrlochpackers 1 entfernt werden oder er kann zusammen mit dem Primärstrang, wenn das erwünscht ist, aus dem Bohrloch genommen werden.After the trunnions 65 have been sheared off, the pipe rods 7, 8 move upwards with respect to the safety wedges 4, 5 and the packing set 3. The L-shaped release pin 48 also moves upward, pivots the upper locking wedge 4 via the release spring 48a into its unlocked position and guides it upward away from the packing set 3 so that the resilient packing elements can contract to their normal, unset condition. A continued upward movement of the pipe rods 7, 8 leads to the loosening of the lower pack stop 33 from the stop edge 52 of the safety wedge 5 so that it can come free from the casing. The helical spring 496 then expands against the catch wedge 5, as a result of which it is returned to its starting position. The borehole packer 1 is then completely free and can be removed from the borehole. The secondary string can be removed from the through-hole 11 before or after the well packer 1 is cleared, or it can be removed from the wellbore together with the primary string, if so desired.

Gelegentlich muß die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Bohrloch mit extrem hohen Formationsdrükken oder bei der Bearbeitung von Bohrungen, wobei Flüssigkeiten unter hohem Druck in die Bohrlochformationen durch die Vorrichtung gepumpt werden müssen, verwendet werden.Occasionally the device according to the invention must be used in a borehole with extremely high formation pressures or when machining wells, where fluids under high pressure enter the wellbore formations must be pumped through the device.

Drücke unterhalb des beschriebenen Bohrlochpakkers können im Bereich vom 350 at oder höher liegen; in diesen Bereichen wird durch die Flüssigkeit eine beträchtliche Aufwärtskraft auf die im Bohrloch befindlichen Leitungsstränge ausgeübt, wodurch eine Auftriebskraft auf die Packerrohrgestänge hervorgerufen wird, die bestrebt ist, diese aufwärts durch den Bohrlochpacker zu drücken, was zu einem Lösen der Fangkeile und folglich auch der Packungselemente führt. Dieser Auftrieb beruht auf dem Kolben- oder Stirnflächeneffekt.Pressures below the well packer described can be in the range of 350 atm or higher; in In these areas the fluid exerts a significant upward force on those in the borehole Exerted strings of pipes located, whereby a buoyancy force caused on the packer pipe rods tending to push them upward through the well packer, resulting in a loosening of the Catch wedges and consequently also the packing elements leads. This buoyancy is due to the piston or Face effect.

Um diese auf eine Lösung der Fangkeile gerichtete, auf dem Auftrieb im Roh; strang beruhende Tendenz zu vermeiden, wird ein besonderer Sperr- oder Blockierungsmechanismus vorgesehen, der durch den Druck unterhalb der Packerelemci'ie betätigt wird und dazu dient, die Rohrgestänge im iiohrlochpacker festzulegen.To this aimed at a solution of the fishing wedges, on the buoyancy in the raw material; strand-based tendency to avoid, a special locking or blocking mechanism is provided, which is caused by the pressure is operated below the Packerelemci'ie and to it serves to fix the pipe rods in the iiohrlochpacker.

Die Fig. 14 bis 18 ?eigen eine weitere Ausführungs-14 to 18 have a further embodiment

form des Erfindungsgegenstandes, wobei ein einzelner unitärer Fangkeil oder Anker verwendet wird, der in der Lage ist, den Bohrlochpacker im Futterrohr gegen Aufwärts- und Abwärtskräfte bzw. -drücke festzulegen.form of the subject matter of the invention, with a single unitary wedge or anchor is used which is capable of countering the well packer in the casing Establish upward and downward forces or pressures.

Durch den Fangkeil 105 geht eine Scherschraube 153, A shear bolt 153 goes through the catch wedge 105,

die im Bolzen 150 gehalten ist, um ein vorzeitiges Festsetzen des Fangkeils zu verhindern und um zu ermöglichen, daß auf die nachgiebigen Packungselemente 141 eine Kompressionskraft von vorbestimmter Größe aufgebracht wird, bevor der Fangkeil 105 im Futterrohr verankert wird.which is retained in the bolt 150 to prevent premature seizure of the slipping wedge and to enable a compression force of a predetermined magnitude to be applied to the resilient packing elements 141 before the slipping wedge 105 is anchored in the casing.

Konzentrisch um den unteren Teil der Rohrgestänge 107, 108 liegt die Kolben-Zylinder-Anordnung 106, zu der ein zylindrischer, länglicher Kolben ίόΟ mit einem unteren Kopf 160a gehört, der über Rohrstrang-Anpaßstücke 154, 155 und einen oberen Kopf 1606 mit vermindertem Durchmesser mit den unteren Enden der Rohrgestänge 107, 108 verschraubt ist Zur Anordnung The piston-cylinder arrangement 106 is located concentrically around the lower part of the pipe rods 107, 108 and includes a cylindrical, elongated piston ίόΟ with a lower head 160a , which is connected via pipe string adapters 154, 155 and an upper head 1606 with a reduced diameter is screwed to the lower ends of the pipe rods 107, 108 For arrangement

« 106 gehört ferner ein Zylinder 161 mit einem Mantel 161a, der konzentrisch und verschiebbar den oberen Kopf 1606 des Kolbens umgibt und selbst einen oberen Kopf 1616 hat, der gegen den Kolbenkopf 1606 anliegt Eine der Sperrvorrichtung 144,145 ähnliche Keilanordnung ist innerhalb der Kolben-Zylinder-Anordnung 106 verschiebbar vorgesehen und besteht aus einer Mehr zahl von Keilankern 162, die verschieb- und verkeilbar in dem Keilstück 163 mit zwei Kegeln durch Führungsstifte 164 gehalten sind. Diese Stifte 164 erstrecken sich durch das Keilstück 163 und greifen in Schlitze 162a in den Keilankern 162 ein, welche an ihrem Außenumfang eine konische Keilfläche 1626 aufweisen, die mit der konischen Innenfläche 163a am Keilstück 163 zum Eingriff kommen kann. Ferner haben die Keilanker 162 Sperrzähne 162a an ihren Innenflächen, die in einer einzigen Richtung das Rohrgestänge 107 erfassen. Es ist klar, daß die Keilanker 162 eine Aufwärtsbewegung des Zylinders 161 in bezug zum Rohrgestänge 107 zulassen, jedoch eine rückläufige, abwärts gerichtete Bewegung verhindern. 106 also includes a cylinder 161 with a jacket 161a, which concentrically and displaceably surrounds the upper head 1606 of the piston and itself has an upper head 1616 which rests against the piston head 1606. A wedge arrangement similar to the locking device 144,145 is within the piston-cylinder- Arrangement 106 is slidably provided and consists of a plurality of wedge anchors 162 which are slidably and wedged in the wedge 163 with two cones held by guide pins 164. These pins 164 extend through the wedge 163 and engage in slots 162a in the wedge anchors 162 which have a conical wedge surface 1626 on their outer circumference which can come into engagement with the conical inner surface 163a on the wedge 163. Furthermore, the wedge anchors 162 have ratchet teeth 162a on their inner surfaces which engage the pipe rod 107 in a single direction. It will be appreciated that the wedge anchors 162 will allow the cylinder 161 to move upward relative to the tubing 107, but will prevent backward, downward movement.

Das Keilstück 163 ist am Zylinder 161 mittels einer Abschlußklappe 165 und Schraubenbolzen 166, die die Kappe 165 durchsetzen und am Kopf 1616 des ZylindersThe wedge 163 is on the cylinder 161 by means of an end cap 165 and bolts 166, which the Push through cap 165 and on head 1616 of the cylinder

verschraubt sind, fest verbunden. Eine dünne zylindrische Hülse 167 ist bündig über das kdistück 163 gezogen, um ein Eindringen von Bohrrückständen in die Keüanordnui'.g unw deren Verschmutzung zu verhindern. Die Fig. M tind 15 _Aeigs;i das KeiKtück 163 im einzelnen. Scher-·, ^rauben 163 siiul in u*.., unteren Mantel 161a eingeschraubt und ragen in einen Ringkanal 169 im Kolbor 160. Sie dienen dazu, den Zylinder 161 zeitweise am Kolben 160 zu beiostgiM, tun ein vorzeitiges Festsetzen durch vorübergehende Druckänderungen oder durch den im Futterrohr oder Roiirstrang herrschende-! hydrostatischen Druck zu verhindern.are screwed, firmly connected. A thin cylindrical sleeve 167 is drawn flush over the kdistück 163 in order to prevent drilling residues from penetrating into the Keüanordnui'.g and their contamination. Figs. M tind 15 _A eigs; i the KeiKtück 163 in detail. Scher- ·, ^ roben 163 siiul screwed into u * .., lower jacket 161a and protrude into an annular channel 169 in the piston 160. They serve to hold the cylinder 161 temporarily on the piston 160, prevent it from sticking prematurely due to temporary changes in pressure or by the-! prevent hydrostatic pressure.

Eine resultierende hydraulische Kraft zwischen den beiden üifferentialdruckbereichen drückt den Kolben aus dem Zylinder heraus, wobei die Scherschrauben 168 abgeschert und r\:gW'&: der Zylinder sowie die Kulanordnung zur Anlage an der unteren Kante 105a des Fangkeils 105 gebracht werden; dabei wird die Fangkeil-Scherschraube i53 abgeschert, so daß der Fangkeil in seine Verankerungslage gegen die Futterrohrwand geschwenkt wird. Wenn die hydraulische Kraft den Zylinder aufwärts drückt, so wird dabei der kolben abwärts gepreßt, der die Rohrgestänge abwärts durch den Fangkeil zieht und auf die nachgiebigen Packungselemente längsgerichtete, zusammendrückende Kräfte ausübtA resulting hydraulic force between the two differential pressure areas pushes the piston out of the cylinder, the shear bolts 168 being sheared off and the cylinder and the Kul assembly being brought to bear on the lower edge 105a of the safety wedge 105; the safety wedge shear screw i53 is sheared off so that the safety wedge is pivoted into its anchoring position against the casing wall. When the hydraulic force pushes the cylinder upward, the piston is pressed downward, pulling the tubing downward through the catch and exerting longitudinal compressive forces on the compliant packing elements

Die axiale, abwärts gerichtete Kraft von den Rohrgestängen 107, 108 wird auf die nachgiebigen Packungselemente durch das Anstoßen der Sperrkeile 140 an den umlaufenden Rohrgestängesätteln 138, 139 und an den Sperrkeil-Haltehülsen 133, 134 übertragen. Die Lage dieser Teile zueinander ist in F i g. 18 gezeigt.The axial, downward force from the pipe rods 107, 108 is applied to the compliant Packing elements by the locking wedges 140 hitting the rotating tubular rod saddles 138, 139 and transferred to the locking wedge retaining sleeves 133, 134. The position of these parts in relation to one another is shown in FIG. 18 shown.

Die von den Rohrgestängen 107, 108 auf die Sprrrkeii-Haltehiüsc:?. !33, 134 übertragene A.bwärtskrafi wirkt abwärts gegen die Packun"splaite 137 und dl·"· auf den Packungssatz 104, der in Längsrichtung ^L-sammengeu;üv.'kt und insü.^rern nach auswärts zur dichtenden Anlage an rW Fuiterrohrwaau gepreßt wird. Die Ankerkeile 145 und 162 halten die ine'r.ndergeschobene Lage von Zylinder 161 sowie Kolben 160 und auch den zusammengepreßten Zustand des Prti.kiingssatzes 104 aufrecht.The from the pipe rods 107, 108 on the Sprrrkeii-Haltehiüsc:?. . ^r ern is pressed outwards to the sealing system on rW Fuiterrohrwaau. The anchor wedges 145 and 162 maintain the inwardly pushed position of the cylinder 161 and piston 160 and also the compressed state of the printhead assembly 104.

Auf diese Weise ist der Zylinder Ιόί lost gegen die Unterseite des Fangkcils 105, der restlos in üie Lage, in der er am Futterrohr angreift, geschwenkt word?" ist, verriegelt; der Packungssatz 104 ist andererseits fest nach unten gegen die Oberseite des Fangkeils 105 verriegelt. Daraus ergibt sich, daß der Fangkci! vollständig in seiner verriegelten Lage gehalten ist und daß zugleich die Packungselemente 141 völlig radial auswärts gegen die Futterrohrwand gedrückt, d. h. gedehnt worden sind.In this way the cylinder Ιόί is solved against the Underside of the Fangkcils 105, which is completely in üie position in which he attacks on the casing has been swiveled? ", locked; the packing set 104, on the other hand, is firmly down against the top of the safety wedge 105 locked. It follows that the Fangkci! is fully held in its locked position and that at the same time the packing elements 141 are pressed completely radially outwards against the casing wall, d. H. have been stretched.

Es ist zu bemerken, daß die Scherbolzen 127 weiterhin das obere Kopfteil 112 in seiner Lage über den Sperrkeilen 140 gehalten haben, wobei diese in den Schlitzen 140a der Sperrkeil-Haltehülsen 133, t?4 geblieben sind. Den Scherbolzen wird bis zu diesem Zeitpunkt nur eine ganz geringe Kraft übertragen, die die hydraulisch erzeugten Kräfte durch die Rohrgestänge, die Sperrkeile 140 und die Haltehülsen 133, 134 auf die Packungsplatte 137, das obere Kopfteil 112 passierend, übertragen werden.It should be noted that the shear pins 127 continue to overlie the top head 112 in place have held the locking wedges 140, these in the slots 140a of the locking wedge retaining sleeves 133, t? 4 stayed. The shear bolt is only transmitted a very small force up to this point, the the hydraulically generated forces by the pipe rods, the locking wedges 140 and the holding sleeves 133, 134 the packing plate 137 passing the upper head part 112 are transferred.

Im Beispiel wird eine hydraulische Betätigung durch den Sekundärstrang beschrieben; diese Betätigung kann selbstverständlich auch durch den Primärstrang erfolgen. In the example, hydraulic actuation by the secondary line is described; this actuation can of course also take place through the primary strand.

Hierzu 7 Blatt ZeichnungenIn addition 7 sheets of drawings

Claims (3)

1 Patentansprüche:1 claims: 1. Fangkeil für Bohrlochwerkzeuge, bestehend aus einem im wesentlichen zylindrischen Körper mit zweiachsigen Durchgängen für Rohrgestänge, mit Greifzähnen mit gekrümmtem Randprofil auf dem vorderen bzw. hinteren Ende sich diametral gegenüberliegender Seiten des Körpers, wobei der Körper eine geneigte Fläche an einem Ende mit einer entlang eines Teiles des Außenumfangs angeordneten Anschlagkante und eine dieser geneigten Fläche gegenüberliegende, zusammengesetzte Fläche am anderen Ende aufweist, welche aus einem ebenen, senkrecht zur Mittellängsachse des Körpers liegenden Flächenteil und einem gekrümmten, an der Mittellängsachse in den ebenen Flächenteil übergehenden Flächenteil besteht, welches auf der gleichen Seite des Körpers wie die an seinem anderen Ende angeordnete Anschlagkante liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der gekrümmte Flächenteil (51 ty der zusammengesetzten Fläche (51) am einen Ende des Fangkeilkörpers (4; 5) eine kontinuierliche Krümmung aufweist und im Abstand zur Anschlagkante (52) am anderen Ende des Fangkeilkörpers (4; 5) an dessen Außenseite endet, wobei der Krümmungsradius (R) des Flächenteils (5ib) gleich dem Abstand des Punktes, an dem der ebene Teil (5Ia^ der zusammengesetzten Fläche (51) in den gekrümmten Flächenteil (51 b) übergeht, vom Schwenkpunkt (C) des Fangkeilkörpers (4; 5) ist1. Safety wedge for downhole tools, consisting of a substantially cylindrical body with biaxial passages for pipe string, with gripping teeth with a curved edge profile on the front and rear ends of diametrically opposite sides of the body, the body having an inclined surface at one end with one along a part of the outer circumference arranged stop edge and this inclined surface opposite, composite surface at the other end, which consists of a flat surface part lying perpendicular to the central longitudinal axis of the body and a curved surface part merging at the central longitudinal axis into the flat surface part, which on the the same side of the body as the stop edge arranged at its other end, characterized in that the curved surface part (51 ty of the composite surface (51) at one end of the safety wedge body (4; 5) has a continuous curvature and is at a distance from the Ans striking edge (52) at the other end of the safety wedge body (4; 5) ends at its outside, the radius of curvature (R) of the surface part (5ib) being equal to the distance from the pivot point from the point at which the flat part (5Ia ^ of the composite surface (51 ) merges into the curved surface part (51b) (C) of the safety wedge body (4; 5) 2. Fangkeil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sein Schwenkpunkt (C) auf der Mittellängsachse in einem etwa der Hälfte der Länge (L)des zylindrischen Fangkeilkörpers, gemessen zwischen dem ebenen Flächenteil (5Ia^ und der Anschlagkante (52), entsprechenden Abstand liegt, und daß der Radius (R)des gekrümmten Flächenteils (Sltyetwa gleich der Länge (L)des Fangkeilkörpers ist.2. Safety wedge according to claim 1, characterized in that its pivot point (C) on the central longitudinal axis in approximately half the length (L) of the cylindrical safety wedge body, measured between the flat surface part (5Ia ^ and the stop edge (52), corresponding distance and that the radius (R) of the curved surface part (Slty is approximately equal to the length (L) of the safety wedge body. 3. Fangkeil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fangkeilkörper (4; 5) eine Länge hat, die wesentlich größer als der Durchmesser des Bohrlochs ist, und einen Durchmesser besitzt, der geringer als der Bohrlochdurchmesser ist, daß der Krümmungsmittelpunkt des gekrümmten Flächenteils (5\b) mit dem Schwenkpunkt (C) des Körpers (4, 5) zusammenfällt und daß der Schwenkpunkt (C) auf der Mittellängsachse des Fangkeilkörpers (4; 5)3. Safety wedge according to claim 1, characterized in that the safety wedge body (4; 5) has a length which is substantially greater than the diameter of the borehole, and has a diameter which is smaller than the borehole diameter, that the center of curvature of the curved surface part (5 \ b) coincides with the pivot point (C) of the body (4, 5) and that the pivot point (C) is on the central longitudinal axis of the safety wedge body (4; 5) in einem Abstand von der Übergangsstelle der beiden Flächenteile (51a, 51tyder zusammengesetzten Fläche (51) liegt, der gleich der halben Länge (L) des Fangkeilkörpers ist.at a distance from the transition point of the two surface parts (51a, 51ty of the composite surface (51) which is equal to half the length (L) of the safety wedge body.