DE2628012A1

DE2628012A1 - Entleerungsanordnung an bohrlochrohrstraengen

Info

Publication number: DE2628012A1
Application number: DE19762628012
Authority: DE
Inventors: Anil Marathe
Original assignee: Cook Testing Co
Current assignee: Cook Testing Co
Priority date: 1975-07-30
Filing date: 1976-06-23
Publication date: 1977-02-17
Also published as: GB1542306A; FR2319837A1; CA1059434A; US3981360A

Description

Cook Testing Co., Long Beach, Calif., V.St.A.

Entleerungsanordnung an Bohrlochrohrsträngen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entleerungsanordnung an Bohrlochrohrsträngen zum Auspumpen von Bohrlöchern und dergleichen. Wenn der Rohrstrang bei derartigen Bohrlöchern zur Inspektion oder Reparatur der Pumpe herausgezogen wird, wird die in dem Rohrstrang vorhandene Flüssig- j

i keit angehoben, wobei die Flüssigkeit beim Auseinanderschrauq ben der Rohrstrangabschnitte ausläuft, wodurch eine Gefärdung der Arbeiter oder sogar eine Feuergefahr heraufbeschworen wird, es sei denn Mittel werden vorgesehen, um die Flüssigkeit aufzufangen. Diese Umstände bewirken, daß das Herausziehen eines Bohrlochrohrstranges sehr erschwert bzw. verlangsamt werden kann. Es sind bereits Versuche gemacht

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worden, eine Entleerungsanordnung in einem Bohrlochrohrstrang unterhalb des Erdbodens vorzusehen. Derartige Versuche haben sich nur in sehr geringem Umfang als zufriedenstellend erwiesen, weil es Schwierigkeiten macht, einen ausreichenden Strömungsquerschnitt bereitzustellen, insbesondere dann, wenn die Flüssigkeit hoch viskos ist. Derartige Entleerungsanordnungen verringern auch oft die innere Rohrfläche, so daß die Größe der Pumpe begrenzt wird.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich insbesondere mit Folgendem:

Es soll eine Entleerungsanordnung an Bohrlochrohrsträngen vorgesehen werden, bei der ein ausreichender Strömungsquerschnitt auch für hochviskose Flüssigkeiten möglich ist, wobei gleichzeitig der gesamte Bohrlochrohrstrang aufrechterhalten werden soll und gleichzeitig ein maximaler Durchmesser für den Rohrstrang bei einem gegebenen Bohrlochgehäuse.

Es soll eine Entleerungsanordnung vorgesehen werden, die auf einen vorbestimmten Flussigkeitesdruck in dem Rohrstrang öffnet.

Fig. 1 ist eine Ansicht der Entleerungsanordnung an Bohrlochrohrsträngen, wobei die Anordnung in einen Rohrstrang eingesetzt istι die benachbarten Abschnitte des Rohrstranges sind weggebrochen.

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Fig. 2 ist eine vergrößert gezeichnete Teilschnittansicht längs Linie 2-2 der Flg. 1, wobei die Entleerungsanordnung in der geschlossenen Stellung gezeigt ist;

Fig. 3 ist eine ähnliche Teilschnittansicht, wobei die Entleerungsanordnung in der geöffneten Stellung gezeigt ist;

Fig. 4 ist ein Schnitt längs Linie 4-4 der Fig. 2.

Die Entleerungsanordnung an Bohrlochrohrsträngen kann zwischen zwei Rohrstrangabschnitten 1 eingesetzt werden, die Verstärkungen 2 aufweisen. Die Entleerungsanordnung umfaßt einen Rohransatz 3, der mit Gewinde versehene Enden aufweist, die in den Verstärkungen 2 aufgenommen werden. Am oberen Ende ist der Rohransatz mit einem Schutzflansch versehen. An der Unterseite des Schutzflansches 4 ist ein kurzer zylindrischer Abschnitt 5 vorgesehen, der an seiner Unterseite in der Schulter 6 endet. Von der Schulter 6 an abwärts erstreckt sich eine obere Dichtungsfläche 7. Hiervon ausgehend ist der Rohransatz weiter im Durchmesser verringert, um einen abgesetzten Abschnitt 8 vorzusehen.

Den abgesetzten Abschnitt 8 durchstoßen ein Paar oder mehrere radial verlaufende Abflußöffnungen 9. An den abgesetzten Abschnitt 8 schließt sich eine zweite Schulter 1o an.

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An die Schulter schließt sich wiederum eine untere Dichtfläche 11 an und hieran ein abgesetzter Abschnitt 12, der mit einer oder mehreren Ausnehmungen 13 für Abwehrstifte versehen ist. An diesen abgesetzten Abschnitt 12 schließt sich ein weiterer letzter abgesetzter Abschnitt 14 an, der in das untere Gewinde am Rohransatz übergeht.

Auf dem Rohransatzstück 3 befindet sich ein Ringkolben 15, dessen oberes Ende mit einer Ausdrehung versehen ist, die eine obere, den Dichtring aufnehmende Dichtfläche 16 bildet, die in einer Schulter 17 endet, die wiederum der Schulter gegenüberliegt; von der Schulter 17 an abwärts bildet der Ringkolben eine Abdeckfläche 18, die von dem abgesetzten Abschnitt 8 einen Abstand aufweist und die in ihrem unteren Teil eine Dichtringäufnähmefläche ausbildet, die in einer Schulter 19 endet. Unterhalb der Schulter 19 ist ein Abschnitt 2o zur Aufnahme eines Abscherstiftes vorgesehen, dessen Innenfläche am abgesetzten Abschnitt 12 verschieblich anliegt.

Der Abschnitt 2o zur Aufnahme des Abscherstiftes weist einen oder mehrere Abscherstifte 21 auf, deren äußerer Teil 22 mit einem Gewinde versehen ist. Die inneren Enden der Abscherstifte befinden sich in Ausnehmungen 13.

Zwischen den Flächen 7 und 16 ist ein oberer Dichtring 23 angeordnet. Zwischen der Fläche 11 und dem unteren Ende der Fläche 18 ist ein Dichtring 24 angeordnet, wobei neben

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den Dichtringen 23 und 24 Ringe 25 vorgesehen sind, die an den Schultern 6, 1o, 17 und 19 anliegen.

Am letzten abgesetzten Abschnitt 14 neben der unteren Verstärkung 2 ist ein Ring 26 zur Begrenzung der Bewegung des Ringkolbens vorgesehen, der durch eine Schraube 27 festgehalten wird.

Die Entleerungsanordnung an Bohrlochrohrsträngen wird wie folgt betätigt:

Die Ausgangsstellung bzw. die geschlossene Stellung der Entleerungsanordnung ist in den Fig. 1, 2 und 4 gezeigt, in denen das RohransatzstUck 3 durch den Ringkolben 15 und die Dichtringe 23 und 24 verschlossen, wobei letztere oberhalb und unterhalb der Entleerungsöffnung 9 vorgesehen sind. Venn gewünscht wird, die Entleerungsöffnung 9 zu öffnen, wird ein Druck auf den Rohrstrang gegeben, der auf die Schulter 1o und den gegenüberliegenden Ring 25 der Dichtung und auch zwischen der oberen Schulter 16 und dem gegenüberliegenden Ring 25 wirkt. Es ist festzuhalten, daß diese Ringe nicht dichtend an den jeweiligen Schultern 6 und 1o anliegen. Zu diesem Zweck können die gegenüberliegenden Oberflächen rauh ausgebildet sein.

Der auf die Entleerungsöffnungen gegebene Druck wird unmittelbar auf die obere Schulter 6 und mittelbar auf die untere Schulter Io des unteren Dichtringes gegeben. Der aufge-

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brachte Druck ist so bemessen, daß er eine ausreichende Kraft erzeugt, um die Abscherstifte 21 abzuscheren. Wenn die Stifte abgeschert sind, bricht der Widerstand gegen eine Verschiebung plötzlich zusammen und verursacht eine plötzliche Abwärtsbewegung des Ringkolbens. Sobald die Dichtungen den abgesetzten Abschnitten 8 und 12 gegenüberliegen und der Abscherstift 21 dem letzten abgesetzten Abschnitt 14 gegenüberliegt, tritt keine Reibung mehr auf zwischen dem Ringkolben und dem Rohransatzstück, so daß der Ringkolben frei fällt. Es ist festzuhalten, daß obwohl der Rohrstrang in Koniakt stehen kann mit der Wandung eines umgebenden Gehäuses, der Schutzflansch 4 und der Schutzflansch 26 den Ringkolben davor bewahren, mit dem Gehäuse in Kontakt zu kommen.

Es ist weiter darauf hinzuweisen, daß der in dem Rohrstrang notwendige Druck für das Abscheren üblicherweise wesentlich höher ist als der Druck der Flüssigkeit um den Rohrstrang herum, so daß sobald das obere Ende des Ringkolbens dem Druck in dem Rohrstrang ausgesetzt ist, eine abwärts wirkende Restkraft eine vollständige Öffnung der Entleerungsöffnungen 9 bewirkt. Eine aufwärts wirkende Beschleunigung oder Verzögerung wird auch den Effekt haben, die Schwerkraft zu ergänzen, die den Ringkolben abwärts zu bewegen sucht, bis er am Schutzring 26 anliegt.

Obwohl vorgezogen wird, den Schutzflansch 4 und den Schutzring 26 vorzusehen, ist darauf hinzuweisen, daß wenn der

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Ringkolben den größeren Durchmesser der Entleerungsanordnung und des Rohrstranges bildet, so daß der Ringkolben am umgebenden Gehäuse angreift, eine Aufwärtsbewegung des Rohrstranges dazu führen würde, den Ringkolben an der umgebenden Wandung abwärts zu ziehen und den Ringkolben nach unten zu drücken, sobald die Stifte 21 abgeschert s ind.

Obwohl bei der gezeigten Dichtungsanordnung die effektive Druckfläche durch die Summe der beiden Dichtungen gebildet wird, kann jede Dichtung in einem Kanal vorgesehen werden, der in dem Rohrabsatzstück oder in dem Ringkolben vorgesehen ist, und zwar bei einer entsprechenden Verringerung der effektiven Kolbenfläche.

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Claims

Patentansprüche

1. Entleerungsanordnung an Bohrlochrohrsträgen, gekennzeichnet durch ein Rohransatzstück mit Einrichtungen an den Enden zum Einsetzen des Rohransatzstückes zwischen Abschnitte eines Rohrstranges, wobei das Rohransatzstück wenigstens eine radiale Entleerungsöffnung zwischen ihren Enden aufweist, durch einen axial verschieblichen Ringkolben, der das Rohransatzstück umgibt und dazu eingerichtet ist, eine obere Stellung einzunehmen, in der die Entleerungsöffnung abgedeckt ist, durch wenigstens einen Scherstift, der den Ringkolben und das Rohransatzstück verbindet, um den Ringkolben in der oberen Position zu sichern, durch Dichtungen zwischen dem Rohransatzstück und dem Ringkolben oberhalb und unterhalb der Entleerungsöffnung, und durch ringförmige Kolbenflächen, die wenigstens einem der Dichtringe zugeordnet sind, der dem Druck in dem Rohransatzstück und dem Rohrstrang ausgesetzt ist und der dazu eingerichtet ist, eine axiale Kraft auszuüben, wenn ein vorbestimmter Druck aufgebracht wird, um den Abscherstift abzuschirmen und eine Abwärtsbewegung des Ringkolbens zu gestatten, um die Entleerungsöffnung freizugeben,

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Paar axial voneinander auf Abstand stehende Dichtringe zwischen

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dem Ringkolben und dem Rohransatzstück zum Abdichten der Entleerungsöffnung, wobei jeder Dichtring eine Druckangriffsfläche darbietet und einer einen größeren Durchmesser hat als der andere, wodurch beide Druckangriffsflächen eine Abscherkraft in der gleichen Richtung auf den Abscherstift aufbringen können, und durch wenigstens eine Abdichteinrichtung, die einen axial gerichteten ringförmigen Druckbereich darbietet, der dem Inneren des Rohransatzstückes über die Öffnung ausgesetzt ist und auf einen vorbestimmten Flüssigkeitsdruck in dem Rohransatzstück anspricht, um eine Abscherkraft auf den Abscherstift aufzubringen, um eine axiale Verschiebung des Ringkolbens zu gestatten, um die öffnung freizulegen.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von Ringkolben vorgesehen ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberstehenden Teile des Rohransatzstückes und des Ringkolbens voneinander auf Abstand stehen nach der anfänglichen Verschiebung des Ringkolbens zum Abscheren des Abscherstiftes, wodurch der Ringkolben durch die Schwerkraft frei fallen kann, wobei zusätzlich eine abwärts gerichtete Kraft auf den Ringkolben ausgeübt wird bei einer Aufwärtsbewegung des Rohrstranges und des Rohransatzstückes, wodurch ein volles Öffnen der Entleerungsöffnung bewirkt wird.

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5φ Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Begrenzungsring am Rohransatzstück vorgesehen ist mit Abstand zu dem Ringkolben, um dessen axiale Verschiebung zu begrenzen.

6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscherstift einen mit einem Gewinde versehenen radial äußeren Teil aufweist, der neben, dem unteren Ende des Ringkolbens unterhalb der Dichtung angeordnet ist, und daß der Ringkolben anfänglich eine obere Position mit Bezug auf das Rohransatzstück aufnimmt, und daß das Rohransatzstück einen Bereich von verringertem äußeren Durchmesser aufweist, und zwar unmittelbar unterhalb des Abscherstiftes, wodurch bei einer anfänglichen Abwärtsbewegung des Ringkolbens das abgescherte radial innere Ende des Abscherstiftes einen Abstand aufweist von dem Rohransatzstück.

7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer vorbestimmten Verschiebung des Ringkolbens die Dichtungen außer Eingriff kommen mit den Teilen, um eine Reibung zwischen den Teilen zu verringern.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß das Rohransatzstück oberhalb und unterhalb des Ringkolbens mit Umfangsschultem versehen ist zum Kontakt mit einem umgebenden Gehäuse, um einen Kontakt des Ringkolbens mit dem Gehäuse zu vermeiden.

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