DE2816248A1 - Vorrichtung zum chemischen schneiden von gegenstaenden in bohrloechern von oel- oder gasfeldern - Google Patents
Vorrichtung zum chemischen schneiden von gegenstaenden in bohrloechern von oel- oder gasfeldernInfo
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Description
Anmelder: Weatherford/DMC, Inc., 1o8o2 Old Katy Road,
Houston, Texas (V.St.A.)
Titel: Vorrichtung zum chemischen Schneiden von Gegenständen in Bohrlöchern von öl- oder Gasfeldern
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden von Gegenständen, insbesondere von Verrohrungen, wie beispielsweise
von Steigrohren, in Bohrlöchern von öl- oder Gasfeldern gemäß den im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten
Merkmalen.
Soll in einem ölfeld beispielsweise ein Steigrohr geschnitten
werden, so ist es wegen der großen Tiefe der Bohrlöcher wichtig, daß der Schneidvorgang bereits beim ersten Versuch
gelingt, da sonst ein unnötiger Zeit- und Unkostenaufwand dadurch entsteht, daß die erste Schneidvorrichtung wieder
hoch- und eine zweite niedergebracht werden muß.
Eine Tiefloch-Schneidvorrichtung muß auch Einrichtungen aufweisen,
die sie gegenüber dem zu schneidenden Gegenstand so verankert, daß die miteinander reagierenden und gegen das
Steigrohr ausblasenden chemischen Schneidmittel eine genügend lange Zeitspanne auf einen exakt begrenzten Bareich gerichtet
werden, damit ein erfolgreicher Schneidvorgang ausgeführt werden kann. Weiterhin ist es aufgrund der hohen Lagerstättenbzw.
Bohrlochdrücke, die während eines Schneidvorganges in der Tiefe auftreten können, erforderlich, daß auch innerhalb
der Schneidvorrichtung ausreichend hohe Temperaturen und Drücke vorhanden sind, die nicht nur den Lagerstättendruck
überwinden, sondern gleichzeitig auch einen ausreichenden überdruck zum Schneiden der Verrohrung gewährleisten. Chemische
Schneidvorrichtungen sind an sich bekannt (US-PS 2 918 125). Eine andere bekannte Vorrichtung dieser Art (US-PS 3 o76 5o7)
sieht zudem noch einen chemischen Vorreiniger vor.
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Diese bekannten Vorrichtungen arbeiten aber bei hohen hydrostatischen LagerStättendrücken nicht zufriedenstellend,
weil sie nicht in der Lage sind, ausreichend hohen und genügend lang andauernden Innendruck zu erzeugen, wie es für
einen glatten sauberen Schnitt erforderlich ist. Darüberhinaus fehlt es den bekannten Vorrichtungen auch an einer zuverlässig
arbeitenden Verankerungseinrichtung, die das Werkzeug in der Verrohrung zentriert.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine chemische Schneidvorrichtung der eingangs genannten Art so
zu verbessern, daß diese in der Schneidstellung sicher verankert und zentriert werden kann, ohne daß zur Betätigung
dieser Einrichtung ein zusätzlicher Antrieb erforderlich wird.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung an einer Schneidvorrichtung
der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die erfindungsgemäße chemische Schneidvorrichtung besteht
vorteilhaft aus einem länglichen zylindrischen Gerät aus einer Anzahl von ineinandergreifenden Baueinheiten, deren Durchmesser
notwendigerweise vom Durchmesser des zu schneidenden Rohres bestimmt werden. Die Vorrichtung kommt im allgemeinen in Vertikalstellung
zum Einsatz. Dabeivird die chemische Schneidvorrichtung
von einer Kabelhalte- und Einführungseinrichtung getragen, die die Schneidvorrichtung auch auf die gewünschte
Schneidstelle ausrichtet. Unterhalb des Kabelhalters befindet sich eine Zündeinrichtung mit einem Zündsatz.
Darunter ist ein Gaserzeuger mit einer herkömmlichen Explosionsmittelladung angeordnet, die vom Zünder aktiviert
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wird. An diesen Gaserzeuger schließt sich eine Verankerungseinrichtung
zum Zentrieren und Verankern der Vorrichtung in der Schneidstellung an. Ein daran befestigtes
Zwischenrohrstück bildet eine Kammer für ein chemisches Schneidmittel. Ein Katalysator mit einem Reaktionsmaterial
befinden sich unter diesem Zwischenrohrstück. Schließlich schließt sich noch ein Schneidkopf
mit Ausblasöffnungen daran an. Innerhalb dieses Schneidkopfes befindet sich ein axial verschiebbarer koaxialer
Schließkolben, der auf einem abscherbaren Stützring aufliegt und eine Abdichtung trägt, um die Strömungsverbindung
im Inneren des Schneidkopfes unterbrechen zu können. Der Schließkolben wird durch den Strömungsdruck des chemischen
Schneidmittels nach unten gedrückt, dabei der Stützring abgeschert und die Ausblasöffnungen werden geöffnet, damit
das Schneidmittel und das Reaktionsmittel unter hohem Druck und hoher Temperatur durch die Ausblasöffnungen auf den zu
schneidenden Gegenstand ausströmen können. Dabei sind zweckmäßig besondere Maßnahmen getroffen, daß das chemische
Schneidmittel erst dann zum Ausblasen auf die zu schneidende Verrohrung freigegeben wird, wenn der erzeugte Innendruck
zumindest den Lagerstättendruck und den Abscherwiderstand des Stützringes überschreitet.
Weiterhin ist der die Ausblasöffnungen abdeckende Schließkolben so angeordnet, daß sich der Lagerstattendruck durch
die Ausblasöffnungen und entlang der zylindrischen Oberfläche des Schließkolbens ausbreiten und so auf die untere Stirnfläche
des Kolbens Druck ausüben kann, damit sichergestellt ist, daß das entzündete Schneidmittel und das Reaktionsmittel nicht durch die Ausblasöffnungen austreten können,
bevor nicht der Abscherwiderstand des Stützringes und der Lagerstattendruck vom Schneid- und Reaktionsmitteldruck überschritten
werden.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
einer Schneidvorrichtung, die in der Zeichnung schematisiert dargestellt ist, zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1A eine Ansicht eines Oberteils der Vorrichtung, teilweise
im Schnitt, mit einem Kabelhaltekopf, einer Zündeinrichtung und einem Gaserzeuger mit einer
Explosionsmittelladung,
Fig. 1B einen Vertikal siinitt durch eine Verankerungseinrichtung,
die sich an den Gaserzeuger gemäß Fig. 1A anschließt,
Fig. 1C einen Vertikalschnitt durch eine an die Verankeruivseinrichtung
anschließende Kammer für ein chemisches Schneidmittel, einen Katalysator und einen Schneidkopf,
Fig. 2 einen Schnitt durch die Verankerungseinrichtung in verankerter Stellung,
Fig. 3 einen Schnitt durch den Schneidkopf in Betriebsstellung mit geöffneten Ausblasöffnungen und
Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 der Fig. IB.
In Fig. 1A zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung ganz oben
einen Kabelhalter 1o mit einem Drahtkabel 12. An diesen Kabelhalter
schließt sich ein Zündeinrichtungsadapter 14 an, der wiederum mit einem Gaserzeuger 16 verschraubt ist. Der Gaserzeuger
16 hat die Aufgabe, eine Gas erzeugende Patrone oder eine Explosionsmittelladung 15, die den zum Betätigen
der Vorrichtung benötigten Gasdruck entwickelt, aufzunehmen. Die Ladung -15 kann irgendein geeignetes langsam abbrennendes
Explosionsmittel sein, wie beispielsweise gemäß der US-PS 2 918 125 beschrieben ist. Die Explosionsmittelladung
erzeugt Gase, wenn sie mit Hilfe eines Auslösers oder eines Zünders im Adapter 14 entzündet wird, wobei der Adapter 14
irgendeine herkömmliche Zündkapsel enthalten kann. Ein bevorzugtes Explosionsmittel ist eine Ammoniumnitratbase mit
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einem Kohlenwasserstoffbindemittel, das im Handel unter
dem Namen "RDS-254" bekannt ist.
Fig. 1B zeigt eine mit dem Gaserzeuger 16 verbundene Verankerungseinrichtung
18 aus einem Gehäuse 2o und einem Spreizkolben 22. Der Kolben 22 weist drei schwenkbar gelagerte
Sperrklinken 24 auf, die mittels der Achsen 23 im Gehäuse 2o gelagert und in einem Winkelabstand von 12o°
voneinander angeordnet sind, wie es Fig. 4 zeigt, in der die Sperrklinken im Vergleich zu Fig. 1B eingeklappt dargestellt
sind. Der Kolben 22 wird über eine Feder 26 nach oben gedrückt. Diese Feder 26 sollte aus geeignetem
Material hergestellt sein, damit sie dem im Einsatz auf sie ausgeübten DRuck sowie der erzeugten Hitze und den
entstehenden ätzenden Nebenprodukten standhält. Wird beim Abbrennen der Explosionsmittelladung im Gaserzeuger 16
Druck erzeugt, so wird der Kolben 22 im Gehäuse 2o nach unten getrieben, wie es aus Fig. 2 zu sehen ist, wodurch
die Sperrklinken 24 durch einen Längsschlitz 21 im Gehäuse 2o und einer Schrägfläche 28 aus dem Gehäuse 2o herausgespreizt
und mit dem zu schneidenden Rohr 25 in Eingriff gebracht werden, so daß die Vorrichtung mit Sicherheit
innerhalb der Rohrleitung bzw. dem Steigrohr 25 verankert und gleichzeitig auch zentriert wird. Da sich die Sperrklinken
24 in der gleichen Ebene befinden, bewegen sie sich gleichzeitig nach außen und stellen so die richtige
Lage der Vorrichtung im Steigrohr 25 vor der Aktivierung des chemischen Schneidmittels, was noch erklärt werden
wird, sicher.
Die Schrägflächen 28 der Längsschlitze 21 sind vorzugsweise
in einem Winkel von 3o° gegenüber der Vorrichturigslängsachse geneigt.
Dieser Winkel kann von etwa 28° bis 33° variieren, um für die Sperrklinken eine gute Abstützung vor der Entzündung
zu schaffen. - 8 -
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Die Länge der Sperrklinken 24 ist deshalb von Bedeutung, weil sie sich genügend weit nach außen bewegen müssen,
damit sie an der Innenfläche des zu schneidenden Rohres 25 angreifen und daran festgehalten werden. Wird beispielsweise
eine Vorrichtung mit einem Außendurchmesser von 1-11/16 Zoll (d.h. des Gehäuses 2o) in ein Steigrohr mit einem
Innendurchmesser von 1.995 Zoll gesetzt, so muß sich jede Sperrklinke 24 bis zu einem Punkt eines Umfangskreises,
der etwas größer ist als 2 Zoll, erstrecken. Bei diesem besonderen Beispiel könnten sich die Sperrklinken maximal
auf 2.1 Zoll spreizen, um möglichen Abweichungen im Durchmesser des Steigrohres Rechnung zu tragen. Das Außenende
jeder Sperrklinke 24 befindet sich vor dem Entzünden (Fig. 1R) ungefähr o,oo15 Zoll innerhalb des Außendurchmessers des Gehäuses
2o. Auf diese Weise erweitern die Sperrklinken 24 den wirklichen Durchmesser des Gehäuses 2o an drei STellen. Dies
kann auch mit zwei, vier, fünf oder so vielen Sperrklinken, wie eben das Gehäuse 2o der Vorrichtung aufnehmen kann, erzielt
werden. Dabei sind die Sperrklinken breit genug für eine abstützende Haltefläche an dem zu schneidenden Rohr,
ohne dadurch das Gehäuse 2o zu schwächen. Darüberhinaus ist es nicht nötig, daß alle Sperrklinken in der Reichen Axialebene liegen. Bei einer Vorrichtung mit größerem Durchmesser
können drei Sperrklinken auf einem Umfang gleichmäßig verteilt sein, während drei weitere Sperrklinken auf einem
anderen Umkreis ebenfalls gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Schließlich sind am unteren Ende des Kolbens zur Aufnahme
von Dichtungen 29 Ringnuten ausgebildet.
Fig. 1B zeigt eine Axialbohrung 3o durch den Spreizkolben
Durch diese Bohrung kann der im Gaserzeuger 16 erzeugte Gasdruck
in den unteren Bereich der Vorrichtung gelangen, um auf ein chemisches Schneidmittel 31, das in einer Kammer
in einem Zwischenrohrstück 32 (Fig. 1C) untergebracht ist, einzuwirken, wobei das chemische Schneidmittel aus Ausblas-
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Öffnungen im Schneidkopf zum Schneiden des Steigrohres ausgetrieben wird. Die Axialbohrung 3o des Kolbens 22
hat jedoch einen kleineren Durchmesser als die Kammer 17 des Gaserzeugers 16, um so eine Querschnittsverengung zu
schaffen, wodurch der Kolben 22 beim Zünden der Vorrichtung nach unten getrieben wird.
Fig. 1C zeigt das an der Verankerungseinrichtung 18 befestigte
Zwischenstück 32, das das chemische Schneidmittel 31 in Form einer Schmelzflüssigkeit enthält. Jede der in
der US-PS 2 918 125 veröffentlichten Schneidflüssigkeiten
kann verwendet werden. Dem Bromtrifluorid ist aber der Vorzug zu geben. Das Zwischenrohrstück 32 muß eine bestiiuni ο
Länge und einen festgelegten Bohrungsdurchmesser aufweisen, um eine im Verhältnis zur Größe der zu schneidenden Verrohrung
stehende Menge des chemischen Schneidmittels aufnehmen zu können. Weil der Schneidvorgang eine Oxydationsreduktion
zur Folge hat, muß die Menge des benötigten chemischen Schneidmittels auch im Verhältnis zur Menge des
im zu schneidenden Steigrohr enthaltenen Metalls stehen. Ein größeres Steigrohr benötigte mehr chemisches Schneidmittel
als ein kleineres, weshalb die Größe der zu schneidenden Verrohrung auch die Größe des Zwischenrohrstückes 32 bestimmt.
Eine Sicherheitsmaßnahme in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Verwendung von Bruchscheiben 34 an den oberen und
unteren Enden der Kammer des Zwischenrohrstückes 32. Die obere Bruchscheibe befindet sich unterhalb einer Einspannbüchse
36, während die untere Bruchscheibe pberhalb einer Einspannbüchse 38 angeordnet ist. Auf diese Weise dichten
dieii Bruchscheiben 34 das chemische Schneidmittel 31 innerhalb
der Kammer des Zwischenrohrstückes 32 ab. Die Bruchscheiben sind dazu da, bei einem vorbestimmten Druck zu bersten, was
aus Gründen der Sicherheit beim Arbeiten mit dieser Vor richtung wichtig ist. Eine vorbestimmte Bruchfestigkeit von
- Io -
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vorzugsweise etwa 60 kp/cm wird gewählt, um ein frühzeitiges Zünden der Vorrichtung im Bohrloch zu verhindern,
für den Fall, daß doch Flüssigkeit vom Bohrloch in die Vorrichtung eintreten sollte. Die Bruchscheiben halten
einen Gegendruck an den Ausblasöffnungen des Schneidkopfes aufrecht, um einen Druck zu entwickeln, für den Fall, daß
tineiden in einem niedrigen Bohrloch mit weniger als
6υ kp/cm hydrostatischem Druck stattfinden sollte. Während der bevorzugte Berstdruck bei 60 kp/cm liegt, funktioniert
2 die Vorrichtung auch bei niedrigeren Drücken. Der 60 kp/cm
Berstdruck wurde gewählt, um ein vorzeitiges Abfeuern der Vorrichtung in den meisten Anwendungsfällen auszuschalten.
Die Enden des Zwischenrohrstückes 32 sind identisch, genauso
wie die beiden Einspannbüchsen 36 und 38 und die beiden Bruchscheiben 34. Die Scheiben können unter gleichem Druck vom
einen oder anderen Ende innen oder außen bersten.
In Fig. 1C ist ein mit Außengewinde versehenes Rohrstück 4o
zur Aufnahme eines Katalysators in das Zwischenrohrstück 32 eingeschraubt. Wenn das innerhalb einer Kammer 42 des Rohrstückes
4o vorhandene Material auch nicht notwendigerweise ein Katalysator an sich ist, so ist es doch ein Material,
das mit dem chemischen Schneidmittel 31 reagiert, um für einen schnellen Oxydationsprozeß zwischen dem chemischen
Schneidmittel 31 und dem zu schneidenden Steigrohr die notwendige Temperatur zu erzeugen. Es ist noch nicht feststellbar,
ob die Wechselwirkung zwischen dem chemischen Schneidmittel 31 und dem Material in der Kammer 42 des RohrStückes 4o
katalytisch oder reaktiv ist. Das Ergebnis ist jedenfalls, daß eine Erhitzung eintritt, die in großem Maße die Geschwindigkeit
und die Wirkung der Schneidtätigkeit des entzündeten chemischen Schneidmittels erhöht. Das Material in
der Kammer 42 kann irgendeines der Frühzündungsmaterialien gemäß der US-PS 2 918 125 sein, wie beispielsweise Glaswolle,
Stahlwolle od.dgl. Falls gewünscht, kann andererseits das Frühzündungsmaterial anstatt im Rohrstück 4o auch im Umfang
und nahe den Öffnungen 44 im Schneidkopf 46 (weiter unten
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beschrieben) untergebracht sein. Dann müßte jedoch der
Schneidkopf 46 abgeändert werden, um das Frühzündungsmaterial aufzunehmen.
Vorteilhafterweise reagiert das Nebenprodukt des Gaserzeugers 16 mit dem chemischen Schneidmittel 31 im Zwischenrohrstück
32, um zusätzliche Energie, Temperatur und Druck zu erzeugen, was für die Durchführung der Reaktion zwischen
dem chemischen Schneidmittel 31 und dem zu schneidenden Rohr nützlich ist. Die Nebenprodukte schließen Kohlenwasserstoff-Stoffe
ein, die heftig mit dem chemischen Schneidmittel 31 reagieren und dadurch die Reaktbnstemperatur des chemischen
Schneidmittels 31 mit dem zu schneidenden Steigrohr 25 erhöhen.
Die Gasentwicklung im Gaserzeuger 16 übt Druck auf die obere
Bruchscheibe 34 aus, zerbricht sie, treibt das chemische Schneidmittel 31 nach unten und zerbricht dann die untere
Bruchscheibe 34, so daß das chemische Schneidmittel 31 sich durch das Reaktant- oder Zündmaterial in der Kammer 42 bewegt
und dieses entzündet. So findet die erste Zündung im Katalysator-Rohrstück 4o statt. Die heißen geschmolzenen
Partikel oder Kügelchen im Katalysator werden durch eine Vielzahl von Radialöffnungen 44 im Schneidkopf 46 nach außen
geschleudert und greifen den Innendurchmesser des Steigrohres 25 an, so daß heiße Partikel die Oberfläche des
Steigrohres 25 erhitzen und sie auf eine weitere Reaktion zwischen dem chemischen Schneidmittel 31 und der Oberfläche
des Steigrohres 25 vorbereiten.
Der Schneidkopf ist zylindrisch. Er weist die Ausblasöffnungen 44 auf, die radial auf den Umfang verteilt sind.
Durch diese Ausblasöffnungen werden das chemische Schneidmittel
31 und der Reaktant oder Katalysator hindurchgedrückt, um das Steigrohr, wie in Fig. 3 gezeigt, anzugreifen. Der
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Schneidkopf 46 besteht vorzugsweise aus einer Kupferlegierung, so daß die Wärme leicht übertragen wird und
der Schneidkopf selbst mit dem chemischen Schneidmittel 31 keine Reaktion eingeht oder verbrennt. Größe, Anzahl
und folglich die gesamte Querschnittsfläche der öffnungen 44 sollte direkt proportional sein zum Querschnitt der
Axialbohrung 3o im Kolben 22. Der Schneidkopf 46 kann eine andere Form als die in den Figuren gezeigte aufweisen.
Statt einer Vielzahl von radialen Ausblasöffnungen 44 würde eine Umfangsunterbrechung, ein Schlitz oder ein Spalt
anstelle der öffnungen und von einem vorbestimmten Flächenquerschnitt,
d.h. gleich oder vorzugsweise kleiner als der der Querschnittsfläche der Axialbohrung 3o im Kolben 22,
das gewünschte Endergebnis, nämlich die Durchtrennung des Steigrohres 25, ergeben.
Im Schneidkopf 46 befindet sich ein Schließkolben 48 mit mindestens einer "0"-Ringdichtung 5o, die verhindert, daß
Flüssigkeit aus dem Bohrloch in den Katalysator in der Kammer 42 eindringen kann. Auf der unteren Hälfte des Schließkolbens
48 fehlen die "O"-Ringe, so daß die Bohrlochflüssigkeit durch die Ausblasöffnungen 44 eintreten und durch den Durchgang 5?.a
und 52b eines Endstückes 54 ausfließen kann. Für eine Zirkulierung sind weiterhin die öffnungen 53 in der Wand des
Endstückes ausgebildet. Als Folge davon übt der hydrostatische Überdruck der Lagerstätte Druck auf den Kolben 48 aus und
hält ihn in der gezeigten Position, bis genügend Druck erzeugt ist, der gleich groß oder größer als der hydrostatische
Lagerstättendruck ist. Sollte der Lagerstättendruck beispielsweise 14o kp/cm betragen, so bewegt sich der Schließkolben 48
erst dann aus der in Fig. -1C gezeigten Position in seinen
Aufnahmesitz im Endstück, wie in Fig. 3 gezeigt, wenn der
2 Gaserzeuger 16 einen genügend höheren Druck als 14o kp/cm
erzeugt hat, damit der Schließkolben 48 sich nach unten bewegt, einen Stützring 58 abschert und dann auf einer Schulter
56 im Durchgang 52a aufschlägt, so daß das chemische Schneid-
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mittel 31, das sich durch den Reaktanten oder Katalysator
bewegt hat, aus den Ausblasöffnungen 44 mit überdruck gegenüber dem Gegendruck der die öffnungen 44 umgebenden Lagerstättenflüssigkeit
austreten kann. Vorher jedoch liegt der Schließkolben 48 auf dem Stützring 58, beispielsweise einer
Kupferbeilagscheibe od.dgl., die auch abscherbar ist, auf.
Der untere Abschnitt des Durchganges 52b des Endstückes 54 ist mit einem Innengewinde versehen, das es dem Arbeiter
erleichtert, eine herkömmliche mechanische Zentriereinrichtung anzusetzen, um den Schneidkopf 46 im Innern der zu schneidenden
Verrohrung zentrieren zu können, wenn sich in der Verrohrung eine Krümmung befinden sollte.
Das Zusammensetzen der Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung beginnt damit, daß alle Bestandteile mittels einer
Lösung, die auf den Teilen keine Reste hinterläßt, entölt und gereinigt werden. Nachdem die Teile mit einer entölenden
Flüssigkeit gewaschen worden sind, werden sie mit Luft trocken geblasen. Alle "O"-Ringnuten erhalten die richtigen "(V-Ringo,
"T"-Dichtungen und Stützringe, wenn dies nötig ist. Der Gaserzeuger
16 nimmt die Explosionsmittelladung in seine Kammer 17 auf. Der Spreizkolben 22 wird durch Anbringen der Sperrklinken
24, der Feder 26, der "O"-Ring- und "T"-Dichtungen zusammengesetzt und schließlich in das Gehäuse 2o eingesetzt.
Die Sperrklinken 24 werden auf den Schrägflächen 28 in der Vorzündstellung positioniert. Dann wird die Verankerungseinrichtung
18 mit dem Gaserzeuger 16 verbunden. Der Gaserzeuger
16 übt auf den Spreizkolben 22 so viel Kraft aus, daß er die richtige STellung, wie in Fig. 1B gezeigt, einnimmt.
Wenn der untere Teil der Vorrichtung, d.h. der Katalysator 4o, der Schneidkopf 46 und das Endstück 54 zusammengesetzt
sind, dann wird ein hoch temperiertes und zähes Schmiermittel, wie Wasserpumpenfett, durch den Durchgang 52 im Endstück ein-
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gepreßt, bis es durch die Schneidkopföffnungen 44 (oder
Spalt) zirkuliert, um zu verhindern, daß irgendwelche festen Partikel, wie Barit, Sand, Paraffin oder verlorenes
Lagerstätten-Zirkuliermaterial, die Ausblasöffnungen oder
den Hohlraum des Endstückes verstopfen. Diese Maßnahme wird angewendet, wenn zu befürchten ist, daß sich irgendwelche
der vorgenannten Materialien im Bohrloch befinden. Jede feste Ablagerung im Durchgang 52 oder der Erweiterung 57
im Endstück würde ein Abwärtsbewegen des Schließkolbens 48 verhindern und die Vorrichtung würde das Steigrohr 25 nicht
schneiden. Das Wasserpumpenfett (Schmiermittel) hat zwei Aufgaben. Es hält die festen Partikel davon ab, den unteren
Teil der Vorrichtung, wie vorher beschrieben, zu verstopfen und der von der Bohrlochflüssigkeit stammende Gegendruck
wird weiterhin auf den Schließkolben 48 wirken, da es wichtig ist, einen Innendruck innerhalb der Bohrung der Vorrichtung
oberhalb dieses Kolbens 48 zu erzeugen, der größer ist, als der im Bohrloch, bevor sich der Schließkolben 48 nach unten
bewegt. Auch wird das Fett (Schmiermittel) durch die schwebenden Partikel nicht verdrängt, aber es wird gleichzeitig
durch den Schließkolben aus dem Endstück herausgedrängt .
Vor dem Befestigen des Zwischenrohrstückes 32 an der Vorrichtung wird es auf Risse, die während des Transports entstanden
sein könnten, untersucht. Vorzugsweise wird das Zwischenstück samt dem bereits eingebrachten und mittels den
Einspannhülsen 36 und 38 und den Bruchscheiben 34 abgedichteten chemischen Schneidmittel 31 zum ölfeld geschickt.
Dann wird das Zwischenrohrstück 32 an der Verankerungseinrichtung befestigt, worauf der Katalysator 4o, der Schneidkopf
46 und das Endstück 54 folgen. Die Vorrichtung ist jetzt vollständig zusammengesetzt, mit Ausnahme des Zündadapters
14 und einer Zünderkapsel 62 (beide herkömmlich), die oberhalb des Gaserzeugers eingesetzt werden. Zu diesem Zeitpunkt stellt
- 15 -
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die Bedienungsperson sicher, daß ein elektrischer Anschluß
zum Kabelhalter 1o führt, wobei sie sich überzeugt, daß
die Verbindungen richtig hergestellt sind und durch die elektrischen Leitungen eine angemessene Strommenge fließt.
Im Einsatz wird die Vorrichtung bis zu der Stelle, wo das Steigrohr 25 getrennt werden soll, abgelassen, durch das
Kabel 12 Strom zugeführt, der die Zünderkapsel 62 aktiviert, wodurch wiederum die Explosionsmittelladung in der Kammer
veranlaßt wird, Druck zu erzeugen, der gebraucht wird, damit der Spreizkolben 22 der VErankerungseinrichtung 18 die Sperrklinken
24 spreizt, sie am Steigrohr zum Einsatz bringt um1 so die Vorrichtung fest an einem Platz verankert. Die Druckwelle
setzt sich durch die AxMbohrung 3o des Spreizkolbens
22 fort, zerbricht die Bruchscheiben 34 im Zwischenrohrstück 32 und drückt so das chemische Schneidmittel 31 durch
den Katalysator oder Reaktanten in der Kammer 42 sowie durch die Ausblasöffnungen 44 im Schneidkopf, damit die Reaktion,
nämlich das Schneiden der Verrohrung, stattfinden kann, nachdem der Schließkolben 48 unter Abscheren des Stützringes 58
nach unten geschoben worden ist.
Vorteilhafterweise nimmt die vorliegende Erfindung den Vorteil
der zusätzlichen Energie wahr, die bei der reaktion des Nebenproduktes (vom Gaserzeuger 16) und dem chemischen Schneidmittel
31 entsteht, um im Innern der Vorrichtung größeren Druck zu erzeugen, damit sie auch in größeren Tiefen und
unter höheren hydrostatischen Drücken als die bisher bekannten Werkzeuge arbeiten kann, wodurch es möglich ist, das
chemische Schneidmittel 31 durch die Ausblasöffnungen 44 im Schneidkopf 46 zum Schneiden der Verrohrung 25 auszustoßen.
Innerhalb der Vorrichtung sind infolge der vorbeschriebenen
2 Anordnung der Teile Drücke von mehr als 22o kp/cm erzielt
worden. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann innen jede Druckmenge erzeugen, um den hydrostatischen Druck in einem
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Bohrloch zu überwinden und ein Druckdifferential von mindestens
2
15 bis 2o kp/cm über den Bohrlochdrücken aufrechtzuerhalten, so daß das chemische Schneidmittel 31 durch die Ausblasöffnungen 44 ausgestoßen v/erden kann und nicht im Innern der Vorrichtung zurückbleibt, um eine Reaktion einzugehen, wie dies manchmal bei der bekannten Vorrichtung gemäß der US-PS 2 918 125 der Fall ist, wo sich meist Schwierigkeiten ergeben, wenn sie höheren Drücken ausgesetzt ist, nachdem jene Vorrichtungen selten den nötigen höheren Druck entwickeln und diesen über eine längere Zeitspanne hinweg auch nicht aufrechterhalten können.
15 bis 2o kp/cm über den Bohrlochdrücken aufrechtzuerhalten, so daß das chemische Schneidmittel 31 durch die Ausblasöffnungen 44 ausgestoßen v/erden kann und nicht im Innern der Vorrichtung zurückbleibt, um eine Reaktion einzugehen, wie dies manchmal bei der bekannten Vorrichtung gemäß der US-PS 2 918 125 der Fall ist, wo sich meist Schwierigkeiten ergeben, wenn sie höheren Drücken ausgesetzt ist, nachdem jene Vorrichtungen selten den nötigen höheren Druck entwickeln und diesen über eine längere Zeitspanne hinweg auch nicht aufrechterhalten können.
Wie schon beschrieben, ist die bevorzugte Explosionsmitt' ι
ladung für die vorliegende Erfindung im Handel unter dam Namen "RDS-127" oder "RDS-254" erhältlich. Diese Ladung besteht im
wesentlichen aus einer Ammoniumnitratbase und einem Kohlenwasserstoff-Bindemittel.
Auf diese Weise ergeben ihr Abbrand und seine Nebenprodukte Kohlenwasserstoff-Stoffe, die mit
dem bevorzugten chemischen Schneidmittel 31, das Bromtrifluorid enthält, eine heftige. Reaktion eingehen. Daraus entstehen
im Innern der erfindungsgemäßen Vorrichtung hohe Drücke im Vergleich zum Stand der Technik, die auch aufrechterhalten
werden, bis die Reaktion zwischen dem chemischen Schneidmittel 31 und der Verrohrung 25 stattfindet.
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Leerseite
Claims (8)
1. Vorrichtung zum chemischen Schneiden von Gegenständen, insbesondere von Verrohrungen, wie beispielsweise von Steigrohren,
in Bohrlöchern von öl- oder Gasfeldern mit zu einem länglichen und im wesentlichen zylindrischen Gerät zusammengebauten
Einrichtungen, wie einem Kabelhalter, einer Zündeinrichtung zum Entzünden eines mit einem Explosionsmittel
geladenen Gaserzeugers, einer Verankerungseinrichtunq zum Fixieren der Vorrichtung im Bohrloch, einer Kammer zur Aufnahme
eines chemischen Schneidmittels und einem Schneidkopf zum Ausblasen des von einer vom Gaserzeuger entwickelten
Druckwelle getriebenen chemischen Schneidmittels auf die zu schneidende Stelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungseinrichtung
(18) ein Gehäuse (2o) mit mindestens einem Längsschlitz (21) in der Gehäusewand aufweist, innerhalb
dieses Gehäuses (2o) ein von dem im Gaserzeuger (16) entwickelten
Gasdruck beaufschlagbarer Spreizkolben (22) verschiebbar ist, an diesem Spreizkolben mindestens eine Sperrklinke
(24) radial nah außen durch den Längsschlitz (21)
— 2 —
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Bank. Bayer. Vereinsbank Mündien BLZ 700 202 70, Konto 821 366 6 Hypo-Bank Mündien BLZ 700 20001. Konto 5803*3 7370
Poilidic* Mündien BLZ 700100110, 15463-807
des Gehäuses schwenkbar gelagert und eine Einrichtung zum Abstützen
des Spreizkolbens (22) entgegen seiner Druckbeaufschlagung vorgesehen ist, so daß die Sperrklinke (24) innerhalb
des Längsschlitzes (21) nachgiebig gehalten ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Aufliegekante des Längsschlitzes (21) als Schrägfläche (28) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägfläche (28) im Längsschlitz (21) des Gehäuses (2o) in
einem Winkel von etwa 28° bis 33° zur Gehäuseachse nach außen und unten geneigt ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch φ·
kennzeichnet, daß zur Abstützung des Spreizkolbens (22) eine Druckfeder (26) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeidinet,
daß der Spreizkolben (22) eine gegenüber der zum Spreizkolben (22) führenden Kammer (17) des Gaserzeugers (16)
verengte Axialbohrung (3o) aufweist, die eine Strömungsverbindung
zu der nachgeordneten Kammer für das chemische Schneidmittel (31) und dem Schneidkopf (46) bildet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das chemische Schneidmittel abgedichtet zwischen einer oberen
und einer unteren Bruchscheibe (34) gelagert ist, die bei Überschreitung einer vorbestimmten Druckbeaufschlagung bersten,
um das Schneidmittel freizugeben.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf (46)einen die Ausblasöffnungen (44) gegenüber
der Strömungsbohrung abdichtenden Schließkolben (48) aufweist, der vom Gasdruck in seine Öffnungsstellung bewegbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkolben (48) in seiner Schließstellung von einem
abscherbaren Stützring (58) abgestützt ist. - 3 -
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