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Diese Erfindung bezieht sich auf einen Stopfen für einen Kiespacker und
insbesondere auf einen Stopfen, der mit einem Einstellwerkzeug in einem
Kiespacker angeordnet werden kann und mit einem Bergungswerkzeug zur späteren
Wiederverwendung wieder aus dem Packer entfernt werden kann.
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Bei der Kiesschüttung eines Bohrlochs ist es wünschenswert, die Anzahl
der Fahrten in das Loch zur Betätigung oder Montage von Werkzeugen und zum
Ausführen von verschiedenen Arbeitsgängen so gering wie möglich zu halten. Ein
ideales Verfahren würde in einer Fahrt in das Loch zum Einrichten eines
Packers für Sumpf oder falsche Lochsohle und dann in einem weiteren Lauf zum
Einrichten eines Kiespackers, Ausführen der Kiesschüttung und anschließendem
Entfernen von Bohrgarnitur und Betriebswerkzeug aus dem Bohrloch bestehen,
wobei der Kiespacker betriebsbereit zurückbleibt. Ein weiteres wünschenswertes
Leistungsmerkmal würde darin bestehen, daß die Kiesschüttung mehrere Zonen im
Bohrloch erfaßt. Auch ist es in abweichenden Bohrlöchern oder in Situationen,
in denen der Packer auf der Bohrsohle aufsitzt, wünschenswert, daß die
Kiesschüttung ohne Drehen der Bohrgarnitur erfolgt.
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Eine Form des Kiespackers besteht in der Art, die eine innere Bohrrohr-
Vorrichtung mit einem Gewindeteil aufweist und bei der Packerelement und Keile
durch Betätigung einer Schubhülsenvorrichtung abwärts in bezug auf die
Bohrrohr-Vorrichtung gesetzt werden.
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Es kann wünschenswert sein, ein Bohrloch unterhalb des Kiespackers zu
verschließen, wenn z. B. die Arbeiten auf einer höheren Kiesschüttungsebene
ausgeführt werden sollen. Damit diese Arbeiten ausgeführt werden können, wird
ein Verstopfungsgerät zum Verstopfen des Packers benötigt. Auch ist es
wünschenswert, einen tieferen Kiespacker zu verstopfen, um zu verhindern, daß
sich der Bohrschutt von einer oberen Schicht auf dem unteren Kiespacker
ansammelt und diesen verstopft.
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Wir haben nun einen Kiespacker-Stopfen erfunden, der sich leicht in
einen Kiespacker der beschriebenen Art einsetzen läßt, indem der Stopfen an
einem Einstellwerkzeug in das Bohrloch eingefahren wird. Das Einstellwerkzeug
wird dann ausgerückt, so daß der Stopfen im Kiespacker zurückbleibt. Das
Verstopfungsgerät der vorliegenden Erfindung kann auch die wünschenswerte
weitere Eigenschaft aufweisen, nach der der Stopfen wieder geborgen werden
kann, indem ein Bergungswerkzeug in das Bohrloch eingeführt und an den Stopfen
angeschlossen wird, wobei der Stopfen vom Packer ausgerückt wird und das
Bergungswerkzeug und der Stopfen aus dem Bohrloch geborgen werden können, so
daß die Arbeit wieder an der Packer-Position ausgeführt werden kann.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät zum Verstopfen eines
Packers geboten, der sich in einem Bohrloch befindet, wobei das genannte Gerät
folgendes umfaßt: Eine Klemmhülsenvorrichtung zum Erfassen eines inneren Teils
des genannten Packers, eine Bohrrohr-Vorrichtung zum Anschließen an eine
Bohrgarnitur, die einen Teil mit oberen und unteren Nuten in Abständen
aufweist, und einen Klemmhülsenhalter zwischen dem genannten Teil und der
genannten Klemmhülsenvorrichtung, wobei der genannte Teil verschiebbar ist, so
daß die genannte obere Nut neben dem Klemmhülsenhalter angeordnet werden kann,
so daß der Klemmhülsenhalter so in der oberen Nut vorgespannt wird, daß sich
die genannte Klemmhülsenvorrichtung zum Erfassen des inneren Teils des Packers
nach innen biegen kann. Ein Abschnitt des genannten Teils zwischen den Nuten
kann neben dem besagten Klemmhülsenhalter angeordnet werden, so daß dieser
Kleimnhülsenhalter einrastend in den genannten inneren Teil des Packers
eingreifen kann, und die untere Nut neben dem Klemmhülsenhalter angeordnet
werden kann, so daß der Klemmhülsenhalter in der unteren Nut so vorgespannt
werden kann, daß die sich Klemmhülsenvorrichtung wieder nach innen biegt, um
aus dem genannten inneren Teil des Packers auszurücken. Das Gerät weist auch
Dichtungsvorrichtungen zum abdichtenden Erfassen einer Innenfläche des
genannten Packers auf.
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Das Gerät dieser Erfindung kann vorzugsweise weiter auch
Füllvorrichtungen zur Bereitstellung einer Verbindung zwischen dem Bohrloch
und einer mittigen Öffnung liefern, die in der Bohrrohr-Vorrichtung vorhanden
ist, wenn die Bohrgarnitur in das Bohrloch abgesenkt wird. Ansatzvorrichtugen
können vorgesehen werden, mit denen die Abwärtsbewegung der Bohrrohr-
Vorrichtung begrenzt wird, und Anschlagvorrichtungen können zur Begrenzung der
Aufwärtsbewegung der Bohrrohr-Vorrichtung nach dem einrastenden Einrücken der
Klemmhülsenvorrichtung im Packer vorgesehen werden. Vorzugsweise werden
Schervorrichtungen für den scherbaren Anschluß der Anschlagvorrichtung an der
Bohrrohr-Vorrichtung und zum Abscheren in Reaktion auf eine Aufwärtsbewegung
auf der Bohrrohr-Vorrichtung vorgesehen, wodurch die Bohrrohr-Vorrichtung zum
Entriegeln der Klemmhülse betätigt werden kann.
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Das Verstopfungsgerät enthält vorzugsweise eine Ringvorrichtung am
oberen Ende der Bohrrohr-Vorrichtung, und ein Einstellwerkzeug, das an der
Bohrgarnitur befestigt ist und eine Bohrung aufweist, die für eine Preßpassung
oder einen Preßsitz am äußeren Teil der Ringvorrichtung angepaßt ist. Das
Einstellwerkzeug ist durch Anwenden einer vorbestimmten Aufwärtskraft auf das
Einstellwerkzeug von der Federvorrichtung abnehmbar.
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Das Verstopfungsgerät kann weiter ein Bergungswerkzeug aufweisen, das an
eine Bohrgarnitur angeschlossen ist und aus einer Bergungs-
Klemmhülsenvorrichtung besteht, in die die Feder einrastend zum Heben der
Bohrrohr-Vorrichtung eingreift, wobei die Klemmhülse freigesetzt und aus dem
Packer zum Bergen des Verstopfungsgeräts vom Packer ausgerückt wird.
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Vorzugsweise werden Vorrichtungen vorgesehen, mit denen ein relatives
Drehen zwischen der Bohrrohr-Vorrichtung und der Klemmhülsenvorrichtung sowie
ein relatives Drehen zwischen dem Bergungswerkzeug und der Bohrrohr-
Vorrichtung verhindert wird.
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Das Gerät kann weiter Vorrichtungen zum Entwässern aufweisen, wenn das
Gerät am Bergungswerkzeug aus dem Bohrloch herausgehoben wird.
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Bei einer bevorzugten Anordnung kann die Klemmhülsenvorrichtung eine
Klemmhülse enthalten, die einen Teil einer äußeren Bohrrohr-Baugruppe bildet,
und die Bohrrohr-Vorrichtung kann dann als innere Bohrrohr-Baugruppe
charakterisiert sein. Diese weist einen Teil auf, der ein Paar von in
Abständen angeordneten Ringnuten an der Außenfläche aufweist. Mehrere
Klemmhülsenhalter sind zwischen der inneren Bohrrohr-Baugruppe und der
Klemmhülse angeordnet. Wenn die innere Bohrrohr-Baugruppe in einer
Einrückstellung ist, werden die Klemmhülsenhalter auf eine der erwähnten
oberen Nuten ausgerichtet und radial nach innen dieser vorgespannt, und beim
Anheben der inneren Bohrrohr-Baugruppe in eine Arretierstellung werden die
Klemmhülsenhalter mit einem Teil der inneren Bohrrohr-Baugruppe zwischen den
Nuten ausgerichtet, wodurch die Klemmhülse so radial nach außen arretiert
wird, daß ein einrastender Eingriff in den Gewindeteil des Packers erfolgt.
Die innere Bohrrohr-Baugruppe hat außerdem eine Ausrückposition, bei der die
Klemmhülsenhalter mit einer der erwähnten unteren Nuten ausgerichtet und so in
diese eingespannt werden, daß die Klemmhülse aus dem Gewindeteil des Packers
ausgerückt werden kann.
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Bei einer Ausführung weist die äußere Bohrrohr-Baugruppe eine Ringnut in
einer Außenfläche derselben auf, und das Gerät umfaßt außerdem ein
Abscherverbindungsstück, das verschiebbar auf der äußeren Bohrrohr-Baugruppe
angeordnet ist und eine erste Stellung unterhalb der Nut in der Außenfläche
und eine zweite Stellung sowie eine Arretiernasenvorrichtung zum einrastenden
Eingreifen in eine Nut in der Außenfläche aufweist, wenn sich das
Abscherverbindungsstück in der zweiten Position befindet. Eine
Schervorrichtung kann zur abscherbaren Verbindung des Abscherverbindungsstücks
und der äußeren Bohrrohr-Baugruppe zum Abscheren in Reaktion auf eine
Abwärtskraft auf der äußeren Bohrrohr-Baugruppe vorgesehen werden, wobei das
Abscherverbindungsstück in die zweite Stellung bewegt wird. Vorrichtungen
können auch zur Verhinderung einer relativen Drehung des
Abscherverbindungsstücks und der äußeren Bohrrohr-Baugruppe vorgesehen werden.
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Bei einer Ausführung ist die Füllvorrichtung durch die innere Bohrrohr-
Baugruppe charakterisiert, die eine durchgehende mittige Öffnung und ein
Querloch zur Verbindung mit der mittigen Öffnung aufweist, und die äußere
Bohrrohr-Baugruppe ein durchgehendes Querloch aufweist, das mit dem Loch in
der inneren Bohrloch-Baugruppe so verbunden ist, daß ein Fülldurchgang
gebildet wird.
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Die Vorrichtung zum Entwässern des Geräts kann durch den unteren Teil
der äußeren Bohrrohr-Baugruppe charakterisiert sein, die ein durchgehendes
Entlastungsloch aufweist, wobei der untere Teil der inneren Bohrrohr-Baugruppe
in Lochnähe mit Abdichtungsvorrichtungen auf dem unteren Teil der inneren
Bohrrohr-Baugruppe zum abdichtenden Verschließen des Entlastungslochs versehen
ist, wenn sich diese in einer veränderlichen ersten Stellung befindet, die den
Einrück- und Arretierstellungen der inneren Bohrrohr-Baugruppe entspricht, und
eine zweite Stellung das Entlastungsloch entsprechend der Ausrückstellung der
inneren Bohrrohr-Baugruppe öffnet.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung soll nun eine Ausführung lediglich als
Beispiel beschrieben werden, wobei auf die folgenden begleitenden Zeichnungen
Bezug genommen wird, wobei:
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BILD 1A-1C eine Ausführung des Kiespackers zur Verwendung mit einem
Kiespacker-Stopfen der vorliegenden Erfindung zeigen,
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BILD 2 ein Querschnitt entlang Linie 2-2 in BILD 1A ist,
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BILD 3A-3C eine Ausführung eines Kiespacker-Stopfens der vorliegenden
Erfindung zeigen, an dem ein Einstellwerkzeug befestigt ist, und
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BILD 4 den Anschluß eines Bergungswerkzeugs am Kiespacker
veranschaulicht.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf BILD 1A-1C,
wird ein Kiespacker veranschaulicht und allgemein mit Nr. 10 bezeichnet.
Dieser wird mit einem Kiespacker-Stopfen der Erfindung verwendet, von dem eine
Ausführung in BILD 3A-3C gezeigt wird, und der allgemein mit der Zahl 400
bezeichnet wird. Weil der Kiespacker-Stopfen 400 am besten nach Kenntnis des
Kiespackers 10 zu verstehen ist, werden die Einzelheiten des Kiespackers 10
zuerst erläutert.
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Am oberen Ende des Kiespackers 10 befindet sich eine
Schubhülsenvorrichtung 11, die eine obere Abschlußkappe 12 aufweist, die am
Gewindeteil 16 in die Schubhülse 14 eingreift. Wenigstens eine
Sicherungsschraube 18 hält die obere Abschlußkappe 12 und die Schubhülse 14
zusammen. Die obere Abschlußkappe i2 weist eine durchgehende mittige Bohrung
19 auf.
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Die Schubhülse 14 weist eine durchgehende mittige Bohrung 20 auf, die in
Verbindung mit Bohrung 19 in der oberen Abschlußkappe 12 steht. Mehrere in
Längsrichtung verlaufende Langlöcher sind durch Schubhülse 14 geführt, und die
Langlöcher 22 stehen mit der Bohrung 20 in Verbindung. Jedes Langloch 22 weist
ein oberes Ende 24 und ein unteres Ende 26 auf.
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In Bohrung 20 von Schubhülse 14 ist ein oberes Verbindungsstück 28
verschiebbar angebracht, das den oberen Teil einer Packer-Bohrrohr-Vorrichtung
29 bildet, die als innere Bohrrohr-Baugruppe 29 charakterisiert sein kann. Das
obere Verbindungsstück 28 hat einen ersten Außendurchmesser 30, der in einer
engen Beziehung zu Bohrung 20 von Schubhülse 14 steht, sowie einen zweiten
Außendurchmesser 32, der in einem Abstand radial vom ersten Außendurchmesser
28 so nach innen verläuft, daß ein Ringraum 34 zwischen Schubhülse 14 und
oberem Verbindungsstück 28 vorhanden ist, sowie einen dritten Außendurchmesser
36, der im wesentlichen der gleiche Durchmesser wie der erste Außendurchmesser
30 ist.
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Mehrere Aussparungen 38 sind im ersten Außendurchmesser 30 des oberen
Verbindungsstücks 28 vorhanden. Unter gleichzeitiger Bezugnahme auf BILD 2 ist
zu sehen, daß vier dieser Aussparungen 38 im Winkel um eine Zentralachse des
Kiespackers 10 angeordnet ist, die auf diese Weise im Winkel zwischen den
Langlöchern 22 positioniert sind. Während vier Langlöcher 22 und vier
Aussparungen 38 zum Zwecke dieser Patentbeschreibung gezeigt werden, sollte
man verstehen, daß die tatsächliche Anzahl unterschiedlich sein kann. Obwohl
außerdem eine Aussparung 38 für Veranschaulichungszwecke in BILD 1A gezeigt
wird, ist aus BILD 2 ersichtlich, daß die Aussparung tatsächlich im Winkel von
etwa 450 zum Langloch 22, das in BILD 1A gezeigt ist, angeordnet ist. Mehrere
Scherstifte 40 sind mittels Gewinde in Schubhülse 14 so eingeschraubt, daß
jeder Scherstift 40 in eine entsprechende Aussparung 38 ragt. Auf diese Weise
ist eine Abschervorrichtung zum Halten der Packer-Bohrrohr-Vorrichtung 29 in
der relativen Position zur Schubhülsenvorrichtung 11 vorgesehen, wie in BILD
1A und 1B gezeigt.
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Auf der Innenseite des oberen Verbindungsstücks 28 ist eine nach oben
weisende Abschrägung 42 am oberen Ende einer ersten Bohrung 44. Unter der
ersten Bohrung 44 befindet sich ein Linksgewindeteil 46 mit einer Ringnut 48
darunter. Von Nut 48 verläuft eine zweite Bohrung 50 abwärts. Durch die zweite
Bohrung 50 sind mehrere Querlöcher 52 geführt, von denen wenigstens eines im
wesentlichen in Längsrichtung mit einem Langloch 22 in der Schubhülse 14 am
unteren Ende 26 des Langlochs ausgerichtet ist. Der Ringraum 34 sorgt für eine
Verbindung zwischen Löchern 52 und Langlöchern 26, auch wenn die Löcher und
Langlöcher nicht im Winkel um eine Zentralachse des Kiespackers 10
ausgerichtet sind. Auf diese Weise ist eine Spülbohrungs-Vorrichtung zwischen
Packer-Bohrrohr-Vorrichtung 29 und einer Bohrlochbohrung vorhanden, in der
Packer 10 positioniert ist.
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BILD 1B zeigt, daß das untere Ende der Schubhülse 14 an der
Gewindeverbindung 56 mit einem Ratschenring-Gehäuse 54 verbunden ist. An der
im wesentlich gleichen Längsposition ist das untere Ende des oberen
Verbindungsstücks 28 am Gewindeteil 60 mit dem inneren Bohrrohr 58 verbunden.
Wie ersichtlich, bildet das Ratschenring-Gehäuse 54 einen Teil der
Schubhülsenvorrichtung 11, und das innere Bohrrohr 58 bildet einen Teil der
Packer-Bohrrohr-Vorrichtung 29. Das innere Bohrrohr 58 weist eine durchgehende
mittige Öffnung 61 auf.
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Das Ratschenring-Gehäuse 54 hat eine innere Hülsenfläche 62 mit Gewinde
und in Ratschenausführung, unter der eine Bohrung 64 verläuft. Wenigstens ein
Querloch 66 ist durch das Ratschenring-Gehäuse 54 in einer Längsposition im
wesentlichen zwischen der inneren Ratschenfläche 62 und Bohrung 64 geführt.
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Das innere Bohrrohr 58 weist eine äußere Bohrrohr-Oberfläche in
Ratschenausführung 68 auf. Es ist zu sehen, daß wenigstens ein Teil der
äußeren Ratschenfläche 68 am inneren Bohrrohr 58 der inneren Ratschenfläche 62
im Ratschenring-Gehäuse 54 gegenüberliegt. Eine ringförmige Ratsche oder ein
Arretierring 70 ist zwischen dem inneren Bohrrohr 58 und dem Ratschenring-
Gehause 54 so angeordnet, daß dieses sich in einem Gewinde-/Ratschen-Eingriff
mit der inneren Ratschenflache 62 und in einem Ratschen-Eingriff mit der
Außenfläche 68 befindet. Ratschenring 70 weist ein Langloch 71 auf. Eine
Linsenflachkopf-Schraube 72 reicht durch das Ratschenring-Gehäuse 54 in das
Langloch 71 und liefert so eine Vorrichtung zur Verhinderung von relativem
Verdrehen zwischen Ratschenring 70 und Ratschenring-Gehäuse 54.
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Das innere Bohrrohr 53 weist ein Langloch 74 in Längsrichtung auf, das
von der äußeren Ratschenfläche 68 radial nach innen verläuft. Neben Langloch
74 weist das Ratschenring-Gehäuse 54 ein durchgeführtes Langloch-Paar 76 auf.
Durch jedes Loch 76 ist ein Stift 78 in das Langloch 74 geführt. Vorzugsweise
weisen die Stifte 78 die Form einer Innensechskantschraube auf. Es ist für die
Fachleute auf dem Fachgebiet ersichtlich, daß der Zusammenhang zwischen
Stiften 73 und Langloch 74 eine Vorrichtung zur Verhinderung einer relativen
Verdrehung des Ratschenring-Gehäuses 54 und des inneren Bohrrohrs 58 ergibt
und daß damit eine Vorrichtung zur Verhinderung einer relativen Verdrehung
zwischen Packer-Bohrrohr-Vorrichtung 29 und Schubhülsenvorrichtung 11
vorhanden ist. Jedoch sind die Stifte 78 so bemessen, daß sie innerhalb des
Langlochs 74 verschiebbar sind, so daß eine relative Längsbewegung zwischen
Ratschenring-Gehäuse 54 und dem inneren Bohrrohr 58 möglich ist, wie
nachstehend weiter beschrieben.
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Das untere Ende des Ratschenring-Gehäuses 54 ist am Gewindeteil 82 mit
einem oberen Dichtungsschuh 80, der auch als oberer Schuh 80 bezeichnet wird,
verbunden. Dichtungsvorrichtungen, wie z. B. O-Ring 84, liefern einen
abdichtenden Eingriff zwischen dem oberen Schuh 80 und einem zweiten
Außendurchmesser 86 des inneren Bohrrohrs 58. Der obere Schuh 80 bildet einen
unteren Teil oder das Ende der Schubhülsenvorrichtung 11.
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Ringförmig um den zweiten Außendurchmesser 86 des inneren Bohrrohrs 58
und abdichtend hiermit im Eingriff stehend, ist eine Pack- oder
Dichtungsvorrichtung, wie z. B. Packerhülse oder Element 88, zum abdichtenden
Einsatz in einem Bohrloch. Das Packerelement 88 ist aus einem elastomerischen
Werkstoff gefertigt, das auf dem Fachgebiet bekannt ist.
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Unterhalb des Packerelements 88 ist eine Keilvorrichtung 89 angeordnet,
die in das Bohrloch eingreift. Die Keilvorrichtung 89 weist einen unteren
Packungs-Stützschuh 90 auf, der auch als unterer Schuh 90 bezeichnet wird.
Dichtungsvorrichtungen, wie z. B. O-Ring 92, sorgen für einen abdichtenden
Eingriff zwischen dem unteren Schuh 90 und einem zweiten Außendurchmesser 86
des inneren Bohrrohrs 58.
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Der untere Schuh 90 weist einen abwärts gerichteten Ansatz 95 auf und
ist am Gewindeteil 96 am oberen Rohrklemmkeil 94 befestigt. Der obere
Rohrklemmkeil 94 bildet auch einen Teil der Keilvorrichtung 89. Der obere
Rohrklemmkeil 94 und der untere Packungs-Stützschuh 90 werden auch als obere
Rohrklemmkeil-Baugruppe bezeichnet. Der obere Rohrklemmkeil 94 weist einen
aufwärts weisenden Ansatz 97 auf. Der obere Rohrklemmkeil 94 ist zunächst an
einem dritten Außendurchmesser 98 mittels eines Scherstifts 100 mit dem
inneren Bohrrohr 58 verbunden. Ein aufwärts weisender Ansatz 99 verläuft
zwischen dem zweiten Außendurchmesser 86 und dem dritten Außendurchmesser 98.
Wie durch Lesen der Erläuterung zur Bergung von Packer 10 ersichtlich, liefert
Ansatz 99 eine Vorrichtung am Packer-Bohrrohr 29 zum Einrücken der oberen
Rohrklemmkeil-Baugruppe während eines Bergungsvorgangs, und Ansatz 97 am
oberen Rohrklemmkeil 94 liefert eine Vorrichtung am oberen Rohrklemmkeil zum
Einrücken des Keilgehäuses 110 während des Bergungsvorgangs, nachdem das
Packer-Bohrrohr 29 mit der oberen Rohrklemmkeil-Baugruppe im Eingriff steht.
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Unterhalb von Scherstift 100 weist das innere Bohrrohr 58 einen vierten
Außendurchmesser 102 auf, in dem ein in Längsrichtung verlaufendes Langloch
104 angeordnet ist. Der obere Rohrklemmkeil 94 weist ein Querloch 106 auf, und
ein Stift 108 ist durch das Loch 106 in das Langloch 104 geführt. Stift 108
ist vorzugsweise eine Innensechskantschraube, die so bemessen ist, daß sie in
Langloch 104 so verschiebbar ist, daß eine relative Längsbewegung zwischen dem
oberen Rohrklemmkeil 94 und dem inneren Bohrrohr 58 möglich ist, wie
nachstehend beschrieben. Jedoch ist ersichtlich, daß das Einrücken von Stift
108 in Langloch 104 eine Vorrichtung zur Verhinderung einer relativen
Drehbewegung zwischen Rohrklemmkeil 94 und dem inneren Bohrrohr 58 darstellt
und damit eine Vorrichtung zur Verhinderung einer relativen Drehung zwischen
Keilvorrichtung 89 und Packer-Bohrrohr-Vorrichtung 29.
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Der obere Rohrklemmkeil 94 erstreckt sich in das Keilgehäuse 110. Das
Keilgehäuse 110, das auch einen Teil der Keilvorrichtung 89 bildet, hat ein
oberes Langloch 114, in das Stift 108 und Scherstift 100 eingesetzt werden
können.
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Mehrere Keile 116 bilden auch einen Teil der Keilvorrichtung 89 und sind
in den entsprechenden Öffnungen 118 im Keilgehäuse 110 angeordnet. Die Keile
116 weisen eine obere, innere Keilfläche 120 auf, die sich mit der oberen
Keilfläche 122 am oberen Rohrklemmkeil 94 verkeilt. Der radial verlaufende
äußere Teil jedes Keils 116 weist eine gerändelte Oberfläche auf, die eine
Vielzahl von Greifzähnen 124 bildet. Die Zähne 124 sind für einen greifenden
Kontakt mit einer Innenfläche des Bohrlochs angepaßt, wie nachstehend
beschrieben. Vorspannvorrichtungen, wie z. B. mehrere Federn 126, spannen die
Keile 116 radial nach innen vor und bilden einen weiteren Teil der
Keilvorrichtung 89.
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BILD 1C zeigt, daß das untere Ende der Keile 116 eine untere, innere
Keilfläche 128 aufweist, die in die äußere Keilfläche 130 auf einem unteren
Rohrklemmkeil 132 eingreift. Der untere Rohrklemmkeil 132 bildet einen unteren
Teil der Keilvorrichtung 89.
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Das Keilgehäuse 110 hat ein unteres Langloch 134 in der Nähe des unteren
Endes des Keilgehäuses. Ein Stift, vorzugsweise in Form einer Hutschraube,
greift im Gewindeteil in den unteren Rohrklemmkeil 132 bei Langloch 134 ein.
Der untere Rohrklemmkeil 132 und Stift 136 können als untere Keil-Baugruppe
bezeichnet werden. Stift 132 weist einen Kopfteil 138 auf, der in Langloch 134
eingreift und in diesem verschiebbar ist. Jedoch liefert das Eingreifen des
Kopfteils 138 von Stift 136 in Langloch 134 eine Vorrichtung zur Verhinderung
einer relativen Drehung zwischen dem Keilgehäuse 110 und dem unteren
Rohrklemmkeil 132.
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Das untere Ende des unteren Rohrklemmkeils 132 ist am Gewindeteil 142
mit einer unteren Bohrrohr-Vorrichtung 139 verbunden, zu der auch ein
allgemein ringförmig ausgeführter Verbinder 140 gehört. Eine
Befestigungsschraube 144 verhindert gegenseitiges Verdrehen zwischen dem
unteren Rohrklemmkeil 132 und dem Verbinder 140.
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Ein Führungsringwulst 146 ist am Gewindeteil 148 an der Außenfläche des
Verbinders 140 befestigt und bildet einen Teil der unteren Bohrrohr-
Vorrichtung 139. Der Führungsring 146 weist einen Außendurchmesser 150 auf,
der den größten Durchmesser von allen Bauteilen des Kiespackers 10 aufweist.
Wenn daher beim Absenken des Kiespackers 10 in ein Bohrloch ein zu klein
bemessener Teil des Bohrlochs oder irgendwelche Hindernisse in diesem
vorhanden sind, werden diese als erstes von dem Führungsring 146 berührt.
Daher liefert der Führungsring 146 eine Möglichkeit zum Messen des Bohrlochs
und verhindert, daß ein zu kleines Bohrloch oder Hindernisse im Bohrloch die
Keilvorrichtung 89 oder das Packerelement 88 beschädigen.
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Das untere Ende des Verbinders 140 ist am Gewindeteil 154 mit dem
unteren Dichtungs-Bohrrohr 152 verbunden. Das untere Dichtungs-Bohrrohr 152
ist das Hauptbauteil der unteren Bohrrohr-Vorrichtung 139.
Dichtungsvorrichtungen, wie z. B. O-Ring 155, ergeben einen abdichtenden
Eingriff zwischen dem unteren Dichtungs-Bohrrohr 152 und dem Verbinder 140.
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Das untere Ende 156 des unteren Dichtungs-Bohrrohrs 152 weist einen
sich abwärts und nach außen hin verjüngenden Ansatz 158, einen ersten
Außendurchmesser 160, eine Fläche mit Außengewinde 162 und einen zweiten
Außendurchmesser 164 auf.
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Das untere Ende des inneren Bohrrohrs 58 und damit ein unterer Teil der
Packer-Bohrrohr-Vorrichtung 29 ist mit einer Klemmhülsenvorrichtung 165
versehen, zu der ein Klemmhülsenkörper 166 am Gewindeteil 168 gehört.
Dichtungsvorrichtungen, wie z. B. O-Ring 170, liefern einen abdichtenden
Eingriff zwischen dem Klemmhülsenkörper 166 und dem inneren Bohrrohr 53. Der
Klemmhülsenkörper 166 weist einen Außendurchmesser 172 auf, der verschiebbar
in einer Bohrung 174 des unteren Rohrklemmkeiis 132 und Bohrung 176 des
Verbinders 140 angeordnet ist.
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Am unteren Ende des Klemmhülsenkörpers 166 befinden sich mehrere
Klemmhülsenfinger 178, die mit einer Auslösevorrichtung, wie z. B. Auslöserohr
182, mit dem unteren Ansatz 180 am Verbinder 140 im Eingriff gehalten werden.
Ein Scherstift 184 ist durch wenigstens einen Klemmhülsenfinger 178 geführt
und greift in eine Nut 186 im Auslöserohr 182 ein. Auf diese Weise ist eine
Schervorrichtung für das anfängliche Festhalten des Auslöserohrs 182 in der
auf BILD 1C gezeigten Position vorhanden.
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Das Auslöserohr 182 ist verschiebbar in der Bohrung 118 des
Klemmhülsenkörpers 166 angeordnet. Dichtungsvorrichtungen, wie z. B. O-Ring
190, liefern einen abdichtenden Eingriff zwischen dem Auslöserohr 182 und dem
Klemmhülsenkörper 166. Ähnlich ergeben Dichtungsvorrichtungen, wie z. B.
O-Ring 192, einen anfänglichen dichtenden Eingriff zwischen Auslöserohr 182
und Bohrung 194 im unteren Dichtungs-Bohrrohr 152. Das Auslöserohr 182 hat
einen abwärts weisenden Ansatz 196 am unteren Ende.
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Unter Bezugnahme auf BILD 3A-3C sollen nun die Einzelheiten des
Kiespacker-Stopfens 400 der vorliegenden Erfindung erläutert werden. Der
Kiespacker-Stopfen 400 wird zum Eingriff mit dem Kiespacker 10 mit Hilfe eines
Einstellwerkzeugs 402, das an einer (nicht gezeigten) Bohrgarnitur befestigt
ist, in ein Bohrloch gefahren. Die Bohrgarnitur selbst ist von einer Art, die
auf dem Fachgebiet bekannt ist. Wie hier in größeren Einzelheiten besprochen,
kann der Stopfen 400 mit Hilfe eines in BILD 4 gezeigten Bergungswerkzeugs 404
vom Kiespacker 10 abgenommen sowie auch an einer (nicht gezeigten)
Bohrgarnitur befestigt werden.
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Am oberen Ende des Stopfens 400 befindet sich eine Ringfedernut 406, die
eine mittige durchgehende Bohrung 408 aufweist. Die Ringfedernut 406 ist das
oberste Bauteil einer Bohrrohr-Vorrichtung 409, die in der in BILD 3A-3C
gezeigten Ausführung als innere Bohrrohr-Baugruppe 409 charakterisiert ist.
Der obere Teil der Außenfläche der Ringfedernut 406 weist eine externe Keilnut
410 auf. Das untere Ende der Ringfedernut 406 ist mit dem nächsten Teil der
Bohrrohr-Vorrichtung 409, das ein Bohrrohr 412 ist, an dem Gewindeteil 414
verbunden.
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Bohrrohr 412 hat einen ersten Außendurchmesser 416 und einen etwas
größeren zweiten Außendurchmesser 418 mit dazwischen angeordnetem Ringansatz
420. Ein abgeschrägter Ansatz 422 am Bohrrohr 412 verbindet den zweiten
Außendurchmesser 418 mit einem dritten Außendurchmesser 424, und ein weiterer
abgeschrägter Ansatz 426 verbindet den dritten Außendurchmesser 424 mit einem
vierten Außendurchmesser 428. Mehrere Querlöcher 430 verlaufen durch das
Bohrrohr 412 von der Mittelbohrung 408 zum vierten Außendurchmesser 428.
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Das Einstellwerkzeug 402 wird zum Einführen des Stopfens 400 in das
Bohrloch und zum Positionieren des Stopfens im Kiespacker 10 verwendet.
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Das Einstellwerkzeug 402 enthält eine obere Kupplung 432, die eine
Gewindeöffnung 434 aufweist, die zum Anschluß an die Bohrgarnitur angepaßt
ist, wobei eine erste Bohrung 436 und eine zweite Bohrung 438 als Gleitpassung
über die Keilnut 410 an der Ringfedernut 406 des Stopfens 400 ausgeführt ist.
Das untere Ende der oberen Kupplung 432 ist am Gewindeteil 440 mit einem
Ringfederansatz 439 verbunden.
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Der Ringfederansatz 439 weist eine erste Bohrung 442 und eine etwas
kleinere zweite Bohrung 444 auf, die über einen sich verjüngenden ringförmigen
Ansatz 446 miteinander verbunden sind. Am unteren Ende der zweiten Bohrung 444
ist eine abwärts weisende abgeschrägte Fläche 448 vorhanden.
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Eine Ringfeder 450 ist ringförmig zwischen dem Bohrrohr 412 und dem
Ringfederansatz 438 angeordnet. Die Ringfeder 450 weist eine innere Bohrung
452 auf, die in den ersten Außendurchmesser 416 des Bohrrohrs 412 eingreift,
und Ringfeder 450 erfaßt auch den ringförmigen Ansatz 420, wie in BILD 3A
gezeigt. Die Ringfeder 450 weist außerdem einen Außendurchmesser 454 mit einer
oberen abgeschrägten Fläche 456 und einer unteren abgeschrägten Fläche 458
auf, die von dieser ausgeht. Die Ringfeder 450 wird vorzugsweise aus einem
Werkstoff, wie z. B. Ni-Legierung, hergestellt und so bemessen und angeordnet,
daß bei der ersten Betriebsposition laut BILD 3A ein leichter Preßsitz bzw.
eine Preßpassung zwischen dem Außendurchmesser 454 und der abgeschrägten
Fläche 458 auf der Ringfeder 450 und dem Ansatz 446 und möglicherweise einem
Teil der zweiten Bohrung 444 im Ringfederhalter 438 vorliegt. Dieser Preßsitz
ist vorzugsweise so, daß das Einstellwerkzeug 402 nicht in Längsrichtung vom
Stopfen 400 entfernt werden kann, außer durch Ausüben einer vorbestimmten in
Längsrichtung wirkenden Kraft auf dieses. Wie an anderer Stelle beschrieben,
beträgt diese vorbestimmte Kraft bei einer Ausführung vorzugsweise 5.000
pounds.
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Unter weiterer Bezugnahme auf BILD 3A enthält der Kiespacker-Stopfen 400
außerdem ein Umgehungsrohr 460, das der obere Teil einer äußeren Bohrrohr-
Baugruppe 461 ist. Das Umgehungsrohr 460 weist eine erste Bohrung 462 auf, die
in verschiebbarer Beziehung zum vierten Außendurchmesser 428 des Bohrrohrs 412
steht. Eine Dichtungsvorrichtung, wie z. B. 0-Ring 464 mit Stützdichtungen 466
auf jeder Seite, liefert einen abdichtenden Eingriff zwischen Umgehungsrohr
460 und Bohrrohr 412.
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Das Umgehungsrohr 460 weist eine zweite Bohrung 468 auf, die etwas
größer als die erste Bohrung 462 ist, so daß zwischen diesen ein ringförmiger
Ansatz 470 gebildet wird. Die Beziehung in Längsrichtung zwischen dem Bohrrohr
412 und dem Umgehungsrohr 460 ist anfangs so, daß die Oberkante der Löcher 430
im Bohrrohr 412 in etwa mit dem Ansatz 470 im Umgehungsrohr 460 ausgerichtet
ist. An einer Längsposition unterhalb der Löcher 430 weist das Umgehungsrohr
460 wenigstens ein durchgehendes Querloch 472 auf, wie in BILD 3A UND 3B
gezeigt. Wie ersichtlich, sind O-Ring 464 und Stützdichtungen 466 oberhalb der
Löcher 430 und 472 angeordnet.
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Aus BILD 3A ist ebenfalls ersichtlich, daß das Umgehungsrohr 460 einen
ersten Außendurchmesser 474 mit einer Ringnut 476 aufweist. Ringförmig um das
Umgehungsrohr 460 ist unterhalb von Nut 476 ein Arretiernasen-Deckel 478
angeordnet, der am Gewindeteil 482 mit einem Abscherverbindungsstück 480
verbunden ist. Arretiernasen-Deckel 478 und Abscherverbindungsstück 480 sind
in bezug auf das Umgehungsrohr 460 verschiebbar. Dichtungsvorrichtungen, wie
z. B. O-Ring 484, liefern einen abdichtenden Eingriff zwischen Umgehungsrohr
460 und Abscherverbindungsstück 480.
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Ringförmig im Arretiernasen-Deckel 478 und Abscherverbindungsstück 480
ist eine Arretiernasenvorrichtung 486 angeordnet. Die Arretiernasenvorrichtung
486 ist in einer auf dem Fachgebiet allgemein bekannten Art ausgeführt und
weist eine Vorspannungsvorrichtung zum radialen Vorspannen mehrerer
Arretiernasen nach innen auf.
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Das Abscherverbindungsstück 480 weist ein im wesentlichen quer
verlaufendes Durchgangsloch 488 auf, das im wesentlichen mit dem Loch 472 im
Umgehungsrohr 460 ausgerichtet ist, wie im unteren Teil von BILD 3A und im
oberen Teil von BILD 3B zu sehen ist.
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Unter weiterer Bezugnahme auf BILD 3B sorgen Dichtungsvorrichtungen, wie
z. B. O-Ring 490, für einen abdichtenden Eingriff zwischen dem Umgehungsrohr
460 und dem Abscherverbindungsstück 480. Ähnlich ergeben
Dichtungsvorrichtungen, wie z. B. O-Ring 492 mit Gegendichtungen 494 auf jeder
Seite, einen abdichtenden Eingriff zwischen dem Umgehungsrohr 460 und dem
Bohrrohr 412 unterhalb von Loch 472. Auf diese Weise wird - unter Bezugnahme
auf BILD 3A und 3B - ein Durchgang 495 gebildet, der aus Loch 488, Loch 472,
einem Ringraum 496 zwischen Umgehungsrohr 460 und Bohrrohr 412 sowie Löchern
430 besteht und eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der Außenseite des
Stopfens 400 und der mittigen Bohrung 408 des Bohrrohrs und damit zur
Innenseite der Bohrgarnitur liefert. Wie hier weiter beschrieben, ist
hierdurch das Füllen von Stopfen 400, Einstellwerkzeug 402 und Bohrgarnitur
möglich, wenn diese in das Bohrloch abgesenkt werden.
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Unter erneuter Bezugnahme auf BILD 3B weist das Abscherverbindungsstück
480 eine Bohrung 498 auf sowie ein in Längsrichtung verlaufendes Langloch 500
mit einem abwärts weisenden Ringansatz 502 in der Nähe des oberen Endes des
Langlochs.
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Ein Führungsstift 504 ist durch Gewinde mit dem Umgehungsrohr 460
verbunden und ragt in Langloch 502, in dem der Stift verschiebbar ist. Auf
diese Weise wird eine relative Verschiebung in Längsrichtung zwischen
Abscherverbindungsstück 480 und Umgehungsrohr 460 ermöglicht, wobei jedoch
ersichtlich ist, daß eine Vorrichtung zur Verhinderung von relativer
Verdrehung zwischen Abscherverbindungsstück 480 und Umgehungsrohr 460 und
damit zur Verhinderung einer relativen Verdrehung zwischen
Abscherverbindungsstück 480 und äußerer Bohrrohr-Baugruppe 461 vorhanden ist.
Vorzugsweise ist Stift 504 in Form einer Innensechskant-Sicherungsschraube
ausgeführt.
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Eine Abschervorrichtung, wie z. B. Scherstift 506, liefert eine
abscherbare Verbindung zwischen Abscherverbindungsstück 480 und Umgehungsrohr
460. Der Scherstift 506 ist im Winkel gegen Führungsstift 504 um eine
Nittelachse von Stopfen 400 versetzt. Das heißt, daß Scherstift 506 nicht in
das Langloch 500 eingreift und daher in BILD 3B mit gestrichelten Linien
dargestellt wird.
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Das Umgehungsrohr 460 weist eine vierte Bohrung 508 mit einem
ringförmigen Ansatz 510 am oberen Ende auf. Eine weitere Schervorrichtung, wie
z. B. Scherstift 512, erstreckt sich vom Bohrrohr 412 in eine vierte Bohrung
508 des Umgehungsrohrs 460. Eine Scherstifthülse 514 ist um einen Teil des
Scherstiftes 512 angeordnet, der aus dem Bohrrohr 412 hervorsteht. Ansatz 510
befindet sich neben der Scherstifthülse 514, wie in BILD 3B gezeigt. Es ist
daher für die Fachleute auf dem Fachgebiet verständlich, daß ein abwärts
scherbarer Anschluß zwischen Umgehungsrohr 460 und Bohrrohr 412 vorhanden ist
und daher zwischen der äußeren Bohrrohr-Baugruppe 461 und der
Bohrrohr-Vorrichtung 409.
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Unterhalb des vierten Außendurchmessers 428 befinden sich auf dem
Bohrrohr 412 ein fünfter Außendurchmesser 516, ein sechster Außendurchmesser
518, ein siebenter Außendurchmesser 520 und ein achter Außendurchmesser 522.
Ein abwärts weisender Ansatz 524 verläuft zwischen dem vierten und fünften
Durchmesser 428 und 516, und eine aufwärts weisende Abschrägung 526 verläuft
zwischen dem fünften und sechsten Außendurchmesser 516 und 518. Ein abwärts
weisender Ansatz 528 verläuft zwischen dem sechsten und siebenten
Außendurchmesser 518 und 520, und ein nach oben weisender Ansatz 530 verläuft
zwischen dem siebenten und achten Außendurchmesser 520 und 522. Wie aus BILD
3B ersichtlich, bestehen auf diese Weise obere und untere Nuten 531 und 532 im
Bohrrohr 412.
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Das untere Ende des Umgehungsrohrs 460 ist am Gewindeteil 536 mit einem
Klemmhülsenhalter-Gehäuse 534 verbunden. Wie ersichtlich, bildet das
Klemmhülsenhalter-Gehäuse 534 einen weiteren Teil der äußeren Bohrrohr-
Baugruppe 461. Das Klemmhülsenhalter-Gehäuse 534 weist eine mittige
Durchgangsbohrung 538 mit einem in Längsrichtung verlaufenden Langloch 540
auf. Ein Vorsprung 541 am Bohrrohr 412 greift in das Langloch 540 im
Klemmhülsenhalter-Gehäuse 534 ein. Auf diese Weise ist eine Vorrichtung
vorhanden, mit der ein relatives Verdrehen zwischen dem Klemmhülsenhalter-
Gehäuse 534 und dem Bohrrohr 412 und damit eine relative Verdrehung zwischen
der Außengehäuse-Baugruppe 461 und der Bohrrohr-Vorrichtung 409 verhindert
wird. Wie ersichtlich, ist eine relative Bewegung in der Längsachse zwischen
der äußeren Bohrrohr-Baugruppe 461 und der Bohrrohr-Vorrichtung 409 jedoch
weiterhin möglich.
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Das Klemmhülsenhalter-Gehäuse 534 weist mehrere quer angeordnete
Öffnungen 542 auf. In jeder dieser Öffnungen ist ein Klemmhülsenhalter 544
angeordnet.
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Der Klemmhülsenhalter 544 weist eine abgeschrägte Oberkante 546 und eine
ähnliche abgeschrägte Unterkante 548 auf. Ein Federhalter 550, der einen
weiteren Teil der äußeren Bohrrohr-Baugruppe 461 bildet, verläuft quer über
jeden Klemmhülsenhalter 544 und ist mit einem Paar Schrauben 552 in der Nähe
des oberen und unteren Endes am Klemmhülsenhalter-Gehäuse 534 befestigt. Der
Klemmhülsenhalter 544 weist ein Paar Federaufnahmen 554 auf, und in jeder
dieser Federaufnahmen 554 ist jeweils eine Feder 556 angeordnet. Die Federn
556 drücken gegen die Innenfläche des Federhalters 550 und gegen
Klemmhülsenhalter 544, so daß sich eine Vorspannungsvorrichtung zum radialen
Vorspannen des Klemmhülsenhalters 544 nach innen ergibt.
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Eine auf den Zeichnungen als ringförmige Klemmhülse 558 gekennzeichnete
Klemmhülsenvorrichtung ist um das Klemmhülsenhalter-Gehäuse 534 angeordnet.
Diese Klemmhülsenvorrichtung kann auch als einen Teil der äußeren Bohrrohr-
Baugruppe 461 bildend angesehen werden. Ein oberes Ende der Klemmhülse 558 ist
radial von einem oberen Ende des Klemmhülsenhalter-Gehäuses 534 ausgehend
angeordnet, und ein unteres Ende 562 der Klemmhülse paßt über den vergrößerten
Durchmesser 564 am Klemmhülsenhalter-Cehäuse 534. Wenigstens eine Schraube 566
wird zum Befestigen des unteren Endes 562 von Klemmhülse 558 am
Klemmhülsenhalter-Gehäuse 534 verwendet.
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Ein mittlerer Teil der Klemmhülse 558 weist mehrere ratschenartige Zähne
568 und Gewinde auf, wobei jeder Zahn 568 eine sich verjüngende untere Fläche
aufweist. In der Klemmhülse 558 sind mehrere in Längsrichtung verlaufende
parallele Langlöcher 570 vorhanden. Die Langlöcher 570 sind durch die Zähne
568 im Zwischenteil von Klemmhülse 558 geführt. Wie für die Fachleute auf dem
Fachgebiet ersichtlich, ergibt dies eine radiale Einwärts-Flexibilität des
mittleren Teils von Klemmhülse 558 mit Zähnen 568. In der in BILD 3B gezeigten
Position stützen die Klemmhülsenhalter 544 jedoch den mittleren Teil von
Klemmhülse 558 so, daß eine radiale Einwärtsbewegung verhindert wird.
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Eine im wesentlichen ringförmige Klemmhülsenhalterung 572 bildet einen
weiteren Teil der äußeren Bohrrohr-Baugruppe 461, und diese ist im
wesentlichen in Längsrichtung unterhalb der Klemmhülse 558 und ringförmig um
das Klemmhülsenhalter-Gehäuse 534 angeordnet. Das obere Ende der
Ringhülsenhalterung 572 weist eine innere Aussparung 574 auf, die um das
untere Ende 562 von Klemmhülse 558 und über die Schraube 566 paßt.
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In BILD 3C sind die Bauteile einer Packer-Dichtungsvorrichtung 576
gezeigt. Die Dichtungsvorrichtung 576 weist ein Paar oberer Dichtmuffen 578
und 580, ein Distanzstück 582 und ein Paar unterer Dichtmuffen 584 und 586
auf. Andere Dichtungsvorrichtungen, wie z. B. O-Ringe 588, liefern einen
abdichtenden Eingriff zwischen dem Klemmhülsenhalter-Gehäuse 534 und den
Dichtungsmuffen 578, 580, 584 und 586. Dichtungs-Ringwülste 590 sind
ringförmig am oberen und unteren Ende jeder Dichtungsmuffe 578, 580, 584 und
586 angeordnet. Die Dichtungsringe 590 sind für einen abdichtenden Eingriff
mit dem Kiespacker 10 angepaßt, wie nachstehend beschrieben.
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Das untere Ende des Klemmhülsenhalter-Gehäuses 534 ist am Gewindeteil
602 mit einer unteren Nase 600 verbunden. Die untere Nase 600 bildet einen
geschlossenen, unteren Teil der äußeren Bohrrohr-Baugruppe 461.
Dichtungsvorrichtungen, wie z. B. O-Ring 604, liefern einen abdichtenden
Eingriff zwischen dem Klemmhülsenhalter-Gehäuse 534 und der unteren Nase 600.
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Ein verschiebbarer, abdichtender Eingriff ist außerdem auch zwischen dem
unteren Ende des Klemmhülsenhalter-Gehäuses 534 und dem achten
Außendurchmesser 522 des Bohrrohrs 412 in Form einer Dichtungsvorrichtung, wie
z. B. einem O-Ring 606 mit Stützringen 608 auf jeder Seite, vorgesehen.
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Die untere Nase 600 weist eine mittige Bohrung 610 und ein
verschlossenes unteres Ende 612 auf. Auf der Außenseite des unteren Endes 612
ist eine große nach unten weisende abgeschrägte Fläche 614 vorhanden. Die
untere Nase 600 weist wenigstens ein quer verlaufendes Entlastungs- bzw.
Lüftungsloch 616 in einer Zwischenposition in Längsrichtung auf.
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Das untere Ende des Bohrrohrs 412 ist am Gewindeteil 620 an einem
unteren Bohrrohr oder Ventil 618 befestigt, das den unteren Teil der Bohrrohr-
Vorrichtung 409 bildet. Am unteren Bohrrohr 618 ist eine obere
Dichtungsvorrichtung, wie z. B. O-Ring 622 mit Stützdichtungen 624 auf jeder
Seite, und eine untere Dichtungsvorrichtung, wie z. B. O-Ring 626 mit
Stützdichtungen 628 auf jeder Seite, angeordnet. In der anfänglichen Position,
die in BILD 3C gezeigt ist, sind O-Ring 622 und Stützdichtungen 624 oberhalb
von Loch 616 in der unteren Nase 600 angeordnet, und ein O-Ring 626 und
Stützdichtungen 628 sind unterhalb von Loch 616 so angeordnet, daß Loch 616
durch den abdichtenden Eingriff von O-Ring und Stützdichtungen an der mittigen
Bohrung 610 der unteren Nase 600 abdichtend verschlossen wird.
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Das untere Bohrrohr 618 weist eine mittige Bohrung 630 auf, die
vorzugsweise im wesentlichen die gleiche Größe wie die mittlere Bohrung 408 im
Bohrrohr 412 aufweist und mit dieser in Verbindung steht.
Funktionsweise
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Zunächst soll hier eine kurze Beschreibung der Einstellung des
Kiespackers 10 gegeben werden. Die Kiespacker 10 wird an einem (nicht
gezeigten) Einstellwerkzeug einer auf dem Fachgebiet bekannten Art in ein
Bohrloch eingeführt. Ein Gewindeteil am Einstellwerkzeug greift anfangs in
einen Linksgewindeteil 46 im oberen Verbindungsstück 28 des Packers 10 ein. Am
unteren Ende des Kiespackers 10 ist am unteren Dichtungsrohr 152 eine (nicht
gezeigte) Siebbaugruppe einer auf dem Fachgebiet bekannten Art befestigt. Die
gesamte Rohrgarnitur wird in das Bohrloch abgesenkt, bis sich die
Siebbaugruppe im wesentlichen neben der zu bearbeitenden Schichtengruppe
befindet. Nachdem Packer 10 in Position ist, wird ein Einstellkolbenteil des
Einstellwerkzeugs hydraulisch zum Beginnen der Einstellung des Kiespackers 10
betätigt. Dieser Einstellkolbenteil erfaßt die obere Abschlußkappe 12 im
Kiespacker 10 und drückt die Schubhülse 14 in bezug auf das obere
Verbindungstück 28 nach unten. Der Ratschenring 70 bewegt sich auf der äußeren
Ratschenfläche am inneren Bohrrohr 58 nach unten. Während dies abläuft,
gleiten Stifte 78 im Langloch 74 und inneren Bohrrohr 58 abwärts.
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Während diese relative Axialbewegung auftritt, beginnt sich das
Packerelement 88 zusammenzudrücken und dichtet gegen das Bohrloch ab. Während
dieses abläuft, wird Scherstift 100 abgeschert, so daß die sich Keile 116
ebenfalls zu setzen beginnen. Wie ersichtlich, wird der abwärts gerichtete
Teil durch Packerelement 88 auf den unteren Schuh 90 und damit auf den oberen
Rohrklemmkeil 94 übertragen. Der Eingriff der Keilfläche 122 am oberen
Rohrklemmkeil 94 gegen die Keilfläche 120 auf Keilen 116 bewirkt, daß die
Keile radial nach außen bewegt werden und dabei die Kraft der Federn 126
überwinden. Wenn sich die Keile 116 nach außen bewegen, gleitet die Keilfläche
128 auf den Keilen auf der Keilflache 130 entlang auf den unteren
Rohrklemmkeil 132.
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Keile 116 werden nach außen gedrückt, bis die Zahne 124 auf den Keilen in das
Bohrloch eingreifen. Eine weitere Abwärtskraft wird durch den
Einstellkolbenteil des Einstellwerkzeugs ausgeübt, und dann wird das
Packerelement 88 in vollen abdichtenden Eingriff mit dem Bohrloch gebracht.
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Packerelement 88 kann nicht von dem Bohrloch gelöst werden, weil der
Eingriff des Ratschenrings 70 in der Ratschenfläche 68 am inneren Bohrrohr 58
verhindert, daß sich der Ratschenring 70 nach oben bewegt, und so gleichzeitig
verhindert, daß sich das Ratschenring-Gehäuse 54 und der obere Schuh 80 nach
oben bewegen.
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Wie ersichtlich, werden alle Einstellmaßnahmen für den Kiespacker 10
durch eine Bewegung in Längsrichtung ausgeführt. Bei der Einstellung des
Packers ist keine Drehung der Bohrgarnitur erforderlich. Nach der Einstellung
kann der Bohrloch-Ringraum dann zur Prüfung des abdichtenden Eingriffs von
Packerelement 88 im Bohrloch mit Druck beaufschlagt werden.
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Die Bohrgarnitur wird dann nach rechts gedreht, um den Eingriff des
Gewindeteils des Einstellwerkzeugs im Linksgewinde-Teil 46 im oberen
Verbindungsstück 28 zu lösen. Das Einstellwerkzeug kann dann für umlaufende
Bewegungen zum Schütten von Kies um die Sieb-Baugruppe an der Schichtengruppe
verwendet werden. Das Einstellwerkzeug wird auch für einen Preßvorgang und zum
Gegenstromspülen durch Pumpen von Räumungsflüssigkeit in den Bohrloch-Ringraum
oberhalb des Packers 10 verwendet. Die Einzelheiten dieser Maßnahmen werden
nicht zum Verständnis des Kiespacker-Stopfens der vorliegenden Erfindung
benötigt.
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Der Kiespacker-Stopfen 400 wird am Einstellwerkzeug 402 am Ende einer
Verrohrungsgarnitur in das Bohrloch eingefahren. Wenn Stopfen 400 in das
Bohrloch eingefahren wird, werden Stopfen, Einstellwerkzeug 402 und die
Verrohrungsgarnitur durch den vorher beschriebenen Umgehungsfluß-Durchgang 495
gefüllt.
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Stopfen 400 paßt so durch die Nitte des Kiespackers 10, daß die
Dichtungsringe 590 der Klemmhülsen-Dichtungsgruppe 576 die mittige Bohrung 61
im inneren Bohrrohr 58 von Packer 10 abdichtend erfassen. Da die untere Nase
600 ein geschlossenes unteres Ende 612 aufweist, ist es für die Fachleute auf
dem Fachgebiet erkennbar, daß Kiespacker 10 auf diese Weise unterhalb der
Dichtungsringe 590 abdichtend geschlossen wird. Das heißt, die mittige Öffnung
durch Packer 10 wird verschlossen, und daher wird die am unteren Ende des
Packers 10 angebrachte Sieb-Baugruppe verschlossen, so daß keine Flüssigkeit
mehr frei aus der Bohrloch-Schichtengruppe neben der Sieb-Baugruppe aus fließen
kann.
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Wenn Stopfen 400 am Einstellwerkzeug 402 in den Kiespacker 10 eingesetzt
wird, beginnen die Zähne 568 an der Klemmhülse 558, am Linksgewinde-Teil 46 im
oberen Verbindungsstück 28 des Packers einzugreifen. Jedoch ist das Bohrrohr
412 beim Einfahren von Stopfen 400 in das Bohrloch in der in BILD 3B gezeigten
Position, so daß die Klemmhülsenhalter 544 die Klemmhülse 558 nach außen hin
arretieren. In dieser Position kann Klemmhülse 558 sich nicht weiter abwärts
bewegen, um den Gewindeteil 46 zu erfassen. Etwa zum gleichen Zeitpunkt, an
dem dies auftritt, rückt das untere Ende des Abscherverbindungsstücks 480 in
das obere Ende der oberen Verschlußkappe 12 in Packer 10 ein. Damit wird
verhindert, daß sich das Abscherverbindungsstück 480 weiter abwärts bewegt.
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Eine zusätzliche Abwärtskraft, die von der Bohrgarnitur auf das
Einstellwerkzeug 402 ausgeübt wird, führt zu einer Abwärtsbewegung der
Bohrrohr-Vorrichtung 409 in eine eingreifende Stellung, so daß die obere Nut
531 an die Klemmhülsenhalter 544 gebracht wird. Wenn dies geschieht, spannen
die Federn 556 die Klemmhülsenhalter 554 radial nach innen in Nut 531 vor. Wie
ersichtlich, kann sich Klemmhülse 558 daher frei radial nach innen biegen, so
daß die Klemmhülse in den Gewindeteil 46 in Packer 10 eingreifen kann. Das
untere Bohrrohr 618 endet am unteren Ende 612 der unteren Nase 600, und es ist
ersichtlich, daß eine weitere, auf die Bohrrohr-Vorrichtung 409 wirkende
Abwärtskraft eine Abwärtskraft auf die äußere Bohrrohr-Baugruppe 461 ausübt.
Auf diese Weise wird das Bohrrohr 461 abwärts gedrückt, so daß die Scherstifte
506 scheren und Klemmhülse 558 in den Gewindeteil 46 eingreift.
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Während sich die äußere Bohrrohr-Baugruppe 461 auf diese Weise nach
unten bewegt, wird Nut 476 im Umgehungsrohr 460 so an die
Arretiernasenvorrichtung 486 herangeführt, daß die Arretiernasenvorrichtung in
Nut 476 einschnappt und die äußere Bohrrohr-Baugruppe 461 mit dem
Abscherverbindungsstück verriegelt. Wenn dies auftritt, ist zu sehen, daß eine
positive Ansatzvorrichtung vorhanden ist, die der Bedienungsperson auf der
Oberfläche anzeigt, daß die tiefste Abwärtsstellung der Rohrgarnitur erreicht
worden ist.
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Klemmhülse 558 kann in Position verriegelt werden, indem dann die
Bohrgarnitur angehoben wird, wodurch das Einstellwerkzeug 402 und die
Bohrrohr-Vorrichtung 409 so angehoben werden, daß der sechste Außendurchmesser
518 des Bohrrohrs 412, wobei es sich um den Teil des Bohrrohrs zwischen der
oberen Nut 531 und der unteren Nut 532 handelt, radial nach innen zu den
Klemmhülsenhaltern 544 angeordnet wird, die auf diese Weise die Klemmhülse 558
im Eingriff mit dem Gewindeteil 46 im Packer 10 verriegeln. Dies entspricht
einer Verriegelungsposition des Bohrrohrs 412. Die abscherbare
Anschlagvorrichtung, die durch den Eingriff von Scherstifthülse 514 in Ansatz
510 und Umgehungsrohr 460 geliefert wird, begrenzt die Aufwärtsbewegung der
Bohrrohr-Vorrichtung 409.
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Daher ist ersichtlich, daß Stopfen 400 im verriegelnden und abdichtenden
Eingriff mit dem Kiespacker 10 steht. An diesem Punkt kann das
Einstellwerkzeug 402 vom Stopfen 400 getrennt werden. Dies wird durch Heben
der Rohrgarnitur mit einer zum Brechen des Preßsitzes zwischen dem
Einstellwerkzeug 402 und der Ringfeder 450 ausreichenden Kraft erreicht. Wie
bereits erwähnt, ist diese Hubkraft vorzugsweise etwa 5.000 Pounds (2,2 x
10&sup6;N).
Jedoch ist es wichtig, daß die zum Brechen des Preßsitzes benötigte
Kraft kleiner als die Kraft ist, die zum Scheren von Scherstift 512
erforderlich ist.
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Wenn der Wiederbeginn der Arbeiten von Kiespacker 10 gewünscht ist, kann
der Packer-Stopfen 400 geborgen werden. Unter Bezugnahme auf BILD 4 wird nun
das Bergungswerkzeug 404 beschrieben. Das Bergungswerkzeug 404 besteht aus
einer oberen Kupplung 632, die eine Gewindeöffnung 634 aufweist, und deren
oberes Ende zum Anschluß an eine (nicht gezeigte) Rohrgarnitur der im
Fachgebiet bekannten Art angepaßt ist. Die obere Kupplung 632 weist eine
mittige Bohrung 636 auf, die etwa die gleiche Größe wie Bohrung 408 in der
Ringfedernut 406 hat. Das äußere untere Ende der oberen Kupplung 632 ist am
Gewindeteil 640 an einem Klemmhülsenhalter 638 befestigt. Das innere untere
Ende der oberen Kupplung 632 ist am Gewindeteil 644 an einer
Klemmhülsenhalterung 642 befestigt.
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Die Klemmhülsenhalterung 642 weist einen ersten Außendurchmesser 646
auf, unter dem sich ein vergrößerter ringförmiger Teil 648 befindet, der einen
zweiten Außendurchmesser von 650 aufweist. Die Klemmhülsenhalterung 642 weist
eine Innenfläche 652 mit einem in Längsrichtung verlaufenden Ansatz 654 auf.
Am unteren Ende der Innenfläche 652 ist eine auf dem vergrößerten Teil 648
geformte, abwärts weisende, abgeschrägte Fläche 656.
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Der Klemmhülsenhalter 638 weist eine erste Bohrung 658 und eine etwas
kleinere zweite Bohrung 660 auf.
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Zwischen Klemmhülsenhalter 638 und Klemmhülsenhalterung 642 ist
allgemein ringförmig eine Bergungshülsenvorrichtung angeordnet, die laut BILD
4 durch eine Bergungs-Klemmhülse 662 charakterisiert ist. Klemmhülse 662 weist
einen oberen Ringwulst-Teil 664 und mehrere Klemmhülsenfinger 666 auf, wobei
jeder Klemmhülsenfinger 666 einen vergrößerten unteren Teil 668 hat. Der
vergrößerte untere Teil 668 hat einen ringförmigen nach oben weisenden Ansatz
670, auf dem sich eine nach unten abgeschrägte Fläche 672 befindet.
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Wird Bergungswerkzeug 404 über dem oberen Ende des Packer-Stopfens 400
angeordnet, dann wird die Bohrgarnitur so im Winkel angeordnet, daß Ansatz 654
in der Klemmhülsenhalterung 642 in die externe Keilnut 410 auf der
Ringfedernut 406 eingreift. Hierdurch ergibt sich eine Vorrichtung zur
Verhinderung einer relativen Verdrehung zwischen dem Bergungswerkzeug 404 und
dem Stopfen 400. Außerdem wird beim Absenken des Bergungswerkzeugs 404 auf den
Packer-Stopfen 400 für die Fachleute auf dem Fachgebiet ersichtlich, daß die
abgeschrägte Oberfläche 672 auf dem vergrößerten Teil 668 der
Klemmhülsenfinger 666 in die abgeschrägte Oberfläche 456 so auf der Ringfeder
450 eingreift, daß sich die Klemmhülsenfinger nach außen biegen, und wenn das
Bergungswerkzeug 404 ausreichend abgesenkt ist, bewegen sich die vergrößerten
unteren Teile 668 der Klemmhülsenfinger 666 radial so nach innen, daß der
Ansatz 670 im allgemeinen unterhalb des Federrings 450 angeordnet wird. Es
wird außerdem auch für die Fachleute auf dem Fachgebiet ersichtlich, daß die
erste Bohrung 658 des Klemmhülsenhalters 638 eine ausreichende Größe zur
Aufnahme dieser Biegung der Klemmhülsenfinger 666 aufweist.
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Die Verrohrungsgarnitur wird dann angehoben, und es ist ersichtlich, daß
die obere Kupplung 632, die Klemmhülsenhalterung 642 und der Klemmhülsenhalter
638 aufgrund des gleitenden Eingriffs zwischen Ansatz 654 und Keilnut 410 in
bezug auf den Packer-Stopfen 400 aufwärts gleiten. Durch den Eingriff von
Klemmhülse 662 in Ringfeder 450 wird die Klemmhülse festgehalten, und die
Klemmhülsenhalterung 642 gleitet in Bezug zu dieser aufwärts, was durch den
gleitenden Eingriff bei Ringteil 664 der Klemmhülse 662 und dem ersten
Außendurchmesser 646 der Klemmhülsenhalterung 642 bedingt ist. Die zweite
Bohrung 660 des Klemmhülsenhalters 638 wird daher radial nach außen weisend
bei den vergrößerten unteren Teilen 668 der Klemmhülsenfinger 666 angeordnet.
Daraus ist ersichtlich, daß die radiale Auswärtsbiegung der Klemmhülsenfinger
666 auf diese Weise verhindert wird.
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Die Verrohrungsgarnitur wird dann mit einer Kraft angehoben, die zum
Scheren von Scherstift 512 ausreicht, so daß die Bohrrohr-Vorrichtung 409 aus
der verriegelten Position innerhalb der äußeren Bohrrohr-Baugruppe 468 nach
oben bewegt werden kann. Wenn dies erfolgt, wird die untere Nut 532 an die
Klemmhülsenhalter 544 herangebracht, die dann durch Federn 556 in Nut 532 nach
innen vorgespannt werden. Dies entspricht einer Ausrückposition des Bohrrohrs
412, und Klemmhülse 558 wird wieder frei, so daß diese sich radial nach innen
biegen kann, damit sie aus dem Gewindeteil 46 im Packer 10 ausgerückt wird.
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Die Bohrrohr-Vorrichtung 409 wird in bezug auf die äußere Bohrrohr-
Baugruppe 461 angehoben, bis das untere Bohrrohr 618 in das untere Ende des
Klemmhülsenhalter-Gehäuses 534 eingreift. An diesem Punkt führt ein weiteres
Anheben der Bohrrohr-Vorrichtung 409 zu einem gleichzeitigen Anheben der
äußeren Bohrrohr-Baugruppe 461, und damit zu einem Ausrücken von Klemmhülse
558 aus dem Gewindeteil 46. Wenn dies auftritt, ist ersichtlich, daß eine
weitere Aufwärtsbewegung von Bohrgarnitur und Bergungswerkzeug 404 zum
Herausheben des Stopfens 400 aus dem Kiespacker 10 führt, so daß der Packer
dann wieder für die Arbeit eingesetzt werden kann.
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Auf diese Weise ist zum Setzen und Bergen des Packer-Stopfens 400
lediglich ein Auf- und Niedergang der Verrohrungsgarnitur erforderlich. Wenn
sich der Packer-Stopfen 400 jedoch im Kiespacker 10 verklemmt, kann die
Verrohrungsgarnitur gedreht werden. Dies ist möglich, weil der Eingriff von
Ansatz 654 in der externen Keilnut 410 die Drehkraft von der oberen Kupplung
632 auf die Bohrrohr-Vorrichtung 409 überträgt, und der Eingriff von Ansatz
541 in das Bohrrohr 412 mit Langloch 540 im Klemmhülsenhalter-Gehäuse 534 eine
Rotationskraft von der Bohrrohr-Vorrichtung 409 auf das äußere Bohrrohr 461
und damit auf Klemmhülse 558 überträgt.
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Wie für die Fachleute auf dem Fachgebiet ersichtlich, wird auch bei noch
bestehendem Eingriff von Klemmhülse 558 im Linksgewinde-Teil 46 des oberen
Verbindungsstücks dieser Linksgewinde-Eingriff durch eine Rechtsdrehung der
Verrohrungsgarnitur gelöst, so daß die Verrohrungsgarnitur, das
Bergungswerkzeug 404 und der Packer-Stopfen 400 dann aus dem Bohrloch und aus
dem Kiespacker 10 entfernt werden können.
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Wie ersichtlich, ist der Kiespacker-Stopfen der vorliegenden Erfindung
daher abgesehen von den innewohnenden Vorteilen gut zum Ausführen der Aufgaben
und an die erwähnten Vorteile angepaßt. Während eine gegenwärtig bevorzugte
Ausführung des Kiespacker-Stopfens und eines Kiespackers, in dem dieser
verwendet werden kann, zum Zwecke dieser Patentbeschreibung aufgezeigt wurde,
können zahlreiche Änderungen bei der Anordnung und Konstruktion der Teile von
den Fachleuten auf dem Fachgebiet vorgenommen werden.