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Diese Erfindung betrifft eine entfernbare Bridge-Plug- und
Dichtungsstückeinrichtung zur Verwendung in Trennabschnitten einer
Bohrlochformation.
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Beim Anfördern von Bohrlöchern ist es wünschenswert, einige
Abschnitte der Formation von der Behandlung auszuschließen. Bisher wurde
diese Maßnahme mit Hilfe von ausbohrfähigen Bridge-Plugs oder
Chemieblöcken realisiert. Deren Verwendung ist jedoch problematisch, da
der Bridge-Plug ausgebohrt werden muß und nicht wiederverwendbar ist.
Auch Chemieblöcke müssen entfernt werden.
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Eine weitere Methode ist das Abtrennen von Formationabschnitten mit
einem Kombinationswerkzeug aus entfernbarem Bridge-Plug und
Dichtungsstück. Bei Werkzeugen dieser Art wird das Bridge-Plug-Teil mit
linksgängigem Moment unter der Formation gesetzt, dann wird das
Dichtungsstück vom Bridge-Plug abgetrennt und mit rechtsgängigem Moment
über der Formation gesetzt. Ein typischer Bridge-Plug für solche
Anwendungen ist der Halliburton Bridge-Plug, Modell 3L, wie er in der
Verkaufs- und Wartungsbroschüre Nr. 43, S. 2559-2560 und in US-A-
4,427,063 beschrieben wird. Das Dichtungsstück ist entweder das Halliburton
RTTS oder Champ Dichtungsstück, wie es in der besagten Verkaufs- und
Wartungsbroschüre, S. 2563-2565, erscheint. Diese Art von Allzweck-
Dichtungsstück erscheint in U S-A4, 567,944.
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Bei Verwendung solcher Werkzeuge in horizontalen oder stark
gekrümmten Bohrlöchern führt die zusätzliche Reibung infolge des
Werkzeugschleifens im Bohrloch u.U. im Verlauf der linksgängigen Drehung beim
Einsetzen des Bridge-Plugs zum lästigen Abtrennen der Serienwerkzeug
elemente. Um dieses Problem zu eliminieren oder mildern, haben wir jetzt ein
Werkzeug entwickelt, dessen Bridge-Plug und Dichtungsstück sich trennen
lassen, während beide in gleicher Drehrichtung gesetzt werden können. In
einer bevorzugten Anordnung werden sowohl das entfernbare
Dichtungsstück wie der entfernbare Bridge-Plug mit rechtsgängigem Moment
und senkrechter Rohrmanipulation gesetzt. Dabei wird ein Gerät benutzt, mit
dem das Dichtungsstück unwirksam gemacht wird, um dessen Setzen zu
verhindern, während der Bridge-Plug gesetzt wird. Das Dichtungsstück selbst
kann identisch sein mit dem oben beschriebenen RTTS oder Champ III
Dichtungsstück. Der Bridge-Plug kann grundsätzlich dem oben
beschriebenen Modell 3L gleichen, mit Ausnahme, daß dieser für
rechtsgängiges Moment ausgelegt ist.
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Die vorliegende Erfindung sieht eine entfernbare Bridge-Plug- und
Dichtungsstückeinrichtung zur Verwendung in Bohrlöchern vor, die sich
zusammensetzt aus einer Plug-Einrichtung zum abdichtenden Eingriff in das
besagte Bohrloch in einer spezifischen Position, einer Plug-Setzeinrichtung
zum Setzen der besagten Plug-Einrichtung durch Ansetzen eines Moments
auf ein Teil dieser Einrichtung, einer Dichtungsstückeinrichtung zum
abdichtenden Eingriff in das besagte Bohrloch in einer Einsatzposition, die
sich im Abstand zur besagten Plug-Einrichtung befindet, einer
Dichtungsstück-Setzeinrichtung zum Setzen des besagten Dichtungsstücks
durch Ansetzen eines Moments auf ein Teil des Dichtungsstücks; die sich
dadurch auszeichnet, daß die besagten Plug- und Dichtungsstück-
Einrichtungen durch Ansetzen eines Moments in gleicher Drehrichtung
gesetzt werden sowie durch eine Einrichtung zum Abtrennen der besagten
Dichtungsstück- von der besagten Plug-Einrichtung nachdem die besagte
Plug-Einrichtung gesetzt wurde.
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Vorzugsweise setzt sich dieses Werkzeug weiter zusammen aus einer
Dichtungsstück-Sperreinrichtung zum Sperren der Dichtungsstück-
Einrichtung während die Plug-Einrichtung gesetzt wird
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In einer bevorzugten Anordnung besteht diese
Dichtungsstück-Sperreinrichtung aus einer oberen und unteren Eingriffseinrichtung zum
Verhindern der relativen Drehung zwischen beiden, wenn sich diese in der
Dichtungsstück-Sperrposition befinden und die oberen und unteren
Eingriffseinrichtungen im Abstand zueinander stehen, während sie sich in der
Dichtungsstück-Setzposition befinden. Bei einer bevorzugten Form zeichnet
sich die obere Eingriffseinrichtung aus durch eine obere Sperreinrichtung, die
im Verbund mit der Dichtungsstückeinrichtung steht und mit aufgesetzten
Sperrzähnen versehen ist; die untere Eingriffseinrichtung zeichnet sich aus
durch eine untere Sperrhülse, die im Verbund mit der
Dichtungsstückeinrichtung steht und mit aufgesetzten Sperrzähnen versehen ist. Die unteren
Sperrzähne greifen in der Dichtungsstück-Sperrposition in die oberen
Sperrzähne ein; in der Dichtungsstück-Setzposition befinden sich die Zähne
im Abstand zueinander.
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Vorzugsweise setzt sich die Dichtungsstückeinrichtung zusammen aus
einer Spindeleinrichtung, die sich von der Dichtungsstückeinrichtung bis in
die obere und untere Eingriffseinrichtung erstreckt. Das Werkzeug besteht
weiterhin aus einer Einrichtung, die der relativen Drehung zwischen der
Spindeleinrichtung und der unteren Eingriffseinrichtung vorbeugt. In einer
bevorzugten Form besteht diese Einrichtung zum Verhindern der relativen
Drehung aus einer Spindeleinrichtung und unteren Eingriffseinrichtung, die
einen Schlitz darin bildet sowie aus einer weiteren Spindeleinrichtung mit
unterer Eingriffseinrichtung, aus der ein Stift hervorsteht, der in den Schlitz
eingreift.
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Um ein besseres Verständnis der Erfindung zu vermitteln, wird bezug
genommen auf die beiliegenden Zeichnungen, die die folgenden zeigen:
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BILD 1 - Anordnung einer Form von entfernbarem Bridge-Plug- und
Dichtungsstück-Werkzeug der hier vorliegenden Erfindung, wie es neben
einer Formation in ein Bohrloch eingelassen wird.
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BILD 2 - Werkzeug aus Bild 1, wobei der Bridge-Plug unter die
Formation gesetzt ist und das Dichtungsstück vom Bridge-Plug getrennt und
über die Formation gesetzt ist.
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BILDER 3A-3H - Längsschnitt durch eine Werkzeughälfte, Bild 1.
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BILD 4 - J-Schlitz-Sicht auf Linie 4-4, Bild 3C.
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Bild 5 - Elevationssicht der Finger im Dichtungssperrstück auf Linie 5-5,
Bild 3C.
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Bild 6 - J-Schlitz-Sicht auf Linie 6-6, Bild 3D und 3E.
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BILD 7 - J-Schlitz-Sicht auf Linie 7-7, Bild 3F.
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BILD 8 - J-Schlitz-Sicht auf Linie 8-8, Bild 3G.
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BILD 9 - J-Schlitz- und Ansatzsicht auf Linie 9-9, Bild 3H.
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Unter bezug auf die Zeichnungen und besonders Bild 1, wird hier die
Form des entfernbaren Bridge-Plug- und Dichtungsstück-Werkzeugs gezeigt,
die generell als Nummer 10 bezeichnet wird. Bild 1 zeigt Werkzeug 10 neben
Formation 14 im Einlauf in die Bohrlochverrohrung 12.
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Im allgemeinen setzt sich Werkzeug 10 zusammen aus einer
Dichtungsstückeinrichtung 16 zum Abdichten über Formation 14, einer Plug-Einrichtung
18 zum Abdichten unter Formation 14 sowie einer Sperreinrichtung 20 zum
Verhindern des Setzen der Dichtungsstückeinrichtung 16, während die Plug-
Einrichtung 18 gesetzt wird.
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Bild 2 veranschaulicht Werkzeug 10 in gesetzter Lage, wo die Plug-
Einrichtung 18 unterhalb der Formation 14 im abgedichteten Eingriff mit der
Bohrlochverrohrung 12 steht. Die Dichtungsstückeinrichtung 20 ist von der
Plug-Einrichtung 18 abgetrennt, wobei die Dichtungsstückeinrichtung 16 über
der Formation 14 im abgedichteten Eingriff mit der Verrohrung 12 steht.
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In dieser Lage kann Flüssigkeit in bekannter Weise durch die Öffnungen 22
in und aus Formation 14 geflutet werden. Einstellung und Betriebsweise von
Werkzeug 10 werden später näher erörtert.
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Jetzt werden die Einzelheiten des entfernbaren Bridge-Plug- und
Dichtungsstücks unter bezug auf BILDER 3A-3H näher erörtert. BILDER 3A-
3H zeigen Dichtungsstückeinrichtung 16 als entfernbares Dichtungsstück
bekannter Art. Besonders das Halliburton Champ III Dichtungsstück wird
gezeigt.
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Am oberen Ende des Dichtungsstücks 16 befindet sich ein oberer
Adapter 24 mit Innengewinde 26, das für den Anschluß an ein
Serienwerkzeug 28 ausgelegt ist. Der obere Adapter 24 wird an Gewinde 32 mit einer
oberen Dichtungsstückspindel 30 verbunden. Eine Dichteinrichtung, wie z.B.
O-Ring 34, stellt den abdichtenden Eingriff zwischen dem oberen Adapter 24
und der unteren Dichtungsstückspindel 30 her.
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Die obere Dichtungsstückspindel 30 hat einen ersten oberen
Außendurchmesser 36 und darunter einen etwas kleineren zweiten
Außendurchmesser 38. Die obere Dichtungsstückspindel 30 hat gleichfalls eine weitere
Außenfläche mit Keilnut 40, die größer ist als der zweite Außendurchmesser
38, so daß sich zwischen beiden ein aufwärts gerichteter Ansatz 42 bildet.
Unterhalb der mit Keilnut versehenen Fläche 40 befindet sich ein abwärts
gerichteter Ansatz 43 sowie ein kleinerer dritter Außendurchmesser 44. Das
untere Ende der oberen Dichtungsstückspindel 30 ist über Kopplung 46 mit
Gewinde 48 im Verbund.
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Um der oberen Dichtungsstückspindel 30 befindet sich ein
hydraul isches Schiebergehäuse 50. Das hydraulische Schiebergehäuse 50
hat eine erste Bohrung 52, die im satten Verhältnis am ersten
Außendurchmesser 36 der oberen Dichtungsstückspindel 30 anliegt.
Dichteinrichtungen, wie z.B. O-Ringe 54, vermitteln einen gleitenden,
abdichtenden Eingriff zwischen der oberen Dichtungsstückspindel 30 und
dem hydraulischen Schiebergehäuse 50.
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Das hydraulische Schiebergehäuse 50 ist mit mehreren transversalen
Öffnungen 56 versehen, die an der ringförmig verlaufenden Innenseite zu
einer zweiten Bohrung 58 geöffnet sind. Feststellbar ist, daß die zweite
Bohrung 58 des hydraulischen Schiebergehäuses 50 nach außen zum
zweiten Außendurchmesser 38 der oberen Dichtungsstückspindel 30 so im
ringförmigen Abstand steht, daß zwischen beiden ein ringförmiger Abstand
60 entsteht. Fachkundige können erkennen, daß die transversalen
Öffnungen 56 im hydraulischen Schiebergehäuse 50 in Verbindung mit
Abstand 60 sind.
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ln jeder transversalen Öffnung 56 befindet sich ein hydraulischer
Schieber 62. Zwischen jedem hydraulischen Schieber 62 und der jeweiligen
Öffnung 56 befindet sich eine Dichtung 64.
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Die hydraulischen Schieber 62 werden durch einen Haltestreifen 66 in
den jeweiligen Öffnungen 56 abgesichert. Jeder Haltestreifen 66 wird mit
mehreren Schrauben 68 am hydraulischen Schiebergehäuse 50 befestigt.
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In bekannter Weise sind die hydraulischen Schieber 62 so ausgelegt,
daß sie sich beim Unterdrucksetzen radial nach außen bewegen, so daß sich
ein Teil der Schieber über den Haltestreifen 66 hinaus zum Eingriff in die
Bohrlochverrohrung 12 ausdehnt. In der Einlaufposition auf BILD 3A erhalten
die hydraulischen Schieber 62 infolge einer Mehrzahl von Federn 70 eine
radiale Vorspannung nach innen gegen den zweiten Außendurchmesser 38
der oberen Dichtungsstückspindel 30.
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Das hydraulische Schiebergehäuse 50 hat eine dritte, mit Keilnut
versehene Bohrung 72, die am oberen Ende einen abwärts gerichteten
Ansatz 73 aufweist.
Die mit Keilnut versehene Bohrung 72 ist so abgemessen, daß sich zwischen
Schiebergehäuse 50 und der oberen Dichtungsstückspindel 30 ein
ringförmiger Abstand 74 bildet. ln die mit Keilnut versehene Bohrung 72 des
Schiebergehäuses 50 greift die mit Keil versehene Oberfläche 40 der oberen
Dichtungsstückspindel 30 so ein, daß eine relative Drehung zwischen beiden
verhindert wird.
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Das untere Ende der Kopplung 46 steht an Gewinde 78 im Verbund mit
der unteren Dichtungsstückspindel 76.
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Kopplung 46 hat neben dem ersten Außendurchmesser 82 der unteren
Dichtungsstückspindel 76 einen ringförmigen Innenraum 80. Kopplung 46 hat
gleichfalls einen längsförmigen Laufweg 84, der die Verbindung zwischen
dem ringförmigen Raum 80 und dem ringförmigen Abstand 74 vermittelt.
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Das untere Ende des hydraulischen Schiebergehäuses 50 steht an
Gewinde 88 im Verbund mit einem mit Öffnungen versehenen Gehäuse 86.
Das mit Öffnungen versehene Gehäuse 86 hat eine erste interne Bohrung
90; eine Dichteinrichtung, wie z.B. O-Ring 92, vermittelt den abdichtenden
Eingriff zwischen dem hydraulischen Schiebergehäuse 50 und der ersten
Bohrung 90 des mit Öffnungen versehenen Gehäuses 86.
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Kopplung 46 hat eine Außenfläche 94 mit einem aufwärts gerichteten
Ansatz 96 am unteren Ende.
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Zwischen Kopplung 46 und dem mit Öffnungen versehenen Gehäuse 86
befindet sich eine generell ringförmige Dichtstopfbüchse 98. Festzustellen ist,
daß das obere Ende der Dichtstopfbüchse 98 neben dem unteren Ende 100
des hydraulischen Schiebergehäuses 50 liegt und daß das unter Ende der
Dichtstopfbüchse 98 neben Ansatz 96 der Kopplung 46 liegt. Eine
außenseitige Dichteinrichtung, wie z.B. mehrere Dichtungen 102 und eine
interne Dichteinrichtung, wie z.B. mehrere Dichtungen 104, vermitteln jeweils
den
abdichtenden Eingriff zwischen der Dichtstopfbüchse 98 und der ersten
Bohrung 90 des mit Öffnungen versehenen Gehäuses 86 und Außenfläche
94 der Kopplung 46
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Unter weiterem bezug auf BILD 3B ist das untere Ende der Kopplung 46
an Gewinde 108 mit einer Innenhülse 106 verbunden. Dichteinrichtungen,
wie z.B. O-Ringe 110, vermitteln den abdichtenden Eingriff zwischen
Kopplung 46 und Innenhülse 106.
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Innenhülse 106 hat eine erste Bohrung 112 sowie eine zweite größere
Bohrung 114. Die erste Bohrung 112 ist so abgemessen, daß sich zwischen
der ersten Bohrung 112 und dem ersten Außendurchmesser 82 der unteren
Dichtungsstückspindel 76 ein ringförmiger Abstand 116 bildet. Durch die
Innenhülse 108 führt in der Nähe des oberen Endes der ersten Bohrung 114
ein transversaler Beipaßport 118.
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Die Innenhülse 106 hat eine Außenfläche 120 mit abwärts gerichtetem
Ansatz 121 am oberen Ende. Die Außenfläche 120 erstreckt sich in eine
Bohrung 122 einerAußenhülse 124. Eine Dichteinrichtung, wie z.B.
Dichtungen 126, vermittelt den abdichtenden Eingriff zwischen Innenhülse
106 und Außenhülse 124.
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Die Außenhülse 124 hat eine Außenfläche 128, die in eine zweite
Bohrung 130 des mit Öffnungen versehenen Gehäuses 86 paßt. Neben dem
unteren Ende 134 des mit Öffnungen versehenen Gehäuses 86 liegt das
geflanschte untere Ende 132 der Außenhülse 124.
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Innen- und Außenhülsen 106 und 124 bilden, zusammen mit dem
Beipaßport 118, einen ringförmigen Raum 135 mit der unteren
Dichtungsstückspindel 76.
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Das mit Öffnungen versehene Gehäuse 86 hat mindestens einen
transversal verlaufenden Port 136. Ein ringförmiger Raum 138 bildet sich
zwischen Innenhülse 106 und der ersten Bohrung 90 des mit Öffnungen
versehenen Gehäuses 86. So ist zu erkennen, daß Port 136 im mit
Öffnungen versehenen Gehäuse 86 in Verbindung steht mit Beipaßport 118
in der Innenhülse 106.
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Das untere Ende des mit Öffnungen versehenen Gehäuses 86 ist
verbunden mit der oberen Gleitdichtabstützung 140 des Gewindeanschlusses
142. Ein ringförmiger Raum 143 bildet sich zwischen der oberen
Gleitdichtabstützung 140 und der unteren Dichtungsstückspindel 76; dieser Raum
befindet sich im Verbund mit dem ringförmigen Raum 135. Die obere
Gleitdichtabstützung 140 hat einen aufwärts gerichteten ringförmigen Ansatz
144, der sich neben dem unteren Ende 132 der Außenhülse 124 befindet.
Eine Dichteinrichtung, wie z.B. O-Ring 146, vermittelt den abdichtenden
Eingriff zwischen Außenhülse 124 und der oberen Gleitdichtabstützung 140.
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Die Gleitdichtabstützung 140 hat in ihrem unteren Ende eine Bohrung
148 mit einem längslaufenden Schlitz 150. ln den Schlitz 150 greift ein sich
nach außen erstreckender Vorsprung der Dichtelementspindel 162 ein. Eine
Dichteinrichtung, wie z.B. O-Ring 164, vermittelt den abdichtenden Eingriff
zwischen Gleitabstützung 140 und Außenfläche 166 der Elementspindel 162.
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Mehrere elastomerische Dichtelemente 168 befinden sich an der
Außenseite der Elementspindel 162. ln das obere Dichtelement 168 greifen
die obere Gleitdichtabstützung 140 und die obere Gleitdichtung 170 ein, die
am Gewinde der oberen Gleitdichtabstützung 140 befestigt ist. Das untere
Dichtelement 168 greift in das Schiebergehäuse 172 und die untere
Gleitdichtung 176 ein, die an Gewinde 178 am Schiebergehäuse 174
abgesichert ist. Das untere Ende der Elementspindel 162 befindet sich an
Gewinde 180 im Verbund mit dem Schiebergehäuse 174.
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Eine Dichteinrichtung, wie z.B. O-Ring 182, vermittelt den abdichtenden
Eingriff zwischen Schiebergehäuse 174 und Außenfläche 166 der
Elementspindel 162.
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Die Elementspindel 162 und die untere Dichtspindel 76 bilden
dazwischen einen ringförmigen Raum 183, der mit dem ringförmigen Raum
143 in Verbindung ist.
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Das Schiebergehäuse 174 hat eine Mehrzahl keilförmiger
Aushöhlungen 184 mit einer abwärts gerichteten, keilförmigen Rampe 186. Jede
Aushöhlung 184 nimmt jeweils einen Schieber 188 auf, dessen Auslegung
bei Aktivierung ein Gleiten entlang Rampe 186 in bekannter Weise zuläßt.
Auf der Außenseite jedes Schiebers 18 ist eine Mehrzahl von Zähnen 190
gebildet, die zum festen Eingriff in die Bohrlochverrohrung 12 ausgelegt sind.
Schieber 188 sind in einem Gleitkranz 192 locker gefaßt.
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Das Schiebergehäuse 174 hat eine interne Bohrung 194, die auf ein
satt anliegendes Gleitverhältnis mit dem zweiten Außendurchmesser 196 der
unteren Dichtungsstückspindel 76 abgestimmt ist.
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Durch das Schiebergehäuse 174 führt ein Port 197, der mit dem
ringförmigen Raum 183 in Verbindung steht. Zu erkennen ist, daß der Port
197, die ringförmigen Räume 183, 143 und 135 sowie der Beipaßport 118,
der ringförmige Raum 138 und Port 136 einen Beipaßlauf um die
Dichtelemente 168 bilden. So wird der beim Ablassen in das Bohrloch dem
Werkzeug 10 entgegenwirkende Flüssigkeitswiderstand auf bekannte Weise
reduziert.
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Der Gleitkranz 192 hat einen nach innen gerichteten Flansch 198, der in
eine Rille 200 im oberen Ende einer oberen Sperreinrichtung eingreift, die
aus einer oberen oder ersten Aufnehmerhülse 202 besteht, die gleichfalls
obere Sperrhülse 202 genannt wird.
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Unter weiterem bezug auf BILD 3C ist das untere Ende der unteren
Dichtungsstückspindel 76 an Gewinde 206 im Verbund mit der oberen
Sperrspindel 204.
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Die obere Aufnehmerhülse 202 hat eine interne Bohrung 208, die so
ausgelegt ist, daß sie die Außenfläche 210 der oberen Sperrspindel 204
gleitend aufnimmt. Unter bezug auf BILD 4 ist ein J-Schlitz 212 in Bohrung
208 der oberen Aufnehmerhülse 202 gebildet. Von der oberen Sperrspindel
202 geht eine Nase 214 radial nach außen in den J-Schlitz 212, wo diese
eingreift. Der J-Schlitz 212 hat einen kurzen Ausleger 216 mit unterem Ende
218 und ist über ein transitorisches Teil 221 im Verbund mit einem längeren,
abwärts gerichteten Ausleger 220.
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Unter dem J-Schlitz 212 hat die obere Aufnehmerhülse 202 eine
Mehrzahl von transversalen Aufnehmeröffnungen 222. Ein zylindrisches Teil
224 ist abgestimmt auf die Öffnungen 222 und ist radial nach außen
gewendet. In jeder Aufnehmeröffnung 222 befindet sich jeweils ein
Aufnehmer 226. Jeder Aufnehmer 226 wird in der jeweiligen
Aufnehmeröffnung 222 durch obere und untere Aufnehmerhalter 228 und 230
abgesichert, die mit Schrauben 232 an der oberen Aufnehmerhülse befestigt
sind. Gegen den zylindrischen Teil 224 der oberen Aufnehmerhülse wirkt
eine Aufnehmerfeder 234, wodurch der jeweilige Aufnehmer 226 radial nach
außen vorgespannt wird, siehe BILD 3C.
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Unter bezug auf BILD 5 enthält das untere Ende der oberen
Aufnehmerhülse 202 mehrere obere, sich nach unten ausdehnende Sperrzähne 236.
Zu erkennen ist die Bildung eines Abstandes 238 neben jedem Sperrzahn
236. Die oberen Sperrzähne 236 sind im Eingriff mit mehreren sich nach
oben ausdehnenden Sperrzähnen 240 des oberen Endes einer unteren
Eingriffseinrichtung, die sich zusammensetzt aus einer unteren oder zweiten
Sperrhülse 242. Die unteren Sperrzähne 240 sind so angeordnet, daß sie die
Abstände 244 bilden. Bei solchem Eingriff gehen die oberen Sperrzähne 236
in die Abstände 244 und die unteren Sperrzähne 240 in die Abstände 238.
Die oberen Sperrzähne 236 haben kegelförmig zu laufende untere Enden
246; die unteren Sperrzähne 240 haben kegelförmig zulaufende obere Enden
248.
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Unter weiterem bezug auf BILDER 3C und 3D hat die obere
Sperrspindel 204 einen längslaufenden Schlitz 250, der in deren Außenfläche 210
gebildet ist. ln die untere Sperrhülse 242 greift eine Schraube 252 ein, die
ein radiales internes Ende oder einen Stiftteil 254 aufweist, der in Schlitz 250
eingreift. Fachkundige können erkennen, daß die Möglichkeit eines relativen
Längslaufs zwischen der unteren Sperrhülse 242 und der oberen
Sperrspindel 204 gegeben ist, eine relative Bewegung dazwischen jedoch durch
Eingriff des Stifts 254 von Schraube 252 in Schlitz 250 verhindert wird.
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Unter bezug auf BILD 3D ist das untere Ende der oberen Sperrspindel
204 an Gewinde 257 mit der unteren Sperrspindel 256 im Verbund. Eine
Dichteinrichtung, wie z.B O-Ring 258, vermittelt den abdichtenden Eingriff
zwischen den oberen und unteren Sperrspindeln 204 und 256.
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Das untere Ende der unteren Sperrhülse 242 ist über eine
Hülsenverbindung 262 in Kontakt mit dem oberen Ende einer unteren
Aufnehmerhülse 260. Die Hülsenverbindung 262 hat obere und untere nach
innen gerichtete Flansche 264 und 266, die jeweils in die Rillen 268 und 270
in der unteren Sperrhülse 242 und der unteren Aufnehmerhülse 260
eingreifen. Die Hülsenverbindung 262 ist abgesichert durch ein
Befestigungsteil 272 und so ausgelegt, daß eine geringfügige relative Bewegung zwischen
Sperrhülse 242 und der unteren Aufnehmerhülse 260 möglich ist.
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Die untere Aufnehmerhülse 260 hat mehrere transversale
Aufnehmeröffnungen 274, die durchweg den Aufnehmeröffnungen 222 in der oberen
Aufnehmerhülse 202 gleichen. Ähnlich wie bei der oberen
Aufnehmeranordnung enthält jede Aufnehmerhülse 274 jeweils einen Aufnehmer 276,
der vom zylindrischen Teil 278 der unteren Aufnehmerhülse 260 durch
Federn 280 nach außen vorgespannt wird. Die oberen und unteren
Aufnehmerhalterungen 282 und 284 sind mit Schrauben 286 an der unteren
Aufnehmerhülse 260 befestigt und halten die Aufnehmer 276 in den
Aufnehmeröffnungen 274.
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Am unteren Ende der Aufnehmerhülse 260 befindet sich eine
transversale Gewindeöffnung 288, in die ein Lagerkäfig 290 eingeschraubt
ist. Der Lagerkäfig 290 lokalisiert und faßt ein Kugellager 292, das rollend in
eine J-Schlitz-Rille aufgenommen wird, die in der Außenseite 296 der
unteren Sperrspindel 256 gebildet ist, siehe BILDER 3D und 3E. Je nach
Bedarf können mehrere Kugellager 292 in die J-Schlitz-Rille 294 eingelegt
werden. Für die Zwecke dieser Eröffnung wird nur ein
solches Kugellager gezeigt und erörtert.
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Unter bezug auf BILD 6 bildet eine J-Schlitz-Rille 294 ein wiederholtes
Muster um die untere Sperrspindel 256. Das Muster besteht aus einem
ersten senkrechten Teil 298, einem längeren zweiten senkrechten Teil 300,
einem dritten senkrechten Teil 302 und einem kurzen vierten senkrechten
Teil 304. Die ersten und zweiten senkrechten Teile 298 und 300 sind über
ein erstes transitorisches Teil 306 miteinander verbunden; die zweiten und
dritten senkrechten Teile 300 und 302 sind durch ein zweites transitorisches
Teil 308 miteinander verbunden, das dritte und vierte senkrechte Teil 302
und 304 sind über ein drittes transitorisches Teil 310 miteinander verbunden
und das vierte und erste Teil 304 und 298 sind über ein viertes
transitorisches Teil 312 miteinander verbunden. Das zweite transitorische
Teil 308 hat eine erste untere Ecke 311 sowie eine obere Ecke 313. Zu
erkennen ist, daß die Ecke 313 sich im höchsten Punkt des zweiten
transitorischen Teils 308 befindet.
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Aus BILD 6 ist zu erkennen, daß sich das Kugellager 292 zuerst im
unteren Ende des ersten senkrechten Teils 298 befindet.
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Unter weiterem bezug auf BILD 3E ist das untere Ende der unteren
Sperrspindel 256 an Gewinde 316 im Verbund mit einem Spindeladapter 314.
Eine Dichteinrichtung, wie z.B. O-Ring 318, vermittelt den abdichtenden
Eingriff zwischen Spindeladapter 314 und der unteren Sperrspindel 256.
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Der Spindeladapter 314 ist an Gewinde 322 im Verbund mit einem
oberschlächtigen Adapter 320, wobei eine Dichteinrichtung, wie z.B. O-Ring
324, den abdichtenden Eingriff zwischen beiden vermittelt.
Der oberschlächtige Adapter 320 hat eine durchgehende Bohrung 326
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Der oberschlächtige Adapter 320 ist das oberste Teil einer
oberschlächtigen Baugruppe 328. Diese oberschlächtige Baugruppe 328
beinhaltet gleichsam eine oberschlächtige Hülse 330, die an Gewinde 332
mit dem unteren Ende des oberschlächtigen Adapters 320 im Verbund steht.
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Unter bezug auf BILDER 3E und 3F weist die oberschlächtige Hülse
330 eine erste Bohrung 334 sowie eine kleinere zweite Bohrung 336 auf
wodurch sich ein aufwärts gerichteter Ansatz 338 bildet. Unterhalb der
zweiten Bohrung 336 in der oberschlächtigen Hülse 330 befindet sich eine
größere dritte Bohrung 340. Eine transversal verlaufende Keilnut 342 ist in
die zweite Bohrung geschnitten, siehe BILD 3F. Die radiale externe Fläche
der Keilnut 342 ist größtenteils abgestimmt auf die erste Bohrung 334.
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Die Plug-Einrichtung 18 wird in den Zeichnungen als entfernbarer
Bridge-Plug gezeigt. Wie schon erwähnt ist der Bridge-Plug 18 größtenteils
dem Halliburton Bridge-Plug, Modell 3L ähnlich, mit Ausnahme, daß Bridge-
Plug 18 so ausgelegt ist, daß er mit rechtsgängigem anstelle von
linksgängigem Moment gesetzt wird.
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Das Oberteil des Bridge-Plug 18 ist ein Abzugskopf 344 mit erstem,
zweitem und drittem Außendurchmesser 346, 348 und 350. Der Abzugskopf
wird zunächst in der oberschlächtigen Baugruppe 328 so positioniert, daß
das obere Ende des ersten Außendurchmessers 346 im oberschlächtigen
Adapter 320 in sattem Abstand zur Bohrung 326 steht, siehe BILD 3E. Wie
sich auf BILD 3F erkennen läßt, befindet sich auch der erste
Außendurchmesser 346 in sattem Abstand zur zweiten Bohrung der oberschlächtigen
Hülse 330. Durch den Abzugskopf 344 verläuft ein transversaler
Vorsprung oder Keil 352, der mit einem Befestigungsteil 354 abgesichert ist.
In der auf BILD 3F gezeigten Ausgangsstellung ruht Keil 352 in der
oberschlächtigen Hülse 330 auf Ansatz 338. Keil 352 ist so abgemessen, daß
er durch Schlitz 342 paßt, wenn er damit abgestimmt ist, so daß der Bridge-
Plug 18 vom restlichen Werkzeug abgenommen werden kann, was hier näher
erörtert werden soll.
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Unter weiterem bezug auf BILD 3F erstreckt sich im Abzugskopf 344 ein
aufwärts gerichteter, abgewinkelter Ansatz 356 zwischen dem ersten 346 und
dem zweiten Außendurchmesser 348.
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Unter bezug auf BILD 7 ist ein sich wiederholendes J-Schlitz-Muster
358 im dritten Außendurchmesser 350 des Abzugskopfes 344 gebildet. Der
J-Schlitz 358 hat ein erstes senkrechtes Teil 360 und ein zweites
senkrechtes Teil 362, die durch ein transitorisches Teil 364 miteinander im
Verbund sind. Das zweite senkrechte Teil 362 öffnet sich nach oben in das
Eingangs-/Ausgangsteil 366, das teilweise von kegelförmigen Wänden 368
umgeben ist.
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Im unteren Ende der Oberschlächtigung 330 ist transversal eine
Schraube 370 angeordnet, die ein J-Schlitz-Stiftteil 372 aufweist, das sich in
den J-Schlitz 358 erstreckt. Wie auf BILD 7 erkennbar ist, befindet sich der
Stift 372 im oberen Ende des ersten senkrechten Teils 360 des J-Schlitzes
358, wenn das Werkzeug 10 in das Bohrloch abgelassen wird.
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Das untere Ende des Abzugskopfes 344 hat ein radial nach außen
gerichtetes Flanschteil 374 sowie darauf eine abwärts gerichtete
Federsitzfläche 376.
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Der Abzugskopf 344 ist an Gewinde 380 im Verbund mit einer zentralen
Plug-Spindel 378. Die zentrale Plug-Spindel 378 hat einen ersten
Außendurchmesser 382, einen größeren zweiten Außendurchmesser 384
und einen dritten Außendurchmesser 386, der generell die gleiche Größe
aufweist, wie der erste Außendurchmesser 382. So läßt sich erkennen, daß
an der zentralen Plug-Spindel 378 ein nach außen gerichteter Ansatz 388
zwischen dem ersten und zweiten Durchmesser 382 und 384 und ein abwärts
gerichteter Ansatz 390 zwischen dem zweiten und dritten Außendurchmesser
384 und 386 gebildet ist.
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Um die zentrale Plug-Spindel 378 angeordnet ist ein Federzentralisierer
392 mit einer ersten und zweiten Bohrung 394 und 396. So bildet sich ein
abwärts gerichteter Ansatz 398 zwischen der ersten und zweiten Bohrung
394 und 396 und, wie auf BILD 3F erkennbar ist, greift Ansatz 398 in Ansatz
388 der zentralen Plug-Spindel 378 ein, wenn Werkzeug 10 in das Bohrloch
abgelassen wird. Der Federzentralisierer 392 weist ein durchgehendes
transversales Loch 400 auf.
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Das untere Ende des Federzentralisierers 392 ist an Gewinde 404 mit
der unteren Schieberhalterung 402 im Verbund. Die obere Schieberhalterung
402 weist mehrere Schlitze 405 auf.
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Eine Feder ist um das obere Ende der zentralen Plug-Spindel 378 und
den Federzentralisierer 392 angeordnet; diese Feder befindet sich
längsläufig zwischen Federsitz 376 am Abzugskopf und Oberfläche 408 der
oberen Schieberhalterung.
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Die zentrale Plug-Spindel 378 weist eine Bohrung 410 auf, mit der ein
transversaler Beipaßport 412 verbunden ist. Bohrung 410 ist Teil einer
zentralen Öffnung 413 in der Plug-Einrichtung 18. In der auf BILD 3F
gezeigten Ausgangsposition befindet sich Port 412 im Verbund mit dem
Beipaßport 405 in der oberen Schieberhalterung 402.
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Unter der oberen Schieberhalterung 402 und um die zentrale Plug-
Spindel 378 angeordnet ist ein oberes Schiebergehäuse 414. Das obere
Schiebergehäuse 414 hat einen aufwärts gerichteten Ansatz 415, der
generell Ansatz 390 der zentralen Plug-Spindel 378 gegenübersteht. Eine
Dichteinrichtung, wie z.B. Beipaßdichtung 417, vermittelt den abdichtenden
Eingriff zwischen dem oberen Schiebergehäuse 414 und dem dritten
Außendurchmesser 386 der zentralen Plug-Spindel 378.
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Auch das obere Schiebergehäuse 414 hat mehrere keilförmige
Aushöhlungen 416 mit darin gebildeten, aufwärts gerichteten, keilförmigen
Rampen 418. Jede Aushöhlung 416 ist mit jeweils einem Schieber 420
versehen, der so ausgelegt ist, daß er in bekannter Weise auf der Rampe
418 gleitet. Die Schieber 420 greifen ebenfalls ein in Schlitze 405 in der
oberen Schieberhalterung 402. An der Außenseite jedes Schiebers 420 ist
eine Mehrzahl von Zähnen 422 gebildet, die zum Eingriff in die
Bohrlochverrohrung 12 ausgelegt sind. Die Schieber 420 werden durch eine obere
Schieberhalterung 402 locker gefaßt.
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Unter bezug auf BILD 3G ist das obere Schiebergehäuse 414 an
Gewinde 426 mit der Plug-Spindel 424 im Verbund.
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Unter dem oberen Schiebergehäuse 414 befindet sich ein oberer Plug-
Schuh 428. Der obere Plug-Schuh 428 ist an Gewinde 430 mit der Plug-
Spindel 424 im Verbund; eine Dichteinrichtung, wie z.B. O-Ring 432,
vermittelt den abdichtenden Eingriff dazwischen.
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Direkt unter dem oberen Plug-Schuh 428 befinden sich zwei
elastomerische Plug-Elemente 434, die durch den Trennring 436
voneinander getrennt sind. Die Plug-Elemente 434 realisieren den
abdichtenden Eingriff an Außendurchmesser 437 der Plug-Spindel 424.
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Unter den Plug-Elementen 434 befindet sich eine untere
Schuhabstützung oder Ratschenabdeckung 438, an der an Gewinde 442 ein
unterer Plug-Schuh 440 befestigt ist. Die Ratschenabdeckung 438 hat einen
abwärts gerichteten internen Ansatz 444.
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In der Plug-Spindel 442 befinden sich mehrere längsläufige Schlitze
446; jeder dieser Schlitze hat ein oberes Ende 445 und ein unteres Ende
447. Auf der Außenfläche der Plug-Spindel 424 ist, entlang den Schlitzen
446, eine externe verzahnte Fläche 448 gebildet.
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Unter den Schlitzen 446 erstreckt sich von der Plug-Spindel 424 eine
Nase 450 radial nach außen. Die Nase 450 greift so in einen
längsverlaufenden Schlitz 452 und Bohrung 454 eines unteren Schiebergehäuses
456 ein, daß eine relative Drehung zwischen Plug-Spindel 424 und unterem
Schiebergehäuse 456 verhindert wird. Ein unteres Ende 458 des unteren
Schiebergehäuses 456 greift zunächst in einen aufwärts gerichteten
abgewinkelten Ansatz 460 der Plug-Spindel 424 ein, siehe Bild 3G.
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Das untere Schiebergehäuse 456 hat mehrere transversal ausgerichtete
Fenster 462, die grundsätzlich mit den Schlitzen 446 in der Plug-Spindel 424
abgestimmt sind. In jedem Fenster 462 ist ein Kranzteil 464 angeordnet;
erkennbar ist, daß die Fenster 462 eine relative senkrechte Bewegung der
KranzteiIe 464 in bezug auf das untere Schiebergehäuse 456 verhindern.
Jedes Kranzteil 464 hat einen Mitnehmer 466, der in den jeweiligen Schlitz
446 in der Plug-Spindel 424 eingreift. Eine radial nach innen gerichtete
Fläche an jedem Kranzteil 464 weist eine verzahnte Fläche 467 auf. Wie im
weiteren näher erläutert, ist die verzahnte Fläche 467 ausgelegt zum Eingriff
in die verzahnte Fläche 448 der Plug-Spindel 424, nachdem die Plug-
Einrichtung 18 gesetzt ist. Die Kranzteile 464 sind durch ein
widerstandsfähiges Band 468 radial nach innen vorgespannt.
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Die zentrale Plug-Spindel 378 hat einen vierten Außendurchmesser
470, der kleiner ist als ihr dritter Außendurchmesser 386, der dazwischen
einen abwärts gerichteten abgewinkelten Ansatz 472 aufweist. Die zentrale
Plug-Spindel 378 weist ebenfalls einen fünften Außendurchmesser 474 auf,
der größer ist als der vierte Außendurchmesser 470, wodurch sich zwischen
beiden ein aufwärts gerichteter, abgewinkelter Ansatz 476 bildet. Wie aus der
Ausgangsposition auf BILD 3G erkennbar ist, spannt das widerstandsfähige
Band 468 die Kranzteile 464 radial nach innen vor, so daß die Mitnehmer 466
der Kranzteile in den fünften Außendurchmesser 474 der zentralen Plug-
Spindel 378 eingreifen.
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Das untere Schiebergehäuse 456 weist eine Mehrzahl keilförmiger
Aushöhlungen 476 auf, in denen abwärts gerichtete, keilförmige Rampen 478
gebildet sind. In jeder Aushöhlung 476 befindet sich jeweils ein Schieber 480,
der bei Aktivierung zum Gleiten entlang der Rampe 478 in bekannter Weise
ausgelegt ist. Auf der Außenfläche jedes Schiebers 480 sind mehrere Zähne
482 gebildet, die dem Eingriff in die Bohrlochverrohrung 12 dienen. Die
Schieber 480 werden durch einen Schieberkranz 484 locker gefaßt, der
wiederum mit einem Befestigungsteil 486 abgesichert ist.
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Der Schieberkranz 484 hat einen aufwärts gerichteten Flansch 488, der
im oberen Ende der Aufnehmerhülse 492 in Riile 490 eingreift.
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Die Aufnehmerhülse 492 hat eine interne Bohrung 494, die ausgelegt ist
zur Schubaufnahme eines zweiten Außendurchmessers 496 der Plug-Spindel
424.
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Unter weiterem bezug auf BILD 8 befindet sich in Bohrung 494 der
Aufnehmerhülse 492 ein J-Schlitz 498. Aus der Plug-Spindel 424 steht eine
Nase 500 radial nach außen vor und greift in den J-Schlitz 498 ein. Der J-
Schlitz 498 hat einen kurzen Ausleger 502 mit einem unteren Ende 504 und
einen längeren, abwärts verlaufenden Ausleger 506; beide sind durch ein
transitorisches Teil 508 miteinander verbunden.
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Unter weiterem bezug auf BILD 3G ist das untere Ende der zentralen
Plug-Spindel 378 an Gewinde 512 im Verbund mit der unteren Plug-Spindel
510. Unter bezug auf BILD 3H vermittelt eine Dichteinrichtung, wie z.B. O-
Ring 514, den abdichtenden Eingriff zwischen der unteren Plug-Spindel 510
und der zentralen Plug-Spindel 378.
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Unter weiterem bezug auf BILD 3H ist die Aufnehmerhülse 492
unterhalb des J-Schlitzes 498 mit mehreren transversalen
Aufnehmeröffnungen 516 versehen. Ein zylindrisches Teil 518 ist abgestimmt mit den
Öffnungen 516 und radial nach außen gerichtet. Jede Aufnehmeröffnung 520
enthält jeweils einen Aufnehmer 520. Jeder Aufnehmer ist in der zugehörigen
Autnehmeröffnung 516 durch eine obere und untere Aufnehmerhalterung 522
und 524 abgesichert, die mit Schrauben 526 an der Aufnehmerhülse 492
befestigt sind. Eine Aufnehmerfeder 528 drückt gegen den zylindrischen Teil
der oberen Aufnehmerhülse 492 und spannt den jeweiligen Aufnehmer radial
nach außen vor, siehe BILD 3H.
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Unter weiterem bezug auf BILD 9 ist die Außenfläche 530 der unteren
Plug-Spindel 510 mit wiederholten J-Schlitz-Mustern 532 versehen. Der J-
Schlitz 532 hat ein erstes senkrechtes Teil 534, ein zweites
senkrechtes Teil 536, ein drittes senkrechtes Teil 538 und ein viertes
senkrechtes Teil 540 Ein erstes transitorisches Teil 542 verbindet die ersten
und zweiten senkrechten Teile 534 und 536. Ein zweites transitorisches Teil
544 verbindet das zweite und dritte senkrechte Teil 536 und 538 Ein drittes
transitorisches Teil 546 verbindet das dritte senkrechte Teil 538 mit dem
vierten senkrechten Teil 540. Letztlich verbindet das vierte transitorische Teil
548 das vierte senkrechte Teil 540 mit dem ersten senkrechten Teil 534.
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Unter der Aufnehmerhülse 492 weist die Plug-Spindel 424 eine
Gewindeöffnung 550 auf. In die Öffnung 550 wird ein Lagerkäfig 552
eingeschraubt, in der ein Kugellager 554 gefaßt und gehalten ist, das in der
Außenfläche 530 der unteren Plug-Spindel 510 rollend in J-Schlitz 532
aufgenommen wird. Je nach Bedarf können mehrere Kugellager 554 benutzt
werden. Für die Zwecke dieser Eröffnung wird nur ein solches Kugellager
gezeigt und erörtert Aus BILD 9 geht hervor, daß Kugellager 554 zunächst
am unteren Ende des ersten senkrechten Teils 534 von J-Schlitz 534
positioniert ist.
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Unter weiterem bezug auf BILDER 3H und 9 ist in der Außenfläche 530
der unteren Plug-Spindel 510 eine Nasenaushöhlung 556 gebildet. Am
oberen Ende der Aushöhlung 556 befindet sich ein abwärts gerichteter
Ansatz 558 und am unteren Ende der Aushöhlung 556 ein aufwärts
gerichteter Ansatz 560. Um die Aushöhlung 556 befindet sich im Abstand
zueinander eine Mehrzahl relativ langer oberer Nasen 562. Jede Nase 562
hat obere und untere Flächen 564 und 566 sowie sich gegenüberstehende
Enden 568 und 570. Erkennbar ist, daß ein Abstand 572 zwischen
nebeneinander liegenden Nasen 562 gebildet ist.
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Unter den oberen Nasen 562 befindet sich eine Mehrzahl relativ kurzer
unterer Nasen 574. Nasen 574 sind generell zentral auf die Abstände 572
zwischen den Nasen 562 abgestimmt. Alle unteren Nasen 574 haben obere
und untere Flächen 576 und 578 sowie sich gegenüberstehende Enden 580
und 582.
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Unter weiterem bezug auf BILD 3H läuft eine Schraube 584 durch das
untere Ende der Plug-Spindel 424, die ein Stiftteil 586 aufweist, das in die
Nasenaushöhlung 556 der Außenfläche 530 der unteren Plug-Spindel 510
vorsteht. Wie aus BILD 9 ersichtlich, befindet sich Stift 586 zunächst unter
einer unteren Nase 574 in Aushöhlung 556. Wie hier weiter erörtert wird, ist
der waagerechte Abstand zwischen einem Ende 582 und einer Nase 574
sowie einem Ende 568 und einer Nase 562 so, daß Stift 586 senkrecht
zwischen beiden durchgeführt werden kann. Die Abstände zwischen einem
Ende 580 und einer unteren Nase 574 sowie einem Ende 570 und einer
oberen Nase 562 sind identisch
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Unter weiterem bezug auf BILD 3H weist die untere Plug-Spindel 510
eine durchgehende Bohrung 558 auf, die mit Bohrung 510 in der zentralen
Plug-Spindel 378 im Verbund und damit abgestimmt ist. Das untere Ende der
unteren Plug-Spindel 510 ist an Gewinde 592 im Verbund mit einem unteren
Adapter 590. Eine Dichteinrichtung, wie z.B. O-Ring 594, vermittelt den
abdichtenden Eingriff zwischen der unteren Plug-Spindel 510 und dem
unteren Adapter 590. Die untere Plug-Spindel 590 hat eine durchgehende
Bohrung 596, die mit Bohrung 558 der unteren Plug-Spindel 510 im Verbund
und damit abgestimmt ist. Das untere Ende des unteren Adapters 590 hat ein
externes Gewindeteil 598, das bei Bedarf dem Anschluß weiterer Teile des
Serienwerkzeugs unter dem Werkzeug 10 dient.
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Unter bezug auf BILD 1 wird das entfernbare Bridge-Plug- und
Dichtungsstück-Werkzeug 10 dieser Erfindung als Bestandteil eines
Serienwerkzeugs 28 in eine Bohrlochverrohrung 12 eingelassen. Werkzeug
10 wird so positioniert, daß die Plug-Einrichtung 18 unter Formation 14
lokalisiert wird. Beim Einführen von Werkzeug 10 in die Bohrlochverrohrung
strömt Flüssigkeit aufwärts durch die zentrale Öffnung 413 der Plug-
Einrichtung 18 und strömt, in bekannter Weise, durch Beipaßports 412 an
den Plug-Elementen 434 vorbei in die zentrale Plug-Spindel 378 und um die
Schieber 420. Flüssigkeit wird gleichfalls, wie vorher beschrieben, um die
Dichtungsstückelemente 168 geleitet.
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Das Gewicht der verschiedenen Werkzeugteile 10, die vom
Serienwerkzeug 28 hängen, plus die Reibung der Aufnehmer 226, 276 und 520 an
der Bohrlochverrohrung 12, resultieren in den folgenden Bauteilpositionen. In
der Dichtungsstückeinrichtung 16 befindet sich die Nase 214 am unteren
Ende des kurzen Auslegers 216 des J-Schlitzes 12, siehe BILD 4; in der
Sperreinrichtung 20 greifen die Sperrzähne 236 in die unteren Sperrzähne
240 ein, siehe BILD 5; in der Sperreinrichtung 20 befindet sich das
Kugellager 292 an der Unterseite des ersten senkrechten Teils 298 der J-Schlitz-
Rille 294, siehe BILD 6; in der oberschlächtigen Baugruppe 328 befindet sich
Stift 372 an der Oberseite des ersten senkrechten Teils 360 des J-Schlitzes
358, siehe BILD 7; in der Plug-Einrichtung 18 befindet sich die Nase 500 an
der Unterseite des kurzen Auslegers 502 des J-Schlitzes 498, siehe BILD 8,
was dazu führt, daß sich Kugellager 554 an der Unterseite des ersten
senkrechten Teils 534 der J-Schlitz-Rille 532 und Stift 586 neben Ansatz
56 an der Unterseite der Nasenaushöhlung 556 befinden; dabei ist Stift 586
abgestimmt mit einer der unteren Nasen 574. siehe BILD 9.
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Da die oberen Sperrzähne 236 in die unteren Sperrzähne 240
eingreifen, werden in der Ausgangsposition alle Bauteile der
Dichtungsstückeinrichtung 16 infolge des Eingriffs von Stift 254, der aus der unteren
Sperrhülse 242 vorsteht, in Schlitz 250 in der oberen Sperrspindel an einer
relativen Drehung zueinander gehindert. Das heißt, die Drehung des
Serienwerkzeugs 28 resultiert in einer Drehung aller Bauteile der
Dichtungsstückeinrichtung 16, so daß das Dichtungsstück zu diesem Zeitpunkt des
Einsatzes von Werkzeug 10 nicht versehentlich gesetzt werden kann.
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Dagegen kann die Plug-Einrichtung 18 jedoch gesetzt werden, wobei es
sich um den nächsten Ablaufschritt handelt. Aufnehmer 520 sind durch
Federn 528 nach außen gegen die Bohrlochverrohrung 12 so vorgespannt,
daß die Gewichtsaufnahme im Serienwerkzeug 18, der Ansatz eines
rechtsgängigen Moments darauf und Absetzen des Gewichts dazu führen, daß die
Nase 500 im kurzen Ausleger 502 des J-Schlitzes 498 aufwärts durch das
transitorische Teil 508 und dann abwärts durch den langen Ausleger 506 des
J-Schlitzes 492 geht. Die Aufnehmerhülse 492 wird durch die Aufnehmer 520
in bezug auf Plug-Spindel 424 relativ starr gehalten, d.h. wenigstens, bis
Nase 500 das obere Ende des kurzen Auslegers 502 von J-Schlitz 498
erreicht.
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Während dieser Bewegung der Nase 500 im J-Schlitz 498 läßt sich
erkennen, daß das Kugellager 554 im J-Schlitz bewegt wird, d.h. wieder
durch Absetzen des Gewichts und Ansetzen des rechtsgängigen Moments,
und zwar von der Unterseite des ersten senkrechten Teils 534 des J-
Schlitzes 532 durch das transitorische Teil 542 aufwärts durch das zweite
senkrechte Teil 536, durch das zweite transitorische Teil 544 und eine
Position an der Oberseite des dritten senkrechten Teils 538. Gleichzeitig wird
Stift 586 in der Nasenaushöhlung 556 aufwärts und nach rechts bewegt,
siehe BILD 9, so daß Stift 586 an Ende 582 der unteren Nase 574 und an
Ende 568 der oberen Nase 562 aufwärts vorbei läuft, bis es sich neben
Ansatz 558 in der Nasenaushöhlung 556 befindet. Das rechtsgängige
Drehmoment positioniert Stift 586 über der oberen Nase 562 in Richtung
ihres linken Endes, wie durch die gestrichelte Linie in BILD 9 gezeigt wird.
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Bei weiterer Berücksichtigung, daß die Aufnehmer 520 die
Aufnehmerhülse 492 während dieser Bewegung grundsätzlich starr halten, läßt sich
erkennen, daß das untere Schiebergehäuse 456 im Verhältnis zu den
unteren Schiebern 480 abwärts bewegt wird, wodurch die Schieber nach
außen gezwungen werden, was zum festen Eingriff in die Bohrlochverrohrung
12 führt, wodurch jede weitere Abwärtsbewegung der Schieber 480 und der
Aufnehmerhülse 492 verhindert wird.
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Bei der weiteren Abwärtsbewegung des Serienbohrers 28 wird die
zentrale Plug-Spindel 378 gleichweise in bezug auf das jetzt verankerte Teil
der Plug-Einrichtung 18 weiter längsläufig abwärts gefahren. Unter bezug auf
BILD 3F bewegt sich Ansatz 388 der zentralen Plug-Spindel 378 abwärts von
Ansatz 398 im Federzentralisierer 392 weg. Diese Funktion ermöglicht es der
Druckkraft von Feder 406, die obere Schieberhalterung 402 abwärts zu
bewegen, wodurch der obere Schieber 420 vom oberen Schiebergehäuse
414 nach außen gezwungen wird, um den festen Eingriff in die
Bohrlochverrohrung 12 zu ermöglichen, was die Aufwärtsbewegung der Plug-Einrichtung
18 verhindert.
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Während dieser Abwärtsbewegung laufen die Beipaßports 412 in der
zentralen Plug-Spindel 378 gleichfalls abwärts an Dichtung 417 vorbei,
wodurch sich der Flüssigkeitsbeipaß in der Plug-Einrichtung 18 verschließt.
Ansatz 390 der zentralen Plug-Spindel 378 greift in Ansatz 415 des oberen
Schiebergehäuses 414 ein Der Abwärtsdruck drückt die Plug-Elemente 434
in abdichtendem Eingriff mit der Bohrlochverrohrung 12 zusammen. Während
dieser Bewegung läuft die Nase 450 der Plug-Spindel 424 gleichfalls im
unteren Schiebergehäuse 456 abwärts durch Schlitz 452, währenddessen die
Kranzteile 464 im Verhältnis zu Schlitz 446 in der Plug-Spindel 424 relativ
aufwärts gehen.
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Weiter läuft das schmälere Teil der zentralen Plug-Spindel 378, auf dem
sich der vierte Außendurchmesser 470 befindet, bei ihrem Lauf nach unten
abwärts auf das Niveau der Kranzteile 464. Da die Kranzteile 464 durch das
widerstandsfähige Band 468 radial nach innen vorgespannt sind, "reitet"
jedes Kranzteil 464 auf seinem jeweiligen Mitnehmer 466 auf Ansatz 464
abwärts und greift in den vierten Außendurchmesser 470 ein. Dies führt zum
Eingriff der verzahnten Fläche 467 in jedem Kranzteil 464 in die verzahnte
Fläche 448 der Plug-Spindel 424. Dieser Eingriff verhindert ein
Aufwärtsgehen der Plug-Spindel 424, da die Kranzteile 464 an einer senkrechten
Bewegung in ihren jeweiligen Fenstern 462 im unteren Schiebergehäuse 456
gehindert sind. Dieser Ratscheneffekt läßt dagegen ein Abwärtsgehen der
Plug-Spindel 424 zu; diese Bewegung wird fortgesetzt, bis die Plug-Elemente
434 die Bohrlochverrohrung 12 komplett abdichten.
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Außerdem geht der aus der überschlächtigen Hülse hervorstehende
Stift 373 in J-Schlitz 358, während die Plug-Einrichtung 18 gesetzt wird, wie
oben beschrieben abwärts zur Unterseite des ersten senkrechten Teils 360
des Schlitzes.
Die aufwärts geneigte Anordnung des transitorischen Teils 364 des J-
Schlitzes 358, zusammen mit dem Absetzgewicht, verhindert bei diesem
Betriebsschritt die Bewegung von Stift 372 in das zweite senkrechte Teil 362
des J-Schlitzes 358. Somit bleibt die oberschlächtige Baugruppe 328
weiterhin im Eingriff mit Plug-Einrichtung 18.
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Während die Plug-Einrichtung 18 durch diese senkrechte Manipulation
des Serienwerkzeuges 28 und das rechtsgängige Moment gesetzt wird, geht
Kugellager 292 in der Sperreinrichtung 20 im Verhältnis zu J-Schlitz 294
durch dessen erstes senkrechtes Teil 298 bis in sein erstes transitorisches
Teil 306 relativ aufwärts, bis es die Oberseite des ersten transitorischen Teils
erreicht. Während dieser Bewegung geht auch Nase 214 in der
Dichtungsstück-Einrichtung 16 im kurzen Ausleger 216 des J-Schlitzes 212 aufwärts in
die obere Aufnehmerhülse 202, eine Drehung ist jedoch durch Eingriff der
Sperrzähne 236 und 238 in der Sperreinrichtung 20, wie oben beschrieben,
verhindert.
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Nach Setzen der Plug-Einrichtung 18 kann das Gewicht des
Serienwerkzeugs 28 ohne Momentansatz aufgenommen werden. Dabei geht Stift
372 in der oberschlächtigen Baugruppe 328 wieder aufwärts an die Oberseite
des ersten senkrechten Teils 360 des J-Schlitzes 358, so daß ein aufwärts
gerichteter Zug an der Plug-Einrichtung 18 angesetzt werden kann, um deren
Setzen zu kontrollieren.
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Das Gewicht wird dann wieder abgesetzt; durch erneute
Gewichtsaufnahme des Serienwerkzeuges 28 und Ansetzen eines rechtsgängigen
Moments geht Stift 372 in der oberschlächtigen Baugruppe 328 aufwärts
durch das erste senkrechte Teil 360 in das transitorische Teil 364 und dann
in das zweite senkrechte Teil 368 des J-Schlitzes 358.
Durch Drehen der oberschlächtigen Baugruppe 328 wird die Keilnut 342 in
der oberschlächtigen Hülse 330 abgestimmt mit Keil 352 im Abzugskopf 344.
An dieser Stelle wird die oberschlächtige Baugruppe 328 aus der Plug-
Einrichtung 18 gelöst und kann durch Anheben des Serienwerkzeuges 28
nach oben abgezogen werden.
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Während diese Hubs und Ansatz des rechtsgängigen Moments, durch
das die oberen Bauteile des Werkzeuges 10 von der Plug-Einrichtung 18
abgetrennt werden, geht das in der unteren Aufnahmehülse 260 der
Sperreinrichtung 20 eingebaute Kugellager 292 vom transitorischen Teil 306
des J-Schlitzes 294 in sein zweites senkrechtes Teil 300 über. Zu erkennen
ist, daß der Abzug des Serienwerkzeuges 28 offensichtlich dazu führt, daß
Kugellager 292 an die Unterseite des ersten senkrechten Teils 300 und in
das zweite transitorische Teil 308 an Ecke 311 geht, siehe gestrichelte Linien
auf BILD 6. Das heißt, die untere Aufnehmerhülse 260 bleibt infolge des
Eingriffs der Aufnehmer 276 in die Bohrlochverrohrung 12 relativ starr und
die untere Sperrspindel 256 geht im Verhältnis nach oben. So geht Schlitz
250 in der oberen Sperrspindel 204 im Verhältnis zu Stift 254 aufwärts. Da
Nase 214 in das obere Ende des kurzen Auslegers 216 von J-Schlitz 212 in
der oberen Aufnehmerhülse 202 eingreift, geht die obere Aufnehmerhülse im
Verhältnis zur unteren Aufnehmerhülse 260 nach oben. Der Effekt dieser
Bewegung ist, daß die oberen Sperrzähne 240 nicht mehr in die unteren
Sperrzähne 240 eingreifen, siehe BILD 2. Somit werden die Sperrzähne 236
und 240 relativ zur ersten, die das Dichtungsstück sperrenden Position auf
eine zweite, die das Dichtungsstück setzende Position, verlagert. Zu diesem
Zeitpunkt ist die Dichtungsstückeinrichtung 16 nicht mehr gesperrt und kann,
über Formation 14, in der gewünschten Lage in der Bohrlochverrohrung 12
gesetzt werden.
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Nachdem die Dichtungsstückeinrichtung 16 nach Bedarf lokalisiert
wurde, wird das Gewicht wieder auf das Senenwerkzeug 28 und das
rechtsgängige Moment angesetzt. Da die Aufnehmer 226 in der oberen
Aufnehmerhülse 202 in die Bohrlochverrohrung 12 eingreifen, bleibt die
obere Aufnehmerhülse 202 im Verhältnis zur restlichen
Dichtungsstückeinrichtung 12 relativ starr. Während Gewicht und rechtsgängiges Moment
angesetzt werden, geht Plug 14 aufwärts in den kurzen Ausleger 216 des J-
Schlitzes 212 und läuft dann durch das transitorische Teil 221 in den langen
Ausleger 220 des J-Schlitzes 212.
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Die Abwärtsbewegung resultiert in einer Abwärtsbewegung von Ansatz
42 der oberen Dichtungsstückspindel 30, weg von Ansatz 73 im
hydraulischen Schiebergehäuse 50, bis Ansatz 43 der oberen
Dichtungsstückspindel das obere Ende der Kopplung 46 berührt, wodurch die Kopplung
im Verhältnis zum hydraulischen Schiebergehäuse 50 abwärts geht und
wodurch die Innenhülse 106 im Verhältnis zur Außenhülse 124 abwärts geht.
Diese Abwärtsbewegung führt wiederum zum Schließen der Beipaßports 118,
da diese unter die Dichtungen 126 gebracht werden. Ansatz 121 kontaktiert
das obere Ende der Außenhülse 124, was veranschaulicht, daß eine weitere
Abwärtsbewegung des Serienwerkzeugs 28 dazu führt, daß das
Schiebergehäuse 174 im Verhältnis zu Schieber 188 abwärts geht, wodurch die
Schieber zum festen Eingriff in die Bohrlochverrohrung 12 nach außen
gezwungen werden. Dieser Eingriff verhindert jede weitere Abwärtsbewegung
der Schieber 188 und der daran befestigten Teile. Wie bei dieser
Vorgangsweise bekannt ist, werden die Dichtungsstückelemente 168 zum
abdichtenden Eingriff in die Bohrlochverrohrung 12 zusammengedrückt
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Zu diesem Zeitpunkt ist die Dichtungsstückeinrichtung 16 über der
Bohrlochformation 14 gesetzt und die Behandlung der Bohrlochformation
kann durchgeführt werden. Durch Serienverrohrung 28,
Dichtungsstückeinrichtung 16 und somit durch Sperreinrichtung 20 auf die
Bohrlochformation 14 ausgeübter Druck resultiert im Ansatz von Druck auf die
hydraulischen Schieber 62 sowie Port 197 im Schiebergehäuse 174, den
ringtörmigen Räumen 183, 143 und 135, den ringförmigen Abstand 116, den
ringförmigen Raum 80, Durchgang 84, ringförmigen Abstand 74 und den
ringförmigen Abstand 60 Dieser Druck bewegt die Schieber 62 nach außen
zum festen Eingriff in die Bohrlochverrohrung 12. So wird ein Aufwärtslauf
der Dichtungsstückeinrichtung 16 auf bekannte Weise verhindert.
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Während die Dichtungsstückeinrichtung 16 gesetzt wird, geht das
Kugellager 292 in die oberste Ecke 313 des transitorischen Teils 308 des J-
Schlitzes 294.
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Nach Abschluß der Behandlung kann das gesamte Werkzeug 10
abgezogen werden. Der erste Schritt zum Entfernen ist die
Gewichtsaufnahme des Serienwerkzeugs 28 ohne Momentansatz. Dieser Schritt bringt
wieder den Ansatz 42 der oberen Dichtungsstückspindel 30 in Kontakt mit
Ansatz 73 des hydraulischen Schiebergehäuses 50. Der Zug nach oben
entspannt die Kompression der Dichtungsstückelemente 168, so daß sich
diese aus dem Eingriff mit der Bohrlochverrohrung 12 befreien; gleichzeitig
bewegt sich das Schiebergehäuse 174 im Verhältnis zu den Schiebern 188
nach oben. Die Zähne 190 der Schieber 188 lösen sich aus der
Bohrlochverrohrung 12.
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Fachkundige erkennen, daß diese Aufwärtsbewegung zum Lösen der
Dichtungsstückeinrichtung 16 dazu führt, daß die Nase 214 an der oberen
Sperrspindel 204 im längeren Ausleger 220 des J-Schlitzes 212 aufwärts
geht und dann durch das kegelförmige transitorische Teil 221 zum oberen
Ende des kürzeren Auslegers 216 des J-Schlitzes geführt wird.
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Beim Lösen der Dichtungsstückeinrichtung 16 geht das Kugellager 292
durch das transitorische Teil 308 zur Unterseite des dritten senkrechten Teils
302 der J-Schlitz-Rille 294.
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Das Gewicht wird wieder auf das Serienwerkzeug 28 angesetzt. Das
bewirkt den Lauf von Nase 214 in das untere Ende 218 des kurzen Auslegers
216 des J-Schlitzes 212; gleichzeitig geht Kugellager 292 im dritten
senkrechten Teil 302 der J-Schlitz-Rille 294 relativ nach oben, nämlich durch
das dritte transitorische Teil 304 der J-Schlitz-RilIe 204 zum oberen Ende des
vierten senkrechten Teils 304 der J-Schlitz-Rille 294. Gleichzeitig läßt sich
erkennen, daß die oberen Sperrzähne 236 wieder in die unteren Sperrzähne
240 eingreifen. Die kegelförmigen Enden 246 der oberen Sperrzähne 236
sowie die entsprechenden kegelförmigen Enden 248 der unteren Sperrzähne
240 gewährleisten, daß die Sperrzähne in ihre jeweiligen Sperrpositionen
geführt werden.
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So läßt sich erkennen, daß die weitere Abwärtsbewegung des
Serienwerkzeugs 28 die Dichtungsstückeinrichtung 26 sowie die Sperreinrichtung
20 so bewegt, daß die oberschlächtige Baugruppe 328 zum erneuten Eingriff
des Abzugskopfes 244 auf der Plug-Einrichtung 18 positioniert wird. Stift 372
in der oberschlächtigen Einrichtung 328 läuft in die Eingangsposition 366
des J-Schlitzes 358 und, geführt von den kegelformigen Wänden 368, in das
zweite senkrechte Teil 362 des J-Schlitzes 358 ein. Stift 372 geht dann
abwärts durch das zweite senkrechte Teil 362 und wird vom transitorischen
Teil 364 in das zweite senkrechte Teil 360 geführt. Unter Umständen muß ein
geringes rechtsgängiges Moment auf das Serienwerkzeug 28 angesetzt
werden, um sicherzustellen, daß die Keilnut 342 in der oberschlächtigen
Hülse 330 mit Keil 352 so abgestimmt ist, daß die oberschlächtige
Baugruppe 328 in ihre tiefste Stellung geht, wobei Stift 372 an der Unterseite
des ersten senkrechten Teils 360 des J-Schlitzes 358 ist.
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Das Serienwerkzeug 28 wird dann ohne weitere Drehung
aufgenommen, wodurch Stift 372 in das obere Ende des ersten senkrechten Teils
360 des J-Schlitzes 358 geht; zu erkennen ist, daß so eine Hubkraft auf den
Abzugskopf 344, auf die zentrale Plug-Spindle 378 und die untere Plug-
Spindel 510 angesetzt wird
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Diese Aufwärtsbewegung führt zum Eingriff von Ansatz 388 der
zentralen Plug-Spindel 378 mit Ansatz 398 im Federzentralisierer 392, der in
der Plug-Einrichtung 18 einen Aufwärtszug auf Schieber 420 bewirkt, um
diese oberen Schieber aus der Bohrlochverrohrung 12 zu lösen. Dies führt
zum Entspannen der Kompression der Plug-Elemente 434, so daß sie sich
ebenfalls aus der Bohrlochverrohrung 12 lösen.
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Bei dieser Abwärtsbewegung greift auch der fünfte Durchmesser 474
der zentralen Plug-Spindel 378 wieder in die Mitnehmer 466 der
Kranzelemente 464 ein, wodurch die Kranzelemente radial nach außen gezwungen
werden, so daß die Ratschenfläche 467 in den Kranzelementen 464 den
Eingriff aus der Ratschenfläche 448 der Plug-Spindel 424 verliert.
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Die weitere Aufwärtsbewegung bringt Ansatz 460 der Plug-Spindel 424
in Eingriff mit dem Ende 458 des unteren Schiebergehäuses 456, wodurch
das untere Schiebergehäuse von den unteren Schiebern 480 so abogezogen
wird, daß sich die unteren Schieber aus der Bohrlochverrohrung 12 lösen.
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Während dieser Aufwärtsbewegung zum Lösen der Plug-Einrichtung 18
bewegt sich die Nase 500 aufwärts durch den langen Ausleger 506 des J-
Schlitzes 498, durch das transitorische Teil 508 in das obere Ende des
kurzen Auslegers 502 des J-Schlitzes 498. Während dieser
Aufwärtsbewegung läßt sich gleichfalls erkennen, daß Kugellager 554 in das untere
Ende des dritten senkrechten Teils 538 des J-Schlitzes 532 am unteren Ende
der Plug-Einrichtung 18 geht, während Stift 586 zum Eingriff in die
Oberfläche 564 der oberen Nase 562 abwärts in der Nasenaushöhlung 556
läuft. Dieser letzte Eingriff beugt gegen eine übermäßige Belastung des
Kugellagers 554 in J-Schlitz 532 vor. Zu diesem Zeitpunkt wird ein geringes
rechtsgängiges Moment auf das Serienwerkzeug 28 angesetzt, wobei das
Gewicht weiterhin angesetzt bleibt. Stift 586 geht weiter entlang der
Oberfläche 564 der oberen Nase 562 und Kugellager 554 wird durch das dritte
transitorische Teil 546 des J-Schlitzes 532 geführt. Nachdem Stift 586 das
Ende 570 der oberen Nase 562 durchlaufen hat, kann Stift 586 zum Eingriff
in Ansatz 560 in der Nasenaushöhlung 556 ungehindert abwärts laufen.
Kugellager 554 geht entsprechend abwärts durch das vierte senkrechte Teil
540 des J-Schlitzes 532 und wird zurückgeführt durch die Unterseite des
ersten senkrechten Teils 534 durch das vierte transitorische Teil 548 des J-
Schlitzes 532.
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So ist erkennbar, daß auf diese Weise Gerät 10 in seine ursprüngliche
Position und Konfiguration, wie sie in BILDERN 1 und 3-9 gezeigt werden,
zurückkehrt. Das entfernbare Bridge-Plug- und Dichtungsstückgerät 10 kann
in beliebiger Lage im Bohrloch neu eingesetzt und wie oben beschrieben
benutzt werden. Andernfalls läßt sich Gerät 10 aus dem Bohrloch abziehen
und später wiederverwenden.
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Der Weg in J-Schlitz 294 der Sperreinrichtung 20 vom vierten
senkrechten Teil 304 zum ersten senkrechten Teil 298 durch das vierte
transitorische Teil 312 ist ein zusätzlicher Laufweg, der eine gewisse
senkrechte Bewegung und Drehung des Werkzeugs 10 zuläßt, wenn Sand
den Abzugshals 344 der Plug-Einrichtung 18 verstopfen sollte. Auf diese
Weise ergibt sich die Möglichkeit einer weiteren Manipulation des
Serienwerkzeugs 28, ohne den Sperrmechanismus 20 zur Dichtungsstück-
Setposition vorzeitig zu betätigen.
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So wird erkennbar, daß das in dieser Erfindung dargelegte entfernbare
Bridge-Plug- und Dichtungsstückgerät bestens geeignet ist zur Ausführung
der hier beschriebenen Aufgaben und Vorteile sowie solcher, die dem
Werkzeug eigen sind. Diese Erfindung ist besonders geeignet für
waagerechte oder gekrümmte Bohrlöcher, für die der Ansatz einer
linksgängigen Drehung unerwünscht ist.