DE1242170B - Ziehbarer Bohrlochpacker - Google Patents

Description

jUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

E21b

Int. Cl.:

Deutsche Kl.:

Nummer: 1 242 170

Aktenzeichen: B 82845 VI a/5 a

Anmeldetag: 15. Juli 1965

Auslegetag: 15. Juni 1967

Die Erfindung betrifft einen ziehbaren Bohrlochpacker, der an einem Seil oder einem Gestänge hängend in das Bohrloch einbaubar ist, und geht aus von einem bekannten Bohrlochpacker, bestehend aus einer langgestreckten Steuerstange, die sich durch einen rohrförmigen äußeren Körper erstreckt, einer den Flüssigkeitsdurchgang in beiden Richtungen durch den äußeren Körper steuernden Ventilanordnung, die bei einer relativen Längsbewegung zwischen dem äußeren Körper und der Steuerstange be- ίο tätigbar ist, einer auf dem äußeren Körper angeordneten, an der Bohrlochwand angreifenden Dichtungsvorrichtung zur Verhinderung des Flüssigkeitsdurchganges entlang der Außenseite des äußeren Körpers, einer axial gleitend auf dem äußeren Körper angeordneten Reibvorrichtung, die radial aufweitbar mit einer Abfangkeilvorrichtung verbunden ist, die bei einer Relativverschiebung des äußeren Körpers gegenüber der Reibvorrichtung und der Abfangkeilvorrichtung mit einem fest am äußeren Körper vorgesehenen Kegel zur Verankerung mit der Bohrlochrohrwand aufweitbar ist.

Bei diesem bekannten Bohrlochpacker ist die Reibvorrichtung unter der Abfangkeilvorrichtung angeordnet und tritt demgemäß beim Einbau des Pakkers vor der Abfangkeilvorrichtung in das Bohrloch ein, wobei die als Blattfedern ausgebildeten Reibungselemente als Führungen für den Bohrlochpacker dienen und durch eine Sperrvorrichtung daran gehindert werden, sich und damit auch die Abfangkeilvorrichtung relativ zu dem äußeren Körper zu bewegen, um ein vorzeitiges Setzen des Packers zu verhindern. Diese Sperrvorrichtung umfaßt einmal eine Kugelsperre, die in der Verbindung des Packers mit einem Setzwerkzeug vorgesehen ist, und zum anderen eine Kugelsperre am oberen Ende des Setzwerkzeuges. Wenn die Sperrvorrichtung freigegeben werden soll, wird über das Seil, an dem der Packer mit der Setzvorrichtung aufgehangen ist, ein Gewicht fallen gelassen, das die obere Kugelsperre bei Auftreffen löst. Eine Feder drückt den die untere Kugelsperre im Eingriff haltenden Zylinder aufwärts, wodurch auch die untere Kugelsperre freigegeben wird, so daß nunmehr die Reibungsvorrichtung wirksam werden kann. Die Packerdichtung und die Abfangkeilvorrichtung sind nur in einer Richtung wirksam und setzbar und werden durch einen über dem Pakker herrschenden Überdruck zum Eingriff gebracht, indem der äußere Körper abwärts gedrückt wird, während die Reibungsvorrichtung an der Bohrlochwand angreift und die Abfangkeilvorrichtung an einer Relativbewegung gegenüber dem Futterrohr Ziehbarer Bohrlochpacker

Anmelder:

Byron Jackson Inc.,

Long Beach, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,

Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:

LyIe B. Scott,

Long Beach, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 28. August 1964
(392 832)

des Bohrloches hindert. Die Ventilanordnung besteht aus einem Kolben, der durch das Gewicht eines damit verbundenen Körpers axial gegenüber dem äußeren Körper bewegt wird und in die Bohrung des letzteren eintritt, wenn die Verriegelung zwischen dem Setzwerkzeug und dem Packer gelöst wird, was ebenfalls durch das Fallgewicht bewirkt wird.

Es ist weiterhin ein Packer bekannt, der kein gesondertes Setzwerkzeug benötigt, sondern durch Zündung einer Masse gesetzt wird, deren Gase einen hohen Druck bewirken, der mittels eines Zylinders und Kolbens in eine Relativbewegung zwischen einem Aufweitekegel und einer Abfangkeilvorrichtung sowie einer Packerdichtung umgesetzt wird. Dieser Packer kann nicht gelöst und gezogen werden, sondern muß ausgebohrt werden. Er fällt somit unter eine andere Art Packer als der Erfindungsgegenstand.

Mit der Erfindung soll ein Bohrlochpacker obiger Art geschaffen werden, der zum Setzen keines besonderen Setzwerkzeuges bedarf, der bei Druckbeaufschlagung in beiden Richtungen wirksam ist und der eine Verriegelung zwischen der Reibvorrichtung und dem äußeren Körper aufweist, die erst dann automatisch freigegeben wird, wenn die Reibvorrichtung in ein der Packergröße entsprechendes Futterrohr

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des Bohrloches eintritt, nachdem zuvor schon die Abfangkeilvorrichtung in das Futterrohr eingetreten ist. Ferner soll der Packer so ausgebildet sein, daß ein Probesetzen desselben durchführbar ist, um der Bedienungsmannschaft anzuzeigen, daß der Packer endgültig gesetzt werden kann.

Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Reibvorrichtung zwischen der darüber angeordneten Dichtungsvorrichtung und der darunter angeordneten Abfangkeilvorrichtung angeordnet und über eine eine Leerlaufaufwärtsbewegung der Steuerstange gegenüber dem äußeren Körper gestattende Schlupfverbindung mit dem unteren Ende der Steuerstange verbunden ist, während ihr oberes Ende fest mit einem Fangkopf verbunden ist, der gegenüber dem äußeren Körper normalerweise eine erste Stellung einnimmt, jedoch in angehobener Stellung gegenüber dem äußeren Körper gegen die Kraft einer ein Drehmoment ausübenden Vorrichtung in eine zweite Winkelstellung verdrehbar und zur Durchführung eines Probesetzens des Packers begrenzt absenkbar ist.

Gemäß der Erfindung ist eine Sperrvorrichtung vorgesehen, die die Reibvorrichtung lösbar mit dem äußeren Körper verbindet und federbelastete Klinkenhebel aufweist, die verriegelnd eine am äußeren Körper vorgesehene Schulter untergreifen und durch Berührung mit der Bohrlochwand in die Freigabestellung verschwenkbar sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß die Reibvorrichtung einen axial gleitend auf dem äußeren Körper angeordneten Käfig aufweist, der in in Längsrichtung verlaufenden Schlitzen angeordnete, durch Federn radial auswärts gedrückte Reibstücke und zwei diametral zwischen den Reibstücken schwenkbar angeordnete Klinkenhebel aufweist, deren einer Hebelarm durch Federn radial auswärts gedrückt wird, während der andere Hebelarm jeweils eine Öffnung des Käfigs durchgreift, um die am äußeren Körper vorgesehene Schulter verriegelnd zu untergreifen.

Um eine sichere Verkeilung des Packers in beiden Richtungen zu erzielen, sieht die Erfindung vor, daß die Abfangkeilvorrichtung obere und untere in axialem Abstand angeordnete durch Verbindungsstangen starr miteinander verbundene Abfangkeile aufweist, die durch einen am äußeren Körper vorgesehenen Doppelkegel sowohl bei einer aufwärts als auch bei einer abwärts gerichteten Axialbewegung des äußeren Körpers gegenüber der Reibvorrichtung aufweitbar sind. Hierbei sind zweckmäßig die oberen Enden der Abfangkeile an den unteren Armen von Schwenkgliedern angelenkt, die am Käfig der Reibvorrichtung auf Drehzapfen schwenkbar gelagert sind und durch an den oberen Armen angreifende Federn in Anlage an den äußeren Körper gedrückt werden, wobei jeweils eine untere Anschlagfläche der Schwenkglieder am Kopf der oberen Abfangkeile angreift, um eine relative Auswärtsschwenkung der am äußeren Körper anliegenden Abfangkeile zu verhindern.

Zur Erzielung einer wirksamen Dichtung in beiden Richtungen sieht die Erfindung vor, daß die Dichtungsvorrichtung zwei manschettenförmige, entgegengesetzt auf einem einen Abschnitt des äußeren Körpers bildenden Halter fest angeordnete Packerdichtungen aufweist, und daß die Enden des Halters als Ventilsitze für gleitend auf der Steuerstange angeordnete Ventilkörper ausgebildet sind, die durch Federn ständig in Schließrichtung gedrückt werden, jedoch durch an der Steuerstange vorgesehene Schultern von ihren Sitzen abhebbar sind.
Nach der Erfindung weist die Schlupfverbindung einen mit dem Käfig der Reibverbindung verbundenen Kreuzkopf auf, der im äußeren Körper und in einem am unteren Ende der Steuerstange angeordneten Verbinderkopf vorgesehene diametral gegenüberliegende Langlöcher durchsetzt.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung, das nunmehr beschrieben werden soll, ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen

F i g. 1 und 1 ä Längsschnitte durch den Ober- bzw. Unterteil eines Packers beim Einbau in eine Bohrung,

F i g. 2 und 2 a einen Packer der F i g. 1 und 1 a im gesetzten Zustand, in welchem er Druck von oben erhält,

ac F i g. 3 einen Teillängsschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. la,

F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. la,

F i g. 5 einen Teillängsschnitt durch die Reibungseinrichtung nach der Linie 5-5 der F i g. 4,

F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 der F i g. 1 a und

F i g. 7 eine Darstellung ähnlich der F i g. 3, welche die Teile in der Beziehung zeigt, die sie beim Einsatz des Packers nach den F ig . 2 und 2 a einnehmen.

Die F i g. 1 und 1 a zeigen, daß der ziehbare Bohrlochpacker gemäß der Erfindung eine langgestreckte Steuerstange 1 umfaßt, die mit Gewinde 2 in den oberen Fangkopf 3 eingeschraubt ist. Die Steuerstange 1 durchsetzt einen äußeren rohrförmigen im ganzen mit 4 bezeichneten Körper, auf dem mit axialem Abstand übereinander eine Verankerungsvorrichtung 5, eine Reibungsvorrichtung 6 und die eigentliche Dichtungsvorrichtung 7 angeordnet sind.

Am unteren Ende des Außenkörpers 4 befindet sich ein Abschlußstück 8, das in dem offenen unteren Ende des Außenkörpers 4 befestigt ist. Der äußere rohrförmige Körper 4 besteht aus einem unteren rohrförmigen Körper 9, in dessen unteres Ende das Abschlußstück eingeschraubt und auf dessen oberen Endbereich ein Käfig 10 gleitend angeordnet ist, durch dessen mittlere Bohrung 11 sich der Körper 9 hindurch erstreckt. Der Käfig 10 ist mit mehreren in Längsrichtung verlaufenden radialen Schlitzen 12 versehen, welche eine gleiche Anzahl radial verschiebbarer Reibstücke 13 aufnehmen, die jeweils äußere Reibungsflächen 14 besitzen, welche mit der Bohrlochverrohrung zusammenwirken können. Die Reibstücke 13 werden durch Federn beaufschlagt, so daß sie mit der Verrohrung in Reibungseingriff kommen; die Federn bestehen in dem gezeigten Beispiel aus mehreren Schraubenfedern 15, die auf die Reibstücke nach außen einwirken und auf dem Boden der die Reibstücke aufnehmenden Schlitze 12 aufsitzen. Die Aufwärtsbewegung der Reibstücke 13 wird durch Halteringe 16 und 17 begrenzt, die an dem oberen bzw. unteren Ende des Käfigs angeordnet und durch Schrauben 18 bzw. 19 befestigt sind.

Der Käfig 10 ist an seinem unteren Ende an verschiedenen Stellen im Umfangsabstand mit nach unten offenen Schlitzen 20 versehen, in denen durch Drehzapfen 21 mehrere Glieder 22 gelagert sind, an deren oberen Enden jeweils eine Zunge 23 mit einer

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Schraubendruckfeder 24 zur Zusammenwirkung die durch eine zwischen dem Hebel 43 und dem

kommt, die in einer in dem Käfig 10 gebildeten Öff- Boden der Nut 42 wirksame Schraubendruckfeder 45

nung 25 gegen eine Verlängerung 26 desselben nach bewirkte Kraft zu begrenzen. An dem anderen Ende

unten aufsitzt. des Klinkenhebels 40 befindet sich ein Klinkenarm

Die unteren Enden der Glieder 22 sind durch Stifte 5 46 mit einer Klaue 47, die in eine in dem rohrförmi-

27 an der mit der Bohrwand zusammenwirkenden gen Körper 4 gebildete ringförmige Nut 48 fassen

Verankerungsvorrichtung 5 drehbar gelagert, und es kann, die eine Verklinkungsschulter 49 bildet, so daß

ist insbesondere zu beachten, daß jedes der Glieder die Klaue 47 unter der Spannung der Feder 45 die

22 mit einer im ganzen mit 28 bezeichneten Abfang- Schulter 49 berührt und eine Bewegung des Körpers 4

keileinrichtung verbunden ist, die aus einem kreis- io durch den Käfig 10 verhindert und demzufolge die

segmentförmigen Teil gebildeten Kopf 29 mit bogen- radiale Ausdehnung der Abfangkeileinrichtung 28

förmig gezahnten Abfangkeilen 30, einem aus Kreis- durch den Kegel 37 verhindert, bis der Klinkenhebel

Segmenten gebildeten Fuß 32 mit ebenfalls bogen- 40 ausgelöst wird. Wie aus der folgenden Beschrei-

förmig gezahnten Abfangkeilen 33 und mit den bung deutlicher hervorgeht, wird die Auslösung des

Kreissegmenten des Kopfes 29 und des Fußes 32 15 Klinkenhebels 40 durchgeführt, sobald die Betäti-

durch Schweißen verbundenen Verbindungsstangen gungsarme 43 in einem Futterrohr zum Eingriff

31 besteht, die sich in Längsrichtung des äußeren kommen, in das das Werkzeug gesetzt werden soll,

rohrförmigen Körpers 4 erstrecken, wodurch die Ab- jedoch werden Schwerkräfte nicht wirksam, um ein

fangkeile 30 und 33 zu einem Kranz zusammenge- Setzen der Abfangkeile zu veranlassen, wenn die

fügt sind und als eine Einheit um die Stifte 27 der 20 Absetzbewegung des Werkzeugs zum Stillstand

entsprechenden Glieder 22 beweglich sind. kommt.

Es ist zu beachten, daß die Wirkung der auf die An seinem oberen Ende ist der untere rohrförmige Zunge 23 der Glieder 22 einwirkende Schrauben- Körper 9 des Körpers 4 beispielsweise durch ein Gefeder 24 darin besteht, die unteren Enden der Glie- winde 49 α mit dem Bodenteil 50 eines Ventilgehäuder 22 nach innen zu verschwenken, so daß die 25 ses 51 verbunden. Der Bodenteil 50 besitzt an seinem Köpfe 29 am äußeren, rohrförmigen Körper 4 zur oberen Ende einen becherartigen Körper 52, der sich Anlage kommen, und außerdem sind die unteren nach außen erweitert und an mehreren Umfangs-Enden der Glieder 22 mit Anschlagflächen 34 ver- punkten mit Längsschlitzen 53 versehen ist, um sehen, an denen die Köpfe 29 anliegen, um eine rela- Durchflußkanäle zu bilden. An den becherartigen tive Aufwärtsschwenkung der zusammengefügten 30 Körper 52 ist ein rohrförmiger Halter 55 für die Abfangkeile um die Drehstifte 27 zu verhindern, Packerdichtungen mit Gewinde 54 angeschraubt oder während die Glieder 22 mit einer abgeschrägten anderweitig zu einem Teil desselben ausgestaltet, an Oberfläche 25 versehen sind, welche eine Auswärts- dessen oberem Ende beispielsweise durch ein Geschwenkung der Glieder 22 mit entsprechender Aus- winde 56 od. dgl. ein umgekehrter becherartiger Körwärtsbewegung der Abfangkeilvorrichtung 28 gestat- 35 per 57 angeschlossen ist, der mehrere auf dem Umtet. Die unteren Enden der Abfangkeile werden nor- fang verteilte Schlitze 58 aufweist, welche Durchflußmalerweise durch einen Federring oder einen O-Ring kanäle bilden, die durch den Halter 55 mit den

36 aus Gummi, der den Fuß 32 der Abfangkeilvor- Schlitzen 53 in Verbindung stehen. Dieser becherrichtung 28 mit den Abschnitten 33 umfaßt, in enger artige Körper 57 ist an dem unteren Ende eines Anlage an dem Außenkörper 4 gehalten, um die Ab- 40 sich nach oben erstreckenden Ventilgehäuses 59 gefangkeile 30, 33 in den in der F i g. 1 gezeigten Stel- bildet.

hingen zu halten. Um den Halter 55 herum sind zwei aneinander entin der Mitte zwischen den oberen und unteren gegengesetzte Packerdichtungen 61 und 62 gelagert. Abfangkeilen 30 und 33 ist ein Doppelkegelkörper Die Packerdichtung 61 besitzt einen Lippenabschnitt

37 auf dem äußeren rohrförmigen Körper 4 ange- 45 63, der sich zur Zusammenwirkung mit der Bohrformt oder als Teil von ihm ausgebildet, welcher ent- lochwand nach oben erstreckt, während die Packergegengesetzt geneigte konische Flächen 38 und 39 dichtung 62 eine Lippe 64 aufweist, die sich entspreaufweist, von denen die konische Fläche 38 mit den chend nach unten erstreckt; die Lippen 63 und 64 oberen Abfangkeilen 30 und die konische Fläche 39 sind in der Nähe der Schlitze 53 und 58 von den mit den unteren Abfangkeilen 33 zusammenwirken, 50 becherartigen Körpern 52 und 57 auf Abstand gewodurch die entsprechenden Abfangkeile in Abhän- halten. Die Packerdichtung 61 liegt mit ihrem untegigkeit von der relativen Längsbewegung des rohr- ren Ende an einem Haltering 65 an, der um den förmigen Körpers 4 in die eine oder andere Richtung Halter 55 angeordnet ist, und die Packerdichtung 62 durch den Käfig 10 hindurch radial aufgeweitet wer- liegt ebenfalls mit ihrem oberen Ende an einem den, so daß sie mit der Bohrlochwand in einen Ver- 55 Haltering 66 an, wobei der Ring 65 an seinem unteankerungseingrifi: kommen, wobei die Reibstücke 13 ren Rand einen Sitz 67 aufweist, der einem gleichen der Bewegung der Abfangkeile zusammen mit dem Sitz 68 im Haltering 66 zur Zusammenwirkung mit Kegel 37 Widerstand entgegensetzen. einem geschlitzten Federring 69 gegenüberliegt, der

Wie am besten aus der F i g. 5 ersichtlich ist, be- in eine ringförmige Nut 70, die sich um den Halter

sitzt die Reibungsvorrichtung eine Verriegelung. Bei 60 55 herum erstreckt, eingesetzt ist. Dieser Federring

der Ausführungsform besteht diese aus zwei Klinken- 69 hält die Packerdichtungen 61, 62 gegenüber einer

hebeln 40, die auf Stiften 41 in zwei diametral gegen- Längsbewegung auf dem Halter 55 fest,

überliegenden in dem Käfig 10 gebildeten Schlitzen Es sind außerdem Dichtungen vorgesehen, um das

42 drehbar gelagert sind. Die Klinkenhebel 40 weisen Lecken von Strömungsmittel zwischen den Packer-

an der einen Seite des Stiftes 41 einen Betätigungs- 65 dichtungen 61, 62 und ihrem Halter 55 zu verhin-

arm 43 auf, der sich in der Längsrichtung des Käfigs dem. Diese Dichtungen bestehen aus zwei O-Ringen

10 erstreckt, und am äußeren Ende eine Zunge 44 72 und 73, die in äußeren Ringnuten des Halters 55

besitzt, die den Haltering 16 untergreifen kann, um angeordnet sind und mit dem Innenumfang der Ab-

Standsringe 65 und 66 zur Zusammenwirkung kommen.

Durch den äußeren rohrförmigen Körper 4 erstreckt sich in Längsrichtung die langgestreckte Steuerstange 1. Diese Steuerstange dient zum Einbau und Setzen, wie auch zum Lösen und Ziehen des Packers. Der obere Abschnitt der Steuerstange 1 erstreckt sich durch den Ventilkörper 59 des äußeren Körpers 4, den Halter 55 und an Bodenteil 50 des becherartigen Körpers 52 bis in den unteren Körper 9 hinein.

Auf der Steuerstange 1 ist in dem becherartigen Körper 52 des äußeren rohrförmigen Körpers 4 ein Ventilkopf 80 gleitend angeordnet, der normalerweise durch eine Schraubenfeder 81 in Richtung auf den an dem unteren Ende des Halters 55 vorgesehenen Ventilsitz nach oben beaufschlagt wird. In dem becherartigen Körper 57 des äußeren rohrförmigen Körpers 4 ist auf der Steuerstange 1 ein Ventilkopf 83 gleitend angeordnet, der normalerweise durch eine Schraubenfeder 84 in Richtung auf einen an dem oberen Ende des Halters 55 gebildeten Sitz 85 nach unten beaufschlagt wird. Der Ventilkopf 80 kann durch einen an der Steuerstange 1 gebildeten Flansch 86 nach unten von seinem Sitz und der Ventilkopf 83 durch einen an der Steuerstange 1 gebildeten Flansch 87 nach oben von seinem Sitz bewegt werden. Der Abstand der Flansche 86 und 87 in Längsrichtung der Steuerstange 1 ist derart, daß bei einer Bewegung desselben in Längsrichtung einer der Ventilköpfe von seinem Sitz fortbewegt und der andere Ventilkopf auf seinen Sitz gedrückt wird. Daher wird die Verbindung durch den Halter 55 zwischen den Schlitzen 53 und 58, d. h. die Umgehung der Packerdichtungen 61, 62, durch die Ventilköpfe 80 und 83 in Abhängigkeit von der Einstellung der Steuerstange 1 innerhalb des äußeren Körpers 4 gesteuert.

Wie am besten aus der F i g. 3 ersichtlich ist, weist die Steuerstange 1 an ihrem unteren Ende einen Verbinderkopf 90 auf, der mit einem Langloch 91 versehen ist. Durch das Langloch 91 erstreckt sich in Querrichtung ein Kreuzkopf 92, der ebenfalls diametral im Körper 9 angeordnete Langlöcher 93 durchsetzt und mit dem Käfig 10 verbunden ist. Es besteht daher eine Schlupfverbindung zwischen der Steuerstange 1 und dem Käfig 10, die eine Aufwärtsbewegung der Steuerstange 1 zuläßt, die ausreicht, daß der obere Ventilbetätigungsflansch 87 am oberen Ventilkopf 83 angreift und ihn von seinem Sitz entfernt, ohne dabei die relative Stellung zwischen dem unteren Körper 9 des äußeren rohrförmigen Körpers 4 und dem Käfig 10 in der Längsrichtung zu beeinträchtigen.

Die Abwärtsbewegung der Steuerstange 1 innerhalb des äußeren rohrförmigen Körpers 4 wird durch den Anschlag des Fangkopfes 3 am oberen Ende des Ventilgehäuses 59 verhindert, wenn der Fangkopf 3 und das Ventilgehäuse 59 eine bestimmte Winkelstellung zueinander einnehmen. Genauer gesagt ist unter Bezugnahme auf die F i g. 1 darauf hinzuweisen, daß im oberen Ende des Ventilgehäuses 59 zwei sich axial erstreckende Schlitze 95 vorgesehen sind, während der Fangkopf 3 Finger 96 aufweist, die sich in die Schlitze 95 hinein erstrecken. Zwisehen den Fingern 96 ist der Fangkopf mit einer Anschlagfläche 97 versehen, die sich um den Umfang beiderseits der Finger 16 und mit der Stirnfläche 98 des Ventilgehäuses 59 zur Zusammenwir- ' kung kommt. Der Abstand von der Anschlagfläche 97 zum oberen Ende des Langlochs 91 im Verbinderkopf 90 bestimmt die relative Stellung zwischen dem unteren Körper 9 des äußeren rohrförmigen Körpers 4 und dem Käfig 10 in Längsrichtung und bestimmt somit die relative Stellung zwischen der Anschlagfläche 34 und den Abfangkeilen 30 und 33 der Abfangkeileinrichtung 28 in Längsrichtung.

Wenn daher, wie es in den Fig. 1 und 3 gezeigt ist, der Packer durch ein auf den Fangkopf 3 ausgeübtes Gewicht in eine Bohrung eingefahren wird, dann bewirken die sich berührenden Anschlagflächen 97 und 98, daß der äußere rohrförmige Körper 4 sich zusammen mit der Steuerstange 1 abwärts bewegt, wobei der am oberen Ende des Langlochs 91 anliegende mit dem Verbinderkopf 90 eine gleichzeitige und gleiche Bewegung der Reibstücke 13 und der Abfangkeile 30, 33 zusammen mit dem äußeren Körper 4 bewirkt.

Wenn jedoch das Einfahrgewicht vom Fangkopf 3 abgenommen wird, bewegt die in Aufwärtsrichtung wirkende Kraft der Schraubenfeder 81 den Ventilkopf 80 in eine Schließstellung auf seinen Sitz 82 und hebt dadurch den unteren Flansch 86 leicht an. Eine solche Aufwärtsbewegung der Steuerstange 1 bewegt den Verbinderkopf 90 relativ zu dem Kreuzkopf 92 nach oben, und somit wird der Packer zum nachfolgenden Setzen oder Verankern in der Verrohrung vorbereitet, wenn Strömungsmitteldruck auf die Packdichtungen 61 und den normalerweise geschlossenen Ventilkopf 83 oder Druck von un,ten gegen die Dichtung 62 und den normalerweise geschlossenen Ventilkopf 80 zur Einwirkung gebracht wird.

Wenn ein Druck von oben aufgebracht wird, wie es während des Einpressens von Flüssigkeiten in die Erdformation oberhalb des gesetzten Packers der Fall ist, verursacht der Druck gemäß der Darstellung in den Fig. 2 und 2a eine Abwärtsbewegung des äußeren rohrförmigen Körpers 4 relativ zu dem Käfig 10, dessen Reibstücke durch Reibung in der Verrohrung festgehalten sind. Somit verursacht die Abwärtsbewegung des rohrförmigen Körpers 4 eine Abwärtsbewegung des rohrförmigen Körpers 9 und des von ihm aufgenommenen Kegels 37 relativ zu der Abfangeinrichtung 28 mit dem Ergebnis, daß die Kegelfläche 39 die Abfangkeile 33 erfaßt, um diese in einem Verankerungseingriff mit der Verrohrung zu drücken, so daß der gesamte Packer gegenüber einer Bewegung festgehalten wird. Umgekehrt wird bei einem Druck unterhalb des Packers der rohrförmige Körper 4 relativ zum Käfig 10 aufwärts bewegt, und die Kegelfläche 38 kommt mit den Abfangkeilen 30 zum Eingriff, um diese mit der Verrohrung zum Eingriff zu bringen und den gesamten Packer gegenüber einer Bewegung festzuhalten.

Der Fangkopf 3 paßt zu einem Einbauwerkzeug, welches an einem Drahtseil oder gegebenenfalls an einem Rohrstrang befestigt sein kann. Demzufolge ist der Kopf hier mit zwei diametral verlaufenden Stiften 99 an seinem oberen Ende gezeigt, die im Einbauwerkzeug (nicht gezeigt) mit entsprechenden Bajonettschlitzen zusammenarbeiten.

Es sind außerdem Mittel vorgesehen, die die Steuerstange 1 normalerweise relativ zu dem äußeren rohrförmigen Körper 4 in einer solchen Winkelstellung ausgerichtet halten, daß die Finger 96 am Fang-

kopf 3 in Längsrichtung mit den Schlitzen 95 im oberen Ende des äußeren rohrförmigen Körpers 4 fluchten. In der dargestellten Ausführungsform umfassen diese Einrichtungen eine langgestreckte Torsionsfeder 100, die sich in Längsrichtung in einer Bohrung 101 die Steuerstange 1 erstreckt und die an ihrem unteren Ende durch eine Kupplung 102 fest mit der Steuerstange 1 und an ihrem oberen Ende durch eine Kupplung 103 fest mit dem Fangkopf 3 verbunden ist.

Zum Probesetzen des Packers beim Einbau desselben in eine Bohrung ist der äußere rohrförmige Körper 4 an einer Seite jedes Schlitzes 95 mit einer auf dem Umfang verlaufenden Schulter 104 versehen, die von dem inneren oder unteren Ende der Finger 96 erfaßt werden kann, wenn die Steuerstange 1 innerhalb des äußeren rohrförmigen Körpers 4 nach oben bewegt und beispielsweise um eine Vierteldrehung gedreht wird. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß eine solche Aufwärtsbewegung des inneren Steuerkörpers relativ zu dem äußeren rohrförmigen Körper 4 durch die Schlupfverbindung 91, 92 möglich ist. Wenn der Fangkopf 3 im Anschluß an eine Aufwärtsbewegung der Steuerstange 1 gedreht wird und mit den Schultern 104 in Berührung kommt, wird eine anschließend auf den Fangkopf 3 übertragene, abwärts gerichtete Belastung auf den rohrförmigen Körper 4 übertragen, ohne eine entsprechende Abwärtsbewegung des Kreuzkopfes 92 zu veranlassen. Eine solche Abwärtsbewegung des Körpers 4 relativ zu dem Kreuzkopf 92 und somit relativ zu dem Käfig 10 veranlaßt die Kegeloberfläche 39 die Abfangkeile 33 zu erfassen, um den Packer gegenüber einer Abwärtsbewegung zu verankern und so das Gewicht des einfahrenden Rohrstranges oder des Drahtseiles aufzunehmen, sowie an der Erdoberfläche anzuzeigen, daß das Werkzeug sich im Setzzustand befindet. Ein solches Probesetzen muß durchgeführt werden, während der Fangkopf 3 gegen die Kraft der Torsionsfeder 100 verdreht gehalten wird, so daß die Finger 96 eine Winkelstellung einnehmen, in der sie von den Schlitzen 95 im Winkel verdreht sind; und wenn ein solches Drehmoment aufgehoben wird, führt die Torsionsfeder 100 die Finger in ihre normalen Stellungen zurück, in denen sie mit den Schlitzen 15 fluchten.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Ziehbarer Bohrlochpacker, der am Seil oder Gestänge einbaubar ist, bestehend aus einer langgestreckten Steuerstange, die sich durch einen rohrförmigen äußeren Körper erstreckt, einer den Flüssigkeitsdurchgang in beiden Richtungen durch den äußeren Körper steuernden Ventilanordnung, einer auf dem äußeren Körper angeordneten Dichtungsvorrichtung und einer axial gleitend auf dem äußeren Körper angeordneten Reibvorrichtung, die radial aufweitbar mit einer Abfangkeilvorrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibvorrichtung (6) über eine eine Leerlaufaufwärtsbewegung der Steuerstange gegenüber dem äußeren Körper (4) gestattende Schlupfverbindung (90 bis 93) mit dem unteren Ende der Steuerstange (1) verbunden ist, deren oberes Ende (2) fest .mit einem Fangkopf (3) verbunden ist, jedoch in angehobener Stellung gegenüber dem äußeren'Körper (4) gegen die Kraft einer ein Drehmoment ausübenden Vorrichtung (100) in eine zweite Winkelstellung verdrehbar und zur Durchführung eines Probesetzens des Packers begrenzt absenkbar ist.

2. Bohrlochpacker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperrvorrichtung vorgesehen ist, die die Reibvorrichtung (6) lösbar mit dem äußeren Körper (4) verbindet und federbelastete Klinkenhebel (40) aufweist, die verriegelnd eine am äußeren Körper (4) vorgesehene Schulter (49) untergreifen und durch Berührung mit der Bohrlochwand in die Freigabestellung verschwenkbar sind.

3. Bohrlochpacker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibvorrichtung (6) einen axial gleitend auf dem äußeren Körper (4) angeordneten Käfig (10) aufweist, der in in Längsrichtung verlaufenden Schlitzen (12) angeordnete, durch Federn (15) radial auswärts gedrückte Reibstücke (13) und zwei diametral zwischen den Reibstücken schwenkbar angeordnete Klinkenhebel (40) aufweist, deren einer Hebelarm (43) durch Federn (45) radial auswärts gedrückt wird, während der andere Hebelarm (46) jeweils eine Öffnung des Käfigs (10) durchgreift, um die am äußeren Körper (4) vorgesehene Schulter (49) verriegelnd zu untergreifen.

4. Bohrlochpacker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfangkeilvorrichtung (5) obere und untere in axialem Abstand angeordnete, durch Verbindungsstangen (31) starr miteinander verbundene Abfangkeile (30 bzw. 33) aufweist, die durch einen am äußeren Körper (4) vorgesehenen Doppelkegel (37) sowohl bei einer aufwärts als auch bei einer abwärts gerichteten Axialbewegung des äußeren Körpers (4) gegenüber der Reibvorrichtung (6) aufweitbar sind.

5. Bohrlochpacker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Enden der Abfangkeile (30, 29) an den unteren Armen von Schwenkgliedern (22) angelenkt sind, die am Käfig (10) der Reibvorrichtung (6) auf Drehzapfen (21) schwenkbar gelagert sind, und durch an den oberen Armen (23) angreifende Federn (24) in Anlage an den äußeren Körper (4) gedrückt werden, wobei jeweils eine untere Anschlagfläche (34) der Schwenkglieder (22) am Kopf (29) der oberen Abfangkeile (30) angreift, um eine relative Auswärtsschwenkung der am äußeren Körper (4) anliegenden Abfangkeile (30, 33) zu verhindern.

6. Bohrlochpacker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsvorrichtung (7) zwei manschettenförmige entgegengesetzt auf einem einen Abschnitt des äußeren Körpers (4) bildenden Halter (55) fest angeordnete Packerdichtungen (61, 62) aufweist und daß die Enden des Halters (55) als Ventilsitze (82, 85) für gleitend auf der Steuerstange (1) angeordnete Ventilkörper (80, 83) ausgebildet sind, die durch Federn (81, 84) ständig in Schließrichtung gedrückt werden, jedoch durch an der Steuerstange (1) vorgesehene Schultern (86, 87) von ihren Sitzen abhebbar sind.

7. Bohrlochpacker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlupf-

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verbindung (90 bis 93) einen mit dem Käfig (10) der Reibverbindung (6) verbundenen Kreuzkopf (92) aufweist, der im äußeren Körper (4) und in einem am unteren Ende der Steuerstange (1) angeordneten Verbindungskopf (19) vorgesehene

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diametral gegenüberliegende Langlöcher (93 bzw. 91) durchsetzt.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 3 002 562, 3 135 327.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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