DE2818087A1

DE2818087A1 - Vorrichtung zum abdichten des ringspalts zwischen einem bohrlochkopf und einer verrohrungsaufhaengung

Info

Publication number: DE2818087A1
Application number: DE19782818087
Authority: DE
Inventors: Jun Elwood Kempton Pierce
Original assignee: NL Industries Inc
Current assignee: NL Industries Inc
Priority date: 1977-04-26
Filing date: 1978-04-25
Publication date: 1978-11-09
Also published as: NO781445L; FR2388985A1; AU3506578A; JPS53140447A; US4138144A; GB1579821A

Description

Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte

NL Industries, Inc. oSoÄnJhen80

New York, H.Y., V.St.A. _Je,_;089/982085.₈₇

' " Telex: 05 29 802 hnkl d

Telegramme: ellipsoid

25. April 1978

Vorrichtung zum Abdichten des Ringspalts zwischen einem Bohrlochkopf und einer Verrohrungsaufhängung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdichten des· Ringspalts zwischen einem Bohrlochkopf und einer Verrohrungsaufhängung .

Im allgemeinen wird ein gekehlter Verrohrungsaufhänger (fluted casing hanger) zur Halterung einer Verrohrung in einem Bohrlochkopf verwendet, wobei der Ringspalt zwischen der Außenfläche des Aufhängers und der ~n^enfläche des Bohrlochkopfes abgedichtet werden muß. Wie aus der US-PS 3 972 546 hervorgeht, ist es bekannt, ein elastisches Quetschdichtungselement zu benutzen, das im Ringspalt festgelegt und in Dichtungsanlage gepreßt wird. Die bisherigen Dichtungsvorrichtungen erfordern jedoch hohe Kräfte für das Einsetzen der Dichtung in die Abdichtposition. Außerdem wird dabei die Dichtung häufig aus dem Dichtungsbereich herausgepreßt, wenn sie in die Abdichtposition gedrückt wird. Häufig wird auch die weiche Dichtung beim Abwärtsfahren in einem Bohrloch beschädigt.

Die Erfindung bezieht sich nun auf eine verbesserte Dichtungsvorrichtung mit einer Dichtung, welche die geschilderten Schwie-

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rigkeiten vermeidet und bei welcher die Dichtung mit einer geringeren Betätigungskraft in die Abdichtposition bringbar ist. Die Dichtung behält dabei ihre "Energie" bzw. ihr Rückfederungsvermögen, und sie kann mit geringer Ausziehkraft zurückgezogen werden. Außerdem kann bei dieser Vorrichtung die Dichtung mit geringer Kraft in eine erste Abdichtposition gebracht und dann durch den bei der Dichtungsprüfung angewandten Hydraulikdruck in eine endgültige Einsetzstellung verlagert werden.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Vorrichtung zum Abdichten des Ringspalts zwischen einem Bohrlochkopf und einer Verrohrungsaufhängung, die einfach herzustellen und anzuwenden ist, dabei aber hohe Flüssigkeits- oder Gasdrücke auszuhalten vermag und über eine lange BetriebsZeitspanne wirksam bleibt. Die Dichtungsvorrichtung umfaßt dabei eine Ausnehmung zum Einsetzen eines Dichtungselements, wobei die Ausnehmung eine aufwärts gerichtete Schulter, die nach unten und außen schräg verläuft, und zudem neben der Schulter einen nach außen und unten schräg verlaufenden Abschnitt aufweist. Wenn daher ein Dichtungselement in eine Einsetzstellung an der Schulter verlagert wird, wird es in einem engeren Bereich zusammengedrückt, so daß es eine Abdichtkraft gewährleistet, die größer ist als die zum Setzen der Dichtung erforderliche lotrechte Kraft. Sobald die Dichtung zudem nur zum Teil in die Abdichtstellung gebracht worden ist, kann sie mit Hydraulikdruck beaufschlagt werden, um sie in eine endgültige Stellung zu verlagern und gleichzeitig zu prüfen.

Im Zuge dieser Aufgabe bezweckt die Erfindung auch die Schaffung eines elastischen bzw. nachgiebigen, in die Ausnehmung einsetzbaren Dichtelements, dessen unteres Ende sich auswärts und abwärts verjüngt und damit für die radiale Verlagerung in eine Einsetzstellung mit der Ausnehmung zusammenwirkt.

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Dabei soll auch ein aufweitbarer, in die untere äußere Ecke der Dichtung eingelassener Metallring zur Begrenzung des Auspressens des elastischen Dichtelements in dessen Einsetzzustand vorgesehen sein.

Weiterhin soll ein ein Verpressen verhindernder Schutzüberzug, etwa in Form von mit Oberseite, Außenseite und Außenabschnitt der Unterseite verbundenen Gewebelagen, als Schutz für das elastische Elemeit vor Beschädigung bei seiner Abwärtsbewegung durch das Bohrloch und die Eruptionsstopfbüchse bzw. den Ausblas-Preventer vorgesehen sein.

Darüber hinaus sollen zusätzliche Dichtelemente vorgesehen sein, die auf beiden Seiten Ausnehmungen bzw. Nuten mit Lippen aufweisen, in die eine Keilfläche einpreßbar ist, so daß zusätzliche Lippendichtungsbereiche zur weiteren Verbesserung der Abdichtfähigkeit der Dichtung gebildet werden.

Die genannte Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilschnittansicht zur Darstellung einer Dichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung im Ringraum zwischen einem Bohrlochkopf und einer Verrohrungsaufhängung in dem in das Bohrloch abgelassenen, aber nicht arretierten und nicht gesetzten Zustand,

Fig. 2 eine Fig. 1 ähnelnde Darstellung, welche die am Einbauort arretierte und gesetzte Dichtungsvorrichtung zeigt,

Fig. 3A bis 3D in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschnittansichten zur Veranschaulichung der Reihenfolge beim Setzen der Dichtung nach Fig. 1 und 2,

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Fig. 4A bis 4D den Fig. 3A bis 3D ähnelnde Ansichten zur Veranschaulichung der Arbeitsreihenfolge beim Setzen eines abgewandelten Dichtelements gemäß der Erfindung und

Fig. 5A bis 5Ώ in weiter vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschnittansichten zur Veranschaulichung der Arbeitsreihenfolge beim Setzen einer weiter abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung,

Obgleich die Dichtungsvorrichtung und die Dichtung gemäß der Erfindung mit Hilfe verschiedener Mechanismen an der Einbaustelle festgelegt werden können, ist die Erfindung im folgenden beispielhaft in Verbindung mit dem Arretier- und Setzmechanismus gemäß der US-PS 3 972 546 beschrieben.

Gemäß den Fig. 1 und 2 dient die allgemein mit 20 bezeichnete, verbesserte Dichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung zum Abdichten des Ringspalts 11 zwischen einem Bohrlochkopf 10 und einer Verrohrungs-Aufhängung 14, indem sie in einer Arretier- bzw. Setznut 22 im Bohrlochkopf 10 oder in der Aufhängung 14, bei der dargestellten Ausführungsform im Bohrlochkopf 10, arretiert bzw. verspannt wird. Die Dichtungsvorrichtung 20 wird mit Hilfe des allgemein mit 24 bezeichneten Einbau- und PrüfWerkzeugs in das Bohrloch 10 abgelassen. Dieses Werkzeug weist einen ersten, von einem nicht dargestellten Bohrrohr getragenen Abschnitt 26 und einen zweiten Abschnitt 28 auf. Die Vorrichtung 20 wird vom Werkzeug 24 mittels einer Anzahl von Zapfen oder Ansätzen 30 getragen, die mit dem zweiten Abschnitt 28 verbunden sind und in gewindefreie Einsetzmittel, etwa in einen J-förmigen Schlitz bzw. eine Nut 32 in einem ersten Teil 4o der Vorrichtung 20 eingreifen. Die Abschnitte 26 und 28 sind in Längsrichtung durch eine Längsverbindung mit begrenztem Totgang in Form

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einer Ringnut 34 im Abschnitt 28, einer Ringnut 36 im Abschnitt 24 und eines Rings 38 miteinander verbunden. Die Abschnitte 26 und 28 umfassen miteinander zusammenwirkende Flächen zur Übertragung einer Drehbewegung zwischen ihnen, beispielsweise Keilzähne 42 am Abschnitt 26 und damit zusammenwirkende Nuten oder Rillen 44 am Abschnitt 28. Außerdem weist der Abschnitt 26 eine abwärts weisende Schulter 46 zum Setzen einer Sperr- bzw. Arretierhülse 50 auf.

Die Vorrichtung 20 ist in Fig. 1 in ihrem in das Bohrloch eingeführten bzw. abgelassenen Zustand dargestellt, wobei die Teile nicht arretiert oder verspannt sind und das Dichtelement 100 nicht aktiviert ist. Die Dichtungsvorrichtung 20 umfaßt eine ringförmige Federsperrklaue 48, die auf die Sperr- oder Setznut 22 ausgerichtet ist, wenn die Vorrichtung 20 an der gekehlten (fluted) Aufhängung 14 gesetzt ist. Eine Sperr- oder Arreterhülse 50 ist in Längsrichtung gegen die Rückseite der Sperrklaue 48 und von ihr hinweg verschiebbar, wobei diese Arretierhülse mit einer nach unten weisenden Schulter 52 für das Ansetzen eines Hochziehwerkzeugs zum Hochholen der Arretierhülse versehen sein kann. Die Arretierhülse 50 weist weiterhin eine nach oben gerichtete Schulter 54 auf, die mit der Schulter 46 des Werkzeugs 24 in Berührung bringbar ist, um die Arretierhülse 50 abwärts gegen die Rückseite der Sperrklaue 48 zu verschieben, wobei letztere mittels einer Gleitfläche zwischen ihrer Rückseite undder Hülse 50, beispielsweise einer gewünschtenfalls keilförmigen Fläche 56 an der Hülse 50, in Eingriff mit der Setznut 22 drängbar ist.

Zunächst werden die Hülse 50 und der erste Teil 40 mit Hilfe eines Scherbolzens 58 miteinander verbunden, um die Hülse 50 bis zur Betätigung durch das Werkzeug 24 in der zurückgezogenen Stellung zu halten. Der Sperr- oder Arretiermechanismus

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umfaßt eine Verbindung mit begrenztem Längs-Totgang zwischen Hülse 50 und erstem Teil 40, etwa in Form einer Ringnut 60 im Teil 40, einer Ringnut 62 in der Hülse 50 und eines in die Ringnuten 60 und 62 eingesetzten Rings 64. Diese Totgangverbindung ermöglicht das Einführen und Herausziehen der Arretierhülse 50 in eine bzw. aus einer Arretierstellung, die Übertragung einer Drehbewegung auf den ersten Teil 40 bei gleichzeitiger Verhinderung einer Trennung zwischen den Teilen 50 und 40 sowie das einfache Herausholen der Dichtungsvorrichtung 20 lediglich mittels eines auf die Arretierhülse 50 ausgeübten Längszugs. Der erste Teil 40 ist relativ zur Hülse 50 teleskopartig angeordnet, so daß zwischen beiden Elementen sowohl eine Längs- als auch eine Drehbewegung möglich ist.

Die Dichtungsvorrichtung 20 umfaßt einen zweiten Teil 70 mit einer linksgängigen Gewindeverbindung 66 zwischen erstem Teil 40 und zweitem Teil 70. Der erste Teil weist eine Anlage- oder Anschlagschulter 68 auf, die an der Unterseite der Sperrklaue 48 anliegt und eine längsgerichtete Aufwärtsbewegung des Teils 40 verhindert, wenn die Sperrklaue 48 in der Setznut 22 verspannt ist. Bei einer Rechtsdrehung des Teils 40 wird der zweite Teil 70 nach unten verschoben, so daß er eine elastische bzw. nachgiebige Dichtung 100 zwischen dem Bohrlochkopf 10 und einem dritten Teil 80 der Dichtungsvorrichtung 20 verpreßt. Der dritte Teil 80 ist mit passenden Mitteln zur Verhinderung einer Drehung versehen, z.B. mit einem Stift oder Bolzen 74, der durch eine Feder nach unten zwischen bzw. in die Auskehlungen der gekehlten Aufhängung 14 gedrückt wird, um eine Drehbewegung des zweiten Teils 70 beim Drehen des ersten Teils 40 zu verhindern. Zur Verhinderung einer Drehung des Teils 70 sind zwischen dritten Teil 80 und zweiten Teil 70 Mittel eingefügt, die eine relative Längsbewegung zwischen beiden Teilen zum Zusammendrücken

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der Dichtung 100 zulassen, eine Drehung zwischen den Teilen 70 und 80 jedoch verhindern; zu diesem Zweck ist z.B. ein im Teil 80 befestigter Stift oder Bolzen 78 vorgesehen, der über einen Längsschlitz 82 mit dem Teil 70 verbunden ist. Vorzugsweise ist zwischen erstem Teil 40 und drittem Teil 80 ein Scherstift 84 vorgesehen, durch den der Teil 80 anfänglich bzw. vorläufig an der Vorrichtung 20 befestigt ist. Zur Ermöglichung eines Preigebens und Herausholens der Dichtung 100 mittels einer Längsbewegung des Teils 70 relativ zum Teil 80 ohne Trennung dieser beiden Teile voneinander ist zwischen dem dritten Teil 80 und einem der Teile 40 und 70, etwa dem Teil 40, eine begrenzte Totgangverbindung beispielsweise in Form einer Nut 86 im Teil 80, einer Nut 88 im Teil 40 und eines Rings 90 vorgesehen.

Der dritte Teil 80 stellt auch eine Abdichtberührung mit der Oberseite der gekehlten Aufhängung 14 her, und zwar über eine Metall/Metalldichtung 92 und/oder eine oder mehrere elastische Dichtungen 94 bzw. 96, die an der Aufhängung 14 angreifen.

Das Setzen der Dichtungsvorrichtung 20 ist am deutlichsten in Fig. 2 veranschaulicht, gemäß v/elcher die Vorrichtung 20 über ein nicht dargestelltes Bohrrohr mit dem Einbau- und Prüfwerkzeug 24 verbunden und auf die Oberseite der gekehlten Verrohrungsaufhängung 14 abgelassen ist. Wenn der federbelastete Stift 74, wie in Fig. 1 gezeigt, nicht in die Auskehlungen der Aufhängung 14 eingreift, gleitet er bei einer Drehung der Vorrichtung 20 von den Oberseiten der Auskehlungen herab in den dazwischen festgelegten Raum hinein. Das Aufsetzen des Werkzeugs 24 auf die Vorrichtung 20 in Verbindung mit einer Drehung hat zur Folge, daß die Schulter 46 des Werkzeugs 24 die Sperrhülse 50 nach unten verlagert und dabei den Stift 58 abschert, so daß sich die Hülse 50 in eine Position

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hinter die Sperrklaue 48 verlagert und diese in der Sperroder Setznut 22 arretiert. Gleichzeitig wird das Werkzeug 24 nach rechts gedreht, wobei diese Drehbewegung über die Verbindung aus den Keilzähnen 42 und den Rillen 44 vom Werkzeugteil 26 auf den Werkzeugteil 28 und weiterhin über die Zapfen 30 und die J-förmigen Nuten 32 auf den ersten Teil 40 übertragen wird. Hierbei werden auch die Zapfen 30 in den Nuten 32 ausgerichtet, so daß das Werkzeug 24 von der Dichtungsvorrichtung 20 getrennt werden kann. Beim Drehen des Teils 40 werden der Stift 84 abgeschert und der zweite Teil 70 unter Zusammendrückung der Dichtung 100 nach unten geschraubt, wobei eine Abdichtung im Ringraum 11 zv/ischen dem Bohrlochkopf 10 und der Aufhängung 14 hergestellt wird.

Eine Dichtungsvorrichtung 20 mit Sperr- oder Arretiermitteln zum Verspannen der Vorrichtung in einem Ringraum bzw. -spalt und mit Dichtungs-Betätigungsmitteln zur Verlagerung einer Dichtung in eine Einbau- oder Setzstellung ist allgemein in der US-PS 3 972 546 dargestellt. Die Erfindung richtet sich auf eine verbesserte Dichtungsvorrichtung, bei welcher die Dichtung mit einem Mindestmaß an in lotrechter Richtung auf sie ausgeübter Setzkraft in die endgültige Setzposition verbracht werden kann. Dabei kann die Dichtung mittels Hydraulikdrucks in die Setzposition gebracht und ohne Beschädigung durch die Rohrleitung abgelassen werden, während auch das Auspressen der elastischen Dichtung vermindert wird.

In Fig. 3A ist die Dichtung bzw. das Dichtelement 100 in seinem abgelassenen, nicht aktivierten Zustand nach Fig. 1 dargestellt. Die Dichtungsanordnung 20 weist etwa im Teil 80 eine Ausnehmung 102 auf, in welcher das rohrförmige, elastische Dichtelement 100 angeordnet ist und die an ihrem unteren Ende eine nach oben weisende Schulter 104 aufweist, abwärts und auswärts geneigt ist, vorzugsweise unter einem Winkel von etwa 15° zur Waagerechten, und auf welcher das Dichtelement

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100 im Setzzustand aufliegt. Die Ausnehmung 102 weist zudem in der Nähe der Schulter 104 einen Abschnitt 108 auf, der auswärts und abwärts vorzugsweise unter einem Winkel von etwa 10° zur Lotrechten geneigt ist. Ersichtlicherweise verjüngt sich auch das elastische Dichtelement 100 an seinem unteren Ende 106, vorzugsweise unter einem Winkel von 15°, nach außen und unten.

Wenn das Dichtelement 100 gemäß Fig. 3B teilweise in eine Abdichtstellung bewegt wird, d.h. das untere Ende 106 in den durch den schrägen Abschnitt 108 gebildeten, verengten Teil der Ausnehmung 102 eintritt, wird das Dichtelement 100 ersichtlicherweise radial verformt, so daß es sowohl an Innen- als auch an Außenseite eine Abdichtung zwischen der Fläche 108 und der Innenfläche 110 des Bohrlochkopfes 10 herstellt. Nach der Verschiebung in die stellung gemäß Fig. 3B kann das Dichtelement 100 durch Weiterbewegung des Teils 70 oder mit Hilfe anderer mechanischer oder hydraulischer Mittel weiter in die endgültige Setzstellung (Fig. 3D) getrieben werden. Aufgrund der sich verjüngenden bzw. schrägen Flächen 108, 106 und 104 besitzt das Dichtelement 100 im zusammengedrückten Zustand ein Verhältnis zwischen der Abdicht- oder Seitwärtsbewegungskraft und der für das Setzen des Dichtelements 100 erforderlichen lotrechten Kraft von 5,7:1.

Sobald sich die Dichtung in der teilweise abdichtenden Stellung gemäß Fig. 3B befindet, kann die Vorrichtung 20 betätigt werden, um den Teil 70 auf mechanischem liege nach unten zu verschieben und dabei das Dichtelement 100 in die endgültige Setzstellung gemäß Fig. 3D zu bringen. Üblicherweise wird jedoch ein Dichtelement 100 zuerst in der Weise geprüft, daß ein Strömungsmittel in den Ringspalt 11 bis zur Oberseite der Dichtungsvorrichtung 20 gefördert wird, um festzustellen, ob die Dichtungsanordnung undicht ist oder den

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vorgesehenen Druck aushält. Wenn das Dichtelement 100 in die Teilsetzstellung gemäß Fig. 3B verbracht worden ist, kann seine Oberseite mit dem für seine Prüfung benutzten Hydraulikdruck beaufschlagt werden, wodurch dieses Element, wie am besten aus Fig. 3C hervorgeht, durch die Prüfflüssigkeit in die Setzstellung gedrängt wird. Die Prüfflüssigkeit wird somit sowohl zur Verlagerung des Dichtelements 100 in die endgültige Einbau- oder Setzstellung in Anlage gegen die Schulter 104 als auch zur Prüfung des Dichtelements 100 benutzt. Nachdem das Dichtelement 100 in die endgültige Setzstellung verlagert worden ist, wird dann der Vorrichtungs-Teil 70 gegen die Oberseite des Dichtelements 100 nachgeführt, um dieses gemäß Fig, 3D in seiner Lage zu sichern.

Eine andere, beim Setzen einer elastischen Dichtung der Art gemäß US-PS 3 972 546 auftretende Schwierigkeit besteht darin, daß die Dichtung aus dem vorgesehenen Abdichtbereich herausverpreßt wird, so daß sie den vorgesehenen Druck nicht zu halten vermag. Das Dichtelement 100 ist nahe seiner unteren Außenkante mit einem aufweitbaren Metallring, vorzugsweise einem weichen Schmiedeeisenring 112 versehen, welcher das Verpressen des Dichtelements 100 begrenzt, indem er ein Austreiben des elastischen Materials über die Schulter 104 hinaus in den Ringspalt 11 verhindert.

Das elastische Dichtelement 100 wird vorzugsweise aus einem geeigneten Nitrilgummi hergestellt. Es hat sich gezeigt, daß vorteilhaft bestimmte Abschnitte des Dichtelements 100 mit einem Schutzüberzug versehen werden sollten, der das Auspressen verringert und das Element 100 bei seiner Abwärtsverschiebung durch eine Bohrlochleitung und die verschiedenen Bauteile, wie die Eruptionsstopfbüchse, vor einer Beschädigung schützt. Vorzugsweise enthält das Dichtelement einen Schutzüberzug 114 an der Oberseite, an der Außenseite und am Außenabschnitt seiner Unterseite. Ein geeigneter Schutzüberzug besteht aus einem Gewebeüberzug, beispielsweise

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aus Segeltuch, Baumwolle, Nylon oder Polyester, bei dem mehrere Lagen mit dem Dichtelement 100 (innig) verbunden sind.

Abgewandelte Ausf ührungsformen der Erfindung sind in den Fig. 4a bis 4D und 5A bis 5D dargestellt, in denen den Teilen von Fig. 3A bis 3D entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern wie dort, zuzüglich eines angehängten Buchs*fcabens "a" bzw. "b" bezeichnet sind.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5A bis 5D entsprechen die Ausnehmung 102b und das Dichtelement 100b den entsprechenden Teilen von Fig. 3A bis 3D, nur mit dem Unterschied, daß das Dichtelement 100b an seiner Oberseite zwischen Innen- und Außenfläche eine aufwärts weisende Keilfläche 118 aufweist. Weiterhin ist ein zweites rohrförmiges Dichtelement 120 vorgesehen, das an seiner Unterseite zwischen Innen- und Außenfläche eine vorzugsweise umgekehrt V-förmige Ausnehmung bzw. Nut 122 aufweist, welche seine Unterseite in zwei Dichtlippen 124 und 126 unterteilt. Die mit der Keilfläche 118 des Dichtelements 100b zusammenwirkende Nut 122 kommt mit letzterem in Berührung, wenn das zweite Element 120 gegen das erste Dichtelement 100b verschoben wird (vgl. insbesondere Fig. 5D), so daß sich die Dichtlippen 124 und 126 radial einwärts bzw. auswärts in Abdichtberührung mit der zugeordneten Fläche verlagern. Während die innere Dichtlippe 124 bei der Abwärtsverschiebung der Dichtungsvorrichtung 20b in der Bohrung geschützt ist, wird in der Dichtlippe 126 vorzugsweise ein verpreßbarer Metallring, vorzugsweise ein weicher Schmiedeeisenring 128, angeordnet, durch den die Dichtlippe 126 in einer zurückgezogenen Stellung gehalten wird, so daß xie bei der Bewegung durch das Bohrloch beim Einbau der Dichtung vor einer Berührung mit den betreffenden Wänden und somit vor einer Beschädigung geschützt ist. Vorzugsweise weist das zweite Dichtelement 120 an Ober- und Außenseite ebenfalls einen schützenden Gewebeüberzug 130 auf.

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In Fig. 5A sind die Dichtelemente 10Ob und 120 in dem noch nicht gesetzten Einfahr- bzw. Einbauzustand dargestellt. Gemäß Fig. 5B ist der Vorrichtungsteil 70 nach unten gegen das zweite Dichtelement 120 vorgetrieben worden, so daß dieses zusammen mit dem ersten Element 100b nach unten gedrückt wird, bis letzteres am schrägen Abschnitt 108b anstößt und radial nach außen verformt wird, so daß es unter Herstellung einer Abdichtung am Abschnitt 108b des Teils 80 und an der Innenfläche des Bohrlochkopfes 10 anliegt. Gewünschtenfalls können die Dichtelemente 120 und 100b dann durch weiteres Vortreiben des Teils 70 in die endgültige Setzstellung gemäß Fig. 5D verbracht werden. Wahlweise kann zur Prüfung der Dichtungen nach Erreichen der Stellung nach Fig. 5B Hydraulikdruck in den Ringspalt eingeleitet werden, um das erste Dichtelement 100b in die endgültige Setzstellung gemäß Fig. 5C zu drängen, worauf das Dichtelement 120 mittels des Vorrichtungs-Teils 70 in die endgültige Einbaulage gebracht wird.

In den Fig. 4A bis 4D ist eine andere Ausführungsform der Dichtung dargestellt, bei welcher zwei getrennte Lippenteile zur Herstellung zusätzlicher Abdichtbereiche vorgesehen sindν Bei dieser Ausführungsform weist das erste rohrförmige, elastische Dichtelement 100a eine vorzugsweise V-förmige Ausnehmung oder Nut 132 auf, die auf beiden Seiten Lippen 134 und 136 bildet. Ein über diesem Element 100a angeordnetes zweites rohrförmiges, elastisches Dichtelement 120a entspricht dem Element 120 gemäß den Fig. 5A bis 5D. Zwischen die beiden Elemente 100a und 120a ist ein Keilelement 140 eingefügt, das an Ober- und Unterseite je eine zwischen seinen Innen- und Außenflächen verlaufende Keilfläche 142 bzw. 144 aufweist, die mit den Nuten 122a bzw. 132 zusammenwirken und die Dichtlippen 124a, 126a bzw. 134, 136 beim Setzen der Dichtung in Abdichtberührung drängen. In Fig. 4A sind die Dichtelemente im unbetätigten Einbauzustand dargestellt. Gemäß Fig. 4B ist der Betätigungsteil 70 nach unten vorgeschoben worden, so daß das

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erste Dichtelement 10Oa in den sich verjüngenden Abschnitt 108a hinein und in Abdichtberührung gedrückt wird. Die Dichtelemente können dann durch weitere Abwärtsbewegung des Teils 70 weiter zusammengedrückt und in die endgültige Setzstellung gemäß Fig. 4D gebracht werden. Wahlweise kann das erste Dichtelement 100a auf vorher beschriebene Weise mittels des Prüf-Hydraulikdrucks in die endgültige Setzstellung (Fig. 4C) gedrängt werden, worauf das obere bzw. zweite Dichtelement gemäß Fig. 4D mittels des Teils 70 in die vorgesehene Setzstellung herabgedrückt werden kann. Gemäß Fig. 4D werden eine Abdichtung durch Keilaufspreizung im unteren Ende der Nut 102a sowie weitere Abdichtstellen durch die Dichtlippen 124a, 126a, 134 und 136 erreicht.

Mit der Erfindung wird also die eingangs genannte Aufgabe voll und ganz gelöst. Obgleich vorstehend nur einige derzeit bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben sind, sind dem Fachmann selbstverständlich verschiedene Änderungen und Abwandlungenmöglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird.

Zusammenfassend wird mit der Erfindung also eine Vorrichtung zum Abdichten des Ringspalts zwischen einem Bohrlochkopf und einer Verrohrungsaufhängung geschaffen, die eine zur Aufnahme eines Dichtelements dienende Ausnehmung mit einer sich verjüngenden bzw. schrägen Fläche und einem sich verjüngenden bzw. schrägen Sitz aufweist, die mit dem Dichtelement zusammenwirken und ein Setzen desselben mit geringer Setzkraft erlauben. Das in der Ausnehmung angeordnete, elastische Dichtelement verjüngt sich am unteren Ende nach unten und außen, so daß es mit einer niedrigen Setzkraft zur Herstellung einer Abdichtung in der Ausnehmung setzbar undnlt einer geringen Freigabekraft zurückziehbar ist. Im unteren Außenabschnitt des Dichtelements ist ein aufweitbarer Metallring angeordnet,

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welcher ein Verpressen des Dichtelements beim Setzen begrenzt. Um Oberseite, Außenseite und Außenabschnitt der Unterseite des Dichtelements herum ist eine nicht auspreßbare Schutzumhüllung zum Schütze des Dichtelements bei seiner Abwärtsbewegung durch ein Bohrloch angeordnet. In abgewandelten Ausführungsformen sind durch Keilflächen betätigte Dichtlippen vorgesehen, durch welche die Dichtfläche vergrößert wird.

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Claims

Henkel, Kern, Feiler & Hänzel 2818087 MöWstraße 37 NL Indus tries, Inc. D-8000 München 80 New York, N.Y. , V.St.A. Tel.:089/982085-87 Telex: 05 29 802 hnkl d Telegramme: ellipsoid 25. April 1978 Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Abdichten des Ringspalts zwischen einem Bohrlochkopf und einer Verrohrungsaufhängung mit einer mit der Vorrichtung verbundenen Arretier- oder Sperreinrichtung zum Arretieren der Vorrichtung im Ringspalt, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zur Aufnahme eines Dichtelements (100) dienende Ausnehmung (102) mit einer aufwärts gerichteten Schulter (104) aufweist, an die sich das Dichtelement anzulegen vermag und die nach unten und außen schräggestellt ist, daß die Ausnehmung einen sich an die Schulter anschließenden Abschnitt (108) aufweist, der nach außen und unten schräggestellt ist und einen verengten Bereich zur Aufnahme des Dichtelements bildet, daß sich das elastische Dichtelement (100) an seinem unteren Ende (106) nach außen und unten verjüngt und nahe seiner unteren Außenkante einen Metallring (112) zur Begrenzung des Auspressens des Dichtelements zwischen dem Bohrlochkopf und der Verrohrungsaufhängung enthält und daß mit der Vorrichtung verbundene Dichtung-Betätigungsmittel zur Verlagerung des Dichtelements in eine Abdichtstellung vorgesehen sind.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schräge Abschnitt der Ausnehmung unter einem Winkel
von etwa 10 zur Lotrechten geneigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufwärts weisende Schulter unter einem Winkel von etwa 15° zur Waagerechten geneigt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement an Oberseite, Außenseite und Außenteil
seiner Unterseite einen Schutzüberzug aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzüberzug mit dem Dichtelement (innig) verbundene Gewebelagen umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,· daß sich das untere Ende des elastischen Dichtelements unter einem Winkel von etwa 15° zur Waagerechten nach außen
und unten verjüngt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement an seiner Oberseite eine zwischen seiner Innen- und Außenseite ve r"¹ auf ende, aufwärts weisende Keilfläche aufweist und daß oberhalb des ersten Dichtelements ein zweites Dichtelement vorgesehen ist, das in seiner
Unterseite eine zwischen seiner Innen- und Außenseite verlaufende Vertiefung bzw. Nut aufweist, die mit der Keilfläche derart zusammenwirkt, daß das zweite Dichtelement bei seiner Verschiebung gegen das erste Dichtelement nach außen und innen verpreßbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß das zweite elastische Dichtelement an seiner unteren Außen-

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kante einen Metallring enthält, welcher diese Außenkante bei der Abwärtsbewegung durch ein Bohrloch zurückgezogen hält.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Ober- und Außenseiten beider Dichtelemente mit Schutzüberzügen versehen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Dichtelement in seiner Oberseite zwischen Innen- und Außenfläche eine Vertiefung bzw. Nut aufweist, daß über der Oberseite des ersten Dichtelements ein zweites elastisches Dichtelement angeordnet ist, das in seiner Unterseite eine zwischen Innen- und Außenfläche verlaufende Vertiefung bzw. Nut aufweist, und daß zwischen die beiden Dichtelemente ein Keilelement eingefügt ist, das an Ober- und Unterseite je eine Keilfläche zwischen Innen- und Außenfläche aufweist, wobei diese Keilflächen beim Setzen der Dichtelemente mit den Nuten zusammenwirken, so daß die Dichtelemente radial auswärts und einwärts in Dichtungsberührung drängbar sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite elastische Dichtelement an seiner unteren Außenkante einen Metallring enthält, welcher diese Außenkante bei der Abwärtsbewegung durch ein Bohrloch zurückgezogen hält.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite des zweiten Dichtelements sowie die Außenseiten beider Dichtelemente mit einem Schutzüberzug versehen sind.

13. Dichtung, insbesondere zur Verwendung bei einer Vorrich-

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tung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein rohrförmiges, elastisches Element, das sich an seinem unteren Ende nach außen und unten verjüngt, durch einen an der unteren Außenkante dieses Elements ange-

einen

ordneten, aufweitbaren Metallring und durchVOberseite, Außenseite und Außenabschnitt der Unterseite des elastischen Elements bedeckenden Schutzüberzug.

14. Dichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzüberzug mit dem Dichtelement (innig) verbundene Gewebelagen umfaßt.

15. Dichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich das untere Ende des elastischen Dichtelements unter einem Winkel von etwa 15° zur Waagerechten nach außen und unten verjüngt.

16. Dichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 13 bis 15» gekennzeichnet durch ein erstes rohrförmiges, elastisches Element, das sich an seinem unteren Ende nach außen und unten verjüngt, durch einen an der unteren Außenkante dieses Elements angeordneten, aufweitbaren Metallring, durch eine an der Oberseite des ersten Elements zwischen dessen Innen- und Außenfläche angeordnete, aufwärts weisende Keilfläche und durch ein über dem ersten Element angeordnetes zweites elastisches, rohrförmiges Dichtelement, das an seiner Unterseite zwischen Innen- und Außenfläche eine Vertiefung bzw. Nut aufweist, die mit der Keilfläche zusammenwirkt, um das zweite Dichtelement radial auswärts und einwärts zu verpressen, wenn es gegen das erste Element verlagert wird.

17. Dichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Dichtelement an seiner unteren Außenkante einen Metallring enthält, welcher diese Außenkante bei der Abwärts-

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bewegung durch ein Bohrloch zurückgezogen hält.

18. Dichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Ober- und Außenseiten beider Dichtelemente mit Schutzüberzügen versehen sind.

19. Dichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzüberzug mit dem Dichtelement (innig) verbundene Gewebelagen umfaßt.

20. Elastische Dichtung, insbesondere zur Verwendung bei einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch ein erstes elastisches, rohrförmiges Dichtelement, das sich am unteren Ende auswärts und abwärts verjüngt, durch einen an der unteren Außenkante des ersten Dichtelements angeordneten, aufweitbaren Metallring, durch eine in der Oberseite des ersten Dichtelements ausgebildete Vertiefung bzw. Nut, durch ein über dem ersten Dichtelement angeordnetes zweites elastisches, rohrförmiges Dichtelement, das in seiner Unterseite eine zwischen Innen- und Außenfläche verlaufende Vertiefung bzw. Nut aufweist, und durch ein zwischen den beiden Dichtelementen angeordnetes Keilelement, das an Ober- und Unterseite je eine Keilfläche zwischen Innen- und Außenfläche aufweist, wobei diese Keilflächen beim Setzen der Dichtelemente mit den Nuten zusammenwirken, so daß die Dichtelemente radial auswärts und einwärts in Dichtungsberührung drängbar sind, wobei das zweite elastische Dichtelement an seiner unteren Außenkante einen Metallring enthält, welcher diese Außenkante bei der Abwärtsbewegung durch ein Bohrloch zurückgezogen hält.

21. Dichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite des ersten Dichtelements sowie die Außenseiten beider Dichtelemente jeweils mit einem Schutzüberzug versehen sind.

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