DE4127923A1 - Verbesserte aufblasbare dichtungsvorrichtung und verbessertes abdichtungsverfahren - Google Patents
Verbesserte aufblasbare dichtungsvorrichtung und verbessertes abdichtungsverfahrenInfo
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- E21B33/1277—Packers; Plugs with inflatable sleeve characterised by the construction or fixation of the sleeve
Description
Die Erfindung betrifft allgemein aufblasbare Dichtungsstücke
zur Verwendung in Bohrschächten, und insbesondere aufblasbare
Dichtungsstücke, die eine elastomere Abdeckung aufweisen, die
über einer ringförmigen aufblasbaren Wand angeordnet ist.
Beim Bohren und Herstellen von Öl- und Gasbohrlöchern ist es
häufig erforderlich, einen Bereich unter Tage von einem ande
ren zu isolieren und den Durchgang von Fluiden oder Flüssig
keiten zwischen diesen Bereichen zu verhindern. Konventionel
le Dichtungsstücke und Brückenstopfen werden als Dichtungsvor
richtungen in Bohrschächten verwendet, die Flüssigkeiten ent
halten, um eine Dichtung zwischen einer Leitung, welche die
Vorrichtung nach unten in den Bohrschacht befördert, und einer
Innenoberfläche innerhalb des Bohrschachtes zur Verfügung zu
stellen, beispielsweise einer Auskleidung oder einer nicht
ausgekleideten Bohrschachtwand.
Eine Art einer Doppelanker-Dichtungsstückvorrichtung weist
zwei Bereiche aufblasbaren Materials auf, die dazu dienen,
die Innenoberfläche innerhalb des Bohrschachtes zu ergrei
fen. Üblicherweise ist eine elastomere ringförmige Abdeckung
zwischen den beiden Ankerbereichen vorgesehen. Die elasto
mere ringförmige Abdeckung expandiert ebenfalls radial nach
außen und ergreift schließlich die gewünschte Oberfläche und
bildet eine Dichtung, wodurch der Durchgang einer Flüssig
keit verhindert wird.
Wenn eine Dichtungsstückvorrichtung, die einen kleinen Durch
messer aufweist, in einen Bohrschacht abgesenkt wird, um ei
ne Auskleidung mit einem erheblich größeren Durchmesser zu
ergreifen und hiermit eine Dichtung zu bilden, so unterliegt
die elastomere ringförmige Abdeckung einer außerordentlichen
multidimensionalen Belastung, einschließlich biaxialer und
triaxialer Belastungen, also einer Belastung, die Komponen
ten in zwei oder drei Richtungen aufweist. Es ist daher mög
lich, daß die äußere flexible Abdeckung aufreißt, und dies
zerstört die Einsetzbarkeit der Dichtungsstückvorrichtung.
Ein "sanftes Einsetzen" stellt ein weiteres, häufig auftre
tendes Problem bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik
dar. Ein sanftes Einsetzen tritt auf, wenn eine Flüssigkeit
zwischen den beiden Enden der äußeren Abdeckung der Dichtungs
stückvorrichtung eingefangen wird. Wenn ein sanftes Einsetzen
auftritt, so ist die Dichtungsstückvorrichtung nicht so fest
verankert, wie dies sonst möglich wäre, und kann unerwartet
rutschen oder sich drehen.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereit
stellung einer aufblasbaren Dichtungsstückvorrichtung zur
Verwendung in einem Bohrschacht, bei welcher eine multidimen
sionale Belastung der ringförmigen elastomeren Abdeckung mini
malisiert ist.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der
Bereitstellung einer aufblasbaren Dichtungsstückvorrichtung
zur Verwendung in einem Bohrschacht, welche nicht in dem Be
reich der ringförmigen elastomeren Abdeckung eine Flüssigkeit
einfängt, und die daher das Auftreten eines "sanften Ein
setzens" der aufblasbaren Dichtungsstückvorrichtung gegenüber
der Auskleidung oder der nicht ausgekleideten Bohrschachtwand
minimalisiert.
Diese und weitere Vorteile werden wie nachstehend beschrieben
erzielt. Es wird eine aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung
zur Verfügung gestellt zur Verwendung in Bohrschächten, die
eine Flüssigkeit enthalten. Die aufblasbare Dichtungsstück
vorrichtung stellt eine Dichtung zwischen einer Leitung zur
Verfügung, welche die aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung
enthält, und einer Innenoberfläche innerhalb des Bohrschach
tes. Es ist ein zylindrisches Gehäuse vorgesehen, welches
eine zentrale Längsachse aufweist und die mit einem oberen
und einem unteren Schulter- oder Kragenteil versehen ist.
Weiterhin ist eine Einrichtung zur Befestigung des zylin
drischen Gehäuses an der Leitung vorgesehen. Eine ringför
mige, aufblasbare Wand mit einem oberen und einem unteren
Ende ist an dem oberen bzw. unteren Schulterteil befestigt,
wobei sich die ringförmige aufblasbare Wand zumindest über
einen Abschnitt des zylindrischen Gehäuses erstreckt. Die
ringförmige aufblasbare Wand weist eine innere elastomere
Muffe auf, die von einem Feld bewegbarer Streifenteile ab
gedeckt ist. Eine obere und eine untere elastomere ringför
mige Abdeckung sind über einem Abschnitt der ringförmigen
aufblasbaren Wand zwischen dem oberen und unteren Schulter
teil des zylindrischen Gehäuses vorgesehen. Die obere und
untere elastomere ringförmige Abdeckung sind axial beabstan
det in bezug auf die zentrale Längsachse des zylindrischen
Gehäuses.
Vorzugsweise bilden die elastomeren ringförmigen Abdeckungen
teilweise einen oberen Ankerbereich der ringförmigen aufblas
baren Wand zwischen der oberen Schulter und der oberen ela
stomeren ringförmigen Abdeckung aus. Die elastomeren ringför
migen Abdeckungen bilden weiterhin einen unteren Ankerbereich
der ringförmigen aufblasbaren Wand zwischen der unteren Schul
ter und der unteren elastomeren ringförmigen Abdeckung aus.
Es ist jedoch bei der vorliegenden Erfindung auch möglich, daß
die elastomeren Abdeckungen nur einen einzigen Ankerbereich
ausbilden, entweder oberhalb oder unterhalb der Abdeckungen.
Ein zentraler Bereich der ringförmigen aufblasbaren Wand wird
zwischen der oberen und unteren elastomeren ringförmigen Ab
deckung zur Verfügung gestellt. Der obere und untere Anker
bereich und der zentrale Bereich sind aus einer nicht aufge
blasenen Laufposition nach außen bewegbar in eine aufgebla
sene Fixierposition. Der erste und zweite Ankerbereich expan
dieren gleichmäßig gegen die obere und untere elastomere
ringförmige Abdeckung und arbeiten so, daß sie die Innenober
fläche mit Reibungseingriff ergreifen, um Längs- und Dreh
bewegungen zu widerstehen, wenn sie sich in der aufgeblasenen
Fixierposition befinden. Der zentrale Bereich arbeitet so,
daß er Fluid aus dem Bereich zwischen der oberen und unteren
elastomeren ringförmigen Abdeckung herausholt, wenn er radial
nach außen aus der Laufposition in die Fixierposition expan
diert wird. Die obere und untere elastomere ringförmige Ab
deckung arbeiten so, daß sie in Dichteingriff mit der Innen
oberfläche treten und eine doppelte Dichtung gegenüber einer
Flüssigkeit zur Verfügung stellen, wenn sie aus der Laufposi
tion in die Fixierposition radial expandiert worden sind.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestell
ter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere
Vorteile, Merkmale und Zielsetzungen der vorliegenden Erfin
dung deutlich werden.
Die neuen Merkmale, die charakteristisch für die vorliegende
Erfindung gehalten werden, sind in den beigefügten Ansprüchen
angegeben. Die Erfindung selbst ergibt sich ebenso wie eine
bevorzugte Verwendungsform und deren weitere Zielsetzungen
und Vorteile allerdings aus der Gesamtheit der vorliegenden
Anmeldeunterlagen, insbesondere unter Bezug auf die nachste
hende eingehende Beschreibung einer erläuternden Ausführungs
form zusammen mit den beigefügten Zeichnungen.
Es zeigt:
Fig. 4 einen vereinfachten, teilweise im Längsschnitt dar
gestellten Schnitt eines Doppelanker-Dichtungsstücks
nach dem Stand der Technik in einer nicht aufgebla
senen Laufposition;
Fig. 5 einen vereinfachten Schnitt, teilweise im Längs
schnitt, des Doppelanker-Dichtungsstücks von Fig. 4,
welches in einem halb aufgeblasenen Zustand inner
halb eines Bohrschachtes angeordnet ist;
Fig. 6 einen vereinfachten, teilweise im Längsschnitt dar
gestellten Schnitt des Dichtungsstücks der Fig. 4
und 5 in einem Bohrschacht in einem vollständig auf
geblasenen Zustand und daher in einer Fixierposi
tion;
Fig. 1 einen vereinfachten Schnitt, teilweise im Längs
schnitt, der verbesserten Dichtungsstückvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung in einer nicht
aufgeblasenen Laufposition;
Fig. 1a einen vereinfachten Schnitt, teilweise im Längs
schnitt, einer alternativen Ausführungsform der ver
besserten aufblasbaren Dichtungsstückvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung in einer nicht auf
geblasenen Laufposition;
Fig. 2 einen vereinfachten Schnitt, teilweise im Längs
schnitt, der verbesserten Dichtungsstückvorrichtung
gemäß Fig. 1, die in einem halb aufgeblasenen Zu
stand in einem Bohrschacht angeordnet ist; und
Fig. 3 einen vereinfachten Schnitt, teilweise im Längs
schnitt, der verbesserten aufblasbaren Dichtungs
stückvorrichtung gemäß Fig. 1 und 2, welche in ei
ner vollständig aufgeblasenen Fixierposition in
einem Bohrloch angeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung läßt sich am besten beschreiben
und verstehen, wenn zunächst auf das Doppelanker-Dichtungs
stück der Fig. 4 bis 6 Bezug genommen wird. In Fig. 4 ist
das Dichtungsstück nach dem Stand der Technik in einer nicht
aufgeblasenen Laufposition gezeigt. In Fig. 5 ist das Dich
tungsstück nach dem Stand der Technik in einem halb aufgebla
senen Zustand dargestellt. In Fig. 6 ist das Dichtungsstück
nach dem Stand der Technik in einer vollständig aufgeblasenen
Laufposition gezeigt.
In Fig. 4 ist eine Dichtungsstückvorrichtung 11 nach dem Stand
der Technik in einem vereinfachten Schnitt, teilweise im
Längsschnitt, dargestellt. Die Dichtungsstückvorrichtung 11
weist ein zylindrisches Gehäuse 13 auf, an dessen beiden En
den eine obere bzw. untere Schulter 19, 21 befestigt ist. Ge
winde 23, 25 sind in der oberen bzw. unteren Schulter 19, 21
vorgesehen, so daß die Dichtungsstückvorrichtung 11 mit ande
ren rohrförmigen Teilen aufeinanderfolgend verbunden werden
kann. Das zylindrische Gehäuse 13 weist ein rohrförmiges Teil
15 auf, mit mehreren Öffnungen 17, die den Zugang von Fluiden
gestatten, um die Dichtungsstückvorrichtung 11 aufzublasen.
Eine ringförmige aufblasbare Wand 27 erstreckt sich über zu
mindest einen Abschnitt des rohrförmigen Teils 15 und wird
durch Kupplungen 29, 31 an ihrem Platz gehalten. Die ringför
mige aufblasbare Wand 27 weist eine innere elastomere Muffe
33 und eine Anordnung aus Streifenteilen 35 auf, die über die
Außenoberfläche der inneren elastomeren Muffe 33 verteilt
sind. Die zylindrische elastomere Abdeckung 37 erstreckt sich
über einen zentralen Bereich der ringförmigen aufblasbaren
Wand 27.
Wie in Fig. 5 dargestellt ist, ist die ringförmige aufblas
bare Wand 27 radial nach außen von dem rohrförmigen Teil 15
aus flexibel, in Reaktion auf ein Hochdruckfluid, welches
durch Öffnungen 17 in den Hohlraum zwischen dem rohrförmigen
Teil 15 und der ringförmigen aufblasbaren Wand 27 geleitet
wird. In diesem System arbeitet die innere elastomere Muffe
33 als eine Blase, die sich gleichförmig in Reaktion auf ei
nen vergrößerten Fluiddruck ausdehnt. Die Anordnung oder das
Feld der Streifenteile 35 weist mehrere axial ausgerichtete
und überlappende Streifenteile auf, die in einem ringförmi
gen Feld angeordnet sind, um die Ausdehnung der inneren ela
stomeren Muffe 33 radial nach außen aufzunehmen. Die ringför
mige aufblasbare Wand ist an die untere Schulter 21 auf be
kannte Weise angeschlossen, die es gestattet, daß die ring
förmige aufblasbare Wand nach oben und unten gleitet, während
sie aufgeblasen bzw. ihr Druck abgelassen wird.
Die zylindrische elastomere Abdeckung 37 arbeitet so, daß
sie einen Widerstand gegenüber einer radialen Expansion der
ringförmigen aufblasbaren Wand in einem Mittenbereich der
ringförmigen aufblasbaren Wand 27 zwischen der oberen bzw.
unteren Schulter 19, 21 aufbaut. Bereiche der ringförmigen
aufblasbaren Wand 27 oberhalb und unterhalb der zylindri
schen elastomeren Abdeckung 37 beulen sich nach vorn aus,
um einen oberen und einen unteren Ankerbereich 45, 47 aus
zubilden, wobei diese Bereiche dazu dienen, mit der Innen
oberfläche 41 in dem Bohrschacht 39 in Reibungseingriff zu
treten.
Zum Zwecke der einfacheren Erklärung ist die Innenoberflä
che 41 als Auskleidung gezeigt; allerdings kann die Dich
tungsstückvorrichtung 11 in nicht ausgekleideten Bohrschäch
ten verwendet werden, und kann auch als Dichtung mit anderen
Bohrschachtteilen als Auskleidungen verwendet werden. Der
obere und untere Ankerbereich 45 bzw. 47 dient nicht dazu,
eine Dichtung mit der Innenoberfläche 41 auszubilden. Der
obere und untere Ankerbereich 45, 47 dient nur dazu, eine
Dreh- und Längsbewegung der Dichtungsstückvorrichtung 11
relativ zur Innenoberfläche 41 innerhalb des Bohrschachtes
39 zu verhindern. Wenn sich die ringförmige aufblasbare Wand
27 weiter radial ausdehnt, so wird ein Fluid 43 aus dem Be
reich zwischen dem oberen und unteren Ankerbereich 45 bzw.
47 herausgedrückt und fließt schließlich durch die kleinen
Kanäle zwischen den einzelnen Streifenteilen in dem Feld
der Streifenteile 35.
Selbst in der Zwischenposition in halb aufgeblasenem Zustand,
die in Fig. 5 gezeigt ist, ist die zylindrische elastomere
Abdeckung 37 der Dichtungsstückvorrichtung 11 verhältnismäßig
großen Kräften in mehreren Dimensionen ausgesetzt, einschließ
lich biaxialen oder triaxialen Kräften. Biaxiale und triaxia
le Kräfte sind solche Kräfte, die Richtungsanteile in zwei
oder drei orthogonal entgegengesetzt zueinander verlaufenden
Richtungen aufweisen. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird die
zylindrische elastomere Abdeckung 37 gleichzeitig radial nach
außen gedrückt, in ihrem Umfang gedehnt, und an ihren äußeren
Enden nach oben verkippt.
Wie nunmehr in Fig. 6 gezeigt ist, ist die Dichtungsstückvor
richtung 11 in einer vollständig aufgeblasenen Fixierposition
dargestellt, in welcher sich der obere und untere Ankerbereich
45 bzw. 47 in Reibungseingriff mit der Innenoberfläche 41 der
Auskleidung des Bohrschachtes 39 befinden. In dieser Konfigu
ration treten das obere und untere Ende 51, 53 der zylindri
schen elastomeren Abdeckung 37 in Dichteingriff mit der Innen
oberfläche 41. Das obere und untere Ende 51, 53 der zylindri
schen elastomeren Abdeckung 37 werden in Eingriff mit der
Innenoberfläche 41 gezwungen durch die Expansion des oberen
bzw. unteren Ankerbereichs 45, 47. Allerdings dehnt sich der
Bereich der ringförmigen aufblasbaren Wand 27, der unter der
zylindrischen elastomeren Abdeckung 37 liegt, mit einer Rate
aus, die signifikant kleiner ist als die Expansionsrate des
oberen bzw. unteren Ankerbereichs 45, 47, und zwar infolge
der zusätzlichen Steifigkeit der zylindrischen elastomeren
Abdeckung 37. Daher dienen der obere und untere Ankerbereich
45, 47 dazu, die Anordnung der Dichtungsstückvorrichtung 11
innerhalb des Bohrschachtes 39 zu fixieren, während die zy
lindrische elastomere Abdeckung 37 dazu dient, eine Dichtung
gegenüber der Innenoberfläche 41 auszubilden.
Wenn die Dichtungsstückvorrichtung 11 vollständig aufgebla
sen oder unter Druck gesetzt ist, treten zwei wesentliche
Schwierigkeiten auf. Zunächst unterliegt, wie voranstehend
erläutert ist, die zylindrische elastomere Abdeckung 37 sig
nifikanten biaxialen oder triaxialen Belastungen an dem obe
ren und unteren Ende 51, 53. Wenn die Belastung der zylindri
schen elastomeren Abdeckung 37 die Grenzen des Elastomers
überschreitet, werden kleine Längsrisse an den Enden 51, 53
der zylindrischen elastomeren Abdeckung 37 gebildet. Sobald
sie auftreten, breiten sich diese Risse schnell entlang der
Länge der zylindrischen elastomeren Abdeckung 37 aus, da un
ter Spannung gesetzte Elastomere sehr empfindlich gegenüber
Rissen sind. Sobald die zylindrische elastomere Abdeckung 37
aufreißt, stellt sie nicht mehr die gleichförmige Beabstan
dung des Feldes der Streifenteile 35 beim Aufblasen der Dich
tungsstückvorrichtung 11 zur Verfügung. Die ungleichmäßige
Expansion des Feldes der Streifenteile 35 führt zu Spalten
zwischen den Streifenteilen, und dies führt dazu, daß in Reak
tion auf den Druck die innere elastomere Muffe 33 durchbricht
und schließlich explodiert. Sobald die innere elastomere Muf
fe 33 explodiert, verliert die Dichtungsstückvorrichtung 11
den gesamten Druck und wird nutzlos.
Eine weitere Schwierigkeit wird aus der Darstellung der in
Fig. 6 gezeigten Dichtungsstückvorrichtung nach dem Stand der
Technik deutlich. Da der Zentralbereich der ringförmigen auf
blasbaren Wand 27 mit einer Rate aufgeblasen bzw. unter Druck
gesetzt wird, die signifikant kleiner ist als die Aufblasrate
des oberen bzw. unteren Ankerbereichs 45, 47 der ringförmigen
aufblasbaren Wand 27, ist es wahrscheinlich, daß das obere und
untere Ende 51, 53 der zylindrischen elastomeren Abdeckung 37
eine Dichtung mit der Innenoberfläche 41 bilden, bevor Fluid
43 aus dem Bereich zwischen dem oberen und unteren Ende 51,
53 abgeführt werden kann. Daher wird Fluid 43 zwischen dem
oberen und unteren Ende 51, 53 der zylindrischen elastomeren
Abdeckung 37 und der Innenoberfläche 41 (die in Fig. 6 allge
mein durch die Bezugsziffern 49 bezeichnet ist) eingefangen
werden. Wird Fluid 49 in diesem Bereich eingefangen, so hat
das Werkzeug einen "sanften Sitz" erfahren. Dieser Effekt be
einträchtigt die Gesamtleistung der Dichtungsstückvorrichtung
11, da diese nunmehr erheblich mehr dazu neigt, sich entweder
in Längs- oder Drehrichtung in bezug auf die Innenoberfläche
41 zu bewegen, und zwar auf unerwartete und nicht vorherseh
bare Weise.
Wenn das obere und untere Ende 51, 53 der zylindrischen ela
stomeren Abdeckung 37 eine feste Dichtung mit der Innenober
fläche 41 bilden, so wird es dem Fluid 43 ermöglicht, zwischen
dem oberen und unteren Ende 51, 53 eingefangen zu werden, ob
wohl die Dichtungsstückvorrichtung 11 mit Drücken in dem Be
reich von einigen 6895.103 Pa (einigen Tausend pounds per
square inch) beaufschlagt wird. Dies ist allerdings zutref
fend, da Flüssigkeiten nicht kompressibel sind. Es ist aller
dings möglich, daß ein Leck mit einem kleinen Volumen an der
Schnittstelle der oberen und unteren Enden 51, 53 und der
Innenoberfläche 41 auftritt, welches langsam Flüssigkeit 49
aus diesem Bereich abzieht. Wenn dies auftritt, so nimmt der
Druck der Flüssigkeit, die zwischen dem rohrförmigen Teil 15
und der ringförmigen aufblasbaren Wand 27 eingeschlossen ist,
drastisch ab, in einigen Fällen bis zu einem Wert, der so
niedrig ist wie 68,95.103 Pa bis 689,5.103 Pa (einige 10
oder 100 pounds per square inch). Wenn dies auftritt, kann
es selbstverständlich geschehen, daß die Dichtungsstückvor
richtung 11 das Loch heruntergleitet oder sich dreht, unter
einem Differenzdruck oder unter ihrem eigenen Gewicht. Daher
bezeichnet ein "weicher Einsatz" einen Begriff, der eine zeit
weilige Fixierung der Dichtungsstückvorrichtung 11 gegenüber
der Innenoberfläche 41 beschreibt. Diese Fixierung dauert nur
solange, wie Fluid oder Flüssigkeit 49 zwischen dem oberen
und unteren Ankerende 51, 53 der zylindrischen elastomeren
Abdeckung 37 eingefangen ist. Wie voranstehend beschrieben,
führt der Leckvorgang irgendwann zu einer Druckabnahme der
Dichtungsstückvorrichtung 11, wodurch diese dazu neigt, zu
gleiten oder sich zu drehen.
Die verbesserte aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung 61 gemäß
der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 1, 2 und 3 darge
stellt. Fig. 1 ist eine Ansicht der verbesserten aufblasbaren
Dichtungsstückvorrichtung 61 in einer nicht aufgeblasenen
Laufposition. Fig. 2 ist eine Ansicht der teilweise aufgebla
senen aufblasbaren Dichtungsstückvorrichtung 61 gemäß der vor
liegenden Erfindung. Fig. 3 ist eine Ansicht der verbesserten
aufblasbaren oder unter Druck setzbaren Dichtungsstückvorrich
tung gemäß der vorliegenden Erfindung in einem vollständig
aufgeblasenen oder vollständig unter Druck gesetzten Fixier
zustand. Die Fig. 1 bis 3 zeigen die bevorzugten Ausführungs
formen der vorliegenden Erfindung; allerdings sind andere Aus
führungsformen möglich.
In Fig. 1 ist zunächst die aufblasbare Dichtungsstückvorrich
tung 61 gemäß der vorliegenden Erfindung in einem vereinfach
ten Schnitt, teilweise im Längsschnitt, dargestellt. Die auf
blasbare Dichtungsstückvorrichtung 61 weist ein zylindrisches
Gehäuse 63 mit einer oberen Schulter 65 auf, einer unteren
Schulter 67, und mit einem rohrförmigen Teil 69, welches zwi
schen der oberen Schulter 65 und der unteren Schulter 67 ver
läuft. Die obere bzw. untere Schulter 65 bzw. 67 sind mit Ge
winden 61, 63 versehen und eignen sich daher dafür, in einer
Kette rohrförmiger Teile verbunden zu werden. Vorzugsweise ist
die aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung 61 an eine Leitung
75 angekuppelt und wird in einen Bohrschacht abgesenkt. Ein
Fluid oder eine Flüssigkeit 97 kann in dem Bohrschacht durch
die Leitung 75 nach unten gebracht werden, und kann dazu die
nen, die aufblasbare bzw. unter Druck setzbare Dichtungsstück
vorrichtung 61 aufzublasen oder unter Druck zu setzen, und
zwar von dem nicht aufgeblasenen Laufzustand, der in Fig. 1
gezeigt ist, bis zu dem vollständig aufgeblasenen Fixierzu
stand, der in Fig. 3 dargestellt ist.
Fig. 1 zeigt, daß das rohrförmige Teil 69 des zylindrischen
Gehäuses 63 mehrere Öffnungen 77 aufweist, die so ausgebildet
sind, daß sie unter Druck gesetzte Flüssigkeit von der Leitung
75 empfangen, wobei diese Flüssigkeit oder dieses Fluid so auf
die ringförmige aufblasbare Wand 79 wirkt, daß diese radial
nach außen gedrückt wird. Die ringförmige aufblasbare Wand 79
weist eine innere elastomere Muffe 81 auf, die durch ein Feld
von Streifenteilen 83 abgedeckt ist. Vorzugsweise weist das
Feld der Streifenteile mehrere axial ausgerichtete und über
lappende dünne Metallstreifenteile auf, die in einem ringför
migen Feld angeordnet sind, um die Expansion der inneren ela
stomeren Muffe 81 radial nach außen in Reaktion auf den Flüs
sigkeitsdruck oder Fluiddruck aufzunehmen.
Die zylindrische Abdeckung 89 ist in einem mittleren Bereich
der ringförmigen aufblasbaren Wand 79 vorgesehen und weist ei
ne obere und eine untere elastomere ringförmige Abdeckung 91,
93 auf, zwischen denen ein Spalt 95 besteht. Vorzugsweise sind
die obere bzw. untere elastomere ringförmige Abdeckung 91, 93
axial voneinander entlang der Längsachse des zylindrischen Ge
häuses 63 beabstandet.
Vorzugsweise dient der Spalt 95 zwischen der oberen und unte
ren elastomeren ringförmigen Abdeckung 91, 93 dazu, die ring
förmige aufblasbare Wand 79 vollständig freizulegen.
Bei alternativen Ausführungsformen kann entweder die obere
oder die untere elastomere ringförmige Abdeckung 91, 93 erheb
lich länger als die andere sein; tatsächlich kann eine der
beiden elastomeren ringförmigen Abdeckungen 91, 93 sich über
die gesamte Strecke nach oben oder unten entweder zur oberen
Schulter 65 oder zur unteren Schulter 67 erstrecken. Bei der
artigen Ausführungsformen ist nur ein einziger Ankerbereich
auf der ringförmigen aufblasbaren Wand 79 vorgesehen. Bei an
deren Ausführungsformen können mehrfache Ankerbereiche infol
ge mehrerer elastomerer ringförmiger Abdeckungen vorgesehen
und durch diese ausgebildet sein.
Fig. 1a zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegen
den Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist die aufblasbare
Dichtungsstückvorrichtung nur mit einem oberen Ankerbereich
85 versehen, da die untere elastomere ringförmige Abdeckung
93 wesentlich länger ist als die obere elastomere Abdeckung
91 und sich entlang dem unteren Abschnitt der ringförmigen
aufblasbaren Wand 79 bis herunter zur unteren Schulter 67 er
streckt. In bezug auf alle übrigen Eigenschaften gleicht die
Ausführungsform gemäß Fig. 1a der Ausführungsform von Fig. 1
so daß in der Figur identische Bezugsziffern verwendet wurden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist die auf
blasbare Dichtungsstückvorrichtung 61 in einem halb aufgebla
senen Zustand (einem Zustand mit halber Druckbeaufschlagung)
dargestellt. Ein Fluid oder eine Flüssigkeit unter Druck führt
dazu, daß die ringförmige aufblasbare Wand 79 sich radial nach
außen ausdehnt. Die Abschnitte der ringförmigen aufblasbaren
Wand 79, die nicht durch die obere und untere elastomere ring
förmige Abdeckung 91, 93 abgedeckt sind, expandieren nach
außen, so daß sie in Berührung mit der Innenoberfläche 101
der Auskleidung 99 gelangen. Ein oberer Ankerbereich 85 ist
zwischen der oberen elastomeren ringförmigen Abdeckung 91 und
der oberen Schulter 65 vorgesehen. Ein unterer Ankerbereich
ist zwischen der unteren elastomeren ringförmigen Abdeckung
93 und der unteren Schulter 67 vorgesehen. Der obere und un
tere Ankerbereich 85, 87 arbeitet so, daß diese Bereiche in
Reibungseingriff mit der Innenoberfläche 101 der Auskleidung
99 kommen, und die aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung 61
"fixieren". An einem Spalt 95 zwischen der oberen und unteren
elastomeren ringförmigen Abdeckung 91, 93 expandiert ein zen
traler Bereich 103 der ringförmigen aufblasbaren Wand 79 eben
falls radial nach außen. Selbstverständlich expandieren auch
die Bereiche der ringförmigen aufblasbaren Wand 79 radial nach
außen in Reaktion auf ein Hochdruckfluid, welche unter der
oberen und unteren elastomeren ringförmigen Abdeckung 91, 93
liegen.
Von diesen Bereichen expandieren die oberen und unteren Anker
bereiche 85, 87 mit der größten Rate. Der zentrale Bereich 103
der ringförmigen aufblasbaren Wand 79, der dem Abschnitt der
ringförmigen aufblasbaren Wand 79 entspricht, der unterhalb
dem Spalt 95 zwischen der oberen und unteren elastomeren ring
förmigen Abdeckung 91, 93 liegt, expandiert mit einer Rate,
die kleiner ist als die des oberen und unteren Ankerbereichs
85, 87.
Die Abschnitte der ringförmigen aufblasbaren Wand 79, die un
ter der oberen und unteren elastomeren ringförmigen Abdeckung
91, 93 liegen, expandieren mit der niedrigsten Rate.
Da sich die Bereiche der ringförmigen aufblasbaren Wand 79 auf
beiden Seiten der oberen und unteren elastomeren ringförmigen
Abdeckung 91, 93 radial nach außen ausdehnen, wird die multi
dimensionale Belastung auf die obere und untere elastomere
ringförmige Abdeckung 91, 93 verringert. Wie in den Fig. 2
und 3 gezeigt ist, werden die Enden der oberen und unteren
elastomeren ringförmigen Abdeckung 91, 93 erheblich weniger
nach oben verkippt als die Enden der Abdeckungen beim Stand
der Technik. Während sich der zentrale Bereich 103 der ring
förmigen aufblasbaren Wand 79 zwischen der oberen und unteren
elastomeren ringförmigen Abdeckung 91, 93 ausdehnt, wird dar
über hinaus Fluid 97 aus dem Bereich zwischen der oberen und
unteren elastomeren ringförmigen Abdeckung 91, 93 evakuiert.
Daher ist es bei der verbesserten aufblasbaren Dichtungsstück
vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erheblich weni
ger wahrscheinlich, daß ein "weicher Sitz" auftritt.
Fig. 3 ist eine Ansicht der verbesserten aufblasbaren Dich
tungsstückvorrichung 61 in einer vollständig aufgeblasenen
Fixierposition. In dieser Position treten der obere und unte
re Ankerbereich 85, 87 in Reibungseingriff mit der Innenober
fläche 101 der Auskleidung 99. Der obere und untere Ankerbe
reich 85, 87 bildet keine Dichtung an der Schnittstelle mit
der Innenoberfläche 101. Statt dessen dienen die obere und
untere elastomere ringförmige Abdeckung 91, 93 dazu, einen
Dichteingriff mit der Innenoberfläche 101 der Auskleidung
99 zu bewirken. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, dient der zentra
le Bereich 103 zwischen der oberen und unteren elastomeren
ringförmigen Abdeckung 91, 93 dazu, Fluid aus dem Bereich
zwischen der oberen und unteren elastomeren ringförmigen
Abdeckung 91, 93 zu evakuieren. Allerdings dient der zentra
le Bereich 103 nicht dazu, einen Reibungseingriff mit der
Innenoberfläche 101 zu bewirken, und dient auch nicht zur
Ausbildung einer Dichtung mit der Innenoberfläche 101. Bei
der bevorzugten Ausführungsform umfaßt der zentrale Bereich
103 einen Abschnitt der ringförmigen aufblasbaren Wand 79,
der eine Länge von etwa 25,4 bis 101,6 mm (1 bis 4 Zoll) auf
weist, er könnte jedoch wesentlich kürzer oder länger sein.
Die vorliegende Erfindung umfaßt weiterhin ein verbessertes
Verfahren zur Bereitstellung einer Dichtung zwischen einer
Leitung und einer Innenoberfläche innerhalb eines Bohrschach
tes, welcher ein Fluid oder eine Flüssigkeit enthält. Diese
Schritte umfassen die Bereitstellung eines zylindrischen
Gehäuses einschließlich oberer und unterer Schulterteile. Da
raufhin wird eine ringförmige aufblasbare Wand zwischen den
oberen und unteren Schulterteilen angeordnet. Dann werden obe
re und untere, voneinander beabstandete elastomere ringförmi
ge Abdeckungen über der ringförmigen aufblasbaren Wand ange
ordnet, und bilden einen oberen Ankerbereich der ringförmigen
aufblasbaren Wand aus, einen unteren Ankerbereich der ring
förmigen aufblasbaren Wand, und einen Zwischenbereich zwischen
der oberen und unteren elastomeren ringförmigen Abdeckung, die
voneinander beabstandet sind. Das zylindrische Gehäuse wird
dann an eine Leitung angekuppelt und in einen Bohrschacht ab
gesenkt. Daraufhin wird die ringförmige aufblasbare Wand mit
einem Fluid aufgeblasen, wodurch der obere und untere Anker
bereich und der Zwischenbereich dazu veranlaßt werden, sich
radial nach außen von einer nicht aufgeblasenen Laufposition
in eine aufgeblasene Fixierposition zu bewegen. Das Aufblasen
der ringförmigen aufblasbaren Wand veranlaßt weiterhin den
oberen und unteren Ankerbereich dazu, daß diese sich gleich
mäßig ausdehnen, gegenüber der oberen und unteren elastomeren
Abdeckung, die voneinander beabstandet sind, und daß die Wand
in Eingriff mit der Innenoberfläche gelangt, um einen Wider
stand gegen zumindest entweder Längsbewegungen oder Drehbewe
gungen aufzubauen. Das Aufblasen der ringförmigen aufblasbaren
Wand veranlaßt darüber hinaus den Zwischenbereich dazu, daß
Fluid aus dem Bereich zwischen der oberen und unteren elasto
meren Abdeckung, die voneinander beabstandet sind, evakuiert
wird. Schließlich werden die obere und untere, voneinander
beabstandete elastomere Abdeckung dazu veranlaßt, in einen
Dichteingriff mit der Innenoberfläche zu treten, um gegenüber
dem Fluid eine doppelte Dichtung zur Verfügung zu stellen.
Bei diesem Verfahren expandiert der Zwischenbereich mit einer
schnelleren Rate als die obere und untere, voneinander beab
standete elastomere Abdeckung, und gelangt daher in Berührung
mit der Innenoberfläche, bevor die obere und untere elastome
re Abdeckung, die voneinander beabstandet sind, mit der Innen
oberfläche in Berührung gelangen.
Die vorliegende Erfindung weist zwei wesentliche Vorteile
gegenüber aufblasbaren Dichtungsstückvorrichtungen nach dem
Stand der Technik auf. Erstens wird bei der vorliegenden Er
findung eine multidimensionale Belastung, einschließlich ei
ner triaxialen Belastung, von elastomeren Abdeckungen der
Dichtungsstückvorrichtung minimalisiert, was das Beschädi
gungsrisiko für die Dichtungsstückvorrichtung infolge eines
Reißens der elastomeren Abdeckungen verringert. Zweitens
expandiert der Bereich der ringförmigen aufblasbaren Wand
zwischen der oberen und unteren ringförmigen elastomeren
Abdeckung mit einer Rate, die ausreichend ist, um Fluid aus
dem Bereich zwischen der oberen und unteren ringförmigen
elastomeren Abdeckung zu evakuieren, bevor diese in Dicht
eingriff mit der Innenoberfläche des Bohrschachtes treten.
Daher wird bei der vorliegenden Erfindung die Wahrschein
lichkeit des Auftretens eines "weichen Einsetzens" minima
lisiert.
Zwar wurde die Erfindung unter Bezug auf eine bestimmte Aus
führungsform beschrieben, jedoch soll diese Beschreibung nicht
in einem die Erfindung begrenzende Sinne verstanden werden.
Verschiedene Modifikationen der beschriebenen Ausführungsform
werden ebenso wie alternative Ausführungsformen der Erfindung
einem Fachmann auf diesem Gebiet auffallen unter Berücksich
tigung der Beschreibung der vorliegenden Erfindung. Die bei
gefügten Ansprüche sollen daher jede derartige Abänderung
oder Ausführungsformen einschließen, die in den tatsächlichen
Schutzbereich der Erfindung fallen.
Claims (22)
1. Aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung zur Verwendung in
einem Bohrloch, welches ein Fluid enthält, um eine Dich
tung zwischen einer Leitung, welche die aufblasbare Dich
tungsstückvorrichtung trägt, und einer Innenoberfläche
innerhalb des Bohrloches zur Verfügung zu stellen, gekenn
zeichnet durch:
ein zylindrisches Gehäuse;
eine Einrichtung zur Befestigung des zylindrischen Gehäu ses an der Leitung;
eine ringförmige aufblasbare Wand, die an dem zylindrischen Gehäuse befestigt ist;
eine Abdeckung, die über einem Abschnitt der ringförmigen aufblasbaren Wand angeordnet ist, und die obere und untere Dichtbereiche aufweist, die teilweise einer radialen Expan sion der ringförmigen aufblasbaren Wand widerstehen, und die weiterhin einen zentralen Bereich zwischen dem oberen und unteren Dichtbereich aufweist, welcher einer radialen Expansion der ringförmigen aufblasbaren Wand um einen Be trag widersteht, der kleiner ist als der Widerstand der oberen und unteren Dichtbereiche;
wobei die ringförmige aufblasbare Wand zumindest einen Ankerbereich benachbart der Abdeckung aufweist, und dieser zumindest eine Ankerbereich in einem Bereich abgesehen von dem Bereich zwischen der oberen und unteren Dichtfläche der Abdeckung angeordnet ist;
wobei der zumindest eine Ankerbereich radial flexibel zwi schen einer nicht aufgeblasenen Laufposition ist, in wel cher sich der zumindest eine Ankerbereich nicht in einer Berührung mit der Innenoberfläche befindet, und einer auf geblasenen Befestigungsposition, bei welcher sich der zu mindest eine Ankerbereich in Kontakt mit der Innenoberflä che befindet; und
wobei ein Abschnitt der ringförmigen aufblasbaren Wand, der unterhalb dem zentralen Bereich der Abdeckung liegt, ebenfalls radial flexibel zwischen einer nicht aufgebla senen Laufposition und einer aufgeblasenen Befestigungs position ist, um Fluid zwischen den Dichtteilen zu eva kuieren, um so zu verhindern, daß Fluid zwischen dem obe ren und unteren Dichtbereich und der Innenoberfläche ein gefangen wird.
ein zylindrisches Gehäuse;
eine Einrichtung zur Befestigung des zylindrischen Gehäu ses an der Leitung;
eine ringförmige aufblasbare Wand, die an dem zylindrischen Gehäuse befestigt ist;
eine Abdeckung, die über einem Abschnitt der ringförmigen aufblasbaren Wand angeordnet ist, und die obere und untere Dichtbereiche aufweist, die teilweise einer radialen Expan sion der ringförmigen aufblasbaren Wand widerstehen, und die weiterhin einen zentralen Bereich zwischen dem oberen und unteren Dichtbereich aufweist, welcher einer radialen Expansion der ringförmigen aufblasbaren Wand um einen Be trag widersteht, der kleiner ist als der Widerstand der oberen und unteren Dichtbereiche;
wobei die ringförmige aufblasbare Wand zumindest einen Ankerbereich benachbart der Abdeckung aufweist, und dieser zumindest eine Ankerbereich in einem Bereich abgesehen von dem Bereich zwischen der oberen und unteren Dichtfläche der Abdeckung angeordnet ist;
wobei der zumindest eine Ankerbereich radial flexibel zwi schen einer nicht aufgeblasenen Laufposition ist, in wel cher sich der zumindest eine Ankerbereich nicht in einer Berührung mit der Innenoberfläche befindet, und einer auf geblasenen Befestigungsposition, bei welcher sich der zu mindest eine Ankerbereich in Kontakt mit der Innenoberflä che befindet; und
wobei ein Abschnitt der ringförmigen aufblasbaren Wand, der unterhalb dem zentralen Bereich der Abdeckung liegt, ebenfalls radial flexibel zwischen einer nicht aufgebla senen Laufposition und einer aufgeblasenen Befestigungs position ist, um Fluid zwischen den Dichtteilen zu eva kuieren, um so zu verhindern, daß Fluid zwischen dem obe ren und unteren Dichtbereich und der Innenoberfläche ein gefangen wird.
2. Aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Bereich der Ab
deckung keine Dichtung mit der Innenoberfläche ausbildet.
3. Aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Ankerbereich
keine Dichtung mit der Innenoberfläche ausbildet.
4. Aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Bereich der Ab
deckung einer Expansion der ringförmigen aufblasbaren Wand
keinen Widerstand entgegensetzt.
5. Aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Expansion der
ringförmigen aufblasbaren Wand in dem zentralen Bereich
eine multidimensionale Belastung der oberen und unteren
Dichtungsbereiche der Abdeckung minimalisiert, während die
ringförmige aufblasbare Wand radial nach außen expandiert
wird.
6. Aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung zur Verwendung in
einem Bohrloch, welches ein Fluid enthält, um eine Dich
tung zwischen einer Leitung, die die aufblasbare Dich
tungsstückvorrichtung trägt, und einer Innenoberfläche
innerhalb dem Bohrschacht zur Verfügung zu stellen, ge
kennzeichnet durch:
ein zylindrisches Gehäuse;
eine Einrichtung zur Befestigung des zylindrischen Gehäu ses an der Leitung;
eine ringförmige, aufblasbare Wand, die an dem zylindri schen Gehäuse befestigt ist;
eine zylindrische Abdeckung, die über einem Abschnitt der ringförmigen aufblasbaren Wand angeordnet ist und einen ringförmigen Spalt aufweist, welcher die zylindrische Ab deckung in ein oberes und unteres Dichtungsteil aufteilt;
wobei die ringförmige aufblasbare Wand zumindest einen Ankerbereich benachbart der zylindrischen Abdeckung auf weist, und der zumindest eine Ankerbereich in einem Be reich angeordnet ist, der nicht der Bereich zwischen dem oberen und unteren Dichtungsteil ist;
wobei der zumindest eine Ankerbereich radial flexibel zwischen einer nicht aufgeblasenen Position ist, bei wel cher der zumindest eine Ankerbereich nicht in Berührung mit der Innenoberfläche steht, und einer aufgeblasenen Fixierposition, in welcher der zumindest eine Ankerbereich in Berührung mit der Innenoberfläche steht;
wobei ein Abschnitt der ringförmigen aufblasbaren Wand, der unter dem Spalt liegt, ebenfalls radial flexibel zwischen einer nicht aufgeblasenen Laufposition und einer aufgeblasenen Fixierposition ist, um Fluid zwischen den Dichtteilen zu evakuieren, um so zu verhindern, daß Fluid zwischen dem oberen und unteren Dichtungsteil und der Innenoberfläche eingefangen wird, und um eine multidimen sionale Belastung der oberen und unteren Abdichtungsteile zu verringern.
ein zylindrisches Gehäuse;
eine Einrichtung zur Befestigung des zylindrischen Gehäu ses an der Leitung;
eine ringförmige, aufblasbare Wand, die an dem zylindri schen Gehäuse befestigt ist;
eine zylindrische Abdeckung, die über einem Abschnitt der ringförmigen aufblasbaren Wand angeordnet ist und einen ringförmigen Spalt aufweist, welcher die zylindrische Ab deckung in ein oberes und unteres Dichtungsteil aufteilt;
wobei die ringförmige aufblasbare Wand zumindest einen Ankerbereich benachbart der zylindrischen Abdeckung auf weist, und der zumindest eine Ankerbereich in einem Be reich angeordnet ist, der nicht der Bereich zwischen dem oberen und unteren Dichtungsteil ist;
wobei der zumindest eine Ankerbereich radial flexibel zwischen einer nicht aufgeblasenen Position ist, bei wel cher der zumindest eine Ankerbereich nicht in Berührung mit der Innenoberfläche steht, und einer aufgeblasenen Fixierposition, in welcher der zumindest eine Ankerbereich in Berührung mit der Innenoberfläche steht;
wobei ein Abschnitt der ringförmigen aufblasbaren Wand, der unter dem Spalt liegt, ebenfalls radial flexibel zwischen einer nicht aufgeblasenen Laufposition und einer aufgeblasenen Fixierposition ist, um Fluid zwischen den Dichtteilen zu evakuieren, um so zu verhindern, daß Fluid zwischen dem oberen und unteren Dichtungsteil und der Innenoberfläche eingefangen wird, und um eine multidimen sionale Belastung der oberen und unteren Abdichtungsteile zu verringern.
7. Aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige aufblasbare
Wand eine innere elastomere Muffe aufweist, die durch ei
ne Anordnung von Streifenteilen abgedeckt ist.
8. Aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt der ringförmi
gen aufblasbaren Wand, der unterhalb des Spaltes liegt,
radial expandiert, um in Kontakt mit der Innenoberfläche
zu gelangen, wenn er sich in der aufgeblasenen Fixier
position befindet.
9. Aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Dichtungsteile der
zylindrischen Abdeckung mit der Innenoberfläche in Ein
griff tritt und eine fluiddichte Dichtung ausbildet, wenn
er sich in der aufgeblasenen Fixierposition befindet.
10. Aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Abdeckung
elastomer ist und ebenfalls dazu dient, die ringformige
aufblasbare Wand beim Abblasen aus der aufgeblasenen
Fixierposition in die nicht aufgeblasene Laufposition
zurückzuziehen.
11. Aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsteile der zylin
drischen Abdeckung elastomere Teile sind, die teilweise
einem Aufblasen der ringförmigen aufblasbaren Wand wider
stehen und ein gleichförmiges Aufblasen der ringförmigen
aufblasbaren Wand sicherstellen.
12. Aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung zur Verwendung in
einem ein Fluid enthaltenden Bohrschacht, zur Bereitstel
lung einer Dichtung zwischen einer Leitung, welche die
aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung trägt, und einer
Innenoberfläche innerhalb des Bohrschachtes, gekennzeich
net durch:
ein zylindrisches Gehäuse, welches eine zentrale Längs achse und ein oberes und ein unteres Schulterteil auf weist;
eine Einrichtung zur Befestigung des zylindrischen Gehäu ses an der Leitung;
eine ringförmige aufblasbare Wand mit einem oberen und einem unteren Ende, welche an dem oberen bzw. unteren Schulterteil befestigt sind, wobei die ringförmige auf blasbare Wand sich zumindest über einen Abschnitt des zylindrischen Gehäuses erstreckt;
wobei die ringförmige aufblasbare Wand eine innere ela stomere Muffe aufweist, die durch eine Anordnung beweg licher Streifenteile abgedeckt ist;
eine obere und eine untere elastomere ringförmige Ab deckung, die axial in bezug auf die zentrale Längsachse beabstandet und über einen Abschnitt der ringförmigen aufblasbaren Wand zwischen dem oberen und unteren Schul terteil des zylindrischen Gehäuses angeordnet sind, und teilweise ausbilden;
ein zylindrisches Gehäuse, welches eine zentrale Längs achse und ein oberes und ein unteres Schulterteil auf weist;
eine Einrichtung zur Befestigung des zylindrischen Gehäu ses an der Leitung;
eine ringförmige aufblasbare Wand mit einem oberen und einem unteren Ende, welche an dem oberen bzw. unteren Schulterteil befestigt sind, wobei die ringförmige auf blasbare Wand sich zumindest über einen Abschnitt des zylindrischen Gehäuses erstreckt;
wobei die ringförmige aufblasbare Wand eine innere ela stomere Muffe aufweist, die durch eine Anordnung beweg licher Streifenteile abgedeckt ist;
eine obere und eine untere elastomere ringförmige Ab deckung, die axial in bezug auf die zentrale Längsachse beabstandet und über einen Abschnitt der ringförmigen aufblasbaren Wand zwischen dem oberen und unteren Schul terteil des zylindrischen Gehäuses angeordnet sind, und teilweise ausbilden;
- - einen oberen Ankerbereich der ringförmigen aufblasbaren Wand zwischen der oberen Schulter und der ersten ela stomeren ringförmigen Abdeckung;
- - einen unteren Ankerbereich der ringförmigen aufblasbaren Wand zwischen der unteren Schulter und der zweiten ela stomeren ringförmigen Abdeckung; und
- - einen zentralen Bereich der ringförmigen aufblasbaren Wand zwischen der ersten und der zweiten elastomeren ringförmigen Abdeckung;
wobei der obere und untere Ankerbereich und der zentrale
Bereich aus einer nicht aufgeblasenen Laufposition nach
außen in eine aufgeblasene Fixierposition bewegbar sind;
wobei der obere und untere Ankerbereich sich gleichförmig gegenüber der oberen und unteren elastomeren ringförmigen Abdeckung ausdehnen und dazu dienen, mit der Innenoberflä che in Reibungseingriff zu treten, um zumindest entweder einer Längs- oder einer Drehbewegung zu widerstehen, wenn sie sich in der aufgeblasenen Fixierposition befinden;
wobei der zentrale Bereich dazu dient, um Fluid aus dem Bereich zwischen der oberen und unteren elastomeren ring förmigen Abdeckung zu evakuieren, wenn er radial nach außen aus der Laufposition in die Fixierposition expan diert ist; und
wobei die obere und untere elastomere ringförmige Ab deckung dazu dienen, mit der Innenoberfläche in Dichtein griff zu treten und eine doppelte Dichtung gegenüber Fluid zur Verfügung zu stellen, wenn sie radial nach außen aus der Laufposition in die Fixierposition expandiert sind.
wobei der obere und untere Ankerbereich sich gleichförmig gegenüber der oberen und unteren elastomeren ringförmigen Abdeckung ausdehnen und dazu dienen, mit der Innenoberflä che in Reibungseingriff zu treten, um zumindest entweder einer Längs- oder einer Drehbewegung zu widerstehen, wenn sie sich in der aufgeblasenen Fixierposition befinden;
wobei der zentrale Bereich dazu dient, um Fluid aus dem Bereich zwischen der oberen und unteren elastomeren ring förmigen Abdeckung zu evakuieren, wenn er radial nach außen aus der Laufposition in die Fixierposition expan diert ist; und
wobei die obere und untere elastomere ringförmige Ab deckung dazu dienen, mit der Innenoberfläche in Dichtein griff zu treten und eine doppelte Dichtung gegenüber Fluid zur Verfügung zu stellen, wenn sie radial nach außen aus der Laufposition in die Fixierposition expandiert sind.
13. Aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von Streifen
teilen mehrere axial ausgerichtete und überlappende Strei
fenteile aufweist, die in einem ringförmigen Feld angeord
net sind, um eine Expansion radial nach außen der inneren
elastomeren Muffe aufzunehmen.
14. Aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß das innere elastomere Rohr
eine elastomere Muffe aufweist, die zwischen dem zylin
drischen Gehäuse und dem Feld der Streifenteile angeord
net ist.
15. Aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Streifen
teile eine Reihe überlappender dünner Metallstreifen auf
weist.
16. Aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Streifen
teile mehrere axial ausgerichtete und überlappende Strei
fenteile aufweist, die in einem ringförmigen Feld ange
ordnet sind, um eine Expansion radial nach außen der in
neren elastomeren Muffe aufzunehmen, und daß die obere
und untere ringförmige Abdeckung darüber hinaus so arbei
ten, daß sie eine gleichförmige Trennung der Streifentei
le in der Anordnung der Streifenteile gestatten, wenn die
ringförmige aufblasbare Wand radial expandiert wird.
17. Aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung zur Verwendung in
einem ein Fluid enthaltenden Bohrschacht, zur Bereitstel
lung einer Dichtung zwischen einer Leitung, welche die
aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung trägt, und einer
Innenoberfläche innerhalb des Bohrschachtes, gekennzeich
net durch:
ein zylindrisches Gehäuse einschließlich eines oberen und unteren Schulterteils;
eine Einrichtung zur Befestigung des zylindrischen Gehäu ses an der Leitung;
eine ringförmige aufblasbare Wand mit einem oberen und einem unteren Ende, wobei das obere und untere Ende je weils an dem oberen bzw. unteren Schulterteil befestigt ist, und wobei die ringförmige aufblasbare Wand sich über zumindest einen Abschnitt des zylindrischen Gehäuses er streckt;
zumindest ein Paar beabstandeter elastomerer ringförmi ger Abdeckungen, die sich über die ringförmige aufblas bare Wand zwischen dem oberen und unteren Schulterteil des zylindrischen Gehäuses erstrecken und festlegen:
ein zylindrisches Gehäuse einschließlich eines oberen und unteren Schulterteils;
eine Einrichtung zur Befestigung des zylindrischen Gehäu ses an der Leitung;
eine ringförmige aufblasbare Wand mit einem oberen und einem unteren Ende, wobei das obere und untere Ende je weils an dem oberen bzw. unteren Schulterteil befestigt ist, und wobei die ringförmige aufblasbare Wand sich über zumindest einen Abschnitt des zylindrischen Gehäuses er streckt;
zumindest ein Paar beabstandeter elastomerer ringförmi ger Abdeckungen, die sich über die ringförmige aufblas bare Wand zwischen dem oberen und unteren Schulterteil des zylindrischen Gehäuses erstrecken und festlegen:
- a) zumindest zwei Ankerbereiche der ringförmigen auf blasbaren Wand; und
- b) zumindest einen zentralen Bereich, der jeweils zwi schen jedem Paar voneinander beabstandeter elasto merer ringförmiger Abdeckungen angeordnet ist;
wobei die zumindest zwei Ankerbereiche nach außen flexi
bel bewegbar sind aus einer nicht aufgeblasenen Lauf
position in eine aufgeblasene Fixierposition;
wobei die zumindest zwei Ankerbereiche sich gleichmäßig ausdehnen gegenüberliegend dem zumindest einem Paar beab standeter elastomerer Abdeckungen und so arbeiten, daß sie in Reibungseingriff mit der Innenoberfläche treten, um zumindest entweder einer Längs- oder Drehbewegung zu widerstehen, wenn sie sich in der aufgeblasenen Fixier position befinden;
wobei der zumindest eine zentrale Bereich zwischen je dem Paar beabstandeter elastomerer ringförmiger Abdeckun gen sich radial nach außen mit einer Rate ausdehnt, wel che die Rate der zumindest zwei Ankerbereiche übersteigt, und so arbeitet, daß Fluid aus dem Bereich zwischen be nachbarten ringförmigen Bereichen evakuiert wird, die durch jedes Paar beabstandeter elastomerer ringförmiger Abdeckungen getrennt sind, wenn er radial nach außen aus der Laufposition in die Fixierposition expandiert wird; und
wobei das zumindest eine Paar beabstandeter elastomerer ringförmiger Abdeckungen so arbeitet, daß es in Dicht eingriff mit der Innenoberfläche tritt und Mehrfachdich tungen gegenüber Fluid zur Verfügung stellt, wenn es radial nach außen aus der Laufposition in die Fixier position expandiert.
wobei die zumindest zwei Ankerbereiche sich gleichmäßig ausdehnen gegenüberliegend dem zumindest einem Paar beab standeter elastomerer Abdeckungen und so arbeiten, daß sie in Reibungseingriff mit der Innenoberfläche treten, um zumindest entweder einer Längs- oder Drehbewegung zu widerstehen, wenn sie sich in der aufgeblasenen Fixier position befinden;
wobei der zumindest eine zentrale Bereich zwischen je dem Paar beabstandeter elastomerer ringförmiger Abdeckun gen sich radial nach außen mit einer Rate ausdehnt, wel che die Rate der zumindest zwei Ankerbereiche übersteigt, und so arbeitet, daß Fluid aus dem Bereich zwischen be nachbarten ringförmigen Bereichen evakuiert wird, die durch jedes Paar beabstandeter elastomerer ringförmiger Abdeckungen getrennt sind, wenn er radial nach außen aus der Laufposition in die Fixierposition expandiert wird; und
wobei das zumindest eine Paar beabstandeter elastomerer ringförmiger Abdeckungen so arbeitet, daß es in Dicht eingriff mit der Innenoberfläche tritt und Mehrfachdich tungen gegenüber Fluid zur Verfügung stellt, wenn es radial nach außen aus der Laufposition in die Fixier position expandiert.
18. Aufblasbare Dichtungsstückvorrichtung zur Verwendung in
einem Bohrschacht nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich
net, daß der zumindest eine zentrale Bereich zwischen
jedem Paar beabstandeter elastomerer ringförmiger Ab
deckungen in Berührung mit der Innenoberfläche gelangt,
bevor jedes benachbarte Paar beabstandeter elastomerer
ringförmiger Abdeckungen in Berührung mit der Innenober
fläche gelangt.
19. Verfahren zur Bereitstellung einer Dichtung zwischen ei
ner Leitung und einer Innenoberfläche innerhalb eines ein
Fluid enthaltenden Bohrschachtes, gekennzeichnet durch
folgende Schritte:
Bereitstellung eines zylindrischen Gehäuses einschließlich eines oberen und unteren Schulterteils;
Bereitstellung einer ringförmigen aufblasbaren Wand, die zwischen dem oberen und unteren Schulterteil angeordnet ist;
Bereitstellung einer oberen und unteren, voneinander be abstandeten elastomeren ringförmigen Abdeckung, die sich über die ringförmig aufblasbare Wand erstreckt und zumin dest einen Ankerbereich der ringförmigen aufblasbaren Wand festlegt, und eines Zwischenbereiches zwischen der oberen und der unteren, voneinander beabstandeten elastomeren ringförmigen Abdeckung, wobei der zumindest eine Anker bereich in einem Bereich angeordnet ist, der nicht der Bereich zwischen der oberen und unteren elastomeren Ab deckung ist, die voneinander beabstandet sind;
Ankuppeln des zylindrischen Gehäuses an die Leitung;
Absenken des zylindrischen Gehäuses in den Bohrschacht;
Aufblasen der ringförmigen aufblasbaren Wand mit einem Fluid, wodurch:
Bereitstellung eines zylindrischen Gehäuses einschließlich eines oberen und unteren Schulterteils;
Bereitstellung einer ringförmigen aufblasbaren Wand, die zwischen dem oberen und unteren Schulterteil angeordnet ist;
Bereitstellung einer oberen und unteren, voneinander be abstandeten elastomeren ringförmigen Abdeckung, die sich über die ringförmig aufblasbare Wand erstreckt und zumin dest einen Ankerbereich der ringförmigen aufblasbaren Wand festlegt, und eines Zwischenbereiches zwischen der oberen und der unteren, voneinander beabstandeten elastomeren ringförmigen Abdeckung, wobei der zumindest eine Anker bereich in einem Bereich angeordnet ist, der nicht der Bereich zwischen der oberen und unteren elastomeren Ab deckung ist, die voneinander beabstandet sind;
Ankuppeln des zylindrischen Gehäuses an die Leitung;
Absenken des zylindrischen Gehäuses in den Bohrschacht;
Aufblasen der ringförmigen aufblasbaren Wand mit einem Fluid, wodurch:
- a) der zumindest eine Ankerbereich und der Zwischen bereich dazu veranlaßt werden, sich radial nach außen aus einer nicht aufgeblasenen Laufposition in eine aufgeblasene Fixierposition zu bewegen;
- b) der zumindest eine Ankerbereich zu einer gleichmäßi gen Expansion gegenüberliegend der oberen und unte ren, voneinander beabstandeten elastomeren Abdeckung und zu einem Eingriff mit der Innenoberfläche veran laßt wird, um zumindest entweder einer Längs- oder Drehbewegung zu widerstehen;
- c) der Zwischenbereich dazu veranlaßt wird, Fluid aus dem Bereich zwischen der oberen und unteren, vonein ander beabstandeten elastomeren Abdeckung zu evakuie ren; und
- d) die obere und die untere elastomere Abdeckung, die voneinander beabstandet sind, dazu veranlaßt werden, mit der Innenoberfläche in Dichteingriff zu treten und eine doppelte Dichtung gegenüber einem Fluid zur Verfügung zu stellen.
20. Verfahren zur Bereitstellung einer Dichtung gemäß An
spruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Zwischen
bereich radial mit einer höheren Rate ausdehnt als die
obere und untere elastomere Abdeckung, die voneinander
beabstandet sind, und vor der oberen und unteren elasto
meren Abdeckung, die voneinander beabstandet sind, in
Berührung mit der Innenoberfläche gelangt.
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