DE102011085540B3 - Device for closing and opening borehole of well, has expansible anchor that is deformed in active state so that axial length of expansion anchor is shortened and radial diameter is widened - Google Patents

Device for closing and opening borehole of well, has expansible anchor that is deformed in active state so that axial length of expansion anchor is shortened and radial diameter is widened Download PDF

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Thomas Faber
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    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/13Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices, or the like
    • E21B33/136Baskets, e.g. of umbrella type

Abstract

The device has a setting unit for deforming a deformable expansion anchor (1) in the opening of the borehole. The expansible anchor is lowered to the borehole in the inactive state. The expansible anchor is deformed in active state so that the axial length of the expansion anchor is shortened and the radial diameter of the expansion anchor is widened. The expansible anchor is provided with a slotted tube (2) with coarse material (6). An independent claim is included for method for closing and opening borehole of well.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschließen von Bohrlochmündungen aufweisend einen deformierbaren Spreizanker und eine Vorrichtung zum Deformieren des Spreizankers in der Bohrlochmündung als Setzvorrichtung, wobei der Spreizanker in einem ersten, inaktiven Zustand zum Absenken in das Bohrloch eine etwa rohrförmige Gestalt aufweist und für einen zweiten, aktivierten Zustand gegenüber der rohrförmigen Gestalt des ersten, inaktiven Zustands deformierbar ausgestaltet ist, wobei sich bei der Deformation die axiale Länge des Spreizankers verkürzt und der radiale Durchmesser des Spreizankers verbreitert, ein Verfahren zum Verschluss von Bohrlochmündungen sowie die Verwendung einer eingangs erwähnten Vorrichtung zum Verschließen einer untertage liegenden Bohrlochmündung.The invention relates to a device for closing borehole orifices, comprising a deformable expansion anchor and a device for deforming the expansion anchor in the borehole mouth as a setting device, wherein the expansion anchor in a first, inactive state for lowering into the borehole has an approximately tubular shape and for a second activated state is designed to be deformable with respect to the tubular shape of the first, inactive state, wherein during the deformation shortens the axial length of the expansion anchor and widens the radial diameter of the expansion anchor, a method for closing wells and the use of a device mentioned above for closing a underground borehole mouth.

Zur Herstellung von druckdichten, nach übertage führenden Rohrleitungen, die mit einer untertage liegenden Kaverne oder allgemeiner mit einem untertage liegendem Hohlraum verbunden sind, wird der bereits bestehende Hohlraum durch eine Tiefbohrung von übertage her angebohrt, eine Rohrleitung wird in das Bohrloch bis zum Hohlraum eingebracht und anschließend wird der Raum zwischen der Bohrung und der Rohrleitung druckdicht mit einem aushärtenden Füllmaterial verschlossen. Diese Schrittfolge ist bei der Herstellung von in mehrere hundert Meter Teufe liegenden Hohlräumen komplex, da wichtige Arbeitsschritte aufgrund des ausschließlich über die enge Bohrung zugänglichen Ortes des Arbeitsschrittes nicht unmittelbar kontrolliert werden können. Des Weiteren besteht bei großvolumigen Hohlräumen von 500.000 m3 und noch weit größer die Gefahr, dass sich bei geringfügigen atmosphärischen Temperatur- und/oder Druckänderungen das im Volumen befindliche Gas oder Flüssigkeit ausdehnt oder zusammenzieht, denn das große Volumen in dem untertage liegenden Hohlraum wirkt gegenüber der Atmosphäre wie ein Barostat. Durch das große Volumen können so starke Strömungen innerhalb der Bohrung für die neu zu errichtende Rohrleitung zwischen dem untertage liegenden Hohlraum und der übertage liegenden Mündung entstehen, dass die Bohrung ausgewaschen werden kann und/oder das am Bohrloch befindliche Personal gefährdet wird. Andere Kavernen müssen aufgrund der Gebirgsstatik ständig unter Druck gehalten werden, um die Eigenstabilität zu gewährleisten. Während der Fertigstellung der druckdichten Verrohrung muss die Bohrung jedoch frei zugänglich sein. Dies ist mit der Aufrechterhaltung des Drucks in der Kaverne nicht vereinbar.For the production of pressure-tight, overground pipelines, which are connected to an underground cavern or more generally with an underground cavity, the existing cavity is drilled through a deep hole from over herring, a pipe is inserted into the well to the cavity and then the space between the bore and the pipe is sealed pressure-tight with a hardening filling material. This step sequence is complex in the production of lying in several hundred meters depth cavities, as important steps can not be controlled directly due to the accessible only through the narrow hole location of the step. Furthermore, in the case of large-volume cavities of 500,000 m 3 and even greater the risk that the gas or liquid in the volume expands or contracts with slight atmospheric temperature and / or pressure changes, because the large volume in the underground cavity counteracts the atmosphere like a barostat. Due to the large volume so strong currents can arise within the bore for the new pipeline to be built between the underground cavity and the overlying mouth, that the hole can be washed out and / or the personnel located at the borehole is endangered. Other caverns must be constantly under pressure due to the mountain statics, to ensure the inherent stability. During the completion of the pressure-tight piping, however, the hole must be freely accessible. This is incompatible with the maintenance of pressure in the cavern.

In der Tiefbohrtechnik haben sich verschiedene Techniken etabliert, Bohrungen oder untertage liegende Bohrlochmündungen zu verschließen. Hierzu werden sogenannte Packer im Bohrloch versenkt, die sich im Bohrloch ausdehnen und so das Bohrloch verschließen, zumindest aber einen Spreizanker für darüber zu überschichtenden Zement bilden.In deep drilling techniques, various techniques have been established to close wells or underground wells. For this purpose, so-called packers are sunk in the borehole, which expand in the borehole and thus close the borehole, or at least form an expansible anchor for cement to be overlaid over it.

Statt noch im Bohrloch selbst die vorübergehende Dichtung über einen Packer zu erzeugen, kann auch die Bohrlochmündung, die in die Kaverne führt, verschlossen werden. In der Regel bricht das Gebirge an der Bohrlochmündung aus und vergrößert den Querschnitt des Bohrlochs. Die Abdichtung in dieser Zone statt in dem Bohrloch selbst hat nicht nur den Vorteil, dass das gesamte Bohrloch bis zur Mündung für weitere Arbeitsschritte zugänglich ist, sondern die Abdichtung der Bohrungsmündung kann auch dafür sorgen, dass ein fortschreitendes Ausbrechen und damit ein Destabilisieren des Kavernenzugangs unterbunden wird.Instead of producing the temporary seal via a packer in the borehole itself, the borehole mouth leading into the cavern can also be closed off. As a rule, the mountains break off at the borehole mouth and enlarge the cross-section of the borehole. The sealing in this zone instead of in the borehole itself not only has the advantage that the entire borehole is accessible to the mouth for further steps, but the sealing of the bore mouth can also ensure that prevents a progressive breaking and thus destabilizing the cavern access becomes.

In der US-Patentschrift US6454001 B1 wird eine Vorrichtung offenbart, die in ein Bohrloch abgesenkt werden kann und sich im Bereich der Bohrlochmündung wie ein umgekehrter Regenschirm öffnet. Diese Anordnung ist aber nicht stabil genug, um größere Mengen aushärtenden Zement über seinen Abbindezeitraum in der Bohrlochmündung zu tragen.In the US patent US6454001 B1 discloses a device which can be lowered into a borehole and opens in the region of the borehole mouth like a reversed umbrella. However, this arrangement is not stable enough to carry larger amounts of hardening cement over its setting period in the well mouth.

In der US-Patentanmeldeschrift US2010/0252230A1 wird ein becherförmiger Verschluss offenbart, der am Boden Muffenverschlüsse für Rohrleitungen aufweist und als verlorene Schalung aushärtendes Dichtungsmaterial aufnehmen kann. Diese Schalung eignet sich jedoch nicht zum druckdichten Verschließen des Bohrlochs in der Bohrlochmündung, da es durch eine bereits durch den Boden der Schalung hindurch ragende Rohrleitung gehalten werden muss.US Patent Application Publication No. US2010 / 0252230A1 discloses a cup-shaped closure which has at the bottom socket closures for piping and can accommodate as permanent form hardening sealing material. However, this formwork is not suitable for the pressure-tight closing of the borehole in the borehole mouth, since it must be held by a pipeline already projecting through the bottom of the formwork.

In der britischen Patentanmeldeschrift GB2432600A wird ein Ankersystem offenbart, das sich über ein Scherengetriebe spreizen kann. Das Scherengetriebe ist aber empfindlich und es ist aufwändig herzustellen.In the British patent application GB2432600A an anchor system is disclosed which can spread over a scissors gear. The scissors gear is sensitive and it is expensive to produce.

Eine weitere US-Patentanmeldung US2004/0112602A1 offenbart einen Spreizanker, der zwischen zwei auf einer Achse in Längsrichtung verschiebbaren Tellern elastische Bügel aufweist. Zwischen den Bügeln ist ein Tuch gespannt, dass als Barriere für abbindendes Dichtungsmaterial dient. Dieser Spreizanker ist aber aufgrund des elastischen Rückstellmoments nicht dazu geeignet, ein größeres Gewicht abbindenden Zements zu tragen.Another US patent application US2004 / 0112602A1 discloses an expansion anchor having elastic stirrups between two plates displaceable on an axis in the longitudinal direction. Between the temples a cloth is stretched, which serves as a barrier for binding sealing material. However, this expansion anchor is not suitable due to the elastic restoring torque to carry a greater weight setting cement.

Eine dazu ähnliche Vorrichtung ist in der internationalen Patentanmeldung WO2005/059304A1 dargestellt.A similar device is in the international patent application WO2005 / 059304A1 shown.

Die US-Patentschrift US5667015 offenbart einen doppelten Spreizanker mit nach oben und nach unten weisenden elastischen Regenschirmspeichen mit einem dazwischen gespannten Tuch. Auch diese Vorrichtung ist nicht dazu geeignet, ohne Hilfsaufhängung größere Mengen abbindenden Zement zu tragen.The US patent US5667015 discloses a double expansion anchor with up and down down-pointing elastic umbrella spokes with a stretched cloth between them. Also, this device is not suitable to carry larger amounts of setting cement without auxiliary suspension.

In der Europäischen Patentschrift EP1680573B1 wird eine expandierbare Bohrlochanordnung offenbart, in welcher unter anderem ein deformierbares Schlitzrohr als Vorrichtung zur Bohrlochstabilisierung vorgesehen ist. Diese dort offenbarte Vorrichtung ist aber nicht dazu geeignet, mehrere Tonnen Zement in einer Bohrlochöffnung zu tragen.In the European patent specification EP1680573B1 discloses an expandable borehole arrangement, in which, inter alia, a deformable slotted tube is provided as a device for well stabilization. However, this disclosed device is not capable of carrying several tons of cement in a well opening.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE 36 21 354 A1 wird ein Bohrlochverschluss mit Ringspreizelement offenbart. Dieses Ringspreizelement ist für den Einsatz innerhalb des Bohrlochs vorgesehen und eignet sich nicht zum Dichten einer nach unten weisenden Bohrlochöffnung als Träger für abbindenden Zement.In the German Offenlegungsschrift DE 36 21 354 A1 discloses a borehole closure with Ringspreizelement. This annular expansion element is intended for use within the wellbore and is not suitable for sealing a downhole wellbore as a carrier for setting cement.

Schließlich wird in der deutschen Offenlegungsschrift DE4310796 A1 ein Spreizanker mit einem deformierbaren, wendelförmigen Anker zum Einsatz innerhalb eines Bohrlochs offenbart. Auch dieser Anker ist nicht dazu geeignet, mehrere Tonnen Zement in einer Bohrlochöffnung zu tragen.Finally, in the German Offenlegungsschrift DE4310796 A1 discloses an expansion anchor with a deformable helical anchor for use within a wellbore. Also, this anchor is not suitable to carry several tons of cement in a well opening.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen preisgünstigen, einfach herzustellenden und sehr stabilen Spreizanker zur Abdichtung von Bohrlochmündungen zur Verfügung zu stellen.The object of the invention is therefore to provide a low-cost, easy to manufacture and very stable expansion anchor for the sealing of borehole mouths available.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Spreizanker aus einem Schlitzrohr besteht, das im aktivierten Zustand gespreizt ist und grobes Material und Zement als Verschluss aufweist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 angegeben.The object of the invention is achieved in that the expansion anchor consists of a slot tube which is spread in the activated state and has coarse material and cement as a closure. Further advantageous embodiments are specified in the subclaims to claim 1.

Ein hierzu korrespondierendes Verfahren zum Ausbringen dieses Spreizankers ist in den Unteransprüchen 5 bis 6 angeben. Schließlich ist in Anspruch 8 die Verwendung eines solchen Schlitzrohres zum Verschluss einer untertage liegenden Bohrlochmündung angegeben.A corresponding thereto method for deploying this expansion anchor is specified in the dependent claims 5 to 6. Finally, in claim 8, the use of such a slotted tube for closing a downhole drill hole is specified.

Der erfindungsgemäße Spreizanker hat den Vorteil, dass er preisgünstig und notfalls auch vor Ort hergestellt werden kann, wenn aufgrund widriger Umstände das Setzen des Spreizankers unter Tage wiederholt misslingen sollte. Der Spreizanker hat eine wesentlich höhere Tragkraft als die aus dem Stand der Technik bekannten Spreizanker, so dass auch ein Überschichten mit mehreren Tonnen Zement unproblematisch ist. Des Weiteren ist es an dem erfindungsgemäßen Spreizanker vorteilhaft, dass dieser auch stark asymmetrisch ausgebrochene Bohrlochmündungen abdichten kann, weil die einzelnen Spreizelemente, die zwischen den Schlitzen des Schlitzrohres liegen, sich unabhängig von weiteren Spreizelementen ausdehnen in dem sich der Spreizanker plastisch verformt und nicht durch eine Spannvorrichtung elastisch verformt wird. Elastisch verformbare Spreizanker neigen nämlich dazu, sich in symmetrischer Weise zu öffnen, so dass sie nach Ausfüllen des größten Inkreises in der Bohrlochöffnung keine weitere Öffnung oder Spreizung zulassen ohne dass der Spreizanker seine Wirkung verliert oder in seiner Funktion beeinträchtigt ist.The expansion anchor according to the invention has the advantage that it can be inexpensively and if necessary also made on site, if due to adverse circumstances, the setting of the expansion anchor should fail repeatedly underground. The expansion anchor has a much higher load capacity than the known from the prior art expansion anchors, so that a layering with several tons of cement is unproblematic. Furthermore, it is advantageous in the expansion anchor according to the invention that it can also seal off strongly asymmetrically eroded borehole mouths, because the individual expansion elements, which lie between the slots of the slot tube, expand independently of further expansion elements in which the expansion anchor plastically deformed and not by a Clamping device is elastically deformed. Elastic deformable expansion anchors namely tend to open in a symmetrical manner, so that they allow after filling the largest incircle in the borehole opening no further opening or spreading without the expansion anchor loses its effect or is impaired in its function.

Da der erfindungsgemäße Spreizanker beim Setzen plastisch verformt wird, ist es von Vorteil, wenn das Material des Spreizankers aus einem plastisch verformbaren Material mit geringer Rückstellkraft besteht. Dadurch kann es nicht passieren, dass der Spreizanker, nach dem er gesetzt wurde, sich im elastischen Bereich wieder zusammenzieht und sich bei Belastung durch Überschichten mit Zement so innerhalb der Bohrlochmündung löst.Since the expansion anchor according to the invention is plastically deformed when setting, it is advantageous if the material of the expansion anchor consists of a plastically deformable material with low restoring force. Thus, it can not happen that the expansion anchor, after he was set, contracts again in the elastic region and solves under load by overlaying with cement so within the borehole mouth.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the following figures. It shows:

1 einen erfindungsgemäßen Spreizanker im nicht aktivierten Zustand, 1 an expansion anchor according to the invention in the non-activated state,

2 den Spreizanker aus 1 im aktivierten Zustand, 2 the expansion anchor off 1 in the activated state,

3 den Spreizanker aus 1 in einer Bohrlochmündung, wobei die Bohrlochmündung zeichnerisch durchbrochen/transparent dargestellt ist, 3 the expansion anchor off 1 in a borehole mouth, whereby the borehole mouth is diagrammatically broken / transparent,

4 den Spreizanker aus den vorherigen Figuren eingesetzt in eine Bohrlochmündung als vertikale Schnittzeichnung, 4 the expansion anchor from the previous figures inserted into a borehole mouth as a vertical sectional drawing,

5 den Spreizanker aus 4 mit überschichtetem Zement, 5 the expansion anchor off 4 with coated cement,

6 eine Vorrichtung zum Deformieren des Spreizankers als Setzvorrichtung, 6 a device for deforming the expansion anchor as a setting device,

7 die Vorrichtung aus 6 in verschiedenen Phasen der Funktion. 7 the device off 6 in different phases of the function.

In 1 ist ein erfindungsgemäßer Spreizanker 1 zum Verschluss von Bohrlochmündungen, insbesondere untertage liegenden Bohrlochmündungen, abgebildet, wobei der Spreizanker 1 im Wesentlichen aus einem Schlitzrohr 2 besteht, das eine Vielzahl axialer Längsschlitze 3 in der Rohrwand des Schlitzrohres 2 aufweist, die gleichmäßig um den Umfang des Schlitzrohres 2 verteilt und zueinander parallel ausgerichtet sind. Die zwischen den Längsschlitzen 3 entstehenden Stege 4 wirken in dem Spreizanker 1 als Spreizelemente 5, die in 2 in einem aktivierten Zustand dargestellt sind. Für eine optimale Funktion des erfindungsgemäßen Spreizankers 1 ist es vorteilhaft, wenn dieser aus einem Material besteht, das bei Biegebeanspruchung eine besonders geringe Rückstellkraft aufweist. Das bedeutet nicht, dass das Material besonders leicht verformbar ist und dadurch womöglich eine nur geringe Stabilität aufweist, sondern dass Material beim Verbiegen ein nur geringes elastisches Moment aufweist. Als geeignete Materialien haben sich Eisen und vor allem Aluminium herausgestellt. Aluminium eignet sich aufgrund der Oxidationsstabilität und der einfachen Bearbeitbarkeit, wenn der Spreizanker vor Ort, das heißt am Bohrloch hergestellt werden muss.In 1 is an inventive expansion anchor 1 for the closure of borehole mouths, in particular underground borehole mouths, shown, wherein the expansion anchor 1 essentially from a slotted tube 2 consists of a plurality of axial longitudinal slots 3 in the pipe wall of the slot pipe 2 that extends evenly around the perimeter of the slot pipe 2 distributed and aligned parallel to each other. The between the longitudinal slots 3 resulting webs 4 work in the expansion anchor 1 as spreading elements 5 , in the 2 are shown in an activated state. For optimum function of the expansion anchor according to the invention 1 It is advantageous if this consists of a material which has a particularly low restoring force at bending stress. This does not mean that the material is particularly easily deformable and thus possibly has only a low stability, but that material has a low elastic moment during bending. As suitable materials, iron and especially aluminum have been found. Aluminum is suitable because of the oxidation stability and the ease of workability, if the expansion anchor on site, that must be made on the wellbore.

In 2 ist der Spreizanker 1 aus 1 in einem aktivierten, somit also deformierten Zustand dargestellt, in welchem die Spreizelemente 5, die zwischen den Längsschlitzen 3 des Schlitzrohres 2 bestehen bleiben, durch Stauchung des Spreizankers 1 verbreitert sind. Durch die Stauchung des Spreizankers 1 bekommt der Spreizanker 1 eine Ausbauchung oder eine Faßform, weil sich die Spreizelemente 5 nach außen verbiegen. Dabei werden die Längsschlitze 3 aufgeweitet, so dass ein Blick in das Innere des Spreizankers 1 möglich ist. Innerhalb des Schlitzrohres 2 weist dieser Spreizanker 1 allgemein grobes Material 6, hier in Form von Lavagestein, Schlackebruch und/oder nicht zerkleinertem Zementklinker auf, das sich beim Deformieren oder Spreizen des Spreizankers 1 am Boden des Spreizankers 1 sammelt und dadurch eine Barriereschicht für darauf abzulegenden Zement als Bohrmündungsverschluss bildet.In 2 is the expansion anchor 1 out 1 shown in an activated, thus deformed state in which the spreading 5 between the longitudinal slots 3 of the slotted tube 2 remain, by compression of the expansion anchor 1 are widened. By the compression of the expansion anchor 1 gets the expansion anchor 1 a bulge or a barrel shape, because the spreading 5 bend outwards. Here are the longitudinal slots 3 widened, allowing a view into the interior of the expansion anchor 1 is possible. Inside the slot pipe 2 has this expansion anchor 1 generally coarse material 6 , here in the form of lava rock, slag breakage and / or not crushed cement clinker, which occurs when deforming or spreading the expansion anchor 1 at the bottom of the expansion anchor 1 collects and thereby forms a barrier layer for cement to be deposited as Bohrmündungsverschluss.

Der hier abgebildete Spreizanker 1 ist an eine Vorrichtung zum Deformieren, also zum Setzen des Spreizankers 1 angebracht, wobei davon in dieser 2 nur der unmittelbar am oberen Ende des Spreizankers 1 angrenzende Teil abgebildet ist. Im Inneren des Spreizankers 1 ist ein verlorener Hohlkolben 8 erkennbar, der zur Deformation, also zur Spreizung des Spreizankers 1 beim Setzen dient. Es ist zu beachten, dass der Spreizanker 1 in der hier abgebildeten Form gleichmäßig deformiert ist, weil sich der Spreizanker 1 nicht in einer Bohrlochmündung 11 befindet, deren Wandung in der Regel unregelmäßig geformt ist. Im in eine Bohrlochmündung 11 eingesetzten Zustand sind die einzelnen Spreizelemente 5 ungleichmäßig verformt und haben sich weitgehend an die Oberflächenstruktur der Bohrlochmündung 11 angepasst.The expansion anchor shown here 1 is to a device for deforming, so setting the expansion anchor 1 attached, of which in this 2 only the one immediately at the top of the expansion anchor 1 adjacent part is shown. Inside the expansion anchor 1 is a lost hollow piston 8th recognizable, the deformation, so the spread of the expansion anchor 1 when setting serves. It should be noted that the expansion anchor 1 is deformed uniformly in the form shown here, because the expansion anchor 1 not in a borehole mouth 11 is located, whose wall is usually shaped irregularly. Im in a borehole mouth 11 inserted state are the individual spreading elements 5 deformed unevenly and have largely adhered to the surface structure of the borehole mouth 11 customized.

Um den Sitz des Spreizankers 1 am Ende einer Bohrung, im Bereich der ausgebrochenen Bohrlochmündung 11 zu verdeutlichen, ist in 3 in einer perspektivischen Zeichnung dargestellt, wie der Spreizanker 1 im aktivierten Zustand eingesetzt wird. In 3 sind das Bohrloch 10 und die Bohrlochmündung 11 durchbrochen oder transparent dargestellt. Spreizanker 1 aus 2 ist in die Bohrlochmündung 11 eingesenkt, die sich unmittelbar am Ende des in seinem Durchmesser engeren Bohrloches 10 befindet. In dieser Abbildung ist Spreizanker 1 noch an einer Setzvorrichtung, welche den Spreizanker 1 deformiert, aufgehängt.To the seat of the expansion anchor 1 at the end of a hole in the area of the broken hole 11 to clarify is in 3 shown in a perspective drawing, as the expansion anchor 1 is used in the activated state. In 3 are the hole 10 and the borehole mouth 11 broken or transparent. expansion anchor 1 out 2 is in the borehole mouth 11 sunken at the end of the narrower in its diameter hole 10 located. In this picture is expansion anchor 1 still on a setting device, which the expansion anchor 1 deformed, hung up.

Der in 3 perspektivisch dargestellte Spreizanker 1 mit Sicht aus dem das Bohrloch 10 umschließenden Gestein auf das Bohrloch 10 und die Bohrlochmündung 11 ist in 4 in einer Schnittzeichnung in einem aktivierten Zustand dargestellt. Spreizanker 1 ist noch an einem Bohrgestänge 12 angebracht, mit dessen Hilfe die Setzvorrichtung bis an den Beginn der Bohrlochmündung 11 eingesenkt ist. Der Spreizanker 1 ist deformiert, dabei haben sich die Spreizelemente 5 ausgedehnt und an das Profil der Bohrlochmündung 11 angepasst. In Folge dessen ist die äußere Struktur des Spreizankers 1 ungleichmäßig, wie durch die leichte Schlängellinie der Spreizelemente 5 angedeutet, und nicht gleichmäßig faßförmig, wie es in 3 dargestellt ist.The in 3 perspective shown expansion anchor 1 with view from the the borehole 10 enclosing rock on the borehole 10 and the borehole mouth 11 is in 4 shown in a sectional drawing in an activated state. expansion anchor 1 is still on a drill pipe 12 attached, with the help of the jig to the beginning of the borehole mouth 11 is sunken. The expansion anchor 1 is deformed, thereby have the spreading elements 5 extended and to the profile of the borehole mouth 11 customized. As a result, the external structure of the expansion anchor 1 uneven, as by the slight meandering line of the expansion elements 5 indicated, and not uniformly barrel-shaped, as it is in 3 is shown.

5 zeigt in der identischen Schnittzeichnung den mit Zement überschichteten Spreizanker 1, wobei der Spreizanker 1 vom Bohrgestänge 12 gelöst ist und das Bohrgestänge 12 nach übertage aus dem Bohrloch 10 entfernt ist. Die Zementschicht 15, die auf dem Spreizanker 1 aufliegt, ist durch das Bohrloch 10, ggf. mit Hilfe eines in das Bohrloch 10 abgesenkten Schlauches oder Rohres auf den Spreizanker 1 geschichtet worden, wo der zähflüssige Zement auf dem Spreizanker 1 aufliegt und sich dort verfestigt. Noch während der Abbindezeit umschließt der zähflüssige Zement langsam die einzelnen Materialbrocken des groben Materials 6, das im Inneren des Spreizankers 1 als Barriere für den Zement dient. Als grobes Material 6 eignen sich verschiedene Materialien. Die Verwendung von aufgeschäumtem Lavagestein hat den Vorteil, dass sich die zerklüfteten Oberflächen der einzelnen Gesteinsbrocken ineinander verkeilen und daher eine stabile Barriereschicht für den auf den Spreizanker 1 abzulegenden Zement bilden. Das aufgeschäumte Lavagestein hat jedoch eine geringe Dichte, was beim Einbringen des Spreizankers 1 in ein Bohrloch 10, das womöglich mit Wasser oder mit Spülflüssigkeit gefüllt ist, nachteilig sein könnte, wenn das aufgeschäumte Lavagestein beim Absenken in das mit Flüssigkeit gefüllte Bohrloch 10 durch die Flüssigkeit ausgespült wird. Glasbruch hat eine höhere Dichte, jedoch ist Glasbruch scharfkantig und beim Hantieren gefährlich. Eine Alternative ist die Verwendung von nicht zerkleinertem Zementklinker, hier sogenannter Schwachbrand, der wie Lavagestein zerklüftete Oberflächen aufweist, eine Dichte von ca. 1,4 bis 1,5 g/cm3 aufweist und sich insbesondere beim Überschichten mit Zement innig mit diesem Verbindet. Dadurch wird die Barriere in zuunterst liegenden Schichten besser mit dem Zement benetzt und umspült, wodurch die Dichtheit der Bohrlochmündungsdichtung verbessert wird. Für das grobe Material 6 ist es wichtig, dass es einerseits eine hohe Dichte aufweist, um in ggf. aufströmender Flüssigkeit oder in aufströmendem Gas aus der Kaverne nicht selbst aufzusteigen. Das grobe Material sollte dabei eine zerfurchte Oberfläche aufweisen, damit sich die gröberen Materialstücke gegeneinander verkeilen und in ihrer Lage stabilisieren. 5 shows in the identical sectional drawing the cement-coated expansion anchor 1 , wherein the expansion anchor 1 from the drill pipe 12 is solved and the drill pipe 12 after leaving the borehole 10 is removed. The cement layer 15 on the expansion anchor 1 rests, is through the borehole 10 , if necessary with the help of one in the borehole 10 lowered hose or pipe on the expansion anchor 1 layered where the viscous cement on the expansion anchor 1 rests and solidifies there. Even during the setting time, the viscous cement slowly encloses the individual chunks of material of the coarse material 6 inside the expansion anchor 1 serves as a barrier for the cement. As a rough material 6 Different materials are suitable. The use of foamed lava rock has the advantage that the rugged surfaces of the individual rocks chunk into each other and therefore a stable barrier layer for the on the expansion anchor 1 form cement to be deposited. However, the foamed lava rock has a low density, which is when introducing the expansion anchor 1 in a borehole 10 possibly filled with water or with rinsing liquid, could be detrimental if the foamed lava rock sinks into the fluid-filled wellbore 10 is flushed through the liquid. Glass breakage has a higher density, but broken glass is sharp-edged and dangerous when handled. An alternative is the use of non-crushed cement clinker, in this case so-called weak fire, which has rugged surfaces like lava, has a density of about 1.4 to 1.5 g / cm 3 and intimately bonds with it especially when layering with cement. This makes the barrier in lower layers better with the cement wetted and lapped, whereby the tightness of the well seal is improved. For the rough material 6 It is important, on the one hand, to have a high density so that it does not self-ascend in any fluid that may flow up or in gas that flows out of the cavern. The coarse material should have a furrowed surface, so that the coarser pieces of material wedged against each other and stabilize their position.

In 6 ist schließlich eine Vorrichtung zum Deformieren eines Spreizankers 1 als Setzvorrichtung 20 in einer einfachen Ausführungsform dargestellt. Diese hier dargestellte Ausführungsform verdeutlicht das wesentliche Funktionsprinzip der Setzvorrichtung 20 stellvertretend für unterschiedliche Ausgestaltungen mit unterschiedlichem Funktionsumfang.In 6 Finally, it is a device for deforming a spreading anchor 1 as a setting device 20 shown in a simple embodiment. This embodiment illustrated here illustrates the essential operating principle of the setting device 20 representative of different configurations with different functional scope.

Die Setzvorrichtung 20 gemäß der Erfindung besteht aus mindestens zwei konzentrischen, zumindest aber ineinander oder hintereinander liegenden Hohlkolben 21 und 22, die in einem Zylinder 55 aufgenommen sind. Der Zylinder 55 weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner oder gleich einem Bohrgestänge 12 zum Bohren des Bohrlochs 10 ist, damit diese in das Bohrloch 10 eingesenkt werden kann. In der Setzvorrichtung ist ein erster Hohlkolben 21 vorhanden, der nach dessen Verschluss bei Beaufschlagung mit einem Druckmittel, hier eine Flüssigkeitssäule F, den Spreizanker 1, der sich mit den mindestens zwei Hohlkolben 21 und 22 im Zylinder 55 befindet, und mindestens einen weiteren Hohlkolben 22 aus dem Zylinder 55 herausschiebt, und zwar so weit bis der erste Hohlkolben 21 an einen Anschlag 24 anstößt und/oder eine Zylinderwandverbreiterung 25 in der Wand des Zylinders 55 als Bypass für das Druckmittel freigibt.The setting device 20 According to the invention consists of at least two concentric, but at least one another or in succession hollow piston 21 and 22 in a cylinder 55 are included. The cylinder 55 has an outside diameter that is less than or equal to a drill string 12 for drilling the borehole 10 is to get this into the borehole 10 can be sunk. In the setting device is a first hollow piston 21 present, after its closure when exposed to a pressure medium, here a liquid column F, the expansion anchor 1 that deals with the at least two hollow pistons 21 and 22 in the cylinder 55 located, and at least one further hollow piston 22 out of the cylinder 55 pushes out, and that until the first hollow piston 21 to a stop 24 abuts and / or a cylinder wall widening 25 in the wall of the cylinder 55 as a bypass for the pressure medium releases.

Danach deformiert ein zweiter Hohlkolben 22, der durch die Zylinderwandverbreiterung 25 als Bypass aktivierbar ist, den zwischen den Hohlkolben 21 und 22 aufgenommenen Spreizanker 1 bis der Hub des zweiten Hohlkolbens 22 durch einen Anschlag und/oder einen Bypass in Form einer Zylinderwandverbreiterung 26 deaktiviert wird. Schließlich weist einer der Hohlkolben 21 und 22 eine Sollbruchstelle 30 auf, die durch den nun auf den zweiten Hohlkolben wirkenden Druck einer Flüssigkeitssäule F bricht, wodurch der gesetzte Spreizanker 1 von der Setzvorrichtung gelöst ist.After that deformed a second hollow piston 22 by the cylinder wall broadening 25 as a bypass is activated, the between the hollow piston 21 and 22 absorbed expansion anchor 1 until the stroke of the second hollow piston 22 by a stop and / or a bypass in the form of a cylinder wall widening 26 is deactivated. Finally, one of the hollow pistons points 21 and 22 a breaking point 30 on, which breaks through the now acting on the second hollow piston pressure of a liquid column F, whereby the set expansion anchor 1 is released from the setting device.

Den Setzvorrichtungen nach der vorliegenden Erfindung ist also gemein, dass mindestens zwei Hohlkolben 21 und 22 vorhanden sind, die konzentrisch, zumindest aber ineinander oder hintereinander angeordnet sind. Die Hohlkolben 21 und 22 sind deswegen als Hohlkolben ausgebildet, damit sich die gesamte Vorrichtung in ein mit Flüssigkeit gefülltes Bohrloch 10 einsenken lässt, wobei die im Bohrloch 10 befindliche Flüssigkeit durch die Setzvorrichtung 20 fließt, wenn die Setzvorrichtung 20 abgesenkt wird. Da die Setzvorrichtung 20 und auch das Bohrgestänge 12 einen sehr engen Raum zwischen dem eigenen Außendurchmesser und dem Durchmesser des Bohrlochs 10 belassen, würde die im Bohrloch 10 befindliche Flüssigkeit ein schnelles Einsenken der Setzvorrichtung 20 in das Bohrloch 10 verhindern.The setting devices according to the present invention is thus common that at least two hollow pistons 21 and 22 are present, which are arranged concentrically, but at least in each other or in a row. The hollow pistons 21 and 22 are therefore designed as a hollow piston, so that the entire device in a fluid-filled hole 10 sink, with the downhole 10 located liquid through the setting device 20 flows when the setting device 20 is lowered. Because the setting device 20 and also the drill pipe 12 a very narrow space between its own outer diameter and the diameter of the borehole 10 would leave that in the borehole 10 liquid is a quick sinking of the setting device 20 in the borehole 10 prevent.

Wenn die Setzvorrichtung 20 zum Deformieren des Spreizankers 1 am Ort angekommen ist, wird von übertrage aus eine Kugel K in das hohle Bohrgestänge 12 geworfen, die dann an den Grund des hohlen Bohrgestänges 12 fällt und dort an den tiefsten Punkt des oberen Hohlkolbenkopfes 23 fällt und dort den Hohlkolben 21 gegenüber Flüssigkeitsdruck von übertage her verschließt. Zusätzlicher Druck auf eine Flüssigkeitssäule F im Inneren des Bohrgestänges 12 oder einer Verrohrung kann nun nicht mehr entweichen. Wird der Druck von übertage her vergrößert, so drückt die Flüssigkeitssäule F auf den nun verschlossenen Hohlkolben 21, der den darunter angeordneten Hohlkolben 22 und den daran angeordneten Spreizanker 1 im nicht aktivierten Zustand nach außen drückt. Der Hub des ersten Hohlkolbens 21 ist aber begrenzt. Stößt dieser an einen Anschlag 24, wobei die Position des Anschlages 24 mit einer seitlichen Zylinderwandverbreiterung 25 des Innendurchmessers der als hydraulischer Zylinder 55 arbeitenden Setzvorrichtung 20 korrespondiert, so fließt die von oben drückende Flüssigkeitssäule F am ersten Hohlkolben 21 vorbei und lässt den ersten Hohlkolben 21 zunächst kraftlos.When the setting device 20 for deforming the expansion anchor 1 arrived at the place is transferred from a ball K in the hollow drill pipe 12 then thrown to the bottom of the hollow drill pipe 12 falls and there to the lowest point of the upper hollow piston head 23 falls and there the hollow piston 21 closes against fluid pressure from overage ago. Additional pressure on a fluid column F inside the drill pipe 12 or a piping can no longer escape. If the pressure is increased from above, the liquid column F presses on the now closed hollow piston 21 , the hollow piston arranged underneath 22 and the expansion anchor arranged thereon 1 in the non-activated state pushes outwards. The stroke of the first hollow piston 21 but is limited. This hits a stop 24 where the position of the stop 24 with a lateral cylinder wall widening 25 the inner diameter of the hydraulic cylinder 55 working setting device 20 corresponds, then flows from the top of the liquid column F on the first hollow piston 21 over and leaves the first hollow piston 21 initially powerless.

Die von übertage her drückende Flüssigkeitssäule F wirkt nun auf den zweiten Hohlkolben 22, der in dieser hier dargestellten Ausführungsform gemeinsam mit dem ersten Hohlkolben 21 den Spreizanker 1 in nicht aktiviertem Zustand aufnimmt. Der zweite Hohlkolben 22 wird nun durch die von übertrage drückende Flüssigkeitssäule F mit Druck beaufschlagt und der zweite Hohlkolben 22 wirkt gemeinsam mit dem ersten Hohlkolben 21, der an Anschlag 24 innerhalb der Setzvorrichtung 20 anstößt, auf den Spreizanker 1 ein. Dabei wird der Spreizanker 1 in axialer Richtung zusammengedrückt, wobei sich die vorgespannten Spreizelemente 5, die durch das Ausdrücken des Spreizankers 1 in die Bohrlochmündung 11 im Freien liegen, nach außen bewegen. Dabei verbreitert sich der Spreizanker 1 bis die Spreizelemente 5 unter Verformung an der Wandung der Bohrlochmündung 11 anstoßen. Im Inneren des Spreizankers 1 und hier dem ersten Hohlkoben 21 befindet sich das eingangs erwähnte grobe Material 6, das beim Spreizen des Spreizankers 1 absackt und sich am Grund des deformierten, gespreizten Spreizankers 1 sammelt und dabei eine Barriere für darauf abzulegenden Zement bildet.The fluid column F that presses from above now acts on the second hollow piston 22 in the embodiment shown here, together with the first hollow piston 21 the expansion anchor 1 in not activated state. The second hollow piston 22 is now pressurized by the transfer of liquid column F pressing and the second hollow piston 22 acts together with the first hollow piston 21 that on stop 24 within the jig 20 abuts on the expansion anchor 1 one. This is the expansion anchor 1 compressed in the axial direction, wherein the prestressed expansion elements 5 by expressing the expansion anchor 1 into the borehole mouth 11 lie outside, move outside. This widening of the expansion anchor 1 until the spreading elements 5 under deformation on the wall of the borehole mouth 11 nudge. Inside the expansion anchor 1 and here the first Hohlkoben 21 is the rough material mentioned above 6 when spreading the expansion anchor 1 sags and at the bottom of the deformed, spread expansion anchor 1 collects while forming a barrier for it to be deposited cement.

Zum Lösen der Setzvorrichtung 20 von dem Spreizanker 1 sind verschiedene Funktionsweisen denkbar. Eine hier nur skizziert dargestellte Methode ist, einen Scherstift 30, der aus dem ersten Hohlkolben 21 etwa im Bereich der Längsmitte des Spreizankers 1 in das grobe Material des Spreizankers 1 hereinreicht, anzuordnen. Wenn der zweite Hohlkolben 22 den Scherstift 30 erreicht, bricht der Scherstift 30 und löst somit den unteren Teil des ersten Hohlkolbens 21 vom zweiten, oberen Teil des Hohlkolbens 21 ab. Der obere Teil des ersten Hohlkolbens 21, der durch den Scherstift 30 mit dem unteren Teil verbunden ist, reißt also durch die Wirkung des zweiten Hohlkolbens 21 ab. Dabei löst sich die Setzvorrichtung 20 von dem nun hier verbleibenden Spreizanker 1. Um der von übertage wirkenden Flüssigkeitssäule die Möglichkeit zu geben, nun beim Heraufziehen der Setzvorrichtung 20 mit Hilfe des Bohrgestänges 12 durch die Setzvorrichtung 20 von oben nach unten zu durchfließen, ist vorgesehen, dass auch der zweite Hohlkolben 22 an dieser Stelle nach Bruch des Scherstiftes 30 an eine Zylinderwandverbreiterung 26 ragt, wo die von oben drückende Flüssigkeit hindurchfließen kann. To release the jig 20 from the expansion anchor 1 different modes of operation are conceivable. A method outlined here is a shear pin 30 coming from the first hollow piston 21 approximately in the region of the longitudinal center of the expansion anchor 1 in the coarse material of the expansion anchor 1 enters, arrange. If the second hollow piston 22 the shear pin 30 reached, the shear pin breaks 30 and thus solves the lower part of the first hollow piston 21 from the second, upper part of the hollow piston 21 from. The upper part of the first hollow piston 21 that by the shear pin 30 connected to the lower part, so tears by the action of the second hollow piston 21 from. This releases the setting device 20 from the expansion anchor now remaining here 1 , To give the possibility of the liquid column acting from above, now when raising the setting device 20 with the help of the drill string 12 through the setting device 20 From top to bottom to flow, it is envisaged that the second hollow piston 22 at this point after breaking the shear pin 30 to a cylinder wall widening 26 protrudes, where the fluid from above can flow through.

Erst nachdem das Bohrgestänge 12 mitsamt der Setzvorrichtung 2 aus dem Bohrloch 10 entfernt ist, kann zähflüssiger Zement auf dem Spreizanker 1 abgelegt werden, der dort abbindet und die Kaverne oder allgemein den Hohlraum vor atmosphärischen Drucksprüngen schützt, so dass kein starker Luft- oder Flüssigkeitsstrom das noch unfertige Bohrloch 10 durchströmt bis es fertig gestellt ist und der Zementverschluss wieder durch eine Bohrung geöffnet ist. Der Bohrlochmündungsverschluss weist somit einen Spreizanker 1 aus einem Schlitzrohr 2 auf, das im aktivierten Zustand gespreizt ist, grobes Material und Zement als Verschluss.Only after the drill pipe 12 together with the setting device 2 from the borehole 10 can be removed, viscous cement on the expansion anchor 1 be deposited, which sets there and protects the cavern or the cavity in general from atmospheric pressure jumps, so that no strong air or liquid flow the still unfinished borehole 10 flows through until it is completed and the cement cap is opened again through a hole. The well mouth closure thus has an expansion anchor 1 from a slotted pipe 2 which is spread in the activated state, coarse material and cement as a closure.

Die Funktion der Setzvorrichtung 20 ist in 7 in fünf verschiedenen Phasen von Phase I. über Phase II., Phase III., Phase IV. und Phase V. dargestellt in dazu entsprechenden Abbildungen I., II, III., IV. und V.The function of the setting device 20 is in 7 in five different phases of phase I over phase II., phase III., phase IV. and phase V shown in corresponding figures I., II, III., IV. and V.

Beginnend bei der ersten Phase I. in Abbildung I. wird die Setzvorrichtung 20 bis in den Beginn der Bohrlochmündung 11 in das Bohrloch 10 von übertage her eingesenkt, und eine Kugel K wird von übertage in das die Setzvorrichtung 20 haltende, hohle Gestänge geworfen. An der Setzvorrichtung 20 angekommen, fällt die Kugel K an den tiefsten Punkt des Hohlkolbenkopfes 23 des ersten Hohlkolbens 21 und verschließt so den Raum der über der Setzvorrichtung 20 stehenden Flüssigkeitssäule F. Wird nun von übertage her Druck auf die Flüssigkeitssäule F ausgeübt, so drückt die über die Flüssigkeitssäule F übertragene Kraft die in dem Zylinder 55 vorhandenen Hubkolben 21, 22 und den darin enthaltenen Spreizanker 1 mit dem darin befindlichen groben Material 6 aus dem Zylinder 55 heraus, so dass der Spreizanker, wie in der zweiten Abbildung II. in 7 gezeigt ist, in die Bohrlochmündung 11 hinein. Der Hub des ersten Holkolbens 21 ist dabei begrenzt durch einen Anschlag 24, der mit einem Bypass, einer Zylinderwandverbreiterung 25, korrespondiert. Wenn der erste Hubkolben 21 am Anschlag 24 angelangt ist, kann die Flüssigkeit über die Zylinderwandverbreiterung 25 unter den ersten Hohlkolben 21 fließen und macht so den ersten Hohlkolben 21 zunächst kraftlos. Die durch die Flüssigkeitssäule F übertragene Kraft wirkt nun auf den zweiten Hohlkolben 22, der gegen die Rückhaltekraft des ersten Hohlkolbens 21, der sich am Anschlag 24 befindet, den Spreizanker 1 deformiert. Die Deformation ist in Abbildung III. dargestellt. Durch den nach unten wandernden zweiten Hohlkoben 22 drücken sich die Stege 4 (1) des Spreizankers 1 auseinander, die somit als Spreizelement 5 (1) dienen und sich an die Wand der Bohrlochmündung 11 anschmiegen und somit den Spreizanker 1 in der Bohrlochmündung 11 verkeilen, wie es in Abbildung III. dargestellt ist. Bei der Spreizung des Spreizankers 1 fällt das grobe Material 6 in das nun aufgeweitete Volumen des Spreizankers 1 und bildet dort eine Barriere für später auf den Spreizanker 1 abgelegten Zement zum Verschluss der Bohrlochmündung 11. Der Spreizanker 1 hat nun, im aktivierten Zustand eine Faßform. In Abbildung III. befindet sich der Hohlkolben 22 kurz vor einem Scherstift 30, der einen unteren Teil des ersten Hohlkolbens 21 mit dem oberen Teil des ersten Hohlkolbens 21 verbindet. Dieser Scherstift 30 wird bei weiterem Hub des zweiten Hohlkolbens 22 abgeschert, so dass sich der erste Hohlkolben 21 teilt. Die Abscherung des Scherstiftes 30 ist in Abbildung IV. dargestellt. nachdem der Scherstift 30 gebrochen ist, befindet sich auch der zweite Hohlkolben 22 an einer Zylinderwandverbreiterung 26, die als Bypass dient, so dass Flüssigkeit der Flüssigkeitssäule F über den Bypass entweichen kann, wenn die Setzvorrichtung 20 gegen die im Bohrloch 10 befindliche Flüssigkeit nach übertage gezogen wird, was in Abbildung V. dargestellt ist. Die Setzvorrichtung 20 trennt sich von dem gesetzten Spreizanker 1 der selbst in der Bohrlochmündung 11 zur Aufnahme von Zement zurückbleibt.Beginning with the first phase I. in Figure I. becomes the setting device 20 until the beginning of the borehole mouth 11 in the borehole 10 sunk from above, and a ball K is from overground into the setting device 20 holding, hollow poles thrown. At the setting device 20 arrived, the ball K falls to the lowest point of the hollow piston head 23 of the first hollow piston 21 and thus closes the space above the setting device 20 standing liquid pressure column F is now exerted from above her pressure on the liquid column F, so presses on the liquid column F transmitted force in the cylinder 55 existing reciprocating piston 21 . 22 and the expansion anchor contained therein 1 with the coarse material inside 6 out of the cylinder 55 out, so that the expansion anchor, as in the second Figure II. in 7 is shown in the borehole mouth 11 into it. The stroke of the first hollow piston 21 is limited by a stop 24 that with a bypass, a cylinder wall widening 25 , corresponds. When the first reciprocating piston 21 at the stop 24 reached, the liquid can over the cylinder wall widening 25 under the first hollow piston 21 flow and make the first hollow piston 21 initially powerless. The transmitted through the liquid column F force now acts on the second hollow piston 22 that is against the retention force of the first hollow piston 21 who is at the stop 24 located, the expansion anchor 1 deformed. The deformation is in Figure III. shown. Through the downwardly moving second Hohlkoben 22 Press the bars 4 ( 1 ) of the expansion anchor 1 apart, thus the spreading element 5 ( 1 ) serve and join the wall of the borehole mouth 11 nestle and thus the expansion anchor 1 in the borehole mouth 11 wedge, as shown in Figure III. is shown. When spreading the expansion anchor 1 falls the rough material 6 in the now expanded volume of the expansion anchor 1 and forms there a barrier for later on the expansion anchor 1 Discarded cement to close the borehole mouth 11 , The expansion anchor 1 now has a barrel shape when activated. In Figure III. is the hollow piston 22 just before a shear pin 30 , which is a lower part of the first hollow piston 21 with the upper part of the first hollow piston 21 combines. This shear pin 30 is at further stroke of the second hollow piston 22 sheared off so that the first hollow piston 21 Splits. The shearing of the shear pin 30 is shown in Figure IV. after the shear pin 30 is broken, is also the second hollow piston 22 on a cylinder wall widening 26 serving as a bypass, so that liquid of the liquid column F can escape through the bypass when the setting device 20 against the downhole 10 liquid is drawn over the surface, as shown in Figure V. The setting device 20 separates from the set expansion anchor 1 the even in the borehole mouth 11 remains for receiving cement.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Spreizankerexpansion anchor
22
Schlitzrohrslotted tube
33
Längsschlitzlongitudinal slot
44
Stegweb
55
Spreizelementspreader
66
grobes Materialcoarse material
88th
Hohlkolbenhollow piston
1010
Bohrlochwell
1111
Bohrlochmündungborehole mouth
1212
Bohrgestängedrill pipe
1515
Zementschichtcement layer
2020
Setzvorrichtungsetting device
2121
Hohlkolbenhollow piston
2222
Hohlkolbenhollow piston
2323
HohlkolbenkopfHollow piston head
2424
Anschlagattack
2525
ZylinderwandverbreiterungCylinder wall widening
2626
ZylinderwandverbreiterungCylinder wall widening
3030
Scherstiftshear pin
5555
Zylindercylinder
FF
Flüssigkeitssäuleliquid column
KK
KugelBullet

Claims (8)

Vorrichtung zum Verschließen von Bohrlochmündungen eines Bohrlochs (10) aufweisend – einen deformierbaren Spreizanker (1) und – eine Vorrichtung zum Deformieren des Spreizankers in der Bohrlochmündung als Setzvorrichtung (20), wobei der Spreizanker (1) – in einem ersten, inaktiven Zustand zum Absenken in das Bohrloch (10) eine etwa rohrförmige Gestalt aufweist und – für einen zweiten, aktivierten Zustand gegenüber der rohrförmigen Gestalt des ersten, inaktiven Zustands so deformierbar ausgestaltet ist, dass sich bei der Deformation die axiale Länge des Spreizankers (1) verkürzt und der radiale Durchmesser des Spreizankers (2) verbreitert, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreizanker (1) aus einem Schlitzrohr (2) besteht, das im aktivierten Zustand gespreizt ist und grobes Material und Zement als Verschluss aufweist.Device for closing boreholes of a borehole ( 10 ) - a deformable expansion anchor ( 1 ) and - a device for deforming the expansion anchor in the borehole mouth as a setting device ( 20 ), wherein the expansion anchor ( 1 ) - in a first, inactive state for lowering into the wellbore ( 10 ) has an approximately tubular shape and - for a second, activated state relative to the tubular shape of the first, inactive state is configured so deformable that during the deformation, the axial length of the expansion anchor ( 1 ) and the radial diameter of the expansion anchor ( 2 ) widened, characterized in that the expansion anchor ( 1 ) from a slotted tube ( 2 ), which is spread in the activated state and has coarse material and cement as a closure. Vorrichtung zum Verschließen von Bohrlochmündungen (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Deformieren als Setzvorrichtung (2) aus mindestens zwei konzentrischen, zumindest aber ineinander oder hintereinander liegenden Hohlkolben (21, 22) in einem Zylinder (55) besteht, wobei – ein erster Hohlkolben (21) nach dessen Verschluss bei Beaufschlagung mit einem Druckmittel (F) den Spreizanker (1), der sich mit den mindestens zwei Hohlkolben (21, 22) im Zylinder (55) befindet, und mindestens einen weiteren Hohlkolben (22) aus dem Zylinder (55) herausschiebt, bis der erste Hohlkolben (21) an einen Anschlag (24) anstößt und/oder einen Bypass für das Druckmittel als Zylinderwandverbreiterung (25) in der Wand des Zylinders (55) freigibt, – ein zweiter Hohlkolben (22), der durch die Zylinderwandverbreiterung (25) aktivierbar ist, den zwischen den Hohlkolben (21, 22) aufgenommenen Spreizanker (1) deformiert bis der Hub des zweiten Hohlkolbens (22) durch einen Anschlag und/oder einen Bypass in Form einer Zylinderwandverbreiterung (26) deaktiviert wird, und – einer der Hohlkolben (21, 22) eine Sollbruchstelle (30) aufweist, die durch den nun auf den zweiten Hohlkolben wirkenden Druck einer Flüssigkeitssäule (F) bricht.Device for closing wells ( 11 ) according to claim 1, characterized in that the device for deforming as a setting device ( 2 ) of at least two concentric, but at least one another or in succession hollow piston ( 21 . 22 ) in a cylinder ( 55 ), wherein - a first hollow piston ( 21 ) after its closure when exposed to a pressure medium (F) the expansion anchor ( 1 ), which interacts with the at least two hollow pistons ( 21 . 22 ) in the cylinder ( 55 ), and at least one further hollow piston ( 22 ) out of the cylinder ( 55 ) pushes out until the first hollow piston ( 21 ) to a stop ( 24 ) and / or a bypass for the pressure medium as cylinder wall widening ( 25 ) in the wall of the cylinder ( 55 ), - a second hollow piston ( 22 ), which through the cylinder wall widening ( 25 ) is activated, the between the hollow piston ( 21 . 22 ) spread anchor ( 1 ) deformed until the stroke of the second hollow piston ( 22 ) by a stop and / or a bypass in the form of a cylinder wall widening ( 26 ) is deactivated, and - one of the hollow piston ( 21 . 22 ) a predetermined breaking point ( 30 ), which breaks through the now acting on the second hollow piston pressure of a liquid column (F). Vorrichtung zum Verschließen von Bohrlochmündungen nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Hohlkolben (22) und dem Spreizanker (1) grobes Material (6), bevorzugt aufgeschäumtes Lavagestein, grober Zementklinker oder Schlackebruch vorhanden ist, das sich bei der Deformation des Spreizankers (1) am Grund des Spreizankers (1) sammelt und dadurch eine Barriere für auf später den Spreizanker (1) fließenden Zement bildet.Device for closing well openings according to one of claims 1 to 2, characterized in that between the second hollow piston ( 22 ) and the expansion anchor ( 1 ) coarse material ( 6 ), preferably foamed lava rock, coarse cement clinker or slag break is present, which in the deformation of the expansion anchor ( 1 ) at the bottom of the expansion anchor ( 1 ) and thereby creates a barrier for later on the expansion anchor ( 1 ) forms flowing cement. Vorrichtung zum Verschließen von Bohrlochmündungen (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreizanker (1) vorgespannt ist.Device for closing wells ( 11 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the expansion anchor ( 1 ) is biased. Verfahren zum Verschluss einer Bohrlochmündung (11), aufweisend die folgenden Schritte: – Absenken einer Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4 bis an den Beginn der Bohrlochmündung (11), – Ausfahren des Spreizankers (1) der Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4 bis sich der Spreizanker (1) im Bohrlochmündungsbereich des Bohrlochs (10) befindet, – Deformieren des Spreizankers (1) bis sich dieser in der unregelmäßigen Bohrlochmündungswand verspannt, von der Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4 abreißt und dabei sich das im Spreizanker (1) befindliche grobe Material (6) am Grund des Spreizankers (1) sammelt und dort eine Barriere für zähflüssigen Zement bildet.Method for closing a borehole mouth ( 11 ), comprising the following steps: - Lowering a device according to claim 1 to 4 to the beginning of the borehole mouth ( 11 ), - extension of the expansion anchor ( 1 ) of the device according to claim 1 to 4 until the expansion anchor ( 1 ) in the well mouth area of the wellbore ( 10 ), - deforming the expansion anchor ( 1 ) until this braced in the irregular borehole mouth wall, tearing off from the device according to claim 1 to 4 and thereby in the expansion anchor ( 1 ) located coarse material ( 6 ) at the bottom of the expansion anchor ( 1 ) and forms a barrier there for viscous cement. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dass das Ausfahren des Spreizankers (1) dadurch gestartet wird, dass der erste Hohlkolben (21) durch eine in das Bohrloch geworfene Kugel (K) aktiviert wird, welche in eine im Einsatz nach oben weisende konische Öffnung am Grund des Hohlkolbenkopfes (24) ersten Hohlkolbens (1) hineinfällt, dabei die gesamte Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4 hydraulisch zwischen dem tieferen Bohrloch und dem höheren Bohrloch trennt, und Beaufschlagung des Bohrlochs mit hydraulischem Druck.A method according to claim 5, characterized in that that the extension of the expansion anchor ( 1 ) is started by the first hollow piston ( 21 ) is activated by a ball (K) which is thrown into the borehole and which moves into an upwardly pointing conical opening at the bottom of the hollow piston head ( 24 ) first hollow piston ( 1 ), thereby hydraulically separating the entire apparatus of claim 1 to 4 between the deeper wellbore and the higher wellbore, and pressurizing the wellbore with hydraulic pressure. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Druck durch Wasser, Sole und/oder Spülflüssigkeit erzeugt wird.A method according to claim 6, characterized in that the hydraulic pressure is generated by water, brine and / or rinsing liquid. Verwendung einer Vorrichtung zum Verschließen von Bohrlochmündungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Verschließen einer unter Tage liegenden Bohrlochmündung.Use of a device for closing wells according to one of claims 1 to 4 for closing a downhole borehole.
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