DE69202601T2

DE69202601T2 - Method and device for cutting and removing a casing.

Info

Publication number: DE69202601T2
Application number: DE69202601T
Authority: DE
Inventors: Shane P Hart; Carl D Reynolds; B Carter Thurman
Original assignee: Weatherford US Inc
Current assignee: Weatherford Petco Inc
Priority date: 1991-03-19
Filing date: 1992-03-18
Publication date: 1996-02-01
Anticipated expiration: 2012-03-19
Also published as: EP0504848A1; ATE123107T1; NO921068L; CA2062928A1; NO303880B1; NO921068D0; CA2062928C; EP0504848B1; DE69202601D1

Abstract

An apparatus is established which facilitates the cutting and removal of well casing on a single trip into the wellbore. The apparatus is run into the wellbore on the tubing string and provides a rotatable sleeve including grapples adapted to engage the casing, and to facilitate removal of the casing. The apparatus also includes cutting assemblies coupled to the mandrel, which may be rotated so as to cut the casing, thereby facilitating removal of the casing through use of the grapples. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abschneiden und Rückgewinnen eines Futterrohrstranges.The invention relates to a method and a device for cutting and recovering a casing string.

Bei öl-, Gassuch- und Entwicklungsarbeiten ist es öfters wünschenswert, einen Futterrohrstrang, der zuvor in ein Bohrloch gesetzt wurde, zurückzuholen. Das erfordert üblicherweise, daß der Futterrohrstrang zuerst abgeschnitten und anschließend das freie Ende an die Oberfläche gezogen wird.During oil and gas exploration and development operations, it is often desirable to retrieve a casing string that has been previously placed in a well. This usually requires that the casing string is first cut and then the free end is pulled to the surface.

Konventionelle Apparate und Techniken für das Herausziehen verwenden mehrere Vorgänge, um die Schneid- und Zugvorrichtung abwärts zu bewegen. Zunächst wird also bei Rückholarbeiten ein Rohrschneider in das Bohrloch hinabgelassen, um den Futterrohrstrang in einer gewünschten Tiefe zu durchschneiden und anschließend das Schneidgerät an die Oberfläche zurückzuholen. Dann wird ein Greifdorn in das Bohrloch herabgelassen und mit dem geschnittenen Ende des Futterrohrstranges in Verbindung gebracht. Sobald das geschnittene Ende des Futterrohrstranges erfaßt ist, wird ein Versuch unternommen, den Futterrohrstrang durch Ziehen oder, im Falle der Verwendung einer Bohrschere, durch eine Kombination von Ziehen und Rütteln hochzuheben. Wenn diese Versuche nicht erfolgreich sind, wird die Greifdornanordnung aus dem Bohrloch geholt und das Schneidgerät erneut an den Arbeitsstrang gebracht, um das Rohr an einem Punkt oberhalb oder unterhalb des ursprünglichen Schnitts zu durchtrennen. Der Zieh/Rüttelprozeß wird dann wiederholt, bis der Futterrohrstrang zurückgeholt ist.Conventional extraction equipment and techniques use several operations to move the cutter and puller downhole. Thus, in retrieval operations, a pipe cutter is first lowered into the wellbore to cut the casing string at a desired depth and then the cutter is retrieved to the surface. A mandrel is then lowered into the wellbore and engaged with the cut end of the casing string. Once the cut end of the casing string is grasped, an attempt is made to lift the casing string by pulling or, in the case of using a shear, by a combination of pulling and shaking. If these attempts are unsuccessful, the mandrel assembly is retrieved from the wellbore and the cutter is re-applied to the workstring to cut the pipe at a point above or below the original cut. The pulling/shaking process is then repeated until the casing string is retrieved.

Solche Apparate und Techniken nach dem Stand der Technik zum Zurückholen von Bohrlochfutterrohren haben Nachteile hinsichtlich der Gesamtzeit und Kosten, die mit dem vollständigen Herausziehen eines Futterrohres verbunden sind. Der Zeitaufwand und die Kosten sind das Ergebnis der Verwendung getrennter Schneid- und Zugwerkzeuge, die voneinander unabhängig in das Bohrloch herabgelassen werden müssen. Selbst wenn ein Futterrohr herausgezogen wird, ohne daß es notwendig ist, einen zweiten Schnitt am Futterrohrstrang auszuführen, sind wenigstens zwei Schritte zur Ausführung eines Schneid- und Zugvorgangs notwendig. Wenn eine bedeutende Länge eines Futterrohres herausgezogen ist, muß eine beträchtliche Rüstzeit aufgewendet werden, um die Werkzeuge abwärts vor den Ort des Schnittes zu bringen. Zeit und Kosten erhöhen sich deshalb, wenn mehrere Schnitte zum Zurückholen des Futterrohrstranges notendig sind.Such state-of-the-art apparatus and techniques for retrieving well casing have disadvantages with regard to the total time and cost associated with completely extracting a casing. The time and cost are the result of using separate cutting and pulling tools that must be lowered into the well independently. Even if a casing is extracted without the need to make a second cut in the casing string, at least two steps are required to complete a cutting and pulling operation. When a significant length of casing is extracted, considerable set-up time must be spent bringing the tools down to the cut location. Time and cost therefore increase when multiple cuts are required to retrieve the casing string.

Zusätzlich wurden Systeme zum Schneiden und Rückholen von Futterrohren vorgeschlagen, bei welchen eine Greifanordnung oder ein Greifdorn in den obersten Teil des Futterrohres eingesetzt wird, wobei die Tiefe des Eingriffs des Greifdorns in das Rohr durch einen Stoppring begrenzt wird. Der Greifdorn in solchen Systemen ist ein mechanisch betätigter Greifdorn, der durch eine gegenseitige Beeinflussung zwischen dem Greifdorn und dem Rohr und durch Manipulation des Arbeitsstranges betätigt wird. Solche Systeme haben die Nachteile, daß es einen festen Abstand zwischen dem Stopp- und den Schneidelementen gibt. Wenn der Greifer innerhalb des Futterrohres angeordnet ist (und seine Tiefe wird durch die Plazierung des Stoppers festgelegt) gibt es eine entsprechende feste Tiefe, in der das Schneidwerkzeug angebracht werden kann. Wenn der erste Versuch, das Rohr freizubekommen, noch nicht erfolgreich ist, muß dementsprechend diese Art von Werkzeug aus der Bohrung gezogen und der Abstand zwischen dem Greiferstopper und den Schneidelementen entweder verlängert oder gekürzt werden, um einen anderen Schnitt des Rohres in einer anderen Tiefe zu erleichtern.In addition, casing cutting and retrieving systems have been proposed in which a gripping assembly or gripping mandrel is inserted into the top of the casing, with the depth of engagement of the gripping mandrel into the casing limited by a stop ring. The gripping mandrel in such systems is a mechanically actuated gripping mandrel that is actuated by a mutual influence between the gripping mandrel and the casing and by manipulation of the work string. Such systems have the disadvantage that there is a fixed distance between the stop and the cutting elements. When the gripping mandrel is located within the casing (and its depth is determined by the placement of the stop) there is a corresponding fixed depth at which the cutting tool can be mounted. Accordingly, if the first attempt to free the pipe is not successful, this type of tool must be withdrawn from the hole and the distance between the gripper stop and the cutting elements either lengthened or shortened to facilitate another cut of the pipe at a different depth.

Die GB-A-2 194 978 offfenbart ein Fangwerkzeug zum Rückholen eines Bohrungsmeßwerkzeugs aus einer Bohrung. Das Fangwerkzeug besteht aus einer konischen Spitze, auf der Keile befestigt sind. Wenn sich das Fangwerkzeug in Position befindet, zwingt hydraulische Flüssigkeit die Keile zu einer Bewegung entlang der konischen Spitze und zu einer Auswärtsbewegung, um das Bohrungsmeßwerkzeug zu erfassen. Das Fangwerkzeug und das Bohrungsmeßwerkzeug können dann aus dem Bohrloch gezogen werden.GB-A-2 194 978 discloses a retrieval tool for retrieving a bore gauging tool from a bore. The retrieval tool consists of a conical tip on which wedges are attached. When the retrieval tool is in position, hydraulic Fluid causes the wedges to move along the conical tip and outward to capture the bore logging tool. The capture tool and bore logging tool can then be pulled out of the borehole.

Die Patentschrift US-A-4 047568, welche die Grundlage des Gattungsbegriffs des Anspruchs 1 bildet, offenbart einen Apparat zum Schneiden und Rückholen eines Futterrohres, das zur Verwendung an einem Arbeitsstrang angepaßt ist. Dieser Apparat besteht aus einer Greifanordnung, die für das Einsetzen in das Futterrohr geeignet ist. Die Greifanordnung enthält mehrere Fangkeile, die sich zwischen einer ersten Position, in welcher die Fangkeile das Futterrohr kaum berühren und einer zweiten Position bewegen können, in welcher die Fangkeile das Futterrohr erfassen. Die Fangkeile sind zwischen der ersten und den zweiten Positionen an fast jeder Stelle innerhalb des Futterrohres bewegbar. Eine Dornanordnung erstreckt sich durch die Greiferanordnung, wobei die Dornanordnung an der Greiferanordnung befestigt und relativ zu dieser drehbar und operativ mit einer Schneidanordnung verbindbar ist.US-A-4 047568, which forms the basis of the preamble of claim 1, discloses an apparatus for cutting and retrieving casing adapted for use on a work string. This apparatus consists of a gripping assembly adapted for insertion into the casing. The gripping assembly includes a plurality of slips which can move between a first position in which the slips barely touch the casing and a second position in which the slips grip the casing. The slips are movable between the first and second positions at almost any location within the casing. A mandrel assembly extends through the gripping assembly, the mandrel assembly being secured to the gripping assembly and rotatable relative thereto and operatively connectable to a cutting assembly.

Aus Gründen, die später erläutert werden, wurde festgestellt, daß der Arbeitsstrang während des Schneidens unter Spannung stehen sollte.For reasons explained later, it was determined that the workstring should be under tension during cutting.

In entsprechender Weise sieht die vorliegende Erfindung eine neue Methode und einen Apparat vor, wonach das Futterrohr abgeschnitten und mit dem Strang unter Spannung herausgezogen wird und danach die Greifvorrichtung an fast jedem gewünschten Platz innerhalb des Futterrohres angeordnet werden kann, wodurch mehrere Versuche zum Schneiden und Ziehen des Futterrohres auf einem einmaligen Weg des Arbeitsstranges in die Bohrung ermöglicht wird.Accordingly, the present invention provides a new method and apparatus whereby the casing is cut and pulled out with the string under tension and thereafter the gripping device can be positioned at almost any desired location within the casing, thereby enabling multiple attempts to cut and pull the casing on a single path of the workstring into the bore.

Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Gerät zum Abschneiden und Rückholen eines Futterrohrstranges vorgesehen, das an einen Arbeitsstrang angepaßt und mit einer Greifanordnung zum Einsetzen in den Futterrohrstrang versehen ist, wobei die Greifanordnung mehrere Gleiter zur Bewegung zwischen einer ersten Position, in welcher die Gleiter das Futterrohr im wesentlichen nicht berühren, und einer zweiten Position, in welcher die Greifer das Futterrohr im we sentlichen erfassen, aufweist, und die Gleiter praktisch an jeder Stelle innerhalb des Futterrohrstranges zwischen den jeweiligen ersten und zweiten Positionen bewegbar sind, ferner mit einem Dorn, der sich durch die Greifanordnung erstreckt, an dieser befestigt und relativ zu dieser drehbar und zur Betätigung mit einer Schneidvorrichtung verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder zwischen dem Dorn und der Greifvorrichtung angeordnet ist, so daß während der Benutzung der Futterrohrstrang aufwärts vorgespannt werden kann, während dieser durch die Schneidvorrichtung abgeschnitten wird.According to one aspect of the present invention, there is provided a casing string cutting and retrieving apparatus adapted to be fitted to a work string and provided with a gripping assembly for insertion into the casing string, the gripping assembly including a plurality of sliders for movement between a first position in which the sliders substantially do not contact the casing and a second position in which the Grippers substantially gripping the casing, and the sliders are movable at virtually any location within the casing string between the respective first and second positions, further comprising a mandrel extending through the gripping assembly, secured thereto and rotatable relative thereto and connectable to a cutting device for actuation, characterized in that a spring is arranged between the mandrel and the gripping device so that, in use, the casing string can be biased upwardly while it is being cut by the cutting device.

Vorzugsweise bestehen die Gleiter aus im wesentlichen kreisförmig angeordneten Segmenten.Preferably, the sliders consist of segments arranged essentially in a circle.

Vorteilhafterweise sind die Segmente auf dem Umfang eines Konus angeordnet, der im wesentlichen koaxial zu dem Dorn angeordnet ist.Advantageously, the segments are arranged on the circumference of a cone which is arranged substantially coaxially to the mandrel.

Vorzugsweise beträgt der Winkel des Konus 40 bis 300.Preferably the angle of the cone is 40 to 300.

Vorteilhafterweise weisen die Segmente eine Vielzahl von Zähnen auf, die um ihre äußeren Kontaktflächen verteilt sind, wobei die Zähne, bezogen auf den Endquerschnitt, tangentiale Schneidwinkel und, bezogen auf den Längsschnitt, axiale Schneidwinkel haben. Vorzugsweise sind die Gleiter in Abhängigkeit von einem Flüssigkeitsdruck zwischen der ersten und den zweiten Positionen bewegbar.Advantageously, the segments have a plurality of teeth distributed around their outer contact surfaces, the teeth having tangential cutting angles relative to the final cross-section and axial cutting angles relative to the longitudinal section. Preferably, the sliders are movable between the first and second positions in dependence on a fluid pressure.

Vorteilhafterweise sind die Gleiter in Abhängigkeit von einem Flüssigkeitsdruck innerhalb des Arbeitsstranges zwischen der ersten und den zweiten Positionen bewegbar.Advantageously, the sliders are movable between the first and the second positions depending on a fluid pressure within the work string.

Vorzugsweise können die Gleiter durch Reduzierung des Flüssigkeitsdruckes in dem Arbeitsstrang in ihre erste Position zurückgeführt werden.Preferably, the sliders can be returned to their first position by reducing the fluid pressure in the work string.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Abschneiden und Wiedergewinnen eines Futterrohres aus einer Bohrung bei einer einzelnen Fahrt eines Arbeitsstranges in die Bohrug unter Verwendung eines Gerätes nach der Erfindung und besteht aus den Schritten:The present invention further relates to a method for cutting and recovering a casing from a borehole in a single run of a work string into the borehole using a device according to the invention and consists of the steps:

Sicherung des Gerätes, Sicherung der Schneidvorrichtung an dem Dorn des Gerätes, Herablassen des Gerätes und der Schneidvorrichtung in den Futterrohrstrang, bis die Schneidvorrichtung die Tiefe erreicht hat, in welcher der Futterrohrstrang abzuschneiden ist, Anwendung des Hydraulikdruckes in dem Arbeitsstrang zur Betätigung der Greifvorrichtung des Gerätes, um die Gleiter gegen den Futterrohrstrang zu drücken, Spannen des Arbeitsstranges, um den Futterrohrstrang mit Hilfe der Feder unter Spannung zu setzen, Drehen des Arbeitsstranges zur Drehung der Schneidvorrichtung, um den Futterrohrstrang abzuschneiden und, nachdem das Futterohr abgeschnitten ist, Anheben des Arbeitsstranges, um den Futterrohrstrang aus dem Bohrloch zu ziehen.Securing the tool, securing the cutter to the mandrel of the tool, lowering the tool and cutter into the casing string until the cutter reaches the depth has reached the position at which the casing string is to be cut, applying hydraulic pressure in the workstring to operate the gripping device of the tool to press the sliders against the casing string, tensioning the workstring to place the casing string under tension by means of the spring, rotating the workstring to rotate the cutting device to cut the casing string and, after the casing is cut, lifting the workstring to withdraw the casing string from the borehole.

Vorzugsweise weist das Verfahren die weiteren Schrittte des Aufhebens des Hydraulikdruckes auf, um die Gleiter von ihrer Anlage an dem Futterrohr zu lösen, des Versetzens des Arbeitsstranges, um das Gerät und die Schneidvorrichtung in eine andere gewünschte Stellung innerhalb des Futterrohrstranges zu bringen und des Anwendens eines Hydraulikdruckes, um die Gleiter zu veranlassen, sich gegen das Futterrohr an dem anderen gewünschten Ort innerhalb des Futterrohrstranges zu drücken.Preferably, the method comprises the further steps of releasing hydraulic pressure to release the sliders from their engagement with the casing, moving the work string to place the tool and cutter into another desired position within the casing string, and applying hydraulic pressure to cause the sliders to press against the casing at the other desired location within the casing string.

Vorteilhafterweise umfaßt das Verfahren ferner die Verfahrensschritte Befestigung einer Bohrschere an dem Arbeitsstrang und, nachdem das Futterrohr abgeschnitten ist, Inbetriebnahme der Bohrschere zum Verdichten der Futterrohre.Advantageously, the method further comprises the steps of attaching a drilling shear to the work string and, after the casing is cut, operating the drilling shear to compact the casing.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nunmehr mit einem Beispiel Bezug genommen auf die angefügten Zeichnungen. Es zeigen:For a better understanding of the present invention, reference is now made, by way of example, to the accompanying drawings. In these drawings:

Fig. 1 die Außenansicht einer Seite eines Gerätes entsprechend der vorliegenden Erfindung,Fig. 1 shows the external view of one side of a device according to the present invention,

Fig. 2 die Ansicht eines teilweisen Schnittes einer Seite des Schneide- und Rückholgerätes gemäß Fig. 1,Fig. 2 is a partial section view of one side of the cutting and retrieving device according to Fig. 1,

Fig. 3 die Ansicht eines teilweisen Schnittes einer Seite der oberen Anordnung mit der relativen Position der J-förmigen Nut und des Friktionsblockes,Fig. 3 is a partial section view of one side of the upper assembly showing the relative position of the J-shaped groove and the friction block,

Fig. 4 eine seitliche Detailansicht der Greifgleiter, montiert auf dem Drehkonus,Fig. 4 a side detail view of the gripping gliders, mounted on the rotary cone,

Fig. 5 eine seitliche Teilansicht der unteren Bauteilgruppe und des Tragringes,Fig. 5 a partial side view of the lower component group and the support ring,

Fig. 6 eine Seitenansicht des Dorns,Fig. 6 a side view of the mandrel,

Fig. 7 die Ansicht eines seitlichen Teilschnittes des Werkzeugs, nach dem Herablassen in das Bohrloch vor dem Schneidvorgang,Fig. 7 a partial side view of the tool, after being lowered into the borehole before the cutting process,

Fig. 8 eine Seitenansicht des Werkzeuges während des Schneidvorganges,Fig. 8 a side view of the tool during the cutting process,

Fig. 9 eine Seitenansicht des Werkzeuges beim Herausziehen aus dem Futterrohr,Fig. 9 a side view of the tool being pulled out of the casing,

Fig. 10 eine seitliche teilweise geschnittene Detailansicht der Verriegelungsbaugrupppe der Dornhülse in der Schließposition,Fig. 10 a side, partially sectioned, detailed view of the locking assembly of the mandrel sleeve in the closed position,

Fig. 11 einen Querschnitt 11-11' gemäß Fig. 10,Fig. 11 a cross section 11-11' according to Fig. 10,

Fig. 12 eine seitliche, teilweise geschnittene Detailansicht de Verriegelungsbaugruppe des Dorns in der Eingriffsposition,Fig. 12 is a side, partially sectioned, detailed view of the locking assembly of the mandrel in the engaged position,

Fig. 13 einen Querschnitt 13-13' gemäß Fig. 12,Fig. 13 a cross section 13-13' according to Fig. 12,

Fig. 14 einen seitlichen Teilquerschnitt des Rohrkolbens in einer Schließstellung,Fig. 14 a partial lateral cross-section of the cattail in a closed position,

Fig. 15 einen seitlichen Teilquerschnitt des Rohrkolbens, in einer auseinandergefahrenen Position,Fig. 15 a partial lateral cross-section of the cattail, in an extended position,

Fig. 16 ein Endquerschnitt 16-16' der Greifgleiter gemäß Fig. 7,Fig. 16 an end cross-section 16-16' of the gripping slides according to Fig. 7,

Fig. 17 einen Endquerschnitt 17-17' der Greifgleiter gemäß Fig. 8,Fig. 17 an end cross-section 17-17' of the gripping slides according to Fig. 8,

Fig. 18 einen Endquerschnitt 18-18' der Friktionsblöcke gemäß Fig. 8,Fig. 18 shows an end cross-section 18-18' of the friction blocks according to Fig. 8,

Fig. 19 eine Schrägansicht des Drehkonus,Fig. 19 an oblique view of the rotary cone,

Fig. 20 eine seitliche Detailansicht der Zähne, die entlang der Kontaktfläche der Gleitsegmente gebildet sind und die Tangentialwinkel der Neigung der Zahnflächen,Fig. 20 a side detail view of the teeth formed along the contact surface of the sliding segments and the tangential angles of the inclination of the tooth surfaces,

Fig. 21 eine seitliche Detailansicht der Greifsegmente der Fig. 20 und die Axialwinkel der Neigung der Oberflächen der Zähne.Fig. 21 is a side detail view of the gripping segments of Fig. 20 and the axial angles of inclination of the surfaces of the teeth.

In der Fig. 1 ist mehr im einzelnen exemplarisch eine Futterrohrabschneide- Rückholbaugruppe 100 entsprechend der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Futterrohrabschneide- und Rückholbaugruppe 1ºG besteht aus einem Körper oder Dorn 1 mit einer oberen Endhalterung 1A zum Ankuppeln an einen Arbeitsstrang 105. Eine wahlweise einsetzbare Bohrschere 104 ist in einer beispielhaften Ausführung zwischen dem Dorn 1 und dem Arbeitsstrang 105 dargestellt. Die Bohrschere 105 kann eine der geeigneten und konventionellen Ausführungen sein, die von einem Fachmann wunschgemäß eingesetzt werden kann. Der Ausdruck "Arbeitsstrang" umfaßt jeden Strang, ob aus einem Bohrrohr, einem Arbeitsrohr oder einer Produktionsleitung etc. bestehend und zur Verrichtung von Arbeiten am Bohrloch benutzt werden kann. In der Fig. 7 ist eine Rohrabschneide- und Rückholbaueinheit 100 dargestellt, die innerhalb des Futterrohres 101 angeordnet ist. Das Futterrohr 101 ist konventionell in einer Formation 102 installiert und in seiner Position durch Zement 103 gesichert.Referring now to Figure 1, there is shown in more detail by way of example a casing cutting and retrieving assembly 100 in accordance with the present invention. The casing cutting and retrieving assembly 100 consists of a body or mandrel 1 having an upper end support 1A for coupling to a work string 105. An optional shear 104 is shown in an exemplary embodiment between the mandrel 1 and the work string 105. The shear 105 may be of any suitable and conventional design that may be employed by one skilled in the art as desired. The term "work string" includes any string, whether consisting of drill pipe, work pipe, production line, etc., that may be used to perform work on the wellbore. In Fig. 7, a pipe cut and retrieval assembly 100 is shown disposed within the casing 101. The casing 101 is conventionally installed in a formation 102 and secured in position by cement 103.

Gemäß Figur 1 ist der Dorn 1 der Futterrohrschneide- und Rückholvor richtung 100 mit einer unteren Bauteilgruppe 49 verschraubt, die ihrerseits über das Behälterende 49A mit einem Schneidwerkzeug verbunden sein kann, wie nachstehend beschrieben wird. Der Dorn 1 begrenzt eine durch diesen hindurchgehende Bohrung 52 zur Aufnahme der durchtretenden Bohrlochflüssigkeit, wie nachstehend beschrieben wird. Der oberste Teil des Werkzeugs weist einen äußeren Schild oder Hülse 3 auf, die den Dorn 1 umfaßt und mit diesem verschraubt ist. Die äußere Schutzhülle 3 dient dem mechanischen Schutz des Dorns 1 und der J-Nut 51, deren Funktion nachstehend beschrieben wird. Um ein ungewolltes Entschrauben zu vermeiden, ist die Schutzhülle 3 durch ein Befestigungsmittel 2 an ihrem Platz gehalten (siehe Fig.2 ). Die Schutzhülle 3 enthält ein Überdruckventil 4, das die Zutrittsöffnung zu einem J-Nutschlüssel 6 abdecktAccording to Figure 1, the mandrel 1 of the casing cutting and retrieving device 100 is bolted to a lower assembly 49 which in turn can be connected to a cutting tool via the container end 49A as described below. The mandrel 1 defines a bore 52 therethrough for receiving the wellbore fluid passing through as described below. The uppermost part of the tool has an outer shield or sleeve 3 which surrounds the mandrel 1 and is bolted to it. The outer protective cover 3 serves to mechanically protect the mandrel 1 and the J-groove 51, the function of which is described below. To prevent accidental unscrewing, the protective cover 3 is held in place by a fastener 2 (see Figure 2). The protective cover 3 contains a pressure relief valve 4 which covers the access opening to a J-groove wrench 6

Ein Rohrkolben 8 ist um den Dorn 1 unmittelbar unter der Schutzhülle 3 angeordnet. Der Rohrkolben 8 dient der Aufnahme der J- Nut 51 und bildet eine Hydraulikkammer 54, deren Integrität durch Dichtpackungen 10 und 11 aufrechterhalten wird (siehe Fig. 2) Verunreinigungen werden vom Eintritt in den J-Nutenschlitz 51 durch eine Abstreifdichtung 9 verhindert. Der Rohrkolben 8 wird durch eine Druckfeder 15 in eine Schließ- oder obere Position vorgespanntA reed 8 is wrapped around the mandrel 1 immediately below the protective cover 3. The tube piston 8 serves to receive the J-groove 51 and forms a hydraulic chamber 54, the integrity of which is maintained by sealing packings 10 and 11 (see Fig. 2). Contaminants are prevented from entering the J-groove slot 51 by a wiper seal 9. The tube piston 8 is preloaded into a closed or upper position by a compression spring 15.

Eine Antriebshülse 14 ist mit dem Rohrkolben 8 um den Dorn 1 verschraubt und durch eine Fixierschraube 13 gesichert. Ungewolltes Lösen der Schraube 13 wird durch einen inneren Haltering 12 verhindert. Die Antriebshülse 14 dient zum Halten von Reibklötzen 19 und einer Gehäusedruckfeder 15 (siehe Fig. 2). Die Antriebshülse 14 dient ferner als Teil zum Verbinden des Rohrkolbens 8 mit einer Gleithülse 24, was nachstehend beschrieben wird. Ein oberes Gleitlager 23, vorzugsweise ein selbstschmierendes Gleitlager ist zwischen der Hülse 24 und der Hülse 14 angeordnet, um zwischen diesen eine axiale und radiale Bewegung zu ermöglichen. Ein unteres Lager 26, möglichst ein Wälzlager, ist unterhalb des Lagers 23 zwischen den Hülsen 24 und 14 angeordnet. Das Lager 26 dient der Begrenzung der Verschiebung der Gleithülse 24 und wirkt als unteres Lager für die Antriebshülse 14 und die Gleithülse 24. Die Verunreinigung der Lager 23 und 26 wird durch obere und untere Dichtungen 22, 28 verhindert. Die Druckfeder 15 ist auf einem Ring 16 abgestützt, der eine bewegliche Schulter bildet, um die Kraft der Feder 15 auf einen externen Haltering 17 zu übertragen (siehe Fig. 2). Der Ring 16 dient außerdem zum Vereinfachen der Montage der Druckfeder 15.A drive sleeve 14 is screwed to the tube piston 8 around the mandrel 1 and secured by a fixing screw 13. Unintentional loosening of the screw 13 is prevented by an internal retaining ring 12. The drive sleeve 14 serves to hold friction blocks 19 and a housing compression spring 15 (see Fig. 2). The drive sleeve 14 also serves as part of connecting the tube piston 8 to a sliding sleeve 24, which is described below. An upper sliding bearing 23, preferably a self-lubricating sliding bearing, is arranged between the sleeve 24 and the sleeve 14 in order to enable axial and radial movement between them. A lower bearing 26, preferably a roller bearing, is arranged below the bearing 23 between the sleeves 24 and 14. The bearing 26 serves to limit the displacement of the sliding sleeve 24 and acts as a lower bearing for the drive sleeve 14 and the sliding sleeve 24. Contamination of the bearings 23 and 26 is prevented by upper and lower seals 22, 28. The compression spring 15 is supported on a ring 16 which forms a movable shoulder to transfer the force of the spring 15 to an external retaining ring 17 (see Fig. 2). The ring 16 also serves to simplify the assembly of the compression spring 15.

Eine Gruppe von Reibklötzen 19 ist kreisförmig um die Antriebshülse 14 angeordnet, wie die Figuren 2 und 18 zeigen. Die Reibklötz 19a werden durch mehrere Druckfedern 18 nach außen vorgespannt. Auf diese Weise bleiben die äußeren Kontaktflächen 19a der Klötze kontinuierlich mit der Innenfläche des Futterrohres 109 in Kontakt. Durch einen solchen Kontakt dient die Reibklotzgruppe 19 der Erzeugung eines Widerstandes, wenn der Dorn 1 relativ zum Rohr 8 gedreht wird. Dieser Drehwiderstand ist notwendig, um den Verriegelungsmechanismus in der J-Nut 51 zu betätigen, wie nachstehend erläutert wird. Die Reibklötze 19 sind durch eine Reibklotzhalterung 20 in Axialrichtung an ihrem Platz gesichert. Der Reibblockhalter 20 umfaßt den Dorn 1 kreisförmig. Der Halter 20 wird durch einen externen Haltering 21 an seinem Platz gehalten. Die Hülse 24 ist auf dem Dorn 1 axial verschiebbar. Beim Abwärtsdrücken auf dem Dorn 1 zwingt die Hülse 24 die Gleiter 32 in den Kontakt mit dem Innendurchmesser des Futterrohres 101. Die Gleithülse 24 ermöglicht es ferner der Antriebshülse 14 sich zu drehen, wenn die Greifgleiter 32 im Eingriff mit dem Futterrohr 100 stehen, wie nachstehend beschrieben wird.A group of friction blocks 19 is arranged in a circle around the drive sleeve 14, as shown in Figures 2 and 18. The friction blocks 19a are biased outward by a plurality of compression springs 18. In this way, the outer contact surfaces 19a of the blocks remain continuously in contact with the inner surface of the casing tube 109. Through such contact, the friction block group 19 serves to generate a resistance when the mandrel 1 is rotated relative to the tube 8. This rotational resistance is necessary to actuate the locking mechanism in the J-groove 51, as explained below. The friction blocks 19 are axially secured in place by a friction block holder 20. The friction block holder 20 surrounds the mandrel 1 in a circular manner. The holder 20 is held in place by an external retaining ring 21. The sleeve 24 is axially slidable on the mandrel 1. When pressed downward on the mandrel 1, the sleeve 24 forces the sliders 32 into contact with the inner diameter of the casing 101. The sliding sleeve 24 also allows the drive sleeve 14 to rotate when the gripping sliders 32 are engaged with the casing 100, as described below.

Die Greifgleiter 32 sind unmittelbar unterhalb der Hülse 24 angeordnet, wie mit der Figur 1 gezeigt wird. Die Gleiter 32 bestehen aus einer Zahl von Segmenten 32a, die durch Gleitführungsschienen 35 an ihrem Platz gehalten werden (siehe Figuren 16-17). Die Hülse 24 ist auch so angepaßt, daß die Greifgleitsegmente 32a schwebend gehalten werden. Die Gleitersegmente 32a weisen vorzugsweise eine Zunge oder T-Nut auf, die in eine komplementäre Zunge oder in eine T-Nut der Gleithülse greifen. Der gesamte strukturelle Aufbau der Gleiter 32 ist allgemein konventionell in seiner Form. Die Gleitersegmente 32a weisen vorzugsweise Zungen oder Nuten auf, die in komplementäre Zungen oder Nuten in den Schienen 35 greifen. Die Schienen 35 verhindern eine Drehbewegung der Segmente 32a relativ zum Drehkonus 37.The gripping slides 32 are located immediately below the sleeve 24, as shown in Figure 1. The slides 32 consist of a number of segments 32a which are held in place by slide guide rails 35 (see Figures 16-17). The sleeve 24 is also adapted to hold the gripping slide segments 32a in a floating manner. The slide segments 32a preferably have a tongue or T-groove which engages a complementary tongue or T-groove of the slide sleeve. The overall structural design of the slides 32 is generally conventional in its form. The slide segments 32a preferably have tongues or grooves which engage complementary tongues or grooves in the rails 35. The rails 35 prevent rotational movement of the segments 32a relative to the rotary cone 37.

Bei ihrem Einsatz dienen die drei Gleiter 32 zum Erfassen der Innenbohrung des Futterrohres mit einer ausreichenden Kraft, um das Gewicht des Futterrohres zusätzlich zu der Zugkraft, die notwendig ist, um das Futterrohr von der Formation während des Rückholens zu lösen. Die Gleiter 32 werden durch den Drehkonus 37 und die Gleithülse 24 mit dem Innendurchmesser des Futterrohres in körperlichen Kontakteingriff gebracht. Aufbaumäßig ist der Drehkonus 37 unmittelbar unter den Greifgleitern 32 und den Führungsschienen 35 angebracht, wie die Fig. 1 zeigt. Die Gleitführungs schienen 35 werden durch ein Befestigungsteil 34 an ihrem Platz gehalten.When used, the three slides 32 serve to grip the inner bore of the casing with sufficient force to support the weight of the casing in addition to the pulling force necessary to disengage the casing from the formation during retrieval. The slides 32 are brought into physical contact with the inner diameter of the casing by the rotating cone 37 and the sliding sleeve 24. Structurally, the rotating cone 37 is mounted immediately below the gripping slides 32 and the guide rails 35, as shown in Fig. 1. The sliding guide rails 35 are held in place by a fastener 34.

Der Drehkonus 37 besteht aus einem oberen konisch geformten Teil, dessen Außenfläche in Gleitverbindung mit der Innenfläche der Greifersegmente 32a steht (siehe Figuren 4, 16 und 17). Bei einer solchen Ausbildung, wenn die Segmente 32a auf den Schienen 35 abwärtsgedrückt werden durch die Abwärtsbewegung der Hülse 24 werden die Segmente 32a mit ihren Innenseiten durch die keglig, keilförmig geformte Fläche des Konus 37 gestützt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der Konus 37 wenigstens zwei Kegel flächen 37a, die besser in der Figur 19 erkennbar sind. Der ober konische Teil des Konus 37 ist nahe an einem oberen Gleitlager 33 und einem unteren Gleitlager 38 angeordnet. Beide Lager 33 und 38 sind vorzugsweise selbstschmierend. Die Lager 33 und 38 ermöglichen die Drehung des Konus 37 relativ zum Dorn 1. Die Lag 33 und 38 werden durch eine Schmiereinrichtung 36, wie die Fig. zeigt, geschmiert. Die obere Abstreifdichtung 61 wird durch eine Konusbuchse 30 gehalten, die gleichzeitig zum Schutz des schmale Endes 112 des Konus 37 dient und den Eintritt von Verunreinigungen verhindert. Eine untere Abstreifdichtung 39 dient zur Verhin derung des Eintritts von Verunreinigungen in den Drehkonus 37.The rotary cone 37 consists of an upper conical part, the outer surface of which is in sliding connection with the inner surface of the Gripper segments 32a (see Figures 4, 16 and 17). With such a design, when the segments 32a are pressed downwards on the rails 35 by the downward movement of the sleeve 24, the segments 32a are supported with their inner sides by the conical, wedge-shaped surface of the cone 37. In a preferred embodiment, the cone 37 has at least two conical surfaces 37a, which can be seen better in Figure 19. The upper conical part of the cone 37 is arranged close to an upper sliding bearing 33 and a lower sliding bearing 38. Both bearings 33 and 38 are preferably self-lubricating. The bearings 33 and 38 enable the rotation of the cone 37 relative to the mandrel 1. The bearings 33 and 38 are lubricated by a lubricating device 36, as the figure shows. The upper wiper seal 61 is held by a conical bushing 30, which simultaneously serves to protect the narrow end 112 of the cone 37 and prevents the entry of contaminants. A lower wiper seal 39 serves to prevent the entry of contaminants into the rotary cone 37.

Der Einsatz der Gleiter 32 - wie oben bezeichnet - wird hydraulisch durchgeführt. Wenn das Werkzeug in die Bohrung geführt und sich in einer gewünschten Tiefe befindet, wird Schlamm oder eine andere Flüssigkeit durch die Dornbohrung 52 gepumpt. Der Hauptteil dieses Flüssikeitsstromes wird benutzt, um das Futterrohrschneidwerkzeug 56 in einer konventionellen Weise zu betätigen. Der Gegendruck im Schneidwerkzeug 56 zwingt etwas Flüssigkeit durch die Betätigungsleitung 53 in die Hydraulikkammer 54 (siehe Figuren 14 und 15). Die in die Kammer 54 eintretende Flüssigkeit drückt den Rohrkolben 8 und die Hülse 24 nach unten. Die Abwärtsbewegung der Hülse 24 zwingt die Greifgleiter 32 abwärts über der Konus 37. Das führt zu einer radialen Auswärtsbewegung der Greifsegmente 32a durch die keilförmigen Profile des Konus 37, wie zuvor beschrieben wurde. Auf diese Weise werden die Greifgleiter 32 abwärtsgedrückt, bis die Gleitersegmente 32a die Innenfläche des Futterrohres 101 erfassen und sich darin "verbeißen".The deployment of the slides 32 - as referred to above - is accomplished hydraulically. When the tool is inserted into the bore and at a desired depth, mud or other fluid is pumped through the mandrel bore 52. The majority of this fluid flow is used to actuate the casing cutting tool 56 in a conventional manner. The back pressure in the cutting tool 56 forces some fluid through the actuation line 53 into the hydraulic chamber 54 (see Figures 14 and 15). The fluid entering the chamber 54 pushes the pipe piston 8 and the sleeve 24 downward. The downward movement of the sleeve 24 forces the gripping slides 32 downward over the cone 37. This results in a radial outward movement of the gripping segments 32a through the wedge-shaped profiles of the cone 37, as previously described. In this way, the gripping sliders 32 are pressed downward until the slider segments 32a grasp the inner surface of the casing tube 101 and "bite" into it.

Um den Kontakt zwischen den Gleitern 32 und dem Futterrohr 101 zu vergrößern, ist eine Vergrößerung der axialen Länge der Gleiter 32 ohne eine unnötige Vergrößerung der Länge des gesamten Werkzeugs wünschenswert. Um diesen Anforderungen zu genügen, wurde festgestellt, daß der Konus 37 mit mehreren Keilflächen versehen werden sollte, so daß der Drehkonus 37, wenn sein seitlicher Querschnitt betrachtet wird, zwei oder mehr konische Sektionen beschreibt, vorzugsweise mit einem Kegelwinkel im Bereich von 4º-30º bezogen auf die Werkzeugachse, am vorteilhaftesten mit einem Winkel innerhalb des Bereichs von annähernd 4º-8º. Das ist besser in der Figur 19 erkennbar, die einen Kegelwinkel von 4º zeigt.In order to increase the contact between the sliders 32 and the casing 101, it is possible to increase the axial length of the sliders 32 without unnecessarily increasing the length of the entire tool. desirable. To meet these requirements, it has been found that the cone 37 should be provided with a plurality of wedge surfaces so that the rotary cone 37, when viewed in lateral cross-section, describes two or more conical sections, preferably with a cone angle in the range 4º-30º with respect to the tool axis, most preferably with an angle within the range of approximately 4º-8º. This is better seen in Figure 19 which shows a cone angle of 4º.

Zur zusätzlichen Sicherung einer schlupffreien Anlage der Gleiter 32 an dem Futterrohr 101 ist es wünschenswert, die Gleitersegmente 32a mit Zähnen 60 zu versehen, die einen Winkel im Bereich von annähernd 5 bis 60º in axialer Richtung und 0º-45º in tangentialer Richtung bilden. Vorzugsweise werden die Zähne 60 mit einem Winkel im Bereich von annähernd 5º-30º in axialer Richtung gebildet und 5º-30º in tangentialer Richtung. Bei einer Ausführung, die zur Verwendung für ein 9-5/8 47 engl. Pfund Rohr angepaßt ist, wurde festgestellt, daß diese zufriedenstellend mit Zähnen arbeitet, die einen Winkel von 12º in axialer Richtung und 8º in tangentialer Richtung bilden (siehe Fig. 20-21). Bei einer bevorzugten Ausführung sind die Zähne 60 so ausgebildet, daß sie eine rutschfreie Belastungs fähigkeit sowohl für die Zugspannung und Drehung in Uhrzeigerrichtung oder entgegensetzt der Uhrzeigerrichtung anbieten. Dieser schlupffreie Arbeitsbereich wird durch die Geometrie der Zähne 60 und ihrer Anordnung auf den Gleitersegmenten 32a erreicht. Die Greifersegmente 32a sind vorzugsweise aus gehärtetem Stahl hergestellt, d. h. aus induktionsgehärtetem 4140 Stahl. Die Oberfläche der Zähne 60 kann auch andere Mittel zur Härtesteigerung enthalten.To further ensure a slip-free engagement of the sliders 32 with the casing 101, it is desirable to provide the slider segments 32a with teeth 60 which form an angle in the range of approximately 5 to 60º in the axial direction and 0º-45º in the tangential direction. Preferably, the teeth 60 are formed with an angle in the range of approximately 5º-30º in the axial direction and 5º-30º in the tangential direction. In a design adapted for use with 9-5/8 47 pound pipe, it has been found to work satisfactorily with teeth which form an angle of 12º in the axial direction and 8º in the tangential direction (see Figs. 20-21). In a preferred embodiment, the teeth 60 are designed to provide a non-slip load capacity for both clockwise and counterclockwise tension and rotation. This non-slip working range is achieved by the geometry of the teeth 60 and their arrangement on the slider segments 32a. The gripper segments 32a are preferably made of hardened steel, i.e., induction hardened 4140 steel. The surface of the teeth 60 may also contain other means for increasing hardness.

Nach den Figuren 1 und 2 ist ein oberes Drucklager 40 unmittelbar unter dem Drehkonus 37 angeordnet, um eine Drehung zwischen dem Drehkonus 37 und der unteren Bauteilgruppe 49 zu ermöglichen. Das Lager 40 ruht auf einem oberen Lagerkranz 41, der sogar eine Lastverteilung zwischen den Scheibenfedern 42 und dem Drucklager 40 erzielt. Bei einer Ausführung, die konstruiert wurde, um 9 5/8" Rohre zu schneiden und zurückzuholen, wurde festgestellt, daß eine konventionell vorgespannte Scheibenfederreihe mit 28 einzelnen Segmenten wünschenswert ist. Solche Scheibenfedern werden vorzugsweise nach D.I.N. spec. 2093 hergestellt.Referring to Figures 1 and 2, an upper thrust bearing 40 is located immediately below the rotary cone 37 to permit rotation between the rotary cone 37 and the lower assembly 49. The bearing 40 rests on an upper bearing collar 41 which evenly distributes the load between the disc springs 42 and the thrust bearing 40. In an embodiment designed to cut and retrieve 9 5/8" pipe, it was found that a conventionally preloaded disc spring array having 28 individual segments was desirable. Such disc springs are preferably manufactured according to DIN spec. 2093.

Die Scheibenfedern 42 dienen der Kompensation der axialen Bewegung des Rohrstrangs, wenn der Dorn unter Spannung rotiert. Wie ferner nachstehend beschrieben wird, ist es wünschenswert, den Futterrohrschneider 56 unter einer auf den Arbeitsstrang einwirkenden mäßigen bis großen Spannkraft zu drehen. Ein Grund zur Anwendung einer solchen Spannung auf den Arbeitsstrang ist, einen konstanten Druck und Drehgeschwindigkeit des Schneidwerkzeugs unabhängig von den Abweichungen des Arbeitsstranges, die durch Seegang (im Falle von Schwimmplattformen) und/oder durch Meeresströmungen verursacht werden, aufrechtzuerhalten. Eine auf den Arbeitsstrang ausgeübte Spannkraft reduziert solche Ablenkungen im wesentlichen, wodurch die Wirkung des Schneidwerkzeugs 56 erhöht wird, bei gleichzeitiger Reduzierung des Verschleisses des Schneidgerätes und des Bohrstrangs. Die Federn 52 verhalten sich als festes Teil, wenn sie einer Spannkraft unterworfen werden, die ausreicht, um sie in einen vollständig zusammengezogenen Zustand zu versetzen, d. h. > 35.000 lbs., im Fall der oben beschrittenen Ausführung für eine Reihe von 28 Scheibenfedern. Die Scheibenfedern 42 sind axial oberhalb des unteren Lagerringes 43 auf einem unteren Drucklager 44 angeordnet. Der Lagerring 43 dient einer Lastverteilung zwischen den Federn 42 und dem unteren Drucklager 44. Das Lager 44 ermöglicht die Drehung des Drehkonus 37 relativ zur unteren Baugruppe 49.The disc springs 42 serve to compensate for the axial movement of the tubing string when the mandrel rotates under tension. As will be further described below, it is desirable to rotate the casing cutter 56 with a moderate to large clamping force applied to the work string. One reason for applying such tension to the work string is to maintain a constant pressure and rotational speed of the cutting tool regardless of work string deviations caused by sea state (in the case of floating platforms) and/or ocean currents. A clamping force applied to the work string substantially reduces such deflections, thereby increasing the effectiveness of the cutting tool 56 while reducing wear on the cutter and drill string. The springs 52 behave as a solid member when subjected to a tension force sufficient to place them in a fully contracted condition, i.e. > 35,000 lbs. in the case of the above-described design for a series of 28 disc springs. The disc springs 42 are mounted axially above the lower bearing ring 43 on a lower thrust bearing 44. The bearing ring 43 serves to distribute the load between the springs 42 and the lower thrust bearing 44. The bearing 44 allows the rotation of the rotary cone 37 relative to the lower assembly 49.

Direkt unter dem unteren Drucklager 44 befindet sich ein Verschleißbund 46. Der Verschleißbund 46 bestimmt den größten Außendurchmesser des Werkzeugs und dient deshalb als Lehre, die das Werkzeug davor bewahrt, in ein Futterrohr mit zu kleinem Durchmesser geschoben zu werden. Die untere Bauteilgruppe 49 ist mit dem Dorn 1 unterhalb des Schleißbundes 46 verschraubt. Die Bauteilgruppe 49 bildet ein Anschlußteil, wodurch ein Futterrohrschneider oder dergleichen mit dem Dorn verbunden werden kann. Eine Sicherungsmutter 47 ist mit Gegengewinden am Dorn 1 gesichert, um ein unerwünschtes Lösen der Verbindung der unteren Bauteilgruppe 49 von dem Dorn 1 zu verhindern. Ein innerer Haltering 48 dient der Verhinderung eines versehentlichen Abschraubens der unteren Sicherungsmutter 47. Eine Flüssigkeitsleckage zwischen der Bohrung 52 und dem Ringraum des Futterrohres wird durch eine Dichtung 45 verhindert.Directly below the lower thrust bearing 44 is a wear collar 46. The wear collar 46 determines the largest outside diameter of the tool and therefore serves as a gauge that prevents the tool from being pushed into a casing with too small a diameter. The lower component group 49 is screwed to the mandrel 1 below the wear collar 46. The component group 49 forms a connecting part through which a casing cutter or the like can be connected to the mandrel. A lock nut 47 is secured with counter threads on the mandrel 1 to prevent unwanted loosening of the connection of the lower component group 49 from the mandrel 1. An inner retaining ring 48 serves to prevent accidental unscrewing of the lower lock nut 47. A Fluid leakage between the bore 52 and the annular space of the casing is prevented by a seal 45.

Die Betätigung der vorliegenden Erfindung kann nachstehend mit Hilfe der Figuren 1-21 und insbesondere der Figuren 7-9 beschrieben werden. Die gesamte Greifdornbaugruppe ist über eine Innenverbindung 1A oder andere Befestigungsmittel konventioneller Art mit einem Standardarbeitsstrang verschraubt. Zur Unterstützung von Rückholvorgängen können eine oder mehrere Bohrscheren (nicht dargestellt) unterhalb des Arbeitsstranges und oberhalb des Greifdorns eingesetzt sein. Ein Futterrohrschneider 56, vorzugsweise ein A-1 großer Zollschneider oder Bordschneider, wie in dem US-Patent 3,468,373 beschrieben, ist anschließend mit der unteren Baugruppeneinheit 49 über das Behälterende 49a verschraubt. Das Schneidwerkzeug, Rückholwerkzeug, Bohrschere und Arbeitsstrang werden dann in das Bohrloch bis in eine gewünschte und vorbestimmte Tiefe gebracht.The operation of the present invention can be described below with reference to Figures 1-21 and in particular Figures 7-9. The entire mandrel assembly is bolted to a standard work string via an internal joint 1A or other fasteners of a conventional type. To assist in retrieval operations, one or more shears (not shown) may be used below the work string and above the mandrel. A casing cutter 56, preferably an A-1 size inch cutter or rim cutter as described in U.S. Patent 3,468,373, is then bolted to the lower assembly unit 49 via the container end 49a. The cutting tool, retrieval tool, shears and work string are then advanced into the wellbore to a desired and predetermined depth.

Wenn das Schneid-/Rückholwerkzeug, gemäß Figuren 10-13, bis zu einem gewünschten Ort in dem Bohrloch herabgelassen ist, wird das Werkzeug in eine Linksdrehung versetzt, um den J-Nutzapfen 6 in der J-Nut 51 zu lösen. Die relative Drehung zwischen dem Schlüssel 6 und dem Rohrkolben 8 wird durch den Widerstand, der durch die Reibklötze 19 erzeugt wird, welche einen Reibschluß mit dem Inneren des Futterrohres 101 herstellen, ermöglicht. Die Reibklötze 19 verhindern die Drehung des Rohrkolbens 8 relativ zur Drehung des Dorns 1When the cutting/retrieving tool is lowered to a desired location in the wellbore, as shown in Figures 10-13, the tool is rotated counterclockwise to release the J-groove pin 6 in the J-groove 51. The relative rotation between the key 6 and the pipe ram 8 is enabled by the resistance created by the friction pads 19 which create a frictional engagement with the interior of the casing 101. The friction pads 19 prevent the rotation of the pipe ram 8 relative to the rotation of the mandrel 1.

Nach dem Lösen ist der Schlüssel 6 frei, um in der J-Nut 51 axial entlangzuwandern. Wenn der Schlüssel 6 gelöst ist, werden Schlammpumpen auf der Bohrturmplattform eingesetzt, wodurch ein Flüssigkeitsdruck in der Bohrung 52 erzeugt wird. Eine erhebliche Menge dieser Flüssigkeit tritt durch die Bohrung 52 zum Schneidwerkzeug 56 zur Beaufschlagung der Schneidmesser 57, um diese in Schneidkontakt mit dem Futterrohr zu bringen. Strömungsbegrenzungen in dem Schneidwerkzeug 56 führen zu einem beträchtlichen Gegendruck, so daß etwas Flüssigkeit durch die Betätigungsöffnung 53 in die Hydraulikkammer 54 gedrückt wird. Dieser Druck überwindet die durch die Druckfeder 15 verursachte, aufwärts gerichtete Vorspannung und drückt den Rohrkolben 8 und die Gleithülse 24 nach unten, wodurch die Greifgleiter 32 an den Führungsschienen 35 entlang nach unten und über den Drehkonus 37 geschoben werden. Diese Abwärtsbewegung schiebt die Gleiter 32 in Eingriff mit der Innenfläche des Futterrohres 101 . Die Bewegung der Antriebshülse von einem "nicht eingreifenden" zu einem "eingreifenden" Kolben ist in den Figuren 14 und 15 zu sehen.Once loosened, the key 6 is free to move axially along the J-groove 51. When the key 6 is loosened, mud pumps are used on the rig platform, creating fluid pressure in the bore 52. A substantial amount of this fluid passes through the bore 52 to the cutter 56 to actuate the cutter blades 57 to bring them into cutting contact with the casing. Flow restrictions in the cutter 56 result in considerable back pressure so that some fluid is forced through the actuating port 53 into the hydraulic chamber 54. This pressure overcomes the upward bias caused by the compression spring 15 and pushes the pipe piston 8 and the sliding sleeve 24 downward, thereby Gripping slides 32 are pushed down along the guide rails 35 and over the rotary cone 37. This downward movement pushes the slides 32 into engagement with the inner surface of the casing tube 101. The movement of the drive sleeve from a "non-engaging" to an "engaging" piston can be seen in Figures 14 and 15.

Sobald die Greifer 32 am Futterrohr anliegen, wird der Arbeitsstrang gespannt, um die Scheibenfedern 42 mäßig zusammenzudrücken und den Arbeitsstrang auszurichten. Diese Spannung dient gleichzeitig zum "Setzen" der Gleiter 32 in dem Futterrohr. Während sich eine solche Spannkraft oder Uberspannkraft mit der Wassertiefe, in welcher sich die Plattform befindet, falls vorhanden, und der Art der Plattform (schwimmend, stationär, etc.) ändert, ist es wünschenswert, daß ein durchschnittlicher Wert der Überspannkraft von 10.000 lbs. für den Arbeitsstrang und den Futterrohrgreifdorn aufrechterhalten wird. Der Vorteil einer solchen Uberspannkraft wurde vorstehend erläutert in Bezug auf die Wirksamkeit des Schneidwerkzeugs und die Reduktion der Abnutzung des Arbeitsstranges. Die Vorteile der Uberspannkraft umfassen auch die positive Anzeige, welche solche Spannkraft verrichtet, wenn das Rohr abgetrennt ist, so daß die Möglichkeit, daß das Schneidwerkzeug 56 nach dem Durchschneiden des Futterrohres in der Bohrung weiterdreht, reduziert wird.Once the grippers 32 are seated against the casing, the workstring is tensioned to moderately compress the disc springs 42 and align the workstring. This tension also serves to "seat" the sliders 32 in the casing. While such tension or over-tension will vary with the depth of water in which the platform, if any, is located and the type of platform (floating, stationary, etc.), it is desirable that an average over-tension value of 10,000 lbs. be maintained for the workstring and casing gripper mandrel. The benefit of such an over-tension has been discussed above in terms of cutting tool efficiency and workstring wear reduction. The advantages of over-clamping also include the positive indication that such clamping provides once the pipe is severed, thus reducing the possibility of the cutting tool 56 continuing to rotate in the bore after the casing is cut.

Wenn der gewünschte Betrag der Uberspannkraft im Arbeitsstrang erreicht ist und die Gleiter in der Bohrung "gesetzt" sind, wird das Schneidwerkzeug 56 unterhalb des Greifdorns in konventioneller Weise gedreht, um eine Durchtrennung des Futterrohres zu bewirken. Der Pumpendruck wird während dieser Operation aufrechterhalten, um die Schneidarme 57 in ausgefahrener Position zu halten und um die abgetrennten Teile aus dem Bohrloch herauszuschleudern. Abhängig von der Art, mit der das Futterrohr in der Bohrung durchtrennt wurde, wird die Vervollständigung des Schneidvorgangs (und somit die Durchtrennung des Rohres) gewöhnlich dazu führen, daß das freie Ende 101a des Futterrohres 101 gezogen wird oder einige Fuß Bohrloch nach oben schnellt, was durch die im Arbeitsstrang gehaltene Uberspannkraft verursacht wird. Das wird offensichtlich zu einem bemerkenswerten Spannungsabfall im Arbeitsstrang führen. Wenn eine Spannungsverringerung in dem Arbeitsstrang nicht durchgeführt wird, wird der Abschluß des Schnittes dennoch zu einer bemerkenswerten Abnahme des Flüssigkeitsdruckes führen. Beide Vorgänge beweisen, daß das Futterrohr durchtrennt ist und Bemühungen für die Rückholung unternommen werden können.When the desired amount of over-tension is achieved in the work string and the slides are "set" in the bore, the cutting tool 56 below the gripping mandrel is rotated in a conventional manner to effect severing of the casing. Pump pressure is maintained during this operation to hold the cutting arms 57 in the extended position and to eject the severed pieces from the borehole. Depending on the manner in which the casing was severed in the borehole, completion of the cutting operation (and thus severing of the pipe) will usually result in the free end 101a of the casing 101 being pulled or several feet The wellbore will shoot upwards, caused by the overstressing force held in the workstring. This will obviously result in a significant stress drop in the workstring. If stress relief in the workstring is not performed, completion of the cut will still result in a significant drop in fluid pressure. Both events prove that the casing has been severed and recovery efforts can be made.

Wenn das Futterrohr durchtrennt ist, wird der Pumpendruck unterbrochen und die Drehung des Schneidgerätes 56 beendet. Die Reduktion des Pumpendruckes erlaubt es den Schneidmessern 57, sich in ihre zusammengeklappte entspannte Position zurückzuziehen. Die Greifgleiter 32 behalten ihre Eingriffsposition in dem Bohrloch, unabhängig vom Pumpendruck, da sie durch die Spannkraft des Arbeitsstranges "gesetzt" wurden. Wenn das freie Ende des Futterrohres 101a zuvor eine Aufwärtsbewegung wegen der Uberspannkraft erfuhr, kann dieses freie Ende 101a gewöhnlich aus dem Bohrloch herausgezogen werden, die durch den Plattformblock aufgebracht wird. Wenn das Futterrohr 101a nicht anfängLich auf die Uberspannkraft reagiert oder nachfolgend steckenblieb, kann es notwendig werden, das Futterrohr durch die Verwendung einer konventionellen Bohrschere 104 zu rütteln. Das wird in konventioneller Weise durch die Anwendung einer Spannkraft, welche die Spannkraft zum Losrütteln übertrifft, durchgeführt. Zur Steigerung der Wirkung der Bohrschere ist es wünschenswert, daß die Lösespannkraft die Spannkraft übersteigt, die zum Zusammenpressen der Scheibenfedern 42 zu einem festen Teil benötigt wird.When the casing is severed, pump pressure is discontinued and rotation of cutter 56 ceases. The reduction in pump pressure allows cutting blades 57 to retract to their collapsed relaxed position. Grip slides 32 maintain their engaged position in the wellbore regardless of pump pressure because they have been "set" by the workstring tension force. If the free end of casing 101a previously experienced upward movement due to the overtension force, this free end 101a can usually be pulled out of the wellbore applied by the platform block. If casing 101a does not initially respond to the overtension force or subsequently becomes stuck, it may be necessary to jolt the casing using a conventional drill shear 104. This is done in a conventional manner by applying a clamping force that exceeds the clamping force for shaking loose. To increase the effectiveness of the drill shears, it is desirable that the loosening clamping force exceeds the clamping force required to compress the disc springs 42 into a solid part.

Wenn das Rütteln des Arbeitsstranges ineffektiv ist, kann die Bohrschere zurückgesetzt werden, während das Werkzeug in dem Loch verbleibt. Zur Durchführung wird zunächst der Arbeitsstrang abgesenkt, ohne Drehung, während der Pumpendruck aufrechterhalten wird, um die GreifgLeiter 32 in ihrer Eingriffsposition zu halten. Wenn das geschehen ist, breiten sich die Schneidarme 57 des Futterrohrschneiders 56 in den Bereich aus, in dem das Futterrohr 101 getrennt wurde, bis die Schneidarme 57 auf dem abgeschnittenen festen Ende des Futterrohres 101b zur Ruhe kommen. Die Arme 57 dienen dann zum Halten des Arbeitsstranges, während die Bohrschere zurückgesetzt wird und im Anschluß daran das Rüttelverfahren, wie oben ausgeführt, fortgesetzt wird.If shaking the work string is ineffective, the shear can be reset while the tool remains in the hole. To do this, first lower the work string without rotation while maintaining pump pressure to hold the gripping ladder 32 in its engaged position. Once this is done, the cutting arms 57 of the casing cutter 56 extend into the area where the casing 101 was severed until the cutting arms 57 come to rest on the severed fixed end of the casing 101b. The arms 57 serve then to hold the work string while the drill shears are reset and the vibration process is then continued as described above.

Wenn die Kombination des Rüttelns und Ziehens unwirksam ist, kann es notwendig sein, die Anordnung aus dem Bohrloch herauszuziehen und einen zweiten Schnitt in dem Futterrohr auszuführen. Um das Futterrohr 100 erneut zu durchschneiden, ist es notwendig, zunächst die Greifigleiter 32 zu lösen, wozu das Reduzieren des Pumpendruckes und Absenken des Arbeitsstranges (üblicherweise einige wenige Zoll) gehört. Das erlaubt eine aufwärtsgerichtete Vorspannung in der Feder 15 zur Überwindung der Kraft in der Hydraulikkammer 54. Die Anordnung wird dann zum erneuten Eingriff des Schlüssels 6 in die J-Nut 51 nach rechts gedreht. Anschließend wird der Futterrohrschneider 56 auf eine unterschiedliche Schneidhöhe ausgerichtet, worauf die vorgeschriebene Schneidfolge wiederholt wird.If the combination of shaking and pulling is ineffective, it may be necessary to withdraw the assembly from the wellbore and make a second cut in the casing. To re-cut the casing 100, it is necessary to first loosen the grip slides 32, which involves reducing the pump pressure and lowering the work string (typically a few inches). This allows an upward bias in the spring 15 to overcome the force in the hydraulic chamber 54. The assembly is then rotated clockwise to re-engage the wrench 6 in the J-groove 51. The casing cutter 56 is then positioned at a different cutting height and the prescribed cutting sequence is repeated.

Claims

1. Device (100) for cutting and retrieving (retrieving) a casing string (101), adapted to a work string (105) and having a gripping arrangement for insertion into the casing string (101), the gripping arrangement having a plurality of sliders (32) for movement between a first position in which the sliders (32) substantially do not contact the casing and a second position in which the grippers substantially grip the casing, and the sliders (32) are movable at virtually any location within the casing string (101) between the respective first and second positions, further comprising

a mandrel (1) extending through the gripping arrangement, secured to it and rotatable relative thereto and connectable for operation to a cutting device (56), characterized in that a spring (42) is arranged between the mandrel (1) and the gripping device so that in use the casing string (101) can be biased upwards while it is being cut by the cutting device (56).

2. Device according to claim 1, characterized in that the gliders (32) consist of essentially circularly arranged segments (32).

3. Device according to claim 2, characterized in that the segments (32) are arranged around the periphery of a cone (37) which is arranged substantially coaxially to the mandrel.

4. Device according to claim 3, characterized in that the angle of the cone (37) is 4º to 30º.

5. Device according to claims 2, 3 or 4, characterized in that the segments (32) have a plurality of teeth (60) distributed around their outer contact surfaces, the teeth (60) having tangential cutting angles with respect to the final cross-section and axial cutting angles with respect to the longitudinal section.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sliders (32) are movable between the first and second positions depending on a fluid pressure.

7. Device according to claim 6, characterized in that the sliders (32) are movable between the first and second positions depending on a fluid pressure within the working line (105).

8. Device according to claim 7, characterized in that the sliders (32) can be returned to their first position by reducing the fluid pressure in the work string (105).

9. A method for cutting and recovering (retrieving) a casing from a borehole in a single run of a work string into the borehole using a device according to claim 1, characterized by the following method steps:

Securing the cutting device (56) to the mandrel of the device, lowering the device (100) and the cutting device (56) into the casing string (101) until the cutting device (56) has reached the depth at which the casing string (101) is to be cut off,

Applying hydraulic pressure in the work string to operate the gripping device of the device (100) to press the sliders (32) against the casing string (101),

Tensioning the working string to put the casing string under tension using the spring (42),

Rotating the working string to rotate the cutting device (56) to cut the casing string (101) and

Pulling the casing string (101) out of the bore after it has been cut.

10. Method according to claim 9, characterized by the further steps:

Releasing the hydraulic pressure to release the sliders (32) from their position on the casing (101), displacing the work string to place the tool (100) and the cutter (56) in another desired position within the casing string (101), and applying hydraulic pressure to cause the sliders (32) to press against the casing (101) at the other desired location within the casing string (101).

11. Method according to claim 9 or 10, characterized by the further method steps:

Attaching a shear (104) to the work string and, after the casing (101) is cut, operating the shear (104) to compact the casing (101).