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Flexible Rohrverbindung Die Erfindung bezieht sich auf ein flexibles
rohrförmiges Gelenk bzw. eine Verbindung, die es ermöglicht, eine flexible Verbindung
zwischen zwei Vorrichtungsteilen herzustellen und die insbesondere zur Verwendung
bei Tiefbohrgeräten geeignet ist.
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Im Verlauf der letzten Jahre wurden Verfahren und Vorrichtungen zum
Anlegen von Unterwasser-Tiefbohrungen entwickelt. Von größter Bedeutung waren hierbei
die Entwicklungsarbeiten, die es ermöglichen, eine Tiefbohrung vom Meeresboden aus
anzulegen und das Bohrloch fertigzustellen, wobei sich das gesamte Bohrlochkopfaggregat
am Meeresboden oder in dessen Nähe in einer solchen Tiefe befindet, daß eine Gefährdung
der .Schiffahrt vermieden wird. Bei der Herstellung einer Unterwasser-Tiefbohrung
von einem geeigneten Fahrzeug, z. B. einem Bohrkahn aus, muß man die Tatsache berücksichtigen,
daß ein Wasserfahrzeug auch dann gewisse Bewegungen ausführt, wenn es verankert
ist. Aus diesem Grunde müssen Bohrstränge und sich durch das Seewasser erstreckende
Leitrohre, die vorn Bohrkahn aus nach unten zum Meeresboden führen, eine gewisse
Flexibilität aufweisen, so daß keine Beschädigung erfolgt, wenn sich der Bohrkahn
gegenüber der Bohrstelle etwas bewegt. Im allgemeinen haben Bohrrohre einen genügend
kleinen Durchmesser, und ihre Festigkeit ist ausreichend, so daß sie in einem relativ
großen Ausmaß flexibel und daher weniger leicht Schaden leiden als andere Geräte.
Ein sich durch das Seewasser erstreckendes Leitrohr dagegen, das normalerweise einen
Bohrstrang umgibt, wenn eine Tiefbohrung unter Wasser angelegt wird, damit man den
Bohrschlamm in dem Ringraum zwischen der Innenwand des Leitrohrs und der Außenfläche
des Bohrstrangs nach oben zurückfördern kann, hat gewöhnlich einen erheblich größeren
Durchmesser und besitzt daher nur eine geringe Flexibilität.
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Ein Ziel der Erfindung besteht nunmehr darin, ein flexibles Gelenk
bzw. eine flexible Verbindung vorzusehen, die als Bestandteil eines Leitrohrs verwendet
werden kann, welches von einem Bohrkahn aus zum Meeresboden herabhängt; die erfindungsgemäße
Gelenkverbindung verleiht dem Leitrohr eine ausreichende Flexibilität, so daß der
Bohrkahn das Leitrohr nicht ständig genau senkrecht zu halten braucht.
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Die erfindungsgemäße rohrförmige Verbindung umfaßt mehrere rohrförmige
Abschnitte, die in gleichachsiger Anordnung beweglich aneinander befestigt sind,
ferner zwischen benachbarten Abschnitten angeordnete ringförmige Mittel zum Bewirken
einer Abdichtung zwischen den Abschnitten sowie Verbindungsmittel, die an einander
benachbarten Enden jedes Paars von Abschnitten vorgesehen sind und so aneinander
angreifen können, daß eine Trennung der Abschnitte voneinander unmöglich gemacht
wird; diese Verbindungsmittel sind so angeordnet, daß die Dichtungsmittel dann,
wenn die Verbindungsmittel in gegenseitigem Eingriff stehen, einer Druckkraft ausgesetzt
sind, wobei die verschiedenen Abschnitte begrenzte axiale Bewegungen ausführen können.
Die flexible Rohrverbindung soll von robuster Konstruktion sein, damit sie den Kräften
standhält, denen ein Leitrohr der erwähnten Art bei Unterwasser-Tiefbohrarbeiten
in Küstennähe ausgesetzt ist.
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Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt -schematisch in einer Seitenansicht ein Bohrfahrzeug,
das sich oberhalb einer Unterwasser-Tiefbohrstelle befindet, an welcher ein Bohrlochkopfaggregat
am Meeresboden angeordnet ist; F i g. 2 ist eine in größerem Maßstabe gezeichnete
Darstellung, die teilweise in einer Seitenansicht und teilweise im Längsschnitt
eine Ausbildungsform einer flexiblen Rohrverbindung nach der Erfindung zeigt; F
i g. 3 ist eine perspektivische Darstellung eines der Abschnitte der flexiblen Rohrverbindung
nach Fig.2.
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In F i g. 1 erkennt man auf der Oberfläche 12
eines Gewässers
13 ein Bohrfahrzeug 11, das sich
oberhalb einer Bohrstelle befindet,
an welcher ein Unterwasser-Bohrlochkopfaggregat 14 auf dem Meeresboden 15 angeordnet
ist. Am oberen Ende des Bohrlochkopfaggregats 14 ist mit Hilfe eines Verbindungsstücks
17 ein Leitrohr 16 von großem Durchmesser befestigt; dieses Leitrohr setzt sich
normalerweise aus mehreren relativ kurzen Rohrabschnitten zusammen. Bei der gezeigten
Anordnung ist das Anschlußstück 17 des Bohrlochkopfes am oberen Ende eines Preventers
18 befestigt, der gemäß F i g. 1 auf einem doppelten Backen-Preventer 20 angeordnet
ist; letzterer ist seinerseits mit dem Verrohrungskopf 21 des Bohrlochkopfaggregats
14 verbunden. Das obere Ende des Leitrohrs 16 ist am Bohrfahrzeug 11 mittels Seilen
22 und 23 befestigt, durch welche das obere Ende des Leitrohrs mehr oder weniger
genau in der Mitte eines sich durch das Fahrzeug 11 erstreckenden Bohrschlitzes
24 gehalten wird.
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In das Leitrohr 16 sind ein oder mehrere flexible Verbindungen nach
der Erfindung eingeschaltet. Während der Bohrarbeiten erstreckt sich normalerweise
ein Bohrstrang aus Rohren von dem Fahrzeug 11 aus nach unten durch das Leitrohr
16 und in das Bohrloch hinein.
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Gemäß F i g. 2 setzt sich die flexible rohrförmige Verbindung 25 aus
mehreren rohrförmigen Abschnitten 26, 27, 28, 29, 30 und 31 zusammen. Die zwischen
den Enden liegenden Abschnitte 27, 28, 29 und 30 sind von gleicher Konstruktion,
während sich die an den Enden vorgesehenen Abschnitte 26 und 31 nur dadurch unterscheiden,
daß sie mit Verbindungsmitteln versehen sind, so daß man sie mit einem Rohr oder
einem anderen Geräteteil verbinden kann, das zusammen mit der flexiblen Verbindung
benutzt werden soll. Gemäß F i g. 2 ist der obere Abschnitt 26 mit einem Innengewinde
32 zum Einschrauben des unteren Endes des Leitrohrs 16 versehen, während der untere
Abschnitt 31 ebenfalls ein Gewinde ausweist oder einen Flansch 33 trägt, mittels
dessen der untere Abschnitt 31 am Anschlußstück 17 des Bohrlochkopfes befestigt
werden kann.
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Die einander benachbarten Enden von je zwei Abschnitten sind mit zusammenarbeitenden
Verbindungsmitteln versehen, die so ineinandergreifen können, daß sie eine Trennung
der betreffenden Abschnitte verhindern. Bei, der bevorzugten Ausbildungsform der
Erfindung haben diese Verbindungsmittel die Form mehrerer nach innen vorspringender
Fortsätze 35, an deren Unterseite die oberen Flächen eines entsprechenden Satzes
von nach außen gerichteten Fortsätzen 36 angreifen können, die auf der benachbarten
Wand des nächsten benachbarten Abschnitts vorgesehen sind. Gemäß F i g. 2 und 3
sind die nach außen ragenden Fortsätze 36 an einem Abschnitt 37 von kleinerem Durchmesser
ausgebildet, der teleskopartig in die Bohrung am oberen Ende des benachbarten Verbindungsabschnitts
paßt, wobei dieses obere Ende den normalen Durchmesser hat. In F i g. 3 ist der
Abstand 38 zwischen den nach innen ragenden Fortsätzen 35 größer als die Breite
der nach außen vorspringenden Fortsätze 36, und der Abstand 39 zwischen den Fortsätzen
36 ist größer als die Breite der nach innen ragenden Fortsätze 35, so daß sich die
Fortsätze 36 an den Fortsätzen 35 eines benachbarten Abschnitts vorbei bewegen können;
i sobald dies geschehen ist, kann man einen Abschnitt gegenüber einem benachbarten
Abschnitt drehen, bis die äußeren Fortsätze 36 direkt unter den inneren Fortsätzen
35 des sich anschließenden Abschnitts liegen.
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Gemäß F i g. 2 werden zwei Abschnitte, z. B. die Abschnitte 28 und
29, gegen relative Drehbewegungen durch Halteorgane 41 gesichert, die in jeden Abschnitt
derart versenkt eingebaut sind, daß das nach innen vorspringende Ende jedes Halteorgans
41 in einen senkrechten Schlitz 42 des zugehörigen, nach außen ragenden Fortsatzes
36 eingreift. Die Schlitze 42 haben vorzugsweise eine erhebliche Länge in der Richtung
der Längsachse des Abschnitts, damit sich die Halteorgane 41 in den zugehörigen
Schlitzen 42 bewegen können, wenn ein Abschnitt gegenüber einem benachbarten Abschnitt
gekippt wird.
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Zwischen je zwei benachbarten Abschnitten der flexiblen Rohrverbindung
25 ist ein Dichtungsring 43 angeordnet, der jeweils auf der Oberseite der nach innen
ragenden Fortsätze 35 liegt; ein zweiter Dichtungsring 44 ist vorzugsweise unter
den nach außen ragenden Fortsätzen 36 angeordnet. Damit die Dichtungen 43 und 44
ihre Ringform beibehalten, sind vorzugsweise Ringe 45 und 46 aus Metall zwischen
dem Dichtungsring 43 und den Fortsätzen 35 sowie zwischen dem Dichtungsring 44 und
den Fortsätzen 36 vorgesehen. Um jeweils zwei Abschnitte der Rohrverbindung 25 zusammenzubauen,
ist es erforderlich, eine axiale Kraft aufzubringen, um die Dichtungsringe 43 und
44 so weit zusammenzudrücken, daß man den einen Abschnitt der Verbindung etwas gegenüber
dem anderen Abschnitt drehen kann, um die Fortsätze 35 und 36 in Eingriff miteinander
zu bringen. Nachdem die gesamte Rohrverbindung zusammengebaut worden ist, bleiben
sämtliche Dichtungsringe 43 und 44 ständig Druckkräften ausgesetzt; sowohl dann,
wenn die Achse der Rohrverbindung 25 senkrecht verläuft, als auch dann, wenn die
Rohrverbindung nach der einen oder anderen Seite ausgelenkt bzw. durchgebogen wird.
Die Dichtungsringe 43 und 44 zwischen benachbarten Abschnitten können somit als
nachgiebige Druckringe bezeichnet werden.
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Um die Rohrverbindung 25 und insbesondere die Dichtungsringe 43 und
44 zu schützen, ist die Rohrverbindung mit ihre Flexibilität begrenzenden Mitteln
versehen, die auf verschiedene Weise ausgebildet sein können. Beispielsweise kann
man die Auslenkung des Abschnitts 30 gegenüber dem benachbarten Abschnitt 31 dadurch
begrenzen, daß man die Breite der Räume 45 a zwischen den nach außen ragenden
Fortsätzen 36 des Abschnitts 30 und der benachbarten Innenwand des Abschnitts 31
und entsprechend die Breite der Räume oder Spalte 46 a zwischen den nach innen ragenden
Fortsätzen 35 des Abschnitts 31 und der benachbarten Außenfläche des Abschnitts
30 begrenzt. Je breiter der Spielraum bei 45 a und 46 a ist, eine
desto größere Auslenkung ist zwischen den Abschnitten 30 und 31 möglich. In einer
anderen Ausbildungsform umfassen die Mittel zum Begrenzen der Auslenkung die zusammenarbeitenden
Schultern 47 und 48 an benachbarten Abschnitten; die Schulter 47 ist an dem einen
kleineren Durchmesser aufweisenden Teil 37 jedes Abschnitts ausgebildet und
kann an jeder der Schultern 48 angreifen, die auf der Innenseite der nach innen
ragenden Fortsätze 35 der benachbarten Abschnitte vorgesehen sind. Aus F i g. 2
ist ersichtlich, daß die nachgiebigen Dichtungen 43 und 44 nicht weiter zusammengedrückt
werden können, wenn die Schultern 47 und 48 aneinander angreifen.