DE1194350B - Rohrkupplung, insbesondere fernsteuerbare Rohrkupplung - Google Patents

Rohrkupplung, insbesondere fernsteuerbare Rohrkupplung

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DE1194350B
DE1194350B DES80130A DES0080130A DE1194350B DE 1194350 B DE1194350 B DE 1194350B DE S80130 A DES80130 A DE S80130A DE S0080130 A DES0080130 A DE S0080130A DE 1194350 B DE1194350 B DE 1194350B
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pipe coupling
piston
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pressure medium
sleeve
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DES80130A
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Ronald Lamar Geer
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Shell Internationale Research Maatschappij BV
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Shell Internationale Research Maatschappij BV
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    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/01Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells specially adapted for obtaining from underwater installations
    • E21B43/013Connecting a production flow line to an underwater well head

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Description

  • Rohrkupplung, insbesondere fernsteuerbare Rohrkupplung Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Rohrkupplung, insbesondere fernsteuerbare Rohrkupplung, zum Verbinden eines Unterwasser-Bohrlochkopfaggregats einer Unterwasser-Tiefbohrung zur Gewinnung von öl mit einer Unterwasserrohrleitung, z. B. eine sich auf dem Meeresboden erstreckende Förderleitung. Ferner betrifft die Erfindung eine hydraulische Betätigungseinrichtung für die Kupplung, mit deren Hilfe zwei Rohrleitungen ferngesteuert miteinander verbunden oder voneinander gelöst werden können.
  • In neuerer Zeit ist es beim Anlegen von Tief-Bohrungen zur Gewinnung von Öl üblich geworden, Tiefbohrungen in Küstennähe unter Wasser mit einer Bohrlochkopfausrüstung zu versehen, die unmittelbar am Meeresboden oder in dessen Nähe angeordnet ist, so daß keine Gefahr einer Beschädigung durch Schiffe besteht. Die auf dem Meerseboden angeordneten Einrichtungen sind jedoch der korrodierenden Wirkung des Seewassers und einer Schädigung durch pflanzliche und tierische Lebewesen ausgesetzt, welche sich an Metallkonstruktionen unter der Wasseroberfläche ansetzen.
  • Da es von Zeit zu Zeit erforderlich ist, die Tiefbohrung zum Zwecke der Wartung oder Instandsetzung zugänglich zu machen, ist es erwünscht, eine Unterwasser-Bohrlochkopfkonstruktion von geeigneter Ausbildung zur Verfügung zu haben, die sich leicht vom oberen Ende des Bohrlochs trennen und an die Wasseroberfläche bringen läßt.
  • Wenn unter Anwendung der bis jetzt gebräuchlichen Verfahren eine Bohrlochkopfausrüstung vom oberen Ende einer Tiefbohrung abgenommen werden soll, muß sich zunächst ein Taucher auf den Meeresboden begeben, um die Förderleitung vom Bohrlochkopf zu trennen. Anderenfalls muß man den dem Bohrlochkopf benachbarten Teil der Förderleitung zusammen mit dem Bohrlochkopfaggregat an die Wasseroberfläche bringen, wenn das Aggregat von einer Unterwasser-Tiefbohrung getrennt und an die Oberfläche gebracht wird. Taucher können jedoch nur bis zu einer relativ geringen Wassertiefe von bis zu etwa 45 m arbeiten.
  • Ein Ziel der Erfindung besteht nunmehr darin, eine fernsteuerbare, .hydraulisch zu betätigende Rohrleitungskupplung zu schaffen, mit der eine Unterwasserrohrleitung mit einem unter Wasser liegenden Bohrlochkopf verbunden werden kann, der - eine Unterwasser-Tiefbohrung in Küstennähe abschließt und zum Steuern der ölproduktion aus dem Bohrloch dient.
  • Eine erfindungsgemäß ausgebildete Rohrkupplung, insbesondere fernsteuerbare Rohrkupplung, zum Verbinden eines Unterwasser-Bohrlochkopfaggregats mit einer Unterwasserrohrleitung ist gekennzeichnet durch zwei mit ihren Strömungskanälen in gleichachsige Fluchtung zu bringende Kupplungsteile, von denen das Steckteil mit einer seinen Strömungskanal umgebenden Dichtungsfläche versehen ist, während das Buchsenteil ein vorzugsweise zentral angeordnetes feststehendes Führungsrohr umfaßt, das eine axial verschiebbare Muffe trägt, welche in Richtung auf das Steckteil bewegt werden kann, um mit abdichtender Wirkung an dessen Dichtungsfläche anzugreifen, und das Buchsenteil ferner mit einer Antriebseinrichtung (Kolbenkopf 73) versehen ist, mit der die Muffe gegenüber dem Führungsrohr bewegt werden kann.
  • Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
  • F i g. 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Bohrlochkopfausrüstung, die am Meeresboden angeordnet ist und eine erfindungsgemäße Rohrleitungs-Kupplungseinrichtung umfaßt; F i g. 2 ist eine Seitenansicht .des auch in F i g. 1 gezeigten Mechanismus zum - Herablassen des Rohrleitungs-Kupplungsaggregats F i g. 3 und 4 zeigen jeweils im Längsschnitt das hydraulisch zu betätigende Rohrleitungs-Kupplungsaggregat im gelösten bzw.--im gekuppelten Zustand.
  • In F i g. 1 erkennt man eine Tragkonstruktion 11 für ein Bohrlochkopfaggregat, die mehrere miteinander verbundene Querträger 12 und Verstrebungen 13 umfaßt. Die untersten Querträger 12 ruhen auf einer Unterlage 14 aus Zement, die auf dem Meeresboden im Wege des Gießens hergestellt worden ist. Ein Verrohrungskopf 15 ist an der Tragkonstruktion 11 befestigt, und er wird vorzugsweise zusammen mit der Tragkonstruktion eingebaut, wenn die Tragkonstruktion oberhalb des Punktes angeordnet wird, an welchem die Tiefbohrung angelegt werden soll.
  • Es sind geeignete Einrichtungen vorgesehen, um Teile der Bohrlochausrüstung so zu führen, daß man sie auf dem Verrohrungskopf 15 anordnen kann, und zwar sowohl während der Bohrarbeiten als auch danach; gemäß F i g. 1 umfassen die senkrechten Teile der Tragkonstruktion 11 senkrecht angeordnete Führungsrohre 17, und in die Wand jedes dieser Führungsrohre ist ein senkrechter Schlitz 18 eingeschnitten. Jeder Teil der Ausrüstung, der herabgelassen und auf dem Verrohrungskopf 15 angeordnet werden soll, ist mit zwei oder mehr Führungsarmen 21 versehen, die in die Führungsschlitze 18 von zwei oder mehr der Führungsrohre 17 eingreifen und an ihren äußeren Enden mit konischen Führungskörpern 22 versehen sind. Der Durchmesser der Führungskörper 22 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser der Führungsrohe 17, und ihr unteres Ende verjüngt sich nach unten.
  • Am oberen Ende jedes Führungsrohres 17 ist ein kegelförmiger Flansch oder Trichter 23 angebracht, mittels dessen der betreffende Führungskörper 22 bei seiner Abwärtsbewegung so geführt wird, daß er in das Führungsrohr 17 eintritt. Jeder Führungskörper 22 besitzt eine durchgehende senkrechte Öffnung, deren Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser der Führungsseile 24, die an ihren unteren Enden an der Tragkonstruktion befestigt sind, und zwar innerhalb der unteren Enden der Führungsrohre 17, und sich von dort aus bis über die Wasseroberfläche erstrecken, wo sie an einem Bohrschiff oder Kahn (nicht dargestellt) aufgehängt sind, von dem aus die Bohrarbeiten durchgeführt werden.
  • Gemäß F i g.1 sind die Führungsarme 21 mit einem Behälter 25 verbunden, der als Umschließung für die Bohrlochkopfausrüstung oder für die Einrichtung zum Steuern der .Förderung aus dem Bohrloch verwendet werden kann. Um die Zeichnung und die Beschreibung zu vereinfachen, umfaßt das gezeigte Bohrlochkopfaggregat zwei Steuerventile 26 und 27, die in einer an das Bohrloch angeschlossene Produktionsleitung 28 eingeschaltet sind. Zwar zeigt die Zeichnung nur einen einzigen Verrohrungsstrang 30 und einen einzigen Produktionsrohrstrang 31, die sich beide nach unten in das Bohrloch hinein erstrecken, doch sei bemerkt, daß die erfindungsgemäße Einrichtung auch zur Verwendung bei Bohrlöchern mit mehreren Verrohrungs- und Leitungssträngen geeignet ist.
  • Normalerweise umfaßt das in den Behälter 25 eingeschlossene Aggregat zum Steuern der Förderung bzw. des Bohrlochkopfes die erforderlichen Rohrleitungen, Ventile, Drosseln und andere Vorrichtungen, die normalerweise miteinander verbunden und am oberen Ende einer Tiefbohrung angeordnet sind; diese Einrichtung wird auch als Produktionskreuz bezeichnet; ferner umschließt der Behälter die benötigten hydraulischen oder elektrischen Systeme mit den erforderlichen Pumpen, Behältern und Motoren, mittels deren die Ventile an der Mündung der Tiefbohrung von einer fernhegenden Stelle aus betätigt werden können.
  • Der Behälter 25 wird zusammen mit den darin befindlichen Einrichtungen normalerweise mit Hilfe eines sogenannten Einbau-Stranges 32 herabgelassen und in seine Betriebsstellung gebracht; am unteren Ende des Rohrstranges ist ein Anschluß 33 angebracht, der mit dem oberen Teil des Behälters 25 oder dessen Eintrittsgehäuse 34 verbunden sein kann. Das Eintrittsgehäuse 34 kann von beliebiger geeigneter Konstruktion sein, um bei Bohrlochkopfaggregaten von Unterwasser-Tiefbohrungen verwendet zu werden. Ein Verschluß dieser Art ermöglicht es, das Bohrloch erneut zugänglich zu machen, um erforderlich gewordene Arbeitsgänge durchzuführen. Während der normalen Produktion eines Bohrlochs sind der Rohrstrang 32, der Anschluß 33 und alle etwa darin angeordneten Steigrohrstränge 35 und 36 von dem Bohrlochkopf getrennt, und sie befinden sich nach dem Hochziehen an der Oberfläche. Wenn die Führungsseile 24 nicht benötigt werden, läßt man sie zum Meeresboden herabfallen, wo sie später mit Hilfe von Greifhaken oder anderen Einrichtungen wieder geborgen werden können, wenn man sie erneut benutzen will, um Einrichtungen zum Bohrlochkopf herabzulassen.
  • Die Produktionsleitung 28 ist außerhalb des Behälters 25 kreisbogenförmig gekrümmt, und dieser Kreisbogen hat einen Radius von erheblicher Größe, so daß man die verschiedensten Werkzeuge, Geräte und andere Vorrichtungen über die Produktionsleitung in das Bohrloch einführen kann; es sei jedoch bemerkt, daß es nicht unbedingt erforderlich ist, eine solche Krümmung der Förderleitung 28 vorzusehen. Dort, wo die Förderleitung 28 waagerecht an dem Behälter 25 vorbeiführt, ist sie mit dem Behälter durch Verschweißen, Verspannen oder Verschrauben starr verbunden.
  • In die Produktionsleitung 28 ist an einem dem Bohrlochkopfaggregat bzw. dem Behälter 25 nahe benachbarten Punkt ein Rohrleitungs-Verbindungsaggregat eingeschaltet, das ein Außenteil 40 und ein Innenteil 41 umfaßt. Das Innenteil 41 dieses Aggregats ist vorzugsweise fest auf einem Wagen oder Schlitten 42 angeordnet, der gemäß F i g. 2 seinerseits mit Hilfe von Streben 43, 44 und 45 an einem oder mehreren kegelförmigen Führungskörpern 46 und 47 befestigt ist. Die Führungskörper 46 und 47 sind längs eines Führungsseiles 48 verschiebbar, das sich nach unten durch ein senkrechtes Führungsrohr 51 ähnlich den Führungsrohren 17 erstreckt; auch dieses Führungsrohr ist mit einem Längsschlitz 52 und am oberen Ende mit einem kegelförmigen Einführungsflansch oder Trichter 53 versehen. In dem Führungsrohr 51 ist ein Anschlag angeordnet, der die Abwärtsbewegung der Führungskörper 46 und 47 längs des Führungsrohres 51 begrenzt, so daß der Schlitten 42 dann, wenn er das untere Ende seiner Bewegungsstrecke erreicht, eine solche Lage einnimmt, daß sich das Innenteil 41 des Kupplungsaggregats auf gleicher Höhe mit dem Außenteil 40 befindet. Gegebenenfalls kann man diese Konstruktion so abändern, daß auf die Verwendung eines Anschlags im Inneren des Führungsrohres 51 verzichtet wird und statt dessen der Schlitz 52 einfach an einem Punkt oberhalb des unteren Endes des Rohres 51 endet, dessen Lage so gewählt ist, daß die Abwärtsbewegung des unteren Führungskörpers 47 in der richtigen Höhe begrenzt wird.
  • Durch den Längsschlitz 52 des Führungsrohres 51 werden der Schlitten oder Träger 42 und das Führungsseil 48 so ausgerichtet, daß das Innenteil 41 der Rohrkupplung im wesentlichen gleichachsig mit dem Außenteil 40, jedoch in einem Abstand von letzterem angeordnet wird. Bei manchen Anlagen kann es sich als zweckmäßiger erweisen, das Innenteil 41 der Rohrkupplung mit Hilfe eines Schlittens 42 herabzulassen, der an zwei parallelen Führungsseilen 48 aufgehängt ist, welche in zwei parallelen Führungsrohren 51 enden. Der sich an das Innenteil 41 der Rohrkupplung anschließende Teil 28a der Förderleitung ist vorzugsweise flexibel, doch kann er auch starr und vorher in die geeignete Form gebracht worden sein, um die Durchführung der Arbeiten zu erleichtern, mittels deren er zum Meeresboden herabgelassen und mit dem Außenteil 40 der Rohrkupplung verbunden wird. Wenn das Bohrloch mit zwei oder mehr Förderleitungen ausgerüstet ist, wird das Bohrlochkopfaggregat natürlich entsprechend mit zwei oder mehr Rohrkupplungen 40-41 versehen.
  • Die Rohrkupplung 40-41 zur Verwendung in Verbindung mit der Unterwasserrohrleitung 28 a, die an den Bohrlochkopf angeschlossen werden soll, umfaßt ein Gehäuse, durch das die arbeitenden Teile gegen Korrosion durch Seewasser und Bewuchs durch Lebewesen geschützt werden. Um die Herstellung der Leitungsverbindung zu erleichtern, wird die Rohrkupplung 40-41 waagerecht oder unter einem etwa 45° nicht überschreitenden Winkel angeordnet. Ferner ordnet man die erfindungsgemäße Rohrkupplung auf einer Seite des Bohrlochkopfaggregats so an, daß nach dem Lösen der Kupplung entweder das Innenteil 41 zusammen mit der Rohrleitung 28 a oder das Außenteil 40 zusammen mit dem Bohrlochkopfaggregat und dem Behälter 25 an die Oberfläche gebracht werden kann, während das betreffende andere Teil der Kupplung und die darin angeschlossenen Einrichtungen am Meeresboden ihre ursprüngliche Lage beibehalten. Die Kupplung 40-41 ist für eine Kraftbetätigung und Fernsteuerung mit Hilfe pneumatischer, hydraulischer oder elektrischer Energie eingerichtet, wobei die elektrischen Zuleitungen oder die Druckmittelleitungen von anderen Teilen unabhängig nach oben zur Wasseroberfläche führen. Die in F i g. 3 und 4 gezeigte Rohrkupplung 40-41 ist mit einer hydraulischen Betätigungseinrichtung versehen. Das Außenteil 40 der Kupplung enthält einen Abdichtungs- und Verriegelungsmechanismus, der er ermöglicht, eine nach außen abgedichtete Verbindung mit dem Innenteil 41 der Kupplung herzustellen. Das Außenteil 40 umfaßt ein zentrales rohrförmiges Bauteil 61, das eine Verlängerung der Förderleitung 28 bildet und z. B. durch eine Gewindeverbindung 62 fest mit ihr verbunden ist. Bei 63 ist der Außendurchmesser des rohrförmigen Bauteils 61 herabgesetzt, so daß ein Sitz für das eine Ende einer Hülse 64 vorhanden ist, die eine Verlängerung der Förderleitung 28 a bildet. Bei 65 ist der Außendurchmesser des rohrförmigen Bauteils 61 weiter herabgesetzt, so daß ein ringförmiger Strömungskanal 66 vorhanden ist, der an einem Ende an eine Druckmittelleitung 56 angeschlossen ist. Die Außenfläche der Hülse 64 und die Außenfläche des rohrförmigen Bauteils 61 sind dort, wo das Bauteil 61 seinen größten Durchmesser be-_ sitzt, miteinander bündig, so daß diese Teile ein Führungsrohr bilden, längs dessen ein rohrförmiger Kolben 67 verschiebbar ist. Der Innendurchmesser des Kolbens 67 ist über einen Teil der Länge des Kolbens vergrößert, so daß ein ringförmiger Strömungskanal 70 zwischen der Innenwand des Kolbens 67 und der Außenfläche der Hülse 64 vorhanden ist. Die Kammer, in der sich der Kolben 67 verschieben kann, wird durch ein gleichachsig angeordnetes Hülsen- oder Rohrteil 71 abgegrenzt, das bei 79 in Gewindeverbindung mit dem Ende der Förderleitung 28 steht. Der Innendurchmesser des rohrförmigen Bauteils 71 ist über einen erheblichen Teil der Länge dieses Bauteils vergrößert, so daß ein ringförmiger Strömungskanal 72 zwischen der Außenfläche des Kolbens 67 und der Innenwand des rohrförmigen Bauteils 71 vorhanden ist. Der ringförmige Strömungskanal 72 bildet die Kolbenkammer, in welcher sich der Kopf 73 des Kolbens 67 bewegen kann. Die Länge der Kammer 72 bestimmt die Hublänge des Kolbens 67. Somit ist ersichtlich, daß die Länge der Kammer 72 mindestens gleich der Strecke sein muß, längs deren sich das andere Ende 68 des Kolbens 67 bewegen muß, um mit abdichtender Wirkung in eine Bohrungserweiterung 74 des Innenteils 41 der Rohrkupplung eingreifen zu können.
  • Durch das die Zylinderwand für den Kolbenkopf 73 bildende rohrförmige Bauteil 71 erstreckt sich ein Strömungskanal 75, der am einen Ende der Rohrkupplung eine Verbindung zwischen einer Druckmittelleitung 55 und dem Raum außerhalb des anderen Endes des rohrförmigen Bauteils herstellt. über einen erheblichen Teil der Länge der Kolbenwand 67 erstreckt sich ein Strömungskanal 76, der über eine COffnung 77 auf der rechten Seite des Kolbenkopfes 73 in Verbindung mit der ringförmigen Kammer 72 steht. Der ringförmige Strömungskanal 66 ist durch einen Kanal 78 mit der Druckmittelleitung 56 am Ende der Rohrkupplung verbunden.
  • Ein Bundteil 81, das zusammen mit dem Kolbenkopf 73 einen Tandemkolbenkopf bildet, ist bei 82 durch eine Gewindeverbindung mit der Außenfläche des Kolbens 67 verbunden, und zwar entweder im Anschluß an das rohrförmige Bauteil 71 oder in einem Abstand vom Kopf 73 des Kolbens 67, welcher gleich der Hublänge des Kolbens oder etwas größer ist. An der Außenfläche des ringförmigen Bundteils oder Tandemkolbens 81 ist ein zylindrisches Gehäuse 84 befestigt, das ebenfalls mit abdichtender Wirkung am Ende 85 des rohrförmigen Bauteils 71 angreift. Das Ende 85 des rohrförmigen Bauteils 71 hat aus konstruktiven Gründen vorzugsweise einen größeren Durchmesser, so daß man ein Bundteil 81 von erheblicher Wandstärke verwenden kann, um die Fläche zu vergrößern, die von dem Druckmittel beaufschlagt wird, und damit man das erforderliche Ventil- und Leitungsaggregat unterbringen kann, das zum Entriegeln der erfindungsgemäßen Rohrkupplung dient.
  • Der Kolbenkopf 73 bewegt sich in einer durch die ringförmige Hülse 64 und das rohrförmige Bauteil 71 abgegrenzten Kammer. Zwar könnte man das einen größeren Durchmesser aufweisende Ende 85 des rohrförmigen Bauteils 71 als einen Kolben betrachten, der sich in der durch das zylindrische Gehäuse 84 auf der Außenseite und durch den Kolben 67 auf der Innenseite begrenzten Kammer bewegt, doch wird aus Gründen der Deutlichkeit das dickere Ende 85 des rohrförmigen Bauteils 71 im folgenden als das feststehende Ende einer Kolbenkammer betrachtet, denn das rohrförmige Bauteil ist bei 79 fest mit der Förderleitung 28 verbunden. Mit anderen Worten, das Bundtei181 wird als Tandemkolben betrachtet, der an dem Kolben 67 befestigt ist und sich zusammen mit diesem bewegt, wobei die Außenfläche des Kolbens 67 und die Innenwand des Gehäuses 84 die Kolbenkammer abgrenzen, in die das Druckmittel eingeleitet wird, um den Kolben 67, das Bundteil 81 und das Gehäuse 84 entlang der Achse des zentralen rohrförmigen Bauteils 61 zu bewegen. Eine Öffnung 88 in dem rohrförmigen Bauteil 71 bildet eine Verbindung zwischen dem Strömungskanal 75 und dem äußeren Raum am Ende der Kammer 72, so daß das Druckmittel zur Außenfläche des Kolbens 73 geleitet werden kann, um den Kolben nach rechts zu bewegen.
  • Ein Verlängerungsabschnitt 86 eines zylindrischen Gehäuses 84 besitzt einen größeren Durchmesser, so daß eine Wand von erheblicher Dicke vorhanden ist, in welcher der Verriegelungsmechanismus der Rohrkupplung untergebracht werden kann. Ein Teil der Wand am Ende 86 des zylindrischen Gehäuses 84 ist so ausgespart, daß eine Kolbenkammer 90 vorhanden ist, in der sich ein Ringkolben 91 bewegen kann. Der Ringkolben 91 ist an einem Verriegelungskolben 92 befestigt und zusammen mit diesem verschiebbar; der Verriegelungskolben 92 kann entweder ringförmig ausgebildet sein, oder er kann mehrere einzelne Verriegelungsorgane umfassen, die an mehreren Verriegelungsklauen 93 angreifen können, welche in eine Verriegelungsnut 94 an der Außenfläche des Innenteils der Kupplung eingreifen können, wie es in F i g. 4 gezeigt ist. Der Verriegelungskolben 92 besitzt eine sich zum äußeren Ende des Kolbens verjüngende Stirnfläche 95, die an entgegengesetzt geneigten Flächen 96 der Verriegelungsklauen 93 angreifen können, um die Klauen in den Verriegelungskolben 92 hineinzuschwenken, so daß das Außenteil 40 der Rohrkupplung gegenüber dem Innenteil zurückgezogen werden kann.
  • Die Verriegelungsklauen 93 stehen unter Federspannung; zu diesem Zweck sind Federn ähnelnde Arme 97 vorgesehen, die es den Klauen 93 ermöglichen, normalerweise durch Schlitze 98 nach innen zu ragen. Ein Verriegelungskopf 101 ist am Ende des Verriegelungskolbens 92 vorgesehen, um die Klauen 93 im Eingriff mit der Ringnut 94 des Innenteils 41 der Rohrkupplung zu halten, wie es in F i g. 4 gezeigt ist.
  • Bei der in F i g. 4 gezeigten Verriegelungsstellung ist eine Kammer 102 im hinteren Teil des Kolbens 91 zwischen der Außenfläche des Bundes 81 und der Innenfläche des Verriegelungskolbens 92 vorhanden. Gleichzeitig wird eine weitere Kammer 103 zwischen dem Bundteil 81 und dem verdickten Ende 85 des rohrförmigen Bauteils 71 sowie zwischen dem zylindrischen Gehäuse 84 und dem Kolben 67 abgegrenzt. Bei der Verriegelungsstellung stehen die Kammern 102 und 103 über Strömungskanäle 104 und 105 sowie über einen Kanal 108 eines unter Federspannung stehenden Ventilorgans 106 in Verbindung, da dieses Ventilorgan gemäß F i g. 4 durch die innere Stirnfläche 107 des Kupplungsinnenteils 41 nach innen gedrückt worden ist, um die Kanäle 104 und 105 über den Kanal 108 miteinander zu verbinden.
  • Der Kolben 91 weist einen Kanal 110 auf, während das zylindrische Gehäuse 84 mit einem Kanal 111 versehen ist; in dem Bundteil 81 ist ein weiterer Kanal 112 ausgebildet. Die Kanäle 110, 111 und 112 bilden einen durchgehenden Strömungskanal, so daß bei der entriegelten Stellung die Kammer 90 auf der einen Seite des Ringkolbens 91 über die Kanäle 110, 111, 112, 76 und 77 in Verbindung mit der ringförmigen Kammer 72 steht. Die Kammer 90 ist ferner über einen Kanal 113 in dem Bundteil 81, einen Kanal 114 in dem Kolben 67 und eine Öffnung 115 in der ringförmigen Hülse 64 mit der Druckmittelleitung 56 verbunden, wobei diese Verbindung auch den ringförmigen Strömungskanal 66 und den Kanal 78 umfaßt. Der ringförmige Strömungskanal 70 zwischen dem Kolben 67 und der Hülse 64 ist über die Öffnung 115 ständig mit dem ringförmigen Strömungskanal 66 und daher auch über den Kanal 78 mit der Druckmittelleitung 56 verbunden. Die Außenfläche des Kolbens 67 ist nahe dem Ende 68 des Kolbens mit Dichtungsmitteln versehen, z. B. mit Dichtungsringen 116 von kreisrundem Querschnitt od. dgl., die eine erste Abdichtung zwischen den beiden Hauptteilen der Rohrkupplung bewirken. Die Innenfläche des zylindrischen Gehäuses 84 oder die Außenfläche des Kupplungsinnenteils 41 ist mit einer Dichtung 120 ausgerüstet, welche den Raum zwischen dem Gehäuse 84 und dem Innenteil 41 der Kupplung abdichtet. Die Enden des Außenteils 40 und des Innenteils 41 sind bei 117 bzw. 118 abgeschrägt, um die beiden Teile der Kupplung aufeinander auszurichten, wenn das Außenteil auf das Innenteil aufgeschoben wird.
  • Um die beiden Teile der Rohrkupplung nach F i g. 3 miteinander zu verbinden, wird der Kupplung ein Druckmittel von einer geeigneten Quelle aus über die Leitung 55 zugeführt. Dieses Druckmittel strömt durch den Kanal 75 und die Öffnung 88, so daß ein Druck auf die Kolben 81 und 73 ausgeübt wird, um sie zusammen mit dem zylindrischen Gehäuse 84 und den Verriegelungsklauen 93 nach rechts zu bewegen. Wenn sich das zylindrische Gehäuse 84 dem Innenteil 41 der Kupplung nähert, bewirken die abgeschrägten Flächen 117 und 118 der beiden Kupplungsteile, daß diese Teile aufeinander ausgerichtet werden, damit sich das mit den Dichtungsringen 116 ausgerüstete Ende 68 des Kolbens 67 in die Bohrungserweiterung 74 des Innenteils 41 hineinbewegt und in Berührung mit den Flächen der Bohrungserweiterung tritt. Das Ende 68 des Kolbens 67 gleitet in die Bohrungserweiterung 74 hinein, bis die Stirnfläche 107 des Innenteils 41 das Umschaltventilorgan 106 nach links schiebt, so daß der Kanal 108 in Fluchtung mit den Kanälen 104 und 105 gebracht wird. Bei dieser Stellung befinden sich die Verriegelungsklauen 93 über den Schlitzen 98, so daß sie in die Ringnut 94 an der Außenfläche des Innenteils 41 eingreifen können. Bei der in F i g. 4 gezeigten Stellung des Ventilorgans 106 bewirkt die weitere Zufuhr eines Druckmittels über die Leitung 55 und den Kanal 75 zu der Kammer 103, daß über die Kanäle 105, 108 und 104 ein Druck auf die Kammer 102 aufgebracht wird, der auf die rechte Seite des Kolbens 91 wirkt und den Verriegelungskolben 92 veranlaßt, sich nach links zu bewegen, so daß der Verriegelungskopf 101 des Verriegelungskolbens an den Außenflächen der Klauen 93 angreift, um die Klauen fest in ihrer Lage zu halten.
  • Während die Kupplungsteile in der beschriebenen Weise miteinander verriegelt und gegeneinander abgedichtet werden, kann das Druckmittel aus der ringförmigen Kammer 72 über die Öffnung 77 und die Kanäle 76, 112, 111 und 110 zu der Kammer 90 entweichen, um von dort aus über die Kanäle 113 und 114, die Öffnung 115 und die Kanäle 66, 78 und 56 zu dem hier nicht gezeigten Behälter für das hydraulische Druckmittel zu gelangen.
  • Um die Teile der Rohrkupplung aus ihrer in F i g. 4 gezeigten Stellung zu lösen, wird das Druckmittel über die Leitung 56, die Kanäle 78 und 66, die öffnung 115 und die Kanäle 70, 114 und 113 zugeführt, um einen Druck auf die linke Stirnfläche des Kolbens 91 aufzubringen und diesen Kolben nach rechts zu drücken. Bei dieser Bewegung wird der Verriegelungskolben 92 nach rechts gedrückt, der Verriegelungskopf 101 wird an den Außenflächen der Klauen 93 vorbeibewegt, und die sich nach außen verjüngende Stirnfläche 95 des Verriegelungskolbens 92 greift an den entgegengesetzt geneigten Flächen 96 der Klauen 93 an, um die Klauen in ihre zurückgezogene Stellung nach F i g. 3 zu bringen. Wenn der Kolben 91 das rechte Ende seiner Hubstrecke erreicht, wird der Kanal 110 in diesem Kolben in Verbindung mit dem Kanal 111 des zylindrischen Gehäuses gebracht, so daß das Druckmittel aus der Kammer 90 über die Kanäle 110, 111, 112 und 76 sowie die Öffnung 77 ausströmt, um einen Druck auf die Unterseite des Kolbenkopfes 73 aufzubringen, so daß sich der Kolbenkopf nach links bewegt. Da sich der Kolben 91 gemäß F i g. 4 nach rechts bewegt hat, um die Klauen 93 zurückzuziehen, kann das Druckmittel aus der Kammer 102 über die Kanäle 104, 108 und 105 zu der Kammer 103 abströmen und von dort aus über den Kanal 75 und die Leitung 55 zu dem nicht gezeigten Behälter für das hydraulische Druckmittel zurückströmen. Gleichzeitig kann das Druckmittel aus der Kammer 72 auf der linken Seite des Kolbens 73 über die Öffnung 88 und die Leitung 55 zum Behälter zurückströmen.

Claims (10)

  1. Patentansprüche: 1. Rohrkupplung, insbesondere fernsteuerbare Rohrkupplung zum Verbinden eines Unterwasser-Bohrlochkopfaggregats mit einer Unterwasserrohrleitung, gekennzeichnet durch zwei mit ihren Strömungskanälen in gleichachsige Fluchtung zu bringende Kupplungsteile (40, 41), von denen das Steckteil (41) mit einer seinen Strömungskanal umgebenden Dichtungsfläche versehen ist, während das Buchsenteil (40) ein vorzugsweise zentral angeordnetes feststehendes Führungsrohr (61, 64, 71) umfaßt, das eine axial verschiebbare Muffe (67, 81, 84, 86) trägt, welche in Richtung auf das Steckteil (41) bewegt werden kann, um mit abdichtender Wirkung an dessen Dichtungsfläche anzugreifen, und wobei das Buchsenteil (40) ferner mit einer Antriebseinrichtung (Kolbenkopf 73) versehen ist, mit der die Muffe gegenüber dem Führungsrohr bewegt werden kann.
  2. 2. Rohrkupplung nach - Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsfläche des Steckteils (41) von der zylindrischen Innenfläche einer das Ende des zugehörigen Strömungskanals umgebenden Aussparung (74) gebildet wird und daß die verschiebbare Muffe (67, 81, 84, 86) des Buchsenteils (40) ein rohrförmiges Teil (67, 68) umfaßt, das an seiner Außenfläche mit Dichtungen (116) versehen ist, die mit abdichtender Wirkung an der zylindrischen Innenfläche der Aussparung angreifen können.
  3. 3. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbare Muffe (67, 81, 84, 86) eine mit dem Steckteil (41) zusammenwirkende Verriegelungseinrichtung (93) trägt.
  4. 4. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steckteil (41) und/oder die verschiebbare Muffe (67, 81, 84, 86) des Buchsenteils (40) mit konischen Flächen (117, 118) versehen sind, durch welche die beiden Kupplungsteile (40, 41) während des Herstellens einer Rohrleitungsverbindung aufeinander ausgerichtet werden.
  5. 5. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr (61, 64, 71) und die verschiebbare Muffe (67, 81, 84, 86) des Buchsenteils (40) so gestaltet sind, daß der eine Teil (67, 73) als ringförmiger Kolben in einem ringförmigen Zylinder (72) des anderen Teils arbeitet, und daß Druckmittelleitungen (55, 56) mit den so abgegrenzten Zylinderräumen verbunden werden können, um die Rohrkupplung zu betätigen.
  6. 6. Rohrkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der verschiebbaren Muffe (67, 81, 84, 86) Verriegelungsklauen (93) so angeordnet sind, daß sie in eine Nut (94) in der Außenfläche des Steckteils (41.) eingreifen können.
  7. 7. Rohrkupplung nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbare Muffe (67, 81, 84, 86) des Buchsenteils (40) mit einer Verriegelung (92, 101) für die Verriegelungseinrichtung (93) versehen ist, wobei diese Verriegelung mit Hilfe eines Druckmittels betätigt werden kann, um die Einrichtung (93) in ihrer Betriebsstellung bzw. ihrer Ruhestellung festzulegen. B.
  8. Rohrkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (104, 105) für das zum Zwecke des Festlegens der Verriegelungseinrichtung (93) in ihrer Betriebsstellung zuzuführende Druckmittel mit einem Ventil (106) od. dgl. ausgerüstet ist, das durch den Steckteil (41) geöffnet wird, wenn die Rohrleitungsverbindung hergestellt wird.
  9. 9. Rohrkupplung nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung 92, 101.) zum Festlegen der Verriegelungseinrichtung (93) in derjenigen Stellung, in welcher diese Einrichtung in ihrer Ruhestellung festgelegt ist, einen Kanal (114, 113, 110, 111, 112) für ein Druckmittel freigeben, um die verschiebbare Muffe (67, 81, 84, 86) in Richtung auf ihre zurückgezogene Stellung zu bewegen.
  10. 10. Rohrkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Kupplungsteil (41) mit einer Unterwasserrohrleitung (28 a) verbunden ist und durch einen Schlitten (42) unterstützt wird, der gegenüber einem Bohrlochkopfaggregat in senkrechter Richtung bewegbar ist, mit dem das zweite Kupplungsteil (40) verbunden ist, wobei die Anordnung derart ist, daß die Achse der Rohrkupplung im wesentlichen waagerecht verläuft und die beiden Kupplungsteile im entkuppelten Zustand auf entgegengesetzten Seiten einer zu dieser Achse im rechten Winkel stehenden Ebene liegen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2832517A1 (de) * 1978-02-06 1979-08-09 Regan Offshore Int Kupplung fuer unterwasser-abflussleitungen

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