DE1483743A1 - Vorrichtung zur Verbindung einer Foerderleitung mit einem Rohr einer Unterwassereinrichtung - Google Patents

Description

PATENTANWALT DR. HUGO WILCKEN 1483743

24 LÜBECK. BREITE STRASSE 92-54

Az.: P H 83 743.5

Anmelder: Armco Steel Corporation

Vorrichtung zur Verbindung einer Förderleitung mit einem Rohr einer Unterwassereinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbindung einer Förderleitung mit einem Rohr einer Unterwassereinrichtung bzw. eines Unterwasserbohrlochkopfes von einer oberhalb gelegenen Arbeitsstation aus.

Obwohl man sich in den vergangenen Jahren mit hohem Aufwand mit dem Problem beschäftigt hat, erfolgreich Bohrlöcher einzurichten, und obwohl viele neue Methoden und Ausrüstungen zur Durchführung dieser Einrichtungen geschaffen wurden, ist bisher keine voll zufriedenstellende Lösung für das Problem gefunden worden, leitungen von entfernter Stelle aus zu installieren, welche für die Förderung von Öl, Gas oder anderen strömenden Medien aus dem Bohrloch benötigt werden. Die Tatsache, daß das Bohrloch einen Bohrlochkopf einschließen kann, der in Tiefen von Hunderten oder sogar Tausenden von Metern liegen kann, ruft Schwierigkeiten hervor, welche ungewöh» lieh und im Vergleich mit den entsprechenden Arbeiten, die auf dem trocknen Land durchgeführt werden, groß sind. Somit ist es einerseits! unpraktisch, die Leitung mit dem Bohrlochkopf beispielsweise mittels einer Verbindungsvorrichtung zu verbinden, was eine seitliche Bewegung des Bohrlochkopfes erforderlich machen würde, da die seitlichen oder horizontalen Bewe-

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gungen am Bohrlochkopf von einer entfernten Betätigungsbasis aus nicht genau durchgeführt werden können, wobei als Betätigungsbasis ein Schwimmfahrzeug oberhalb des Bohrlochkopfes in Frage kommt. Andererseits sollte sich die Leitung seitlich vom Bohrlochkopf erstrecken, um sowohl abrupte Krümraungen zu vermeiden als auch zu ermöglichen, daß z.B. das Produktionskreuz ohne Behinderung der Leitung bzw. Produktionsleitung entfernt werden kann.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgemäß darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der auf einfache Weise Produktionsleitungen bzw. Förderleitungen an einer unter Wasser liegenden Bohrlocheinrichtung installiert werden können, wobei diese Installation von der Oberfläche des Gewässers aus durchgeführt werden soll und wobei die installierte Produktionsleitung sich schließlich seitlich vom Bohrloch fort erstreckt.

Eine weitere Aufgabe besteht in der Schaffung einer entfernt zu betätigenden verbesserten Verbindungseinrichtung für die Produktionsleitung, welche mit der Verbindungseinrichtung zusammengeschlossen werden sollen.

Weiterhin sollen Mittel für den Einbau von Leitungen geschaffen werden, wobei herkömmliche Führungssysteme zur Durchführung des Zubringens des Endes der Produktionsleitung zur Lage des Bohrlochkopfes verwendet werden und wobei derart vorgegangen werden soll, daß die Leitung auf dem Boden des Gewässers verlegt werden kann und sich seitlich vom Bohrlochkopf weg erstreckt.

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Es soll weiterhin eine Einrichtung geschaffen werden,welche genau zu einer unter Wasser liegenden Bohrlocheinrichtung mit herkömmlichen Führungsleitungen geführt werden kann und welche nach anfänglicher Installation von den Führungsleitungen getrennt ist, damit die Einrichtung ohne Behinderung durch die Führungsmittel gehandhabt werden kann.

Schließlich besteht eine weitere Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer Verbindungsvorrichtung, die von entfernter S1ö.le aus betätigt werden kann, um einen Rohrstrang od. dgl. mit einer Bohrlocheinrichtung zu verbinden, die die anfänglich in einer festen Lage gehalten wird bis die einleitende Betätigung durchgeführt ist und darauf in Richtung auf eine vorher bestimmte Lage bewegt und in dieser Lage festgelegt wird, um für normale Betätigungen mit dem Rohrstrang od. dgl. bereit und geeignet zu sein.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei der eingangserwähnten Vorrichtung das vertikale Ende mit der Unterwassereinrichtung angrenzend an einem stationären Verbinderaufbau mit einem Kanal bzw. Leitungsstück verbindet, der mit dem Rohr kommuniziert, und daß das Förderleitungsende in eine im wesentlichen horizontale Lage neigbar ist, in der es festgelegt ist und mit dem stationären Verbinderaufbau und dem Rohr kommuniziert.

Damit die erfindungsgemäßen Lösungen der vorher gestellten Aufgaben im einzelnen besser verstanden werden können, \irerden nunmehr besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.

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Fig. 1

u. 2 halbschematisehe Seitenansichten zur Darstellung der aufeinanderfolgenden Schritte zur Herstellung einer Verbindung zwischen einer Produktionsleitung und einem Unterwasserbohrlochkopf,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer Bohrlochkopfeinrichtung mit einem Leitungsverbinder gemäß einer Ausführungsform der Verbindung und die Aufnahme des Verbinders für die leitung in anfänglicher nach oben gerichteter Lage, wobei sich das Ende der Leitung der Aufnahme nähert, um in ihr festgelegt zu werden,

Fig. 4 einen horizontalen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 einen vertikalen Schnitt durch die Verbindereinrichtung des Bohrlochkopfes nach Fig. 3 und die Aufnahme für die Leitung in ihrer anfänglichen aufrechten Stellung, wobei das Ende der Leitung in der Aufnahme festgelegt ist,

Fig. 6 eine der Fig. 5 ähnliche Darstellung, bei der jedoch die Leitungsaufnahme sich in ihrer zweiten Stellung befindet, um eine abgedichtete Verbindung am Ende der Leitung zu sehaffen,

Fig. 7 eine der Fig. 6 ähnliche Ansicht, bei der sich verschiedene Teile der Verbindereinrichtung in derartigen Stellungen befinden, daß sie die Leitung mit dem Bohrlochkopf flüssigkeitsdicht verbinden,

Fig. 8 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie 8-8 in Fig. 7

Fig. 9 eine Seitenansicht eines Paßstückes für ein Leitungsende,

Fig.10 eine Seitenansicht eines mit Druckflüssigkeit betätigten Dichtungszylinders,

Fig.11 einen Schnitt im vergrößerten Maßstab längs der Linie 11-11 in Fig. 10

Fig.12 eine Seitenteilansicht eines Bohrlochkopfes gemäß den Fig. 1-11, wobei jedoch eine zu sätzliche durch Führungsmittel getragene Sttit-

, ze für die Leitung neben dem Bohrlochkopf

' vorgesehen ist,

Fig. 13 eintenJSch^Ltt nach Linie 13-13 in Fig. 12

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Mit der Vorrichtung nach der Anmeldung kann die Zufuhr des Endes einer Förderleitung bzw. Produktionsleitung nach unten zu einem nterhalb des Wasserspiegels liegenden Bohrlochkopf oder ähnlichen Yerbindungspunkt für die Leitung mit dem Bohrloch durchgeführt werden, und zwar von einer Arbeitsbasis aus, wie z.B. einem Schwimmfahrzeug, wobei sich der Endteil der leitung beim Absenken vertikal erstreckt, worauf die Leitung auf den Boden oder den Grund des Gewässers gelegt wird und wobei durch die sich ergebende translatorische Bewegung des Endteils der Leitung aus seiner anfänglichen aufrechten Stellungin seine endgültige horizontale Stellung die genaue Anpassung und Einstellung eines Leitungsverbinders bewirkt wird, an den das Ende der Produktionsleitung angeschlossen wird, wobei notwendigerweise das Ende der Leitung für eine dichte Verbindung mit einem Borhlochrohr geeignet ausgerichtet sein muß. Das Absenken des Leitungsendes zu dem unten liegenden Verbindungspunkt wird mit Hilfe des pblichen Führungssystems durchgeführt, welches Ausrüstungsgegenstände zwischen der Bedienungsbasis und dem Bohrlochkopf führt, wobei Jede Verbindung und Zuordnung zwischen dem Produktionsleitungsende und dem Führungssystem effektiv beendet ist, wenn einmal die Leitung mit dem Verbinder verbunden ist. Als besonders vorteilhafte Ausführungsform für einen Verbinder hat sich eine Einrichtung gezeigt, welche aus einem ersten stationären Aufbau mit einem Strömungskanal besteht, der geeignet über Leitungen mit dem Bohrlochrohr verbunden ist, und weiterhin aus einem zweiten Aufbau besteht, der aus seiner anfänglichen nach oben offenen Stellung zur Aufnahme des nach unten geführten Leitungsendes in eine Endstellung

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bewegbar ist, bei der das leitungsende im allgemeinen seitlich vom Bohrloch vorsteht und dicht mit dem Kanal des feststehenden Aufbaues des Verbinders kommunizierend verbunden werden kann.

In den Fig. 1 und 2 in Verbindung mit Fig. 3 ist dargestellt, wie die Verbindung eines Endes einer Produktionsleitung 1 mit einem Bohrlochrohr durchgeführt wird, und zwar über den geeigneten Leitungszweig 2 des Produktionskreuzes 3 für einen zweirohrigen Bohrlochkopf, der mit 4 beziffert ist. Der Bohrlochkopf ist vorteilhafterweise so ausgebildet, wie es in der deutschen Patentanmeldung A 46 872 VIa/5a beschrieben ist und besteht aus einem aufrechten Bohrlochglied,5, welches einen Produktionskörper 6 abstützt, Dieser Körper 6 trägt wiederum das Produktionskreuz 3 und ist mit diesem durch eine fernbetätigte Kupplung 7 verbunden, die gemäß der Kupplung ausgebildet sein kann, die in der USA-Patentschrift 3 228 715 beschrieben ist. Die Leitung 2 ist mit Hilfe von Führungskanälen, welche sich durch die Flansche des Körpers 6 und der Kupplung 7 erstrecken, mit einer Leitung 8 verbunden, die sich von der Kupplung 7 aus nach unten erstreckt, und zwar beginnend an der Seitenfläche des Körpers 6, um von dort aus bogenförmig nach unten und außen zu verlaufen und innerhalb des feststehenden Teiles 9 einer Leitungsverbin-.' dungsvorrichtung zu enden, die mit 10 beziffert ist und spä* ter im Zusammenhang mit den Fig. 4 bis 11 beschrieben wird.

Die Bohrlochkopfeinrichtung 4 liegt auf dem Boden oder auf der Sohle eines Gewässers, wie zum Beispiel der offenen See, und zwar eine beträchtliche Entfernung unterhalb der Opera-

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tions- bzw. Bedienungsbasis, welche ein auf der Wasseroberfläche schwimmendes Schiff oder Schwimmfahrzeug 12 sein kann. Der Bohrlochkopf schließt eine rechteckige Führungsbasis 13 mit vier parallelen aufrechten Führungsrohren 14 ein, die jeweils von einer anderen Ecke der Basis aus nach oben verlaufen und um gleiche radiale Abstände vom zentral gelegenen Bohrlochglied 5 räumlich voneinander getrennt angeordnet sind. Ein längliches Führungsglied 15 nach Art eines Kabels oder Rohres erstreckt sich vom Innenraum jedes Rohres 14 aus zu einer vom Schiff 12 getragenen Winde 16, welche einen konstanten Zug auf die Teile 15 ausübt. Die Basis 13 für die Führungsmittel, die Führungsrohre 14, die Führungsglieder 15 und die zugehörigen Führungseinrichtungen können so ausgebildet und angeordnet werden, wie es z.B. in den beiden USA-Patentschriften 2 808 229 und 3 143 171 beschrieben wird, und der Sinn dieser Führungssysteme besteht darin, daß Ausrüstungsgegenstände auf sichere Weise zum Bohrlochkopf geliefert und dort geeignet installiert werden können, und zwar von einem Schiff oder einer anderen Bedienungsbasis aus, ohne daß Hilfe von Tauchern benötigt wird. Es sei bemerkt, daß die Führungsrohre 14 mit vertikalen Schlitzen versehen sind, welche Führungsarme aufnehmen, die von der Einrichtung getragen werden, die in ihre Lage am Bohrlochkopf gebracht werden sollen, wobei die Führungsarme an ihren äußeren Enden in Muffenelementen enden, welche gleitend die entsprechenden Führungsglieder 15 umfassen und derart dimensioniert sind, daß sie gleitend in das zugehörige Führungsrohr passeni somit ist also das untere Bohrloch-·

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kopfglied 5 mit radial gerichteten Führungsarmen 17 ausgerichtet, welche mit den Führungsgliedern 15 und den Rohren zusammenarbeiten, um das Glied 5 relativ zu den unter ihm liegenden Elementen des Bohrlochkopfes zu zentrieren.

Der stationäre Teil 9 des Leitungsverbinders 10 ist starr auf der Kombination aus dem Glied 5 und den beiden Führungsarmen 17 befestigt und kann z.B. mit Platten 18 verschweißt sein, die wiederum mit dem Glied 5 und den Führungsarmen 17 verschweißt sind. Der Teil 9 ist zylinderisch ausgebildet und liegt mit seiner Achse nach außen vom Bohrlochkopf weg gerichtet und verläuft schräg nach unten in einen Winkel, der jeweils von der besonderen Einbauart abhängt und z. B. 45° betragen kann. An seinem äußeren Ende ist der Teil "9 mit räumlich voneinander getrennten in Längsrichtung verlaufenden und parallelen Beinen 19 ausgerüstet, welche eine Aufnahme 20 für eine Leitung drehbar abstützen. Wie noch später genauer beschrieben wird, kann die Aufnahme 20 um eine zum Teil 9 quer liegende Achse zwischen einer aufrechten Lage nach Fig. 4 und einer Lage verschwenkt werden, bei der sie koaxial in Bezug auf den Teil 9 ausgerichtet ist. Bei senkrechter Lage ist die Aufnahme 20 nach oben offen, um das Ende der Leitung aufzunehmen.

Ein Paßstück 21 ist starr mit den Enden der Leitung 1 verbunden und, wie noch beschrieben wird, so aufgebaut, daß es nach unten in die Aufnahme 20 eingesetzt werden kann, um dort automatisch durch Klinkenelemente festgelegt zu werden. Bei einem· Punkt, der vom Paßstück 21 um einen Abstand ent-

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fernt liegt, der größer als die Länge der Aufnahme 20 ist, ist gemäß den Fig. 3 und 4 eine Muffe 22 starr mit der Leitung verbunden. Diese Muffe 22 arbeitet mit Jochgliedern 23 zusammen, die von einer Schiene oder Stange 24 mit Führungsannen 25 abgestützt werden, welche mit den beiden Führungselementen 15 und den entsprechenden beiden Führungsrohren

14 zusammenarbeiten. Die Muffe 22 ist anfangs starr mit den Jochgliedern 23 verbunden und somit auch mit der Schiene 24« und zwar durch senkrecht übereinander liegende Scherzapfen 26. Die Lage der Jochglieder 23 auf der Schiene 24 ist so gewählt, daß das Paßstück 21 und der Endteil der Leitung, wenn die Ftihrungsarme 25 mit den geeigneten Fünrungsgliedern

15 zusammenarbeiten und in die entsprechenden Rohre 14 eintreten, koaxial mit der Aufnahme 20 ausgerichtet sind, wenn man voraussetzt, daß sich die Aufnahme in ihrer aufrechten Stellung nach Fig. 1 befindet. Wenn somit die Schiene 24 völlig abgesenkt wird, wird also das Paßstück 21 in die Aufnahme 20 eingesetzt.

Gemäß den Fig. 5 bis 8 weist der Teil 9 ein rohrförmiges zylinderisches Gehäuseglied 27 auf, welches an einem Ende offen ist, während das andere Ende flüssigkeitsdicht durch eine kreisförmige Endplatte 28 abgeschlossen wird, die mit dem Glied 27 mittels Schrauben 29 verbunden ist. Die Endplatte 28 hat eine mittlere öffnung, welche den unteren Endteil der Leitung 8 aufnimmt, und zwischen der Endplatte und dieser Leitung ist eine Flüssigkeitsdichtung beispielsweise durch O-Ringe 30 geschaffen· Der Endteil 8a der Leitung 8 hat im Vergleich zum übrigen Leitungsteil eine größere Wandungsstärke und ist gerade ausgebildet und erstreckt sich koaxial in

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das Gehäuseglied 27 und endet in einer freien Spitze bzw. als freies Ende zwischen den Enden des Gehäusegliedes 27. In der Nähe der Endplatte 28 ist der Leitungsteil 8a mit einer nach außen offenen ringförmigen Quernut 31 versehen, in der passend der innere Umfangsteil eines kreisförmigen Sperringes 32 liegt, der mit der Endplatte 28 durch Schrauben 33 verbunden ist.Somit ist der Leitungsteil 8a starr gegen eine axiale Bewegung relativ zum Glied 27 festgelegt.

An einem Punkt, der eine gewisse Entfernung von der Endplatte 28 getrennt ist, ist das Glied 27 mit einer ringförmigen und nach innen offenen Quernut 34 versehen, welche ,eine kreisförmige Reihe von Sperrsegmenten 35 aufnimmt. Die beispielsweise durch Federn 36 (Fig. 8) radial nach innen vorgespannten Segmente 35 haben jeweils eine bogenförmige Innenfläche 37, eine Nockenfläche 38, die schräg nach innen in Richtungfauf das freie Ende des Gliedes 27 verläuft, und eine ebene Fläche 39, die sich quer zum Glied 27 erstreckt.

Ein ringförmiger Dichtungskolben 40 gemäß den Fig. 5 und 10 ist innerhalb des Gliedes 27 vorgesehen. Dieser Kolben besteht aus einem Hauptkörper 41 mit einer äußeren Zylinderfläche 42 und einer zylinderischen Durchbohrung. Die Außenfläche 42 des Körpers 41 wird gleitend von der inneren Zylinderfläche 43 des Gliedes 27 erfaßt. Der innere Endteil des Kolbenkörpers endet in einer querverlaufenden ringförmigen Endfläche 44, welche direkt gegen einen mittels Schrauben 46 am Körper 41 befestigten Ring 45 anliegt. Der Ring 45 füllt den Ringraum zwischen dem Leitungsteil 8a und der Oberfläche 43 vollständig aus und ist mit inneren und äußeren Nuten ve»

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sehen, welche O-Ringe halten, welche Flüssigkeitsdichtungen zwischen dem Ring 45 und den Bauelementen 8a und 27 bilden, wie deutlich aus Fig. 5 hervorgeht. O-Ringe oder andere geeignete Dichtungsmittel sind gleichfalls zwischen dem Körper 41 und dem Ring 45 vorgesehen.

Beginnend am Körper 41 und angrenzend am Ring 45 weist die Durchbohrung des Körpers 41 in axialer Folge einen Zylinderteil 47 von größerem Durchmesser als der Leitungsteil 8a, einen längeren zylinderischen Zwischenteil 48, der einen größeren Durchmesser als der Leitungsteil 8a und einen kleineren als der Bohrungsteil 47 aufweist, und einen zylinderischen Endteil 49 mit einem kleineren Durchmesser auf als der Außendurchmesser der Leitungsteile 8a. Die kombinierten axialen Abmessungen des Ringes 45 und der Bohrungsteile 47 und 48 sind so gewählt, daß, wenn der Ring 45 gegen die Endplatte 28 anliegt, die freie Spitze bzw. das freie Ende des Leitungsteils 8a geringfügig von der Schulter 50 getrennt liegt, welche die Bohrungsteile 48 und 49 verbindet.

An seinem Innenumfang ist der Ring 45 mit einem ringförmigen axial gerichteten Vorsprung 51 versehen, der sich in den Ringraum zwischen dem Bohrungsteil 47 und dem Leitungsteil 8a hinein erstreckt. Eine zweiteilige und ringförmige Metall-Mebäü-Dichtung 52 von später zu beschreibendem Aufbau liegt zwischen dem Ende des Vorsprungs 51 und der Schulter zwischen . . den Bohrungsteilen 47 und 48, um eine Flüssigkeitsdichtung zwischen dem Leitungsteil 8a und dem Körper 41 zu schaffen. Eine derartige Dichtung 52 ist z.B. in der amerikanischen

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Patentanmeldung Serial No. 428 318 rom 27. .1. 1965 beschrieben worden.

Am Endteil des Körpers 41 angrenzend am Ring 45 ist die Außenfläche 42 durch eine ringförmige und nach außen offene Quernut 52 mit einer flachen Querwandung 54 unterbrochen, welche dem Ring 45 gegenüberliegt, und diese Nut 53 ist so dimensioniert, daß sie die inneren Spitzenteile bzw. Endteile der Segmente 35 aufnimmt. Eine ringförmige und nach außen offene Quernut 55 ist angrenzend am gegenüberliegenden Ende des Körpers 41 vorgesehen. Im Berei der Nut 55 endet der Körper 41 in einer querverlaufenden ringförmigen Endfläche 56. Eine sich axial.erstreckende und ringförmige Ausnehmung 57» die mit der Durchbohrung des Kolbenkörpers konzentrisch verläuft, ist zwischen der Endfläche 56 und dem axialen Vorsprung 58 vorgesehen. Wie aus den Fig. 10 und 11 hervorgeht, hat der Vorsprung 58 eine ringförmige Querschulter, 59» die dem Ende des Vorsprungs gegenüberliegt, und weiterhin eine ringförmige Quernut, welche einen Haltering 60 in der Nähe des Endes des Vorsprungs aufnimmt, wobei eine zweiteilige und ringförmige Metall-Metall-Dichtungsvorrichtung 61 zwischen dem Ring 60 und der Schulter 59 liegt. Wenn der Ring 45 gegen die Endplatte 28 anliegt, ist das Ende des Spitzenteile 58 des Kolbens innen räumlich vom offenen Ende dee Gehäusegliedes 27 getrennt. Andererseits kann der Kolben 40 axial von der Endplatte 28 fortbewegt werden, um so aus dem offenen Ende des Gliedes herauszuragen. Zur Durchführung einer solchen Bewegung wird Druckflüssigkeit über eine geeignete leitung 62 (Fig.5), die durch die Endplatte 28 verläuft,

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in das Innere des Gliedes 27 geleitet. Vor der Herstellung der Verbindung dar Produktionsleitung 1 mit dem Kanal bzw. der Leitung 8 wird der Kolben 40 in seiner voll zurückgezogenen Stellung gehalten, und zwar durch eine Anzahl von Scherzapfen 63» die vom Glied 27 getragen werden und in die Nut 55 eingreifen, während der Ring 45 gegen die Endplatte 28 anliegt. Dar fiodplatta 26 gegenüberliegend ist das Gehäu- sagliad 27 alt einer Endfläche 64 versahen, welche sylinderisch um eine Querachse verläuft, die durch ein Paar transversal auegerichteter Drehzapfen 65 bestimmt ist, dia Jeweils alt eine» dar Beine 19 verbunden sind.

DIa Aufnah— 20 hat dia For» tines tylinderlschen Rohras mit einem AuBendurchmeeser, dar geringfügig kleiner als dar Abstand zwischen dan Beinen 19 1st. Die Aufnahmt weist ein Paar quer ausgerichteter «ylinderischer Ausnehmungen 66 auf, und die Zapf an 65 liagen in jeweils einer der Ausnehmungen 66, SQ daß dia Aufnahm verechwenkbar abgestützt wird und um die Achse, dia durch dia Zapfen 65 bastiosit wird, zwischen dar nach oban offenen Lage nach Flg. 5 und der Lage nach Fig.7 verdreht werden kann, bei der die Aufnahme 20, der Leitungs teil 8a, der Kolben 40 und das Gehäuseglied 27 insgesamt koaxial zueinander liegen. An einem Ende hat die Aufnahme 20 eine Endfläche 67, welche sich zylinderisch um die Achse erstreckt, die durch die Zapfen 65 und die Ausnehmungen 66 bestimmt wird. Der radiale Abstand von dieser Achse zur Oberfläche 67 ist nur geringfügig kleiner als der Abstand von der Achse zur Oberfläche 64, so daß die Flächen 64 und 67,

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wenn sich die Aufnahme 20 in der koaxial ausgerichteten Lage nach Fig. 7 befindet, konzentrisch sind und nah· »neinander liegen. Am anderen Ende ist die Aufnahme 20 mit einem konisch nach außen verlaufenden Führungstrichter 68 ausgerüstet, der zur Mündung einer Durchbohrung 69 führt. Diese Bohrung 69 wird über den größten Teil ihrer lange durch eine ebene Zy- , linderfläche bestimmt, si· weist jedoch JUi Bertich der Endfläche 67 eine ringförmige Quernut 70 und eine· kegeletumpfartige Schulter 71 auf, welche konisch nach innen in Richtung auf die Endfläche 67 Ttrläuft.

Das PaSstück 21, welches z.B. durch Yerechweifung mit dem Ende der Leitung 1 verbunden ist, hat einen größeren Teil 72 mit einem nur wenig kleineren Außendurchmeieer ala der Durchmesser der Bohrung 69 beträgt, so daß da« Paßstück, wenn es nach unten durch den Trichter 68 läuft, gleitend von der Bohrung 69 aufgenommen wird. Der Endteil des Paßstücks 21 weisteinen Teil 73 mit einem geeigneten Durchmesser auf, damit dieser eng innerhalb des mit geringerem Durchmesser versehenen Teils 69a der Bohrung der Aufnahme 20 eingepaßt ist. Die Teile 72 und 73 verbinden sich bei einer kegelstumpfartigen und ringförmigen Querschulter 74, welche auf der Schulter 71 sitzt, wenn das Paßstück vollständig eingesetzt worden ist. Der übrige Teil 73a hat einen Außendurchmesser, der auffällig kleiner als der Teil der Bohrung 69 ist, welche den Teil 73a umgibt, wenn die Schultern 71 und 74 gegeneinander anliegen. Eine querverlaufende, ringförmige und nach außen offene Nut 75 liegt im Teil 72 des Paßstückes und nimmt eine kreisförmige Reihe von bogenförmigen Sperrsegmenten 76 auf, die nach außen gerichtet und zum Beispiel durch Federn 77 vorgespannt

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sind, d.h* die Segmente 76 werden durch die Federn 77 nach außen gedrückte Die Segmente 76 haben konische Flächen* Vielehe schräg in Richtung auf das Endö 73 verlaufen, so daß die Segmente nach'innen in ihre zurückgezogenen Lagen gedrückt werden, wenn das Paßstück in die Bohrung 69 eintritt. Die lage der Nut 75'in Bezug auf die Schulter 74 ist so gewählt, daß die Nuten 75 und 70 bei" gegeneinander anliegenden Schultern 74 und 71 ausgerichtet sind und die Segmente 76 deshalb nach außen schnappen, um so in die Nut 70 einzugreifen und das Paßstück 21 gegen ein Herausziehen aus der Aufnähme 20 sperren.-In diesem:Zusammenhang sei.noch bemerkt, daß die ebenen Flächen 78 der Segmente 76, die vom Ende 73 abgekehrt sind, in einer gemeinsamen Querebene liegen und daß die Wandung 79 der Nut 70, die der Schulter 71 zugekehrt ist, eben ist und quer _s verläuft,so daß die Anlage der Flächen 78 mit der Wandung 79» wenn die Segmente 76 in der Nut 70 liegen, das Paßstück.21. fest.gegen eine Bewegung von der Endfläche , 67 fort festliegt.

Das Paßstück 21 hat eine Durchbohrung 80, die eine Verlängerung der Bohrung der Produktionsleitung darstellt. Die Bohrung 80 ist innerhalb des Endteils 73 des Paßstücks vergrößert, um den Vorsprung 58 des Dichtungskolbens 40 eng aufzunehmen. Die radiale Stärke der Wandung des Endteils 73 ist nur geringfügig kleiner als die radiale Weite der Ringausnehmung $7» so daß diese Ausnehmung 57 die Spitze des Paßstücks 21 aufnehmen kann. Das Paßstück 21 und der Kolben 40 sind so dimensioniert und die Nuten 34,53,70 und 75 so gelegen, daß bei koaxialer Lage der Aufnahme 20 mit dem Glied.27

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das Paßstück 21 gegen die Schulter 71 anliegt und der Kolben 40 in seine hervorstehende Stellung gebracht wird, wobei die Segmente 35 in der Nut 53 liegen und die flache ringförmige und querverlaufende Endfläche 81 des Paßstücks 21 an die Bodenwandung 82 der ringförmigen Ausnehmung 57 angrenzt. Die Ausnehmung 57 hat eine ausreichende Tiefe, um eine gute teleskopische Zusammenwirkung zwischen den zylinderischen inneren und äußeren Wandungen der Ausnehmung und den inneren und äußeren Oberflächen des Spitzenteiles 72a zu ermöglichen, und die Aufnahme 20 wird gegen eine Schwenkbewegung festgelegt, wenn sich die einzelnen Teile in ihren lagen nach Fig. 7 befinden. Nach Fig. 8 ist die Aufnahme 20 zusätzlich mit einem Paar quer ausgerichteter Ausnehmungen 83 .in der Nähe der Endfläche 67 versehen, die Jeweils Klinkenbew. Sperrzapfen 84 aufnehmen, die von Beinteilen 19 getragen werden und durch Federn 85 nach Innen vorgespannt sind. Der Eingriff der Zapfen 84 in die Ausnehmungen 83 hält die Aufnahme gegen eine Drehbewegung relativ zum stationären Teil 9 des Verbinders fest.

Die Leitungsverbindervorrichtung 10, die starr mit der Anordnung der Führungsarme 17 und dem Bohrlochglied verbunden ist, an dem die Führungsarme festgelegt sind, wird während der Installation dieses Bohrlochgliedes auf ihren Platz abgesenkt. Zu dieser Zeit befindet sich die Aufnahme 20 nach oben offen in ihrer aufrechten Lage nach Fig. 5, bei der sich der Führungstrichter 68 nach oben erstreckt und die Endfläche nach unten gerichtet ist. Die Aufnahme wird in dieser auf-

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rechten Stellung mit Hilfe von Scherzapfen 86 gemäß Fig. 6 gehalten, die von Beinen 19 getragen werden und in den Ausnehmungen 87 in der Aufnahme 20 gemäß Fig. 8 liegen. In ihrer aufrechten Stellung nimmt die installierte Aufnahme eine vorher festgelegte Lage zu den angrenzenden Führungsrohren 14 ein, da die Anordnung aus den Armen 17 und Platten starr ist und da die von den Armen 17 abgestützten bzw. getragenen Endmuffen gleitend in den Führungsrohren anliegen. Der Aufbau aus dem Arm 24, den FUhrungsarmteilen 25, den Jochgliedern 23 und der Muffe 22 ist so getroffen und dimensioniert, daß, wenn die durch die Führungsarmteile 25 getragenen Endmuffen Über die Führungselemente 15 greifen, die sich in die geeigneten Rohre 14 erstrecken, das Absenken der Schiene 24 und der Führungsarmteile 25 das Paßstück 21 in die Aufnahme 20 eintreten läßt und gegen die Schulter 71 zur Anlage gelangen läßt, so daß die Segmente 76 nach außen in die Nut 70 springen und das Paßstück 21 und somit das Ende der Leitung 1 an der aufrechten Leitungsaufnahme festlegen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Kolben 40 in seiner völlig zurückgezogenen Lage, in der der Ring 45 gegen die Endplatte 28 anliegt, weil die Schwerstifte 63 in der Nut liegen, *'

Venn sich das Ende der Leitung 1 in dem Zustand befindet, bei . dem es mit der Stange bzw. Schiene 24 durch Scherstifte 26 _t ^; und die Muffe 22 verbunden lit» dann ist die Leitung auf einer

Tragrolle 90 aufge^iclcelt, die auf einem Leitungsverlegungs-¹*.§ohiff $1 nach fiii.l tbgeitütgt wird, welches in der Nähe

dee Schwimmfahrgeu|ej| 1£ liegt, das als Bedienungsbasis an ^h 4er Wasseroberfläche dient. Das Schwlmmfahraeug 91 wird ua-

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mittelbar neben dem Schiff 12 gehalten, während die Anordnung aus Schiene 24 und Muffe 22 nach unten in Richtung auf den Bohrlochkopf abgesenkt werden und das Paßstück 21 in die Aufnahme 20 gebracht wird. Danach wird das Schwimmfahrzeug 91 vom Schwimmfahrzeug 12 fortbewegt, und zwar in einer im rechten Winkel zur Drehachse der Zapfen 65 liegenden Richtung, wie deutlich aus Fig. 2 hervorgeht. Während einer derartigen Bewegung hängt die Leitung 1 von der Rolle 90 mit einem Teil nach Art einer Kettenlinie zwischen der Rolle 90 und der Aufnahme 20 nach unten, die als Stützpunkte dienen, und es wird ein anwachsender Zug auf die Aufnahme 20 ausgeübt, der eine Schwenkbewegung der Aufnahme vom Bohrlochkopf fort bewirkt. Somit werden also die Scherzapfen 86 abgebrochen, so daß sich die Aufnahme frei um die Achse verdrehen kann, die durch die Drehzapfen 65 bestimmt wird, und eine fortgesetzte Bewegung des Schiffes 91 vom Schiff 12 weg bewirkt, daß die Aufnahme in Richtung auf ihre in Fig.7 gezeigte Stellung verschwenkt wird. Wenn sich ein größerer Teil der leitung 1 auf dem Gewässerboden 11 befindet, liegt schließlich die Aufnahme 20 koaxial zum Glied 27 und wird in dieser lage durch Eingriff von Zapfen 84 in Ausnehmungen 83 gesperrt, worauf Druckflüssigkeit über die leitung 62 zugeführt wird, um den Kolben 40 in die dichtende Stellung nach den Fig. 7 und 8 zu treiben» so daß jetzt ein strömendes bzw. flüssiges Medium aus dem Bohrloch über die leitung 8, die Verbindungsvorrichtung 10 und die Leitung 1 auf einem Weg fließen kann, der völlig gegen das Wasser isoliert bzw. abgedichtet ist, von dem der Bohr-

lochkopf umgeben wird.

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Als Dichtungsvorrichtung 61 dient eine Metall-Metall-Dichtung, und die durch Druck betriebene Dichtung besteht aus einem Metalldichtungsring 95 und einem starren Folger bzw. Schieber 96. Der Ring 95 ist kreisförmig ausgebildet und hat einen radialen Querschnitt in Form eines U, dessen Basis in Richtung parallel zu den Beinen vergrößert ist. Somit ist der Basisteil 97 nach Fig. 11 von rechteckigem Querschnitt und umfaßt eine flache ringförmige Endfläche 98,'die gegen die Schulter 59 zur Anlage gelangt. Die radiale Stärke der Basis 97 ist geringer als die radiale Entfernung zwischen den beiden Oberflächen, an denen Dichtungen geschaffen werden sollen, d.h. kleiner als der Raum zwischen der Wandung der Bohrung 80 und der äußeren Zylinderfläche 99 des VorSprungs 58. Der Ring 95 wird durch zwei konzentrische kreisförmige Stege 100 und 101 vervollständigt, die mit der Basis 97 zusammenhängen und von dort hervorstehen. Die aneinander angrenzenden Flächen 102 und 103 der Stege 100 und 101 sind parallel und sind an der Verbindung zwischen den Stegen und dem Basisteil 97 durch eine flache Ringfläche 104 verbunden. Die Außenfläche des Steges 100 umfaßt einen konisch nach innen verlaufenden und kegelstumpfartigen Spitzenteil 105» einen zylinderischeri Teil und einen kegelstumpfartigen Teil 107, der konisch nach innen in Richtung auf die Basis 97 verläuft. Ähnlich umfaßt die Innenfläche des Steges 101 einen kegelstumpfartigen Spitzenteil 108, einen zylinder!sehen Zwischenteil 109 und einen kegelstumpfartigen Teil 110, der vom Teil 109 aus kojiisch nach innen in Richtung auf den Basisteil 97 verläuft.

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Die äußere Oberfläche des Steges 100 -und die innere Oberfläche des Steges 101 sind identisch, sie verlaufen jedoch umgekehrt relativ zueinander.

Aufgrund der konischen Flächenteile 105,107,108 und 110 sind die beiden zylinderischen Flächenteile 106 und 109 um eine Entfernung radial voneinander getrennt, die größer ist als die radiale Stärke des Basisteiles 97. Außerdem ist der Ring 95 so ausgebildet, daß der normale Abstand zwischen den zylinderischen Flächenteilen 106 und 109 größer ist als der radiale Raum zwischen der Wandung der Bohrung 80 und der Oberfläche 99 des VorSprungs 58. Demgemäß entsteht, wenn der Torsprung 58 in den Teil der Bohrung 80 bewegt wird, der durch den Teil 73 a begrenzt wird, ein Preßsitz zwischen den Oberflächenteil 106 und der Wandung der Bohrung 80 und ebenfalls zwischen dem Oberflächenteil 109 und der Oberfläche

Der Dichtungsring 95 wird auf den Teil 58 gedrückt und ebenfalls gegen die Schulter 59, und zwar mit Hilfe eines starren Schiebers 96, der aus einem ringförmigen Hauptkörper 111 und einem zylinderischen axial hervorstehenden Flansch 112 besteht, welcher eine solche radiale Dicke und einen derartigen Durchmesser hat, daß er sich in den Raum zwischen den Stegen 100 und 101 erstrecken kann und gegen die Fläche 104 anliegen kann. Obwohl der Schieber 96 direkt den Vorsprung 58 umfaßt, ist die radiale Dicke des Schiebers, geringer als der radiale Raum zwischen dem Vorsprung 58 und der Wandung der Bohrung 80, und deshalb kann ein strömendes Medium den Schieber 96 passieren und in den Ringraum zwischen den beiden Ste-

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gen eintreten, um den Dichtungsring zu betreiben.

Vegen der konisch ausgebildeten Pläehenteile 107 und 110 sind die Stege 100 und 101 an Basisteil 97 dünner als an den angrenzenden Teilen der Stege. Somit können die Stege des Dichtungsringes unter der Einwirkung von Flüssigkeitsdruck innerhalb des Raumes «wischen den Stegen nach außen gebogen werden, um «ine ajwaohaend wirksame Dichtung mit der Wandung der Bohrung 80 und mit dem Oberflächenteil 99 des VorSprungs 98 zu bilden» sobald eich dar Flüssigkeitsdruck, gegen den die Dichtung wirkatm werden soll, aufbaut.

Sie Dichtungeirorriciltung 52 ist grundsätzlich die gleiche via die Torrichtung 61 und funktioniert auch in der gleichen vorher beschrieben·» Weise.

De die Drehbewegung dar Leitungsaufnahme 20 relativ zum feststehenden Verbindaetsifbau 9 durc* Bewegung des Schiffes 91 hervorgerufen wird, um so die Produktionsleitung zu handhaben, ist als einiige direkte Fernbetätigung nur die Betätigung des Dichtungskolbana 4© erforderlich^ was durch die Zufuhr von Druckflüssigkeit IgNr die Leitung 62 bewerkstelligt wird. Die Zufuhr die*ar Onn#tfltteeigkeit tttfm über eine nicht darge*. attllt· und tu leftrloolQcopf in*1*lliarte Steuereinheit oder je naob Wuasoh dirafct von dar B^iaftungsbasls 12 aus erfolgen. Dia flg. ttu&C 15 »eigen ^eln anderes Ausflihrungsbeispiel

Abstutsan ά·$ ÄKttails dar ProduÄiinelaitung festgelegt sind, und zwar l» dar Halle dar Verbindetirorrichtung 10, wenn die leitung auf *e» $φα& das Oawttsearil gelagt wurde. Ein r*r-

ORlGlNAL INSPECTED

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Ein verlängertes Durchgangsglied oder Stützglied 115 ist starr auf einer Verlängerung 116 montiert, die seitlich von der Basis 13 für die Führungsmittel hervorsteht, und das Glied 115 wird durch Rahmenteile 117 getragen, die von der Verlängerung 116 nach oben abstehen. Das Stützglied hat einen V-förmigen Querschnitt, ist nach oben offen und erstreckt sich in Längsrichtung gerade. Wie aus fig. 12 hervorgeht, ist das Glied 115 im gleichen Winkel geneigt wie die Aufnahme 2o, wenn diese sich in ihrer Endstellung nach Fig. 7 befindet. Das Stützglied ist so angeordnet, daß es unterhalb der leitung 1 liegt und diese leitung abstützt, welche innerhalb des Durchgangs bzw. der Auflage eingebettet ist, wie die FIs* 13 zeigt. Da die Aufnahme gezwungenermaßen um die durch die Zapfen 65 bestimmte Achse schwingt und da sich das Stützglied 115 axial vom Bohrlochkopf in einer vertikalen Ebene und im rechten Winkel zur vorhergenannten Achse fort erstreckt, gelangt der Endteil der Leitung automatisch auf das Stützglied bzw. Durchgangsglied 115, sobald die Leitung durch Bewegung des. Schiffes 91 vom Bohrloch fort verlegt wird.

Das Durchgangsglied 115 dient als Stütze oder Gestell, um einmal das Gewicht des Endteiles der Leitung an der Verbindervorrichtung 10 abzustützen und sum anderen zu verhindern, daß der Teil der Leitung seitlich-und im allgemeinen in horiv eontalen Richtungen unter der Einwirkung von Waeserströmungen oder anderen Einwirkungen aus der ÜBgebung des Bohrlochkopf es bewegt wird, denen die Leitung unterworfen wird« Die Hauptaufgabe des Stützgliedes 115 besteht deshalb darin, diese Bewegungen des Endteils der Leitung 1 zu verhindern, durch dl· größere Zugspannungen am Verbinder 10 auftreten würden«

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Die bisher beschriebene Ausführungsform nach der Erfindung ermöglicht eine vertikale Installation der Produktionsleitung, wobei deren Ende sich vertikal erstreckt, und es wird ein vorhandenes Führungssystem zur Zubringung des Leitungsendes zum Bohrlochkopf verwendet, worauf die Einstellung oder Verstellung der leitungsverbindung in eine sich seitlich erstreckende Lage relativ zum Bohrlochkopf vorgenommen wird, und diese Einstellung ergibt sich allein aus der Verlegung eines Teils der Leitung auf dem Boden des Gewässers. Eine Hilfe von Tauchern ist nicht nötig und der Erfolg des Verfahrens in der Praxis hängt nicht von der Tiefe ab, in der der Bohrlochkopf liegt.

Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit einem Führungssystem mit Kabeln oder Rohren geschrieben wurde, die sich von der Bedienungsbasis 12 aus zum Bohrlochkopf 4 erstrecken, ist es natürlich verständlich, daß jedes beliebige Führungssystem angewendet werden kann, welches geeignet von entfernt ter Stelle aus Ausrüstungsgegenstände von der Bedienungsbasis zum Bohrlochkopf bringen kann. Obwohl natürlich die Verwendung eines solchen Führungssystems unter Ausschluß von Taucherhilfe einen wesentlichen Vorteil darstellt, kann der Anmeldungsgegenstand auch ohne Führungssystem praktiziert werden, wobei dann der Eingriff des Paßstücks 21 in die Aufnahme 20 von einem Taucher bewirkt wird, wenn die Tiefe der Einrichtung geeignet ist.

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Claims (1)

1. 24 LÜBECK. BREITE STRASSE 52-54

   Az.: P H 83 743.5

   Anmelder: Armco Steel Corporation

   Patentansprüche

   1. Vorrichtung zur Verbindung einer Förderleitung mit einem Rohr einer Unterwassereinrichtung bzw. eines Unterwasserbohrlochkopf es von einer oberhalb gelegenen Arbeitsstation aus, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderleitungsende (21) in vertikaler lage entlang einer sich von der Unterwassereinrichtung (4) zur Arbeitsstation (12,91) erstreckenden Führung(15) absenkbar ist, daß eine horizontal verschwenkbare Verbindereinheit (20) das vertikale Ende mit der Unterwassereinrichtung angrenzend an einem stationären Verbinderaufbau mit einem Kanal bzw. Leitungsstück (8a) verbindet, der mit dem Rohr (8) kommuniziert, und daß das Förderleitungsende in eine im wesentlichen horizontale Lage, neigbar ist, in der es festgelegt ist und mit dem stationären Verbinderaufbau und dem Rohr kommuniziert.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die E±heit (20) verschwenkbar am stationären Verbinderteil (9) angebracht ist.

   3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß lösbare Haltemittel bew. Einrichtungen (83) zum lös-

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   baren Halten der Einheit (20) in einer aufrechten Stellung vorgesehen sind, bei der sie das vertikale Ende der Förderleitung aufnimmt.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel (86) an stationären VerbMerteil (9) angeordnet sind und gegen die verschwenkbare Verbindereinheit (20) anliegen.

   5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohrteil (49) am stationären Verbinderteil (9) bzw. an der verschwenkbaren Verbindereinheit (20) vorgesehen ist, der axial zwischen einer zurückgezogenen Stellung,die eine Schwenkbewegung der Einheit (20) relativ zum Stationärteil(9) zuläßt, und einer vorgeschobenen Stellung bewegbar ist bei der der Rohrteil (49) eine Verbindung zwischen dem Leitungsstück (8a) und der Förderleitung (1) bildet, die an die sich in der seitlichen zweiten Stellung befindenden Einheit (20) angeschlossen ist, und daß der Rohrteil (49) durch von entfernter Stelle aus gesteuerte flittel (41,45) bewegt wird.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 3» daduroh gekennzeichnet, daß der Rohrteil (49) am stationären Verbinderteil (9) befestigt ist.

   7. Vorrichtung naoh den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der stationäre Verbinderteil (9) mit einem Hohlraum (43) versehen ist, <JmJ *** LeitunieirWdk (8t) zum Teil von einer Leitung (8) i» ÖohlWU* gebildet wirft, 4M die schwenkbare

   - Einheit (20) »in» Bohrung ($» mit einem offenen Ende (67) aufweist, das IltiM Hohlraua verbunden ist, wenn sich die

   :*■>"""■■ Einheit In de* seitlichen »weiten Stellung befindet, daß ein

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   daß ein hohler Zylinderkörper (41) im Hohlraum die leitung (8) einfaßt und axial relativ zur leitung zwischen einer zurückgeschobenen Stellung, bei der das Förderleitungsende (21) von der aufrechten ersten in die seitliche zweite Stellung schwenken kann, und einer geschobenen Stellung bewegbar ist, bei.der der Körper (41) in das Ende (67) der Bohrung (69) hineinragt, wenn sich die Einheit (20) in der zweiten Stellung befindet, ο Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkörper (41) ein Kolben mit Dichtungsmitteln (52,55) ist, die gegen die leitung (8) und die Wandung des Hohlraumes (43) anliegen, und daß die Leitung, der Zylinderkörper und die Wandung des Hohlraumes eine dehnbare Kammer zur Aufnahme von Druckflüssigkeit bilden, um den Zylinderkörper in die vorgeschobene Stellung zu bringen.

   ' 9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindereinheit (20) auf einem starren Teil (19) des stationären Verbinderteils (9) schwenkbar gelagert ist, der vom Teil (9) in einer Richtung vorsteht, die parallel zur Achse des LeltungsStückes (8a) verläuft.

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   |p. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

   ; verschwenkbare Verbindereinheit (20) eine Muffe (69) aufweist und daß In dieser Muffe Mittel zum Befestigen der Förderlei tung Vorgesehen sind, wenn diese vertikal in die Muffe eingesetzt 1st.

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   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führungseinheit (14,24) gleitend entlang den. Führungsmitteln (15) geführt wird und daß das vertikale Ende (21) der Förderleitung (1) lösbar an der Führungseinheit angeschlossen ist, und zwar mit lösbaren Einrichtungen (22,26).

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