DE1483743C - Vorrichtung zum Anschließen einer For derleitung an eine Unterwasseranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anschließen einer Förderleitung von einer oberhalb der Wasseroberfläche gelegenen Arbeitsstation an eine Unterwasseranlage, die eine vertikale Führung für das Förderleitungsende sowie eine mit dem Ende der Förderleitung zu verbindende Leitung und ein rohrförmiges, verschwenkbares Verbindungsstück zwischen der Anlage und der mit ihr bzw. dem Bohrlochkopf kommunizierenden Leitung aufweist, und bei der das Verbindungsstück aus einer vertikalen Stellung in eine Arbeitsstellung schwenkbar bzw. abknickbar ist.

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 zum Aufbau 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 Untenvasserbohrleitungen benötigt werden. Die Tatsache, daß das Bohrloch einen Bohrlochkopf aufweisen kann, der in Tiefen von Hunderten oder sogar Tausenden von Metern liegt, ruft Schwierigkeiten hervor, welche ungewöhnlich und im Vergleich mit den entsprechenden Arbeiten, die auf dem trockenen Land durchgeführt werden, groß sind. Somit ist es einerseits unpraktisch, die Förderleitung fest mit dem Bohrlochkopf mittels einer Vorrichtung zu verbinden, weil dabei eine seitliche Bewegung des Bohrlochkopfes erforderlich sein würde, da die seitlichen bzw. horizontalen Bewegungen mit dem Bohrlochkopf von einer entfernten Bctätigimg.sbasis aus nicht genau durchgeführt werden können, wobei als Betäligungsbasis ein

Schwimmfahrzeug oberhalb des Bohrlochkopfes in Frage kommt. Andererseits sollte die Förderleitung seitlich vom Bohrlochkopf verlaufen, um sowohl abrupte Krümmungen zu vermeiden als auch zu ermöglichen, daß z. B. das Produktionskreuz ohne Behinde- S rung durch die Produktionsleitung entfernt werden kann.

Bekannte Vorrichtungen zum Anschließen einer Förderleitung an einen Bohrlochkopf arbeiten so, daß an einem vertikalen Führungsseil zunächst ein gerades oder gebogenes Führungsrohr auf den Bohrlochkopf abgesenkt und dort geeignet fixiert wird. Mittels eines durch das Führungsrohr geführten und von einer Arbeitsstation gezogenen Seils wird das am Seilende befestigte Förderleitungsende in das Führungsrohr als Verbindungsstück gezogen und verankert, worauf das Zugseil entfernt wird. Hiernach wird eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Bohrlochkopf und der Förderleitung mit Hilfe eines Rohrbogens hergestellt, dessen dem Bohrlochkopf ao abgekehrtes Ende mit dem unteren Förderleitungsende über eine Kupplung dicht verbunden wird.

Das Arbeiten mit derartigen Anschlußsystemen ist vor allem deshalb umständlich und zeitraubend, weil vor Beginn des eigentlichen Anschließvorganges zunächst das Zugseil durch das abzusenkende Führungsrohr gezogen werden muß. Außerdem kann die Schwierigkeit auftreten, daß wegen ungenügender Führung durch das durchhängende Zugseil das untere an ihm befestigte Förderleitungsende nicht genau in das Führungsrohr treffen kann. Durch den Aufbau dieser bekannten Vorrichtung und deren Funktionsweise ist weiterhin bedingt, daß relativ viel Arbeiten mit Hilfe von fernbetätigten Manipulatoren durchgeführt werden müssen.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Förderleitung am unteren Ende mit einer Führung zu versehen, die aus zwei parallelen Muffen besteht, durch die je ein von der Arbeitsstation zur Unterwasseranlage verlegtes Seil verläuft, welches als Führung beim Absenken der Förderleitung dient. Das Förderleitungsende besteht aus einem winkeligen rohrförmigen Verbindungsstück, welches beim Absenken und seitlichen Verlegen der Förderleitung verschwenkt wird, und zwar derart, daß schließlich ein Rohran-Schluß des winkeligen Verbindungsstückes mit seiner Achse vertikal liegt, während der andere Rohranschluß mit seiner Achse waagerecht liegt.

Bei dieser Stellung des Verbindungsstückes ist es möglich, die Förderleitung mit dem Bohrloch in Verbindung zu birngen, indem der obere Aufbau der Unterwasseranlage an Führungsseilen abgesenkt wird und an ihm vorgesehene Kupplungsglieder mit dem Bohrlochkopf und dem nach oben gerichteten Rohrteil des Verbindungsstückes verbunden werden.

Bei derartigen Einrichtungen macht sich nachteilig bemerkbar, daß das Verbindungsstück jeweils fest mit dem Förderleitungsende verbunden ist und daß besondere aufwendige Vorkehrungen dafür zu treffen sind, daß das Verbindungsstück genau ausgerichtet auf die Unterwasseranlage abgesenkt wird. Schließlich kann der obere Aufbau der Unterwasseranlage mit Produktionskreuz usw. nicht fertig zusammengebaut werden, bevor das Verbindungsstück mit der Rohrleitung abgesenkt wurde, da die Leitungsan-Schlüsse zwischen der Förderleitung und dem Bohrloch erst dann durch Absenken des oberen Teils der Unterwasseranlage hergestellt werden können, wenn das Verbindungsstück abgesenkt und in die Aufnahme- bzw. Arbeitsstellung geschwenkt wurde.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung, mit der auf einfache, sichere und schnelle Weise eine Förderleitung an einer Unterwasseranlage angeschlossen werden kann. Weiterhin soll es ermöglicht werden, die Unterwasseranlage vollständig aufzubauen und dann zu beliebiger Zeit die Förderleitung anzuschließen, ohne dabei Änderungen oder besondere Maßnahmen an der Unterwasseranlage treffen zu müssen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die eingangs erwähnte Anschlußvorrichtung erfindungsgemäß im wesentlichen so ausgebildet, daß das Verbindungsstück an einem stationär an der Unterwasseranlage angebrachten Verbinderteil angeordnet ist.

Das abzusenkende Ende der Förderleitung braucht nur mit einem leichten Paßstück versehen und mit diesem Paßstück in eine Aufnahme am Verbindungsstück abgesenkt zu werden, um die Verbindung zwischen der Förderleitung und der Unterwasseranlage herzustellen. Dabei sind aufwendige Führungs- und Ausrichteinrichtungen nicht erforderlich. Eine kommunizierende Verbindung zwischen der Förderleitung und dem Bohrloch wird auf einfache Weise durch Verschwenken des Verbindungsstückes in die Arbeitsstellung hergestellt, ohne daß hierbei der fertige Aufbau der Unterwasseranlage beeinflußt wird.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

F i g. 1 und 2 halbschematische Seitenansichten zur Darstellung der aufeinanderfolgenden Schritte zur Herstellung einer Verbindung zwischen einer Produktionsleitung und einem Unterwasserbohrlochkopf,

F i g. 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,

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

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

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

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

F i g. 8 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie 8-8 in Fig. 7,

F i g. 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 bis 11, wobei jedoch eine zusätzliche durch Führungsmittel getragene Stütze für die Leitung neben dem Bohrlochkopf vorgesehen ist,

Fig. 13 einen Schnitt nach Linie 13-1 in Fig. 12.

Mit der Vorrichtung nach der Erfindung kann der Anschluß des Endes einer Förderleitung bzw. Produktionsleitung an einen unterhalb des Wasserspiegels liegenden Bohrlochkopf durchgeführt werden, und zwar von einer Arbeitsbasis aus, wie z. B. einem Schwimmfahrzeug, wobei die Leitung vertikal abgesenkt wird, worauf sie auf den Grund des Gewässers gelegt wird und wobei durch die sich ergebende translatorische Bewegung des Endteils der Leitung aus seiner anfänglichen aufrechten Stellung in die 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 Bohrlochrohr geeignet ausgerichtet sein muß. Das Absenken der Leitung zu dem unter Wasser liegenden Verbindungspunkt wird mit Hilfe eines üblichen 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 Verbindungsstück verbunden ist. Als besonders vorteilhafte Ausführungsform für einen Verbinder hat sich eine Einrichtung gezeigt, welche aus einem ersten stationären Aufbau mit einem Strömungskanal, der über Leitungen mit dem Bohrlochrohr verbunden ist, und aus einem zweiten Aufbau besteht, der aus seiner anfänglichen nach oben offenen Stellung zur Aufnahme des nach unten geführten Leitungsendes in eine Endstellung bewegbar ist, bei der die Leitung im allgemeinen seitlieh vom Bohrloch verläuft und mit der öffnung des feststehenden Aufbaus des Verbinders kommunizierend verbunden werden kann.

In den F i g. 1 und 2 in Verbindung mit F i g. 3 ist dargestellt, wie die Verbindung einer Produktionsleitung 1 mit einem Bohrlochrohr durchgeführt wird, und zwar über die Leitung 2 des Produktionskreuzes 3 für einen zweirohrigen Bohrlochkopf, der mit 4 beziffert ist. Der Bohrlochkopf besteht aus einem aufrechten Anschlußstück 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 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 Leitungsverbindungsvorrichtung zu enden, die mit 10 beziffert ist und später im Zusammenhang mit den F i g. 4 bis 11 beschrieben wird.

Die Bohrlochkopfeinrichtung 4 liegt auf dem Boden eines Gewässers, wie z. B. der offenen See, und zwar in beträchtlichem Abstand zur Operations- 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 Anschlußstück 5 räumlich voneinander getrennt angeordnet sind. Ein Führungsseil 15 erstreckt sich vom Innenraum jedes Rohres 14 aus zu einer auf dem Schiff 12 befindlichen Winde 16, welche einen konstanten Zug auf Seile 15 ausübt. Die Basis 13 für die Führungsmittel, die Führungsrohre 14, die Seile 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. Diese Führungssysteme dienen bekanntlich dazu, Ausrüstungsgegenstände auf sichere Weise zum Bohrlochkopf absenken zu können, und zwar vom Schiff aus, ohne daß Hilfe von Tauchern benötigt wird. Es sei bemerkt, daß die Führungsrohre 14 mit vertikalen Schlitzen versehen sind, welche Führungsarme von den Einrichtungen aufnehmen, die zum Bohrlochkopf gebracht werden sollen. Die Führungsarme haben an ihren äußeren Enden Muffen, die gleitend die entsprechenden Führungsseile 15 umfassen und derart dimensioniert sind, daß sie gleitend in das zugehörige Führungsrohr passen; somit ist also das Bohrlochkopfglied bzw. Anschlußstück 5 mit radial gerichteten Führungsarmen 17 ausgerichtet, welche mit den vertikalen Führungen 15 und den Rohren zusammenarbeiten, um das Anschlußstück relativ zu den unter ihm liegenden Elementen des Bohrlochkopfes zu zentrieren. Der stationäre Teil 9 der Leitungsverbindervorrichtung 10 ist starr auf der Baueinheit aus dem Anschlußstück 5 und den beiden Führungsarmen 17 befestigt und kann z. B. mit Platten 18 verschweißt sein, die wiederum mit dem Teil 5 und den Führungsarmen 17 verschweißt sind. Der Teil 9 ist zylindrisch ausgebildet, er liegt mit seiner Achse vom Bohrlochkopf nach außen gerichtet und verläuft schräg nach unten in einem Winkel, der von der jeweiligen Bauart abhängt und z. B. 45° betragen kann. An seinem äußeren Ende ist der stationäre Teil 9 mit räumlich voneinander getrennten, in Längsrichtung verlaufenden und parallelen Beinen 19 ausgerüstet, welche ein Verbindungsstück 20 schwenkbar abstützen. Wie noch später genauer beschrieben wird, kann das Verbindungsstück 20 um eine zum Teil 9 querliegende Achse zwischen einer aufrechten Lage nach F i g. 4 und einer Lage verschwenkt bzw. abgeknickt werden, bei der es koaxial auf den Teil 9 ausgerichtet ist. Bei senkrechter Lage ist das Verbindungsstück 20 oben offen, damit es das Ende der anzuschließenden Förderleitung 1 aufnimmt.

Ein Paßstück 21 ist starr mit den Enden der Leitung 1 verbunden und so aufgebaut, daß es nach unten in das Verbindungsstück 20 eingesetzt werden kann, um dort automatisch durch Klinkenelemente festgelegt zu werden. Bei einem Punkt, der vom Paßstück 21 um einen Abstand entfernt liegt, der größer als die Länge des Teils 20 ist, ist gemäß den F i g. 3 und 4 eine Muffe 22 starr mit der Leitung verbunden. Diese Muffe 22 arbeitet mit Jochgliedern 23 zusammen, die von einer Schiene 24 mit Führungsarmen 25 abgestützt werden, welche mit den beiden Führungsseilen 15 und den 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 übereinanderliegende Scherzapfen 26. Die Lage der Jochglieder 23 auf der Schiene 24 ist so gewählt, daß das Paßstück

21 und der Endteil der Leitung 1, wenn die Führungsarme 25 mit den Seilen 15 zusammenarbeiten und in die Rohre 14 eintreten, koaxial zum Verbindungsstück 20 ausgerichtet sind, wenn man voraussetzt, daß sich dieses in seiner aufrechten Stellung nach F i g. 1 befindet. Wenn somit die Schiene 24 völlig abgesenkt wird, wird also das Paßstück 21 in das Verbindungsstück 20 treten.

Gemäß den Fig. 5 bis 8 weist der stationäre Teil 9 ein rohrförmiges zylindrisches 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 mit dem Bohrlochkopf kommunizierenden Leitung 8 aufnimmt, und zwischen der Endplatte und dieser Leitung ist eine Flüssigkeitsdichtung beispielsweise durch O-Ringe 30 geschaffen. Der Endteil 8 a der Leitung 8 hat im Vergleich zum übrigen Leitungsteil eine größere Wandungsstärke, er ist weiterhin gerade ausgebildet, erstreckt sich koaxial in das Gehäuseglied 27 und endet frei zwischen den Enden des Gehäusegliedes 27. In der Nähe der Endplatte 28 ist der Leitungsteil 8 α mit einer nach außen offenen ringförmigen Quernut 31 versehen, in der der innere Umfangsteil eines kreisförmigen Sperringes 32 liegt, der mit der Endplatte 28 durch Schrauben 33 verbunden ist. Somit ist der Leitungsteil 8 α starr gegen eine axiale Bewegung relativ zum Glied 27 festgelegt.

Mit gewissem Abstand zur Endplatte 28 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 (F i g. 8) radial nach innen vorgespannten Segmente 35 haben jeweils eine bogenförmige Innenfläche 37, eine Nockenfläche 38, die schräg nach innen in Richtung auf das freie Ende des Gliedes 27 verläuft, und eine ebene Fläche 39, die sich quer zum Glied 27 erstreckt.

Ein ringförmiger Dichtunsgkolben 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 zylindrischen Durchbohrung. Die Außenfläche 42 des Körpers 41 wird gleitend von der inneren Zylinderfläche 43 des Gliedes 27 umfaßt. Der innere Endteil des Kolbenkörpers endet in einer querverlaufenden ringförmigen Endfläche 44, wleche direkt gegen einen mittels Schrauben 46 am Körper 41 befestigten Ring 45 anliegt. Der Ring 45 füllt den Ringraum zwischen dem Leitungsteil 8 a und der Oberfläche 43 vollständig aus und ist mit inneren und äußeren Nuten versehen, welche O-Ringe halten, die Flüssigkeitsdichtungen zwischen dem Ring 45 und den Bauelementen 8 α und 27 bilden, wie deutlich aus F i g. 5 hervorgeht. Dichtungsringe oder andere geeignete Dichtungsmittel sind gleichfalls zwischen dem Körper 41 und dem Ring 45 vorgesehen.

Die Durchbohrung des Körpers 41 weist folgende Abschnitte auf: einen Zylinderteil 47 von größerem Durchmesser als der Leitungsteil 8 a, einen längeren zylindrischen Zwischenteil 48, der einen größeren Durchmesser als der Leitungsteil 8 α und einen kleineren als der Bohrungsteil 47 hat, und einen zylindrischen Endteil 49 mit einem kleineren Durchmesser als der Außendurchmesser der Leitungsteile 8 a. Die axialen Abmessungen des Ringes 45 und der Bohrungsteile 47 und 48 sind so gewählt, daß, wenn der Ring 45 gegen die Endplatte 28 anliegt, das freie Ende des Leitungsteils 8 α geringfügig von der Schulter 50 getrennt liegt, welche die Bohrungsteile 48 und 49 verbindet.

An seinem Innenumfang ist der Ring 45 mit einem ringförmigen axialen Vorsprung 51 versehen, der sich in den Ringraum zwischen dem Bohrungsteil 47 und dem Leitungsteil 8 α hinein erstreckt. Eine zweiteilige und ringförmige Metall-Metall-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 zwischem dem Leitungsteil 8 a und dem Körper 41 zu schaffen.

Am Endteil des Körpers 41 im Bereich des Rings 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 Endteile der Segmente 35 aufnimmt. Eine ringförmige und nach außen offene Quernut 55 ist am gegenüberliegenden Ende des Körpers 41 vorgesehen. Im Bereich der Nut 55 endet der Körper 41 in einer querverlaufenden ringförmigen Endfläche 56. Eine sich axial erstreckende und ringförmige Ausnehmung 57, die zur 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 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 Teils 58 des Kolbens innen räumlich vom offenen Ende des 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 (F i g. 5), die durch die Endplatte 28 verläuft, in das Innere des Gliedes 27 geleitet. Vor der Herstellung der Verbindung der Produktionsleitung 1 mit dem Kanal bzw. der Leitung 8 wird der Kolben 40 in der 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. Der Endplatte 28 gegenüberliegend ist das Gehäuseglied 27 mit einer Endfläche 64 versehen, welche zylindrisch um eine Querachse verläuft, die durch ein Paar aufeinander ausgerichtete Drehzapfen 65 gebildet wird, die jeweils mit einem der Beine 19 verbunden sind.

Das Verbindungsstück 20 hat die Form eines zylindrischen Rohres mit einem Außendurchmesser, der geringfügig kleiner als der Abstand zwischen den Beinen 19 ist, und weist ein Paar zueinander ausgerichtete zylindrische Ausnehmungen 66 auf. Die Zapfen 65 liegen in jeweils einer der Ausnehmungen 66, so daß das Verbindungsstück verschwenkbar abgestützt wird und um die Achse, die durch die Zapfen 65 bestimmt wird, zwischen der nach oben offenen Lage

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nach F i g. 5 und der Lage nach F i g. 7 verdreht werden kann, bei der das Verbindungsstück 20, der Leitungsteil 8 a, der Kolben 40 und das Gehäuseglied 27 insgesamt koaxial zueinander liegen. An einem Ende hat das Verbindungsstück 20 eine Endfläche 67, welche sich zylindrisch um die Achse erstreckt, die durch die Zapfen 65 und die Ausnehmungen 66 gebildet 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, wenn sich das Verbindungsstück 20 in der koaxial ausgerichteten Lage nach F i g. 7 befindet, konzentrisch und nahe aneinander liegen. Am anderen Ende ist das Stück 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 Länge durch eine ebene Zylinderfläche bestimmt, sie weist jedoch im Bereich der Endfläche 67 eine ringförmige Quernut 70 und eine kegelstumpfartige Schulter 71 auf, welche konisch nach innen in Richtung auf die Endfläche 67 verläuft.

Das Paßstück 21, welches z. B. durch Verschweißung mit dem Ende der Leitung 1 verbunden ist, hat einen größeren Teil 72 mit einem nur wenig kleineren Außendurchmesser als der Durchmesser der Bohrung 69, so daß das Paßstück, wenn es nach unten durch den Trichter 68 läuft, gleitend von der Bohrung 69 aufgenommen wird. Der Endteil des Paßstücks 21 weist einen Teil 73 mit einem solchen Durchmesser auf, daß dieser eng innerhalb des mit geringerem Durchmesser versehenen Teils der Bohrung des Verbindungsstücks 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 73 a hat einen Außendurchmesser, der kleiner als der Teil der Bohrung 69 ist, welche den Teil 73 α 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 z. B. durch Federn 77 vorgespannt sind, d. h., die Segmente 76 werden durch die Federn 77 nach außen gedruckt. Die Segmente 76 haben konische Flächen, welche schräg in Richtung auf das Ende 73 verlaufen, so daß die Segmente nach innen in ihre zurückgezogenen Lagen gedruckt 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 somit nach außen schnappen können, um so in die Nut 70 einzugreifen und das Paßstück 21 gegen ein Herausziehen aus dem Verbindungsstück 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 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 festlegt.

Das Paßstück 21 hat eine Durchbohrung 80, die eine Verlängerung der Bohrung der Förder- bzw. 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 57, 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 angeordnet, daß bei koaxialer Stellung des Verbindungsstücks 20 zum Glied 27 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 der Bodenwandung 82 der ringförmigen Ausnehmung 57 angrenzt. Die Ausnehmung 57 hat eine ausreichende Tiefe, um ein gutes teleskopisches Zusammenarbeiten zwischen den zylindrischen inneren und äußeren Wandungen der Ausnehmung und den inneren und äußeren Oberflächen des Teiles 72 α zu ermöglichen, und das Verbindungsstück 20 wird gegen eine Schwenkbewegung festgelegt, wenn sich die einzelnen Teile in ihren Lagen nach Fig. 7 befinden. Nach F i g. 8 ist das Verbindungsstück 20 zusätzlich mit einem Paar quer ausgerichteter Ausnehmungen 83 in der Nähe der Endfläche 67 versehen, die jeweils Klinken- bzw. 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 das Verbindungsstück gegen eine Drehbewegung relativ zum stationären Teil 9 des Verbinders fest.

Die Leitungsverbindervorrichtung 10, die starr mit den Führungsarmen 17 und dem Bohrlochglied verbunden ist, wird während der Installation des Bohrlochgliedes auf ihren Platz abgesenkt. Zu dieser Zeit befindet sich das Verbindungsstück 20 nach oben offen in seiner aufrechten Lage nach F i g. 5, bei der sich der Führungstrichter 68 nach oben erstreckt und die Endfläche 67 nach unten gerichtet ist. Das Verbindungsstück wird in dieser aufrechten Aufnahme-Stellung mit Hilfe von Scherzapfen 86 gemäß Fig. 6 gehalten, die von den Beinen 19 getragen werden und in den Ausnehmungen 87 gemäß F i g. 8 liegen. In seiner aufrechten Stellung nimmt das installierte Verbindungsstück 20 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. getragenenen Endmuffen gleitend in den Führungsrohren liegen. Der Aufbau aus dem Arm 24, den Führungsarmteilen 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 das Verbindungsstück 20 eintreten 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 dem aufrechten Verbindungsstück 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 Scherstifte 63 in der Nut 55 liegen.

Wenn das Ende der Leitung 1 mit der Schiene 24 durch die Scherstifte 26 und die Muffe 22 verbunden ist, ist der größte Teil der Leitung noch auf einer Tragrolle 90 aufgewickelt, die sich auf dem Leitungsverlegungsschiff 91 nach F i g. 1 befindet, welches in der Nähe des Schwimmfahrzeuges 12 liegt, das als Bedienungsbasis an der Wasseroberfläche dient. Das Schwimmfahrzeug 91 wird unmittelbar neben dem Schiff 12 gehalten, während die Anordnung aus Schiene 24 und Muffe 22 nach unten in Richtung auf den Bohrlochkopf abgesenkt und das Paßstück 21 in das Verbindungsstück 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 dem Verbindungsstück 20 nach unten. Es wird ein anwachsender Zug auf das Stück 20 ao ausgeübt, der dessen Verschwenken bzw. Abweichen vom Bohrlochkopf fort bewirkt. Hierbei werden die Scherzapfen 86 abgeschert, so daß sich das Verbindungsstück frei um die Achse verdrehen kann, die durch die Drehzapfen 65 bestimmt wird. Bei weiterer Bewegung des Schiffes 91 vom Schiff 12 weg wird das Verbindungsstück in Richtung auf ihre in Fig. 7 gezeigte Stellung verschwenkt. Wenn sich ein größerer Teil der Leitung 1 auf dem Gewässerboden 11 befindet, liegt schließlich das Stück 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 F i g. 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 wasserdicht ist.

Als Dichtungsvorrichtung 61 dient eine Metall-Metall-Dichtung, die aus einem Metalldichtungsring 95 und einem starren Schieber 96 besteht. Der Ring 95 ist kreisförmig ausgebildet und hat einen Querschnitt in Form eines U, dessen Basis parallel zu den Schenkeln breit ausgebildet 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 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 zylindrischen Teil 106 und einen kegelstumpfartigen Teil 107, der konisch nach innen in Richtung auf die Basis 97 verläuft. hnlich umfaßt die Innenfläche des Steges 101 einen kegelstumpfartigen Spitzenteil 108, einen zylindrischen Zwischenteil 109 und einen kegelstumpfartigen Teil 110, der vom Teil 109 aus konisch nach innen in Richtung auf den Basisteil 97 verläuft. Die äußere Oberfläche des Steges 100 und die innere Oberfläche des Steges 101 sind identisch.

Wegen der konischen Flächenteile 105, 107, 108 und 110 sind die beiden zylindrischen 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 zylindrischen 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 Vorsprung 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 99.

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 zylindrischen 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 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 Stegen eintreten, um den Dichtungsring zu betreiben.

Wegen der konisch ausgebildeten Flächenteile 107 und 110 sind die Stege 100 und 101 am Basisteil 97 dünner als an den angrenzenden Teilen der Stege. Somit können die Stege des Dichtungsringes unter der Einwirkung von Flüssigkeitsdruck innerhalb des Raumes zwischen den Stegen nach außen gebogen werden, um eine wirksame Dichtung mit der Wandung der Bohrung 80 und mit dem Oberflächenteil 99 des Vorsprungs 58 zu bilden, sobald sich der Flüssigkeitsdruck, gegen den die Dichtung wirksam werden soll, aufbaut.

Die Dichtungsvorrichtung 52 ist grundsätzlich die gleiche wie die Vorrichtung 61 und funktioniert auch in der gleichen vorher beschriebenen Weise.

Da die Schwenkbewegung des Verbindungsstückes 20 relativ zum feststehenden Verbinderaufbau 9 durch Bewegung des Schiffes 91 hervorgerufen wird, ist als einzige direkte Fernbetätigung nur die Betätigung des Dichtungskolbens 40 erforderlich, was durch die Zufuhr von Druckflüssigkeit über die Leitung 62 bewerkstelligt wird. Die Zufuhr dieser Druckflüssigkeit kann über eine nicht dargestellte und am Bohrlochkopf installierte Steuereinheit oder je nach Wunsch direkt von der Bedienungsbasis 12 aus erfolgen.

Die Fig. 12 und 13 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Mitteln, die relativ zum Bohrlochkopf zum Abstützen des Endteils der Produktionsleitung festgelegt sind, und zwar in der Nähe der Verbindervorrichtung 10, wenn die Leitung auf den Grund des Gewässers gelegt wurde. Ein verlängertes Durchgangsglied oder Stützglied 115 ist starr auf einer Verlängerung 116 montiert, die seit-

Hch von der Basis 13 für die Führungsmittel hervorsteht. 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 das Verbindungsstück 20, wenn dieses sich in ihrer Endstellung nach F i g. 7 befindet. Das Stützglied ist so angeordnet, daß es unterhalb der Leitung 1 liegt und diese abstützt, wie die Fig. 13 zeigt. Da das Verbindungsstück 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 Lei-

tung an der Verbindervorrichtung 10 abzustützen und zum anderen zu verhindern, daß die Leitung seitlich unter der Einwirkung von Wasserströmungen aus der Umgebung des Bohrlochkopfes bewegt wird. Die Hauptaufgabe des Stützgliedes 115 besteht deshalb darin, diese Bewegungen des Endteils der Leitung 1 zu verhindern, durch die größere Zugspannungen am Verbinder 10 auftreten würden.

Die bisher beschriebene Ausführungsform nach der Erfindung ermöglicht eine vertikale Installation der Produktionsleitung, wobei deren Ende sich vertikal erstreckt. 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. 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 Verfahren in der Praxis hängt nicht von der Tiefe ab, in der der Bohrlochkopf liegt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Anschließen einer Förderleitung von einer oberhalb der Wasseroberfläche gelegenen Arbeitsstation an eine Unterwasseranlagc, die eine vertikale Führung für das Förderleitungscnde sowie eine mit dem Ende der Förderleitung zu verbindende Leitung und ein rohrförmigcs, verschwenkbares Verbindungsstück zwisehen der Anlage und der mit ihr bzw. dem Bohrlochkopf kommunizierenden Leitung aufweist und bei der das Verbindungsstück aus einer vertikalen Stellung in eine Arbeitsstellung schwenkbar bzw. abknickbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (20) an einem stationär an der Unterwasseranlage angebrachten Verbinderteil (9) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Verbindungsstück (20) führende Ende der mit dem Bohrlochkopf kommunizierenden Leitung (8) etwa horizontal verläuft.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Haltemittel (86) zum lösbaren Halten des Verbindungsstückes (20) in der vertikalen Aufnahmestellung vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Haltemittel (84, 85) am stationären Verbinderteil (19) zur Halterung des in die Arbeitsstellung verschwenkten Verbindungsstücks (20) in Ausrichtung am Verbinderteil (19) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohrteil (49) am stationären Verbinderteil (9) bzw. am Verbindungsstück (20) vorgesehen ist, das axial zwischen einer zurückgezogenen Stellung, die eine Schwenkbewegung des Verbindungsstücks (20) relativ zum Stationärteil (9) zuläßt, und einer vorgeschobenen Stellung bewegbar ist, bei der das Rohrteil (49) eine Verbindung zwischen einem mit der Leitung (8) kommunizierenden Leitungsstück (8 a) und der Förderleitung '(1) bildet, die an das sich in der abgeknickten Arbeitsstellung befindende Verbindungsstück (20) angeschlossen ist, und daß das Rohrteil (49) durch von entfernter Stelle aus gesteuerte Mittel (41, 45) bewegbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrteil (49) am stationären Verbinderteil (9) befestigt ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der stationäre Verbinderteil (9) mit einem Hohlraum (43) versehen ist, daß das Leitungsstück (8 a) zum Teil von der Leitung (8) im Hohlraum (43) gebildet wird, daß das Verbindungsstück (20) eine Bohrung (69) mit einem offenen Ende (67) aufweist, das in Arbeitsstellung mit dem Hohlraum (43) verbunden ist, daß ein hohler Zylinderkörper (41) im Hohlraum (43) die Leitung (8) einfaßt und axial relativ zu dieser Leitung zwischen einer zurückgeschobenen Stellung, bei der das Förderlcitungsende (21) mit dem Verbindungsstück aus der Aufnahme- in die Arbeitsstellung schwenkbar ist, und einer vorgeschobenen, die Arbeitsstellung für das Verbindungsstück darstellenden Stellung bewegbar ist, bei der der Körper (41) in das Ende (67) der Bohrung (69) hineinragt.

8. 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 (8), der Zylinderkörper (41) und die Wandung des Hohlraumes eine dehnbare Kammer zur Aufnahme von Druckflüssigkeit bilden.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die verschwenkbare Anordnung des Verbindungsstücks (20) auf einem starren Teil (19) des stationären Verbindertcils (9) erfolgt, der vom Verbinderteil (9) in einer Richtung vorsteht, die parallel zur Achse des Leitungsstückes (8) verläuft.

K). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verschwenkbare Verbindungsstück (20) eine Bohrung (69) aufweist und daß in dieser Bohrung (69) Klinkenelemente zum Befestigen der vertikal in die Bohrung (69) eingesetzten Förderleitung (1) vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führungseinheit (14, 24) entlang der vertikalen Führung (15) gleitend geführt ist und daß das untere Ende (21) der Förderleitung (1) mittels lösbarer Einrichtungen (22, 26) an der Führungseinheit (14, 24) angeschlossen ist.