DE1583825C

DE1583825C - Underwater riser head for the extraction of oil or gas

Info

Publication number: DE1583825C
Application number: DE19671583825
Authority: DE
Inventors: Cicero Columbus Houston Tex Brown (VStA)
Original assignee: Brown Oil Tools, Inc , Houston, Tex (V St A)
Priority date: 1966-12-14
Filing date: 1967-12-12
Publication date: 1973-04-19

Description

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Die Erfindung betrifft einen Unterwasser-Steigleitungskopf zur Förderung von öl oder Gas aus einer Bohrung mit einem inneren Rohr eines Produktionskopfes mit seitlichem Auslaß und wenigstens zwei übereinander angeordneten Steigleitungshängern, die unter Wasser im Innenrohr gegen Vertikalbewegung verriegelbar sind und mit einer Absperreinrichtung.The invention relates to an underwater riser head for the promotion of oil or gas from a Bore with an inner tube of a production head with a side outlet and at least two stacked riser hangers that prevent vertical movement under water in the inner pipe are lockable and with a shut-off device.

Bei der Vorbereitung eines Unterwasser-Bohrlochs für die Förderung nach Beendigung der eigentlichen Bohrarbeit werden konzentrische Steigleitungsstränge in einem Steigleitungskopf einer Steigleitungshänger-Einheit aufgehängt, der auf dem Meeresboden angeordnet ist. Die Steigleitungsstränge werden derart im Inneren eines Bohrlochkopfes bzw. Produktionskopfes aufgehängt, daß der innere Strang, das ist der Strang mit dem kleineren Durchmesser, in dem äußeren Strang hängt, wobei dieser wiederum in dem Produktionskopf aufgehängt ist. Wenn Steigleitungsstränge mit größerem Durchmesser oder mehrere Steigleitungsstränge in einem derartigen Steigleitungskopf aufgehängt werden sollen, dann muß die Bohrung im Produktionskopf entsprechend größer sein, um die größeren oder zusätzlichen Steigleitungshänger aufnehmen zu können. 6gWhen preparing a subsea borehole for production after the actual completion Drilling work involves concentric riser strands in a riser head of a riser hanger unit suspended, which is placed on the seabed. The riser strands are like this suspended inside a well head or production head, that the inner string, that is the Strand with the smaller diameter, hanging in the outer strand, which in turn is in the production head is hung. If riser strands with a larger diameter or several riser strands are to be hung in such a riser head, then the hole in the Production head must be correspondingly larger in order to accommodate the larger or additional riser hangers to be able to. 6g

Ein Unterwasser-Steigleitungskopf mit Abdichtungseinrichtungen oberhalb und unterhalb von Auslassen ist beispielsweise durch die USA-Patentschrift 3 268 242, 3 248 132 oder 2 035 834 bekannt. Bei diesen bekannten Konstruktionen ist jedoch nicht ohne weiteres eine Bedienung der Absperreinrichtung von der Wasseroberfläche her möglich.A subsea riser head with sealing means above and below outlets is known, for example, from U.S. Patent 3,268,242, 3,248,132 or 2,035,834. With these known constructions, however, is not readily an operation of the shut-off device from the water surface possible.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Unterwasser-Steigleitungskopf der eingangs genannten Art vorzuschlagen, dessen Absperreinrichtung auch fernbedienbar ist.The invention is therefore based on the object of providing an underwater riser head of the type mentioned at the beginning To propose a type whose shut-off device can also be operated remotely.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung mit einem Setzwerkzeug verbindbar, in das Innenrohr des Produktionskopfes, dieses an seinem oberen Ende abdichtend verschließend, einsetzbar und auf den oberen Steigleitungshänger aufsetzbar ausgebildet ist.To solve this problem, the invention is characterized in that the shut-off device connectable with a setting tool, in the inner tube of the production head, this at its upper end sealingly closing, usable and designed so that it can be placed on the upper riser hanger.

Mittels dieses Setzwerkzeugs kann somit die Absperreinrichtung in das Innenrohr des Produktionskopfes dichtend eingesetzt werden, so daß es auf dem oberen Steigleitungshänger aufsitzt.By means of this setting tool, the shut-off device can thus be inserted sealingly into the inner tube of the production head, so that it is on the upper riser hanger sits on.

Um den Strömungsweg vom Innenrohr zum Setzwerkzeug zu öffnen, besitzt die Absperreinrichtung bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Gegenstands der Erfindung ein Doppel-Rückschlagventil, das für die Betätigung durch einen mit dem Setzwerkzeug verbundenen Stift ausgebildet ist.The shut-off device is used to open the flow path from the inner tube to the setting tool in a preferred embodiment of the subject matter of the invention, a double check valve which is used for the actuation is formed by a pin connected to the setting tool.

Die Absperreinrichtung kann ferner zur Verbindung mit einem Ziehwerkzeug mit einer Mittelbohrung und einer auf eine Ventilkugel des Doppel-Rückschlagventils aufsetzbaren Spitze ausgebildet sein. Durch diese Einrichtung kann vor dem Ziehen der Absperreinrichtung der Innendruck des Innenrohrs geprüft werden, wobei die Spitze die Ventilkugel von ihrem Sitz abhebt.The shut-off device can also be connected to a drawing tool with a central bore and a tip that can be placed on a valve ball of the double check valve. By means of this device, the internal pressure of the inner pipe can be adjusted before the shut-off device is pulled with the tip lifting the valve ball from its seat.

Zum Druckausgleich können an der Absperreinrichtung ein Differentialflächenventil und am Ziehwerkzeug ein Rückschlagventil· vorgesehen sein, wobei eine öffnung in der Wand des Ziehwerkzeugs dessen Mittelbohrung mit einem Raum zwischen dem Differentialflächenventil und dem Rückschlagventil verbindet.A differential surface valve on the shut-off device and on the drawing tool can be used to equalize the pressure a check valve · be provided, with an opening in the wall of the drawing tool Center bore with a space between the differential plane valve and the check valve connects.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigtIn the following the invention is explained in more detail with reference to the drawings, for example, namely shows

F i g. 1 teilweise im Schnitt den untersten Steigleitungshänger der erfindungsgemäßen Vorrichtung, der an einem Setzwerkzeug in den Produktionskopf eingelassen und in einem" Innenrohr des Produktionskopfes (production mandrel) abgesetzt ist,F i g. 1 partially in section the lowermost riser hanger of the device according to the invention, the embedded in a setting tool in the production head and in an "inner tube of the production head (production mandrel) is discontinued,

F i g. 2 teilweise im Schnitt eine Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei der Steigleitungshänger durch Betätigung des Setzwerkzeugs in seiner Absetzstellung in dem Innenrohr des Produktionskopfes verriegelt ist,F i g. 2 shows a device according to FIG Fig. 1, wherein the riser hanger by actuation the setting tool is locked in its set-down position in the inner tube of the production head,

F i g. 3 das Innenrohr des Produktionskopfes mit einem zweiten darin aufgehängten Steigleitungshänger, der in dem Innenrohr des Produktionskopfes oberhalb des ersten Steigleitungshängers verriegelt ist, wobei das Setzwerkzeug entfernt und stattdessen ein Ziehwerkzeug für den Steigleitungshänger eingeführt ist,F i g. 3 the inner pipe of the production head with a second riser hanger suspended in it, which is locked in the inner tube of the production head above the first riser hanger, removing the setting tool and inserting a pulling tool for the riser hanger instead is,

F i g. 4 teilweise im Schnitt eine Absperreinrichtung für das Innenrohr des Produktionskopfes, die an ihrem Setzwerkzeug in den oberen Bereich des Innenrohrs des Produktionskopfes oberhalb des zweiten Steigleitungshängers eingelassen ist.F i g. 4, partially in section, a shut-off device for the inner tube of the production head, which at their setting tool in the upper area of the inner tube of the production head above the second Riser hanger is embedded.

Fig.5 die Absperreinrichtung für das Innenrohr des Produktionskopfes in einer Stellung, in der sie innerhalb des Innenrohrs des Produktionskopfes verriegelt und in der ein Werkzeug zum Ziehen der Absperreinrichtung in das Innenrohr des Produktionskopfes eingeführt ist,Fig. 5 the shut-off device for the inner pipe of the production head in a position in which it locks within the inner tube of the production head and in which a tool for pulling the shut-off device into the inner tube of the production head is introduced,

F i g. 6 einen Schnitt entlang der Linie 6-6 in F i g. 3, wobei die Verriegelungselemente in dem Innenrohr des Produktionskopfes verriegelt und mittels einer Verriegelungsmuffe in dieser Lage gehalten sind,F i g. 6 shows a section along the line 6-6 in FIG. 3, the locking elements in the inner tube of the production head locked and held in this position by means of a locking sleeve are,

F i g. 7 das Innenrohr des Produktionskopfes mit zwei Steigleitungshangern und mit der mittels Verriegelungselementen in dem Innenrohr des Produktionskopfes verriegelten Absperreinrichtung für das Innenrohr des Produktionskopfes sowie einen in das obere Ende des Innenrohrs des Produktionkopfes mittels Gewinde eingeschraubten Deckelstopfen.F i g. 7 the inner pipe of the production head with two riser hangers and with the locking elements The shut-off device for the inner tube locked in the inner tube of the production head of the production head as well as one in the upper end of the inner tube of the production head by means of Threaded screwed-in cover plug.

Nach Beendigung der Bohrarbeiten bei einer in mehreren Produktionshorizonten fündig gewordenen offshore-Bohrung wird zuerst ein Bohrlochkopf bzw. Produktionskopf (in den Zeichnungen ist lediglich ein Innenrohr 10 eines derartigen Produktionskopfes dargestellt) auf dem Meeresboden installiert. Der Produktionskopf bzw. sein Innenrohr kann zusammen mit oder als Teil eines Bohr- bzw. Verrohrungskopfes ausgebildet oder in einem derartigen Bohr- bzw. Verrohrungskopf verriegelt werden. Der Steigleitungsstrang mit dem größten Durchmesser wird an einem unteren Steigleitungshänger 12 mit einem Paßstück 14 unter Verwendung eines Setzwerkzeugs 16 aufgehängt, das ein Gestänge 18 aufweist und von über Wasser, z. B. von einer Bohrinsel oder von einem Bohrschiff aus, herabgelassen wird. Durch Betätigung des Setzwerkzeugs 16 werden Verriegelungselemente in Form von Klauen 20 nach außen in eine Verriegelungsstellung getrieben, worauf das Setzwerkzeug von dem Steigleitungshänger gelöst und zum Bohrschiff zurückgeholt wird. Dann wird ein zweiter Steigleitungshänger 22 in das Innenrohr 10 des Produktionskopfes abgesenkt, auf der Oberseite des unteren bzw. des ersten Steigleitungshängers 12 abgesetzt und in dem Innenrohr 10 des Produktionskopfes verriegelt (F i g. 3), wobei genau so vorgegangen wird wie beim Einlassen des ersten Steigleitungshängers 12. Darauf wird eine Absperreinrichtung 24 an einem Setzwerkzeug in das Innenrohr des Produktionskopfes eingelassen (F i g. 4) und durch Betätigen des Setzwerkzeuges verriegelt, worauf das Setzwerkzeug an dem Gestänge 18 wieder aus dem Innenrohr des Produktioriskopfes gezogen wird. Im Anschluß daran wird ein Deck- bzw. Deckelstopfen 28 an einem dritten Setzwerkzeug in das obere Ende des Innenrohrs des Produktionskopfes eingelassen und dort mittels Gewinde eingeschraubt (Fig. 7); der Stopfen 28 dient als zusätzliches Mittel zum Niederhalten und Abdichten.After completion of the drilling work, we found what we were looking for in several production horizons offshore drilling is first a wellhead or production head (in the drawings there is only a Inner tube 10 of such a production head shown) installed on the seabed. The production head or its inner tube can be used together with or as part of a drilling or casing head formed or locked in such a drilling or casing head. The riser line with the largest diameter is attached to a lower riser hanger 12 with a fitting piece 14 suspended using a setting tool 16 having a linkage 18 and from above Water, e.g. B. from an oil rig or from a drilling ship, is lowered. By actuation of the setting tool 16, locking elements in the form of claws 20 are moved outwards into a locking position driven, whereupon the setting tool released from the riser hanger and to the drilling ship is retrieved. Then a second riser hanger 22 is lowered into the inner pipe 10 of the production head, on top of the lower or of the first riser hanger 12 and locked in the inner tube 10 of the production head (Fig. 3), the procedure being exactly the same as when letting in the first riser hanger 12. Then a shut-off device 24 on a setting tool is let into the inner tube of the production head (F i g. 4) and locked by actuating the setting tool, whereupon the setting tool is attached to the linkage 18 is pulled out of the inner tube of the production head again. This is followed by a Cover or cover plug 28 on a third setting tool in the upper end of the inner tube of the production head let in and screwed in there by means of a thread (Fig. 7); the plug 28 serves as an additional one Means for holding down and sealing.

Nachdem das Innenrohr 10 des Produktionskopfes an dem unter Wasser gelegenen Ansatzpunkt des Bohrloches festgelegt worden ist, z. B. an einem in das obere Ende des Innenrohrs einschraubbaren Spezialwerkzeug herabgelassen, abgesetzt und in oder auf einem nicht gezeigten Bohr- bzw. Verrohrungskopf durch Drehung des Gestänges 18 vom Schiff aus verriegelt worden ist, werden die Bohrloch-preventer und das nicht gezeigte, vom Bohrloch zum Bohrschiff führende Rohr wieder mit dem oberen Ende des Innenrohrs des Produktionskopfes an einem Verriegelungskragen 30 (Fig. 4 und7) verbunden. Falls erwünscht, kann nun entweder die Sonde perforiert oder es können Brückenstopfen entfernt oder andere Arbeiten im Bohrloch ausgeführt werden, bevor die Steigleitung eingebaut wird.After the inner tube 10 of the production head at the submerged starting point of the Borehole has been set, e.g. B. on a special tool that can be screwed into the upper end of the inner tube lowered, lowered and in or on a drilling or casing head, not shown has been locked by rotating the rod 18 from the ship, the borehole preventer and the not shown, leading from the borehole to the drilling ship pipe again with the upper end of the inner pipe of the production head connected to a locking collar 30 (Figs. 4 and 7). If desired, the probe can now either be perforated or bridge plugs can be removed or other work can be carried out be carried out in the borehole before the riser is installed.

Dann wird der Steigleitungsstrang, der den größten Durchmesser aufweist, an einem Gewindeabschnitt 34 mit dem Paßstück 14 verschraubt, und dieses Paßstück wird in den ersten bzw. untersten Steigleitungshänger 12 eingeschraubt. Darauf wird das Setzwerkzeug 16 für den Steigleitungshänger mittels eines Gewindeabschnitts 36 mit einem Gewindeabschnitt 37 am oberen Ende des Steigleitungshängers verschraubt (an Bord des Schiffes) und an dem Gestänge 18 zusammen mit dem Steigleitungshänger 12 in das Innenrohr 10 des Produktionskopfes eingelassen. Der Steigleitungshänger wird auf einer Schulter 38 im Innenrohr des Produktionskopfes abgesetzt (gelandet), sobald ein Landering 40 des Steigleitungshängers auf der Schulter 38 aufsetzt. Das Setzwerkzeug 16 für den Steigleitungshänger ist mit diesem mittels einer Laufhülse bzw. Laufmuffe 60 verschraubt, die mit dem Rohrkörper 16 des Setzwerkzeugs mittels einer J-Schlitzverbindung verbunden ist, welche an dem Rohrkörper des Setzwerkzeugs mit einem Zapfen 44 und in der Laufhülse mit einem J-Schlitz 46 versehen ist.Then the riser strand, which has the largest diameter, is attached to a threaded section 34 screwed to the adapter 14, and this adapter is in the first or lowest riser hanger 12 screwed in. The setting tool 16 for the riser hanger is then attached by means of a threaded section 36 screwed to a threaded section 37 at the upper end of the riser hanger (on board the ship) and on the rod 18 together with the riser hanger 12 in the inner tube 10 of the production head. The riser hanger is on a shoulder 38 in the inner tube of the production head deposited (landed) as soon as a landing ring 40 of the riser hanger the shoulder 38 touches down. The setting tool 16 for the riser hanger is connected to this by means of a barrel or running sleeve 60 screwed to the tubular body 16 of the setting tool by means of a J-slot connection, which is connected to the tubular body of the setting tool with a pin 44 and is provided with a J-slot 46 in the barrel.

Wenn der Steigleitungshänger auf der in dem Innenrohr des Produktionskopfes vorgesehenen Schulter 38 gelandet bzw. abgesetzt wird, wird das Bohrgestänge nach links gedreht, um den Zapfen 44 in den vertikalen Bereich des J-Schlitzes zu bewegen, und das Werkzeug wird (unter der Wirkung seines Eigengewichtes) nachgelassen, so daß eine Verriegelungshülse 48 des Steigleitungshängers nach unten getrieben wird und die Verriegelungselemente 20 nach außen in eine Ausnehmung 50 im Innenrohr des Produktionskopfes hineintreibt, weil der Rohrkörper 16 des Setzwerkzeugs nach unten gezogen wird. Ein Treibring 56 auf dem Setzwerkzeug greift an einer Oberfläche 58 an der Oberseite der Verriegelungshülse 48 des Setzwerkzeugs an, so daß die Verriegelungselemente 20 nach außen in die Ausnehmung in dem InnenrohrdesProduktionskopfeshineingetrieben werden. Eine zufällige Abwärtsbewegung der Verriegelungshülse 48 wird dadurch verhindert, daß die Hülse mittels Scherbolzen 49 mit dem Steigleitungshänger 12 verbunden ist. Die Scherbolzen 49 werden erst dann abgeschert, wenn die Verriegelungshülse, wie erwünscht, von dem Treibring 56 nach unten getrieben wird. Eine nicht beabsichtigte Aufwärtsbewegung der Verriegelungshülse 48 wird von einem Sprengring 148 verhindert. Wenn sich die Verriegelungshülse 48 des Steigleitungshängers noch nicht in ihrer Setzstellung (Verriegelungsstellung) (Fig. 1) befindet, befindet sich der Sprengring 148 in einer Ausnehmung 150 und wird erst dadurch von einer Schulter 153 nach unten in eine Ausnehmung 152 hineingetrieben, daß die Verriegelungshülse 48 nach unten getrieben wird, wobei sie die Verriegelungselemente 20 nach außen in die Verriegelungsstellung treibt. Wie am besten aus F i g. 7 ersichtlich, ist auf jedem Steigleitungshänger eine Anzahl von in Umfangsrichtung in Abstand voneinander angeordneten Verriegelungselementen in Form von Klauen 20 vorgesehen, die den jeweiligen Steigleitungshänger in dem Innenrohr des Produktionskopfes verriegeln. Die Verriegelungselemente 20 werden von Schrägschultern 52 und 53 der Verriegelungshülse 48 nach außen getrieben.When the riser hanger is on the shoulder provided in the inner tube of the production head 38 is landed or deposited, the drill pipe is rotated to the left to the pin 44 in the vertical area of the J-slot, and the tool will (under the effect of its own weight) subsided, so that a locking sleeve 48 of the riser hanger is driven downward and the locking elements 20 to the outside into a recess 50 in the inner tube of the production head drives in because the tubular body 16 of the setting tool is pulled down. A driving ring 56 on the setting tool engages a surface 58 on the top of the locking sleeve 48 of the setting tool so that the locking elements 20 are driven outwardly into the recess in the inner tube of the production head will. Accidental downward movement of the locking sleeve 48 is prevented by the sleeve is connected to the riser hanger 12 by means of shear bolts 49. The shear bolts 49 are only then sheared when the locking sleeve, as desired, driven by the drive ring 56 downwards will. Unintentional upward movement of the locking sleeve 48 is prevented by a snap ring 148 prevented. If the locking sleeve 48 of the riser hanger is not yet in its set position (Locked position) (Fig. 1), the snap ring 148 is located in a recess 150 and is only thereby driven from a shoulder 153 downward into a recess 152 that the Locking sleeve 48 is driven downwards, whereby it the locking elements 20 outwards in drives the locking position. As best seen in Fig. 7 is on every riser hanger a number of circumferentially spaced locking elements in FIG Form of claws 20 provided, which the respective riser hanger in the inner tube of the production head lock. The locking elements 20 are inclined shoulders 52 and 53 of the locking sleeve 48 driven outwards.

Soll das Setzwerkzeug 16 aus dem Steigleitungshänger 12 entfernt werden, wird zwecks Drehung der Laufhülse 60 das Gestänge 18 nach rechts gedreht. Dadurch wird der Gewindeabschnitt 36 des Setzwerkzeugs aus dem Gewindeabschnitt 37 des Steigleitungshängers herausgedreht, worauf das Setzwerkzeug mit-If the setting tool 16 is to be removed from the riser hanger 12, the Barrel 60 rotated the linkage 18 to the right. This becomes the threaded portion 36 of the setting tool unscrewed from the threaded section 37 of the riser hanger, whereupon the setting tool with-

tels des Gestänges 18 aus dem Innenrohr 10 des Produktionskopfes gezogen werden kann.means of the rod 18 from the inner tube 10 of the production head can be drawn.

Sobald das Setzwerkzeug 16 vom Steigleitungshänger 12 getrennt und zum Bohrschiff zurückgezogen worden ist, kann der zweite Steigleitungshänger 22 mit dem Gewindeabschnitt 36 der Laufhülse 60 des Steigleitungshänger-Setzwerkzeuges 16 verschraubt und mittels des Gestänges 18 in das Innenrohr 10 des Produktionskopfes eingelassen und in diesem Innenrohr gelandet bzw. abgesetzt werden, wobei ein Zwischenstück 156 an einer oberen Schulter 62 des ersten Steigleitungshängers angreift (Fig. 3). die Zwischen stücke 156 sind mittels Stiftschrauben 158 mit dea Steigleitungshängern verbunden. Nachdem der zweite Steigleitungshänger 22 auf dem unteren Steigleitungshänger 12 gelandet bzw. abgesetzt worden ist, wird er durch Betätigung des Steigleitungshänger-Setzwerkzeugs mittels Verriegelungselementen in Form von Klauen 64 in dem Innenrohr 10 des Produktionskopfes verriegelt, und zwar in analoger Weise, wie es im Zusammenhang mit dem Setzen und Verriegeln des ersten Steigleitungshängers 12 beschrieben worden ist.As soon as the setting tool 16 is separated from the riser hanger 12 and withdrawn to the drilling ship has been, the second riser hanger 22 can with the threaded portion 36 of the barrel 60 of the riser hanger setting tool 16 screwed and by means of the rod 18 in the inner tube 10 of the production head let in and landed or deposited in this inner tube, with an intermediate piece 156 engages an upper shoulder 62 of the first riser hanger (FIG. 3). the between pieces 156 are connected to the riser hangers by means of studs 158. After the second Riser hanger 22 has landed or been set down on the lower riser hanger 12, it will by actuating the riser hanger setting tool by means of locking elements in the form of Claws 64 locked in the inner tube 10 of the production head, in a manner analogous to that shown in FIG Connection with the setting and locking of the first riser hanger 12 has been described.

Somit ist mittels des unteren Steigleitungshängers 12 der äußere Steigleitungsstrang (nicht gezeigt), der an den Gewindeabschnitt 34 des Paßstücks 14 angeschraubt ist, aufgehängt. Mittels einer Dichtung 160 sind die beiden unteren Auslaßöffnungen 66 und 68 im Innenrohr des Produktionskopfes voneinander getrennt. Die Dichtung wird von unten her von dem Landering 40 getragen bzw. unterstützt, der mittels eines Sprengrings 162 an dem Steigleitungshänger 12 gehalten wird. Die untere Auslaßöffnung 66 steht mit dem Ringraum zwischen der Bohrlochverrohrung und der einen großen Druchmesser aufweisenden (äußeren) Steigleitung in Verbindung; die Mittelöffnung 68 in dem Innenrohr des Produktionskopfes ist für den Ringraum zwischen der Steigleitung mit dem großen Durchmesser und der Steigleitung mit dem kleinen Durchmesser (nicht gezeigt) bestimmt.Thus, by means of the lower riser hanger 12, the outer riser strand (not shown), the is screwed to the threaded portion 34 of the fitting 14, suspended. By means of a seal 160 the two lower outlet openings 66 and 68 in the inner tube of the production head are separated from one another. The seal is carried or supported from below by the landing ring 40, which by means of a snap ring 162 is held on the riser hanger 12. The lower outlet opening 66 stands with the annulus between the well casing and the large diameter (outer) Riser in connection; the central opening 68 in the inner tube of the production head is for the Annular space between the riser with the large diameter and the riser with the small one Diameter (not shown) determined.

Eine obere Auslaßöffnung -82 in dem Innenrohr des Produktionskopfes ist für den inneren Steigleitungsstrang bestimmt und steht damit in Verbindung. Wie in den F i g. 4 und 7 gezeigt, dichtet die im Innenrohr des Produktionskopfes vorgesehene Absperreinrichtung 24 dieses oberhalb der obersten Auslaßöffnung 82 mittels einer V-förmige Dichtungselemente aufweisenden Dichtung 84 ab und bildet den oberen Verschluß für den inneren Steigleitungsstrang (nicht gezeigt), der an dem Steigleitungshänger 22 aufgehängt ist. In dem unteren Ende der Bohrung der Absperreinrichtung 24 ist ein Doppel-Rückschlagventil 170 (F i g. 4) vorgesehen, das Strömungen von strömungsfähigen Stoffen durch die Absperreinrichtung 24 in beiden Richtungen verhindert, jedoch eine im Bohrloch nach unten gerichtete Druckübertragung mittels des Ziehwerkzeugs (F i g. 5) ermöglichen soll, wie weiter unten beschrieben wird.An upper outlet opening -82 in the inner tube of the production head is for the inner riser string determined and is related to it. As shown in Figs. 4 and 7, the seals in the inner tube of the production head provided shut-off device 24 this above the uppermost outlet opening 82 by means of a seal 84 having V-shaped sealing elements and forms the upper one Closure for the inner riser line (not shown) suspended from the riser hanger 22 is. In the lower end of the bore of the shut-off device 24 is a double check valve 170 (Fig. 4) provided that the flow of flowable substances through the shut-off device 24 prevents in both directions, but a pressure transmission directed downwards in the borehole by means of the drawing tool (Fig. 5), as will be described below.

Nachdem der zweite Steigleitungshänger in dem Innenrohr des Produktionskopfes verriegelt und das Setzwerkzeug gezogen worden ist, wird ein Setzwerkzeug 26 für die Absperreinrichtung 24, das, wie gezeigt, mittels Scherbolzen 70 mit der Absperreinrichtung 24 verbunden ist, mit dem Gestänge 18 mittels Gewinde verschraubt. Dann wird die Absperreinrichtung 24 in das Innenrohr 10 des Produktionskopfes eingelassen und auf einem oberen Ende 72 des zweiten Steigleitungshängers 22. gelandet bzw. abgesetzt (F i g. 4). Unterhalb der Absperreinrichtung 24 eingeschlossene strömungsfähige Medien können durch die Absperreinrichtung entweichen, wenn diese in das Innenrohr des Produktionskopfes abgesenkt ist (F i g. 4), und zwar durch Schlitze 73 in einem Stößel 75, der in dem Setzwerkzeug 26 für die Absperreinrichtung vorgesehen ist und die Aufgabe hat, eine Ventilkugel 170 α von ihrem Sitz fernzuhalten. Nachdem die Absperreinrichtung 24 in dem Innenrohr des Produktionskopfes abgesetzt bzw. gelandet ist, wird das Setzwerkzeug 26 nach rechts gedreht und nachgelassen, damit sich der Zapfen 27 in den vertikalen Bereich des J-Schlitzes 29 bewegen kann und um das untere Ende eines Hauptteils 74 des Setzwerkzeugs nach unten gegen die Oberseite einer Verriegelungshülse 76 der Absperrvorrichtung 24 zu treiben, damit Verriegelungselemente 78 nach außen in eine Ausnehmung 80 in dem Innenrohr des Produktionskopfes hineingetrieben werden und auf diese Weise die Absperreinrichtung 24 in dem oberen Ende des Innenrohrs 10 des Produktionskopfes verriegelt wird. Nachdem das Setzwerkzeug nach rechts gedreht und nachgelassen worden ist, werden durch die Abwärtsbewegung des Hauptteils 74 des Setzwerkzeugs auch Scherbolzen 77 abgeschert, so daß ein Stößeltragteil 79, das mittels Gewinde in das Hauptteil des Setzwerkzeugs eingeschraubt ist, sich relativ zu einem T-Kopf 81 des Stößels 75 nach unten bewegt. Nachdem die Absperreinrichtung 24 mittels der Verriegelungselemente 78 in dem Innenrohr des Produktionskopfes verriegelt worden ist, wird das Setzwerkzeug 26 von der Absperreinrichtung dadurch gelöst, daß die Scherbolzen 70 durch Aufwärtsziehen des Gestänges abgeschert und somit die Verbindung zwischen dem Setzwerkzeug 26 und der Absperreinrichtung 24 für das Innenrohr des Produktionskopfes getrennt wird.After the second riser hanger has been locked in the inner tube of the production head and the setting tool has been pulled, a setting tool 26 for the shut-off device 24, which, as shown, is connected to the shut-off device 24 by means of shear bolts 70, is screwed to the rod 18 by means of a thread. Then the shut-off device 24 is let into the inner pipe 10 of the production head and landed or set down on an upper end 72 of the second riser hanger 22 (FIG. 4). Flowable media enclosed below the shut-off device 24 can escape through the shut-off device when it is lowered into the inner tube of the production head (FIG. 4), through slots 73 in a plunger 75, which is provided in the setting tool 26 for the shut-off device and has the task of keeping a valve ball 170 α away from its seat. After the shut-off device 24 has landed in the inner tube of the production head, the setting tool 26 is turned to the right and released so that the pin 27 can move into the vertical region of the J-slot 29 and around the lower end of a main part 74 of the Setting tool down against the top of a locking sleeve 76 of the shut-off device 24 so that locking elements 78 are driven outwardly into a recess 80 in the inner tube of the production head and in this way the shut-off device 24 is locked in the upper end of the inner tube 10 of the production head. After the setting tool has been turned to the right and released, the downward movement of the main part 74 of the setting tool also shears off shear bolts 77, so that a ram support part 79, which is screwed into the main part of the setting tool by means of a thread, moves relative to a T-head 81 of the plunger 75 is moved downwards. After the shut-off device 24 has been locked in the inner tube of the production head by means of the locking elements 78, the setting tool 26 is released from the shut-off device in that the shear bolts 70 are sheared off by pulling the rod upwards and thus the connection between the setting tool 26 and the shut-off device 24 for the Inner tube of the production head is separated.

Oberhalb der Absperreinrichtung 24 wird in das Innenrohr 10 des Produktionskopfes mittels eines Setzwerkzeugs 86 ein Deckstopfen 28 (Fig. 7) eingeschraubt. Dieser Deckstopfen wirkt als Zusatz-Dichtung zusätzlich zu allen anderen Dichtungen im Innenrohr des Produktionskopfes und dient außerdem als weitere Einrichtung zum Niederhalten der Steigleitungshänger und der Absperreinrichtung 24. Der Deckstopfen 28 wird durch Drehen des Setzwerkzeugs 86 nach links in das'Innenrohr des Produktionskopfes eingeschraubt, und zwar soweit, bis der Stopfen 28 die in F i g. 7 dargestellte Lage einnimmt. Durch weiteres Drehen nach links wird der Scherbolzen 85 abgeschert und die Öffnung bzw. Bohrung 90 dadurch geschlossen, daß das Innenteil 87 des Stopfens 28 relativ zu dem äußeren Stopfenteil 28 nach oben verschraubt wird. Das Setzwerkzeug 86 wird durch Drehen und Aufwärtsziehen von dem Deckstopfen 28 getrennt.Above the shut-off device 24, a setting tool is used to insert into the inner tube 10 of the production head 86 screwed in a cover plug 28 (FIG. 7). This cover plug acts as an additional seal in addition to all other seals in the inner tube of the production head and also serves as a further device for holding down the riser hangers and the shut-off device 24. Der Cover plug 28 is inserted into the inner tube of the production head by turning the setting tool 86 to the left screwed in until the plug 28 is the one shown in FIG. 7 assumes the position shown. By further Turning to the left, the shear bolt 85 is sheared off and the opening or bore 90 is closed, that the inner part 87 of the plug 28 is screwed upward relative to the outer plug part 28 will. The setting tool 86 is separated from the cover plug 28 by rotating it and pulling it upward.

Wenn in dem Bohrloch bzw. in der Sonde irgendwelche Arbeiten ausgeführt werden müssen oder wenn eine Bohrlochbehandlung erfolgen soll oder wenn die Sonde abgeworfen werden soll, kann es notwendig werden, den Deckstopfen 28, die Absperreinrichtung 24 im Innenrohr des Produktionskopfes und die Steigleitungshänger wieder ziehen zu müssen. Übliche Bohrlocharbeiten am Seil bzw. Kabel können allerdings durch den inneren Steigleitungsstrang hindurch nach Entfernen des Deckstopfens und der Absperreinrichtung im Innenrohr des Produktionskopfes durchgeführt werden. Soll nun der Deckstopfen gezogen werden, dann wird das zum Einbauen des Stopfens benutzte Setzwerkzeug 86 in das Bohrloch eingefahren, über einen Zapfen bzw. Bolzen abgesenkt undIf any work has to be carried out in the borehole or in the probe, or if a well treatment is to take place or if the probe is to be dropped, it may be necessary , the cover plug 28, the shut-off device 24 in the inner tube of the production head and having to pull the riser hangers again. The usual drilling work on the rope or cable can, however through the inner riser after removing the cover plug and the shut-off device be carried out in the inner tube of the production head. The cover plug should now be pulled then the setting tool 86 used to install the plug is run into the borehole, lowered via a pin or bolt and

auf diese Weise der Deckstopfen aus dem Innenrohr des Produktionskopfes herausgeschraubt. Durch Drehen des Werkzeuges 86 nach rechts wird zunächst die Öffnung bzw. Bohrung 92 für von unten wirkenden Druck dadurch geöffnet, daß das Innenteil 87 des Stopfens relativ zu dem Stopfenteil 28 nach unten geschraubt und so das Innenteil von seinem Sitz abgehoben wird. Durch weitere Rechtsdrehung wird der Stopfen 28 aus dem Innenrohr des Produktionskopfes herausgeschraubt.in this way the cover plug is unscrewed from the inner tube of the production head. By turning the tool 86 to the right, the opening or bore 92 for pressure acting from below is first opened in that the inner part 87 of the stopper is screwed down relative to the stopper part 28 and the inner part is lifted from its seat. The plug 28 is screwed out of the inner tube of the production head by turning it further to the right.

Die im Innenrohr des Produktionskopfes vorgesehene Absperreinrichtung 24 wird mittels eines besonderen Ziehwerkzeugs 93 (Fig. 5) gezogen. Zu diesem Zweck wird das Ziehwerkzeug 93 in die Absperreinrichtung 24 eingelassen, so daß ein Endteil 96 der Absperreinrichtung in ein unteres Ende 94 der in der Absperreinrichtung 24 vorgesehenen Innenbohrung eingeführt ist. Ein Punkt bzw. eine Spitze 172 des Ziehwerkzeugs 93 hebt eine Ventilkugel 174 des Doppel-Rückschlagventils 170 von ihrem Sitz ab, so daß von unten durch das Rückschlagventil 98 in der Nase des Ziehwerkzeugs Druck angezeigt wird. Wenn von unten Druck angezeigt wird, wird ein strömungsfähiges Medium durch das Bohrgestänge hindurch nach unten durch das Ziehwerkzeug 93 und durch Öffnungen 97 gepumpt, um den Druck im Bohrloch auszugleichen. Das in die öffnungen 97 hineingepumpte Druckmedium bewegt zunächst ein Differentialflächenventil 176 nach oben, und durch den fortdauernden Druck wird eine Ventilkugel 178 von ihrem Sitz abgehoben, die dann strömungsfähiges Medium in die Sonde eintreten läßt, so daß der vorstehend erwähnte Bohrlochdruck ausgeglichen werden kann. Dichtungen 99 und 101 isolieren das strömungsfähige Medium, das durch die öffnungen 97 des Ziehwerkzeugs 93 hindurch gepumpt worden ist. Nach dem Ausgleich des Drucks im Bohrloch wird ein Scherbolzen 180 durch Nachlassen des Gestänges abgeschert, und das Ziehwerkzeug wird nach rechts gedreht, um die Zapfen an dem Ziehwerkzeug in den senkrechten Bereich des J-Schlitzes zu bewegen. Eine Relativdrehbewegung zwischen dem Ziehwerkzeug und der Absperreinrichtung 24 wird durch die Reibungswirkung der Dichtungen 99 und 101 verhindert. The shut-off device 24 provided in the inner tube of the production head is pulled by means of a special pulling tool 93 (FIG. 5). For this purpose, the drawing tool 93 is let into the shut-off device 24 , so that an end part 96 of the shut-off device is inserted into a lower end 94 of the inner bore provided in the shut-off device 24. A point or a tip 172 of the pulling tool 93 lifts a valve ball 174 of the double check valve 170 from its seat, so that pressure is indicated from below by the check valve 98 in the nose of the pulling tool. When pressure from below is indicated, a fluid is pumped through the drill string, down through the puller 93 and through openings 97 to equalize the pressure in the borehole. The pressure medium pumped into the openings 97 first moves a differential surface valve 176 upwards, and the continued pressure lifts a valve ball 178 from its seat, which then allows flowable medium to enter the probe so that the above-mentioned borehole pressure can be compensated. Seals 99 and 101 isolate the flowable medium that has been pumped through the openings 97 of the drawing tool 93. After the pressure in the borehole is equalized, a shear pin 180 is sheared by slackening the string and the puller is rotated to the right to move the pins on the puller into the vertical area of the J-slot. A relative rotational movement between the drawing tool and the shut-off device 24 is prevented by the frictional effect of the seals 99 and 101 .

Sobald das Ziehwerkzeug 93 nachgelassen und nach rechts gedreht worden ist, befindet sich ein Gewindeabschnitt 95 einer Außenhülse 108 des Ziehwerkzeugs in einer Stellung, in der er in einen entsprechenden Gewindeabschnitt 112 der Absperreinrichtung 24 eingeschraubt werden kann. Sobald das Ziehwerkzeug 93 in den Gewindeabschnitt 112 eingeschraubt worden ist, kann das Ziehwerkzeug am Gestänge nach oben gezogen werden, und eine Hülse 122 kann hinter den Verriegelungselementen 78 angehoben werden. Durch die Aufwärtsbewegung der Hülse 122 greift ihre obere Schulter 128 an einer unteren Begrenzungsfläche 132 einer Buchse 130 an, die in dasAs soon as the pulling tool 93 has been released and turned to the right, a threaded section 95 of an outer sleeve 108 of the pulling tool is in a position in which it can be screwed into a corresponding threaded section 112 of the shut-off device 24. As soon as the pulling tool 93 has been screwed into the threaded section 112 , the pulling tool can be pulled up on the linkage, and a sleeve 122 can be lifted behind the locking elements 78. Due to the upward movement of the sleeve 122 , its upper shoulder 128 engages a lower boundary surface 132 of a bushing 130 which is inserted into the

5 obere Ende der Absperreinrichtung 24 eingeschraubt ist. Infolgedessen werden die Verriegelungselemente 78 aus der Ausnehmung 80 im Innenrohr des Produktionskopfes zurückgezogen, weil sie eine Abschrägung 124 der Ausnehmung 80 berühren. Somit kann die5 upper end of the shut-off device 24 is screwed. As a result, the locking elements 78 are withdrawn from the recess 80 in the inner tube of the production head because they contact a bevel 124 of the recess 80. Thus, the

ίο Absperreinrichtung 24 aus dem Innenrohr 10 des Produktionskopfes entfernt werden.ίο shut-off device 24 can be removed from the inner tube 10 of the production head.

Die Steigleitungshänger 12 und 22 können mittels eines Ziehwerkzeugs 134 (F i g. 3) gezogen werden. Das Ziehwerkzeug 134 wird am Bohrgestänge 18 in eine Innenhülse 136 des Steigleitungsaufhängers 22 eingeschraubt. Wird nun die Innenhülse 136 mittels des Bohrgestänges, das in das obere Ende des Ziehwerkzeugs eingeschraubt ist, angehoben, dann wird sie aus ihrer Lage hinter den Verriegelungselementen 64 gezogen. Auf diese Weise wird der obere Steigleitungshänger 22 in dem Innenrohr 10 des Produktionskopfes entriegelt. Eine weitere Aufwärtsbewegung des Ziehwerkzeugs 134 und der Innenhülse 136 hat zur Folge, daß eine Schulter 142 der Hülse 136 eine untere Begrenzungsfläche 144 einer Buchse 146 berührt. Durch weiteres Aufwärtsbewegen wird der Steigleitungshänger 22 aus dem Innenrohr des Produktionskopfes entfernt. Der untere Steigleitungshänger 12 (und der damit verbundene, nicht dargestellte äußere Steigleitungsstrang) kann auf genau dieselbe Art und Weise aus dem Innenrohr des Produktionskopfes entfernt werden wie der obere Steigleitungshänger 22 (und der damit verbundene nicht dargestellte innere Steigleitungsstrang). The riser hangers 12 and 22 can be pulled by means of a pulling tool 134 (FIG. 3). The pulling tool 134 is screwed into an inner sleeve 136 of the riser pipe hanger 22 on the drill rod 18. If the inner sleeve 136 is now raised by means of the drill rod which is screwed into the upper end of the pulling tool, then it is pulled out of its position behind the locking elements 64. In this way, the upper riser hanger 22 is unlocked in the inner tube 10 of the production head. A further upward movement of the drawing tool 134 and the inner sleeve 136 has the consequence that a shoulder 142 of the sleeve 136 touches a lower boundary surface 144 of a bushing 146. By moving it further upward, the riser hanger 22 is removed from the inner tube of the production head. The lower riser hanger 12 (and the associated outer riser strand, not shown) can be removed from the inner tube of the production head in exactly the same way as the upper riser hanger 22 (and the associated inner riser strand, not shown).

Obwohl nicht dargestellt, können weitere Steigleitungshänger oben auf dem oberen Steigleitungshänger 22 gelandet bzw. abgesetzt werden (in einem Produktionskopf, der ein längeres Innenrohr besitzt), so daß zusätzliche innere Steigleitungsstränge aufgehängt werden können.Although not shown, additional riser hangers can be landed on top of the upper riser hanger 22 (in a production head having a longer inner tube) so that additional inner riser strands can be hung.

Die erfindungsgemäße Steigleitungshängereinheit schafft einen Steigleitungskopf für mehrere Steigleitungsstränge, von denen jeder jeweils in dem Produktionskopf bzw. in dessen Innenrohr verriegelt wird, so daß in einem Produktionskopf gegebener Größe Steigleitungsstränge mit größeren Durchmessern eingebaut werden können als bei Verwendung der bekannten konzentrisch ineinander angeordneten bzw. ineinander verriegelten Steigleitungshänger. Die Erfindung schafft auch die Möglichkeit, die einzelnen Steigleitungshänger in einem mehrere Steigleitungsstränge aufnehmenden Steigleitungskopf gegeneinander auszutauschen. The riser hanger unit according to the invention creates a riser head for several riser strands, each of which is locked in the production head or in its inner tube, so that in a production head of a given size riser strings with larger diameters installed can be arranged concentrically or one inside the other than when using the known locked riser hanger. The invention also creates the possibility of the individual riser hangers to be exchanged for each other in a riser head that accommodates several riser strands.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

209 539/Π209 539 / Π

Claims

Patent claims:

1. Underwater riser head for the production of oil or gas from a borehole with an inner tube of a production head with a side outlet and at least two one above the other arranged riser hangers that prevent vertical movement under water in the inner pipe are lockable, and with a shut-off device, characterized in that the The shut-off device (24) can be connected to a setting tool (26) in the inner tube (10) of the production head, this sealingly closing at its upper end, insertable and designed to be placed on the upper riser hanger (22) is.

2. Riser head according to claim 1, characterized in that the shut-off device (24) has a double check valve (170) which is designed for actuation by a pin (75) connected to the setting tool (26).

3. Riser head according to claim 2, characterized in that the shut-off device (24) for connection to a drawing tool (93) with a central bore and a tip (172 ) which can be placed on a valve ball (170 a) of the double check valve (170) ) is trained.

4. Riser head according to claim 3, characterized in that a differential surface valve (176) is provided on the shut-off device (24) and a check valve (98) is provided on the drawing tool (93), an opening (97) in the wall of the drawing tool (93) its central bore connects with a space between the differential surface valve (176) and the check valve (98).