DE1945793A1

DE1945793A1 - Bohrrohrsatz mit mehreren Bohrrohren

Info

Publication number: DE1945793A1
Application number: DE19691945793
Authority: DE
Inventors: Nelson Bobby Hughes
Original assignee: Vetco Offshore Industries Inc
Current assignee: Vetco Inc
Priority date: 1968-11-01
Filing date: 1969-09-10
Publication date: 1970-05-06
Also published as: US3561527A; GB1252505A; JPS496962B1; FR2022338A1

Description

250, West Stanley Avenue, Ventura (Calif.) USA

Bohrrohrsatz mit mehreren Bohrrohren

Die Erfindung betrifft einen Bohrrohrsatz mit mehreren Bohrrohren, die an koaxial zueinander liegenden Bohrköpfen aufgehängt sind, wobei der Bohrkopf eines äußeren Bohrrohres zugleich ein Bohrkopflager für den Bohrkopf eines inneren Bohrrohres darstellt und wobei durch den Bohrkopf für das innere Bohrrohr ein drehbares Bohrgestänge geführt ist, unter Anwendung einer erst im Bohrloch herstellbaren Dichtung.zwischen einem einen Bohrkopf tragenden, auf dem Meeresgrund aufgesetzten Gehäuse und diesem Bohrkopf oder zwischen zwei Bohrköpfen oder ihren Bohrrohren.

Beim Anlegen von öl- und Gasbohrungen unter Wasser werden in den Meeresboden verschiedene Verrohrungen eingebracht, die das durchbohrte Erdreich gegenüber den Druckverhältnissen abschirmen sollen, die in größeren Tiefen benötigt oder angetroffen werden. In vielen Fällen ist in der.Nähe ' aes Meeresbodens oder auf demselben ein besonderes Bohrgehäuse vorgesehen, das als Stützpunkt und als Abdichtung gegenüber der in das Bohrloch eingebrachten Verrohrung dienen soll. Im Zusammenhang mit einem solchen Bohrgehäuse unter Wasser und einem über Wasser befindlichen Bohrgestell gibt es eine Reihe von Problemen beim Einbringen der Verrohrung, bei der Herstellung, des Umlaufs für die Flüssig-

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j keitsspUlungj beim Aus2sementieren des Bohrrohres und beim Herstellen einer Dichtung zwischen einem bereits eingebrachten Bohrkopf und einem weiteren Bohrkopf; ebenso gibt es Schwierigkeiten nach dem Überprüfen einer solchen Dichtung beim Entfernen eines Bohrwerkzeuges oder eines Bohrgestänges, durch aas das Bohrwerkzeug betätigt wird.

Wenn in tiefem Wasser gebohrt v/erden soll und wenn dann das Bohrgestänge mit dem Bohrwerkzeug zur Überbrückung der Entfernung von e.iner schwimmenden Bohrplattform oder einem Bohrschiff bis zum Meeresgrund sehr lang sein muß, ist das Aufbringen eines sehr hohen, zwisehen dem Bohrkopf und dem am Meeresboden befindlichen Bohrgehäuse oder einem bereits eingebrachten Bohrkopf wirksamen Drehmomentes zum Herstellen der bisher üblichen Dichtungen besonders schwierig und störend.

Wenn ferner der Bohrkopf im Bohrgehäuse oder in einem bereits eingebrachten Bohrkopf durch einen Haltering geheilten werden soll, der beim Aufsetzen des neu einzubringenden Bohrkopfes in dem Bohrgehäuse oder in dem bereits eingebrachten Bohrkopf selbsttätig in Eingriff gelangt, muß der Haltering dann wieder gelöst v/erden können, wenn zum Beispiel noch vor dem Zementieren ein Herausziehen dieses Bohrkopfes erforderlich oder gewünscht wird.

Die Erfindung hat die Aufgabe, einen Bohrrohrsatz der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Herstellen einer Dichtung nach dem Einbringen eines zum Auszernentieren ; der Verrohrung benötigten Bohrrohrsatζes ohne die Aufbringung eines Drehmomentes erfolgen kann; dabei soll eine solche Dichtung zugleich auch wieder lösbar sein, wenn ein nochmaliges Herausziehen des zuletzt eingebrachten Bohrrohres oder' Bohrkopfes erforderlich ist. Im übrigen soll die zur Herstellung dieser Dichtung erforderliche Vorrichtung einfach im Aufbau

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sein und betriebssicher arbeiten..Es gehört ferner zur Auf- · gäbe der Erfindung die Schwierigkeiten und liachteile des Standes der Technik zu beseitigen.

PUr einen Bohrrohrsatz der eingangs genannten Art mit mehreren Bohrrohren wird deshalb zur Lösung dieser Aufgabe,erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß als Dichtung eine durch in axialer Richtung ausgeübten Druck auf die Breite des abzudichtenden Querschnittes aufstauchbare Ringdichtung dient.

Ein solcher axialer Druck läßt sich zum Beispiel auf · hydraulischem Wege auch in größeren Tiefen sehr gut aufbringen, und durch das Aufstauchen einer aus elastischem Material bestehenden Dichtung kann der jeweils abzudichtende Querschnitt einwandfrei verschlossen werden. Ist die Dichtung durch cas Aufstauchen dann hergestellt, so 1st andererseits auch keine besondere Befestigung oder Verriegelung derselben mehr erforderlich, lic ist dann immer noch Möglich, wenn es erforderlich v?ir<^;, das betreffende Bohrrohr odor den betreffenden Bohrkopf noch einmal herauszuziehen. Im übrigen ist das Aufbringen eines Drehmomentes zur Herstellung der Abdichtung jetzt überhaupt nicht mehr erforderlich. Die von der Erfindung vorgeschlagene Ringdichtung wird vorteilhaft surcincest teilweine aus elcstomerer« Material hergestellt.

iU.chfol,.:e.:o werfen weitere vorteilhafte AU3J3S*caltur.jo.: ..er iSrfinVdiV voi^esdil-ver*, die sich i.uf i ic^e/ii^an !'.ittel beziehen, c'ie zur Ausübung «es ar.ialen Staucheruckec cosc^c'ers geeignet sino. Eine dieser vcrtoilhaf/.en Ausgestaltungen ia; , v:enn tlie Ringdichtung durch eine Zylinc er'ouohse in . Richtunj z;xsatTct;3njedrückt wird, die tuf eir.ei¹ iiohlzylinceii.-ehen 3/ir.del des Bohrgestänges :-xi:.l verschiebbar ist. Weir*: lsc -.;:.. Zelspiel nr.ch ^x Ausze:;.er.rieren '. er Vor-

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rohrung im Bohrloch eine solche Abdichtung hergestellt werden soll, ohne daß dabei die Drehung des Bohrgestänges erforderlich ist, braucht nur das Bohrgestänge mit seinem Bohrgestängekopf durch die Bohrleitun·.; herabgelassen und in dem Bohrgehäuse oder einem bereits eingebrachten Bohrkopf aufgesetzt zu werden. V/ährend dieses Vorganges ist es dann günstig, wenn die Zylinderbuchse, gegen eine axiale Verschiebung zunächst mittels eines mit einem hydraulischen Medium gefüllten Druckraumes verriegelt ist, aus dem dann zum Lösen dieser Verriegelung das hydraulische Medium abgelassen werden kann.

Die Ringdichtung, die an der unteren Seite der Zylinderbuchse befestigt sein kann, wird an ihrer Unterseite vorteilhaft mit axialen Spitzen versehen, wodurch Halteklauen gebildet werden. Diese können dann bei einem kurzen Absinken der Ringdichtung mit Ansätzen oder Ausnehmungen in Eingriff gebracht werden, die die für den Stauchvorgang erforderliche Ge^e; JL age rung bilden. Die Ringdichtung selbst kann in ihrem aufstauchbaren Bereich aus Metall bestehen, das mit einer Schicht aus elastomerern Material umgeben ist. Dieser Bereich der Ringdichtung kann aber ebensogut nur aus Metall hergestellt sein. In jedem Falle is; die Ringdichtung dann so ausgebildet, daß sie sich unter der Wirkung des Stauchdruckes in axialer Richtung" wellenförmig zusammendrückt. Durch die Anwendung des elastomere^ I'aterials wird ein besonders gutes Anliegen an den abzucichtoriden Wandungen erzielt.

Weitere Ausgestaltungen unc Vorteile dar Erfindung gehen aus dem nachfolgend an Hand einer-Zeichnung näher erläuterten Ausführungsbeispiel hervor, durch das c'er Erfindun^sbcreich jedoch nicht eingeschränkt wird. Die Figuren der Zeichnung zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Teilan^Lcht, teilweise herausgebrochen cargestellt, einer Anordnung von Bohrköpf an unci ccr zuge-

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hörigen Vorrichtungen zum Einbringen eines Bohrrohrsatzes im Bereich des Meeresbodens an einem Bohrloch,

Fig. 2a und

Pig. 2b einen Teil-Längsschnitt durch einen Bohrrohrsatz mit bereits eingebrachtem Bohrrohr bzw. Bohrgestänge in derjenigen Lage, in der die zur'Herstellung der Dichtung dienenden Teile noch verriegelt sind,.wobei die Darstellung der Pig, 2b unten an die Darstellung der Pig. 2a anschließt,

Pig. j5a und

Pig. J>b einen der Darstellung nach den Fig. 2a und· 2b entsprechenden Teil-Längsschnitt, jetzt jedoch nach Herstellung der Abdichtung durch Aufstauchen der Ring-" dichtung,

Pig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 in Pig. 2b,

Pig. 5 einen Teil-Längsschnitt im Bereich des aufgestauchten Dichtringes,

Fig. 6 einen Teil-Längsschnitt entsprechend der Pig. 5* jedoch mit einer abgewandelten Ausführung des Dichtringes.

In Fig. 1 ist schematisch eine Bohranlage mit einem Bohrrohr-SC.ts nach der Ei-findung dargestellt, der in ein Bohrloch A eingebracht ist, welches unter der Meeresoberfläche liegt und sich vom Meeresboden P aus nach unten erstreckt. Auf dem Meeresboden P ist ein Bodensockel B aufgestellt, der ein äußeres Bohrrohr C von relativ großem Durchmesser trägt; dieses hängt an einem Bohrkopf D, der auf ein äußeres Bohrkopflager E des Boden:;ockels B aufgesetzt und gegenüber diesem mit einem Haltering G verriegeln ist. Innerhalb des äußeren Eohrrohres C ist ein mittleres Bohrrohr H angeordnet, das sich in das Bohrloch K erstreckt und von einem Bohrkopf J getragen wird, der auf einem entsprechenden Bohrkopflager K im äußeren Bohrkopf D aufliegt. Übei' eine Verbindungsbuchse P ist eine Reihe von Ausbruchventilon 1; mit dem Bohrkopf D verbunden; diese stehen wiederum

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über eine hydraulische Verbindungsbuchse R mit einem flexiblen Verbindungsstück S in Verbindung, das aus .mehreren Ringteilen besteht und an einer Bohrleitung T befestigt ist. Diese führt zu einem auf einer Bohrplatt-· form oder einem Bohrschiff aufgestellten Bohrgestell, was hier nicht dargestellt ist. In Pig. 1 ist ein weiteres, an einem Bohrkopf W aufgehängtes Bohrrohr Y dargestellt, wobei der Bohrkopf W gegenüber dem Bohrkopf J in abgedichteter Lage gehalten ist.

Die Pig. 2a und 2b zeigen den Bohrkopf V/ mit einem kreisringförmigen Kopfstück 10, welches an seinem unteren Ende mit einem Gewinde 11 versehen und über dieses mit dem nach unten führenden Bohrrohr Y verbunden ist. Das Kopfstück 10, weist eine nach unten Gerichtete, schräg verlaufende Auflagefläche 12 auf, die mit einer Gegenfläche IJ des zuvor eingebrachben Bohrkopfes J in Eingriff gebracht werden kann. Das Kopfstück'10 hat an seinem oberen Ende ein inneres Linksgewinde 14, das zusammen mit einem mit Außengewinde versehenen Gewindestück 15 verschraubt werden kann; dieses sitzt auf einer Spindel 16 eines drehbaren Bohrgestänges Z. Die Spindel 16 hat an ihrem oberen Ende ein Innengewinde 17, in das ein Zapfen mit einem Außengewinde 18 eingeschraubt werden kann, der zu einem bis zum Bohrgestell fahrenden Bohrleitungsstück 19 gehört. Durch die Spindel 16 führt in -Län^ariehtung ein Spindelkanal 20, der mit dem Bohrleitungsstück

19 und dem Bohrrohr Y in Verbindung steht.

Das Bohrrohr Y kann, wie aus der Darstellung ersichtlich ist, vom Bohrgestell her durch die Bohrleitung T herabgelassen unoV in einem Bohrgehäuse oder einem zuvor eingebrachten Eohrkopf aufgesetzt werden, wobei die nach unten gerichteta Auflagefläche 12 "des Kopfstückes 10 das Bohrrohr Y trägt. Anschließend kann durch das Bohrleitungsstück I9 und den Spindelkanal

20 und von dort durch das Bohrrohr Y bis zu seiner unteren

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Spitze Zement eingebracht werden, der dann durch den Ringraum 21 zwischen dem Bohrrohr Y und dem'Bohrkopf J und durch die im'Kopfstück .10 befindlichen Längskanäle 22 in einen oberhalb des Bohrkopfes J liegenden Raum vordringt, wie es bei derartigen Bohranlagen üblich ist,bei denen die Bohrrohre in der hier dargestellten Weise aufgehängt sind Und bei denen das Auszementieren auf diese Weise erfolgt.

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Es ist jedoch wünschenswert, daß das Kopfstück 10 gegenüber dem Bohrkopf J auch gehalten werden kann und daß das Bohrgestänge Z vom Kopfstück 10 lösbar ist, wie es in gleicher Weise angestrebt wird, daß der zwischen dem Kopfstück 10 und dem Bohrkopf J liegende Raum abgedichtet wird. Entsprechend ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Halterung 23 vorgesehen, die zum Halten des Kopfstückes 10 am Bohrkopf J dient; ferner ist eine Betätigungsvorrichtung 24 vorgesehen, die die Halterung 25 in Eingriff bringen soll. Die Abdichtung selbst wird durch eine Dichtvorrichtung 25 bewirkt, und zwar zwischen dem Kopfstück 10 und dem Bohrkopf J nach Betätigung durch die Betätigungsvorrichtung 24.

An einer oberhalb des ßewindestückes 15 befindlichen Stelle ist die Spindel 16 des Bohrgestänges Z mit einem unteren Ringkolben¹ 26 versehen, der als Ansatz nach außen hervorsteht. In einem bestimmten Abstand zum Ringkolben 26 befindet sich oberhalb desselben ein oberer Ringkolben 27» der mit einem Gewinde 27a oder auf andere geeignete Weise an der Spindel 16 befestigt ist. über die Ringkolben 26 und 27 ist, in beiden Richtungen verschiebbar, eine Zylinderbuchse 28 aufgesetzt, wobei zur Seite hin abdichtende Dichtrin^e 29 und 30 entsprechend zwischen den Ringkolben 27 und 26 bzw. zwischen den Zylinderwänden 31 und 32 der Zylinderbuchse 2c eingesetzt sind, die in einem entsprechenden axialen Abstand zueinander liegen.» Innerhalb der Zylinderbuohse 28 unö mit dieser aus einem Stück

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bestehend ist ein Zylinderkopfstück 33 mit einem Dichtring 34 angeordnet, der eine Abdichtung gegenüber der äußeren zylindrischen Wandung 35 der Spindel 16 herstellt. Dieses Zylinderkopfstück 33 liegt zwischen dem unteren Ringkolben 26 und dem oberen Ringkolben 27 auf der Spindel 16 und unterteilt den; zwischen der Spindel 16 und der Zylinderbuchse 28 liegenden Ringraum 36 in eine unterhalb des Zylinderkopf-Stückes 33 liegende untere Druckkammer 37 und eine über dem Zylinderkopfstück 33 liegende obere Druckkammer 33* wobei beide Druckkammern kreisringförmig sind.

In der Spindel l6 befinden sich kreisringförmig angeordnete untere Öffnungen 39, die durch die Spindel 16 hindurch vom Spindelkanal 20 in die untere Druckkammer 37 führen; ferner sind in der Spindel 16 obere Öffnungen 40 vorgesehen, die vom Spindelkanal 20 in die obere Druckkammer 38 führen.

Um die unteren Öffnungen 39 und die oberen Öffnungen 4o normalerweise geschlossen zu halten und um eine Verbindung zwischen dem Spindelkanal 20 und den beiden Druckkammern 37 und 38 und damit ein Hindurchströmen von Flüssigkeit zu verhindern, ist in den Spindelkanal 20 eine Hülse 4l eingesetzt, die auf einem im Spindelkanal 20 vorgesehenen Spindelensatz 42 aufliegt. Die Hülse 4l bedeckt sowohl die unteren als auch die oberen Öffnungen 39 und 4o und hat an ihrer Seite Dichtringe 43 und 44, die oberhalb und unterhalb der öffnungen 4G angeordnet sind, und einen weiteren Dichtrinfi; 45, der unterhalb der unteren öffnungen 39 sitzt. An ihren, oberen Ende ist die 'Hülse 41 mit einer inneren Rincnut 46 und einem Ringansatz 47 versehen, an dem ein hier nicht dargestelltes geeignetes Werkzeug angesetzt -werden- kann; dadurch läßt sich die Hülse in a.xialer Richtung durch das 3ohrlei:un-sntück 19 bis zum Bohrgestell nach oben v/erziehen, "wcd-ur-ch c.ie Öffnungen 39 und. -¹O freigegeben '/erden. . "

.Am unterer. ZnCs -J,er Zylinderbuchse k^ ±z': die Dich-: vor richtung

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25 befestigt; diese besteht im wesentlichen aus einer Ringdichtung 50, die an einem Zapfenstück 51 am unteren Ende der Zylinderbuchse 28 mittels einer geeigneten Zahl von am Umfang verteilt angeordneten Abscherstiften 52 lösbar befestigt ist. An ihrem Oberteil 53 ist der Ringdichtung 50 ein.bestimmter Abstand zu einer nach unten zeigenden Auflagefläche 54 der Zylinderbuchse 28 vorgegeben, eo daß sich die Zylinderbuchse 28 im Verhältnis zur Ringdichtung 50 nach unten bewegen kann, wenn die Scherstifte 52 abgeschert werden sollen.

Zur Ringdichtung 50 gehört ein verformbarer Dichtungsteil mit einem Ringstück 56, das eine in Längsrichtung gewellte Form hat und daß bei der hier gezeigten Ausführungsfonn mit" der Ringdichtung 50 aus einem Stück besteht; das RlngstUek 56 hat wenigstens ein inneres Kammstück 56a und wenigetens ein äußeres Kammstück 56b, die beide kreisringförmig sind. Um das gewellte Ringstück 56 herum ist ein Ringteil 57 aus einem elastomeren, Gummi oder gummiähnlichen Material vorgesehen, der zum Beispiel an das Ringstück 56 angeschmolzen sein kann. Das Ringstück 56 hat zu|» Seite hinzeigende öffnungen 58, durch die der Ringteil 57 hindurchgreift, wodurch diese mit dem Ringstück 56 wie ein Stück verbunden wird.

Am unteren Ende des gewellten Ringstückes 56 ist die Halterung 23 befestigt, zu der eine Reihe von sich nach unten erstreckenden, im Umfang verteilt angeordneten Halteklauen 59 gehört, die verformbar sind. Wie aus Fig. k erkennbar, sind die Haiteklauen 59 am Umfang so angeordnet und bemessen, dad sie leicht nach außen gebogen werden können, wobei sie so zahlreich sind, daß sie das Kopfstück 10 gegenüber der Oegenflache 13 und gegenüber dem Bohrkopf J wirksam halten; gleichzeitig sichern sie die Dichtvorrichtung 25 in ihrer Lage, nachdem sie in ihre abdichtende Stellung gebracht wurde und nachdem die Haltevorrichtung 23 in Tätigkeit getreten ist. Hierbei wurde das Aus-

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spreizen der Halteklauen 59 in einen im Bohrkopf J befind- ;

lichen inneren Ringraum 60 bewirkt. Dieser Ringraum 60 ι wird durch eine äußere, nach unten und nach außen geneigte . .: Wandung 61 und durch eine darunterliegende, im wesentlichen · {

waagrechte Wandung 63 gebildet, die bei der hier gezeigten I

Ausführung gegenüber einer wirklich horizontalen Ebene nur I

ein wenig nach unten und nach innen geneigt ist. ' |

Wenn der Bohrkopf W mit dem Bohrgestänge Z in den Bohrkopf . J J eingesetzt wird, befindet sich die Hülse 41 im Spindel- | kanal 20, wobei sie die Öffnungen 39 und ²I-O verschließt. :\

In die untere Druckkammer 37 ist ein unter Druck stehendes
öl oder eine andere Flüssigkeit eingefüllt, so daß die i,

Druckkammer 37 Druckbelastungen standhält und so daß das
innere ZylinderkopfstUck 33 der Zylinderbuchse 28 in seiner
oberen Lage in der Nähe des oberen Ringkolbens 27 gehalten
v/ird. Die in die Druckkammer 37 eingefüllte Flüssigkeit ■;

kann durch eine Öffnung 37a in der Zylinderbuchse 28 in ,;

die Druckkammer 37 von außen her eingegeben werden, und . ; zwar unter Druck, und wenn das Zylinderkopfstück 33 etwa
gegen den oberen Ringkolben 27 stößt, kann die Öffnung
37a mit einem geeigneten Gewindestopfen 37b verschlossen
v/erden, der in eine Gewindebohrung 37c der Öffnung 37a
in der Zylinderbuchse 28 eingeschraubt wird. Eine weitere
Öffnung 38a führt von der Außenseite der Zylinderbuchse
28 her in die Druckkammer 38 und ist durch einen Gewindestopfen 38° verschließbar, der in eine- Gewindebohrung 38c J in der Zylinderbuchse 28 eingeschraubt wird· Die Öffnung ί

38a erlaubt das Ablassen der ganzen in der Druckkammer 38 ' ^{f 1} befindlichen Flüssigkeit durch die Zuführung von Druck ';

in die Druckkammer 37* wenn das Bohrwerkzeug in Betrieb
genommen v/erden soll; dann kann der Gewindestopfen 38b eingeschraubt werden, um die Druckkammer 38 gegen ein Herauslaufen der Flüssigkeit aus der Zylinderbuchse 38 zu verschließen. ' .

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Naoh dem Aufsetzen des Kopfstückes 10 auf der Gegenfläche 15 des Bohrkopfes J und nach dem Auszementieren des Bohrloches' A im Bereich des Bohrrohres Y, das nachfolgend beschrieben wird, wird die Hülse 41 aus dem Spindelkanal 20 > durch ein geeignetes Werkzeug von bekannter Ausführung ε * herausgezogen und aus dem oberen Teil des Bohrleitungs-

* * Stückes 19 entfernt»

j Anschließend wird durch das Bohrleitungsstüok 19 ein

* Leitungseinsatz 70 herabgelassen, der dann auf dem inneren Spindelansatz 42 innerhalb des Spindelkanals 20 aufliegt. Der Leitungseinsatz 70 hat einen längsgestreckten Einsatzkörper 71 mit einem unteren Zylinderstück 72, welches mit einem Dichtring 75 versehen ist, der gegenüber dem Spindelkanal 20 unterhalb der unteren öffnungen 59 dichtend aufliegt. Der Einsatzkörper 71 hat auch ein oberes Zylinderstück 74 mit seitlichen Dichtungsringen 75* die gegenüberder Wand des Spindeikanals 20 der Spindel 16 oberhalb und unterhalb der oberen öffnungen 40 eine Abdichtung schaffen. Im unteren Zylinderstück 72 des Einsatzkörpers 71 sind querverlaufende Leitungen 76 vorgesehen, die mit den öffnungen 59 und mit einer In der Mitte nach unten führenden Leitung 78 in Verbindung stehen, wobei letztere in den unterhalb d'es Leitungseinsatzes 70 liegenden Teil des Spindelkanals 20 führt. Das obere Zylinderstück 74 des Leitungseinsatzes 70, hat eine geeignete Zahl von radialen Leitungen 7?, die mit den öffnungen 40 und mit einer entsprechenden Anzahl von nach oben führenden Leitungen 80 in Verbindung stehen, welche nach oben in den Spindelkanal 20 münden. Der Einsatzkörper 71 des Leitungseinsatzes 70 ist an seinem oberen Ende mit einem Greifansatz 81 versehen, der einen Ansatzkorf 82 und eine nach unten gerichtete Schulterfläche Sj aufweist; hierdurch kann der Leitungseinsat3 70 von einem Ceeigneten, hier nicht dargestellten Greifwerkzeug erfaßt und aus dem Spindelkanal 2C nach oben durch das Bohrleituncsstück 19 herausgezogen werden, wenn es erforderlich ist.

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Wenn sich der Leitungseinsatz 70 in der in Fig. 3a gezeigten Lage befindet,kann sich der untere Ringraum,36 zwischen dem Ringkolben 26 auf der Spindel 16 und dem Zylinderkopfstück 33 der Zylinderbuchse 28 in den unterhalb des Leitungsein- I satzes 70 liegenden Teil des Spindelkanals 20 entleeren, während die zwischen dem Zylinderkopfstück 33 und dem oberen Ringkolben 27 liegende Druckkammer 38 mit dem oberhalb des Leitungseinsatzes, 70 liegenden Teil -des Spindelkanals 20 in Verbindung steht. Demnach kann unter Druck Flüssigkeit durch die Leitungen 80 und 79 und durch die öffnungen 4o in die Druckkammer 38 gegeben werden, so daß dieser auf das Zylinderkopfstück 33 wirkende· Flüssigkeitsdruck die Zylinderbuchse 28 nach unten drückt, wobei sich die im unteren Ringraum J>6 befindliche Flüssigkeit durch die öffnungen 39 und die Leitungen 76 und 78 entleeren kann. Eine derartige Abwärtsbewegung der Zylinderbuchse 28 bewirkt eine entsprechende Abwärtsbewegung der Ringdichtung 50 unddes von ihr getragenen verformbaren Dichtungsteiles 55· Hierdurch kommen die verformbaren Halteklauen 59 mit einer schrägverlaufenden oder konischen Spreizfläche 59a desjenigen Teiles des Kopfstückes 10 in Verbindung, der auch die Auflagefläche 12 bildet. Hierdurch wird ein Ausspreizen und eine Verbiegung der Halteklauen 59 in den Ringraum 60 des Bohrkopfes J hinein bewirkt. Die weitere Anwendung eines verstärkten Druckes in der Druckkammer 38 bringt die Scherstifte 52 zum Abscheren und führt zu einer Berührung des Oberteiles 53 rnit der Auflagefläche 54. Eine daran anschließende Abwärtsbewegung der Ringdichtung 50, die dem Ausspreizen und.dem Verbiegen der Halteklauen 59 folgt, verursacht eine weitere Verkürzung des gewellten Rin/_stückes 56, wobei-sich seine Kanimstücke 56a und 56b in Rich tune auf die Wände 10a und lob des Kopfstückes 10 und des Fchrkopfes J bewegen; ferner wird hierbei die Verformung cec aus elastomerem Material bestehenden Rin^teiles 57 bewirkt, -jer- οε,ηη an C en sich ^o^enüberliegenden Wanden 10a und 10b aes Kopfstückes 10 und des äuSeren Eohrko;:fes J dicht anlieft.

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Die Halteklauen 59 und das gewellte Ringstück 56 des Dichtungsteils 55 können aus weichem Stahl oder aus biegsamem Material bestehen, welches bei einer in Fig. J5b dargestellten Verformung sich bis über seine Elastizitätsgrenze hinaus verformt und diese Form dann beibehält.' Das Ringstück 56 des Dichtungsteils 55 kann dabei so verformt werden, daß ein tatsächlicher Kontakt von Metall auf Metall zwischen den inneren Kammstücken 56a. und den äußeren Kämmst ücken 56b des gewellten Ringstückes 56 entsteht. Unter diesen Voraussetzungen füllt das ausjelastomerem Material bestehende Ringteil 57 den zwischen den wellenförmigen Biegungen vorhandenen Raum aus und unterstützt dabei die Dichtwirkurrj,. In geringer Stärke kann eine Schicht aus elastomerem Material zwischen den Kammstücken 56a und 56b und den Wandungen 10a und 10b erhalten bleiben.

Die bei einer solchen Abdichtung bestehende Lage der inneren Kammstücke 56a und der äußeren Kammstück 56b des gewellten Rin^stUckes 56 ist in den Einzelheiten in Fig. 5 erkennbar, in dar ebenfalls der Ringteil 57 aus elastomerem Material gezeigt ist, der sich in dem zwischen den wellenförmigen Biegungen befindlichen Raum erstreckt und diesen ausfüllt.

In Fig. 6 ist eine abgewandelte Ausführungsform "der Dichtvorrichtung 25 dargestellt, bei der ein gewelltes Ringstück 156 mit wenigstens einem inneren Kammstück 156a und mindestens einem äu<3er.en Kammstück 156b verformt wirdj dies geschieht durch einen in axialer Richtung wirkenden Druck, wobei das Ring,'"tück 156 mit den sich gegenüberliegenden zylindrischen Wandungen 10a und 10b in Berührung kommt. Die wellenförmigen j>ie_cain^en in den beiden Ringstücken 56 und 156 verlaufen gleichmäßig über den ganzen Umfang, so daß die inneren Kamm- ;;tück 56c. oder 156a und die äußeren Kammstücke 56b oder 156b run ganzen Umfang gleichmäßig eine Abdichtung gegenüber den rieh ^egenuOarliegenden Wand.ungen bilden.

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Pur die praktische Anwendung ist. die gesamte Bohrkopfanordnung an das Außengewinde 18 des BohrleituHgstückes angeschraubt, so daß sie durch das Wasser herabgelassen * werden kann, wobei sie auf der Gegenfläche 13 des zuvor eingebrachten Bohrkopfes J zur Auflage gelangt; hierbei befindet sich die Zylinderbuchse 28 in ihrer oberen, in den Fig. 2a und 2b gezeigten Lage, während auch die Hülse 41 eine entsprechende Lage einnimmt. Anschließend wird durch das Bohrleitungsstück 19, durch den Spindelkanal 20 und weiter nach unten in das Bohrrohr Y Spülflüssigkeit gepumpt v/erden, die dann von dort durch den Ringraum 21, durch die Längskanäle 22 des Kopfstückes 10 und durch die Dichtvorrichtung 25 nach oben in den zwischen der Spindel 16 und der Zylinderbuchse 28 liegenden Raum gedrückt wird. Unterhalb des auf der Spindel 16 sitzenden Ringkolbens 26 strömt die Spülflüssigkeit durch öffnungen 28a auf die Außenseite der Zylinderbuchse 2o, von wo sie nach oben in den zwischen der Zylinderbuchse 28 und dem Bohrkopf J liegenden Raum fließen kann.

Nachdem die Spülflüssigkeit für eine zur Vorbereitung des Bohrloches ausreichende Zeit umgelaufen ist, wird durch das Bohrleitungsstück 19 im Anschluß an die Bohrflüssigkeit· pumpfähiga? Zement nach unten gepumpt, der einen ..ähnlichen Weg nimmt wie die Spülflüssigkeit; dies geschieht, bis der Ringraum 21 im wesentlichen mit Zementschlamm gefüllt ist. Anschließend wird ein geeignetes Greifwerkzeug in das Bohrleitungsstück 19 heruntergelassen, das um den Ringansatz der Hülse 41 greift und mit dem diese herausgezogen wird. Anschließend wird der Leitungseinsatz 70 durch das 'Bohrleitungsstück 19 geworfen oder, falls notwendig, gestoßen, bis es seine Lage im Innenraum der Spindel 16 eingenommen hat» Dann können die obere Druckkammer 38 mit Flüssigkeitsdruck beaufschlagt und der untere Ringraum 36 entleert werden. Durch eine solche Druckzuführung in die obere Druckkammer 38 wird die Zylinderbuchse 28 nach unten gedruckt,

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wobei sich auch die Dichtvorrichtung 25 und die Halterung . 1 23 nach unten bewegen. Hierbei werden das Umbiegen der Halte- i klauen nach außen und die Verformung des gewellten Ringstückes 56" in axialer und in umfangsrichtung zusammen mit dem Ringteil 57 bewirkt, wenn ein solcher vorgesehen ist. Die Scherstifte 52 sind bereits abgeschert, bevor der größte Betriebsdruck zur Herstellung einer Abdichtung auf die Zylinderbuchse 28 und das Zylinderkopfstück 33 gegeben j wurde· Die Druckbeaufschlagung der Druckkammer 38 vollendet * die Ausdehnung und Ausspreizung der Dichtvorrlchtung 25 und der Halteklauen 59 in die Ringnut 60 hinein, womit das Bohrgestänge Z aus dem Kopfstück 10 herausgezogen werden , kann* 4a dieses jetzt festgehalten wird.

Zum Herausziehen des Bohrgestänges Z wird das Bohrleitungs- i stück 19 rachts herumgedreht, um das Linksgewinde 14 des · Kopfstückes 10 und das Gewindestück I5 der Spindel 16 auseinanderzuschrauben. Wenn das Linksgewinde 14 herausgeschraubt ist, wird die Spindel 16 mit einer Aufwärtsbewegung des Bohrleitungsstückes 19 nach oben gezogen, bis der Ringkolben 26 gegen das Zylinderkopfstück 33 der Zylinderbuchse j 28 stößt und diese hierdurch angehoben wird. Somit kann die j gesamte Anordnung aus dem Bohrkopf J heraus nach oben gezogen werden, wobei nur das Kopfstück 10 und die festgehaltene Diahtvorriohtung 25 zurückbleiben. Vor dem Herausziehen des Bohrgestänges Z sollte man auch den Leitungseinsatz 70 aus der Spindel 16 entfernen, damit die im Bohrleitungsstück I9 befindliche Flüssigkeit während des Hochziehens desselben zum Bohrcestell herausfließen kann.

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Claims

- 16 - Patentansprüche

1. - Bohrrohrsatz mit mehreren Bohrrohren, die an koaxial

zueinander liegenden Bohrköpfen aufgehängt sind, wobei der Bohrkopf eines äußeren Bohrrohres; zugleich ein Bohrkopflager für den Bohrkopf eines .inneren Bohrrohres darstellt und wobei durch den Bohrkopf für das innere Bohrrohr ein drehbares Bohrgestänge geführt ist, unter Anwendung einer erst im Bohrloch herstellbaren -Dichtung zwischen einem einen Bohrkopf tragenden, auf dem Meeresgrund aufgesetzten Gehäuse und diesem Bohrkopf oder zwischen zwei Bohrköpfen oder ihren Bohrrohren, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtung eine durch in axialer Richtung ausgeübten Druck auf-die Breite des abzudichtenden Querschnittes aufstauchbare Ringdichtung (50) dient.

2. Bohrrohrsatz ■ nach Anspruch 1, d a.d u r- c h gekennzeichnet, daß die Ringdichtung (50) zumindest teilweise (Rincteil 57) £ue elastomerern Material besteht.

J5. Bohrrohrsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtung (50) durch eine Zylinderbuchse (23) in axialer Richtun? zusammengedrückt wird, die auf einer hohlzylinöerischen Spindel (16) des Bohrgestänges (Z) axial verschiebbar ist,

4. Bohrrohrsatz nach Anspruch 3* dadurch g e kennzeichnet, daß heim Einbringen cer Bohrrohre (C, H) in das Bohrloch (A) die Zylinderbuchse (23) cegen eine axiale Verschiebung mittels eines rcit einem hydraulischen Medium £;ef all .en Druckraumes (Rin£- raum p6) verriegelt ist, auc dem 7,un, Lösen dieser Verriegelung, cas hydraulische Ileciur. atf;el&ssen v.'ira.

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5. Bohrrohrsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (Ringraum 36) durch die Außenwand der Spindel (16) und die Innenwand (Zylinderwand 32) der Zylinderbuchse (28) gebildet wird.

6. Bohrrohrsatz nach den Ansprüchen 3 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß vom Druckraum (36) öffnungen (39) in den Innenraum (Spindelkanal 20) der Spindel (16) führen und daß diese öffnungen (39) durch eine im Innenraum (Spindelkanal 20) bewegliche Hülse (4l) verschließbar sind.

7. Bohrrohrsatζ nach Anspruch 6, dadurch ge-" kennzeichnet, daß die Hülse (4l) mit Anschlägen (Ringansatz 47) zum Herausziehen aus der Spindel (1β) versehen ist.

8. Bohrrohrsatz nach Anspruch 4, dadu'rch gekennzeichnet, 'daß der Druckraum (Ringraum 36) in axialer Richtung durch einen Ansatz (Zylinderkopfstück 33) der Zylinderbuchse (28) begrenzt ist und daß die andere Seite desselben einer Ringkammer (33) zugeordnet ist, in die zum Verschieben .der Zylinderbuchse (28) hydraulischer Druck gegeben wird.

9. Bohrrohrsatz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (38) ebenfalls durch die äußere Wandung (35) der Spindel (16) und durch die innere Zylinderwand (3I) der Zylinderbuchse (23) gebildet und in der anderen axialen Richtung durch einen an der Spindel (16) befestigten Ringkolben (27) begrenzt wird.

10. Bohrroljsatz nach Anspruch 8, dadurch gekenn ζ e i c h η e t , daß auch die Ringkammer (38)

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in den Innenraum (Spindelkanal 20) der' Spindel (16) führende öffnungen (4o) aufweist und daß diese ebenfalls durch die im Innenraum (Spindelkanal 20) befindliche Hülse (41) verschließbar sind.

11. Bohrrohrsatz nach den Ansprüchen 1 und 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtung (50) an der unteren Seite der Zylinderbuchse (20) befestigt ist.

12. Bohrrohrsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtung (50) in ihrer Ausgangslage beim Einbringen des Bohrrohrsatzes in das Bohrloch (A) eine hohlzylinderische Form hat und mit ihrer einen Wandung an der Wandung (10b) eines Bohrrohres oder Bohrkopfes (J) anliegt, während bis zu einem anderen Bohrkopf, Bohrrohr oder dem Bohrgestänge (Z) in radialer Richtung ein kreisringförmiger Durchtritt frei ist.

1.3. Bohrrohrsatz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dä3 die Ringdichtung (50) an der inneren Wandung (10b) eines Bohrrohres oder Bohrkopfes (J) anliegt und der kreisringförmige Durchtritt zwischen der inneren Wandung der Ringdichtung (50) und der äußeren Wandung (10a) eines anderen Eohrkopfes oder Bohrrohres oder des Bohrgestänges (Z) liegt.

14. Bohrrohrsatz nach Anspruch 12, dadurch, ge- ' kennzeichnet, daß unterhalb der Ringdichtung (50) in derjenigen Wandung (1Ob'), an der die Ringdichtung (50) anliegt, eine Ausnehmung (Ringraum 60) vorgesehen ist und daß Führungen (Spreizflächen 59a) vorgesehen sind, die die Unterseite der Ringdichtung (50) beim Herunterschieben derselben in diese Ausnehmung (Ringraum 60) hineinleiten. ■',

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15. Bohrrohrsatz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Führung ein Ringansatz dient, der an seiner oberen Seite eine Spreizfläche (59a) aufweist.

16. Bohrrohrsatz nach Anspruch 15» dadurch

_K Gekennzeichnet, daß der Ringansatz Bestandteil eines inneren Bohrrohres oder Bohrkopfes oder des Bohrgestänges (Z) ist und gleichzeitig eine untere Auflagefläche (12) aufweist, mit

' der er auf einer Gegenflache (I5) eines äußeren Bohr-

- rohres oder Bohrkopfes (J) aufliegt.

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17. Bohrrohrsatz nach Anspruch* 16, dadurch

gekennzeichnet, daß der Ringansätz mit Längskanälen (22) versehen ist und daß diese in den durch die Ringdichtung (50) verschließbaren Raum führen.

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18. Bohrrohrsatz nach Anspruch I5* dadurch gekennzeichnet, daß der Ringansatz Bestandteil eines hohlzylinderischen Kopfstückes (10) . ist, das auf die Spindel (l6) des Bohrgestänges (Z) aufgeschraubt ist (Linksgewinde 14).

{ 19» Bohrrohrsatζ nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS die Ringdichtung (50) an ihrer Unterseite mit axialen Schlitzen versehen ist, wodurch verformbar« Halteklauen (59) gebildet werden.

20. Bohrrohrsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtung (50) in ihrem aufstauchbaren Bereich (Ringstück 56) aus Metall besteht und daß dieser mit einer Schicht aus elastonerem Material (Ringteil 57) unlieber, ist.

21. Bohrrohr satz nach Anspruch 1, dadurch -je-

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kennzeichnet, daß der aufstauchbare Teil (Ringstück 56) der Ringdichtung (50) vollständig aus · Metall besteht.

22. Bohrrohrsatz nach den Ansprüchen 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß der aufstauchbare, metallene Teil (Ringstück 56) der Ringdichtung. (50) mit dem übrigen Dichtungsteil (55) aus einem Stück besteht.

23· Bohrrohrsatz nach den Ansprüchen β und 10, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Herausnehmen der Hülse (41) in den Innenraum (Spindelkanal 20) der Spindel (l6) ein Leitungseinsatz (70) einschiebbar ist, der den Innenraum (Spindelkanal 20) unterteilt und mit Leitungen versehen ist, die (Leitungen 76, 78) genau vor den aus der unteren Ringkammer (37) führenden öffnungen (39) und die (Leitungen 79* 80) genau vor den aus der oberen Ringkammer (32) führenden Öffnungen (4o) münden und getrennte Verbindungen zu dem unteren und dem oberen Toil des Innenraumes (Spindelkanal 20) herstellen.

2^il. Eohrrohrsatz nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, da3 die Ringdichtung (50) an der Unterseite der Zylinderbuchse (28) mittels Scher-, stiften (52) befestigt ist, die bei Beginn der Aufstau-■chun~ abscheren, und daß die Ringdichtung (50) sich dann an eine Auflagefläche (5^) <^er Zylinderbuchse (23) abstützt.

25. Eohrrohrsatz nach Anspruch l8, dadurch g e kennzeichnet, da.3 Ca.3 mit dem Ringansatz versehene, von der Spindel (l6) abschraubbare Kopfstück (10) durch die Ringdichtung (50) festgehalten v/ird, wenn diese zusammengestaucht ist und ihre Haltekla^en (5'~) in die

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hierfür vorgesehene Ausnehmung (Ringraum βθ) eingeklemmt sind.

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