DE1962443B2 - Abdichteinrichtung für einen Unterwasser-Bohrlochkopf - Google Patents
Abdichteinrichtung für einen Unterwasser-BohrlochkopfInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Abdichteinrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei einer bekannten Abdichteinrichtung dieser Art (GB-PS 956 640) wird die Ringdichtungsanordnung
dadurch in den Abdichtzustand gebracht, daß die Verriegelungshülse axial nach unten bewegt wird und
dadurch mit Hilfe einer Kegelfläche der Dichtring radial zusammengepreßt wird. Zugleich werden durch diese
Axialbewegung der Verriegelungshülse die Riegel in die Verriegelungsstellung gebracht und in der Verriegelungsstellung
gehalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Abdichteinrichtung so auszubilden,
daß der Dichtring auf einfache und hinsichtlich seiner Dichtfunktion günstige Weise in den Abdichtzustand
bringbar ist
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Abdichteinrichtung erfindungsgemäß so aufgebaut, wie im kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1 angegeben.
Bei der erfindungsgemäßen Abdichteinrichtung wird also die Zusammenpreßkraft axial auf den Dichtring
bzw. die Dichtringe aufgebracht. Da der Beaufschlagungsring der Ringdichtungsanordnung drehbar mit der
ihn axial verschiebenden Druckhülse verbunden ist, kann er ohne Drehung axial verschoben werden, auch
wenn die Druckhülse unter Drehung axial verschoben wird.
Die erfindungsgemäße Abdichteinrichtung kann aus der Ferne und ohne die Hilfe von Tauchern betätigt
werden. Sie eignet sich daher insbesondere für Bohrungen in relativ tiefem Wasser von beispielsweise
180 m oder mehr und beim Bohren von schwimmenden Plattformen aus, wo es auf Flexibilität zwischen der
Plattform und dem Unterwasserbohrlochkopf ankommt Die Abdichteinrichtung läßt auch bei bereits in
der Verriegelungsstellung befindlichen Riegeln noch ein weiteres Zusammenpressen des Dichtrings bzw. der
Dichtringe zu und kann zum Zweck der Überholung oder Reparatur der Dichtung einfach, auch fernbetätigt,
ausgebaut werden. Die Abdichteinrichtung kann auf einfache Weise mit einem besonderen Werkzeug in den
abzudichtenden Ringraum eingebracht und aus diesem herausgezogen werden. Mehrere Abdichteinrichtungen
übereinander können mit dem gleichen Werkzeug in den Bohrlochkopf eingebracht werden.
Weitere Abdichteinrichtungen für Bohrlochköpfe sind beispielsweise aus den GB-PS 9 48 331, 9 52 695,
9 92 347, den DE-AS 11 68 364, 1! 90 899, sowie »The
Oil and Gas Journal« vom 16.1.1967, S. 88/89 bekannt
Diese Druckschriften enthalten jedoch keinen Hinweis auf den erfindungsgemäßen Aufbau der Abdichteinrichtung.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran- ·.
Sprüchen gekennzeichnet
Der Bohrlochkopf kann eine Bohrung von gleichmäßigem Durchmesser aufweisen, die nur von mehreren
axial beabstandeten Ringnuten zur Verriegelung der einzelnen Abi'ichteinrichtungen unterbrochen ist Vor- u>
zugsweise sind einzelne Bauteile der einzelnen Abdichteinrichtungen gegeneinander austauschbar.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand von Zeichnungen zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert ι ~>
F i g. 1 zeigt eine teilweise im Schnitt dargestellte
Ansicht einer Unterwasserbohrkopf-Abdichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig.2 zeigt eine teilweise im Schnitt dargestellte
Ansicht einer Unterwasserbohrkopf-Abdichtung gemäß 2» einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig.3 zeigt in auseinandergezogener Darstellung, unter Weglassung eines Viertelausschnitts, eine Abdichteinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; ι r>
Fig.4 zeigt teilweise im Schnitt die Stellung beim
Einbau einer Abdichteinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig.5 zeigt teilweise im Schnitt die eingebaute
Stellung der Abdichteinrichtung gemäß F i g. 4. so
F i g. 1 zeigt einen Bohrlochkopfeinbau für ein Bohrrohrprogramm mit den folgenden Durchmessern
76,20-50,80-33,97-24,45-17,78 cm (30 - 20 -13 3/8 - 9 5/8
- 7 Zoll) sowie eine Doppelsteigrohrkolonne. Natürlich können auch andere Bohrrohr- und Steigrohrprogram- »
me in Verbindung mit der Erfindung verwendet werden; das vorliegende Programm wurde lediglich aus Gründen der Erläuterung gewählt
10 und ein daran befestigter Rohrkopf 11 auf normale ·»<
> Weise in seine Lage am Boden oder an der Schlicklinie 1 eines Gewässers eingerammt oder eingespült Wenn es
die Bodenbedingungen erfordern, kann das Bohrlochschutzrohr 10 auch in ein Bohrloch eingetrieben werden.
Als nächstes wird ein Loch für ein 50,80 cm starkes < > Mantelrohr 20 gebohrt, das Bohrrohr eingetrieben,
abgesetzt und zementiert. Das Mantelrohr 20 stützt sich auf dem Rohrkopf 11 mittels eines rohrförmigen
Rohrkopfes bzw. einer Nabe 21 ab, die am oberen Ende angeschweißt ist Die Nabe 21 ist mit seitlich wirkenden so
Riegeln 22 versehen, die in eine Ringnut 12 im Rohrkopf
11 als Niederhalter eingreifen. Mehrere sich in Längsrichtung erstreckende, am Mantelrohr 20 angeschweißte Rippen 23 zentrieren das Mantelrohr 20 beim
Niederbringen. Durch die Wand des Kopfes 11 >r>
erstrecken sich öffnungen 13, durch die Bindemittelrückstände vom Einzementieren des Bohrrohres 20
nach außen gelangen.
Im Inneren der Nabe 21 ist eine ringförmige, nach oben weisende Stützschulter 24 und eine Verriegelungs- w>
ringnut 25 ausgebildet Das obere Nabenende ist mit einem Flansch 26 versehen, der zum Anschluß an eine
50,80 cm starke Ausbruchssicherung und eine Standrohrverlängerung, die hier nicht gezeigt sind und durch
die die weitere Bohrarbeit erfolgt, verwendet werden kann.
Nach dem Einbau des Mantelrohres 20 wird ein Loch für ein 34,61 cm starkes Bohrrohr 30 gebohrt, Das Rohr
30 wird eingetrieben, abgesetzt und zementiert, wobei
ein verhältnismäßig langer, rohrförmiger Bohrlochkopf
31 an seinem oberen Ende befestigt ist An der Außenseite des Bohrlochkopfes 31 befinden sich
mehrere Stützansätze 32, die auf der Schulter 24 in der
Nabe ruhen. Mehrere Riegel 33 greifen in die Ringnut 25 als Niederhalter ein. Kanäle 34 bilden einen Weg für die
Abgabe von Bindemittelrückstäiiden aus dem das Bohrrohr 30 umgebenden Ringraum. Die Innenseite des
Bohriochkopfes 31 hat über den größten Teil ihrer Länge eine durchgehende, gleichmäßige Bohrung, die
nur durch mehrere Verriegelungsringnuten 35, 36 und
37 unterbrochen ist, deren Aufgabe weiter unten näher
erläutert ist Am unteren Ende ist die Bohrung innen eingezogen, um eine nach oben weisende Stützschulter
38 zu bilden. Am oberen Ende des Bohrlochkopfes 31 ist
ein Flansch 39 ausgebildet
Wenn das Bohrlochschutzrohr 30 und der Bohrlochkopf 31 eingebaut sind, kann die 5030 cm starke
Ausbruchssicherung und Verlängerung, die normalerweise am Nabenflansch 26 befestigt ist, abgenommen
werden und eine 34,61 cm starke Ausbruchssicherung und Verlängerung, die hier nicht gezeigt sind, am
Bohrlochkopfflansch 39 mittels einer fernbetätigten Verbindungseinrichtung, beispielsweise der insgesamt
mit 40 bezeichneten Einrichtung, befestigt werden. Es sind bereits verschiedene fernbetätigte Verbindungseinrichtungen im Handel erhältlich. Die Bohrarbeit kann
durch die 34,61 cm starke Ausbruchssicherung beendet werden, ohne die Ausbruchssicherung abzunehmen, bis
die Bohrung zum Einbau des Christmastrees fertig ist.
Als nächstes wird ein Loch für ein 24,45 cm starkes
Bohrrohr 50 gebohrt. Das Bohrrohr 50 mit der an seinem oberen Ende befestigten Bohrrohrhängevorrichtung 51 wird eingetrieben, auf der Stützschalter 38
im Bohrlochkopf abgesetzt und einzementiert Die Hängevorrichtung 51 ist mit einem Stützring 52
versehen, durch den sich Kanäle 53 für Bindemittelnickstände erstrecken. Wahlweise kann die Hängevorrichtung 51 mit Stößeln 54 versehen werden, die in eine Nut
am Bohrlochkopf 31 als Niederhalter eingreifen. Kerben oder Ausnehmungen 55 sind in gleichmäßigen Abständen um den oberen Bereich des StUtzringes 52 herum
eingearbeitet Diese Ausnehmungen dienen als Drehbegrenzungseinrichtung für die Abdichtung, wie weiter
unten näher erläutert Nachdem das Bohrohr 50 eingebaut ist, wird eine untere, ringförmige Abdichteinrichtung 60 mit Hilfe eines Einrichtwerkzeugs um die
Hängevorrichtung 51 herum niedergebracht und mit der Nut 35 im Bohrlochkopf in Verriegelungseingriff
gebracht. Eine genauere Beschreibung der Abdichteinrichtung und ihres Einbaus ist weiter unten gegeben.
Nach dem Einbau der Abdichteinrichtung 60 wird ein Loch für ein 17,78 cm starkes Bohrrohr 70 gebohrt, das
Bohrrohr eingetrieben, abgesetzt und zementiert Das Bohrrohr 70 stützt sich auf der Oberseite 61 der
Abdichteinrichtung 60 mittels einer Hängevorrichtung 71 ab. Der größere Teil des Außendurchmessers der
Zwischenhängevorrichtung 71 entspricht im wesentlichen dem der unteren Hängevorrichtung 51. Es sind
auch hier Durchlässe 72 für Bindemittelrückstände und Ausnehmungen 73, die die Drehbewegung begrenzen,
vorgesehen.
Anschließend wird eine Zwischenabdichteinrichtung 80 um das obere Ende der Hängevorrichtung 71 herum
eingebaut, wobei der Ringraum zwischen der Hängevorrichtung 71 und dem Bohrlochkopf 31 abgedichtet
wird. Die Ahdichteinrichtiing wird in der Nut 36 im
Bohrlochkopf verriegelt. Diese Abdichteinrichtung 80 entspricht genau der unteren Abdichteinrichtung 60 und
kann mit den gleichen Werkzeugen in ihre Lage gebracht werden. Wie schon erwähnt, werden diese
Abdichtungen und ihr Einbau weiter unten näher erläutert
Nach dem Einbau der Abdichteinrichtung 80 ist das 17,78 cm starke Bohrrohr 70 zu lochen und das
Steigrohr 90 in die Bohrung niederzubringen und mittels der Hängevorrichtung 91 auf der Abdichteinrichtung 80
abzustützen. Bei der in den Zeichnungen dargestellten Hängevorrichtung 91 handelt es sich um eine Vorrichtung
der Boll-Wevil-Art, die sich abstützt durch das
Zusammenwirken ihrer Kegelstumpffläche 92 mit der Kcgcistumpffläche 82 der Abdichteinrichtung 80.
Wenn das Steigrohr 90 eingetrieben und die Anbringungskolonne entfernt ist wird die obere
Abdichteinrichtung 100 in der gleichen Weise wie die untere Abdichteinrichtung 60 und die mittlere Abdichteinrichtung
80 eingebaut Die Abdichteinrichtung wird in der Nut 37 im Bohrlochkopf verriegelt wobei der
Ringraum zwischen dem Steigrohrkopf 91 und dem Bohrlochkopf 31 abgedichtet wird.
Ist dieser Zustand erreicht, so stehen verschiedene Alternativen zur Wahl. Entweder kann die Bohrung für
dauernd aufgegeben, zeitweise aufgegeben oder sofort fertiggestellt werden. Bei zeitweisem Aufgaben kann
der Ausbruchssicherungsturm vom Flansch 39 des Bohrlochkopfes entfernt und eine Schutzkappe entweder
am Bohrlochkopfflansch 39 oder am Nabenflansch 26 befestigt werden, um die Bohrung gegenüber der
Unterwasserumgebung zu schützen.
Wenn die Bohrung sofort vervollständigt wird, wird nach einem Verschließen des Steigrohrs die Ausbruchssicherung
außer Verbindung mit dem Bohrlochkopfflansch 39 gebracht und ein hier nicht gezeigter, an der
fernbetätigten Verbindungseinrichtung 40 befestigter Unterwasser-Christmas-tree niedergebracht und mit
dem Bohrlochkopfflansch 39 verbunden. Am Christmastree befestigte Verlängerungen 104,105 wirken mit der
Steigrohrhängevorrichtung 91 zusammen. Eine an einer der Verlängerungen 105 angeschweißte Zentriervorrichtung
106 trägt zum Führen des Christmas-tree und der Verlängerungen 104,105 in ihre Lage bei.
Gelegentlich kann es vorkommen, daß ein Bohrrohr im Bohrloch klemmt ehe die zugehörige Hängevorrichtung
ihre stützende Lage erreicht Fig.2 zeigt eine Vorrichtung, die unter solchen Bedingungen verwendet
wird. Anstelle der in F i g. 1 gezeigten normalen Hängevorrichtungen 51 und 71 sind hier Gleithängevorrichtungen
59 und 79 zum Abstützen der Bohrrohre 50 und 70 verwendet falls diese klemmen sollten.
Die Verwendung von Gleithängevorrichtungen 59 und 79 erfordert eine geringfügige Änderung der
Abdichteinrichtungen. Allerdings entsprechen die untere Abdichteinrichtung 69 und die mittlere Abdichteinrichtung
89 immer noch im wesentlichen den normalerweise verwendeten Abdichteinrichtungen 60 und 80
gemäß F i g. 1. Der einzige Unterschied liegt im unteren, die Abdichtung tragenden TeU. Eine breitere Dichtung
ist hier nötig, um den Spalt zwischen den entsprechenden Bohrrohrenden und dem Bohrlochkopf 31 zu
überbrücken. Der Einbau der Abdichteinrichtungen 69 und 89 erfolgt genauso wie der der Abdichteinrichtungen
60 und 80.
Unter Hinweis auf Fig.3 wird nun eine Abdichteinrichtung
gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im einzelnen beschrieben. Die
Abdichteinrichtung umfaßt folgende Hauptbauteile Eine Verriegelungshülse 210, Riegel 220, einen Riegel·
haltering 230, eine Druckhülse 240, einen Beaufschla gungsring 250, einen inneren Dichtring 260, einer
äußeren Dichtring 270 sowie einen Begrenzungsring 280.
Die Außenseite der Verriegelungshülse 210 ist insgesamt von einer oberen zylindrischen Fläche
begrenzt, die über eine nach unten weisende kegelstumpfförmige Schulter 211 mit einer einen kleinerer
Durchmesser aufweisenden zylindrischen Fläche verbunden ist Die untere zylindrische Fläche ist über eine
abgeschrägte Kante 213 mit einer unteren ringförmiger Fläche 212 verbunden. Die Innenseite der Verriegelungshülsc
210 ist von einer insgesamt zylindrischen
Fläche begrenzt, die über eine nach oben weisende kegelstumpfförmige Fläche 215 mit einer oberen
ringförmigen Fläche 214 verbunden ist Eine Ringnut 216 ist in die zylindrische Innenseite der Verriegelungshülse
210 eingedreht. Vier Löcher 217 sind in die Oberseite 214 gebohrt, und in diese ist ein Gewinde
hineingeschnitten. Die Löcher können gegebenenfalls für Handgriffe verwendet werden. Beim Einbau diener
die Löcher 217 zur Aufnahme von Scherbolzen, deren Aufgabe weiter unten näher erläutert ist Drehbewegungen
verhindernde Ausnehmungen 218 sind im Abstand von 90° in die Oberseite 214 geschnitten. In die den
größeren Durchmesser aufweisende äußere zylindrische Fläche der Verriegelungshülse 210 sind mehrere
L-förmige Schlitze 219 in gleichmäßigen Abständen eingearbeitet Diese L-Schlitze haben jeweils einen
Längsschenkel 219a und einen Umfangsschenkel 2196.
Mehrere segmentförmige Riegel 220 sind aus einem Ring geschnitten und haben zylindrische Außenflächen
221 und Innenflächen 222. Kegelstumpfförmige Flächen 223 und 224 verbinden die Außenfläche 221 mit einer
nach oben weisenden, ebenen Fläche 225 bzw. einer nach unten weisenden, ebenen Fläche 226. Eine
abgeschrägte Kurvenfläche 227 verbindet die ebene Fläche 225 mit der Innenfläche 222.
Der Riegelhaltering 230, ein rohrförmiges Teil, hat einen oberen Bereich von eingezogenem Innendurchmesser
231, in dem Fensterschlitze 232 ausgebildet sind, in welchen die Riegel 220 seitlich beweglich gehalten
werden können. Der Durchmesser 231 ist etwas größer als der obere Außendurchmesser der Verriegelungshülse
210, um einen Gleitsitz bzw. einen teleskopartigen Sitz zu ermöglichen. Eine Ringnut 233 ist im Innern des
Halterings 230 ausgearbeitet und mehrere Gewindelöeher
234 stehen mit der Nut 233 und der Außenseite des Halterings 230 in Verbindung. Stellschrauben 235
können in die Löcher 234 eingesetzt werden, um mit den L-Schlitzen 219 in der Verriegelungshülse in Eingriff zu
treten. Sie ermöglichen eine begrenzte Längs- und Drehbewegung der Verriegelungshülse 210 gegenüber
dem Haltering 230, während sie das seitliche Entweichen der Riegel 220 aus den Fensterschlitzen 232
verhindern. Der untere kleinere Innendurchmesser 236 des Halteringes 230 ist mit einem Gewinde zum Eingriff
mit der Druckhülse versehen. Das untere Ende des Halterings 230 weist herabhängende Anschlagsansätze
237 auf.
Die Druckhülse 240 ist oben an ihrer Außenseite 241 mit einem Gewinde zum Eingriff mit der unteren
Innenseite 236 des Halterings 230 ausgebildet In der unteren Außenseite der Hülse 240 ist eine im
Querschnitt halbkreisförmige Ringnut 242 ausgebildet Diese Nut 242 wirkt mit einer ähnlichen, in entgegenge-
setzter Richtung weisenden Nut 251 am Beaufschlagungsring 250 zusammen, um einen Laufring für
Kugellager 243 zu bilden, so daß also die Druckhülse 240 und der Beaufschlagungsring 250 drehbar miteinander
verbunden sind. Kugeln 243 können durch ein hier nicht gezeigtes Loch in der Wand der Hülse 240 eingesetzt
werden, welches nach dem Anordnen der Kugeln in ihrer Lage verschlossen wird. Die im allgemeinen
zylindrische Innenseite 244 der Hülse 240 ist über kegelstumpf förmige Flächen 247 bzw. 248 mit der ι ο
oberen und unteren ebenen Fläche 245 bzw. 246 verbunden. Mehrere L-förmige Schlitze 249 mit je
einem Längsschenkel 249a und einem Umfangsschenkel 2496 sind in die Innenseite der Hülse 240 geschnitten.
Der Schenkel 249a öffnet sich nach oben zur oberen Fläche 245 durch die kegelstumpfförmige Fläche 247.
Diese L-Schlitze 249 dienen zum Eingriff eines Werkzeugs zum Eintreiben bzw. Ziehen, welches weiter
unten näher erläutert wird.
Wie bereits erwähnt ist der Beaufschlagungsring 250
mit der Hülse 240 durch das Zusammenwirken der Laufringnuten 242,251 und der Kugellager 243 drehbar
verbunden. Die Außenseite des Beaufschlagungsringes 250 hat eine im allgemeinen zylindrische Gestalt Seine
Innenseite ist von einem einen größeren Durchmesser aufweisenden Bereich gebildet, der über eine nach oben
weisende ringförmige Schulter 252 mit einem einen kleineren Durchmesser aufweisenden Bereich verbunden
ist. Die obere ebene Fläche 253 des Beaufschlagungsringes 250 ist in Abständen von 180° durch
Kerben 254 unterbrochen, die mit den Ansätzen 237 am Haltering zusammenwirken, um eine Drehung des
Beaufschlagungsringes 250 gegenüber dem Haltering 230 zu verhindern. Das untere Ende des Beaufschlagungsringes
250 umfaßt eine verhältnismäßig tiefe, nach unten geöffnete, ringförmige Gleitnut 255 sowie
gekrümmte, die Dichtungen beaufschlagende Vorsprünge 256 und 257 zu beiden Seiten der Gleitnut 255.
Der Begrenzungsring 280 umfaßt einen mit einem unteren Bereich 282 verbundenen oberen zylindrischen
Fortsatz 281. Die Wandstärke des zylindrischen Fortsatzes 281 ist etwas geringer als die Breite der
Gleitnut 255 im Beaufschlagungsring 250, so daß ein teleskopartiger Gleitsitz zwischen dem Begrenzungsring 280 und dem Beaufschlagungsring 250 ermöglicht
ist Der untere Bereich 282 ist mit nach oben weisenden, gekrümmten, die Dichtung beaufschlagenden Vorsprüngen
283 und 284 versehen. In gleichmäßigen Abständen um den Boden des unteren Bereichs 282 herum sind
Drehbewegungen verhindernde Ansätze 285 vorgesehen, die, wie unten erläutert, mit einer Hängevorrichtung
zusammenwirken, um eine Drehung des Begrenzungsringes 280 gegenüber der Hängevorrichtung zu
verhindern. Eine Ringnut 286 ist in die Außenseite des zylindrischen Bereichs 281 eingedreht und in sie greifen
mehrere Schrauben 258 ein, die aus Gewindelöchern 259 im Beaufschlagungsring 250 nach innen vorstehen.
Die Nut 286 ist so breit, daß sie eine begrenzte Längsbewegung des Begrenzungsringes 280 gegenüber
dem Beaufschlagungsring 250 ermöglicht
Der innere und äußere nachgiebige Dichtring 260 und 270 ist so bemessen, daß er jeweils zwischen den unteren
Bereich 282 des Begrenzungsringes 280 und das untere Ende des Beaufschlagungsringes 250 paßt, und zwar je
einer auf jeder Seite des zylindrischen Fortsatzes 281. Der innere Dichtring 260 hat einen inneren, gekrümm
ten Flansch 261, welcher über einen kurzen Körperteil 263 mit einem äußeren, gekrümmten Flansch 262
verbunden ist, wobei kleine Rinnen 264, 265 über und unter dem Körper 263 und zwischen den Lippen der
Flansche 261, 263 freibleiben. Auch der äußere Dichtring 270 weist einen inneren, gekrümmten Flansch
271 auf, der über einen kurzen Körperteil 273 mit einem äußeren, gekrümmten Flansch 272 verbunden ist. wobei
Rinnen 274,275 zwischen den Lippen der Flansche 271, 273 freibleiben.
Wenn die Dichtungen 260 und 270 auf dem Begrenzungsring 280 angeordnet und mit demselben
mit dem Beaufschlagungsring 250 verbunden sind, stehen die die Dichtungen beaufschlagenden Vorsprünge
256,257,283 und 284 mit den Dichtungen 260 und 270
in den Rinnen 274,264,275 bzw. 265 in Eingriff. Befindet
sich der Begrenzungsring 280 in seiner niedrigsten, durch die Schrauben 25« und die Nut 286 ermöglichten
Stellung, so sind die Dichtringe 260 und 270 unbelastet bzw. entspannt. Wenn allerdings der Begrenzungsring
280 gegenüber dem Beaufschlagungsring 250 nach oben gepreßt wird, so werden durch das Zusammenwirken
der Beaufschlagungsvorsprünge 256, 257, 283 und 284 die Lippen der Dichtungsflansche 261, 262, 271 und 272
in abdichtenden Eingriff mit dem zylindrischen Fortsat?
281 sowie den inneren und äußeren Begrenzungen eines Ringraums gepreßt, in dem die Abdichteinrichtung
angeordnet ist
Unter Hinweis auf F i g. 4 und 5 wird der Einbau einer Abdichteinrichtung erläutert deren Bauteile und Bezugszeichen
der in F i g. 3 gezeigten Abdichteinrichtung entsprechen. Die Abdichteinrichtung befindet sich in
einem Bohrlochkopf 110, der eine Bohrrohrhängevorrichtung 115 und ein daran befestigtes, hier nicht
gezeigtes Bohrrohr auf einer nach oben weisenden Stützschulter 111 im wesentlichen in gleichem Verhältnis
wie der Bohrlochkopf 31 und die Bohrrohrhängevorrichtung
51 gemäß F i g. 1 abstützt Der Bohrlochkopf 110 ist mit einer Verriegelungsringnut 112 entsprechend
der Nut 35 in F i g. 1 versehen. F i g. 4 zeigt die Stellung beim Eintreiben der Abdichteinrichtung, während
F i g. 5 die eingerichtete Stellung zeigt
Die Abdichteinrichtung ist um ein Eintreib- und Ziehwerkzeug 150 herum angebracht welches seinerseits
über Gewinde 151 od. dgl. mit einer Bohrkolonne 152 verbunden ist Das Werkzeug 150 umfaßt einen
rohrförmigen Kopf 160, einen rohrförmigen Körper 180, eine ringförmige Lippendichtung 190 sowie einen
Halter 195 für die Lippendichtung.
Das Äußere des Kopfes 160 wird von zylindrischen Teilen mit unterschiedlichem Durchmesser begrenzt
die mittels eines Flansches 164, nach unten weisenden, ebenen Schultern 161 und einer kegelstumpfförmigen
Schulter 162 verbunden sind. Die untere Außenseite des Kopfes 160 ist mit mehreren, sich nach außen
erstreckenden Radialzapfen 163 versehen. Diese Zapfen
163 sind so bemessen, daß sie in die L-Schlitze 249 der Druckhülse 240 eingreifen. Außerdem sind am Kopf 160
mehrere Dichtungsrückholstifte 165 angebracht Diese Stifte 165 sitzen in Radialbohrungen 166 und sind, wie
aus der Zeichnung hervorgeht durch Federn 167 in eine zurückgezogene Lage vorgespannt Die inneren Enden
der Stifte 165 stehen mit der Bohrung 168 im Kopf 160 und der Bohrung in der Bohrkolonne 152 in Verbindung.
Eine Gleitdichtung 169 verhindert Druckverluste um die Stifte 165 herum. Die Stifte 165 haben außerdem eine
ringförmige Schulter 170. Durch den Flansch 164 ist ein Blockierstift 171 eingesetzt, der in Berührung mit der
Schulter 170 nachgiebig vorgespannt ist
Gewinde 181 und eine ringförmige Dichtung 182 mit dem Kopf abdichtend verbunden. Die Bohrung 183 im
Körper 180 dient als Strömungsverbindung zwischen der Bohrung 168 im Kopf und dem von der
Hängevorrichtung 115 abgestützten Bohrrohr. Eine Testöffnung 184 und ein Stopfen 185 dienen als
Verbindungsmittel zwischen der Bohrung 183 und dem den Körper 180 umgebenden Raum. Die ringförmige
Lippendichtung 190, die so bemessen ist, daß sie mit der Innenwand der Bohrrohrhängevorrichtung 115 in
abdichtendem Eingriff steht, ist um das untere Ende des Körpers 180 herum angebracht und dort mit Hilfe der
Haltevorrichtung 195 gehalten. Es können natürlich für Hängevorrichtungen unterschiedlicher Größe Lippendichtungen 190 von entsprechender unterschiedlicher
Größe verwendet werden.
Bei der in Fig.4 gezeigten Stellung ist die Abdichteinrichtung in der äußersten oberen Ecke des
Schenkels 2496 der L-Schlitze 249 in der Druckhülse auf
den Werkzeugzapfen 163 abgestützt. Die Verriegelungshülse 210 ist in ihrer oberen Stellung gehalten
durch den Eingriff der Stützschrauben 235 in der äußersten Spitze des Umfangsschenkels 2196 der
L-Schlitze 219 in der Verriegelungshülse. Die Riegel 220 befinden sich, wie aus der Zeichnung zu entnehmen ist,
in zurückgezogener Stellung. Gegen eine unbeabsichtigte Verschiebung dieser relativen Stellungen wirken hier
nicht gezeigte kleine Scherbolzen durch den Riegelhaltering 230 und die Verriegelungshülse 210 und ein
Scherbolzen 173, der in Löcher 174 um den Rand des Flansches 164 herum eingesetzt ist und in die
Ausnehmungen 218 in der Oberseite der Verriegelungshülse 210 eingreift.
Beim Absenken des Werkzeugs 150 und der Abdichteinrichtung auf der Kolonne 152 in den
Bohrlochkopf 110 kommt der Begrenzungsring 280 am Stützring 113 der Hängevorrichtung 115 zum Halten.
Wenn die eine Drehbewegung verhindernden Ansätze 285 nicht bereits mit den gleichfalls eine Drehbewegung
verhindernden Ausnehmungen 114 im Stützring 113 der
Hängevorrichtung in Eingriff stehen, wird die gesamte Abdichteinrichtung mit Hilfe des Werkzeugs 150 so
lange nach rechts gedreht, bis dieser Eingriff hergestellt ist. Die hier nicht gezeigten kleinen Scherbolzen
zwischen der Hülse 210 und dem Riegelhaltering 230 würden eine Drehung der Hülse 210 verhindern, bis die
Abdichteinrichtung ordnungsgemäß auf ihrer Unterstützung ruht und in die Ausnehmungen 114 eingreift
Selbst wenn diese kleinen Scherbolzen nicht vorgesehen wären, geschähe kein Schaden, da normalerweise die
Riegel 220 nicht nach außen bewegt werden können, bis die gesamte Anord?-ung richtig angeordnet ist und sich
die Riegel 220 der Nut 112 gegenüber befinden.
Anschließend werden das Werkzeug 150 und die Verriegelungshülse 210 nach rechts gedreht, nachdem
zunächst die hier nicht gezeigten !deinen Scherbolzen zwischen dem Riegelhaltering 230 und der Verriegelungshülse 210 abgeschert worden sind. Bei dieser
Bewegung bewegen sich die Werkzeugstifte 163 längs der Oberkante des Umfangsschenkels 2496 des
L-Schlitzes, und die L-Schlitze 219 in der Verriegelungshülse bewegen sich gegenüber den Stützschrauben 235,
bis diese Stützschrauben in den Umfangsschenkel 2196 der L-Schlitze 219 eintreten. Bei dieser Stellung bewirkt
das Gewicht des Werkzeugs 150 und der daran befestigten Bohrkolonne 152, daß die Verriegelungshülse 210 und das Werkzeug 150 sich nach unten bewegen
und dabei die Riegel 220 in Eingriff mit der
Verriegelungsnut 112 im Bohrlochkopf pressen. Die
Verriegelungshülse 210 wird nach unten gedrückt, bis sie sich völlig hinter den Riegeln 220 befindet und diese
in ihrem Eingriff blockiert, wie F i g. 5 zeigt. Bei einer
weiteren Drehung des Werkzeugs 150 nach rechts, wird
der Scherbolzen 173 abgeschert und die Werkzeugstifte 163 gegen die Rückseite der Längsschenkel 249a der
L-Schlitze bewegt. Eine weitere Drehung des Werkzeugs 150 bewirkt dann, daß sich die Druckhülse 240
ίο dreht und aufgrund ihres Schraubgewindeeingriffs 236,
241 mit dem Riegelhaltering 230 und den Kugellagern 243 eine Kompressionskraft vom Beaufschlagungsring
250 auf die Dichtringe 260 und 270 aufbringt, bis diese mit dem Bohrlochkopf 110 und der Hängevorrichtung
115 in abdichtenden Eingriff gelangen, wie F i g. 5 zeigt.
vorherbestimmtes Ausmaß zusammengepreßt worden
sind, können sie dadurch geprüft werden, daß der die
Druck gesetzt wird oder, falls es vorgezogen wird, daß durch die Bohrkolonne 152 und die Werkzeugbohrung
183 sowie die Testöffnung 184 Druck aufgebracht wird. Wenn die Dichtung eine stärkere Kompression
benötigt, kann das Werkzeug weiter gedreht werden.
Die Länge des zylindrischen Bereichs 281 des Begrenzungsringes verhindert, daß die Dichtungen bis
zum Zusammenbruchspunkt der Hängevorrichtungsoder Bohrlochkopfwand zusammengepreßt werden,
indem die Drehbewegung angehalten wird, wenn der
zylindrische Bereich 281 am Boden der Gleitnut 255 im Beaufschlagungsring anlangt.
Bei dieser Stellung kann das Werkzeug 150 einfach durch ein nach oben gerichtetes Ziehen an der
Bohrkolonne 152 abgenommen werden, wobei die
Werkzeugzapfen 163 aus den Schenkeln 249a der L-Schlitze nach oben gleiten. Wenn allerdings aus
irgendeinem Grund die Abdichteinrichtung ausgebaut werden muß, so kann das auf einfache Weise geschehen.
Und zwar wird eine Kugel 1% aus einem nachgiebigen
Werkstoff durch die Kolonne 152 heruntergelassen und
liegt auf der öffnung der Bohrung 183 im Körper auf. Dann wird die Kolonne unter Druck gesetzt Dieser
Druck preßt die Rückholzapfen 165 für die Abdichteinrichtung in die Nut 216 an der Innenseite der Hülse 210.
Die Verriegelungsstifte 171 werden hinter die Schultern
170 an den Stiften gepreßt und verriegeln die Rückholzapfen 165 in der Nut 216. Ein nach oben
gerichtetes Ziehen an der Kolonne 152 bewirkt dann, daß die Verriegelungshülse 210 nach oben bewegt wird,
so wobei die Riegel 220 zur Bewegung in ihre in F i g. 4 gezeigte zurückgezogene Stellung freigegeben werden,
so daß die gesamte Abdichteinrichtung herausgenommen werden kann. Die Abdichteinrichtung kann in der
gleichen Weise auch zu einem späteren Zeitpunkt
ausgebaut werden, wenn man das Werkzeug wieder in
seine Lage herunterbringt
Alle in Fig. 1 und 2 gezeigten Abdichteinrichtungen können in der gleichen Weise und unter Verwendung
des gleichen Werkzeugs eingebaut werden. Allerdings
steht die Unterseite einiger der Abdichteinnchtungen,
beispielsweise 100 in Fig. 1 und 89 in Fig.2, mit
Ausnehmungen, beispielsweise 218 (Fig.3—5), in der
Oberseite benachbarter Abdichteinrichtungen zur Verhinderung einer Drehbewegung in Eingriff, statt mit den
Gemäß der Erfindung wird also eine einfache Vorrichtung zum Fertigstellen einer Bohrung in tiefem
Wasser ohne Mithilfe von Tauchern geschaffen. Es wird
eine neuartige Abdichteinrichtung verwendet, die nach dem Verriegeln der Einrichtung in ihrer Lage
zusammengepreßt wird und die dadurch ausgebaut werden kann, daß lediglich ein nach oben gerichteter
Zug auf einen Teil der Einrichtung aufgebracht wird.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (13)
1. Abdichteinrichtung für einen Ringraum eines Unterwasserbohrlochkopfes, mit einer mindestens
einen nachgiebigen Dichtring aufweisenden Ringdichtungsanordnung, mit einem Riegelhaltering, der
seitlich bewegbare Riegel trägt und mit der Ringdichtungsanordnung verbunden ist, und mit
einer Verriegelungshülse, die in eine die Riegel in Verriegelungsstellung haltende Stellung bringbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtungsanordnung (250, 260, 270, 28C) einen
Beaufschlagungsring (250) aufweist, der mittels einer drehbar mit ihm verbundenen Druckhülse (240) zum
axialen Zusammenpressen des Dichtrings (260; 270) axial verschiebbar ist
2. Abdichtäinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch Axial-Begrenzungsmittel (258, 286) zur Begrenzung des axialen Verschiebungsweges
des Beaufschlagungsrings (250).
3. Abdichteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch erste Umfangs-Begrenzungsmittel
(114,285) zur Verhinderung unbeabsichtigter Drehbewegungen der Ringdichtungsanordnung
(250,260,270,280).
4. Abdichteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch axiale Relativbewegungen
zulassende, zweite Umfangs-Begrenzungsmittel (237, 254) zwischen dem Beaufschlagungsring (250)
und dem Riegelhaltering (230) zur Verhinderung von Relativdrehungen zwischen dem Beaufschlagungsring (250) und dem Riegelhaltering (230).
5. Abdichteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckhülse
(240) über ein Schraubgewinde (236, 241) mit Riegelhaltering (230) verbunden ist
6. Abdichteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungshülse
(210) mit dem Riegelhaltering (230) derart in Verbindung steht, daß die Verriegelungshülse
(210) nur bei vorbestimmter Relativdrehstellung zwischen der Verriegelungshülse (210) und dem
Riegelhaltering (230) in die die Riegel (220) in Verriegelungsstellung haltende Stellung bringbar ist.
7. Abdichteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere
derartige Abdichteinrichtungen (60; 80; 100) axial hintereinander zum jeweiligen Abdichten zwischen
dem Bohrlochkopf (31) und mehreren darin angeordneten Rohranordnungen (50; 70; 90) vorgesehen
sind.
8. Abdichteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichteinrichtungen (60;
80; 100) im wesentlichen gleichen Außendurchmesser besitzen.
9. Abdichteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den axialen
Stirnseiten des nachgiebigen Dichtrings (260; 270) umlaufende Rinnen (264; 265; 274; 275) mit
gekrümmten Rinnenseiten vorgesehen sind und daß die Gegenflächen der Ringdichtungsanordnung
umlaufende Vorsprünge (256; 257; 283; 284) zum Spreizen der Rinnen aufweisen.
10. Abdichteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtungsanordnung
zwei teleskopartig zusammenwirkende Teile (250; 280) aufweist, zwischen denen der
Dichtring (260; 270) angeordnet ist.
11. Abdichteinrichtung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß eines der zwei teleskopartig zusammenwirkenden Teile (250; 280) einen umlaufenden,
axialen Fortsatz (281) aufweist und daß auf der Innenseite des Fortsatzes (281) ein erster
Dichtring (260) und auf der Außenseite des Fortsatzes (281) ein zweiter Dichtring (270) vorgesehen
sind.
12. Abdichteinrichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie mittels
eines Werkzeugs (150) von oben her nachträglich in den Ringraum einführbar ist
13. Abdichteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie mittels
eines Werkzeugs (150) von oben her aus dem Ringraum herausziehbar ist
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: SMITH INTERNATIONAL, INC., NEWPORT BEACH, CALIF., |
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8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: KLUNKER, H., DIPL.-ING. DR.RER.NAT. SCHMITT-NILSON, G., DIPL.-ING. DR.-ING. HIRSCH, P., DIPL.-ING.,PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |