DE1962443C3 - Abdichteinrichtung für einen Unterwasser-Bohrlochkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abdichteinrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei e'.ner bekannten Abdichteinrichtung dieser Art (GB-PS 9 56 640) 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, ¹' 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, ^h" 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, 11 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 Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der Bohrlochkopf kann eine Bohrung von gleichmäßigem Durchmesser aufweisen, die nur von mehreren axial beabstandeten Ringnuten zur Verriegelung der einzelnen Abdichteinrichtungen unterbrochen ist. Vorzugsweise 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

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 einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig.3 zeigt in auseinandergezogener Darstellung, unter Weglassung eines Viertelausschnitts, eine Abdichteinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig.4 zeigt teilweise im Schnitt die Stellung beim Einbau einer Abdichteinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

F i g. 5 zeigt teilweise im Schnitt die eingebaute Stellung der Abdichteinrichtung gemäß F i g. 4.

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 Steigrohrprogramme in Verbindung mit der Erfindung verwendet werden; das vorliegende Programm wurde lediglich aus Gründen der Erläuterung gewählt.

Zuerst wird ein 76,20 cm starkes Bohrlochschutzrohr

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 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 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 Verriegelungsringnut 25 ausgebildet. Das rhrre 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 Bindemittelrückständen aus dem das Bohrrohr 30 umgebenden Ringraum. Die Innenseite des Bohrlochkopfes 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 50,80 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 bereite 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 Stützschulter 38 im Bohrlochkopf abgesetzt und einzementiert. Die Hängevorrichtung 51 ist mit einem Stützring 52 versehen, durch den sich Kanäle 53 für Bindemittelrückstände 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 Stützringes 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 /0 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 Abdichteinrichtung 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 Kegelstumpffläche 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.

1st 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. F i g. 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 Teil. 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 F i g. 3 wird nun eine Abdichteinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung im einzelnen beschrieben. Die Abdichteinrichtung umfaßt folgende Hauptbauteile Eine Verriegelungshülse 210, Riegel 220, einen Riegelhaltering 230, eine Druckhülse 240, einen Beaufschlagungsring 250, einen inneren Dichtring 2(K), einer äußeren Dichtring 270 sowie einen Begrenzungsring 280.

Die Außenseite der Verriegelungshülse 210 isi insgesamt von einer oberen zylindrischen Fläche begrenzt, die über eine nach unten weisende kegel stumpfförmige Schulter 211 mit einer einen kleinerer Durchmesser aufweisenden zylindrischen Fläche ver bunden ist. Die untere zylindrische Fläche ist über eine abgeschrägte Kante 213 mit einer unteren ringförmiger Fläche 212 verbunden. Die Innenseite der Verriegelungshülse 210 ist von einer insgesamt zylindrischer Fläche begrenzt, die über eine nach oben weisende kegelstumpfförmige Fläche 215 mit einer oberer ringförmigen Fläche 214 verbunden ist. Eine Ringnui 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, derer Aufgabe weiter unten näher erläutert ist. Drehbewegungen verhindernde Ausnehmungen 218 sind im Abstanc von 90° in die Oberseite 214 geschnitten. In die der größeren Durchmesser aufweisende äußere zylindrische Fläche der Verriegelungshülse 210 sind mehrere L-förmige Schlitze 219 1n gleichmäßigen Abständer eingearbeitet Diese L-Schlitze haben jeweils einer Längsschenkel 219a und einen Umfangsschenkel 2196.

Mehrere segmentförmige Riegel 220 sind aus einen· Ring geschnitten und haben zylindrische Außenflächer 221 und Innenflächen 222. Kegelstumpfförmige Flächer 223 und 224 verbinden die Außenfläche 221 mit einei nach oben weisenden, ebenen Fläche 225 bzw. einei nach unten weisenden, ebenen Fläche 226. Ein« abgeschrägte Kurvenfläche 227 verbindet die ebene Fläche 225 mit der Innenfläche 222.

Der Riegelhaltering 230, ein rohrförmiges Teil, ha einen oberen Bereich von eingezogenem Innendurchmesser 231, in dem Fensterschlitze 232 ausgebildet sind in welchen die Riegel 220 seitlich beweglich gehalter werden können. Der Durchmesser 231 ist etwas größei als der obere Außendurchmesser der Verriegelungshülse 210, um einen Gleitsitz bzw. einen teleskopartiger Sitz zu ermöglichen. Eine Ringnut 233 ist im Innern des Halterings 230 ausgearbeitet, und mehrere Gewindelöcher 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 der !.-Schlitzen 219 in der Verriegelungshülse in Eingriff zu treten. Sie ermöglichen eine begrenzte Längs- unc Drehbewegung der Verriegelungshülse 210 gegenübei dem Haltering 230, während sie das seitliche Entweichen der Riegel 220 aus den Fensterschlitzen 232 verhindern. Der untere kleinere Innendurchmesser 23t des Halteringes 230 ist mit einem Gewinde zum Eingrifi 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 unterer Innenseite 236 des Halterings 230 ausgebildet In dei unteren Außenseite der Hülse 240 ist eine irr 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 Druckhalse 240 und der Beaufschlagungsring 250 drehbar miteinander verbunden sind. Kugeln 243 können durch ein hier nicht s 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 kegelstumpfförmige Rächen 247 bzw. 248 mit der 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 geschnittea 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 «1 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 eriäuieri, mii 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 ss 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, gekrümmten 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 258 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 Fortsatz

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 IH 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 cinci" kcgcisiümpffcmiigeii 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 Der Körper 180 des Werkzeuges 150 ist über

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 Anordnung 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 kleinen 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

Wenn die Dichtungen 260 und 270 um ein

vorherbestimmtes Ausmaß zusammengepreßt worden sind, können sie dadurch geprüft werden, daß der die

Bohrkolonne 152 umgebende ringförmige Raum unter

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

w 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 196 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 Fig.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 Abdichteinrichtungen, beispielsweise 100 in Fig.l 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

Hängevorrichtungen in Eingriff zu stehen.

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 S Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

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, 280) einen Beaufschlagungsring (250) aufweist, der mittels einer drehbar mit ihm verbundenen Druckhülse (240) zum axialen Zusammenpressen des Dichtrings (260; 270) axial verschiebbar ist.

2. Abdichteinrichtung nach Ansprach 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 Vernegelungshülse (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 Fonsatz (281) aufweist und daß auf der Innenseite des Fonsatzes (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