DE2043385A1

DE2043385A1 - Ausbruchsventil

Info

Publication number: DE2043385A1
Application number: DE19702043385
Authority: DE
Inventors: John Palos Verdes Peninsula Calif Regan (V St A ) P
Original assignee: Regan Forge and Engineering Co
Current assignee: Regan Forge and Engineering Co
Priority date: 1969-10-23
Filing date: 1970-09-01
Publication date: 1971-05-06
Also published as: GB1273483A; DE2043385C3; DE2043385B2; FR2065488B1; JPS5010681B1; FR2065488A1; US3614111A

Description

Herne, 8000 München 23,

Freiligrathstraße 19 ι* ■ ι ■ ι η υ » u Eisenacher StraBe 17

Postfach 140 D I β I. - I Π Q. R. H. B a Π Γ Pat -An*. Betzler

Dipl.-Phys. Eduard Betzier ⁵¹⁰¹⁴ Dipl.-lng. W. Herrmann-Trentepohl _TI ³⁹⁸⁰¹³

Telegrammanschrift: «- ■ . « ·- Telegrammanschrifh

Bahrpatente Herne PATENTANWÄLTE . Babetzpat München

Telex 08229853 ΤθΙθΧ0524662

Γ" ' "~Ι . . Bankkonten:

Bayrische Vereinsbank München 952 O Π / *3 *5 Q CDfeedner Bank AG Herne 202 438 Z U 4 O O ö O Postscheckkonto Dortmund 558 68

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Ref.: M 24-^0 HO/MÜ. In der Antwort bitte angeben

Zuschrift bitte nach:

München

Regan Forge & Engineering Company

lj?ol Regan Street,
San Pedro, California, U.S.A.

Ausbruchsventil

Die Erfindung betrifft stationäre Ausbruchsventile, und zwar insbesondere solche, die einen Rückholbaren Einsatz sowie einen Flüssigkeitsspeicher aufweisen und damit die Möglichkeit bieten, daß Verbindungsstellen zwischen Bohrwerkzeugen durchgezogen werden können, während die Dichtwirkung aufrechterhalten wird.

Beim Bohren nach Öl, und zwar beim Bohren unter Wasser von schwimmenden Plattformen aus, tritt ständig das Problem auf, ein geeignetes stationäres Ausbruchsventil vorzusehen, durch dessen Dichtung die Werkzeugverbindungsstellen, d.h., die größeren, zwei Rohrwerkzeuge verbindenden Ringhülsen, hindurchgezogen werden können, während die Dichtung ihre Dichtwirkung rund um die Rohrwerkzeuge sowie die Werkzeug-

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verbindungsstelle aufrecht erhält. Ein Unterwasser-Ausbruchventil sitzt axxf dem Bohrkopf oberhalb des Bohrlochs auf dem Meeresboden und dient dazu, den Druck innerhalb der Bohrung aufrecht zu erhalten sowie das Eintreten von Wasser zu verhindern. Bei dem stationären Ausbruchsventil wird eine in radialer .Richtung zusammendrückbare, aus Gummi bestehende Dichtungsanordnung verwendet, die sich in Abhängigkeit von einem von der Oberfläche aus aufgebrachten hydraulischen Flüssigkeitsdruck radial nach innen rund um ein Bohrwerkzeug herum ausdehnt, um an letzerem dichtend anzuliegen, wenn es durch die Anordnung eingeführt wird. Das auf diese Weise umfaßte Bohrwerkzeug besteht üblicherweise aus einer Anzahl von Rohrwerkzeug-Abschnitten, die über Hülsen oder WerkzeugVerbindungsstücke miteinander verbunden sind. Die Hülsen haben in der Regel einen größeren Durchmesser als die Rohrwerkzeuge selbst. Wenn ein Unterwasser-Ausbruchsventil über einem hindurchgeführten Bohrwerkzeug geschlossen ist, so muß es früher oder später eine Werkzeugverbindungshülse durchlassen.

Bisher hat man eine Kette stationärer Ausbruchsventile verwendet, wobei dann ein Ausbruchsventil geöffnet werden kann, um ein V/erkzeugverbindungsstück hindurchzulassen, während die anderen abgedichtet gehalten werden. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis die Werkzeugverbindungsstelle die gesamte Kette der Ausbruchsventile passiert hat. Befindet sich jedoch ein Werkzeugverbindungsstück in der Nähe eines Ausbruchsventile, so wird es aufgrund der vertikalen Bewegung der schwimmenden Plattform, die von Wellen hervorgerufen und auf das Rohrwerkzeug übertragen wird, zurück drrch das Ausbruchsventil getrieben. Dies führt bei gebräuchlichen Ausbruchsventilen zu deren Beschädigung, und zwar manchmal zu so schweren Beschädigungen, daß die Auabruehsventile unbrauchbar werden und ausgetauscht werden müssen, wozu es erforderlich ist,

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den Bohrkopf auf dem Meeresboden abzumontieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein stationäres Unterwasser-Ausbruchsventil zu schaffen, durch welches in geschlossenem Zustand Werkzeugverbindungsstellen hindurchgezogen werden können. Das Ausbruchsventil soll seine Dichtv/irkung rund um das Bohrrohr herum aufrechterhalten, während die Werkzeugverbindungsstelle hindurchgezogen vcLrd. Es soll dabei nicht beschädigt und unbrauchbar gemacht werden.

Das stationäre Unterwasser-Ausbruchsventil nach der Erfindung verwendet einen rückholbaren Dichteinsatz, durch den die Werkzeugverbindungsstellen hindurchgezogen werden ™

können. Der Dichteinsatz wird , wenn er nach unten in das Ausbruchsventil abgesenkt wird, automatisch in seine richtige Lage gebracht und anschließend untex¹ lösbarer Verriegelung festgehalten.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dabei mit einem Speichersystem versehen, ivelches inkompressible Flüssigkeit aufnimmt und die Dichtung in abdichtender Anlage am Rohr hält, während ein Werkzeugverbindungspunkt hindurchgezogen wird. Das System gibt die absorbierte Flüssigkeit wieder ab, um den Druck und den abdichtenden Eingriff j

zwischen der Dichtung und dem Rohrwerkzeug aufrechtzuerhalten, nachdem das Verbindungsstück hindiirchgegangen ist.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann im Notfall als umlaufendes Ausbruchsventil Verwendung finden, wobei der von dem umlaufenden Rohr an der Dichtung hervorgerufene Verschleiß auf den rUckholbaren Dichteinsatz beschränkt ist, welcher von der Viasseroberfläche aias ersetzt werden kann.

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Das stationäre Ausbruchsventil nach der Erfindung ist mit einer eingebauten, in radialer Richtung kotnpressiblen ringförmigen Dichtung versehen, die eine zentrale Durchgangsöffnung aufweist, um einen rückholbaren Dichteinsatz aufzunehmen. Sie dichtet rundum ein durchlaufendes Werkzeug ab, indem sie in radialer Richtung von einer Hydraulikflüssigkeit komprimiert wird. Der rückholbare Dichteinsatz wird automatisch ausgerichtet, indem er mit einer Anschlagschulter an der Bohrung des Ausbruchsventils zur Anlage kommt. Seine Befestigung am Ausbruchsventil unter lösbarer Verriegelung erfolgt dadurch, daß hydraulisch freigebbare Klinken in eine Verriegelungsnut angreifen. Weiterhin weist das Ausbruchsventil eine Speichervorrichtung auf, welche zum Ausgleichen des Überdrucks und zur Aufnahme überschüssiger Hydraulikflüssigkeit dient, während eine Werkzeugverbindungsstelle durch den Dichteinsatz und das Ausbruchsventil hindurchgeht. Die Speichervorrichtung gibt die Flüssigkeit anschließend wieder ab, um die Dichtwirkung zwischen Dichteinsatz und Rohr aufrecht zu erhalten.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der beiliegenden Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines schwimmenden Wasserfahrzeugs oberhalb einer Unterwasserbohrung mit einem Bohrkopf und einem verbesserten stationären Ausbruchsventil nach der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht durch die Vorrichtung nach Fig. 1 entsprechend der Ebene II-II;

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'■;■ ■:■;■: ■ ; ■' 9 ^: ■■.:-■ -." V Fig. 5 einen Teil der Ansicht nach Fig, 2, während ein Bohrrohr mit einer Hülse hindurchgezogen wird;

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich der nach Fig. J5, wobei gezeigt ist, wie ein Rückholwerkzeug den Dichteinsatz entfernt.

Gemäß Fig. 1 ist ein schwimmendes Schiff bzw. ein Ponton Io über eine geeignete nicht gezeigte Verankerung im Wasser oder Meer 11 oberhalb eines Bohrlochs 12 am Meeresboden IJ festgelegt. Auf dsm Meeresboden sitzt ein Unterwasserbohrkopf 14. Das Schiff Io trägt ein gebrauch- M liches Bohrgestell 15* von dem aus ein Einhänger 16 zum Bohrkopf 14 läuft, um einzelne Abschnitte des rohrförmigen Bohrwerkzeugs 17 in den Bohrkopf 15 zu führen. Die Abschnitte sind über- Hülsen 18 miteinander verbunden. Der Einhänger 16 enthält außerdem eine hydraulische Druckleitung 19 und eine RückfUhrungsleitung 2o zum Anschluß an den Bohrkopf 14.

Der Unterwasserbohrkopf 1.4 umfaßt eine verbesserte stationäre Ausbruchsvorrichtung mit einem stationären Ausbruchsventil 25.» mit einem herausnehmbaren oder rückholbaren Dichteinsatz 45, mit einer Einrichtung 50 zum (j

Ausrichten des Einsatzes und mit einer Verriegelung 55 zum lösbaren Festlegen des Einsatzes. Das Ausbruchsventil 25 ist außerdem mit einer Speicheranordnung 75 verbunden, welche den Überdruck ausgleicht, der erzeugt wird, wenn eine Rohrhülse durch den Dichteinsatz 45 hindurch geht. Anschließend stellt die Speicheranordnung den auf das Ausbruchsventil 25 und den Dichteinsatz 45 ausgeübten Druck wieder her.

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Wie sich am besten aus Fig. 2 ergibt, umfaßt das stationäre Ausbruchsventil 25 einen Ventilkörper bzw. ein Gehäuse 26 mit einer unteren zentralen Bohrung 27, die mit einer abgeschrägten Anlagefläche 29 in eine ringförmige horizontale Fläche 26 übergeht. Weiterhin wird eine obere zylindrische Innenfläche ')o gebildet, die sich von der ringförmigen Fläche 28 bis zum offenen Oberende des Gehäuses 26 erstreckt.

Durch dieses offene Oberende des Gehäuses 26 ist eine ringförmige Dichtanordnung eingesetzt, die insgesamt das Bezugszeichen 31 trägt. Die Dichtanordnung ist als reine Sack- oder Ballondichtung ausgebildet und weist ein äußeres ring- oder rohrförmiges Element 32 auf, dessen Mittelabschnitt 33 aus Gummi besteht und zwischen oberen und unteren Verstärkungsringen 34 und 35 liegt. Ein inneres ring- oder rohrförmiges Element 36 liegt innerhalb des äußeren rohrförmigen Elements 32 und weist ebenfalls einen mittleren Gummiabschnitt 37 mit einer sich radial nach innen öffnenden V-förmigen Nut 3& sowie obere und untere Verstärkungsringe 39 und 4o auf.

Auf dem Gehäuse 26 ist in üblicher Weise mittels Schrauben ein Deckel 4l befestigt, der das oben offene Ende abschließt. Der Deckel 41 weist eine obere zentrale Bohrung 42 auf, die in axialer Richtung mit der zentralen Bohrung 27 des Gehäuses 26 fluchtet, jedoch im Durchmesser etwas größer ist. Weiterhin bildet der Deckel eine ebene Ri ngflache 43, die parallel zu der horizontalen ringförmigen Fläche 28 des Gehäuses 26 liegt und mit dieser einen Abstand zur Bildung einer Gehäusekammer einschließt. Die beiden horizontalen Ringflächen 28 und 43 dienen zur Anlage der oberen und unteren, inneren und äußeren Ringe 39* 34, 35 und 4o, um die Dichtungsanordnung 3I in der Gehäuse-

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ka:vuner des Ausbruchsventils 25 auszurichten und zu halten. Dabei ist eine geeignete Anzahl von Dichtungen 44 vorgesehen, um den Deckel 4l, die Ringe 28, ?k, 39 und 43 sowie das Gehäuse 25 abzudichten.

Der entfernbare oder rückholbare Dichteinsatz 45 ist ring- oder rohrförmig ausgebildet "und umfaßt einen mittleren Abschnitt 46 aus Gummi, der zwischen steifen oberen und unteren Ringen 47 und 48 liegt. Der Außendurchmesser des Einsatzes 45 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser der oberen zentralen Öffnung 42, jedoch etwas größer als der Innendurchmesser der unteren zentralen Bohrung 27. Sein Innendurchmesser übersteigt den Außendurchmesser , sowohl der rohrförmigen Bohrwerkzeuge I7, als auch der ^

Hülsen oder Werkzeugverbindungsstücke l8.

Der Dichteinsatz 45 kann in das stationäre Ausbruchsventil 25 eingesetzt werden und weist insgesamt mit 50 bezeichnete Mittel auf, die ihn korrekt gegenüber dem Ventil ausrichten. Bei der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform umfassen diese Mittel 50 eine schrägflächige Anlageschulter pl an dem unteren Metallring 48 sowie die schrägflächige Anlageschulter 29 im Gehäuse 26. Da der untere Ring 48 einen größeren Durchmesser als die untere zentrale Bohrung 27 aufweist, kommen diese Schultern zur Anlage, wenn der rückholbare Dichteinsatz in das Ausbruchsventil hineingleitet. Die Anordnung stoppt den Einsatz in seiner richtigen Lage innerhalb des Ventils. .

Das Ausbruchsventil 25 und der Dichteinsatz 45 sind mit änev Verriegelung versehen, die insgesamt das Bezugszeichen 55 trägt. Sie ist vorgesehen, um den Dichteinsatz 45 lösbar in dem stationären Ausbruchsventil 25 festzuhalten. Bei der beschriebenen bevorzugten Ausfüh-

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rungs form besteht die Arretierung 55 aus einer urnlaufenden, nach außen offenen Verriegelungsnut 56 im oberen Ring 47 sowie aus radial durch den Deckel 41 laufenden Öffnungen 57 zur Aufnahme von bewegbaren Klinkenanordnungen 5&> die lösbar in die Verriegelungsnut 56 eingreifen.

Die bewegbaren Klinkenanordnungen umfassen eine Klinke 593 welche gleitend jeweils in eine radiale Öffnung 57 eingesetzt ist. Die Klinke 59 trägt eine nach unten a'·geschrägte, radial nach innen ragende Nase, die passend in die Verriegelungsnut 5o eingeführt werden kann. Die Klinke 59 sitzt an einer Kolbenstange 61, welche sich, von der Klinke aus gesehen, radial nach außen durch eine Öffnung 62 in einen hohlen Zylinder 65 erstreckt. In jeder Öffnung 57 des Deckels 4l sitzt ein derartiger Zylinder. Das Außenende der Kolbenstange 51 ist in gebräuchlicher Weise an einem Kolben 64 befestigt, welcher sich in dem Zylinder 63 bewegen kann.

Das Außenende des Zylinders 63 ist von einem Zylinderdeckel 65 verschlossen. Dort sitzt eine Feder 66, die sich radial nach innen erstreckt und am Außenende des Kolbens 64 anliegt, um letzteren sowie damit gleichzeitig die Klinke 59 radial nach innen zu verspannen. Der Zylinder 65 ist mit einem Paar von Öffnungen 67 und 68 versehen, von denen jede nahe einem Ende des Zylinders liegt. Die Öffnungen sind an von der Oberfläche aus gesteuerte, nicht gezeigte Zuführungsleitungen für ein Strömungsmittel angeschlossen. Diese Leitungen gehören zu den Druckleitungen 19. Außerdem weist die Anordnung aus Zylinder und Kolben eine geeignete Anzahl von Dichtungen 69 auf, die ein Entweichen von Druck bzw. Strömungsmittel verhindert.

Die Klinke 59 kann aus ihrer Verriegelungsstellung ge-

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maß Pig. 2 und j? radial nach außen gegen die Wirkung der Feder 66 in die Öffnungsstellung gemäß Fig. 4 bewegt werden, ■ und zwar mittels eines Differenzdrucks im Strömungsmittel, der über die öffnungen 6? und 68 angelegt wird. Wird der Differenzdruck abgeschaltet, so kehrt die Klinke unter der Wirkung der Feder 66 in ihre Verriegelungsstellung gernäß Fig. 2 und 3 zurück.

Das stationäre Ausbruchsventil 25 ist außerdem mit einer Einrichtung versehen, die insgesamt das Bezugszeichen 7o trägt und dazu dient, wahlweise hydraulische Druckflüssigkeit zuzuführen. Bei der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung 7 ο eine Druckleitung 71, die zu den Druckleitungen 19 gehört und ™ an das Gehäuse 26 angeschlossen ist, um Flüssigkeit unter Druck durch eine Einlaßöffnung 72 in das Gehäuse einzuleiten, und zwar in den Raum zwischen der Außenfläche des Gummiabschnitts ~~55 des äußeren Elements ~yz und der oberen zylindrischen Innenfläche ^o des Gehäuses 26. Diese Verhältnisse gehen am deutlichsten aus Fig. 2 hervor.

Die Flüssigkeitsspeichervorrichtung 75 umfaßt eine Auslaßöffnung 76 im Ventilgehäuse 26. Eine von der öffnung 76 ausgehende Leitung 77 führt die Flüssigkeit zu einer Öffnung 78 am oberen Ende eines Speicherzylinders 79. Der Speicherzylinder ist mit einem in vertikaler Richtung gleitenden Kolben 80 versehen, der über geeignete Dichtungen Öl abgedichtet ist, um die Flüssigkeit im oberen Raum obs Zylinders 79 zu,halten. Im Zylinder 79 zwischen dessen Boden und der Unterseite des Kolbens 80 sitzt eine Feder 82, die den Kolben nach oben verspannt. Der Zylinder 79 weist weiterhin eine untere öffnung 83 auf, die an eine mit Druckgas beaufschlagte Leitung 84 angeschlossen ist, um einen Ausgleich zwischen der Feder 82 und der Flüssig-

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keit oberhalb des Kolbens 80 zu schaffen.

Steigt der Flüssigkeitsdruck im Ausbruchsventil 25 an, so schiebt er den Kolben 80 gegen die Wirkung der Feder 82 und des Druckgases nach unten, wodurch mehr Flüssigkeit aus dem Ausbruchsvent11 entweichen kann. Fällt dagegen der Druck im Ausbruchsventil ab, so wird der Kolben 80 von der Feder 82 und dem Druckgas angehoben, um die darüber befindliche Flüssigkeit in das Ventil zu fördern.

Man kann den Dichteinsatz 45 vom Schiff Io aus in das stationäre Ausbruchsventil 25 einbringen, indem man ein rohrförrniges Bohrwerkzeug 17 hineinschiebt und darm unterhalb des Einsatzes und oberhalb der"^cgezeigten Bohrspitze einen nicht gezeigten Stift befestigt. Das rohrförmige Bohrwerkzeug I7 mit dem Dichteinsatz 45 wird dann entlang dem Einhänger 16 nach unten geführt. Sobald der untere Ring 48 des Dichteinsatzes 45 das Ausbruchsventil 25 erreicht, greift die Anlageschulter 5I an den schrägflächigen Nasen βο der Klinken 59 an und drückt die Klinken gegen die Wirkung der Feder 66 nach außen in ihre Öffnungsstellung, in der sie den Dichteinsatz 45 passieren lassen.

Wie am besten aus Fig. 4 hervorgeht, gleitet der Dichteinsatz 45 durch die obere zentrale Öffnung 42 und durch das Ausbruchsventil 25 hindurch, bis die Anlageschulter 51 an der schrägflächigen Anlageschulter des Gehäuses angreift und die Abwarfbewegung des Einsatzes beendet. Dabei wird der Einsatz korr>ekt relativ zum Ausbruchsventil ausgerichtet.

Ist der AusriehtVorgang des Dichteinsatzes 45 relativ zum stationären Ausbruchsventil 25 beendet, so gleiten die

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Nasen 60 der Klinken 59 unter der Wirkung der Federn 06 radial einwärts in die Verriegelungsnut 56, welche gleichzeitig mit den Nasen fluchtet. Letztere greifen also in diese Nut des oberen Rings 47 ein, um den Einsatz 45 innerhalb des Ausbruchsventils festzuhalten.

Das Ausbruchsventil wird von dem Schiff lo, d.h., von der Oberfläche aus betätigt., indem man Hydraulikflüssigkeit unter Druck durch die Druckleitung 7I und die Einlaßöffnung 72 einführt. Die Flüssigkeit gelangt in den Raum zwischen der oberen zylindrischen Innenfläche 30 und der Außenfläche des zentralen Gummiabsehnitts 33 3-m äußeren rohrförmigen Element 32. Dieser Gummiabschnitt 33 * des äußeren rohrförmigen Elements 3² i-iird dabei so ver- " formt, daß sich sein Mittelbereich nach innen wölbt und dabei den Gummiabschnitt 37 des inneren rohrförmigen Elements 36 einwärts durchbiegt. Dies führt dazu, daß der mittlere Gummiabschnitt 46 des Dichtungseinsatzes 4-5 radial einwärts wandert, bis er mit seiner Innenfläche dichtend an dem durchlaufenden Bohrrohr I7 anliegt. Der auf die Außenfläche des Gummiabschnitts 33 am äußeren Element 32 einwirkende Druck wird auch auf den Kolben 80 des Flüssigkeitsspeichers 75 ausgeübt. Er wird jedoch ausbalanciert durch die Feder 82 und den Gasdruck der Bohrung.

Wenn aus irgendwelchen Gründen, beispielsweise weil sich das Schiff Io mit der Wasseroberfläche hebt und senkt, eine Hülse oder eine V/erkz eugverbindungss teile 18 durch das Ausbruchsventil hindurchgetrieben wird, wie es aus Fig. 3 hervorgeht, so dehnt der Durchgang der Hülse l8 den mittleren Gummi abschnitt 4-6 des rückholbaren Dicht einsatz 45 örtlich aus. Dieser mittlere Gummiabschnitt 46, der das Rohr I7 umgibt, übt dabei eine derartig ausgleichende Wirkung aus, daß er an dem Werkzeug I7 und der Hülse

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Io bei deren Durchgang dichtend anliegt. Das Ausbeulen des Gummiabschnitts 46 bewirkt seinerseits, daß der Gummiabschnitt 37 des inneren rohrförmigen Elements 36 gegen den Gummiabschnitt 33 des äußeren rohrförmigen Elements 32 drückt und damit den hydraulischen Druck zwischen der Außenfläche des Gummiabschnitts 33 und der Innenfläche 3o des Ventilgehäuses 26 erhöht. Da die Flüssigkeit irn wesentlichen inkompressibel ist, muß, sofern eine Ausdehnung der Gummiabschnitte 46, 37 und 33 auftreten soll, •der auf die Flüssigkeit einwirkende Überdruck zu einem Abblasen eines Flüssigkeitsanteils führen. Die Flüssigkeit sollte nicht den in der Leitung 7I herrschenden .uruck erhöhen und sie wird daher durch die Öffnung 76 und die Leitung 77 sowie die öffnung 78 in den Flüssigkeitsspeicher 75 gefördert, und zwar gemäß Fig. 3 an der Oberseite des Kolbens 80.. Der Kolben wandert dabei, wie bereits erwähnt, gegen den Druck der Feder 82 und den im Bohrkopf 14 herrschenden Gasdruck nach unten.

Hat die Hülse l8 das Ausbruchsventil 25 passiert, so wird der zusätzliche Druck aufgehoben. Die Wirkung der Feder 82 und des Gasdrucks im Bohrkopf 14, die auf die Unterseite des Kolbens 80 ausgeübt wird, sorgt dann dafür, daß die Flüssigkeit oberhalb des Kolbens 80 durch die öffnung 78, die Leitung 77 und die Leitung J6 zurückgefördert wird in den Zwischenraum zwischen dem Gummiabschnitt 33 des äußeren Elements 32 und der oberen zylindrischen Innenfläche 30 des Gehäuses 26, um den mittleren Gummiabschnitt 46 der Dichteinheit 45 in abdichtender Anlage am Rohr 17 zu halten. Dieser Vorgang spielt sich jedesmal dann ab, wenn eine Hülse 18 des Bohrrohrs 17 durch das Ausbruchsventil 25 gestoßen wird.

Wenn der Gummiabschnitt 46 des Dichteinsatzes 45 nach häufiger Betätigung als verschlissen angesehen wird, so

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kann der Einsatz zur Inspektion seiner Oberfläche aus dem Ausbruchsventil herausgenommen werden. Zum Entfernen des Einsatzes 45 wird der Druck in den Druckleitungen I9 aufgehoben, so daß der mittlere Gummiabschnitt 46, der Gummiabschnitt j57 und der Gummiabschnitt 33 inihre Öffnungslage nach Pig. 4 gelangen können.

An dem Bohrrohr VJ wird ein Rückholwerkzeug 85 befestigt, Gemäß Fig. 4 umfaßt es x^adial bewegbare BUansche 86, die sich durch Öffnungen 87 des Werkzeugs erstrecken. Die Flansche 86 werden von Federn 88 radial nach innen verspannt. Das Ruckholwerkzeug 85 weist weiterhin einen Keil 89 auf, der die Flansche 86 gegen die Wirkung der Feder radial nach außen drückt.

Das Rückholwerkzeug 85 wird durch den Dichteinsatz nach unten abgesenkt, wobei die Flansche 86 zurückgezogen sind. Dann wird der Keil 89 nach unten gepreßt, so daß er die Flansche 86 radial nach außen spreizt, und zwar so weit, daß sie den unteren Metallring 48 des Dichteinsatzes 45 ergreifen können. Mit den radial nach außen ragenden Flanschen 8t wird das Rückholwerkzeug 85 ange— 'hoben, bis die Plansche am unteren Metallring 48 angreifen.

Daraufhin wird dann die Arretierung 55 gelöst, indem I

man Druckfluidum durch die Öffnung 68 am radial innen liegenden Ende des Kolbens 64 einleitet und damit den Kolben, die Kolbenstange 61 und die Klinke 59 radial nach außen gegen den Druck der Feder Ϊ5 bewegt. Die schrugflächige !fase 60 gleitet dabei aus der Verriegelungsnut 5*-> des oberen Metallrings 47 heraus. Wie sich am besten aus Fig. 4 ergibt, wird damit der Dichtelnsatz freigegeben, so daß er zusammen mit dem Rückholwerkzeug durch Anheben des Bohrrohrc I7 unter Verwendung des Bohrgestells 15

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nach oben auf das Schiff bzw. den Ponton Io gefördert werden kann. Dort kann der Einsatz 45 inspiziert und wieder eingesetzt bzw., falls erforderlich, ersetzt warden, indem man den Einführungs/organg wiederholt.

Bei dem verbesserten Ausbruchsventil nach der Erfindung kommt also ein rückholbarer Dichteinsatz zur Anwendung sowie eine Einrichtung, die ihn korrekt innerhalb des Ventils ausrichtet. Auch ist eine Verriegelung /orgesehen, die den Einsatz im Ventil festlegt, ΐ/eiterhln ist ein Flüssigkeitsspeicher vorgesehen, der die Betätigung des Dichteinsatzes erleichtert, wenn die Hülse eines Bohrrohres durchgelassen wird, ohne die aodiohtende Anlage zwischen dem Gurnmiabsohnitt des Dichteinsatzes und de:.; Bohrrohr zu unterbrechen.

Die Erfindung schafft also ein stationäres Ausbruohsventil mit einer Ballon-Dichtungsanordnung, die eine Mittelöffnung aufweist, und r.iit einem rüokholbareri Dichteinsatz innerhalb der Öffnung, der mit einem unteren Hing am Ventil anliegt und'lösbar befestigt ist über hydraulisch betätigbare Klinken, die in eine Verriegelungsnut eines oberen Rings eingreifen, wobei ein mittlerer Gummiabschnitt des Einsatzes abdichtend an dem hindurchlaufenden Rührwerkzeug angreift, wenn die Dichtungsanordnung hydraulisch unter Druck gesetzt wird. Das Ausbruchsventil ist mit einem Flüssigkeitsspeicher versehen, der Überdruck ausgleicht und überschüssige Flüssigkeit aufnimmt, um einen konstanten Druck auf den Dichteinsatz auszuüben, wenn eine Werkzeugverbindungsstelle durch den Einsatz gleitet, und um die abdichtende Anlage zwischen dem Einsatz und iem Rohr au£'rechtzuerhalten.

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Claims

Patentansprüche

1. Ausbruchsventil mit einer in radialer Richtung !compressiblen ringförmigen Dichtungseinheit innerhalb einer Gehäusekammer, wobei das Gehäuse obere und untere, jeweils mit der Gehäusekammer in Verbindung stehende Öffnungen aufweist, die in axialer Richtung miteinander und mit der ringförmigen Dichtungsanordnung fluchten, um ein Werkzeug hindurchgehen zu lassen, über welchem die Dichtungsanordnung eine Dichtwirkung ausüben kann, gekennzeichnet durch einen ringförmigen Dichteinsatz (45) aus gummielasti- %

schein Material, der innerhalb der Dichtungsanordnung liegt, und durch eine Einrichtung, die zur lösbaren Lagebestirnmung des Dichteinsatzes innerhalb der ringförmigen Dichtungsanordnung dient, wobei der Dichteinsatz über einem hindurchgehenden Werkzeug abdichtet, wenn die Dichtungsanordnung über dem Dichteinsatz in radialer Richtung zusammengepreßt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum lösbaren Lagebestiminen des Dichteinsatzes (45) innerhalb der Dichtungsanordnung eine AnIageschulter (29) in der unteren Bohrung " (27) des Gehäuses (26) aufweist, und daß der Innendurchmesser der Schulter kleiner ist, als der Außendurchmesser des Diehteinsatzes (45).

j?. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gummielastische Dichteinsatz (45) einen unteren steifen Ring (48) sowie gegenüber

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diesem einen oberen steifen Hing (47) aufweist und daß der untere Ring mit einer Anlagefläche zur Lageausrichtung des Einsatzes (45) innerhalb des Ausbruchsventils (25) versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichteinsatz (45) an einem Stirnring eine umlaufende Verriegelungsnut (5j) zur Aufnahme von Klinken (59) aufweist und daß eine Verriegelung (55) mit diesen Riegeln (59) vorgesehen ist, welche beim Eingreifen in die Verriegelungsnut (56) des Dichteinsatzes (45) letzteren lösbar in der Vorrichtung festlegen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anlageschulter (29) in der unteren Bohrung (27) unterhalb der Dichtungsanordnung vorgesehen ist, während die radial bewegbaren Klinken

(59) relativ zur oberen Bohrung (42) einwärts und ausxvärts bewegbar sind, und daß der Dichteinsatz (45) an gegenüberliegenden Enden untere und obere steife Ringe (48, 47) aufweist, wobei der obere Ring (47) mit der umlaufenden Verriegelungsnut (56) zur Aufnahme der fluchtenden Klinken versehen ist und wobei der untere Ring (48) eine AnI age schult er (51) zum Angreifen ander Anlageschulter (29) des Gehäuses (26) aufweist, um den Dichteinsatz (45) innerhalb der Dichtungsanordnung auszurichten und die Verriegelungsnut (56) mit den Klinken (59) zum Fluchten zu bringen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Zuführen hydraulischer Druckflüssigkeit zu der Dichtungsanordnung vorgesehen ist, um letztere über dem Dichtungseinsatz (45) zusammenzudrücken, daß die Werkzeuge V/erkzeugver-

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bindungsstellen ad.dgl. von den Werkzeugdurchmesser übersteigendem Durchmesser aufweisen und daß eine Speichervorrichtung (75) vorgesehen ist, die hydraulische Flüssigkeit aus dem Ventil aufnimmt, wenn der Dichteinsatz (4-5) und die Dichtungsanordnung aufgrund des Durchgangs einer Werkzeugverbindungsstelle (18) od.dgl. plötzlich ausgedehnt werden, ohne daß sich dabei der Flüssigkeitsdruck vermindert, der dazu verwendet wird, eine Dichtwirkung zwischen dem Dichteinsatz (45) und der durchlaufenden Werkzeugverbindungsstelle (18)' aufrechtzuerhalten.

7. Ausbruchsventil mit dner ringförmigen, in einer

Gehäusekammer angeordneten Dichtungsanordnung, die von hydraulischer Flüssigkeit in radialer Richtung zusammenpreßbar ist und ein Werkzeug mit einer Werkzeugverbindungsstelle od.dgl. hindurchgehen lassen kann, wobei die Dichtungsanordnung auf das Werkzeug bei radialer Kompression eine Dichtwirkung ausüben kann, gekennzeichnet durch eine Speichervorrichtung (75) zur Aufnahme hydraulischer Flüssigkeit aus dem Ventil, wenn die Dichtungsanordnung aufgrund des Durchgangs·einer Werkzeugverbindungsstelle (18) od.dgl. plötzlich ausgedehnt wird, ohne daß dabei der Flüssigkeitsdruck absinkt, der eine Dichtwirkung zwischen der Dichtungsanordnung und der |

durchlaufenden Werkzeugverbindungsstelle (18) aufrecht erhält.

8. Ausbruchsventil mit einer Dichtungsanordnung, die über Strömungsmittel in radialer Richtung zusammendrückbar 1st, dadurch gekenn ζ ei chnet, daß ein elastischer Dichteinsatz (45) von rohrförmiger Ausbildung vorgesehen 1st, der steife Ringe (47, 48) an gegen-

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überliegenden Enden trägt, wobei der untere Ring (48) eine Anlageschulter (5I) zur Anlage an einer Anlageschulter (29) der Vorrichtung aufweist und der obere Ring (47) eine umlaufende Verriegelungsnut (56) trägt, daß eine Verriegelung (55) mit einer Klinke vorgesehen ist, welche relativ zu der Verriegelungsnut (56) einwärts und auswärts bewegbar ist, daß der Dichteinsatz (45) derart eingesetzt ist, daß seine Anlageschulter (5I) die Lageausriohtung durchführt, und die Verriegelung (45) mit der Verriegelungsnut (55) der Lagesicherung dienen, während das Strömungsmittel die Dichtungsanordnung zusammenpreßt, um den Dichteinsatz (45) über dem durchlaufenden Werkzeug zusammenzudrücken, und daß eine Speichervorrichtung (75) vorgesehen ist, die Strömungsmittel aus dem Ventil aufnimmt, wenn eine Werkzeugverbindungsstelle (18) durch den Dichteinsatz (45) und die Dichtungsanordnung hindurch geht, um eine Dichtwirkung zwischen dem Dichteinsatz und dem Werkzeug aufrechtzuerhalten.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichervorrichtung (75) die hydraulische Flüssigkeit zurückführt, nachdem die Werkzeugverbindungsstelle (18) durch die Vorrichtung hindurchgelaufen ist, um die ringförmige Dichtungsanordnung zu einer abdichtenden Anlage über dem hindurchlaufenden Werkzeug zusammenzudrücken.

Io. Verfahren zum Anordnen eines herausnehmbaren Dichteinsatzes in einem stationären Unterwasser-Ausbruchsventil mit einem Gehäuse, welches an einem Unterwasserbohrkopf befestigt und über einen Einhänger an ein entferntes Wasserfahrzeug angeschlossen ist, wobei das Wasserfahrzeug auf dem Wasser oberhalb der zugehörigen Unter-

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wasserbohrung schwimmt, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger gummielastischer Dichteinsatz (45) mit einem Durchmesser versehen wird, der sein passieren durch den Einhänger (1.6) in die Bohrung einer ringförmigen, in radialer Richtung susarmnenpr eßbar en Dichtungsanordnung der Vorrichtung gestattet, daß man den Dichteinsatz (45) von dem entfernt vom Bohrkopf (14) und vom Ausbruchsventil (25) schwimmenden Wasserfahrzeug (lo) aus durch den Einhänger (U) nach unten bis in die Dichtungsanordnung hineingleiten läßt und daß man die Dichtungsanordnung über dem Dichteinsatz (45) zusammenpreßt.

11. Verfahren nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichteinsatz (45) auf einer f Anlagefläche (29) der Vorrichtung abgestützt wird, bevor man die Dichtungsanordnung zusammenpreßt.

12. VerÄiren nach Anspruch Io oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungseinsatz (45) in der Vorrichtung verriegelt wird, bevor man die Dichtungsanordnung zusammenpreßt.

Ip. Verfahren nach Anspruch lo, dadurch g e k e η nzeichnet, daß man ein Rückholwerkzeug (85) durch den Einhänger nach unten führt und am Dichteinsatz (45) ä

zur Anlage bringt, daß man den Druck auf die Dichtungsanordnung über dem Dichteinsatz (45) aufhebt und daß man den Dichteinsatz (45) mittels des Hückholwerkzeugs (85) entfernt, um einen Ersatzeinsatz in die Vorrichtung einzubringen.

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