DE2113372C3

DE2113372C3 - Bohrlochpreventer mit einem Druck modulator zur Steuerung des Preventers

Info

Publication number: DE2113372C3
Application number: DE2113372A
Authority: DE
Inventors: George E. Arcadia Lewis; Fernando Palos Verdes Murman; Charles E. Whittier O'brien
Original assignee: Hydril LLC
Current assignee: Hydril LLC
Priority date: 1970-03-19
Filing date: 1971-03-19
Publication date: 1973-11-29
Also published as: DE2113372A1; US3695349A; GB1273946A; CA932265A; FR2085612A1; NL7103598A; DE2113372B2; BE764590A; FR2085612B1

Description

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Bohrlochprevenler der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher ein sicheres und schnelles Ansprechen bei möglichst geringem baulichen Aufwand gewährleistet und die eingangs erwähnten Nachteile des Verschleißes und der dadurch bedingten minderwertigen Abdichtung vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Druckmodulator die Bewegung der Druckflüssigkeit von der ersten in die zweite Kammer selbsttätig steuert, die über einen Durchgang miteinander in Verbindung stehen.

Bei dem erfindungsgemäßen Bohrlochpreventer wird der ersten Kammer ständig eine Druckflüssigkeit zugeführt; ein plötzlicher Druckansteig in der zweiten Kanimer beruht dann darauf, daß eine Erweiterung, d. h. ein Verbindungsstück, mit der Abdichtung in Eingriff gekommen ist. Der plötzliche Druckanstieg löst dann in der zweiten Kammer eine steuerbare Entlastung aus, wenn die Flüssigkeit in der ersten Kammer unter überhöhtem Druck steht; sobald also ein Druckanstieg in der ersten Kammer festgestellt worden ist, wird die Entlastung durchgeführt. Durch diese Druckverminderung wird dann das Verbindungsstück durch die verengte Abdichtung hindurchgeführt, ohne daß bei dieser Durchführung der Widerstand erheblich größer wird, ohne daß die Geschwindigkeit bei der Durchführung des Bohrgestänges vermindert werden muß und ohne daß der Verschleiß des Abdichtmaterials zunimmt.

Die Anordnung gemäß der Erfindung enthält also, wie beschrieben, eine Zuführungseinrichtung, um gesondert Druckflüssigkeit in die Kammern zuzuführen; weiterhin steht eine Modulatoreinrichtung mit der Zuführungseinrichtung für die Druckflüssigkeit an die erste Kammer in Verbindung und ist betätigbar, um eine übermäßige Druckentwicklung abzubauen. Hierbei steht die Modulatoreinrichtung in Wirkverbindung mit der zweiten Kammer, um so einen plötzlichen Druckanstieg in dieser Kammer durchzuführen, wenn in der ersten Kammer eine entsprechende plötzliche Uberdruckentwicklung stattgefunden hat. Hierbei weist die Modulatoreinrichtung ein Überdruckventil auf, das den Flüssigkeitsdruck zu der zweiten Kammer steuert, und zwar zusammen mit einer Vorspanneinrichtung (beispielsweise zur Steuerung der Druckflüssigkeit, die in einem Druckbehälter gespeichert ist), wobei das Entlastungsventil in einer Stellung vorgespannt ist, in der die Verbindungsleitung der Druckflüssigkeit von der ersten zur zweiten Kammer abgesperrt ist.

Weiterhin ist in der Anordnung ein Steuerventil (beispielsweise ein Vierwegventil) zur Steuerung der Druckflüssigkeit vorgesehen, die, wie bereits beschrieben, abwechselnd der ersten und zweiten. Kammer zugeführt wird; hierbei besitzt das Ventil eine Stellung, in der die zweite Kammer mit einer Auslaßöffnung über eine Leitung von solcher Länge verbunden ist, daß eine Druckwelle, die das Entlastungsventil passiert, der zweiten Kammer zugeführt wird, bevor sie über das Steuerventil an die Auslaßöffnung übertragen worden ist. Diese Stelle des Entlastungsventil befindet sich entweder außerhalb oder innerhalb des Gehäuses für das Abdichtclemcnt. Die Anordnung enthält weiter eine Signalabgabeschaltung mit einem Schalter, der bei Entlastung der Flüssigkeil in der zweiten Kammer über die Modulatoreimiclitung bet;iligb;ir ist und weist eine Anzeigeeinrichtung (beispielsweise auf dem Bohrschiff) auf, die elektrisch mit der. Schaltung verbunden ist. Das Bedienungspersonal kann daher das Bohrgestänge anheben oder absenken, so daß der Schalter nicht mehr betätigt wird, wenn das Bohrgestänge auf Grund des Wellenganges vertikal auf und ab bewegt wird; hierdurch ist dann sichergestellt/ daß die Rohrverbindungsstellen nicht durch das verengte Abdichtclemcnt hindurchbewegt werden und die Abnützung erheblich vermindert ist. Schließlich ist die Erfindung auch in Verbindung mit anderen mit dem Rohrgestänge in Verbindung stehenden Teilen anwendbar, bei denen keine radial verengten Abdichtungen vorgesehen sind, beispielsweise mit Rohrstempeln.
Einzelheiten· der Erfindung werden an Hand einer Ausführungsform in Verbindung mit den Zeichnungen im einzelnen erläutert.
Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht einer Unterwasser-Bohrkopfanordnung,

F i g. 2 eine vertikale Schnittdarstcllung eines Bohrlochprevenlers in geschlossenem oder betätigten Zustand,

F i g. 3 ein Steuersystem für den Bohrlochprcven- *5 ter oder für ähnliche Schutzventilanordnungen,

F i g. 4 eine Schnittdarstellung durch ein Steuerventil des Systems nach F i g. 3,

Fig. 5 eine von Hand betätigbare Einrichtung für einen Bohrlochpreventer,

F i g. 6 einen Teil eines Querschnitts einer Abwandlung gemäß der Erfindung,

F i g. 7 bis 9 schematische Darstellungen von modifizierten Systemen und

Fig. 10 bis 12 Darstellungen von modifizierten Steuerventilen.

In F i g 1 ist eine Bohrlochpreventer-Anordnung 10 mit einer Unterwasser-Schachteinrichtung 100, die eine Reihe von Druckkolben-Vcntilcn 101 aufweist, dargestellt. Über der Schachteinrichtung befindet sich +o ein Steigleitungs-System 102, das mit einem Bohrkopf-Anschlußstück 103 verbunden ist. Die Steigleitung reicht bis an die Wasseroberfläche und endet in einem Bohrschiff 104 oder einer entsprechenden Einrichtung; bei Wellengang wird das Schiff auf- und abbewegt und gleichzeitig das mit ihm verbundene Rohr in dem Steigrohrsystem und den Bohrlochpreventcrn hin- und herverschoben.

Die in F i g. 2 dargestellte Bohrlochpreventeranordnung 10 weist ein Hauptteil 11 mit konzentrisehen Bohrungen 12, 13 und 14 mit in dieser Reihenfolge zunehmenden Durchmessern auf. Eine Verschlußkappe bzw. ein Verschlußdeckel 16 ist lösbar in dem Hauptteil mittels eines Schraubgewindes 17 in der Weise gehaltert, daß eine Stirnfläche 19 des Deckelrandes 20 mit der Oberseite 21 des Hauptteils 11 in Eingriff steht, so daß der Deckel und das Hauplteil an der Stelle 22 abgedichtet sind. Der Dekkel 17 weist eine Bohrung 23 auf mit demselben Durchmesser wie die zu ihr konzentrische Bohrung So 12 im Hauptteil 11. In der Oberseite des Deckels 16 sind Bohrungen 24 zur Befestigung der gesamten Einrichtung versenkt. Zur Abdichtung der Einrichtung ist in einer ringförmigen Nut 25 in der oberen Fläche des Deckels ein Dichtungsring eingelegt.
Ein Ansatzstück 26 des Hauptteils 11 weist einen Befestigungsflansch 27 auf, der durch Schrauben 28 mit einem Flansch 29 oder einem anderen geeigneten Verbindungsstück verbunden ist. Der Deckel 16

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weis! weiterhin einen inneren ringförmigen Flansch 35 auf, der die Fortsetzung der Bohrung 23 nach uiii ten begrenzt, und einen pcriphcren Flansch 36, der eine Bohrung 37 abschließt; die Bohrung 37 ist konzentrisch zu den übrigen, oben erwähnten Bohrungen 12, 13 und 14 in dem Hauptteil 11.

Das Hauptteil 11 weist weiterhin einen ringförmigen, aufrecht stehenden Flansch 38 auf, der mit dem Betätigungsorgan 39 für die Dichtung an der Stelle 40 zur Begrenzung der Abwärtsbewegung dieses Teils in Eingriff kommt. Das Betätigungsorgan 39 besitzt einen Kolbentcil 41 mit Paßsitz in i\<:r Bohrung 14 und einen Kolbenteil 42 mit Paßsitz in der Bohrung 13. Das Betätigungsorgan ist nach oben durch einen Ansatz 43 mit Paßsitz in der Bohrung 37 des Flansches 36 des Deckels verlängert. Zwischen den Kolbenteilen 41 und 42 sowie dem Ansatz 43 und den entsprechenden, den Zylinder begrenzenden Wandungen, die die Teile aufnehmen, sind Dichtungsringe 44, 45 bzw. 46 vorgesehen.

Der Kolbcnteil 41 unterteilt die Hauptteilbohrung 14 in einen oberen und einen unteren Zylinder oder Druckkammern 47 und 48 mit Durchgangsöffiuingcn

49 bzw. 5«. An diese Durcligangsöffnungcn 49 und

50 sind Außcnrohiieitungen 51 bzw. 52 angeschlos-'scn. Die Außendurchmcsser 14 der Kammern 47 und 48 sind gleich, während die Innendurchmesser 13 und 37 dieser Kammern aus Gleichgcwichlsgründen gleich sein können.

Das Betätigungsorgan 39 weist eine nach unten und innen sich verjüngende konische Bohrung 53 auf; der Ansatz 43. der diese .Bohrung begrenzt. kann insgesamt als ein innerer konischer Teil oder als ein die Abdichtung einengendes FJcmcnl betrachtet werden.

Die Dichtung Γ enthält einen massiven Ring oder eine Laufbuchse 55 aus gummiartigem und vorzugsweise elastischem Material, wie beispielsweise Gummi. In den meisten Füllen reicht eine einzige Abdichtung für die wiederholten Öffnungs- und Schließvorgänge aus. insbesondere weist die Abdichtung relativ hohe elastische [Eigenschaften auf. so daß sie selbst in die offene Stellung zurückkehrt, wenn die die Abdichtung verengende Kraft entfernt wird. Gummi mit einer Prüfgeräthärte von ungefähr 75 ist für einen Gebrauch in der Abdichtung geeignet. Die Abdichtung ist ein ungeteilter, zusammenhängender Ring, solange der Spalt nicht unter einem Winkel verläuft und die Abdichtung dann unterbricht, wenn sie innen bei der Abdichtung von Teilen, die in die Bohrung eingebracht sind, zusammengezogen wird.

In dem Aufbau der Abdichtung ist eine Reihe steifer, von Gummi umgebenen Regclelemente 56 enthalten. Diese Elemente können verschiedene Formen aufweisen; hier ist aber eine bevorzugte Ausführungsform von Elementen wegen einzelnen vorteilhaften Eigenschaften beschrieben. Die starren Steuerelemente sind einzeln zusammen mit dem Gummi bei einer radialen Zusammenziehung und Dehnung körperlich beweglich und sind ebenfalls in beschränktem Maß bezüglich des Gummis einzeln bewegbar, wie später noch erläutert wird. Insgesamt können die steifen Steuerelemente als eine radial dehnbare und zusammcnzichbare Bewehrung betrachtet werden, die in einem Ring 55 eingelagert und abgebunden ist.

Der geformte Ring 55 besitzt eine außen konische Fläche 57, die komplementär zu der Bohrung 53 des Betätigungsorgan ist, und eine Bohrung 58 mi einem zentralen zylindrischen Teil 59 und abge schrägte obere und untere Teile 60 bzw. 61; auf je: den Fall verlaufen sie außen konisch gegen die ent sprechende Seite des Ringes zu.

Jedes Element 56 enthält Deck- und Bodenscheiben 63 bzw. 64, die fest durch eine vertikal angeordnete Strebe 65 miteinander verbunden sind; die Außenflächen 66 der Scheiben und die Außenfläche

ίο 67 der Strebe besitzen denselben Neigungsgrad wie die Bohrung 53 und die Ringoberfläche 57. Die Platten 63. 64 können als Ouerflansche an der Strebe 65 betrachtet werden. Die Elemente 56, die aus Stahl. Bronze oder einem anderen geeigneten festen Matcrial bestellen können, werden vorzugsweise während der Ausformung in den Gummi eingelagert, wobei der Gummi und die Elemente miteinander durch geeignete Klebemittel während des Formvorgangs verbunden werden. Die Scheiben der Steuerelemente weisen einen Querschnitt auf, wie er in der Figur wiedergegeben ist, und sind kreisförmig angeordnet, wobei zwischen den gegenüberliegenden Seitcnkantcn der Deck- und Bodenplatten Zwischenräume gelassen sind. Die Scheiben sind so bemessen, daß die zwei gegenüberliegenden Seitenkanten benachbarter Elemente aufcinandcrlicgen, so daß. wenn die Elemente sich radial einwärts bewegen, die Abstände zwischen ihnen abnehmen, und sich von einer Seite his zur anderen Seile der Scheiben entlang einer Linie berühren. Dies verhindert der Gummi, der während der Zusammenziehung des Ringes »fließt« und an den radialen Innenseiten der Scheiben eingeklemmt wird.

Der Ring 55 ist so ausgebildet, daß der äußere Ringteil 72 radial außerhalb der Außenflächen 66 der Scheiben vorspringt, so daß diese metallischen Flächen nicht mit der Wandung der Bohrung 53 des Betätigungsorgans in Eingriff kommen. Für die spätere Beschreibung wird der Ringteil 72 als der Teil betrachtet, der radial ,von der Fläche 57 zu den Außenflächen 67 der Stege 65 verläuft.

Solange der Deckel 16 abgenommen ist, ist die Abdichtung in die Stellung der F i g. 2 abgesunken, das Betätigungsorgan 39 befindet sich dann in der unteren Stellung, und eier Ring 55 paßt sich genau dem oberen Teil der Bohrung 53 an, ohne daß hierbei eine merkliche radiale Zusammenziehung des Ringes erforderlich ist. Zur Begrenzung der Abwärtsbewegung des Ringes ist ein Anschlag in Form eines Rohres 74 vorgesehen, das in der Gehäusebohrung 15 gehalten ist. Das obere Ende des Rohrs dient als Anschlag für die Abdichtung. Die Bohrung 75 dieses Rohres weist denselben Durchmesser auf wie die Bohrungen 12 und 23. Das Rohr ist durch den Kolbcnteil 42 und das untere Teil des Ansatzes 43 des Betätigungsorgans ringförmig unterteilt. Durchgangsöffnungen 76 verlaufen von der Bohrung 75 zu einer Kammer 77, wobei letztere von dem Rohr und einer Buchse 80, in der eine Dichtung 78 unterge-

bracht ist, ringförmig begrenzt wird.

Wenn der Deckel 16 dann eingesetzt wird, stellt dessen horizontal verlaufende untere Fläche 79 einen Anschlag zur Begrenzung der Aufwärtsbewegung der Dichtung dar, wobei die oberen Platten 73 der Steuerelemente 76 über diese Oberfläche gleiten, wenn die Abdichtung radial zusammengezogen oder ausgedehnt wird. Das Rohrende und die Deckellläehe 79 bilden dann vertikal voneinander getrennte An-

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schlage, die eine merkliche Vertikalbewegung der Abdichtung bezüglich des Hauptteils 11 unterbinden.

Die radiale Zusammenziehung der Abdichtung kommt auf Grund der relativen vertikalen Bewegung zwischen der Abdichtung und dem Betätigungengan zustande. Während die dargestellten Ausfiihrungsformen diese relative Bewegung wiedergeben, die herbeigeführt wird, indem die Abdichtung bezüglich des Hauptleils in einer vertikalen Bewegung gehalten wird, und das Betätigungsorgan sich vertikal bezüglich des Gehäuses und der Abdichtung bewegt, kann die Anordnung und Betriebsweise natürlich auch umgekehrt werden.

Die Buchse 80 kann als Teil des Gehäuseaufbuus 1Ϊ betrachtet werden, an dem sie durch eine Befestigungsschraube 81 gehaltert ist. Die Buchse 80 und das Hauptteil 11 bilden zusammen mit dem Kolbcnteil 42 des Betätigungsorgans eine dritte Kammer 82 zur Aufnahme der Steuerdruckflüssigkeit (über eine Durchgangsöffnung 83 und ein Rohr 84), um das Betätigungsorgan aufwärts in eine wenigstens teilweise ausgleichende Beziehung zu der nach unten gerichteten, auf das Betätigungsorgan ausgeübten Kraft zu drücken. Insbesondere kann sich eine derartige nach unten gerichtete Kraft, der auf diese Weise entgegengewirkt wird, aus dem statischen Druck /;₂ des Bohrschlammes in dem ringförmigen Raum 85 außerhalb des Bohrgestänges 86 ergeben, wobei dieser Schlamm in dem Rohrgestänge zu dem Bohreinsatz nach unten läuft und in dem ringförmigen Raum wieder ansteigt.

In Fig. 1 ist die Steigleitung 87 dargestellt, in der der Schlamm an die Oberfläche fließt. Der Schlammdruck liegt an der Abdichtung P an und will sie ausweiten; der abwärts gerichtete Druck wird auf das Betätigungsorgan 39 über die vergrößerten konisch zulaufenden Flächen 53 und 57 übertragen, wenn die Abdichtung in der Bohrung abschließt.

In F i g. 3 ist ein Gasdruckbehälter 90 dargestellt, der mit den Rohrleitungen 51 und 52 über einen Druckregler 91 und ein Vierwegventil 92 verbunden ist. In der einen Stellung dieses Ventils, wie dargestellt, wird Druckflüssigkeit im Rohr 52 zur Schließung der Schutzabdichtung zugeführt und Druckflüssigkeit in dem Rohr 51 an der Stelle 53 in das Meer gepumpt oder an die Oberfläche zurückgebracht. In der anderen Stellung des Ventils 92 wird die Druckflüssigkeit dem Rohr 51 zur öffnung der Schutzabdichtung zugeführt und Flüssigkeit über das Rohr 52 in das Meer gepumpt oder an die Oberfläche zurückgeleitet. Ebenso kann zum Druckausgleich Flüssigkeit über die Leitung 84 der Kammer 82 zugeführt werden. Die Steuereinrichtungen 94 bzw. 95 für den Regler 91 und das Ventil 92 können elektrisch von der Oberfläche aus in Betrieb gesetzt werden.

Im folgenden wird nun der wesentliche Teil der Erfindung beschrieben. Das Rohrgestänge 86 besitzt Verbindungsstücke oder Manschetten 110, die die einzelnen Rohrlängen 111 miteinander verbinden; die Verbindungsstücke besitzen einen größeren Durchmesser als die entsprechenden Bohrrohre. In vielen Fällen soll die Abdichtung um das Rohr geschlossen bleiben, während das Rohr in die Bohrung eingeführt oder aus ihr herausgezogen wird oder aber das Rohr auf Grund der Wellenbewegung auf dem Schiff sich auf- und abbewegt; eine schnelle vertikale Verschiebung der Verbindungsteile durch die geschlossene Abdichtung bewirkt eine übermäßige Abnutzung des Abdichtgummis, der dann ausgewechselt werden muß, was mit großen Kosten verbunden ist. Wenn dann an die Kammer 48 ein Flüssigkeitsdruck von einigen 100 Kilopond angelegt wird, bildet sich ein übermäßiger Druck in der Kammer aus, wenn das Verbindungsstück 110 mit der abgeschlossenen Abdichtung in Eingriff kommt und versucht, diese auszuweiten und hierdurch das Betätigungsorgan 39 nach unten zu drücken.

ιυ Gemäß der Erfindung ist eine Modulatoreinrichtung vorgesehen, die mil der Druckzuführung zu der geschlossenen (d. h. ersten) Kammer 48 in Verbindung steht, um diese bei übermäßiger Druckentwicklung zu entlasten, wenn der entstandene Druck einmal größer ist als 100 bis 105 kp/cm^a. Durch diese Entlastung ist es möglich, das Verbindungsstück mit einem größeren Durchmesser ohne Schwierigkeit durch die Abdichtung, d. h. ohne übermäßige Abnutzung der Abdichtung, durch diese hindurchzuführen, wobei gleichzeitig die Abdichtung geschlossen bleibt und eine ringförmige Dichtung zwischen dem Verbiiidungsteil und dem Rohrgestänge erhalten bleibt, ohne daß die Vertikalbewegung während der Durchführung vermindert zu werden braucht. Hierzu ist eine Entlastungsleitung oder ein Entlastungsrohr 113 vorgesehen, das mit den Kammern 47 und 48 bei-¹ spielsweise über die Rohrleitungen 51 und 52 in Verbindung steht. Die Modulator- oder Steuereinrichtung enthält ein Regulierventil 114, durch das das Ableiten des übermäßigen Flüssigkeitsdruckes von der »geschlossenen« Kammer 48 in die »offene« Kammer 47 gesteuert wird.

In F i g. 4 ist eine Ausführungsform eines Steueroder Regulierventils 114 dargestellt, das vorgespannt ist, um den Druckpegel zu steuern, der bei einer solchen Entlastung auftritt. Ein Hauptteil 115 weist eine mit Gewinde versehene Einlaßöffnung 116 für die Entlastungszeigleitung 117, die an die Rohrleitung 52 angeschlossen ist, und eine mit Gewinde versehene Auslaßöffnung 118 zur Aufnahme des Endes der Entlastungsrohrleitung 113 auf. In einer Bohrung 119 des Hauptteils 115 ist ein Paßring 120 untergebracht, an den eine Ventilabsperreinrichtung, beispielsweise eine Kugel 121, durch einen Ventilstößel 122 gedrückt wird. Der Druckkolben 123 wird durch eine Feder 124 an die Kugel gedrückt; die andere Seite der Feder paßt in eine Verschlußkappe 125 mit einem Außengewinde 126, das in ein entsprechendes Gewinde in dem Hauptteil 115 paßt. Die Wirkfläche des Kolbens 123 ist gleich oder größer als die Wirkfläche der öffnung 120 a, die durch den Kugelpaßsitz bestimmt ist, so daß die Kugel den Paßsitz verschlossen hält, bevor der Druck in der Rohrleitung 117 ansteigt, der entsteht, wenn ein Verbindungsstück

durch die geschlossene Abdichtung hindurchgescho ben werden soll.

Der Ventilstößel 122 wird daher gegen die Kuge 121 durch die Stcuerdruckflüssigkeit in der Kammei 127 gedruckt und von einem Sammeldruckbehältei 128 über eine Leitung 129 zugeführt. Der Druckbe halter nimmt unter Druck stehende Flüssigkeit voi einer Leitung 130 auf, die die Ausfluß- bzw. Druck seite des Reglers 91 mit dem Steuerventil 92 verbin det; ein Rückschlagventil 131 liegt in der Leitunj

130 strömungsabwärts von einer Stelle 132, an de der Druckbehälter über eine Abzweigleitung 133 mi der Rohrleitung 130 in Verbindung steht. Als Ergeb nis bleibt der Druck der Steuerflüssigkeit, die durcl

die Entlastungsvcntilkammer 127 zugeführt wird, zum Teil auf einem Wert, der durch den Regler 91 bestimmt wird; hierdurch wird eine übermäßige Druckentwicklung in der abgeschlossenen Kammer 48 dutch das Rückschlagventil 131 von der Verbindungsleitung zu dem Druckbehälter 128 abgehalten. Das Rückschlagventil 131 wild dann nicht benötigt, wenn die Leitungen 129 und 250 oder 250« ausreichend lang sind, was beispielsweise der Fall ist, wenn sie zur Wasseroberfläche verlaufen.

Wenn der Drucküberschuß einen Wert erreicht, der durch den regulierten Wert und die Spannung der Feder 124 bestimmt wird, dann öffnet die Entlastungsventileinrichtung bzw. die Kugel 121, und der überschüssige Druck wird unmittelbar der offenen Kammer 47 zugeführt. Eine Entlastung des Druckaufbaus in der geschlossenen Kammer 48 ist dann im allgemeinen geringer als eine zweite Entlastung, die einem plötzlichen Druckaufbau folgt. Auf Grund der hierdurch erreichten Entlastung geht das Verbindungsteil oder die Rohrmanschette frei durch die Abdichtung hindurch, wobei durch das freie Spiel ein geringer Flüssigkeitsverlust eintritt; hierdurch ergibt sich eine minimale Abnützung der Abdichtung und es ist ein schneller Durchgang des Verbindungsteils durch die Abdichtung ermöglicht. In der Steuervenlilausbildung der Fig. 3 bleibt die Kammer 47 über die lange Rohrleitung 134 mit der Ausstoß- oder Auslaßslclle 135 in Verbindung, so daß der überschüssige Druck mit einer geringeren Geschwindigkeit an der Ausflußstelle entweicht, da die Strömungsgeschwindigkeit durch die Rohrleitung 134 begrenzt ist. Wenn also die Ventilabsperreinrichtung, d.h. die Kugel 121, geöffnet wird, wird die Überdruckwelle zuerst der Kammer 47 und danach der Ausstoßöffnung zugeführt, wodurch auf den Kolben 39 eine nach unten wirkende Kraft ausgeübt wird, die Abdichtung P geöffnet wird und ein freier Durchgang des Verbindungsstückes HO durch diese Abdichtung ermöglicht wird. Der Druck in der offenen Kammer 47 und in der Ventilkörperbohrung 119 ist nicht niedriger als der auf der Höhe d-r Anordnung herrschende Unterwasserdruck, da während dieser Zeit das Ventil 92 sich in der in F i g. 3 wiedergegebenen Stellung befindet. Der Druck, der dem Regler 91 zugeführt wird, um die Abdichtung um das Bohrgestänge 86 zu schließen, muß daher erheblich größer sein als der in Höhe der Einrichtung herrschende Unterwasserdruck. Der Regler 91 weist, wie üblich, eine das Ventil steuernde Membran auf, die dem Druck in der Leitung 91 α und der durch die Steuereinrichtung 94 eingestellten Federspannung ausgesetzt ist. Schließlich kann der Druckbehälter 128 auch eine Einheit mit dem Steuerventil 116 bilden. Das Rückschlagventil 131 kann entfallen, wenn die Leitung 250 zwischen dem Druckbehälter und dem Entlastungsventil so lang ist, daß die Überdruckwelle an dem Regelventil 114 entlastet ist, bevor sie über die Leitung 250 zu dem Druckbehälter 128 gelangt.

In Fig. 10 ist ein verstellbares Einsatzstück 230 vorgesehen, das in ein Gewinde 231 in einem Verschlußteil 125/1 einschraubbar ist, das dem Verschlußteil 125 in F i g. 4 entspricht. Durch Verdrehen des Einsatzstückes wird die Spannung in der Feder 124 a eingestellt und dadurch der Entlastungsdruck gesteuert.

Weiterhin ist eine Signalabgabeschaltung mit

einem Sehalter oder einer anderen Einrichtung, dii in F i g. 3 mit 140 bezeichnet ist, vorgesehen, die au die Entlastung der Flüssigkeit durch das Regelventi 114 anspricht; eine Anzeigeeinrichtung 141 (Fig. Γ ist beispielsweise über ein Kabel 142 mit dem Schalter in der Signalabgabeschaltung elektrisch verbunden. Der Sehalter spricht auf Druck an und stellt mil der Druckflüssigkeit' in der Leitung 113 in Verbindung. Mit Hilfe dieser Signalabgabcschaltung kanu

:o das Bedienungspersonal eine Druckzunahme in dei geschlossenen Kammer 48 auf einen übermäßig großen, Wert feststellen, der auf dem Durchgang eines Vcrbindungsteils 110 durch den abgeschlossenen Abdichtungsring oder auf dem Wellengang des Bohr·

is schiffes beruhen kann, da hierdurch die Rohrleitung beispielsweise angehoben oder gesenkt werden kann und dadurch einen Überdruck erzeugt. Das Bedienungspersonal kann dann durch Anheben oder Absenken des Rohrgestänges einen Zustand einstellen oder diesem abhelfen, so daß die Anzeigeeinheit 141 an der Oberfläche nicht mehr durch Druckwellenmaxima oder -minima abgeschaltet oder angeschaltet wird, wodurch die Abnutzung der Abdichtung tatsächlich erheblich vermindert wird.

In Fig. 5 ist ein modifiziertes System für Handbetrieb oder handgesteuerten Betrieb eines oder mehrerer der Ventile 150 und 151 dargestellt. In einer Stellung des Vierwegventils 151 wird die Druckflüssigkeit der die Abdichtung schließenden Kammer (die der Kammer 48 entspricht) in der Schutzanordnung 153 zugeführt; in der anderen Stellung des Ventils 151 wird Druckflüssigkeit der die Abdichtung öffnenden Kammer (die der Kammer 47 entspricht) zugeführt. Auch hier bleibt das Entlastungsventil 150 geschlossen. Sobald in der Schließkammer, die mit dem Druckanzeigegerät 155 verbunden ist, übermäßiger Druck auftritt, kann das Bedienungspersonal augenblicklich das Entlastungsventil 150 öffnen, um den entwickelten übermäßigen Druck in der Schließkammer (da eine Verbindungsmanschette 156 durch die geschlossene Abdichtung hindurchgeführt wird) an die sich öffnende Kammer abzulassen, um die oben beschriebenen Ergebnisse zu erzielen.

Die Entlastung kann andererseits in dem Gehäuse beispielsweise durch ein Ventil 160 erreicht werden, das zum Schutz 1 in der Wandung des Gehäuses 11 a der Ausbruch-Ventilanordnung in Fig. 6 eingeschlossen ist. Der Steuerdruck wird dem das Ventil vorspannenden Kolben 123 a, der in einem Einsatzteil 162 gehalten ist, beispielsweise über eine Leitung 161 zugeführt. Entlastungsbohrleitungen 163 und 164 in der Wandung sind mit Kammern 48 a und 47 α auf gegenüberliegenden Seiten des Arbeitskolbens 41 α angeschlossen. Den Durchgangsöffnungen

49 und 50 in F i g. 2 entsprechen Rohrleitungen 49 a und 50 a.

Wie in F i g. 3 dargestellt ist, kann die Entlastungsfunktion der Anordnung durch Verwendung eines Modulatorventils 170 ergänzt werden, das dem Ven- til 114 entspricht und zwischen die Leitungen 51 und 84 geschaltet ist, um den übermäßigen Druck in der Kammer 82 an die sich öffnende Kammer abzulassen. In F i g. 7 ist eine Trennung zwischen den Druckleitungen 51a und 52 a zu der öffnungs- und

Schließkammer vorgesehen, die wie in F i g. 2 mit dem Gehäuse 11 verbunden sind; die Modulatoreinrichtung ist in ihrer Gesamtheit mit 199 bezeichnet und dient dazu, bei übermäßiger Druckentwicklung

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in der Schließkammer die Schutzventilcinheit 10 zu entlasten. Die Einrichtung 199, die als eine gesonderte und vollständige Einheit ausgebildet sein kann und mit der Schutzvcntilanordnung verbunJen ist, weist ein Modulator- oder Entlastungsventil 120 auf, das genau so arbeitet wie das in Fig. 4 dargestellte Ventil. Der Druck von der Schließkammer der Schutzanordnung wird über eine Leitung 201 an die Eingangsseite des Ventils geleitet; der Druck von der Ausgangsseite des Ventils ist über eine Leitung 202 mit der sich öffnenden Kammer verbunden; der Steuerdruck in der Leitung 201 wird der Kolbenseite des Ventils 200 über eine Leitung 203, eine Wechselventileinheit 204 und eine Leitung 205 zugeführt. Hin Sammeldruckbehältc ■ 206 ist ebenfalls an die Leitung 205 angeschlossen, die eine Verengung 198 aufweist.

Wenn der Druck in der Leitung 201 ansteigt, da ein Rohrverbindungsstück 207 durch die Abdichtung in der Schutzanordnung 10 hindurch will, öffnet das Lnih^tungsveutil und der Überdruck wird über eine Leitung 202 der sich öffnenden Kammer zugeführt, wie es bereits früher beschrieben worden ist. Ein übermäßiger Druck strömt dann über die Kammer in iiie Leitung 51«, die zu dem Vierwegventil und von dort an die Oberfläche oder ins Meer führt. Wenn der Druck der die Abdichtung öffnenden Kammer über die Leitung 51 α zugeführt wird, dann ist der Druck auch über eine Leitung 202 dem Entlastungsventil zugeführt und durch die Kugel 121 aufrechterhalten, wie in F i g. 4 dargestellt ist; ebenso wird der Druck al* Steuerdruck dem Sammeldruckbchälter und der Kolbcnscitc des Modulators zugeführt; der Druck ist aber nicht der Schließkammcr zugeleitet, da in der Venlilkammcr 308 die sich hin- und herbewegende Kugel 204« und von der Vcntilsitzfläche 209 zu der Sitzfläche 208 verschoben ist. Die cLincngung 198 unterbindet einen plötzlichen Drurkvclus! des Sammelbehälters in der Ausströmungsleitung 201 oder 202, während die Kugel 204 ο ihre Stellung verändert, um einen derartigen Druckvcrlust zu verhindern. Der Druck in dem Behälter 206 ist gleich dem in der Leitung 201 oder 202, die mit ihm verbunden ist.

Der in F i g. 8 wiedergegebene Aufbau ist dem in F i g. 7 ähnlich, wobei allerdings das Wechsclventil fehlt und stattdessen der Steuerdruck dem Sammcldruckbehälter 206 und der Kolbenscite des Entlastungsventils von einer Steuereinheit 210 an der Oberfläche über eine Leitung 211 zugeführt wird. Hierdurch wird die vielseitige Verwendbarkeit der Anlage erhöht und es dem Bedienungspersonal an der Oberfläche ermöglicht zu bestimmen, ob die Modulatorcinrichlung in Betrieb zu setzen ist oder nicht. Beispielsweise kann ein genügend hoher Steuerdruck zugeführt werden und die Betätigung des EnUastungsventils, die vorgenommen werden sollte, unterbunden werden.

Die Ausführungsform in Fig. 9 ist der in F i g. 8 ähnlich und stellt eine modifizierte Anordnung dar, in der die Steuerung des Vorspanndruckes, der der Kolbenkammer über das Ventil 200 zugeführt wird, von einer entfernten Stelle vorgenommen wird und bei der eine Drucki|uelle zur Betätigung der Schutzanordnung verwendet wird, die sich von den bisherigen unlcrscheidel. Der Hnllastungsdruekwcrl wird durch die Einstellung 213 eines Druckreglers 412 bestimmt; dieser Wert kann erheblich größer sein als der Druck, der der Schutzanordnung über eine Leitung 216 dann zugeführt wird, wenn das Entlastungsventil nicht eingeschaltet wird. Über eine Leitung 214 ist ein Sammeldruckbchäiter 215 mit dem Regler und dieser über eine Leitung 216 mit der Steuerkolbenseitc des Entlastungsventil verbunden. Der Druck an dem Sammelbehälter 218 wird der Leitung 217 über einen Regler 219 und über ein Vierwegventil 220 zugeführt. Wenn sich das Ventil 220 in der

ίο anderen Stellung befindet, wird der Druck über eine Leitung 221 der die Abdichtung öffnenden Kammer zugeführt. Auf Grund der Verwendung zweier gesonderter Druckquellen 215 und 218 ist das in F ig. 3 dargestellte Rückschlagventil 131 unnötig; eine Trennung ist bereits an der Druekquelle vorgesehen.

In Fig. 8 ist ein Diffcrentialschaller 320 (oder ein

Strömungsschalter) in einem Leitungszweig 325 auf verschiedenen Seiten einer Verengung 222 in der Leitung 202 angeordnet. Elektrische Drähte 323 verbinden den Schalter mit einem Anzeigegerät an der Oberfläche, das dem Gerät 141 in Fig. 1 entspricht und angibt, ob Druck von der Schließkammer in die Öfl'nimgskammer abgelassen wird. Die Verengung 222 ist zur Vergrößerung des Diffcrentialdruckes vorgesehen und spricht auf die Entlastung des Druckanstiegs in der Öffnungskammer an, und reicht aus, um den Schalter 320 zu betätigen. In Fig. 9 ist ein Druckschalter 230 in der Auslaßleitung 231 des Vierwegventils 220 vor der Verengung 232 in dieser Leitung untergebracht; der Schalter wird dann betätigt, wenn der Überdruck von der Leitung 201 über die Stelle 200 in die Leitung 202, in die Leitung 221 über das Vierwegventil in die Leitung 231 abgelassen wird.

In Fig. 11 ist das Gehäuse des Betatigungsorgans 39 α der Entlastungsventileinhcit 235 dargestellt. Das Ventil ka^n beispielsweise eine Absperreinrichtung in Form einer Kugel 236 aufweisen, uie durch eine nachgebende Vorspanneinrichtung in Form einer Druckfeder 238 gegen den Paßring 237 vorgespannt ist. Die Feder 238 ist in einer Verschlußkappe 239 gehalten, die mittels eines Gewindes 241 in dem Bctätigungskolben 240 verschraubt ist; letzterer wirkt über einen Druckkolben 242, der in einer Bohrung 243 des Verschlußteils gleitet, auf die Kugel 236. Der durch die Kugel abgeleitete Flüssigkeilsdruck entweicht aus der Schlicßkammer 244 in die Öffnungskammer 245 über Leitungen 246 und 247 in dem Betätigungskolben. Eine ineinandergeschobene hydraulische Steuerverbindung zu dem Entlastungsventil weist die Form eines hohlen Stiftes 248 auf, der an der Stelle 248 a abgedichtet ist, in dem Betätigungskolben 251 gehaltert ist und in einer Bohrung 249 auf- und abgleitet, die in dem dem Gehäuse 11 in F i g. 2 entsprechenden Teil 250 ausgebildet ist. Diese Anordnung schafft eine hydraulische Verbindung von der öffnung 258 zu den öffnungen 300 und 301, durch welche die unter Druck stehende Sleuerflüssigkcit in die Steuerkammer 249« eintritt.

um den Kolben 242 gegen die Kugel 236 zu drücken. Das Betätigungsorgan 251 entspricht dcmnacli dem Betätigungsorgan 39 in F i g. 2. Der zur Öffnung benötigte Druck wird über die Einlaßöffnung 253 dei Öffnungskammer 245 zugeführt.

In Fig. 12 ist eine modifizierte Modulatorventileinheit 260 mit einem Hauptteil 261 dargestellt, das ein Rückschlagventil 262 (das dem Rüekschlagventi 131 in F i g. 3 entspricht) und einen Snmmcldruckbc-

hälter 263 (der dem Druckbehälter 128 in Fig. 3 entspricht) aufweist. Die Rückschlagventileinheit 262 enthält eine Kugel 264, die unter dem Druck der Feder 265 an einen Paßring 266 gedruckt wird; wenn das Ventil 264 öffnet, wird die Druckflüssigkeit dem nicht dargestellten Vierwegventil zugeführt, das so eingestellt ist, daß die Druckflüssigkeit, wie bereits beschrieben, der öffnung 272 zugeführt wird.

Die Druckflüssigkeit steht mit dem Sammeldruckbehälter 263 über die Durchgangsöffnungen 267 und 268 und damit mit dem Steuerkolben 269 in Verbindung, der auf einen Stößel 270 einwirkt, um die Modulatorventilkugel 271 gegen den Paßring 271 λ zu drücken. Wenn die Kugel 271 nach oben, weg von dem Paßring verschoben wird, stömt dv.r Überdruck in dem Durchgang 272, der mit der Schließkammer verbunden ist, in die seitliche Durchgangsöffnung 273 und in die Öffnungskammer, um, wie in Verbindung mit F i g. 3 beschrieben, den Kolben zu betätigen. Mittels einer Feder 274 wird die Kugel 271 in der geschlossenen Stellung gehalten. Eingesetzte Stützen 275 sind mit dem Ring 271 α verbunden und halten ihn in einer Abdichtstellung; durch die fest eingesetzte Buchse 276 wird die Bohrung 277 begrenzt, in der der Kolben 269 gleitet.

Weiterhin ist ein Schalter in einem Schaltkreis vorgesehen, durch den eine Anzeigeeinrichtung in einer auf dem Meer verwendbaren Ausführungsform gesteuert wird. Der Schaltann besteht in diesem Fall aus einer Stange 278, die durch den Kolben 269 gehalten wird, vertikal angeordnet ist und mit einem Kontakt 279 im Eingriff steht, wenn der Kolben durch die Kugel 271 nach oben verschoben wird. 'Der Kontakt 279 wird durch eine Feder 280 nach unten gedrückt und kann nach oben nachgeben, wenn die Kugel 271 den Kolben und die Stange 278 anhebt; eine Isolation 281 und 282 schirmt den Kontakt und die Feder gegen den elektrischen Kontakt in dem Einsatz 283 ab, in dem diese Elemente untergebracht sind. Der Einsatz seinerseits paßt in eine Bohrung 284 in dem in dem Teil 261 untergebrachten Gefäß 285. Die Feder besitzt über einen Anschluß 286 eine elektrische Schaltverbindung mit dem schematisch dargestellten Anzeigegerät 287. Der Sammeldruckbehälter 283 kann einen Kolben 290 aufweisen, der in einer Bohrung 291 gleitet, um bei einem erhöhten Druckflüssigkeitsdurchgang zu der Kammer 293 Gas in der Kammer 293 zu komprimieren.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann sowohl in Einrichtungen auf dem Land als auch auf See verwendet werden. Die Vorrichtung arbeitet unabhängig davon gut, ob das Rohrgestänge aus einem Bohrloch herausgezogen wird oder in dieses eingeführt wird. Nach einer Entlastung des Überdruckes in der Schließkammer, wenn ein Rohrverbindungsstück durch die Abdichtung hindurchgeschoben wird, schließt das Modulatorventil wieder und die Abdichtung liegt genau so eng wie vorher wieder an dem Rohrgestänge an.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bolirlochprcventer mil einen Drucknii>dulütor /UT Steuerung des Preventers heim Einlassen und Ziehen des Bohrgestänges, der eine radial bewegliche Dichtungspackuni:, ein hydraulisch beaufschlagtes Betätigungsorgan für die Dichtungspaekung. eine erste und eine zweite Kammer zur Aufnahme der Druckflüssigkeit. die getrennte Zufuhreinrichuingen für die Druckflüssigkeit aulweisen und mittels derer das Betätigungsorgan axial bewegt wird, sowie eine Steuerung besitzt, die mit den Zuführeinrichiun gen in Verbindung stein und bei Durchgang von radial vorstehenden Verbindern des Bohrgestänges die unter zusätzlichem Druck siehende erste Kammer entlastet, d a durch g e k e η η ζ e i c h net, daß der Druckmodulator (114) die Bewegung der Druckflüssigkeit von der ersten " (4H) in die zweite (47) Kammer selbsttätig steuer\ die über einen Durchgang (51. 113. 52) miteinander in Verbindung stehen.

2. Bohrlochpreventer nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Modulatoiemrichtung ein Entlastungsventil (114, 160, 170, 235. 260) aufweist, das die Bewegung der Druckflüssigkeit von der ersten (48) zu der zweiten (47) Kammer steuert.

3. Bvihrlochprevcnter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, uaß das Entlastungsventil (114) außerhalb des Gehäuses (11«) untergebracht ist.

4. Bohrlochpreventer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil (160) innerhalb des Gehäuses (lie) untergebracht ist.

5. Bohrlochpreventer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil (235) von einem Betätigungsorgan (251) für das Entlastungsventil gehalten ist.

6. Bohrlochprevenler nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine ineinandergeschobene Verbindung zwischen dem Betätigungsorgan (251) und dem Gehäuseaufbau (250) sowie durch eine Durchgangsöffnung (301), über die die Steuerdruckflüssigkeit zu einem vorgespannten Kolben' (242) übertragbar ist, durch welchen das Entlastungsventil (235) in einer vorgespannten Stellung gehalten ist, wobei die Druckfliissigkeitszufuhr von der ersten (244) zu der zweiten Kammer (245) abgesperrt ist.

7. Bohrlochpreventer nach einem der Ansprüche 2 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Modulatoreinrichtung eine Vorspanneinrichtung aufweist, die das Entlastungsventil (114, 160. 170, 235. 260) in einer Stellung vorspannt, in der die Flüssigkeitszufuhr von der ersten (48) zu der zweiten Kammer (47) abgesperrt ist.

S. Bohrlochpreventer nach Anspruch 7, da- fio durch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung Steuerdruckflüssigkeit von einem Sammcldruckbehälter erhält und ein auf die Steuerdruckflüssigkeit ansprechender Kolben (123. 123«, 269, 242) zur Übertragung der Vorspannung auf das Ventil vorgesehen ist.

^l). Bohrlochpreventer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrich-Uiηü eine unier Spannung stehende Feder (124, 124«) und eine Einrichtung (230, 231) zur Einstellung der Vorspannung aufweist.

10. Bohrlochpreventer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch einen auf ein Druckdifferential ansprechenden, an einer l.eitun«sverenauim (222. 232) angeordneten Schaller (14o7 32(K 230). der die Äuslaßseite (113. 202. 221) de:. Entlastungsventils (114) mit der zweiten Kammer (47) verbindet und durch den ein Anzeigegerät (141) an der Wasseroberfläche elektrisch steuerbar ist.

11. Bohrlochpreventer nach einem der Ansprüche 2 bis ld, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerventil (92, 151, 220) vorgesehen ist, durch das in einer ersten Stellung der Flüssigkeitsdruck nur der ersten Kammer (48) und in einer zweiten Stellung der Flüssigkeitsdruck nur der zweiten Kammer (47) zuführbar ist.

12. Bohrlochpreventer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (92) in der ersten Stellung mit einer Auslaßöli'nung (135) und über eine Leitung (134) von solcher Länge nut der zweiten Kammer (47) verbunden ist, daß eine Druckflüssigkeitsvvelle durch das Entlastungsventil (Ϊ14) der zweiten Kammer (47) eher als der Auslaßöffnung (135) über das Steuerventil 92 zufühibar ist.

13. Bohrlochpreventer nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (90, 218) zur Betätigung eines Fliissigkeitsdruckreglers"(91, 219) vorgesehen ist, wobei der Regler (91, 219) zwischen die Einrichtung (90, 218) und das Steuerventil (92, 220) geschaltet ist.

14. Bohrlochpreventer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltanordnung mit einem bei Entlastung der Flüssigkeit in der zweiten Kammer (47) über die Modulatoreinrichtung betätigbaren Schalter (278) und einer Anzeigeeinrichtung (287) vorgesehen ist. die elektrisch mit dem Schalter (278) der Schaltanordnung verbunden ist.

15. Bohrlochpreventer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (278) einen unter Federdruck stehenden Kontakt (279) aufweist, der zur Vergrößerung der Federspannung entsprechend einer Flüssigkeitsentlastung verschiebbar ist.

16. Bohrlochpreventer nach Anspruch 14 oder 15 zur Verwendung bei einer Unterwasserbohrung, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anzeigeeinrichtung (287) auf dem Bohrschiff befindet und der Schalter (278) im Unterwasserbohrlochkopf untergebracht ist.

17. System zur Verwendung in Verbindung mit einem Bohrlochpreventer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der zur Abdichtung einen Ring (55) aufweist, der durch das Betätigungsorgan (39) radial verengbar und radial ausdehnbar ist.

18. Bohrlochpreventer nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen den Sammeldruckbehälter (263) und das Entlastungsventil (260) enthaltenden Trägerkörper (261).

19. Bohrlochpreventer nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch ein im Trägerkörper (261) untergebrachtes Rückschlagventil (262), das zur Übertragung des Druckes nur in Richtung vom

Sammelbehälter (263) zum Steuerventil betäiigbar i-st.

Die Erfindung bezieht sich .iuf einen Bohrloehpre-% enter mil einem Druckmodulator /ur Steuerung des Preventers beim Einlassen und Ziehen des Bohrgestänges, der eine radial bewegliche Ditniuiiiispakkung. ein hydraulisch, beaufschlagtes Betätigungsorgan ".Ji- die Dichtungspackung eine erste und eine /.weite Kammer zur Aufnahme der leckflüssigkeit, die getrennte Zuführeinrichlungen für die Druckflüssigkeit auf\. eisen und mittels derer das Betätinuni>sorgan axial bewegt wird, sowie eine Steuerung besitzt, die mit den Zuführeinrichtungen in Verbindunu ¹S steht und bei Durchgang von radial vorstehenden Verbindern des Bohrgestänges die unter zusätzlichem Druck stehende erste Kammer entlastet.

Bei Bohrungen wird häufig em Ahdiehietement, beispielsweise ein Bohrlochprcvenler. verwendet. welcher das Bohrgestänge eng umschließt, um den Gasdruck in dem Bohrring abzuschließen. Eine solche Verengung muß auch erhalten bleiben, wenn das Gestänge in der Bohrung vertikal bewegt wird, beispielsweise bei einer Abwärtsbewegung während ^5 der Bohrung oder bei einer Aufwärtsbewegung beim Herausziehen des Bohrgestänges. Da das Bohrgestänge Erweiterungen, beispielsweise in Form von Verbindungsstücken der einzelnen Roh; .'eile, aulweist, wird sehr viel Zeit benötigt, um diese Verbindungsstücke durch das verengte Abdichtelement durchzuziehen und nach unten zu drücken. Hierbei wird das Abdichtelement einer übermäßigen Abnutzung unterworfen und seine Lebensdauer dadurch erheblich verkürzt. Um diese Abnützung zu vermindem, wurJe in der Praxis eine solche Verbindungsstelle durch das Abdichtelement nur mit einer Geschwindigkeit von einigen Zentimetern pro Sekunde hindurchgeführt, während das Bohrgestänge zwischen den einzelnen aufeinanderfolgenden Verbindungsstellen mit einigen Metern pro Sekunde durch das verengte Abdichtelement bewegt werden konnte.

Besonders große Schwierigkeiten ergeben sich aber dann, wenn die Abdichteinrichtungen auf See unter Wisser installiert werden, wo das Bohrgestänge an 4S einem Bo'.iischiff oder Ponton angebracht ist. Durch den Wellengang wird das Schiff und das an ihm angebrachte Bohrgestänge auf- und abbewegt; damit bewegt sich auch eine Verbindungsstelle des Bohrgestänges durch ein verengtes Abdichtelement mit einer derartig hohen Geschwindigkeit aut und ab, daß hierdurch der Abdichtgummi unerwünscht schnell verschleißt bzw. altert; die Abdichtung muß daher in sehr kurzen Zeitabständen unter großem Kosten- und Zeitaufwand ersetzt und erneuert werden.

Zur Verhinderung dieser Nachteile sind verschiedene Bohrlochpreventer bekanntgeworden. Ein Beispiel hierfür ist in dem älteren deutschen Patent 1964 662 beschrieben, dessen Funktion und Wirkungsweise unter anderem auch in der Zeitschrift Co »Bohrtechnik, Brunnenbau, Rohrleitungsbau«, Heft 6, 1968, auf den Seiten 201 bis 203 geschildert ist. Das Erweitern und Verengen der Dichtungspakkung des Bohrlochprcventers wird dabei über Regler gesteuert. Diese Steuerung ist jedoch relativ aufwendig und kompliziert.

Ferner ist durch die USA.-Patentschrift 3 207 221 eine Anordnung von zwei übereinander vorgesehenen ringförmigen i'rever.tern bekanntgeworden, welche über Kolben /um aufeinanderfolgenden Öil neu und Schließen gesteuert werden. Die Steuerung erfolgt hierbei über zwei Kreise, von denen der er-^;te /ur Auslösung und der zweite /ur Durchführung des Vorganges dient. Hierdurch ist ein erheblicher baulicher Aufwand notwendig. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß durch das aufeinanderfolgende Öltnen und Schließen im Bohrluch befindliches, uniei Druck stellendes Strömungsmittel austreten kann.

Darüber hinaus ist durch die USA.-Patentschrill 2 KSS 141 eine über Verdickungen am Bohrrohr ablastende Stößel gesteuerte Einrichtung mit zwei übereinander angeordneten Backenpre\ entern bekanntgeworden. Hierbei sind in jedem Fall zwei Preventer erforderlich, da der eine geschlossen sein muß. während das Verbindun«sstück durch den anderen, geöffneten hindurchgeht. Ein weilerer Nachteil besteht darin, daß das Verbindungsstück nur relativ langsam an den Stößeln vorbeigeführt werden kann, wenn eine Beschädigung derselben vermieden werden soll.

Eine weitere Möglichkeit eines Bohrlochpreventers ist in der USA.-Patentschrift 1 861 726 dargestellt und beschrieben. Hierbei sind mehrere ringförmige Preventer übereinander angeordnet, die über miteinander in Verbindung stehende Druckkammern an das Bohrgestänge angepreßt werden. Da die Kammern untereinander in Verbindung stehen, ergibt sich beim Durchgang eines Verbindungsstückes ein Druckanstieg in den miteinander verbundenen Kam mern und somit ein stärkerer Anpreßdruck und erhöhter Verschleiß. Zwar ist eine gewisse Nachgiebigkeit im System vorhanden, jedoch werden die eigentlichen, durch den Verschleiß auftretenden Schwierigkeiten nicht beseitigt.

Neben den bisher beschriebenen Bohrlochpreventern ist durch die deutsche Patentschrift 521 025 ein über einen durch das Verbindungsstück betätigbaren Aiislösehebel gesteuerter Bohrlochpreventer mit drei hintereinander angeordneten ringförmigen Packungen bekanntgeworden. Auch bei dieser Vorrichtung erfordert die Anordnung von mehreren ringförmigen Preventcrn einen erheblichen baulichen und steuerungstechnischen Aufwand. Ferner sind auf Grund der Anordnung der Hebelsteuerung die Geschwindigkeiten des Einbringens und Herausziehen des Bohrgestänge« eingeschränkt.

' Die USA.-Patentschrift 1894 912 zeigt und beschreibt einen Bohrlochpreventer. bei welchem die Kammern des Preventers von Hand druckentlastet werden müssen und die Dichtung mechanisch verschoben wird. Dieses ist mit der Forderung nach einer schnellen Auf- und Abbewegung des Bohrgestänges nicht vereinbar.

Bei einem weiteren Beispiel nach der USA.-Patentschrift 2 721 614 is; zwar eine gemeinsame Steuerung für in den Druckleitungen angeordnete Ventile möglich, jedoch ist auch hier durch die Anordnung übereinander angeordneter Backenpreventer ein erheblicher Aufwand erforderlich. Ein weiteres Beispiel für einen Bohrlochpreventer ist in der LISA.-Patentschrift 3 215 203 beschrieben, bei welchem endverbindung /wischen den Kammctn des Preventers durch ein Ventil getrennt über einen Speicher vorgesehen ist. Die Steuerung der Entlastung erfolgt in diesem Falle hydraulisch. Auch hier sind ein erheblicher baulicher Aufwand und eine komplizierte Steuerung notwendig.