DE2213098C3

DE2213098C3 - Druckbetätigtes Sicherheitsventil für Bohrlochrohrstränge

Info

Publication number: DE2213098C3
Application number: DE2213098A
Authority: DE
Inventors: James Denzil Houston Tex. Mott
Original assignee: Hydril LLC
Current assignee: Hydril LLC
Priority date: 1972-02-19
Filing date: 1972-03-17
Publication date: 1981-08-27
Also published as: FR2176293A5; AU475916B2; NL7203578A; NL179081C; NL179081B; AU3935872A; GB1377446A; DE2213098A1; DE2213098B2

Description

Die Erfindung betrifft ein druckbetätigtes Sicherheitsventil für Bohrlochrohrstränge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bisher wurden in Produktionsbohrlöchern, insbesondere ablandigen Bohrlöchern, Vorrichtungen verwendet, die sich automatisch schlossen, wenn der Bohrlochdruck einen bestimmten Wert erreichte, um Bohrlochausbrüche sowie daraus resultierende Brände und Verschmutzungen des Meeres durch öl zu verhindern.

Zu diesem Zweck sind in der letzten Zeit Sicherheitsventile des Kugeltyps eingesetzt worden, wie sie insbesondere aus der US-PS 29 98 077 bekanntgeworden sind.

Häufig ergibt sich jedoch die Notwendigkeit, ein derartiges Ventil außer Betrieb zu setzen, insbesondere in der offenen Stellung, um beispielsweise ein neues Bohrgestänge, Sprengladungen oder ähnliches in den Bohrlochrohrstrang herabzusenken. Bei einem sich abhängig von den Druckschwankungen der Rohstoff-

To quelle bewegenden Kugelventil ist es unmöglich, gezielt eine derartige Einrichtung abzusenken. Zu diesem Zweck ist es also wünschenswert, ein derartiges Ventil bedarfsweise in Offenstellung festsetzen zu können, diese Verriegelung aber auch anschließend wieder zu lösen.

Aus der US-PS 29 98 077 ist nun ein in Offenstellung festsetzbares Sicherheitsventil bekanntgeworden, wobei die Aufwärtsbewegung der Antriebsmittel für das Kugelventil in der offenen Stellung mittels eines Sperrings blockiert wird. Dieser Sperring kann mittels einer speziellen Vorrichtung in das Bohrloch eingeführt und so lange nach unten gedrückt werden, bis er in eine dafür vorgesehene Aussparung einrastet. Nach diesem Vorgang kann die Vorrichtung zum Festsetzen des Ventils wieder aus dem Bohrlochstrang entfernt werden. Das Öffnen dieses Verriegelungsringes ist jedoch durch nicht mehr auf einfache Art und Weise möglich. Üblicherweise muß die Verriegelung durch Herausziehen des Bohrlochgestänges wieder gelöst werden oder eine andere Sicherheitsvorrichtung, beispielsweise eine sogenannte »Sturmdrossel« in das Bohrloch abgesenkt werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, daß das Ventil bei vollständig zugänglichem

^r'5 Gesamtdurchschnitt derart in Offenstellung verriegelt wird, daß das Ventil bei vollständig zugänglichem Gesamtdurchschnitt festgesetzt ist, wobei die Verriegelung jedoch bedarfsweise mittels einfacher Vorrichtungen lösbar ist, ohne das Bohrlochrohrgestänge aus dem

so Bohrloch herauszuziehen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
Gegenüber bekannten Sicherheitsventilen weist die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil auf, daß das Ventil in einer offenen Stellung mittels einer Blockiereinrichtung derart arretiert und verriegelt werden kann, daß es sich außer Betrieb setzen läßt und dennoch im

Bohrlochrohr verbleibt, wobei auch andere Sicherheitsvorrichtungen, beispielsweise die sogenannte »Sturmdrossel«, in dem Bohrloch aufgrund des unverringerten Querschnitts der Ventilöffnung angeordnet werden können, so daß bei einem Ausfall des Hauptventils im ·> Bohrlochrohr immer noch ein gewisses Sicherheitselement zur Verfügung steht, ohne daß das Bohrlochrohrgestänge zunächst herausgezogen werden muß.

Es ist daher auch möglich, dadurch, daß das erfindungsgemäße Sicherheitsventil zeitweilig in der offenen Ste'iung arretiert oder verriegelt werden kann, durch das Ventil hindurch Bohrlochbetriebsvorgänge durchzuführen, später kann die Verriegelungseinrichtung wieder entriegelt werden. Sowohl das Verriegeln als auch das Entriegeln lassen sich mit Hilfe von Strömungsmitteldruck bewirken, der sich von der Oberfläche aus durch das Bohrlochgehäuserohr fortsetzt

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsfoi men näher erläutert In der Zeichnung zeigen

F i g. 1A, 1B und IC Teilaufriß- und Teilschnittansichten vom Kopf bis zum Boden des Sicherheitsventils, wobei Fig. IC eine Ansicht längs der Linie lC-lCvon F i g. 7 ist und dazu dient, die exzentrischen Ventildrehzapfen besser darzustellen,

Fig.2A, 2B und 2C den Ansichten der Fig. IA, IB und IC ähnliche Darstellungen, die jedoch die Teile in anderen Lagen zeigen,

Fig.3—9 Querschnittsansichten längs der entsprechenden Linien von F i g. IC,

Fig. 10 eine auseinandergezogene, isometrische Ansicht des Kugelventils und der einen Hälfte der Ventildrehzapfeneinheit, die mit dem Kugelventil in Betriebsverbindung steht, π

Fig. 11 —13 schematische Ansichten, die aufeinanderfolgende Stellungen des Kugelventils in bezug auf die Drehzapfen zeigen, wenn sich das Kugelventil aus der offenen in eine Zwischenstellung und dann in die geschlossene Stellung bewegt,

Fig. 14 eine der Fig. 10 ähnliche Ansicht, die jedoch eine andere Ausführungsform darstellt, bei der die Drehzapfen von dem Kugelventil getragen werden, und die Schlitze in der Drehzapfeneinheit ausgebildet sind,

F i g. 15 eine Ansicht eines typischen Brückenstopfens innerhalb des Sicherheitsventils, mit dem unter Druck stehenden Strömungsmittel so lenkbar ist, daß die Verriegelungsvorrichtung des Ventils zur Festsetzung des Ventils in der offenen Stellung betätigbar ist, und

Fig. 16 eine senkrechte Schnittansicht eines her- so kömmlichen Querverbindungsstopfens, eingebaut in das Sicherheitsventil, mit dem Strömungsmittel der Verriegelungsvorrichtung zuleitbar ist, um sie zu lösen, sobald das Ventil nach seiner Festsetzung wieder geöffnet werden soll.

Das neuartige Sicherheitsventil weist ein Gehäuse H auf, das drei Teile 12, 13 und 14 besitzt, die durch Gewinde 15 und 16 miteinander verbunden sind und O-Ringdichtungen 15a und 16a enthalten. Der obere Gehäuseteil 12 endet in einem Adapter 17, der mit einem Gewindegehäuse 18 versehen ist, welches sich an einem darüber befindlichen, nicht dargestellten Rohrstrang befestigen läßt. An dem unteren Ende des unteren Gehäuseteils 14 ist ein in Längsrichtung teilweise weggeschnittenes Innengewinde 19 vorgesehen, das noch weiter beschrieben wird und dazu dient, mit einem Außengewinde 20 auf einen Adapter 21 in Eineriff zu treten, der seinerseits an seinem unteren Ende mit einem Außengewinde 22 versehen ist, durch das er sich an einem nicht dargestellten, darunter befindlichen Teil des Rohrstranges befestigen läßt Eine O-Ringdichtung 20a ist zwischen dem Adapter 21 und dem Gehäuseteil 14 vorgesehen. Eine oder mehrere Kopfschrauben 23 verhindern ein unbeabsichtigtes Lösen der Gewindeverbindung 19,20.

Die Wand des oberen Gehäuseteils 12 (F i g. IA) weist einen sich in Längsrichtung erstreckenden Durchgangskanal 25 auf, der in einem Gewindepaßstück 26 endet, das zur Anbringung eines Schlauches oder Rohres 27 dient, welches zum Bodenniveau oder zur Oberfläche führt. Der Durchgangskanal 25 steht über einen Durchgang 28 mit einer Kammer 29 in Verbindung, die sich zwischen dem Teil 12 und der oberen Ventilbetätigungshülse 30 befindet, welche in dem Gehäuse H gleitend sitzt. In der Kammer 29 sind Packungen 31 und eine Packungsmutter 32 vorgesehen, während das andere Ende der Kammer von einer geneigten Wand 33 auf einem ringförmigen Bund 39 gebildet wird, der auf der Hülse 30 ausgebildet ist Der Bund 34 steht mit der Innenwand des Gehäuseteils 12 in gleitender Berührung und ist mit einem abdichtenden O-Ring 35 versehen. Eine zweite Kammer 38 befindet sich zwischen der Hülse 30 und dem Teil 12 sowie unterhalb des Bundes 34 und steht durch eine sich rund um den Umfang erstreckende Reihe Öffnungen 39 mit dem um das Gehäuse H vorhandenen Raum in Verbindung, so daß während der Längsbewegung der Hülse 30 in bezug auf das Gehäuse H Strömungsmittel austreten und eintreten kann. Ferner ist ein Anschlagring 40 vorhanden, der an einer Innenschulter 41 am Gehäuseteil 12 anliegt. Zwischen dem Ring 40 und dem mit Gewinde versehenen Ende 43 des Zwischengehäuseteils 13 befindet sich eine Packung 42. Ferner können eine oder mehrere Befestigungskopfschrauben 45 vorgesehen werden, wie dies durch die gestrichelten Linien in den F i g. 1B und 2B dargestellt wird.

Zwischen eier oberen Hülse 30 und dem mittleren Gehäuseteil 13 ist eine dritte ringförmige Kammer 46 vorgesehen, die über die Öffnungen 47 (F i g. 1 B) mit dem Inneren der Hülse 30 in Verbindung steht. Ein vergrößerter Abschnitt der Kammer 46 nimmt einen Verriegelungskoiben 48 gleitend auf, der O-Ringe 49 und 50 trägt und vorzugsweise an seinem unteren Ende eine verjüngte Nase 51 besitzt, die ein abgeschrägtes oder abgekantetes äußeres Ende 52 hat, welches normalerweise an einem geschlitzten Federring-Verriegelungsanschlag 53 anliegt. Eine Verriegelungshülse 54 ist in dem vergrößerten Teil der Kammer 46 gleitend gelagert und umfaßt oder begrenzt eine Schraubenfeder 55, die unter Druckspannung steht und normalerweise die Verriegelungshülse 54 gegen den Verriegelungsanschlag 53 drückt, um diesen zwischen der Hülse 54 und dem Kolben 48 einzuschließen. Die Verriegelungshülse 54 befindet sich während des normalen Betriebs des Ventils, wie dies im folgenden noch genauer beschrieben wird, auf der Höhe einer in der Wand des Gehäuseteils 13 vorhandenen Verriegelungsaussparung 56 und deckt diese ab. Die Feder 55 wird zwischen einem Sitz 57 auf der Hülse 54 und einem Anschlagring 58 zusammengepreßt, der an einer Schulter 59 anliegt, die neben dem Gewinde 60 an einem mittleren Abschnitt des oberen Gehäuseteils 30 ausgebildet ist. Die obere Ventilbetätigun^jhülse 30 hat einen Bund 62, der in einer vierten ringförmigen Kammer 63 zwischen dem Gehäuseteil 14 und einem Kugelventil S(Fig. IC, 10) angeordnet ist. Der Bund 62 weist eine eeneiste Ventiloberfläche 65

auf, die mit einer O-Ringdichtung 66 versehen ist und mit der geneigten Dichtungsschulter 67 an dem Gehäuseteil 14 in Berührung treten kann. In den Bund 62 ist ein Sitzring 68 aus Gummi, Metall, Plastik oder irgendeinem anderen geeigneten Material eingeschraubt, der dazu dient, mit der zustromseitigen Fläche des Kugelventile ßin abdichtende Berührung zu treten.

Wie am besten aus F i g. 9 hervorgeht, hat der Bund 62 vier äußere Keile oder Flügel 71, die in einem Viereck angeordnet und in entsprechenden Längsnuten in der inneren Oberfläche des Gehäuseteils 14 gleitend gelagert sind, wobei sich zwischen diesen Nuten sektorförmige Rippen 72 befinden, die eine Drehbewegung des Hülsenteils 30 in bezug auf das Gehäuse H verhindern.

An dem unteren Ende des Gehäuseteils 14 ist das innengewinde Ϊ9 in Längsrichtung weggeschnitten, so daß Längsschlitze 19a entstehen, mit denen die Ventil- und Antriebsanordnung in das Gehäuse H eingesetzt wird, wie dies im folgenden erläutert wird. Die erhabenen oder Außenzähne 20 an dem Adapter 21 werden jedoch nicht weggeschnitten. Die untere Ventilantriebshülse 75, die an ihrem oberen Ende an dem Kugelventil B anliegt, wird in einem etwas vergrößerten oberen Teil 74 des Adapters 21 gleitend aufgenommen.

Die untere Hülse 75 besitzt einen mittleren Außenbund 76, der sich in eine fünfte Kammer 77' hineinerstreckt und mit einer starken Schraubenfeder 77 in Berührung steht, die auch mit dem Adapter 21 in Eingriff steht und von einer Halterungshülse 78 umgeben wird, die in Viereckanordnung radiale Flügel 79 aufweist (Fig.4 —6). Der innere, kreisrunde Teil der Hülse 78 erstreckt sich nur zwischen dem Ende des Adapters 21 und der Drehzapfenventileinheit 80, die vorzugsweise zylindrisch ist und in Längsrichtung, wie aus den Fig.5 und 6 ersichtlich, zur Erleichterung des Zusammenbaus geschlitzt ist. Die Flügelteile 79 erstrecken sich jedoch nach oben in die Räume zwischen die radialen Flügel 82 und 83 an der Drehzapfenventileinheit 80(F i g. 5).

Die Drehzapfenventileinheit 80 weist obere, diametral mit Abstand angeordnete Zungenteile 85 (F i g. 7, 8 und 10) auf, die mit radialen Flügeln 86 versehen sind, welche an dem Gehäuse Hanliegen und mit Flügelteilen 83 (F i g. 5) an dem unteren Ende der Drehzapfenventileinheit 80 fluchten und sich rund um den Umfang gleichermaßen erstrecken. Zwischen den Flügelteilen 83 und 86 weist die Drehzapfenventileinheit 80 ringförmige Aussparungen 88 auf, die zur Aufnahme von sektorförmigen Rippen 89 an dem Gehäuseteil 14 (F i g. 6) dienen. Die Zungenteile 85 besitzen nach innen vorstehende Drehzapfen 90 (F i g. !C, 7 und IQ), die in Schützen oder Aussparungen 91 in den flachen Seitenoberflächen 92 des Kugelventils ß sitzen. Die Zungenteile 85 sind mit komplementären flachen Oberflächen 95 versehen, die an den Ventiloberflächen 92 anstoßen und auf denen sich die Ventiloberflächen drehen. Das Ventil ßist ganz allgemein kugelförmig ausgebildet (Fig. 10) und hat einen zylindrischen Durchgangskanal 96, dessen Durchmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Ventilantriebsabschnitte 30 und 75 und auch der Adapter 17 und 21 ist, die ihrerseits mit ihrem Innendurchmesser im wesentlichen dem Innendurchmesser des herkömmlichen, nicht dargestellten Rohrstranges entsprechen, mit dem sie verbunden sind. Mit anderen Worten, das Ventil weist, wenn es sich in geöffneter Stellung befindet (Fig. 2C). so daß Bohrlochwerkzeuge hindurchtreten können und Bohrvorgängt durch das Ventil hindurch stattfinden können, eine dei vollen Querschnitt freigebende öffnung auf.

Die Einzelteile können in der folgenden Reihenfolg« zusammengebaut werden:

1. Der Teil der Ventilantriebshülse 3u unterhalb de: Gewindes 60 wird von unten aus in den unterster Gehäuseteil 14 eingesetzt und in der erforderlicher Weise gedreht, um seine Endflügel 71 (Fig.9) ir Fluchtungslage zu bringen, so daß sie zwischen die inneren Sektorrippen 72 andern Gehäuse Hpasser und der O-Ring 66 an der Gehäuseschulter 67 zui Anlage kommt.

2. Der Kolben 48, der Verriegelungsanschlag 53, die Verriegelungshülse 54, die Feder 55 und dei Anschiagring 58 werden auf die obere Ventiibetäti gungshülse 30 aufgesteckt, die daraufhin an den Gewinde 60 mit ihrem unteren Teil verschraub: wird.

3. Der Gehäuseteil 13 wird dann mit dem Teil 14 ar dem Gewinde 15 so zusammengeschraubt, daß die ringförmige Aussparung 56 durch die Verriege lungshülse 54 überbrückt wird.

4. Die Packung 42 und der Anschlagring 40 werder auf die herausragende Hülse 30 aufgesetzt

5. Die Packung 31 und die Packungsmutter 32 werder durch das untere Ende des Gehäuseteils 12 in der Gehäuseteil 12 eingesetzt, und dann wird der Tei 12 an dem Gewinde 16 mit dem Ende dei Gehäuseteils 13 verbunden.

6. Als nächstes wird das Kugelventil B eingesetzt. Ds die den größten Durchmesser aufweisenden TeiU des Kugelventils B größer sind als der Innendurch messer der Scheitel des Gewindes 19 (vgl. Fig.; und 7), muß das Ventil ßin die Lage von Fig.8 se gedreht werden, daß seine vier Oberflächen in der Längsschlitzen 19a sitzen, die in das Gewinde Ii eingeschnitten sind (vgl. Fig. 3 und 8). Nachden das Kugelventil B sich über dem Gewinde If befindet, wird die Drehzapfenventileinhei
eingesetzt, wobei ihre fluchtenden Teile odei Flügel 83, 86 auch mit den Schlitzen 19a fluchten Wenn die Einheit 80 über dem Gewinde 19 liegt werden die Drehzapfenstifte 90 in die Drehzapfen schlitze 91 des Kugelventils Bhineingeschoben. Un dies zu erreichen, muß das Kugelventil I geringfügig, d. h. um etwa 20° in Richtung auf sein« offene Stellung gedreht werden. Nachdem di« Stifte 90 in den Schlitzen 91 sitzen, werden da! Kugelventil B und die Einheit 80 um die Längsachse so weit gedreht, daß die Flügel 83, 86 mit der Längsnuten 89a fluchten, so daß das Kugelventil / dann in die in F i g. IC gezeigte Sitzposition beweg werden kann, in der es den Ring 68 berührt. Danr werden das Kugelventil Buna die Einheit 80 um di« Längsachse um 90° gedreht, so daß die Flügel 8f unmittelbar über den Flügeln 89 liegen, um dadurrf die Einheit 80 in dem Gehäuse H zu befestiger (F i g. 7 und 8). Danach wird die Halterungshülse 7i so in Stellung gebracht, daß sie nach oben beweg! werden kann, wobei die Flügel 79 sich durch di« Schlitze 19a in die in Fig. IC gezeigte Lagt aufwärts bewegen. Die untere Antriebshülse 75 unc die Feder werden daraufhin in der gezeigten Weise angeordnet, so daß dann, wenn der Adapter 21 ir seine eine vollständige Verbindung herstellende Lage eingeschraubt wird, die Halterungshülse 7t

und die Einheit 80 gegen Bewegung verriegelt werden, während die Feder 77 aus der in F i g. IC in die in Fig.2C gezeigte Lage zusammengedrückt wird. Eine oder mehrere Kopfschrauben 23 dienen dazu, ein unbeabsichtigtes Abschrauben des Gewindes 20 von dem Gewinde 19 zu verhindern.

Im Betriebszustand ist das hier beschriebene Sicherheitsventil in einen Produktionsbohrstrang in einem Bohrloch eingesetzt, wo es das Bohrloch für den Fall automatisch schließen soll, daß der Bohrlochdruck zu stark ansteigt, und dadurch anzeigt, daß möglicherweise ein Ausbruch droht. Die Feder 77 drückt normalerweise die untere Antriebshülse 75 nach oben, um den Ventildurchgangskanal % quer zum Strömungsdurchgang innerhalb der Hülsen 30 und 75 zu halten und dadurch das Ventil geschlossen zu halten (Fig. IC und 9). Die volle Kraft des Bohrlochdruckes wird dann auf die Unterseite des Kugelventils einwirken und drückt das Ventil dicht an den Ring 68 an, dessen Aufwärtsbewegung dadurch begrenzt wird, daß die Schulter 65 und die Dichtung 66 mit der Schulter 67 in Berührung treten, so daß der Strömungsdurchgang wirksam abgedichtet ist. Um das Ventil zu öffnen, wird wahlweise von der Oberfläche durch das Rohr 27, den Durchgangskanal 25 und die öffnung 28 ein unter Druck stehendes Steuermedium auf die ringförmige Wand 33 und die Dichtung 35 auf dem oberen Antriebsteil 30 zur Einwirkung gebracht, das den oberen Antriebsteil 30 abwärtsbewegt und dadurch eine Drehung des Kugelventils B um die Drehzapfenstifte 90 aus der geschlossenen Stellung (Fig. 13) in die teilweise offene (Fig. 12) und schließlich in die gänzlich geöffnete Stellung {Fig.2A und 11) zu bewirken, wobei der Ventildurchgangskanal 96 mit dem Strömungsdurchgang durch die Ventilantriebsteile 30 und 75 hindurchfluchtet.

Es wird darauf hingewiesen, daß sich dann, wenn das steuernde Strömungsmittel zur Einwirkung gelangt, um das Ventil B zu öffnen, die obere Ventilantriebshülse 30 abwärts bewegt, so daß der Dichtungsring 66 aus der Dichtungsberührung mit der Oberfläche 67, also von seinem Sitz, abgehoben wird, bevor sich das Kugelventil B weit genug gedreht hat, um seine ringförmige Kante 96a (F i g. 10) in die Bohrung der Hülse 30 eintreten zu lassen. Dadurch wird, bevor die Strömung durch den Strömungsdurchgang 96 des Ventils gelenkt wird, die Flüssigkeit um das Ventil B im Bypass herumgeführt, wodurch die erosive Schneidwirkung des Strömungsmittels bzw. der Flüssigkeit längs der Kante 96a auf ein Mindestmaß beschränkt wird und die effektive Lebensdauer des Kugelventils B im Vergleich zu bekannten Konstruktionen criiöni wird.

In der vollständig geöffneten Stellung des Kugelventils B ist die Feder 77 im wesentlichen vollständig zusammengedrückt (F i g. 2C). Somit wird bei Normalbetrieb des Sicherheitsventils das Kugelventil B von dem steuernden Strömungsmedium in der geöffneten Stellung gehalten, wobei die von diesem Steuermedium entwickelte Kraft zumindest ausreicht um die Rückstellkraft der Feder 77 zu überwinden. Es wird darauf hingewiesen, daß die Querschnittsfläche des oberen Endes der Hülse 30 kleiner ist als die Querschnittsfläche der Hülse 30 an den öffnungen 47, so daß das Bohrlochströmungsmittel auch dahingehend wirkt, daß es auf die Hülse 30 eine nach oben gerichtete Kraft aufrechterhält, die in gleicher Weise von dem Steuermedium überwunden werden muß, um das Kugelventil ßin die geöffnete Stellung zu bewegen. Um das Kugelventil B in die geschlossene Stellung automatisch zurückzuführen, sobald der Bohrlochdruck einen festgelegten Wert erreicht, muß dieser Bohrlochdruck unterhalb des Kugelventils B ausreichend groß sein, um den Druck des Steuermediums zu überwinden. Sobald der Druck des Steuermediums überwunden oder von dem unten im Bohrloch herrschenden Druck, der unterhalb des Ventils B nach oben wirkt, aufgehoben

ίο wird, bewegt die zusammengedrückte Feder 77 die untere Ventilantriebshülse 75 aufwärts, so daß die Kugel des Kugelventils B um die exzentrischen Drehzapfenstifte 90 gedreht wird, um dadurch das Kugelventil aus seiner geöffneten Stellung (F i g. 2C) in die geschlossene Stellung (F i g. 1 C) zu verstellen.

Während des Normalbetriebs des Sicherheitsventils wird dem auf den Kolben 48 einwirkenden Strömungsmitteldruck das Gleichgewicht gehalten, da über dem Kolben 48 durch die öffnungen 47 und unterhalb des

Kolbens 48 durch die öffnungen 98 Strömungsmittelverbindung besteht. Wenn jedoch das Kugelventil B in der vollständig geöffneten Stellung von F i g. 2C verriegelt oder blockiert werden soll, so kann dies dadurch geschehen, daß ein üblicher Brückenstopfen P

2^r> (F i g. 15) in dem Rohrstrang T abgesenkt wird, so daß der Stopfen P in der Hülse 30 zwischen den oberen öffnungen 47 und den unteren öffnungen 98 zu liegen kommt. Der Brückenstopfen P läßt sich in dem Rohrstrang Tin einer Aussparung 90a aufhängen, die an einer Verbindung oder einem Bund in der üblichen Weise ausgebildet ist, wobei unter Federbelastung stehende Fangfänger 91a oder irgendwelche anderen geeigneten, lösbaren Stützmittel Verwendung finden, wie dies in diesem Zweig der Technik bekannt ist.

i^r> Nachdem also der Brückenstopfen P seinen Zweck erfüllt hat, kann er dann aus dem Rohrstrang Tentfernt werden, so daß die normalen Betriebsvorgänge durch den Rohrstrang T hindurch und das Ventil hindurch stattfinden können.

•»ο Wenn sich der Brückenstopfen P in der in Fig. 15 gezeigten Lage befindet, kann unter Druck stehendes Strömungsmittel durch den Rohrstrang T und die Bohrung der Hülse 30 abwärts gedruckt werden, so daß es durch die öffnungen 47 in die Kammer 46 über dem Kolben 48 strömt und dadurch bewirkt, daß sich der Kolben 48 aus seiner normalen Lage (Fig. IB) in die Verriegelungs- und Arretierungslage (Fig.2B und 15) abwärts bewegt. Die Abwärtsbewegung des Kolbens 48 bewirkt, daß sich die Verriegelungshülse 54 und auch der in radialer Richtung dehnbare Anschlag- oder Rastring 53 abwärts bewegen, so daß der Ring 53 in seitliche Fluchtungslage mit der Verriegelungsaussparung 56 iriü und sich nach außen iii diese Aussparung 56 hinein ausdehnt. Die Feder 55 übt einen konstanten Druck nach oben auf die Hülse 54 aus, wenn sich jedoch der Anschlagring 53 nach außen in die Aussparung 56 hinein gedehnt hat, besitzt die Feder 55 keine ausreichende Kraft mehr, um den Ring 53 aus der Aussparung 56 herauszudrücken. Deshalb wird der

bo Anschlagring 53 in der Aussparung 56 verriegelt oder arretiert und verhindert dadurch, daß sich die Hülse 54 nach oben bewegt. Da die Hülse 54 mit dem Ring 58 in Berührung steht der seinerseits die Schulter 59 der Hülse 30 berührt wird auf diese Weise die Hülse 30 durch den in der Verriegelungsaussparung 56 befindlichen Anschlagring 53 in ihrer unteren Stellung arretiert Sobald der Kolben 48 den Anschlagring 53 weit genug abwärts bewegt hat um ihn in die Lage zu

bringen, in der er in die Aussparung 56 eintritt, kann der Brückenstopfen P aus dem Bohrloch entfernt werden, wonach der Verriegelungs- oder Anschlagring 53 das Kugelventil B in der geöffneten Stellung hält (F i g. 2C).

Obgleich die in Verbindung mit Fig. 15 beschriebene Verriegelungsvorrichtung nur dann benutzt wird, wenn dies gewünscht wird, um das Ventil B für längere Zeit und manchmal ständig offenzuhalten, kann es zufällig passieren, daß das Kugelventil B gerade dann geschlossen werden soll, nachdem es durch die Verriegelungsvorrichtung von Fig. 15 in der offenen Stellung arretiert worden ist. Wenn dies eintreten sollte, läßt sich ein herkömmlicher Querverbindungsstopfen P-I (F i g. 16) durch den Rohrstrang Γabsenken und wie in F i g. 16 gezeigt anordnen. Der Querverbindungsstopfen P-I wird durch lösbare Verriegelungsfinger 91 in derselbe Weise in eine Aussparung 90a getragen, wie dies im obigen in Verbindung mit dem Brückenstopfen P beschrieben ist, wobei hier festgestellt wird, daß eine solche Konstruktion üblich ist und benutzt werden kann, jedoch nicht unbedingt benutzt werden muß. Der Stopfen P ist massiv und mit geeigneten äußeren Dichtungen versehen, die mit der inneren Oberfläche der Antriebshülse 30 in Berührung treten, er hat jedoch einen Längsdurchgangskanal 92, der eine Verbindung zwischen dem Bereich über dem Querverbindungsstopfen P-I zu einer ringförmigen Aussparung 92a herstellt, die über den öffnungen 98 in der Hülse 30 liegt. Ein zweiter Durchgangskanal 93 verbindet den Bereich unterhalb des Querverbindungsstopfens P-I in der Hülse 30 mit einem ringförmigen Durchgang 93a, der mit den öffnungen 47 fluchtet. Um den Anschlagring 53 aus der Verriegelungsaussparung 56 zu lösen, wird unter Druck stehendes Strömungsmittel durch den Rohrstrang T abwärts gepumpt, so daß es durch den Durchgangskanal 92 läuft, ferner durch den ringförmigen Durchgang 92a und die Eintrittsöffnungen 98, um auf den Kolben 48 und die Verriegelungshülse 54 eine nach oben gerichtete Kraft auszuüben. Ein solcher Strömungsmitteldruck drückt am Anfang die Nase 51 aufwärts bis zu einer Stelle oberhalb des Rings 53, und dann muß dieser Druck so groß sein, daß er zusammen mit der Kraft der Feder 55 den Anschlagring 53 dazu bringen kann, sich radial zusammenzuziehen und es ihm dadurch zu ermöglichen, sich nach oben zu aus der Aussparung 56 herauszubewegen. Um dieses Zusammenziehen zu erleichtern, hat der Anschlagring 53 vorzugsweise eine obere, abgeschrägte Ringfläche 53, die mit einer in ähnlicher Weise abgeschrägten Fläche 56a in Berührung steht, wenn sich der Anschlagring 53 in der Aussparung 56 befindet. Derartige Oberflächen ermöglichen eine Gleitbewegung des Ringes 53 nach innen und nach oben zu, und da der Ring geschlitzt ist und ausreichend Platz hat, um sich auf seinen ursprünglichen Durchmesser zusammenzuziehen, so daß er in die Bohrung des Gehäuseteils 13 paßt, bewirkt die aufwärts gerichtete Kraft somit, daß sich der Anschlagring 53 aufwärts in seine in Fig. 16 gezeigte Lage zurückbewegt. Nachdem der Anschlagring 53 auf diese Weise gelöst worden ist und die entriegelte Stellung erreicht hat, läßt sich der Querverbindungsstopfen P-I aus dem Rohrstrang T mit einem Fangwerkzeug oder irgendeiner anderen geeigneten Ausbauvorrichtung entfernen, woraufhin die normale Benutzung des Ventils wieder aufgenommen werden kann, falls dies gewünscht wird.

In Fig. 14 ist eine andere Ausführungsform ß-1 des Kugelventils dargestellt, die auf jeder Seite 92 einen Zapfen 190 aufweist, der in einen Schlitz 191 an der Drehzapfeneinheit 180 paßt. Somit entspricht das Kugelventil ß-1 im wesentlichen dem Kugelventil B, und die Einheit 180 ist im wesentlichen der Einheit 80 gleich, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, abgesehen von der Tatsache, daß die Zapfen und Schlitze für den Drehvorgang umgekehrt angeordnet worden sind. Die Bewegungen des Kugelventils B-X sind denjenigen des Kugelventils ß gleich.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckbetätigbares Sicherheitsventil für Bohrlochrohrstränge, mit einem beidendig mit dem Bohrlochrohrstrang verbindbarem Gehäuse, das eine axiale Durchgangsbohrung mit einem in dieser angeordneten, durch eine Ventilantriebseinrichtung gesteuerten Kugelventil aufweist, welches zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung drehbeweglich gelagert ist, und mit einer mechanischen Vorrichtung zum Offenhalten des Ventils, die einen verschiebbaren Verriegelungsanschlag umfaßt, der in eine Verriegelungsaussparung der Ventileinrichtung einlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Offenhalten des Ventils des weiteren eine verschiebbare Verriegelungshülse (54) und einen verschiebbaren, den Verriegelungsanschlag (53) und die Verriegelungshülse (54) antreibenden Verriegelungskolben (48) aufweist, axial beidseitig dessen zwischen Ventilantriebseinrichtung (30) und Gehäuse (13) Kammern für Strömungsmittel ausgebildet sind, welche über radiale öffnungen (98; 47) mit der axialen Durchgangsbohrung des Ventilgehäuses (H) in Verbindung stehen, wobei die Ventilverriegelungseinrichtung über im Rohrstrang (T) absenkbare Hilfseinrichtungen mittels Strömungsmitteln steuerbar ist.

2. Druckbetätigbares Sicherheitsventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Feder (55) zwischen Verriegelungshülse (54) und einem Anschlag (58), deren Federkraft der Bewegung der Verriegelungseinrichtung (46, 53, 54) in Verriegelungsrichtung entgegenwirkt.

3. Druckbetätigtes Sicherheitsventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Dichtungseinrichtung (66) zwischen Ventilantriebshülse (30) und dem Gehäuse (H) sowie durch eine Einrichtung (65,67) zum Abheben der Dichtungseinrichtung (66) von ihrem Sitz durch eine Längsbewegung der Ventilantriebshülse (30), wobei Strömungsmittel im Bypass rund um die Hülse und um das Ventil (B) führbar ist.

4. Druckbetätigtes Sicherheitsventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen mit einem Gewinde (20) versehenen Adapter, der mit dem darunter befindlichen Rohr verbindbar ist, wobei das Gewinde des Adapters (20) mit einem Gewinde (19) am unteren Ende des Gehäuses (14) in Eingriff bringbar ist; eine zwischen dem Gehäuse (H) und dem Ventil (B) angeordnete, exzentrische Drehzapfeneinheit (80), und durch eine Halterungseinrichtung, die in Längsrichtung zwischen der Drehzapfeneinheit (80) und dem Adapter (21) eingeschlossen ist, wobei die Drehzapfeneinheit in Längsrichtung in bezug auf das Gehäuse (H) festgelegt und ein Entfernen der Drehzapfeneinheit in Längsrichtung nach Lösen des Adapters (21) aus dem Gehäuse fHJ möglich ist.

5. Druckbetätigtes Sicherheitsventil nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine oberhalb des Adapters (21) angeordnete Feder (77), die mit einem unteren Hülsenteil (75) in betrieblichem Eingriff steht, wobei dieser nach oben hin beaufschlagt ist.

6. Druckbetätigtes Sicherheitsventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (B) kugelförmige Oberflächen hat, deren maximaler Krümmungsdurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des an dem unteren Ende des Gehäuses (H) vorhandenen Gewindes (19), das in Axialrichtung derart weggeschnitten ist, daß vier Längsschlitze (19a^ gebildet sind.