DE2313357C3 - Unterwasser-Absperreinrichtung für Tiefbohrungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine in eine Förderleitung eines Bohrlochs einsetzbare Unterwasser-Absperreinrichtung für Tiefbohrungen, mit einem einen durchgehenden Strömungskanal enthaltenden Gehäuse, einem Absperrventil mit einem zwischen einer ersten, den Strömungskanal schließenden und einer zweiten, den Strömungskanal offenhaltenden Stellung verschiebbaren Ventilele- ment, einer Betätigungseinrichtung zum Bewegen des Ventilelements zwischen den beiden Stellungen, welche einen Steuermedium-Druckraum zum Bewegen des Ventilelements in die Offenstellung umfaßt, und mit einer auf den Druck des Bohrlochmediums in der Förderleitung ansprechenden Einrichtung zum Drücken des Ventilelements in die Schließstellung bei Verringerung des Druckes des Steuermediums im Druckraum.

Bei der Förderung von Bohrmedien, wie Öl und/oder Gas, aus entfernt gelegenen Bohrlöchern is» es üblich, automatische Absperrventile zu verwenden, die auf den Druck der Bohrlochmedien ansprechen, so daß sie im Falle eines Verlustes an Bohrlochmedien, der durch verschiedene Umstände hervorgerufen werden kann, aus einer Offen- in eine Schließstellung bewegt werden. Es kann beispielsweise der Fall eintreten, daß ein unter Wasser eingebrachtes Bohrloch beschädigt wird, so daß Bohrlochmedien in das Wasser strömen können. Dies führt nicht nur zu einem Verlust an Bohrlochmedien, bis das Bohrloch abgesperrt werden kann, sondern auch zu einer Verschmutzung des Gewässers und der Küste, wenn öl an Land getrieben wird. Es ist ferner wünschenswert, den unkontrollierten Verlust von Bohrlochmedien aus abgelegenen Landbohrungen zu verhindern, bei denen Schaden an der Bohrlochkopfausrüsiung auftreten können, die zu einem unkontrollierten Ausströmen führen, bis diese abgesperrt werden kann.

Es sind schon verschiedene Absperreinrichtungen der angegebenen Art (US-PS 30 07 669, 36 33 669) mit Schieber- und Kugelventüen zum automatischen Abschließen eines derartigen schadhaften Bohrlochs bekannt geworden, die in einem Förderrohrstrang unter Wasser Anwendung finden und eine im wesentlichen volle, durchgehende Bohrungsöffnung besitzen, welche die Strömung nicht merklich einschränkt, jedoch bereitet z. B. bei derartigen Kugelventüen, bei denen mittels des Steuermedium-Druckraumes der Betätigungseinrichtung Druck auf Einrichtungen übertragen wird, die das Ventil in die Offenstellung bewegen, der Öffnungsvorgang Schwierigkeiten im Betrieb, insbesondere wenn der Druck des Bohrlochmediums unter dem Ventil, der dieses geschlossen hält, beträchtlich ist. Hierdurch wird eine hohe Reibungsbelastung /wischen den Dichtungsflächen und der Oberfläche der Kugel, mit der sie in Dichtungseingriff stehen, hervorgerufen. Unter Umständen kann hierbei die Betätigungseinrichtung zum Verschieben der Ventilkugel in die Offenstellung zerstört werden.

Bei einer weiteren bekannten Absperreinrichtung für Tiefbohrungen der angegebenen Art (US-PS 34 94 421) wird der unterhalb des Ventils anstehende hohe Druck des Bohrlochmediums unmittelbar nach Freigabe eines Strömungsweges durch das Ventil hindurch in einen Ringraum und von diesem auf einen nach unten über den Steuermedium-Druckraum beweglichen Kolben übertragen, der sodann das Ventil mittels eines Rohrstückes weiter öffnet. Während des Anfangsstadiums des Öffnungsvorganges des Ventils durch Abwärtsbewegung des Kolbens mit seinem Rohrstück ist hierbei das Ventilelement hohen Reibungsbelastungen ausgesetzt, die erst dann im wesentlichen aufgehoben werden, wenn das Ventilelement bereits um einen bestimmten Betrag gedreht worden ist, der ein Brechen seines Dichtungseingriffs mit der Betätigungseinrichtung zur Folge hat und die Ventilbohrung für ein Durchströmen mit dem unter hohem Druck stehenden Bohrlochmedium freilegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Unterwasser-Absperreinrichtung für Tiefbohrungen der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei der das Ventilelement ungeachtet eines hohen Bohrlochmediumdrucks, der bestrebt ist, das Ventil geschlossen zu halten, unter Vermeidung von Reibungsbelastungen leicht aus der Schließ- in die Offenstellung bewegbar ist.

Diese Aufgabe findet nach der Erfindung ihre Lösung dadurch, daß ein By-pass-Ventil vorgesehen ist, das durch den Druck des Steuermediums im Druckraum für einen Druckausgleich des Bohrlochmediums am Absperrventil vor Bewegung des Ventilelements aus der Schließ- in die Offenstellung betätigbar ist. Wenn hierbei dem Steuermedium-Druckraum der Druck zum Öffnen des Absperrventils zugeführt wird, wird zuerst ein Druckausgleich zwischen den Räumen unter- und oberhalb des Absperrventils geschaffen und erst daraufhin das Absperrventil in die Offenstellung bewegt. Dadurch, daß auf diese Weise bereits vor dem öffnen des Ventils eine Entlastung der Dichtungsflächen stattfindet, ist das Ventil während des Öffnungsvorgangs von hohen Reibungsbelastungen befreit, so daß die Absperreinrichtung nach der Erfindung insgesamt reibungsloser und leichter betätigbar ist und die Haltbarkeit des Ventilelements und seiner Betätigungseinrichtung wesentlich erhöht ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht das Ventilelement aus einer Kugel mit sich durch diese hindurcherstreckendem Strömungskanal und einer

kugeligen Dichtungsfläche, wobei die Betätigungseinrichtung im Gehäuse längsbewegliche, auf den Steuermediumdruck im Druckraum und den Druck des Bohrlochmediums ansprechende Betätigungshülsen mit mit der kugeligen Dichtungsfläche der Kugel in Eingriff stehenden Dichtungsflächen und einer Einrichtung zum Drehen der Kugel zwischen der ersten und der zweiten Stellung bei Längsbewegung der Betätigungshülsen umfaßt.

Die Betätigungseinrichtung kann durch eine Federan-Ordnung entgegen dem Steuermediumdruck beaufschlagt sein, wodurch die Bewegung des Ventilelements in die Schließstellung unterstützt wird, so daß selbst beim Fehlen eines zur Gewährleistung des Schließens des Absperrventils ausreichenden Bohrlochdrucks das Ventil dennoch geschlossen wird und seine Absperrwirkung gewährleistet ist. In Abhängigkeit vom erwarteten Bohrlochdruck und von der Tiefe, in der die Absperreinrichtung im Förderleitungsstrang eingesetzt werden soll, kann die Federanordnung aus mehreren Federbaueinheiten bestehen, um die Federkraft zur Überwindung des hydrostatischen Drucks des Sleuermediums, der bestrebt ist, das Ventil offenzuhalten, zu erhöhen.

Der Steuermediumdruckraum kann durch eine im Gehäuse hin- und herbewegliche, mit dem Ventilelcment zu dessen Verschieben in Eingriff befindliche Betätigungshülse begrenzt sein, die mit einem auf den Mediumdruck im Druckraum ansprechenden Kolben zum Verschieben der Hülse in einer Richtung ausgerüstet ist. Das Bypass-Ventil kann hierbei eine auf der Betätigungshülse verschiebbare Ventilhülse aufweisen, wobei die Ventilhülse und die Betätigungshülse bei in unterer Stellung befindlicher Ventilhülse miteinander in Verbindung stehende Kanäle besitzen, eine die Kanäle bei in oberer Stellung befindlicher Ventilhülse trennende Dichtungscinrichtung vorgesehen ist und die Vcniilhülsc mittels eines an ihr vorgesehenen Kolbens in die untere Stellung in Abhängigkeit vom Steuermediumdruck im Druckraum bewegbar ist.

Die Absperreinrichtung kann in einen Förderrohrstrang eingebaut und in das Bohrloch im Rohrstrang eingelassen werden, wobei das Steuermedium durch eine Hilfssteucrleitung zugeführt wird, die sich in das Bohrloch längs der Förderleitung erstreckt. Statt dessen kann die Absperreinrichtung, wenn das Bohrloch durch das Gehäuse über dem Absperrventil fördern soll, auch in ein Ansalzrohrstück eingefahren und an seinem Platz gesichert werden, wobei es aus dem Ansatzrohrstück durch ein Laufwerkzeug herausgefahren werden kann. In diesem Fall ist die Steuerleitung von einer geeigneten Stcucrmcdiumdruckqculle mit dem Ansalzrohrstück verbunden.

Weitcrc Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, in der nachstehenden Beschreibung sind in Verbindung mit der Zeichnung mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Unterwasser-Bohrlochs, in das eine automatische Unterwasser-Abspcrrcinrichlung eingesetzt worden ist,

Fig. 2a, 2b und 2c einen Vicrtcllängsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer automatischen Abspcrrcinrichtung nach der Erfindung im offenen Zustand, wobei die Fig. 2b und 2c fortlaufende G5 Verlängerungen der F i g. 2a nach unten sind,

Fig. 3a, 3b und 3c einen Viertellängsschnitt entsprechend den F i g. 2a bis 2c, wobei sich jedoch das Ventil in Schließstellung befindet und die Fig.3b und 3c fortlaufende Verlängerungen der Fig. 3a nach unten sind.

Fig.4a und 4b einen abgebrochenen Längsschnitt von Teilen der Absperreinrichtung nach den Fig. 2a und 2b sowie 3a und 3b, wobei das Ventil in Schließstellung, jedoch im Zustand des Druckausgleichs mit geöffnetem By-pass-Ventil dargestellt ist und die F i g. 4b eine Verlängerung der F i g. 4a nach unten ist,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4b mit einigen abgebrochen dargestellten Teilen,

Fig. 6 eine Ansicht entsprechend Fig. 5, bei der jedoch das Ventil in die Offenstellung gedreht worden ist,

F i g. 7 eine perspektivische Detailansicht der Vcntilkugel,

F i g. 8 einen Schnitt nach der Linie 8-8 der F i g. 2a,

F i g. 9 einen Schnitt nach der Linie 9-9 der F i g. 2a,

Fig. 10a, 10b, 10c, 1Od, und 1Oe einen Viertellängsschnitt einer zweiten Ausführungsform einer automatischen Unterwasser-Absperreinrichtung nach der Erfindung in Schließstellung, wobei die Fig. 10b bis 10c fortlaufende Verlängerungen der Fig. 10a nach unten sind,

Fig. 11a, 11b, 1 Ic, 1 kl, 11c und 11f einen Vicrtcllängsschnitt einer dritten Ausführungsform einer automatischen Unterwasser-Absperreinrichtung nach der Erfindung in Schließstellung, wobei die Fig. 11b bis IH fortlaufende Verlängerungen der Fig. 11a nach unten sind, und

Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie 12-12 der Fig. 11b.

Wie aus der Zeichnung, und zwar zunächst aus Fi g. 1 ersichtlich ist, ist eine automatische Absperreinrichtung V'in einem Förderrohrstrang reingebaut, der sich nach unten durch ein Bohrlochgehäusc C, das in ein Bohrloch W eingebracht ist. erstreckt. Der Rohrstrang Tund das Gehäuse C erstrecken sich nach oben durch ein Gewässer zu einer Plattform P. Auf der Plattform befindet sich ein herkömmlicher, ventilversehener Rohrkopf H, von dem eine Strömungsleitung Fausgeht. Mittels der Strömungslcitung F können Strömungsmcdien des Bohrlochs zu einem an einer geeigneten Stelle aufgestellten Vorratsbehälter geführt werden. Eine Dichtungspackung 10 ist in das Gehäuse C eingesetzt und bildet eine Abdichtung zwischen dem Rohistrang T und dem Gehäuse unterhalb der Absperrcinrichtung V. Letztere bleibt, wie im folgenden beschrieben wird, nur solange offen, wie sie mit einem geeigneten Stcucrmcdiumdruck aus einer Druckqiicllc 11 durch einen Stcucrmediumrohrstrang CFbcaufschlagt wird, der sich nach unten durch das Gehäuse C von der Druckqiicllc ti zur Absperrcinrichtung Verstreckt.

In den Fig. 2a bis 9 ist eine erste Ausfühningsform einer Unterwasser-Absperreinrichlung V nach der Erfindung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform umfaßt die Absperreinrichtung ein langgestrecktes, rohrförmigcs Außcngehäusc 20 mit einem oberen Gehäuseabschnitt 21, der bei 22 mil dem unteren Ende des Rohrstranges T oberhalb der Absperrcinrichtung verschraubt ist. Der obere Gehäuscabschnitt 21 ist bei 23 an seinem unteren Ende mit einem Zwischcngchiiuscabschnitt 24 verschraubt, der sich nach unten erstreckt und bei 25 mit einem unteren Gehäuseabschniu 26 verschraubt ist. Letzterer ist bei 27 an seinem unteren Ende mit einer Vcrbindungshülsc 28 verschraubt, die ihrerseits bei 29 an ihrem unteren Ende mit dein Rohrstrang 7"verschniubt ist, der sich nach linien in das

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Bohrloch unterhalb der Absperreinrichtung erstreckt. Der Zwischengehäuseabschnitt 24 besitzt einen sich nach oben erstreckenden zylindrischen Abschnitt 30. der in einer Gegenbohrung 31 im oberen Gehäuseabschnitt 21 angeordnet ist und eine geeignete Dichtungseinrichtung 32 tragt, die mit Dichtungseingriff in der Bohrung 31 angeordnet ist. Oberhalb der Dichtung 32 besitzt der zylindrische Abschnitt 30 eine geeignete Anzahl von aufwärtsgerichteten und mit gegenseitigem Winkelabstand angeordneten Fingern 33, die eine nach oben weisende Schulter 34 bilden, deren Zweck im nachfolgenden beschrieben wird. Der Zwischengehäuseabschnitt 24 besitzt eine Innenbohrung 35 und eine nach unten weisende innere Schulter 36. der eine am oberen Ende des unteren Gehäuseabschnittes 26 vorgesehene nach oben weisende Schulter 37 gegenüberliegt. Unterhalb der Schulter 37 besitzt der Gehäuseabschnitt 26 einen zylindrischen Endabschnitt 38, der einen mit Dichtungseingriff in der Bohrung 35 liegenden Dichtungsring 39 trägt. Zwischen der nach unten weisenden Schulter 36 und der nach oben weisenden Schulter 37 befindet sich ein Ventilträger bzw. Halteglied 40. das, wie insbesondere die F i g. 5 und 6 zeigen, aus einem oberen und einem unteren Stirnring 41 bzw. 42 und einem Paar von diametral mit Abstand angeordneten, sich in Längsrichtung erstreckenden Ventilstutzrippen bzw. -stangen 43 besteht, die die Stirnringe 41 und 42 miteinander verbinden. Die Stangen 43 besitzen nach innen gerichtete, einander gegenüberliegende Zapfen 44, die jeweils in einen Schlitz 45 in der angrenzenden Seite eines Ventilkugclelementcs 46 eingreifen, wodurch, wie im folgenden ausführlicher beschrieben wird, die Ventilkugel 46 zwischen der ein Durchströmen gestattenden Offenstcllung nach den F i g. 2a bis 2c und Fig. 6 und der ein Durchströmen verhindernden Schließstellung nach den F i g. 3a bis 3c und F i g. 5 bewegt werden kann.

Der untere Gehäuseabschnitt 26 besitzt eine Innenbohrung 47, die einen oberen zylindrischen Endbereich 48 der Verbindungshülse 28 aufnimmt, wobei letztere einen Dichtungsring 49 aufweist, der mit Dichtungseingriff in der Bohrung 47 unter der oberen Endfläche 50 der Hülse 28 liegt. Diese Endfläche 50 stellt einen Anschlag bzw. Sitz für eine Schraubcndruckfeder51 dar. die in der Bohrung 47 angeordnet ist und einen inneren Windungsdurehmesscr besitzt, der vorzugsweise größer als der Strömungskanal in der Absperreinrichtung ist.

Die Feder 51 ist eine Vemilbctätigungsfeder und liegt an ihrem oberen Ende an einem unteren Endflansch bzw. Anschlag 52 einer unteren Vcntilbetätigungs- und << <> Dichtungshülse 53 an, die in einer redu/.ieitcn Bohrung 54 im unteren Gehäuseabschnitt 26 hin- und hcrgehbar angeordnet ist. Der untere Gchäuseabschnitt 26 besitzt längsverlaufcndc, im Winkelabstand angeordnete Kanäle 55, die ein freies Strömen von Strömungsmedium " ermöglichen, wie es im folgenden beschrieben wird. An ihrem oberen Ende besitzt die Vcntilbciätigungs- und Dichtungshülse 53 eine ringförmige, kugelige Sitzfläche 56 für eine Anlage an und einem Dichiungscingriff mit einer kugeligen Vcntilgegcnfläche 57 am Venlilelement (·<■> 46. Oberhalb des Ventilelcmcnles 46 ist im äußeren Gehäuse 20 eine obere Ventilbetätigung*- und Dichtungshülse 60 hin- und hcrgehbar angeordnet, die an ihrem unteren Ende eine kugelige Vcntilcingriffs- und Dichlungsflächc 61 besitzt, die mit der kugeligen '■■■ Oberfläche 57 des Ventilclements 46 in Eingriff gebracht werden kann. Die obere Ventilhülse 60 erstreckt sich nach oben radial nach mncn versetzt im äußeren oberen Gehäuseabschnitt 21 und besitzt an ihrem oberen Ende einen zylindrischen Endabschnitt 62, der sich hin- und hergehbar in eine Bohrung 63 des äußeren Gehäuseabschnittes 21 erstreckt, wobei ein Dichtungsring 64 gleitbar und mit Dichtungseingriff am zylindrischen Abschnitt 62 der Hülse 60 über einem sich radial nach innen erstreckenden Zylinderkopfbereich 65 des Gehäuseabschnitts 21 anliegt. An der Ventilhülse 60 befindet sich unterhalb des Zylinderkopfes 65 ein sich radial nach außen erstreckender Kolben 66.

Die Hülse 60 trägt in der Bohrung 31 des Gehäuseabschnitts 21 eine By-pass-Ventilhülse 67, die einen ringförmigen Zwischenkolben 68 aufweist, der mit einer Außenaichtung 69 versehen ist, die gleitbar in der Bohrung 31 liegt. Die Hülse 60 trägt eine Innendichtung 70, die gleitbar an der By-pass-Ventilhülse 67 anliegt. Hieraus ergibt sich, daß zwischen dem Ringkolben 68 und dem Zylinderkopf 65 ein sich in Längsrichtung erstreckender ringförmiger Druckraum 71 gebildet ist. in den ein Steuermedium durch einen langgestreckten Kanal 72 im äußeren Gehäuseabschnitt 21 gelangen kann. Der Kanal 72 mündet in den Druckraum 71 am Zylinderkopf 65 und ist an die Steuermediumleitung bzw. den Rohrstrang CFdurch eine geeignete Armatur 73 angeschlossen, die wirksame Druckfläche der Hülse 60 im Raum 71 ist die Differenz zwischen dem Außendurchmesser der Hülse 60, auf dem die Ventilhülsc 67 angeordnet ist, und dem oberen Ende 62 geringeren Durchmessers der Hülse 60.

Die By-pass-Vcntilhülse 67 kann normalerweise in der in Fig. 2 gezeigten Stellung mittels mehrerer nach oben gerichteter, normalerweise nach innen zurückgezogener, jedoch elastisch nach außen aufweitbarer Spannfinger bzw. Klinken 74 gehalten werden, die nach innen gerichtete Ansätze 75 an ihren oberen Enden, die mit einer nach außen vorspringenden Schulter 76 der Hülse 60 in Eingriff bringbar sind, aufweisen. Unterhalb des Kolbenabschnitts 68 besitzt die By-pass-Ventilhülse 67 eine geeignete Anzahl radialer By-pass-Kanäle 77, die in einer in Fig. 2a dargestellten Stellung der Hülse 67 mit Abstand über einer geeigneten Anzahl radialer Kanäle 78 in der Hülse 60 angeordnet sind, wobei jedoch in einer zweiten, aus Fig. 4a ersichtlichen Stellung, in der die Sperrklinken 44 freigegeben sind und die By-pass-Ventilhülse 67 nach unten verschoben worden ist, die Kanäle 77 und 78 in Verbindung stehen. Der untere kanalfreie Abschnitt 79 der By-pass-Ventilhülse 67 bildet eine innere zylindrische Fläche 80, an der eine obere Ringdichtung 81 und eine untere Ringdichtung 82, zwischen denen die Kanäle 78 angeordnet sind anliegen, so daß in der Stellung der F i g. 2a dei Bohrlochmediumdruck die Ventilhülse 67 nicht umge hen kann.

Wenn sich die Ventilbctäligungs- und Dichtiingshüls« 60 in der Stellung nach den F i g. 2a und 2b befindet, di< in bezug auf das Ventilgehäuse 20 eine untere Stellunj ist, befindet sich das Veiitileiemcnt 46 in de Offcnstellung, und die Dichtungsendfläche 61 der Hüls» 60 ist mit der Kugelfläche 57 des Vcntilelcments 4» durch den Druck des Steuermediums im Raum 71, de nach unten auf die Hülse 60 wirkt, gehalten. Di abwärtsgerichtetc Kraft wird durch das Venlilelemen 46 auf die untere Vcntilbetätigungs- und Dichtungshüls 53 durch die Dichtungsfläche 56 am oberen Ende de ielzteren und die Kugelfläche 57 des Vcntilelemcnts 4 übertragen und drückt die Feder 51 zusammen. Unu diesen Umständen befindet sich das Ventilelement 46 i der Offcnstellung, wobei das Verhältnis der obc

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erwähnten Ventilkugelbetätigungszapfen 44 und des Schlitzes 45 am deutlichsten aus F i g. 6 ersichtlich ist. Es sei in diesem Zusammenhang noch vermerkt, daß das Ventilkugelelement 46 identische Schlitze 45 an seinen gegenüberliegenden Seiten aufweist, in die diametral 5 gegenüberliegende Zapfen eingreifen. Die detaillierte Konstruktion des Ventilkugelelementes 46 sieht vor, daß es an jeder seiner gegenüberliegenden Seiten einen flachen bzw. ebenen Sehnenabschnitt 90 an den diametral entgegengesetzt angeordneten Stangen 43 des Kugelträgers 40 aufweist. Der Schlitz 45 verläuft in bezug auf die Drehachse radial zum Ventilkugelelement 46, und in radialer Ausrichtung mit dem Schlitz 45 ragt ein Anschlag 91 von dem flachen Abschnitt 90 nach außen und bildet ein Paar rechtwinklig zueinander stehender Anschlagflächen 91;) und 916. Wenn sich das Ventilkugelement 46 in der in Fig.6 dargestellten Stellung befindet, liegt die Anschlagfläche 91a an der senkrechten Seitenwand 431.) der angrenzenden Stange

43 an und beschränkt dadurch die Drehung des Ventilelements 46 in Richtung des Pfeils auf eine Stellung, in der das Ventil offen ist. Die Anschlagfläche 916des Anschlags 91 liegt entsprechend der Darstellung in F i g. 5 an der Stangenfläche 43.7 an, um die Drehung des Ventilelements 46 auf die Stellung, in der das Ventil geschlossen ist, zu beschränken. Eine derartige Drehung zwischen der Offen- und Schließstellung wird durch eine Langs- bzw. Vertikalbewegung des Ventilelements 46 im Träger 40 hervorgerufen, wobei die beiden vertikalen Extremstellungen in den Fig. 5 und 6 dargestellt sind. Wie bereits erwähnt und im folgenden ausführlicher beschrieben, wird das Kugelelcment 46 durch eine Längsbewegung der oberen Betätigungshülse 60 und der unteren Betätigungshülse 53 längsverschoben, wie es in den F i g. 5 und 6 durch Pfeile angezeigt ist. Der Schlitz 45 ist derart ausgebildet, daß die erwähnte Drehung des Ventilelementes 46 hervorgerufen wird, wenn sich letzteres im Träger senkrecht bzw. in Längsrichtung bewegt. Zu diesem Zweck ist, wie aus den Fig. 5, 6 und 7 ersichtlich, der Schlitz 45 im Ventilelement 46 durch gegenüberliegende Wandungen 45a und 456 gebildet, die im rechten Winkel zueinander stehen und jeweils parallel zu den Anschlagflächcn 91a und 91 b verlaufen. Am Scheitel des zwischen den Wandungen 45«? und 456 gebildeten Winkels öffnet sich der Schlitz bei 45c- nach innen. Somit ist das Verhältnis zwischen dem Zapfen 44 und der Wandung 45a so, daß die Ventilkugel 46 aus der Stellung nach Fig. 5 in die Stellung nach F i g. 6 gedieht wird, wenn sie sich in bezug auf den Zapfen 44 nach unten bewegt, und umgekehrt kommt die ebene Wandung 456 am Zapfen

44 zur Anlage und dreht die Ventilkugel bei deren Aufwärtsbewegung aus der Stellung nach F i g. b in die Stellung nach F i g. 5. Wenn sich das Ventileleinent 46 in der Stellung nach Fig. 5 befindet, ist der Zapfen 44 jedoch von der ebenen Wandung 456 frei, so daß eine freie Längsbewegung der Ventilkugel 46 möglich ist, nachdem die Anschlagfläche 916 an der Stangen wand 43./ zur Anlage gekommen ist. Eine entsprechend begrenzte freie Abwärtsbewegung der Ventiikugel 46 t« ist in der üffenstellung nach F i g. 6 möglich, wobei der Zapfen 44 die Schlitzwand 45a freigibt, wenn die Anschlagfläche 91a an der Seitenwandung 43a der Stange 43 anliegt. Eine derartige Verbindung der Ventiikugel 46 und des Drehzapfens 44 mit freier bzw. <\s verlorener Bewegung entlastet die Verbindung von möglicherweise Beschädigungen hervorrufenden Kräften, wenn sich die Vcntilkugel in der Schließ- oder Offenstellung befindet.

Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist folgende:

Der Rohrstrang T mit der darin installierten Absperreinrichtung V wird in das Bohrloch an die gewünschte Stelle abgelassen, wobei die Dichtungspakkung 10 den Ringraum zwischen dem Rohrstrang und dem Gehäuse Cabdichtet. und die Steuermediumleitung wird gleichzeitig mit dem Rohrstrang Tin das Bohrloch eingelassen. Unter normalen Bedingungen befindet sich die Absperreinrichtung V in dem in den Fig. 3a bis 3c gezeigten Zustand, wenn sie in das Bohrloch eingelassen wird, wobei die Betätigungsfeder 51 das Betätigungsund Ventilsitzhülsenelement 53 nach oben in Dichtungseingriff mit der Ventiikugel 46 drückt, so daß letztere durch die Kraft der Feder 51 in der Schließstellung nach F i g. 5 gehalten wird. Die obere Betätigungshülse 60 ist in ihrer Aufwärtsbewegung durch Anlage des oberen Endes des Kolbens 66 am Zylinderkopf 65 im Steuermediumdruckraum 71 begrenzt, und die Ventilkugel 46 wird daher unter Druck zwischen der unteren Betätigungshülse 53 und der oberen Betätigungshülse 60 unter dem Einfluß der Feder 51 und des Differenzdrucks gehalten, der durch im Bohrloch vorhandenes Strömungsmedium hervorgerufen wird, das auf die Differenzdruckfiäche der unteren Betätigungshülse 53 einwirkt, wenn dessen Dichtungsfläche 56 in Dichtungseingriff mit der Ventilkugel 46 steht.

Wenn das Unterwasserventil geöffnet werden soll, damit das Bohrloch fördern kann, wird ein Steuermediumdruck in den Raum 71 über den Stcuermediumrohrstrang CF von der Quelle 11 eingeführt. Dieser Steuermediumdruck wirkt auf den Kolben 68 der By-pass-Ventilhülse 67, um letztere aus der Stellung nach F i g. 3a nach unten in die Stellung nach F i g. 4a zu drücken. Der auf den Kolben 68 einwirkende Steuermediumdruck überwindet die elastischen Sperrfinger 74, so daß diese nach außen gleiten und von der Schulter 76 freikommen. Wenn sich die By-pass-Ventilkanäle 77 in der Ventilhülse 67 und die Kanäle 78 in der Betätigungshülse 60 in Übereinstimmung befinden, wird eine Strömungsmittelverbindung durch die Längskanäle 55 im unteren Gehäuseabschnitt 26 und rundum die Außenseite der Ventiikugel 46, durch die offene By-pass-Ventilcinrichtung, sowie in den Rohrstrang 7 oberhalb der geschlossenen Vcntilkugel 46 gebildet. Wenn daher das Strömungsmedium im Rohrstrang 7 unter und über dem Kugelventil egalisiert ist, wird die Bewegung des letzteren aus der Schließstellung in die Offenstellung erleichtert und der Reibungseingriff der Hülscndichtungsflächcn 56 und 61 mit der Diclnungsfläche 57 der Ventilkugel 46 wesentlich herabgesetzt.

Daraufhin kann, um gegebenenfalls die Reibung zu überwinden, zum Öffnen des Kugelventil der Steuermediumdruck im Steuurmediumdruckraum 71 erhöhl werden, der auf die Kolbenfläche der BiMiiligimgshülse 60 einwirkt, um letztere nach unten aus der Stellung nach F ig. 4a in die Stellung nach F i g. 2a zu bewegen Während einer derartigen Abwärtsbewegung ist das Bv-pass-Ventil 67 an einer weiteren Abwärtsbewegung dadurch gehindert, daß es an den Enden 34 der iir Winkelabstand angeordneten Anschlagfinger 13 /.tu Anlage kommt. Wenn sich die I lülse 60 abwärts bewegt wird die Ventiikugel 46 entsprechend nbwärts bewegt und wenn die Wandung 45a des zugehörigen Schlitze? 45 die ortsfesten Betätigungs/apfeii berührt, wird dk Ventiikugel 46 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, bi< die Anschlagfläche 91a die Anschlagwandung 43a de.·

Ventilkugelträgers 40 berührt, zu welcher Zeit entsprechend der Darstellung in F i g. 6 die ebene Wandung 45<) und der Zapfen 44 voneinander frei sind, so daß sämtliche Kräfte in Längsrichtung von der Betätigungshülse 60 durch die Dichtungsf lachen 61,57 und 56 auf die Feder 51 übertragen werden können, ohne daß eine derartige Kraft an den Drehzapfen und Schlitzen des Kugelventils angreift. Das Bohrloch kann dann fördern, solange der Druck im Steuermediumdruckraum 71 eine abwärtsgerichtete Kraft auf die Hülse 60 ausübt, die die gegengerichtete Aufwärtskraft übertriffi, welche durch Kombination der Feder 51 und des auf die untere Betätigungshülse 53 wirkenden Druckes erzeugt wird.

Falls sich aus irgendeinem Grund der Steuermediumdruck verringert, etwa aufgrund eines Schadens an der Steuermediumleitung CFzwischen der Abspeneinrichtung V und der Plattform P, oder wenn aus einem anderen Grunde gewollt der Steuermediumdruck herabgesetzt wird, um das Bohrloch zu schließen, wirken die Feder 51 und der Bohrlochmediumdruck nach oben auf die untere Beiätigungshülse 53 und überwinden die verbleibende abwärtsgerichtete, vom Steuermediumdruck hervorgerufene Kraft. Wenn die Betätigungshülse 53 die Vcnlilkugel 46 nach oben bewegt, berühren die Zapfen 44 die entsprechenden ebenen Wände 456 der Schlitze 45 und bewirken eine Drehung der Kugel 46 im Uhrzeigersinn aus der Stellung nach F i g. 6 in die Stellung nach F i g. 5, bis die Anschlagfläche 916 an der Ventilkugcl 46 die Anschlagflache 43<-i am Kugelträger 40 berührt. Daraufhin können die geschlossene Ventilkugel und die Betätigungshülse 53 und 60 nach oben gleiten, bis der Kolben 66 den Zylinderkopf 65 berührt. Daraufhin wird die Ventilkugel 46 unter Druck zwischen den Betätigungshülsen 53 und 60 unter dem Einfluß der Feder 51 und dem Bohrlochinediumdruck unterhalb der Ventilanordnung gehalten.

Aus der obigen Darstellung ergibt sich, daß die zum automatischen Schließen des Ventils erforderliche Kraft der Feder 51 bis zu einem gewissen Grade von der Tiefe des Bohrlochs abhängt, in der die Absperreinrichtung V angeordnet ist, d. h. vom hydrostatischen Druck der Steuermediumsäule über der Ventilanordnung. Somit muß die Feder 51 bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung stark genug sein, den Flüssigkeitsdruck des Steuermediums zu überwinden. Eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, die in den Fig. 10a bis 10c dargestellt ist, gestaltet die Verwendung einer oder mehrerer F.rgänzungsfedern, die über dem Kugelventil angeordnet sind und dazu beitragen, den hydrostatischen Druck des Steuermedi· ums zu überwinden, mit dem Ergebnis, daß die Kraft der Feder unter dem Kugelventil bedeutend herabgesei/.i werden kann, derart, daß lediglich die untere BetätigiiMgshülsc 53 gegen das Kugelventil mit ausreichender Kraft bewegt wird, um die Kugel 46 in eine Schließstellung zu drehen, wenn sich die obere Betätigungshülse 60 aufwärts bewegt, und um die anfängliche Dichtungsberührung zwischen den Dich-Hingsflächen der Kugel und der Betätigungshülse aufrechtzuerhalten. Wie sich aus den Fig. 10c, 1Od und 1Oe ergibt, entsprechen das By-pass-Ventil, das Kugelventil, die entsprechenden Beiätiguiigshülsen und die untere Feder sämtlich der oben beschriebenen Ausführungsform und besitzen daher die gleichen Be/.ugszeichen.

Oberhalb der By-passVentilhülse 67 sind jedoch der obere Gehäuscabschnitt 21 und die obere Ventilbelätigungshülse 60 abgeändert und bestehen aus Baugliedern bzw. Federeinheiten mit einem äußeren rohrförmigen Gehäuse 1121 und einem inneren rohrförmigen Gehäuse 160. Der Gehäuseabschnitt 21 ist, wie aus den Fig. 10a bis 10c ersichtlich, mit einem Hals 122 mit Außengewinde versehen, mit dem ein sich aufwärts erstreckender äußerer Hülsenabschnitt 123 verbunden ist, an dessen oberem Ende sich ein Hals 124 mit Außengewinde befindet, Das Gehäuse 121 umfaßt somit einen obersten Abschnitt 125, der auf den Hals 124 aufgeschraubt ist und an seinem oberen Ende den Steuerdruckmediumeinlaß 172 aufweist, der durch die Steuerdruckarmatur 173 mit der Steuermediumleitung CFverbunden ist. Die Innenhülse bzw. Gehäuseanordnung 160 besitzt ein unteres Rohrstück 160a, das bei 161 mit dem oberen Ende der Hülse 60 verschraubt ist und sich nach oben in den äußeren Gehäuseabschnitt 123 erstreckt und mit diesem einen Ringraum 126 ausbildet. In diesem Ringraum 126 befindet sich eine Schraubendruckfeder 151 zwischen den nach oben weisenden Enden 128 des Gewindehalses 122 und einer nach unten weisenden Schuller 129 an einem mit Innengewinde versehenen Verbindungsende 130 des Rohrstücks 160a.

In das Verbindungsende 130 des Innengehäuseteils 160;i ist ein sich nach oben erstreckender rohrförniiger Abschnitt 1606 eingeschraubt, der an seinem oberen Ende einen verbreiterten Endabschnitt 160c aufweist, der eine nach unten weisende Schulter 160c/gegenüber dem oberen Ende 1246 des Halses 124 des äußeren Gehäuseabschnitts 123 bildet. Zwischen den Schultern 1606 und 1246 befindet sich eine weitere Schraubendruckfeder 251, die eine nach oben gerichtete Kraft auf die Betäligungshülsenvcrlängerung 1606 ausübt. In einer Bohrung 174 im Ende 160c der Hülsenverlängerung 1606 ist eine Dichtungshülse 175 gleitbar angeordnet, an der ein von der Hülse 160c getragener Dichtungsring 166 anliegt. An ihrem oberen Ende besitzt die Dichtungshülse 175 eine sich nach außen erstreckende Schulter 177, die auf einer Innenschulter 178 in der oberen Gehäuseverlängerung 125 ruht. Ein weiterer Dichtungsring 179 liegt an der Dichtungshülse 175 an, um den Steuermediumdruck innerhalb des die Feder 251 enthaltenden Ringraums 180 zu halten. Bei dieser Ausführungsform ist der Rohrstrang Tbei 181 mit einer Verbindungshülse 182 verbunden, die bei 183 in das obere Ende der oberen, äußeren Gehäuseverlängerung 125 eingeschraubt ist. Hieraus ergibt sich, daß der Steuermediumeinlaß 172 mit dem Ringraum 180 und durch den Hals 124 mit dem Ringraum 126 in Verbindung steht, der seinerseits durch den Hals 122 mit dem Bypass-Ventil-Kolbenraum in Verbindung steht, um wie aus Fi g. 10c ersichtlich ist, den By-pass-Ventilkolbcn 68 dem Steuermediumdruck auszusetzen, wobei die Kolbenfläche der Betätigungshülsc 60 auf den Druck des Stcuermediums anspricht, um eine nach unten gerichiicte Kraft zur Überwindung der kombinierten Kraft der Federn 51, 151 und 251 zu erzeugen. Somit braucht die Feder 51 unter dem Kugelventil 46 nicht sn stark /.1:1 sein, daß sie den hydrostatischen Druck des .Steuermediums überwindet. Wenn die Abspcrreinrichlung V an tieferen Stellen im Bohrloch eingesetzt werden soll, wo der Steuermediumdruck größer ist, können zusätzliche Federbaucinhcilcn mit einer inneren Betätigungshülsenverlängerung und einer äußeren Gehäuseverlängerung sowie einer Druckfeder verwendet werden.

Das Unterwasser-Absperrvcnlil nach der Erfindung kann auch in einer Einrichtung eingebaut sein, die an

13 14

einem Drahtseilwerkzeug in das Bohrloch eingelassen wobei die Schrägfläche 411 an den jeweiligen Ansätzen

und herausgefahren werden kann. Eine derartige 406 die Finger bei Eingriff mit der Schulter 308 nach

Anordnung ist in den F i g. 11 a bis 11 f dargestellt. innen führt. Dementsprechend kann die untere Schräg-

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung besitzt die fläche 412 an den Ansätzen 406 die Sperrfinger nach Förderleitung T ein Ansatzverbindungsstück 300, das 5 innen führen, wenn die Ventilanordnung an einem bei SOl und 302 mit der Leitung T verschraubt ist. Das Laufwerkzeug in das Ansatzstück 300 abgesenkt und die Ansatzstück 300 besitzt eine zylindrische Innenwandung Abfanghülse 408 durch den Stecher des Lauiwerkzeu-303, wobei ein EinlaSkanal 304 in das Ansatzstück aus ges im heruntergedrückten Zustand gehalten wird,
einem Anschlußstock 305 führt, dem das Steuermedium Die Unterwasser-Ventilanordnung nach dieser Ausaus der Steuermediumleitung CF zugeführt wird. An io führungsform der Erfindung entspricht im allgemeinen seinem oberen Ende besitzt das Ansatzstück 300 eine der in den Fig. 10a bis 1Oe dargestellten Ausführungsinnere Ringnut 306, die sich zwischen einer unteren form, und zwar insofern, als ein Paar Schraubendruckfe-Ansatzschulter 307, die nach oben gerichtet ist, und dem 351 und 451 vorgesehen sind, um eine aufwärtsgeeiner nach unten gerichteten, gegenüberliegenden richtete Kraft aul die obere Ventilbetätigungs- und Schulter 308 befindet. Ein Dorn 309 besitzt einen 15 Sitzhülse 360 auszuüben, und eine weitere Schraubenfe-Laufhals 310, der mit seinem oberen Ende bei 311 und der 551 unterhalb aes Kugelventil·. 346 angeordnet ist, bei 312 mit einem langgestreckten rohrförmigem die nach oben auf die untere Ventilbetätigungs- und Gehäuse 313 verbunden ist. Sitzhülse 353 wirkt, so daß die Feder 551 nicht den

Dieses Gehäuse 313 besitzt eine obere, nach außen hydrostatischen Druck im Steuermediumrohrstrang CF

vorragende Schulter 314 gegenüber dem unteren Ende 20 überwinden muß. 3ei der Ausführungsform nach den

315 des Dorns 309 und bildet eine Ringnut, die eine Fi g. 1 la bis 1 If ist der obere und äußere Gehäuseab-

Dichtungspackung 316a, im dargestellten Ausfühmngs- schnitt 325 durch eine Kupplung 324 mit einem sich nach

beispiel eine herkömmliche Lederpackung, aufnimmt, unten erstreckenden äußeren Gehäuseabschnilt 323

um eine Abdichtung in der Bohrung 303 über dem verbunden, der seinerseits durch eine Kupplung 322 mit

Einlaß 304 zu bilden. Unter dem Einlaß 304 besitzt das 25 einem weiteren sich nach unten erstreckenden Gchäu-

Gehäuse 313 eine nach unten weisende Schulter 317 seabschnitt 321 verbunden ist, wobei letzterer bei 3256

gegenüber dem oberen Ende 318 eines oberen, äußeren mit dem unteren Gehäuseabschnitt 326 verschraubt ist.

Gehäuseabschnittes 325, mit dem das Gehäuse 13 bei Der Ventilkugelträger 340 ist zwischen der nach unten

325a verschraubt ist. Zwischen den Schultern 317 und weisenden Schulter 336 im Gehäuseabschnitl 321 und

318 befindet sich eine weitere Dichtungspackung 3166. 30 dem oberen Ende 327 des unteren Gehäuscabschnitts

in der dargestellten Ausführungsform eine Lederpak- 326 angeordnet.

kung, die mit Dichtungseingriff in der Bohrung 303 unter Die Feder 551 liegt an einem Zwischenflansch 352 an

dem Einlaß 304 liegt. Diese Dichtungspackungen 316a der unteren Betätigungshülse 353 an, und letztere

und 3166 umfassen den Einlaß 304, wenn der Dorn 309 besitzt einen Schürzenbereich 353a, der gleitbar in

an seinem Platz in der Bohrung 303 abgesenkt ist und .?.s einem unteren Gehäuseende und Federsitz 328 an-

ITtit einer an der oben erwähnten Schulter 307 zur geordnet ist, um die Feder 551 einzuhüllen. Das obere

Anlage kommenden, nach außen vorragenden Schulter Ende 362 der Innenhülse bzw. Ventilbetätigung 36C

309a im Ansatzstück 300 aufsitzt. erstreckt sich axialverschiebbar in der Bohrung 363 des

Zum lösbaren Verriegeln des Dorns 309 im Gehäuses 313 und steht mit einer Dichtung 364 in

Ansaizstück 300 ist eine Verriegelung 400 vorgesehen. 40 Dichtungseingriff, um das Steuerdruckmedium im Raum

Diese Verriegelung umfaßt ein Verriegelungselement 371 unterhalb der Dichtung 364 zu halten, wobei da;

401 mit einem oberen Ring 402, der zwischen einer nach Steuerdruckmedium zum Raum 371 durch einen Kana

oben weisenden SchuUer 403 des Dorns 309 und dem 372 im Gehäuse 313 Zugang hat. Die Innenhülse bzw

unteren Ende 404 des Halses 310 festgelegt ist. Vom Gehäuseanordnung 316 umfaßt ein unteres Rohrstück

Ring 402 gehen mehrere, mit gegenseitigem Winkelab- 45 360a, das durch eine Verbindung 361 mit dem oberer

stand angeordnete elastische bzw. federnde Sperr- bzw. Ende der Hülse 360 verschraubt ist und sich nach ober

Klemmfinger 405 mit nach außen vorspringenden im äußeren Gehäuseabschnitt 323 erstreckt, um mil

Ansätzen 406 ab, die radial nach außen in die Nut 306 im diesem einen Ringraum 326 auszubilden. Innerhalt

Ansatzstück 300 gelangen können und verhindern, daß dieses Ringraums 326 befindet sich die Schraubendruck·

die Ventilanordnung im Ansatzstück nach oben durch 50 feder 351 zwischen dem nach oben weisenden Ende 32f

Strömungsmediumdruck unterhalb der Ventilanord- der Kupplung 322 und einer nach unten weisender

nung bei geschlossenem Ventil geschoben wird. Schulter 329 an einem mit Innengewinde versehener

Die Sperrfinger 405 werden in der in Fig. lla Kupplungsetide330des Rohrstücks360a.

gezeigten Sperrstellung durch einen oberen Endring 407 In das Kupplungsende 330 des inneren Gehäuseteil;

an einer Abfanghülse 408 gehalten, die normalerweise 55 360a ist ein sich nach oben erstreckender rohrförmige

durch eine Schraubenfeder 409 nach oben gedrückt Teil 3606 eingeschraubt. Diese Rohrstück 3606 besitz

wird, welche zwischen den Endring 407 und das obere an seinem oberen Ende einen erweiterten Endabschnit

Ende des rohrförmigem Gehäuses 313 gelegt ist. Jedoch 360c, der eine nach unten gerichtete Schulter 360i

kann, wie bekannt, ein Drahtseil-Rückholwerkzeug bzw. gegenüber dem oberen Ende 3246 des Halses de

Laufwerkzeug mit dem Laufhals 310 in Eingriff gebracht 60 Außengehäuseverbindung 324 bildet. Zwischen dei

werden, um die Anordnung aus dem Ansatzstück 300 Schultern 3606 und 3246 befindet sich die Schrauben

auszufahren. Derartige Laufwerkzeuge besitzen einen druckfeder 451.

mit dem Endring 407 in Eingriff bringbaren Stecher, um Die Hülsenanordnung 360 trägt eine By-pass-Ventil

die Abfanghülse 408 nach unten unter die unteren Enden hülse 367 mit einem ringförmigen Zwischenkolbenab

der Sperrfinger 405 zu schieben. Wenn die Abfanghülse fts schnitt 368, der mit einer Außendichtung 369 versehe

nach unten gedrückt ist, können sich die Sperrfinger 405 ist, die gleitbar in der Bohrung 331 des äußere

frei radial nach innen in im Dorn 309 gebildete Schlitze Gehäuseabschnitts 321 liegt. Das Rohrstück 3606 trag

410 biegen, wenn sich die Anordnung nach oben bewegt, eine Innendichtung 370, die gleitbar an der By-pasi

is

Ventilhülse 367 anliegt. Hieraus ergibt sich, daß zwischen dem Ringkolbcn 3^8 und der oberen Dichtung 364 ein lüngsverlaufender ringförmiger Druckraum 371 gebildet ist. zu dem Steuermedium durch den Kanal 373 Zutritt hat. Die effektive Druckfläche der Hülse 360 im s Raum 37· i^st die Differenz zwischen dem Außendurchm'esser des Rohrstückes 360b, an der die Veniilhülse 367 angeordnet ist, und dem oberen Ende 362 geringeren Durchmessers des Rohrstücks 360£>.

Die oben erwähnte By-pass-Ventilhiilse 367 kann normalerweise in der in Fig. lic gezeigten Stellung mittels mehrerer sich nach oben erstreckender, normalerweise nach innen eingezogener, jedoch elastisch bzw. federnd nach außen aufweitbar Spannbzw. Sperrfinger 374 gehalten weiden, die nach innen berichtete Ansätze 375 an ihren oberen Knden aufweisen, weiche mit einer nach acilien vorspringenden

Schulter 376 an dem Rohrstiiek 360.6 in Eingriff bringbar sind. Unter dem Kolbenabschnitt 368 besitzt die Hy-pnss-Veniilhülse 367 eine geeignete Anzahl radialer liy-pass-Kanäle 377, die in einer, in F ig. I Ie dargestellten Stellung der Hülse 367 mit Abstand über einer geeigneten Anzahl radialer Kanüle 378 in dem Rohrsuiek 360/? angeordnet sind, die jedoch in einer /weiten Stellung, wenn die Sperrfinger 374 freigegeben sind und die By-pass-Ventilhiilse 367 nach unten verschoben worden ist. mit den Kanälen 378 ir Verbindung stehen. Der untere kanalfreie Abschnitt i7^c. der fty-pass-Ventilhiilse 367 bildet eine innere Zylinder fläche 380. an der eine obere Ringdichtung 381 und eini untere Ringdichtung 382 anliegen, /wischen denen dii Kanäle 378 angeordnet sind, so dall der Uohrlochmedi iimdruck in der Stellung der Fig. lic die Veniilhülsi 367 nicht umgehen kann.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims (21)

Patentansprüche:

1. In eine Förderleitung eines Bohrlochs einsetzbare Unterwasser-Absperreinrichtung für Tiefbohrungen, mit einem einen durchgehenden Strömungs- S kanal enthaltenden Gehäuse, einem Absperrventil mit einem zwischen einer ersten, den Strömungskanal schließenden und einer zweiten, den Strömungskanal offenhaltenden Stellung verschiebbaren Ventilelement, einer Betätigungseinrichtung zum Bewegen des Ventilelementes zwischen den beiden Stellungen, welche einen Steuermedium-Druckraum zum Bewegen des Ventilelements in die Offenstellung umfaßt, und mit einer auf den Dfuck des Boiirlochmediums in der Förderleitung ansprechenden Einrichtung zum Drücken des Ventilelementes in die Schließstellung bei Verringerung des Druckes des Steuermediums im Druckraum, dadurch gekennzeichnet, daß ein By-pass-Ventil vorgesehen ist, das durch den Druck des Steuermediums im Druckraum für einen Druckausgleich des Bohrlochmediums am Absperrventil vor Bewegung des Ventilelements aus der Schließ- in die Offenstellung betätigbar ist.

2. Absperreinrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (46) aus einer Kugel mit sich durch diese hindurcherstreckendem Strömungskanal und einer kugeligen Dichtungsfläche (57) besteht und die Betätigungseinrichtung im Gehäuse längsbewegliche, auf den Steuermediumdruck im Druckraum (71) und den Druck des Bohrlochmediums ansprechende Betätigungshülsen (53, 60) mit mit der kugeligen Dichtungsfläche der Kugel in Eingriff stehenden Dichtungsflächen (56, 61) und eine Einrichtung zum Drehen der Kugel zwischen der ersten und der zweiten Stellung bei Längsbewegung der Betätigungshülsen umfaßt.

3. Absperreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung durch eine Federanordnung (51, 151, 251) entgegen dem Steuermediumdruck beaufschlagt ist.

4. Absperreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung (51, 151, 251) aus mehreren Federbaueinheiten besteht.

5. Absperreinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkugel (46) im Bereich ihrer beiden Endstellungen in dem Gehäuse(20) längsverschieblich gelagert ist.

6. Absperreinrichtung nach einem der Ansprüche

2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Drehen der Ventilkugel (46) ein Halteglied (40) für diese aufweist und das Halteglied (40) sowie die Ventilkugei 46) einander zugeordnete Zapfen (44) und Zapfeneingriffstlächen (45a, 45b, 45c) zum Drehen der Ventilkugel zwischen der ersten und der zweiten Stellung aufweisen.

7. Absperreinrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (44) und Zapfeneingriffsflächen (45a, 456, 45c) zur Längsverschiebung der Venlilkugel (46) in bezug auf das Gehäuse (20) im Bereich ihrer beiden Endstellungen vorgesehen sind.

δ. Auswerfeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Drehen der Ventilkugel (46) zwischen der ersten und der zweiten Stellung ein Halteglied (40) im Gehäuse (20) aufweist, das die Ventilkugel für eine Drehbewegung und für eine Längsbewegung in bezug auf das Halteglied abstützt, wobei das Halteglied gegenüberliegende Zapfen (44) besitzt, welche mit Zapfeneingriffsflächen (45a, 456,45c) der Ventilkugel zum Drehen der Ventilkuge! in Eingriff bringbar sind.

9. Absperreinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (44) und Zapfeneingriffsflächen (45a, 450) bei Drehung der Ventilkugel (46) in eine der beiden Endstellungen für eine weitere nichtdrehende Längsbewegung der Ventilkugel außer Eingriff bringbar sind.

10. Absperreinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung der Ventilkngel (46) in die erste und die zweite Stellung durch eine Anschlageinrichtung begrenzt ist:

1J. Absperreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuermediumdruckraum (71) durch eine im Gehäuse (20) hin- und herbewegliche, mit dem Ventilelement (46) zu dessen Verschieben in Eingriff befindliche Betätigungshülse (60) begrenzt ist. die mit einem auf den Mediumdruck im Druckraum ansprechenden Kolben (66) zum Verschieben der Hülse in einer Richtung ausgerüstet ist.

12. Absperreinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das By-pass-Ventil eine auf der Beiätigungshülse (60) verschiebbare Ventilhülse (67) aufweist, die Ventilhülse und die Betäligungshülse bei in unterer Stellung befindlicher Ventilhüise miteinander in Verbindung stehende Kanäle (77, 78) besitzen, eine die Kanäle bei in oberer Stellung befindlicher Ventilhülse trennende Dichtungseinrichtung vorgesehen ist und die Ventilhüise mittels eines an ihr vorgesehenen Kolbens (68) in die untere Stellung in Abhängigkeit vom Steiiermediumdruck im Druckraum (71) bewegbar ist.

13. Absperreinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilhülse (67) und die Betätigungshülse (60) mit einer die Ventilhülse in der oberen Stellung lösbar haltenden Sperreinrichtung versehen sind, die durch den Druck des im Druckraum (71) befindlichen Steuermedium gegen den Kolben (68) lösbar ist.

14. Absperreinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilhülse (67) und das Gehäuse (20) aneinander anlegbare Einrichtungen für eine Begrenzung der Abwärtsbewegung der Ventilhülse aufweisen.

15. Absperreinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungshülse (60) in der unteren Stellung durch die lösbare Sperreinrichtung haltbar ist.

16. Absperreinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungshülse (60) eine untere an der Dichtungsfläche (57) des kugelförmigen Ventilelementes anliegende Dichtungsfla'che (61) besitzt und daß eine untere, im Gehäuse unter dem Ventilelement hin- und herbewegliche Beiätigungshülse (53) mit einer oberen, an der Dichtungsfläche des kugelförmigen Ventilementes anliegenden Dichtungsfiäche (56) und eine Einrichtung für eine aufwärtsgerichtete Druckbeaufschlagung der unteren Betätigungshülse (53) vorgesehen sind, wobei das kugelförmige Ventilelement (46) zwischen der ersten und der zweiten Stellung durch die Betätigungshülsen (53, 60)

1.

drehbar ist.

17. Absperreinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für eine aufwärtsgerichtete Druckbea'ifschlagung der unteren Betätigungshülse (53) eine Feder 51) umfaßt.

18. Absperreinrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die unten Betätigungshülse (53) für eine aufwärtsgerichtete Druckbeaufschlagung eine dem Druck des Bohrlochmediums ausgesetzte Kolbenfläche aufweist.

19. Absperreinrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Betätigungshülse (60) in Aufwärtsrichtung federbeaufschlagt ist,

20. Absperreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (20) mit der Bohrmediumförderleitung (T) verschraubt ist.

21. Absperreinrichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (313) äußere zylindrische Dichtungspackungen (316a, 3166) in axialem Abstand und einen Kanal 372) zum Steuermedium-Druckraum (371) hin zwischen den Dichtungspackungen, eine mit einem Laufwerkzeug in Eingriff bringbare Einrichtung und eine durch das Laufwerkzeug lösbare Sperreinrichtung zum Halten der Dichtungspackungen in Dichtungsstellung in einem Ansatzstück (300) in der Bohrmediumförderleitung (T) aufweist.