DE2337682A1

DE2337682A1 - Absperrventil fuer tiefbohrungen

Info

Publication number: DE2337682A1
Application number: DE19732337682
Authority: DE
Inventors: Talmadge Layne Crowe
Original assignee: Baker Oil Tools Inc
Current assignee: Baker Hughes Oilfield Operations LLC
Priority date: 1972-07-28
Filing date: 1973-07-25
Publication date: 1974-02-07
Also published as: US3912008A; GB1405728A

Description

PATENTANWÄLTE

DiPL₁-INe. DR. IUR. Dli-L.-ΙΝΘ. VOLKER BUSSE DIETRICH BUS3E

45 OSNABROCK, den 24. Juli 1973

MOSERSTRASSE 2O/24 L/ Lu Baker Oil Tools, Inc.,

7^00 East Slauson Avenue, Los Angeles,

California 90040, U.S.A.

Absperrventil für Tiefbohrungen

Die Erfindung betrifft ein Absperrventil für Tiefbohrungen mit einem langgestreckten Ventilgehäuse mit einem sich durch dieses erstreckenden Strömungskanal, einem im Ventilgehäuse angeordneten, zwischen einer den Strömungskanal schließenden und einer den Strömungskanal offenhaltenden Stellung verschiebbaren Ventilelement, einer Einrichtung zum Verschieben des Ventilelements aus der Offenstellung in die Schließstellung, einer auf einen Steuermeaiumdruck ansprechenden Einrichtung mit einem Steuermediumdruckraum zum Verschieben des Ventilelements aus der Schließ- in die Offenstellung und einer Ventilbetätigungseinrichtung mit einer einen dem Steuermediumdruck im Steuermediumdruckraum ausgesetzten Kolben aufweisenden Betätigungshülse.

Einfderartiges Absperrventil bildet den Gegenstand der älteren Patentanmeldung P 23 13 357.5.

309886/0478

ORIGINAL INSPECTED

Beim Fördern von Strömungsmedien, z.B. von Öl und/oder Gas, aus Bohrlöchern ist es üblich, automatisch schließende Absperrbzw. Sicherheitsventile vorzusehen, die im Bohrloch angeordnet sind und durch einen Steuermediumdruck offengehalten werden. Die Ventile schließen automatisch, wenn der Steuermediumdruck absichtlich verringert wird, damit die Ventile schließen können, oder wenn an der Steueranlage am Bohrlochkopf oder an einer schwimmenden Plattform ein Schaden auftritt.

Derartige Ventile werden unter dem Bohrlochkopf und im Falle von Gewässerbohrungen unter der Gewässersohle in einer solchen, erforderlichen bzw. durch Regulierung festgesetzten Tiefe eingesetzt, daß die Bohrungen im Falle eines durch Erdverschiebung oder Bodenabsenkung verursachten Bohrlochschadens geschlossen werden können, um den Verlust wertvoller Bohrmedien durch Ergießen ins Wasser sowie die Verunreinigung des Gewässers und der Küste zu vermeiden.

Eine große Anzahl von Bohrlöchern fördern aus mit Abstand voneinander angeordneten Bohrlochzonen durch gesonderte Förderrohrstränge, wobei ein Sicherheits- bzw.Absperrventil für jede Zone erforderlich ist. Da von Zeit zu Zeit verschiedene Wartungsbzw. Reparaturarbeiten durch die Rohrstränge ausgeführt werden müssen, ist es erwünscht, daß die Sicherheitsventile eine volle Bohrungsöffnung besitzen, dia den Durchgang von Seilwerkzeugen durch die Sicherheitsventile armöglicht. Andererseits ist es auch erwünscht, daß die Sicherheitsventile leicht avu dem Bohrloch für eine Wartung oder Reparatur entfernt werden können.

309886/0478

Zwar sind zum Einlassen in das Bohrloch, Pestsetzen in einem Sitz an einem Seil und Apportieren am Seil geeignete Sicherheitsventile verhältnismäßig einfach einzufassen und zu apportieren, ohne daß es nötig ist, den Rohrstrang aus dem Bohrloch zu ziehen, jedoch besitzen derartige Seilventile im allgemeinen keine volle Bohrungsöffnung, durch die War-tungs- unri dergleichen Arbeiten durch den Förderrohrstrang hindurch vorgenommen werden können, insbesondere wenn das Bohrloch mit einem verhältnis-^ mäßig kleinen Gehäuse ausgekleidet ist, was auch einen kleinen Ventildurchmesser bedingt.

Ventile mit voller Bohrungsöffnung sind bislang in den 'Rohrsträngen zusammengebaut bzw. installiert und im Rohrstrang in das Bohrloch eingelassen worden. Bei einer Reparatur oder Wartung derartiger Rohrstrang-Sicherheitsventile ist es daher erforderlich, daß der gesamte Rohrstrang mindestens soweit, bis das Ventil zugänglich ist, hochgewunden wird, Derartige Arbeiten gehen im allgemeinen mit einem Stillsetzen der Bohrung mit daraus resultierender Beschädigung der Förderformation einher und bedingen die Verwendung schwerer Hebeeinrichtungen zum Anheben eines gesamten Rohrstrangs, der mehrere Tausend Fuß lang sein kann.

Zusätzlich ist bei einer mit einem Gehäuse verhältnismäßig kleinen Durchmessers ausgekleideten Gewässerbohrung die Größe der Rohrventile, die in das Bohrloch am Strang wie auch am Seil eingelassen werden können, entsprechend beschränkt.

3 098RR/rU78

In der gleichrangigen Patentanmeldung P 23 £-3—3^h-5~-ist eine Unterwasserabsperreinrichtung für mehrere Bohrlochzonen beschrieben, die für die 'Steuerung eines Mehrfachzonenbohr'lochs geeignet ist. Die Unterwasserabsperreinrichtung wird hierbei in das Bohrloch an oberen Rohrsträngen eingelassen und in eine in einer Rohrhängevorrichtung vorgesehenen Aufnahme festgesetzt, wobei die. Rohrhängevorrichtung im Bohrlochgehau.se, z.B. unter der Gewässersohle im Falle einer Gewässerbohrung, verankert ist und das überwiegende Gewicht der von der Rohrhängevorrichtung herabhängenden Förderrohre trägt. Die Mehrfach-Absperreinrichtung kann hierbei leicht aus der Rohrhängevorrichtung apportiert werden, ohne daß der gesamte Förderrohrstrang aus dem Bohrloch gezogen und ohne daß das Bohrloch stillgesetzt werden muß. Obwohl jedoch das Ziehen der oberen Rohrstränge und der Unterwasserabsperreinrichtung aus der Rohrhängevorrichtung vergleichsweise leicht vonstatten gsht, ergibt sich hierbei ein Verlust an Förderzeit aus den mehreren Bohrlochzonen.

Die Erfindung schafft hier Abhilfe und ist ausgehend von einem Absperrventil der eingangs angegebenen Art im wesentlichen gekennzeichnet durch eine Hilfseinrichtung zum Verschieben der Betätigungshülse für ein Bewegen des Ventilelements aus der Schließ in die Offenstellung. Hierbei kommt die Hilfseinrichtung zum Verschieben des Ventilelementö in die Offenstellung mittels anderer mechanischer Einrichtungen zum Einsatz, wenn die auf den Steuermediumdruck ansprechende Betätigungseinrichtung ausfällt und dennoch die betreffende Bodenzone im fördernden Zustand verbleiben soll, bis die Unterwasserventilanordnung aus dem Bohrloch

ORIGINAL INSPECTED

309886/0478

aus einem gegebenen anderen Grund aufgeholt wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Unterwasser-Absperrventil vorgesehen, das Einrichtungen zur Aufnahme eines an einem Seil apportierbaren Hilfsabsperrventils aufweist, das durch Steuermediumdruck aus derselben Quelle, die das Rohrstrangventil offenhält, offenbar und durch Bohrlochmediumdruck schließbar ist, wodurch die Sicherheitsfunktion der Unterwasserabsperreinrichtung aufrechterhalten wird, bis das Unterwasser-Rohr Strangventil aufgeholt wird.

Im einzelnen ist nach der Erfindung ein Unterwasserabsperrventil für einen Förderrohrstrang vorgesehen, bei dem ein Steuermediumdruck einem Druckraum zugeführt wird und auf eine Kolbenfläche des Rohrstrangventils zur Überwindung des Bohrlochmediumdrucks und zum Offenhalten des Rohrstrangventil wirkt. Dieser Druckraum ist vom Hauptventilkanal durch eine Dichtungshülse getrennt, die normalerweise eine Kanalverbindung zwischen dem Druckraum und dem Hauptventilkanal schließt. Die Hülse ist für eine Bewegung in eine zweite Stellung, in der die normalerweise geschlossene Kanalverbindung offen ist, lösbar. Ein an einem Seil apportierbares Absperrventil kann dann in die Dichtungshülse eingesetzt und daraufhin durch Steuermediumdruck geöffnet werden, der durch die geöffnete Kanalverbindung zugeführt wird.

Nach der Erfindung ist des weiteren eine Einrichtung vorgesehen, die die Dichtungshülse normalerweise in Ihrer ersten Stellung hält und für eine Bewegung der Hülse in ihre zweite Stellung

309886/0478

lösbar ist, und zwar in Verbindung mit einem Verschiebewerkzeug, das lösbar in das Rohrstrangventil eingesetzt und durch Mediumdruck betätigt werden kann, der dem Rohrstrang für eine Bewegung der Dichtungshülse in ihre zweite Stellung zugeführt wird. Wenn das Verschiebewerkzeug entfernt wird, wird die Hülse durch eine Sperreinrichtung in ihrer zweiten Stellung für eine Aufnahme des Seilventils bzw. Hilfsabsperrventils gehalten,

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besitzt das Rohrstrangventil eine Ausgleichseinrichtung, die einen Druckausgleich am geschlossenen Rohrstrangventil ermöglicht, wodurch dessen öffnen aufgrund der Verringerung des zu überwindenden Reibungswiderstands leichter vonstatten' geht. Die Ausgleichseinrichtung umfaßt einen Kanal, der durch eine Rückstrom-Verhinderungsventileinrichtung geschlossen ist, wenn das Seilventil im Rohrstrangventil in Position ist, so daß ein Steuermedium nicht in den Bypass-Kanal strömen kann.

Die Erfindung umfaßt auch ein VerscbJebewerkzeug zum Verschieben eines Elements in Längsrichtung in bezug auf das rohrförmige Gehäuse einer Bohrlocheinrichtung, die in einem Bohrlochstrang angeordnet ist und eine Bohrung aufweist, in der das Element angeordnet ist, insbesondere zum Verschieben einer Ventilbetätigungshülse in einem Absperrventil der angegebenen Art.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeit.en der Erfindung ergeben sich aus deu Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs-

309886/0478

beispiels. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Zweifach-Absperreinrichtung, die in einer Rohrhängevorrichtung installiert ist, welche in einem sich durch einen senkrechten Abstand untereinander aufweisende fördernde Bohrlochzonen erstreckenden Bohrlochgehäuse verankert ist, wobei die Bohrlochzonen durch Dichtungs- bzw. Stopfbüchsenpackungen voneinander getrennt sind und Strömungsmedium durch ein Paar Förderrohrstränge fördern;

Fig. 2a, zusammen eine Ansicht mit einigen abgebrochen darge-

2b,2c und

2d stellten Teilen, in der die Unterwasser-Absperreinrichtung in der Rohrhängevorrichtung eingesetzt ist und wobei die Fig. 2b bis 2d fortlaufende Verlängerung« der Fig. 2a nach unten darstellen;

Fig. 3 eine teilweise nach der Linie 3-3 der Fig. 2d geschnittene Ansicht;

Fig. 4 einen Horizontalschnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 2b; Fig. 5 einen Horizontalschnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 2d; Fig. 6 einen Horizontalschnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 2dj Fig. 7 einen Horizontalschnitt nach der Linie 7-7 der Fig. 2a; Fig. 8 einen Horizontalschnitt nach der Linie 8-8 der Fig. 2b;

Fig.9a zusammen einen Vertir-kalschnitt durch eine der Unter- und 9b

wasser-Ventilanordnungen nach der Linie 9-9 der Fig. 7, wobei die Fig. 9b eine untere Verlängerung der Fig. 9a darstellt und das Ventil in der normalen Schließ-

stellung gezeigt ist;

30988ß/(H78

	10a 10b	" ⁸" " 2337682
Fig. und		zusammen einen im wesentlichen den Fig. 9a und 9b entsprechenden Schnitt, bei dem jedoch die Ventil-
	11	- anordnung in der Offenstellung gezeigt ist;
Fig.		einen Horizontalschnitt nach der Linie 11-11 der
	12	Fig. 9a;
Fig.		einen Horizontalschnitt nach der Linie 12-12 der
	13	Fig. 9a;
Fig.		einen horizontalen Detailschnitt nach der Linie
	14	13-13 der Fig. 9b;
Fig.		einen vertikalen Detailschnitt nach der Linie
	15	14-14 der Fig. 7;
Fig.		eine perspektivische Detailansicht in Explosivdar
		stellung, die eine typische Ventilkugel und ein
		abnehmbares Seitenverschluß- und Ventilabstütz
	16	element zeigt;
Fig.		eine teilweise geschnittene Detailansicht, in der
	17	die Ventilkugel in Schließstellung gezeigt ist;
Fig.		eine im wesentlichen der Fig. 16 entsprechende An
		sicht, bei der jedoch die Ventilkugel in Längsrich
		tung nach unten außer Eingriff mit der elastischen
		Dichtung verschoben, jedoch vor Drehung zur Offen
	38	stellung gezeigt ist;
Fig.		eine den Fig. 16 und 17 entsprechende Ansicht, in
		der die Ventilkugel in Richtung auf die Offen
	19	stellung gedreht gezeigt ist;
Fig.		eine den Fig. 16 bis 18 entsprechende Ansicht, bei
		der jedoch die Ventilkugel in der vollen Offenstellun
	π<Λ<7.(] erf:* j p^. ·

3Q9886/0478

Pig. 20a zusammen einen Vertikalschnitt mit teilweise in

und 20b

Ansicht dargestellten Teilen, in dem ein Verschiebewerkzeug veranschaulicht ist, das in einer Ventilanordnung in deren Schließstellung vor deren Bewegung in die Offenstellung angeordnet ist, wobei die Fig. 20b eine untere Verlängerung der Fig. 20a darstellt;

Fig. 21a zusammen einen im wesentlichen den Fig. 20a und 20b und 21b

entsprechenden Vertikalschnitt, bei dem jedoch das

• Ventil durch das Verschiebewerkzeug in die Offenstellung verschoben und in dieser verriegelt dargestellt ist; und

Fig. 22a zusammen einen Vertikalschnitt mit einigen in Ansich und 22b

dargestellten Teilen zur Veranschaulichung eines am

Seil aufholbaren Absperrventils, das in der Bohrung des in Offenstellung verriegelten Hauptabsperrventil eingesetzt und verriegelt ist.

Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, ist die Erfindung im Zusammen hang mit einer Mehrfach-Absperreinrichtung für eine Unterwasserbohrung veranschaulicht. Wie zunächst aus Fig. 1 ersichtlich ist, erstreckt sich ein Bohrloch W unterhalb des Meeresbodens F durch einen senkrechten Abstand untereinander aufweisende Strömungsmedium fördernde Zonen Zl und Z2 nach unten ins Erdreich. In das Bohrloch ist ein Gehäuse C eingesetzt, wobei Perforationen P im Gehäuse eine Verbindung zwischen den Förderzonen Zl und Z2 und dem Gehäuse C herstellen. In das Gehäuse C ist eine

309886/0478

obere Dichtungs- bzw. Stopfbüchsenpackung Pl oberhalb der Förderzone Zl eingesetzt, während eine untere Dichtungs- bzw. Stopfbüchsenpackung P2 im Gehäuse zwischen den Förderzonen Zl und Z2 vorgesehen ist. Ein erster ^örderrohrstrang Tl erstreckt sich durch die Dichtungspackung Pl und mündet unterhalb derselben in das Bohrlochgehäuse für eine Verbindung mit der Förderzone Zl, während sich ein zweiter Förderrohrstrang T2 nach unten durch die obere Dichtungspackung Pl und weiter durch die untere Dichtungspackung P 2 in das Bohrlochgehäuse unterhalb derselben für eine Verbindung mit der Förderzone Z2 erstreckt. Die Rohrstränge Tl und T2 können sich mehrere Tausend Fuß nach unten in das Bohrlochgehäuse zu den Dichtungspackungen Pl und P2 erstrecken und sind in eine Rohrhängevorrichtung TH eingehängt, die im Bohrlochgehäuse festgesetzt bzw. verankert ist und einen Sitz für eine Absperreinrichtung V bildet, die zwei Absperrventile Vl und V2 für die entsprechenden Rohrstränge Tl und T2 aufweist. Die Rohrhängevorrichtung TH und die Absperreinrichtung V sind unterhalb des Meeresbodens bzw. der Sohle eines Gewässers in einer gewünschten bzw. erforderlichen Tiefe von etwa 500 bis 1000 Fuß, gegebenenfalls mehr oder weniger, angeordnet. Das Bohrlochgehäuse C erstreckt sich nach oben durch das Gewässer zu einer Förderplattform bzw. einem Kahn PP, wie es schematisch veranschaulicht ist. Die Bohrung kann jedoch in bekannter Weise am Meeresboden komplettiert werden, wobei eine Anzahl zusätzlicher Gehäuse (nicht dargestellt) in Bohrlöcher größeren Durchmessers eingesetzt sein können und das Gehäuse C von einer an der Gewässersohle angeordneten Gehäusehängevorrichtung gehalten sein kann, in welchem Fall eine Verbindungsleitung oder ein

309886/0478

stellt) zur Förderplattform PP führen kann. In jedem Fall erstrecken sich obere Förderrohrstränge T3 und T¹I von dem entsprechenden Ventil Vl bzw. V2 der Absperreinrichtung V nach oben und sind mit den üblichen Christbäumen CT auf der Plattform PP verbunden, wodurch der·Strom von Bohrmedien aus den Bohrlochzonen Zl und Z2 gesteuert oder manuell abgeschaltet werden kann. Zum Abführen der Bohrmedien vom Christbaum zu geeigneten Behältern bzw. Tanks (nicht dargestellt) sind Strömungsleitungen FL vorgesehen.

Die Unterwasserventile Vl und V2, die. normalerweise geschlossen sind, können zur Ermöglichung eines Strömens der Fördermedien durch diese mittels eines Steuermediumdrucks offengehalten werden, der durch eine Steuermediumleitung CF oder durch ein Paar derartiger Leitungen von einer Steuermediumdruckquelle CP zugeführt werden kann. Solange der Steuermediumdruck derart bemessen ist, daß die Unterwasserventile Vl und V2 offengehalten werden, können Bohrmedien aus den Zonen Zl und Z2 in die entsprechenden Strömungsleitungen FL strömen; wenn es jedoch aus irgendeinem Grund beabsichtigt ist, eines der beiden Absperrventile Vl, V2 zu schließen, oder im Falle einer Beschädigung der Steuermediumleitung, kann der Steuermediumdruck so reduziert werden, daß die Unterwasserventile Vl und V2 automatisch geschlossen werden, wodurch die Bohrung an einer Stelle unterhalb des Meeresbodsns zur Verhinderung eines fortdauernden Mediumstroms geschlossen wird.

30988fi/(H78

• Die Rohrhängevorrichtung TH und die Röhrstränge Tl und T2 können von der Plattform PP durch das Bohrlochgehäuse C an einem Laufwerkzeug nach unten abgelassen werden, wie es ausführlich in der gleichrangigen Patentanmeldung P 23 4^-- beschrieben ist, woraufhin die Absperreinrichtung V durch das Bohrlochgehäuse C in die Rohrhängevorrichtung TH an den oberen Rohrsträngen T3 und Th abgelassen werden kann. In gleicher Weise kann die Absperreinrichtung V aus der Rohrhängevorrichtung TH aufgeholt werden, so daß es unter normalen, eine Reparatur oder eine Wartung de*¹ Unterwasser-Absperreinrictoung V erfordernden Umständen nicht nötig ist, den gesamten Doppelrohrstrang Tl, T2 hochzuziehen, wie es bislang üblich war. Da nur die verhältnismäßig kurzen oberen Rohrstränge T3 und T^ aus dem Bohrloch zum Entfernen der Absperreinrichtung V gezogen zu werden brauchen und die wesentlich längeren Rohrstränge Tl und T2 im Bohrloch verbleiben, braucht die Plattform PP nicht mit Hochleistungshebevorrichtungen ausgerüstet zu sein. Stattdessen kann die Plattform PP einfach mit einem Hebezeug geringer Leistung oder einem Hebegalgen versehen sein. Zusätzlich können die Rohrstränge Tl und T2 an oder unter der Rohrhängevorrichtung TH durch Stopfen od.dgl. abgeschlossen werden, um so eine Wartung oder Reparatur der Ventile Vl und V2, ohne die Bohrung stillegen zu müssen, zu ermöglichen.

Wie die Fig. 1, 2d und 5 zeigen, umfaßt die Rohrhängevorrichtung TH einen Gehäuseabschnitt 10 mit einem sich nach oben erstreckenden rohrförmigen Führungsabschnitt 11, dessen obere Endkante 12 von einem Scheitel 13 in entgegengesetzten Richtungen bogenförmig

3 0 9 8 8 6 / CU 7 8

- i3 -

nach unten zu einem senkrechten Schlitz 14 an der dem Scheitel 13 diametral gegenüberliegenden Seite des Führungsabschnitts 11 verläuft.'Innen am Führungsabschnitt 11 zwischen dem unteren Ende des Schlitzes I¹I und dem Gehäuseabschnitt 1.0 befindet sich ein Gewinde 15, mit dem ein Laufwerkzeug verbunden werden kann,

U ΙΨ Wt±

wie es in der gleichrangigen Patentanmeldung P 23 13 iWo beschrieben ist. Unter dem Innengewinde 15 befindet sich ein Innenflansch Ιό, der eine nach unten weisende Schulter 17 zum Verankern der Absperreinrichtung V in der Rohrhängevorrichtung TH bildet. Vom Führungsabschnitt 11 erstreckt sich ein Paar diametral mit Abstand angeordneter Strömungskanäle 18,18 nach unten in den Gehäuseabschnitt 10. Am oberen Ende der Strömungskanäle I8,l8 befindet sich jeweils eine zylindrische Aufnahme bzw. Hülse 19. Am unteren Ende des Gehäuseabschnitts 10 sind die Rohrstränge Tl und T2 in Verbindung mit dem entsprechenden'Kanal 18 angeschlossen

Eine Verankerungseinrichtung 3¹* für die Rohrhängevorrichtung kann nach der erwähnten gleichrangigen Patentanmeldung P 23

ausgeführt sein und umfaßt geeignete Abfangkeile 46 und 47, aufweitbar sind, um in Verankerungseingriff mit dem Bohrlochgehäuse C zu gelangen.

Wenn das Laufwerkzeug aus dem Bohrlochgehäuse entfernt worden ist, befindet sich die Rohrhängevorrichtung in einem zur Aufnahme der Zweifach-Absperreinrichtung V geeigneten Zustand (Fig. 2a bis 2d).

309886/0478

"Die Zweifach-Absperreinrichtung V umfaßt nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Paar von Ventilen Vl und V2, da die veranschaulichte Vorrichtung bei der Förderung aus einem Paar von Bohrlochzonen Zl und Z2 Anwendung findet; es versteht sich jedoch, daß die Erfindung auch bei im Zusammenhang mit der förderung aus mehr oder weniger als zwei Bohrlochzonen verwendeten Absperreinrichtungen anwendbar ist.

Wie die Fig. 2d und 3 zeigen, kann die Absperreinrichtung V an ihrem unteren Ende im oberen GehäuseaDschnitt 11 der Rohrhängevorrichtung aufgenommen und durch eine lösbare Sperreinrichtung 125 unter deui Innenflansch 16 des Gehäuseabcchnitts 11 in ihrer Stellung verriegelt werden. An diametral mit Abstand angeordneten Stellen in einem Kreuzkopf 126 der Sperreinrichtung 125 besitzt diese längliche, sich seitlich öffnende Räume 127,127, die Strömungsrohre 128 und 129 aufnehmen. Diese können eine Verbindung zwischen den Rohrsträngen Tl und T2 und der Ventilanordnung Vl bzw. V2 herstellen.

An ihren unteren Enden besitzen die Strömungsrohre 128 und 129 Dichtungsendbereiche 130 bzw. 131» die mit in den Aufnahmen bzw. Bohrungen 19 des Gehäuses 10 der Rohrhängevorrichtung anliegenden Dichtungsringen 132 versehen sind. Das Strömungsrohr 128 erstreckt sich vom Kreuzkopf 126 nach oben und ist bei 133 mit einer Rohrlänge 13¹J verbunden, die sich Ober eine geeignete Entfernung weiter nach oben erstreckt und bei 135 mit dem Gehäuse 136 der oberen Ventilanordnung Vl verbunden ist. Das

309886/0 4 78

Strömungsrohr 129 erstreckt sich ebenfalls vorn Kreuzkopf 126 nach oben und ist bei 137 mit der Ventilanordnung V2 verbunden, die von der Ventilanordnung Vl senkrecht nach unten versetzt ist, um die Verwendung von Ventilanordnungen Vl und V2 mit vollen Bohrungsströmungskanälen bzw. -querschnitten zu ermöglichen. Vom Ventilgehäuse 138 erstreckt sich durch ein Drehverbindungsteil 139 ein drehbares Rohrstück I¹JO nach oben,.das an seinem oberen Ende durch eine Kupplung 141 mit dem Röhrst rang T4 über der Verbindung des Rohrstrangs T3 mit der Ventilanordnung Vl verbunden ist (Fig. 2a). Eine Drehung des Rohrstrangs T4 und damit des Rohrstücks 140 wird zum Eingreifen und Lösen der Sperreinrichtung 125 beim Einlassen der Absperreinrichtung V in die Rohrhängevorrichtung TG benutzt.

Die Strömungsrohre werden in einem parallelen Einbauzustand durch ein vertikal geteiltes Gehäuse 142 mit einander gegenüberliegender Hälften 143 und 144, die durch Schrauben 145 zusammengeklemmt sind, gehalten. Die Gehäuseabschnitte 143, 144 besitzen Innennuten 146, die ringförmige Rippen 147 der Strömungsrohre 128,1?9 aufnehmen, um letztere gegen axiale Relativbewegungen zu sichern.

Wenn die .Absperreinrichtung V in die Rohrhängevorrichtung TH abgelassen wird, bewirkt ein Querkeil 148 an einer Seite der Einrichtung, der am Strömungsrohr -129 gezeigt und mit dem Scheitel 13 des Gehäuseabschnitts 11 der Rohrhängevorrichtung in Eingriff bringbar ist, eine Drehung der Absperreinrichtung V, wenn der Querkeil 148 nach unten auf der geneigten Fläche 12 gleitet und in den senkrechten Schlitz 14 geführt wird. Hierdurch werden

30988 fi/CU73

die unteren Enden 130,131 der Strömungsrohre 128,129 genau zentriert bzw. ausgerichtet, so daß sie in die Aufnahmen bzw. Bohrungen 19 des Gehäuses 11 eingesteckt werden können.

Die oben erwähnte Sperreinrichtung 125 umfaßt mehrere elastische, üormalerweise eingezogene Spannfinger 150, die vom Kreuzkopf 126 nach unten abgehen und nach außen vorspringende Rastansätze 151 an ihren unteren Enden aufweisen. Die unteren Enden der Spannfinger 150 sind durch eine- Keilfläche 151 des geteilten Gehäuses 1*J2 nach außen aufweitbar, wenn der Kreuzkopf 126 nach ■■ unten in Bezug auf das Gehäuse 1*J2 aus der Stellung nach Pig. 2d in die Stellung nach Fig. 3 bewegt-wird. Um die Spannfinger 150 normalerweise in eingezogener Stellung zu halten, ist eine Einrichtung 155 und zum für ein nach außen Führen der Spannfinger 150 erfolgendes Bewegen des Kreuzkopfes 126 nach unten ist eine Federeinrichtung 156 vorgesehen.

Die Federeinrichtung 156 weist ein Paar sich durch den Kreuzkopf 126 erstreckender Schrauben 157 auf, deren Köpfe 158 unter dem Kreuzkopf 126 in Eingriff bringbar sind, um letzteren in seiner oberen Stellung zu halten (Fig. 2d). Die Schrauben 157 sind in eine Platte 159 eingeschraubt, die mit einer Zugstange 160 verbunden ist. Die Zugstange l60 erstreckt sich nach oben längs der Rohrlänge 134 und ist, wie Fig. 2b zeigt, mit einer nicht drehbaren Mutter l6l verbunden* die eine die Rohrlänge 13¹J übergreifende Kerbe 162 zum Verhindern einer Drehung der Mutter aufweist. Die Mutter 161 besitzt eine Gewindebohrung 163, in die ein Ge^engewinde 16*} des drehbaren Rohrabschnitts 1*10 eingreift.

3 098SS/CU73

Wenn daher der mit dem Rohrabschnitt 1^0 verbundene Rohrstrang T^ gedreht wird, wird die Mutter l6l in axialer Richtung am Rohrabschnitt I¹IO aus der Stellung nach Fig. 2b nach unten bewegt, um ein AbwSrtsbewegen der Platte 159 und der Schrauben 157 zu ermöglichen.

Die Federeinrichtung 156 ist in dem Sinne betätigbar, daß der Kreuzkopf 126 nach unten gedrückt wird, und umfaßt ein Paar Schraubendruckfedern 165, die um die Schrauben 157 angeordnet sind und mit ihren unteren Enden in Bohrungen I66 des Kreuzkopfes 126 und mit ihren oberen Enden an einer Federsitzplatte I67 anliegen, die ihrerseits am Ventilgehäuse 138 anliegt. Wenn der Kreuzkopf 126 durch die Federn I65 nach unten bewegt wird, werden die Ansätze 151 der Spannfinger 150 durch die Nockenfläche 152 nach außen für einen Eingriff unter der Sperrschulter 17 des Gehäuseabschnitts 11 der Rohrhängevorrichtung geführt.

Wie aus den Fig. 2a bis 2c ersichtlich ist, ist die Steuermediumleitung CG durch eine Armatur 170 mit dem Ventilgehäuse 136 des Ventils Vl verbunden, wobei ein Kanal 171 im Gehäuse 136 das Steuermedium zu einer Auslaßarmatur 172 führt, die mit einer zu einer Einlaßarmatur 17¹J für das untere Ventil V2 führenden Leitung 173 verbunden ist. Gegebenenfalls können jedoch auch mehrere Steuermediumstränge CF für die Zufuhr des Steuermediumdrucks zu den Ventilen Vl und V2 verwendet werden.

Im Zusammenhang mit der Erfindung wird im folgenden nur das auf Strömunftsmedlumdruck ansprechende Absnerrventii V1

309886/0478

-da das Absperrventil V2 entsprechend ausgebildet ist.

Bei dieser Ausführungsform umfaßt die Ventilanordnung, wie aus den Fig. 9a,9b und 10a,10b ersichtlich ist, ein Außengehäuse und eine obere rohrförmige Hülse 136a, die mit dem unteren Ende r*.es Rohrstrangs TH verbunden ist. Das obere Gehäuse 136a ist bei 175 an seinem unteren Ende mit dem Gehäuse 136 verschraubt, welches seinerseits, wie bereits erwähnt, bei 135 mit dem Strömungsrohr 13²I verschraubt ißt, das in einer der Bohrungen bzw. Schalen 19 des Gehäuses 10 der Pohrhängevorrichtung sitzt.

Innerhalb des Gehäuses I36 befindet sich eine Ventilkugel 176 mit einem Kanal 177 für den Strom des Bohrmediums, wenn sich die Ventilkugel in der Offenstellung befindet, wobei der Kanal 177 mit dem Gehäuse 136 ausgerichtet ist. Die Ventilkugel ist um 90° in eine Schließstellung drehbar, in der der Strom des Bohrlochmediums durch das Gehäuse 136 unterbunden ist.

Normalerweise wird die Ventilkugel 176 in die Schließstellung durch eine untere Dichtungs- und Betätigungshulse 178 gedrückt, die im Ventilgehäuse I36 zwischen einer oberen Stellung entsprechend Fig. 9a und einer unteren Stellung entsprechend Fig-10a auf- und abbewegbar ist. Die Hülse 178 ist in einer verkleinerten Bohrung 179 des Gehäuses I36 geführt und ihr unteres Ende erstreckt sich in eine Bohrung I80 im oberen Ende des Rohrs 13¹*· Eine Schraubendruckfeder I8I ist zwischen dem oberen Ende des Rohrs 13¹I und einer Anlagesuhulter bzw. einem Ring 182 an der Hülse 178 angeordnet und drückt die Hülse 178 und die Ventilkugel

309886/0478

176 nach oben. Außen besitzt die Ventilkugel 176 eine kugelige Dichtungsfläche 183, die mit einer entsprechenden Dichtungsendfläche 184 am obren Ende der Hülse 178 in Dichtungseingriff bringbar ist.

über der Venti3.kugel 176 befindet sich eine obere Vcntilbe— tätigungs- und Dichtungshülse 185 mit einer unteren Endabdichtungsfläche 186, die zur kugeligen Dichtungsfläche 183 der Ventilkugel 176 komplementär ist. An ihrem oberen Ende beätzt die Hülse I85 einen vergrößerten Kolbenabschnitt l87, der gleitbar in einem Zylinderbereich I88 des Ventilgehäuses I36 angeordnet ist. Unter dem Kolbenabstonitt I87 befindet sich ein zylindrischer Abschnitt 189, der kleiner als der Außendurehmesser des Kolbenabschnitts 187 ist. Zwischen dem zylindrischen Ab-' schnitt 189 und der zylindrischen Wandung I88 befindet sich eine Hülse 190, an der ein äußerer Dichtungsring 191 des zylindrischen Abschnitts I89 anliegt und die einen mit der Zylinderwandung 188 in Eingriff befindlichen Außendichtring·192 aufweist. An ihrer unteren Ende liegt die Hülse 190 an einer nach oben gerichteten Schulter 193 an. Der Unterschied zwischen der ringförmigen Querschnitt sflaehe der Hülse 190 und der ringförmigen Querschnittsendfläche des oberen Endes 19^ des Kolbenabschnitts I87 stellt die nutzbare, dem Steuermediumdruck zum Offenhalten der Ventilkugel 176 ausgesetzte Kolbenfläche des Kolbenabschnitts I87 dar. Der Kolbenabschnitt I87 erstreckt sich in einen Ringraum 195, der zwischen der zylindrischen Wandung I88 und einer Hülse 196 ausgebildet ist, die durch geeignete Abscherschrauben 197 mit einer Schürze 198 am unteren Ende des oberen Gehäuseabschnitts 136a

3038 8 R/0478

verbunden ist, v;obei die Hülse 196 einen Dichtungsring 199 trägt, der in der Schürze 198 anliegt, und letztere einen Dichtungsring 200 aufweist, der in der zylindrischen Wandung 188 angreift.

Der Steuermediumkanal 171 steht durch einen Kanal 201 mit dem Flngraum 195 in Verbindung, der einen Steuermediumdruckraum darstellt, in dem Steuermediumuruck auf die nutzbare Kolbenfläche des Kolbenabschnitts 187 der Hülse 185 einwirken kann, um eine abwärts gerichtete Kraft zu erzeugen, durch die die der Ventilkugel 176 durch die untere Ventilbetätigungshülse 178 vermittelte aufwärtsgerichtete Kraft überwunden werden kann, wenn die Ventilkugel 176 unter Bewegung von der Stellung nach Fig. 9b in die Stellung nach 10b bei einer Bewegung der oberen Hülse 185 nach unten geöffnet werden soll. Bei einem Aufheben des aulgebrachten Steuermediumdrucks wirkt der Druck des Fördermediums zum Schließen der Ventilkugel 176 auf die kombinierten Flächen der oberen Hülse bzw. des Kolbenabschnitts 187 und der Sekundärhülse 190, wenn letztere bei 190a anliegt (Fig. 10a).

Die Ventilanordnung weist vorzugsweise eine elastische Dichtungseinrichtung 202 auf, die mit der Ventilkugel 176 in Eingriff bringbar ist, wenn sie sich in Schließstellung befindet. Bei der vorliegenden Ausführungsform umfaßt die elastische Dichtungseinrichtung 202 einen Dichtungs-trägerring 203 mit einem ringförmigen elastomeren Dichtungsring 204, der mit der Ventilkugel 176 außerhalb der Ventilsitzfläche 186 am unteren Ende der Hülse 185 in Eingriff bringbar ist. Der Dichtungsträgerring 203 wird normalerweise durch eine Schraubendruckfeder 205 nach unten ge-

" ²¹ " ' 7337682

drückt, die an einem innerhalb des Ventilgehäuses I36 gehaltenen Ring 206 anliegt.

Die jeweiligen Veritilanordnungeh Vl und V2 sind vollöffnende Ventilanordnungen, durch die bei in Offenstellung befindlicher Ventilkugel Reparaturen und dergleichen Arbeiten durchgeführt werden können, wie es in der erwähnten gleichrangigen Patent-

3> 7-WU
anmeldung P 23 ^·τ*5ίΜ>- erläutert ist.

Damit eine Ventilkugel 176 mit maximalem Durchmesser gegeben ist, ist die Ventilkugel 176 im Gehäuse 136 durch eine Seitenöffnung 207 eingesetzt, die durch ein Stütz- und Verschlußelement 208 verschlossen ist. Letzteres ist in die öffnung 207 eingepaßt und in dieser durch einen geeigneten Dichtungsring 209 abgedichtet. Aus Fig. 2b ist ,ersichtlich, daß das Abstütz- und Verschlußelement 208 am Ventilgehäuse I36 durch eine geeignete Anzahl von Schrauben 210 befestigt werden kann, und insbesondere Fig. B zeigt, daß das Verschlußelement 208 einen Führungsabschnitt mit einer Bohrung 212 aufweist, durch die sich das Rohrstück I¹IO drehbar erstreckt.

Um die Ventilkugel 176 abzustützen und deren Drehung als Folge deren Längsbewegung zwiscten den Hülsen I85 und 178 herbeizuführen, besitzt das Stützelement 208 einen Zapfen bzw. Bolzen 213, der von diesem absteht und einem entsprechenden Zapfen bzw. Bolzen 214 im Ventilgehäuse 136 fluchtend gegenüberliegt, wobei die Ventilkugel 176 an ihren gegenüberliegenden Seiten entsprechende

309886/0478

Schlitze 215 aufweist, in die die jeweiligen Zapfen bzw. Bolzen 21-3 und 21¹J zum Drehen der Ventilkugel 176 zwischen der Offen- und Schließstellung eingreifen können, wie am deutlichsten aus den Fig. 16 bis 19 hervorgeht. In diesen Figuren ist die vom Verschluß 208 abgestützte Seite der Ventilkugel I76 dargestellt; eine ähnliche Konstruktion ist an der anderen Seite der Ventilkugel vorgesehen. In Fig. l6 ist das Ventil in voller Schließstellung gezeigt und von den Hülsen 178 und 185 wie auch von der elastischen Dichtungseinrichtung 202 abgedichtet. In Fig. 17 ist die Ventilkegel 176 nach unten von der elastischen Dichtungseinrichtung 202 fort durch einen Anfangsanteil nichtdrehbarer Längsbewegung verschoben worden. In ^ig. 18 befindet sich die Ventilkugel 176 in teilweiser Offenstellung. In Fig. 19 befindet sich die Ventilkugel 176 in der vollen Offenstellung.

Die Ventilkugel 176 hat auf jeder ihrer gegenüberliegenden Seiten eine flache Sehnenfläche 216, die an den diametral gegenüberliegenden Bereichen des Gehäuses 136 und der Abstützung'208 angrenzen. Der Schlitz 215 verläuft in Bezug auf die Drehachse radial zur Ventilkugel 176, und an rechtwinklig mit Abstand voneinander gelegenen Stellen ist die Kugelfläche 190 zur Bildung einer Anschlagfläche 217 und einer Anschlagfläche 218 ausgenommen die-mit festen, einen Anschlag bildenden Ansatzflächen 217a und 2l8a an der Abstützung 208 zur Begrenzung der Drehung der Kugel 176 zwischen den Extremstellungen der Fig. 16 und 19 zusammenwirken. Wenn sich die Ventilkugel 176 in der Stellung nach Fig.l6 befindet, liegt die Anschlagfläche 217 an der senkrechten Anschlagfläche 217a an und begrenzt dadurch die Drehung der Vent11-

309886/0478

kugel 176 in die Stellung, in der das Ventil offen ist. Die Anschlagfläche 218 liegt an der Anschlagfläche 2l8a an (Fig. 19), um die Drehung der Ventilku&el I76 in die Stellung zu begrenzen, in der das Ventil geschlossen ist. Eine derartige Drehung zwischei der Offen- und Schließstellung wird durch eine Längs- bzw. Vertikalbewegung der Ventilkugel Π β in Bezug auf das Gehäuse 1J>6 hervorgerufen. Wie oben erwähnt, wird die Ventilkugel I76 in Längsrichtung durch Längsbewegung der oberen Betätigungshülse 185 und der unteren Betätigungshülse 178, wie es durch die Pfeile in den Fig. 17 und l8 veranschaulicht ist, verschoben. Der Schlitz 215 ist derart ausgebildet, daß diese Drehung der Ventilkugel 176 herbeigeführt wird, wenn sich letztere vertikal bzw. in Längsrichtung innerhalb des Gehäuses 136. bewegt. Wie aus Fig. 16 ersichtlich ist, ist daher der Schlitz 215 in der Ventilkugel 176 durch gegenüberliegende Wandungen gebildet, die im rechten Winkel zueinander stehen und mit 215a und 215b bezeichnet sind und parallel zu den Anschlagfladen 217aund 217b verlaufen. Am Scheitel des zwischen den Wandungen 215a und 215b gebildeten Winkels öffnet sich der Schlitz bei 215c radial nach innen. Somit ist das Verhältnis zwischen den Zapfen 213 und der Wandung 215b so, daß die Ventilkugel 176 aus der Stellung nach Fig. 16 in die Stellung nach Fig. 19 gedreht wird, wenn diese sich relati zum Zapfen 213 nach unten bewegt, und umgekehrt greift die ebene Wandung 215a am Zapfen 213 an und dreht die Ventilkugel I76 bei deren Aufwärtsbewegung aus der Stellung nach Fig. 19 in die Stellung nach Fig. l6. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß bei in der Stellung nach Fig. 19 befindlicher Ventilkugel 176

309886/0478

- - 2h -

der Zapfen 213 die ebene Wandung 215a freigibt, so daß der
Ventilkugel 176 eine freie Längsbewegung ermöglicht wird, nachdem die Anschlagfläche .218 am Anschlag 2l8a angreift. Eine entsprechend begrenzte freie Abwärtsbewegung der Ventilkugel 176 ist zugelassen, wenn sich dieses in der Stellung nach Fig. 16 befindet, wo der Zapfen 213 die Schlitzwand 215b freigibt und die Anschlagfläche 217 am Anschlag 217a anliegt. Eine derartige freie bsw. verlorene Bewegungsverbindung der Ventilkugel 176 und des Drehzapfens 213 entlastet die Verbindung von Beschädigungskräften, wenn sich die Ventilkugel in der Schließ- oder
Offenstellung befindet, und bewahrt außerdem die elastische
Dichtung 202 vor einer Relativdrehbewegung der Ventilkugel 176.

Wenn die Ventilkugel 176 geschlossen ist und durch Anwendung
von Steuermediumdruck im Kolbenraum 195 geöffnet werden soll, kann ein beträchtlicher Differenzdruck am Ventil anstehen, der bestrebt ist, dieses geschlossen zu halten. Damit der Druck
am Ventil ausgeglichen werden kann, ist eine Druckausgleichsvorrichtung 220 vorgesehen (Fig. I¹I), um eine Verbindung zwischen einem Kanal 221 unter der Ventilkugel 176 (Fig. 9b) und einem Kanal 228 über der Ventilkugel 176 (Fig. 9a) über den Längskanal 223 im Ventilgehäuse 136 herzustellen. Der Kanal 221 steht mit dem Ringraum 224 zwischen dem Gehäuse I36 und der unteren Ventilbetätigungshülse I78 in Verbindung, der seinerseits mit dem Kanal durch das Rohrstück lj>h durch radiale Kanäle 225 im oberen Ende des Rohrstücks 13^ bei geschlossener Ventilkugel entsprechend der Darstellung in Fig. 9b in Verbindung steht.
Über der' Ventilkugel 176 besitzt die Schürze 198 des oberen

3 0 9 8 8 6 / 0 /4 7 S

Ventilgehäuseabschnitts 136 eine Anzahl radialer Kanäle 226, . die eine Verbindung zwischen dem Strömungskanal durch die Ventilanordnung und einem Ringraum 227 herstellen, der seinerseits durch einen Kanal 228 mit einem Raum 229 der Druckausgleichsvorrichtung 220 in Verbindung steht. Der Druckausgleichsraum 229 wird durch einen rohrförmigen Einsatz 230 gebildet, der in einer Bohrung 23I des Gehäuses 136 durch einen Verschluß- bzw» Abdichtungsstopfen 232 gehalten ist. Dichtungen 233 und 234 am Einsatz 230 liegen in der Bohrung 231 und einer reduzierten Bohrung 235 an. Ein Ventilelement 236 ist im Einsatz 230 auf- und abbeweglich und besitzt an seinem unteren Ende 237 eine Dichtung 238, die gleitbar im Einsatz 230 unter Einlaßkanälen 239 des Einsatzes anliegt, wobei letztere eine Verbindung zwischen dem Kanal 228 und dem Raum 229 herstellen, so daß dieser über der- Dichtung 238 dem Strömungskanal durch das obere Ventilgehäuse 136a ausgesetzt ist. Am oberen Ende des Ventilelements 236 befindet sich ein Kopf 240, der an einem Sitz 2¹Il unter dem Einfluß von Druck unter der Ventilkugel 176 zur Anlage bringbar ist, wobei der Druck dem Einlaßraum 242 über dem Kopf 240 durch den Kanal 223 und einen radialen Kanal 243 im Gehäuse 136 sowie Kanäle 244 im Einsatz 230 zugeführt wird. Eine Stange 245 erstreckt sich gleitbar nach unten durch das untere Ende des Einsatzes 230 und in die Bohrung 235 hinein, wobei eine Schraubenfeder 246 am Einsatz 230 und an einem einstellbaren Pedersitz 247 an der Stange angreift, um eine nach unten gerichtete, den Kopf 240 gegen den Sitz 24l drückende Beaufschlagung hervorzurufen. In die Bohrung 235 der Druckausgleichsvorrichtung 220 führt ein Kanal 248, der mit dem

3 0 9886/0478

Steuermediumraum 195 der Absperrventileinrichtung in Verbindung steht.

Hieraus ist ersichtlich, daß,solange wie der Druckunterschied an der geschlossenen Ventilkugel 176 derart beschaffen ist,daß der Bohrlochdruck im Ausgleichsventilraum 242 und die Feder 246 eine den Ventilkopf 240 auf seinem Sitz haltende resultierende Abwärtskraft hervorrufen, die die vom Steuermediumdruck in der Bohrung 235 hervorgerufene Aufwärtskraft übersteigt, keine Verbindung zwischen den Kanälen 221'und 228 unter bzw. über der Ventilkugel 1-76 besteht. Wenn jedoch der Steuermediumdruck erhöht wird, um die Ventilkugel 176 in Offenstellung zu bringen, wirkt der erhöhte Druck nach oben auf die wirksame Kolbenfläche am unteren Ende des Ausgleichsventilelements 236 und öffnet den Ausgleichsventllkopf 2²IO, wodurch sich der Druck zwischen den unteren Kan-älen 221 durch den Kanal 223, die Kanäle 243 und 244, die Ventilräume 242 und 229, die Kanäle 239 und dem oberen Ausgleichskanal 228 ausgleicht.

Die wirksamen Flächen in der Druckausgleichsvorrichtung 220 und die Kraft der Feder 246 sind im Verhältnis zu der wirksamen Fläche des das Absperrventil betätigenden Kolbenabschnitts I87 der Hülse I85 so ausgewählt, daß sich zuerst die Druckausgleichsvorrichtung 220 öffnet und dadurch das Hauptabsperrelement 176 von der Wirkung des an diesem anstehenden Differenzdruckes entlastet.

Um zu gewährleisten, daß kein Rückstrom auftreten kann, wenn das Absperrventil 176 offen 1st und die Bohrung durch dieses fließt,

309886/0478

ist ein Rückstrom-Verhinderungsventil 223a zwisehen dem Ausgleichs vent ilraum 2^2 und dem Kanal 223 vorgesehen.

Damit Steuermediumdruck beiden Ventilanordnungen Vl und V2 der Absperreinrichtung V, wie oben erwähnt, zugeführt werden kann, besitzt der Steuermediumdruckraum 235 der Druckausgleichsvorrichtung 220 des oberen Ventils Vl einen Kanal "235a, der zur Armatur 172 führt, die ihrerseits mit der unteren Ventilanordnung V2 in Verbindung steht.

Bei der Verwendung von Absperrventilen, wie der Ventilanordnung Vl oder V2, um den Strom aus mehreren Bohrlochzonen zu steuern, kann es unter verschiedenen Umständen, z.B, bei einem Dichtungsversagen, vorkommen, daß eines oder mehrere der Absperrventile bei dem angewandten Steuermediumdruck nicht öffnen. In einem derartigen Fall kann es erforderlich sein, die Absperrventileinrichtung aus dem Bohrloch zu ziehen, um sie zu reparieren bzw. zu ersetzen. Nach der Erfindung sind jedoch Einrichtungen vorgesehen, durch die das Ventil Vl oder das Ventil V2 mechanisch geöffnet und in der Offenstellung verriegelt werden kann, um eine fortlaufende Förderung aus einer oder beiden Bohrlochzonen Zl und Z2 zu ermöglichen. Zusätzlich ermöglicht die Erfindung die Verwendung eines Hilfs- bzw. Sekundärabsperrventils, das in die in Offenstellung verriegelte Ventilanordnung Vl oder V2 eingelassen und dort verankert werden kann.

Wie aus den Fig. 9a,9b und 10a,10b ersichtlich ist, ist die

3 0 ?' 3 H η / Q U 7 8

Hülse 196 durch die Abscherschrauben 197 in einer oberen Anfangsste]lung gehalten und wirkt mit dem Gehäuse I36 zur Bildung des Cteuermediu/ndruckraums bzw. Ringraums 195 zusammen. Eine anfänglich gelöste Verriegelungseinrichtung 250 ist vorgesehen, durch aie die Hülse 196, wenn sie nach unten verschoben wird, in der unteren Stellung verriegel wird. Wenn die Hülse 196 nach unten verschoben ist, liegt sie an einer Schulter 251 der Hülse I85 an und verschiebt letztere nach unten, um die Ventilkugel 176 zu öffnen. Das Hülsenverschiebewerkzeug SS nach den Fig. 20a,20b und 21a,21b stellt eine Einrichtung zum Verschieben der Hülse I96 nach unten dar.

Die Verriegelungseinrichtung 250 weist einen elastisch zusammenziel baren, geteilten Sperring 252 mit nach oben weisendem Sägezahnaußengewinde 253 auf. Unter dem Sperring 252 befindet sich ein Expander 25²I, der mit der Hülse 196 durch Schraubstifte 255 od.dgl. verbunden ist und eine Expanderfläche 256 aufweist, die innerhalb des Sperrings 252 in Eingriff bringbar ist, um letzteren aufzuweiten, wenn er in Sperreingriff mit Innenzähnen 257 des Gehäuses 136 kommt.

Das Hülsenverschiebewerkzeug SS umfaßt, wie die Fig. 20a und 20b zeigen, einen Innendorn 26O, der durch ein Seilschloß 26l mit einem Drahtseil 262 verbunden ist und eine bei 265 angeschlossene Innenstange 264 aufweist, die sich nach unten erstreckt. Die Innen· stange 264 besitzt einen Längsschlitz 266, durch den sich ein Bolzen 267 erstreckt. Dieser Bolzen 267 ist von einer Betätigungshülse 268 gehalten, die gleitbar auf einer länglichen Stützhülse

3 0 J ?. - - / . ■ ■■>"»

- 29 -. - ■

• 269 angeordnet ist, die ebenfalls einen Längsschlitz 270 aufv/eist, durch den sich der Bolzen 267 erstreckt. Die Stützhülse 269 ist bei 271 mit einem rohrförmigen Gehäuse 272 verschraubt, an dem sich eine geeignete Dichtungspackung 273 befindet, die mit dem oberen Gehäuseabschnitt 136a des Absperrventilgehäuses I36 in Oichtungseingriff bringbar ist. über der Dichtungspackung'273 lie eine Mutter 274 mit einer nach unten weisenden Schulter 275, die mit der nach oben weisenden Schulter 276 des Gehäuseabschnitts 136a zur Anlage gebracht werden kann. Der Dorn 260 ist gleitbar in einer oberen Verlängerung 277 der Mutter 274 angeordnet, wobei über Kanäle 278 in der Mutter 274 und Kanäle 279 im unteren Ende des Dorns 260 eine Verbindung mit einem inneren Ringraum 280 besteht, so daß der Kolbenabschnitt 281 der Betätigungshülse 268 durch Strömungsmediumdruck im Rohrstrang T3'beaufschlagbar ist. Der Kolbenabschnitt 281 besitzt eine Ringdichtung 282, die gleitbar im Ventilgehäuseabschnitt 136a liegt.

An ihrem unteren Ende steht die Betätigungshülse 268 gleitbar mit der Stützhülse 269 unter dem Schlitz 270 in Eingriff und besitzt einen Dichtungsring 283, der gleitbar mit der Stützhülse 269 in Eingriff ist. Die Innenstange 264 besitzt an ihrem unteren Ende einen vergrößerten Bereich 284, der anfänglich in einer zylindrischen Wandung 285 der Stützhülse 269 über einem mit Längskanälen versehenen Federsitz 286 liegt. Eine Schraubendruckfeder 287 liegt am Federsitz 286 an und wirkt nach oben auf eine Sperrhülse 288 mit mehreren normalerweise eingezogenen, elastisch nach außen aufweitbaren Fingern 289, an denen sich obere End-

309886/CK78

ansätze 290 befinden. Die Aufwärtsbewegung der Sperrhülse 288 wird durch einen Bund 291 an der Stützhülse 2 69 begrenzt, der mit einem massiven Ringabschnitt 292 der· Sperrhülse 288 in Eingriff steht. Die Ansätze 290 der Finger 289 befinden sich, wenn die Schultern 275 und 276 eine Abwärtsbewegung des Hülsenverschiebewerkzeugs SS ini Ventilgehäuseabschnitt 136a begrenzen, über dem oberen Ende 293 der Hülse 196, die, wie oben erwähnt, anfänglich in ihrer oberen Stellung durch Abscherschrauben 197 gehalten ist, so daß der Dichtungsring 199 an der Hülse I96 zunächst über einer Anzahl radialer Kanäle 29^ im Schürzenbereich I98 des oberen Gehäuseabschnitts 136a der Ventilanordnung Vl oder V2 liegt.

Damit die Hülse 196 abwärts geschoben wird, kommt die Betätigungs hülse 268, die für ein nach unten gerichtetes Verschieben mit Mediumdruck beaufschlagbar ist, zunächst mit den oberen Enden der Pinger 289 mit einer unteren Schrägfläche 295 in Eingriff und biegt die Pinger nach außen, so daß die daran befindlichen Ansätze 290 mit dem oberen Ende 293 der Ventilhülse I96 in Eingriff bringbar sind, über der Schrägfläche 295 der Betätigungs hülse 268 befindet sich eine nach unten weisende Schulter 296, die bei der weiteren Abwärtsbewegung der Betätigungshülse 268 an den oberen Enden der Pinger 289 zur Anlage kommt, um auf diese eine abwärtsgerichtete Kraft zu übertragen, wodurch, wie die Fig. 21a und 21b zeigen, die Hülse 196 die Abscherschrauben 197 abschert und sich nach unten bewegt. Da die Hülse 196 an der Schulter 251 der oberen Ventilbetätigungshülse 185 anliegt,

309886/0478

176 in Offenstellung geführt wird.

Bei einer derartigen Abwärtsbewegung der Hülse 196 kommt die Sperreinrichtung 250 in Eingrif1, d.h. der Sperring 252 kommt mit Innenzähnen 257 des Ventilgehäuses I36 in Eingriff und hält dadurch die Ventilbetätigungshülse I85 in ihrer unteren Stellung.

Daraufhin kann das Hülsenverschiebev/erkzeug SS aus dem Ventilgehäuseabschnitt 136a entfernt v/erden, indem einfach der Dorn 260 mit dem Seil 262 hochgehoben wird. Dabei wird die Innenstange 26¹I angehoben, bis der Boden 266a des Schlitzes 266 den Bolzen 267 berührt, wodurch die Betätigungshülse 268 angehoben wird, bis sie wieder am rohrförmigen Gehäuse 272 anliegt, zu welcher Zeit die elastischen Pinger 289 wieder nach innen gehen und die Ansätze 290 in ihre Ausgangsstellung zurückführen.

Wenn die Hülse 196 durch die Sperreinrichtung 250 in der unteren Stellung, in der die Ventilkugel 176 in Offenstellung gehalten wird, verriegelt ist, kann sie und der Ventilgehäuseabschnitt 136a eine herkömmliche, am Seil apportierbare Absperrhilfsventilanordnung V3 aufnehmen (Fig. 22a und 22b). In der dargestellten Anordnung umfaßt die Ventilanordnung V3 ein Ventilgehäuse 300, an dessen oberen Ende ein typischer Lauf- und Apportierhals vorgesehen ist. Mit axialem Abstand am Gehäuse 300 sind eine obere Dichtungspackung 302, die mit dem Ventilgehäuseabschnitt 136a der Hauptabsperrventilanordnung Vl oder V2 in Dichtungseingriff bringbar ist, und eine untere Dichtungspackung 303 vorge-

'■> π

sehen, die mit Dichtungseingriff in der Hülse 196 liegt. Die Dichtungspackungen 302 und 303 übergreifen die Kanäle 22 6 sowie die Kanäle 29^ in der Schürze 198 des oberen Gehäuseabschnitts 136a, die beide in Verbindung mit einem Ringraum 304 stehen, der zwischen der Schürze 198 und dem Ventilgehäuse 300 gebildet ist. Dieser Ringraum 30A steht über die Kanäle 294 mit dem Ringraum bzw. Steuerdruckraum 195 der Ventilanordnung Vl bz\i. V2 in Verbindung. Somit hat ein dem Ringraum 195 über den Einlaßkanal 201 zugeführter Steuermediumdruck durch eine Ventilöffnung 305 im Ventilgehäuse 300 Zutritt, um das Hilfsventil V3 in bekannter Weise zum öffnen desselben zu betätigen.

Durch eine geeignete lösbare Sperreinrichtung 306 mit einer Anzahl einziehbarer, unter einer Schulter 30G des Ventilgehäuseabsehnitts 136a in Eingriff bringbare Sperrklinken 307 kann die Ventilanordnung V3 in der Ventilanordnung Vl bzw. V2 gehalten werden, bis sie wieder entfernt werden soll. Ohne daß es somit erforderlich ist, die gesamte Absperreinrichtung V zur Durchführung einer Wartung oder Reparatur einer der Ventilanordnungen Vl,V2 aufzunolen, ermöglicht die Verwendung der Hilfsventilanordnung V3 eine fortdauernde Förderung aus beiden Bohrlochzonen unter Aufrechterhaltung einer Steuerung der Förderung durch das HilfsAbsperrventil V3 in dem anderenfalls außer Betrieb befindlichen Absperrventil Vl bzw. V2.

309886/0478

Claims

Patentansprüche:

1. Absperrventil für Tiefbohrungen mit einem langgestreckten Ventilgehäuse mit einem sich durch dieses erstreckenden Strömungskanal, einem im Ventilgehäuse angeordneten, zwischen einer den Strömungskanal schließenden und einer den Strömungskanal offenhaltenden Stellung verschiebbaren Ventilelement, einer Einrichtung zum Verschieben des Ventilelementes aus der Offenstellung in die Schließstellung, einer auf einen Steuermediumdruck ansprechenden Einrichtung mit einem Steuermediumdruckraum zum Verschieben des Ventilelements aus der Schließ- in die Offenstellung und einer Ventilbetätigungseinrichtung mit einej.' einen dem Steuermediumdruck im Steuermediumdruckraum ausgesetzten Kolben aufweisenden Betätigungshülse, gekennzeichnet durch eine Hilfseinrichtung zum Verschieben der Betätigungshülse für ein Bewegen des Ventilelements aus der Schließ- in die Offenstellung.

2. Absperrventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Sperreinrichtung zum Halten der Betätigungshülse in einer das Ventilelement in der Offenstellung haltenden Stellung.

3. Absperrventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine einen Sitz für ein Hilfsabsperrventil im Strömungskanal bildende Einrichtung im·Ventilgehäuse.

309886/0478

k. Absperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Hilfseinrichtung; eine Verschiebehülse umfaßt, die im Strörnungskenal verschiebbar angeordnet und für ein Verschieben der Betätigungshülse in eine der Offenstellung des Ventilelemens entsprechende Stellung bewegbar ist, daß die Verschiebehülse in Anfangsstellung eine Wand des Druckraums bildet und bei Bewegung der Betätigungshülse in eine der Offenstellung .des Ventilelementes entsprechende Stellung eine Verbindung zwischen dem Druckraum und dem Strömungskanal bildet und daß ein Sitz im Ventilgehäuse mit Abstand voneinander angeordnete Dichtungen für ein Hilf«absperrventil im Strömungskanal zur Beaufschlagung des Hilfsabsperrventils mit Steuermediumdruck aus dem Druckraum bildet.

5. Absperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis Ί, dadurch ge· kennzeichnet, daß das Ventilgehäuse einen mit dem Strömungskanal an entgegengesetzten Seiten des Ventilelements in Verbindung stehenden Byrass-Kanal aufweist, ein den Bypass-Kanal normalerweise schließendes und durch den Druck von Steuermedium im Druckraum für ein öffnen des Bypasskanals betätigba^es Bypassventil und ein Abdeckventil zum Verhindern eines Stroms von Steuermedium aus dem Druckraum durch den Bypasskanal bei einer durch die Verschiebehülse erfolgenden Bewegung der Betätigungshülse in die der Offenstellung des Ventilelements entsprechende Stellung vorgesehen sind.

6. Absperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis ¹^, dadurch

309886/0478

gekennzeichnet j daß die im Strömungskanal aus einer AnfangsstPllung in eine das Ventilelement in der Offenstellung haltende Stellung verschiebbare Verschiebehülse der Hilfseinrichtung in der letztgenannten'Stellung durch eine Sperreinrichtung verriegelbar ist.

7. Absperreinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung einen elastischen Sperring aufweist, der zwischen dem Ventilgehäuse und der Versehiebehülsc angeordnet ist, wobei die Verschiebehülse oder das Ventilgehäuse Sperrelemente aufweisen, die mit dem Sperring bei das Ventilelement in Offenstel¹ung haltender Stellung der Verschiebehülse in Eingriff bringbar sind.

8. Absperrventil nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebehülse oder das Ventilgehäuse eine Einrichtung aufweist, mittels welcher der Sperring in Sperreingriff mit den Sperrelementen zum Verriegeln der Verschiebehülse in der der Offenstellung des Ventilelements entsprechenden Stellung bringbar ist.

9. Absperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebehülse mittels eines mit dieser in Eingriff bringbaren Verschiebe'werkzeugs in die das Ventilelement in der Offenstellung haltende Stellung verschiebbar

3098 86/0478

10. Verschiebewerkzeug zum Verschieben eines Elements in" Längsrichtung in Bezug auf das rohrförmige Gehäuse einer Bohrlocheinrichtung j die in einem Bohrlochstrang angeordnet ist und eine Bohrung aufweist, in der das Element angeordnet istj insbesondere zum Verschieben einer Ventilbetätigungshülse in einem Absperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen durch den Strang in das Gehäuse absenkbaren Dorn, eingezogene, von dem Dorn getragene und zu einem Eingriff mit dem Element aufweitbare Sperrelemente, eine Betätigungseinrichtung zum Verschieben der Sperrelemente in Längs- richtung in einer Richtung in Bezug auf den Dorn für ein Bewegen des Elements in Längsrichtung in Bezug auf das Gehäuse und eine vom Dorn getragene Einrichtung für ein Bewegen der Betätigungseinrichtung in der anderen Richtung nach Bewegung des Elements.

11. Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn eine mit dem Gehäuse in Dichtungseingriff bringbare Dichtungseinrichtung aufweist und die Betätigungseinrichtung einen auf dem Dorn verschiebbaren Kolben umfaßt, wobei der Dorn eine Strömungskanalverbindung aufweist, durch die der Kolben vom Druck eines Strömungsmediums im Rohrstrang über der Dichtungseinrichtung beaufschlagbar ist.

12. Werkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Kolbens die Sperreinrichtung zunächst zu einem Eingriff mit dem Element aufweitbar ist und sodann die Sperreinrichtung und das Element verschiebbar sind.

309886/(H78

13· Werkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn und der Kolben Einrichtungen für eine entgegengesetzte Bewegung des Kolbens und ein Lösen der Sperreinrichtung bei Bewegen des Dorns in Bezug auf das Element aufweisen.

lh. Werkzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn eine Einrichtung zum öffnen der Strömungsmediumkanalverbindung bei Bewegung des Dorns in Bezug auf das Element aufweist.

15. Werkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis Ik, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn und der Kolben eine Bolzen/Schlitz-Einrichtung für eine Bewegung des Kolbens in einer Richtung zur Betätigung der Sperreinrichtung und zum Verschieben des Elements und für eine Verschiebung des Kolbens in entgegengesetzter Richtung bei Bewegung des Dorns zum Lösen der Sperreinrichtung aufweisen.

16. Werkzeug nach Anspruch 15_} gekennzeichnet durch eine auf die Sperreinrichtung in der entgegengesetzten Richtung wirkende Federeinrichtung.

17· Werkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Dorn durch seine Dichtungseinrichtung auf- und abgehbar erstreckt, die Dichtungseinrichtung und der Dorn eine sich durch die Dichtungseinrichtung erstreckende Kartalverbindung aufweisen, der Kolben der Betätigungseinrichtung

309886/0478

durch diese Kanalverbindung mit Mediumdruck beaufschlagbar ist, der Kolben auf einem rohrförmigen Element des Dorns verschiebbar ist und sich eine Stange in das rohrförmige Element erstreckt, wobei die Stange und das rohrförmige Element Langschlitze aufweisen und der Kolben einen sich durch die Langschlitze erstrekkenden Bolzen aufweist, derart, daß der Kolben entlang dem rohrförmigen Element in einer Richtung und in der anderen Richtung bei Längsbewegung der Stange im rohrförmigen Element verschiebbar ist.

18. Werkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben und das rohrförmige Element die Längsschlitze schließende Dichtungseinrichtungen aufweisen.

19. Werkzeug nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine normalerweise geschlossene Ventileinrichtung, die bei der Längsbewegung der Stange für ein öffnen des rohrförmigen Elements betätigbar ist.

20. Werkzeug nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die normalerweise geschlossene Ventileinrichtung an der Stange und dem·rohrförmigen Element vorgesehen ist.

309886/0478