DE2338062C3 - Bohrlochpreventer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bohrlochpreventer zum Abdichten und Verschließen eines Bohrlochs, in das ein Rohr oder dergleichen eingehängt ist, mit mindestens einem elastischen Dichtungskörper, mindestens einer starren Halteplatte mit einem in etwa dem des Dichtungskörpers in unbeaufschlagtem Zustand entsprechenden Innendurchmesser, einer Vorrichtung zur Radialverschiebung des Dichtungskörpers und mit radial angeordneten, sich überlappenden Stabilisierungseinlagen für den Dichtungskörper, die gegen die Halteplatte anliegen und deren Überlappungsgrad sich beim Zusammenpressen des Dichtungskörpers vergrößert, wobei die Stabilisierungseinlagen aus einem ersten Satz νου mit Abstand voneinander angeordneten Körpern und einem ober- bzw. unterhalb des ersten Satzes angeordneten zweiten Satz von mit Abstand voneinander angeordneten Körpern bestehen, die umfangsmäßig jeweils mit den Körpern des ersten Satzes abwechselnd angeordnet sind, Flächen aufweisen, welche sich mit Flächen an den Körpern des ersten Satzes überlappen, und allen Einwärtsbewegungen des Dichtungskörpers nachfolgend zusammen mit diesem an das zu umschließende Rohr anlegbar sind.

Ringförmige Bohrlochpreventer, wie sie beispielsweise auf Seite 2742 des »Composite Catalogue«, 1970/71, Hydril Company, gezeigt sind, werden seit vielen Jahren weit verbreitet benutzt. Derartige Bohrlochpreventer weisen eine vollständig offene Durchgangsbohrung auf, so daß Bohrmeißel, Bohrlochausräumer, Gehäuserohre und andere einen großen Durchmesser aufweisende Werkzeuge frei durch die Bohrung hindurchgeführt werden können. Zum Schließen derartiger Bohrlochpreventer werden ihre Dichtungsteile nach innen gepreßt, wodurch die Bohrung verkleinert und somit deren Größe und Form automatisch eingestellt wird, so daß bei jedem sich gerade in der Bohrung des Bohrlochpreventers befindlichen Gegenstand eine Abdichtung erreicht wird, wodurch der Ringraum rund um einen solchen Gegenstand verschlossen wird, so daß Druckausbrüche aus dem Bohrlochinneren verhindert werden. Wenn sich in der Bohrlochöffnung kein Werkzeug befindet, dann läßt sich die Bohrung des Preventers vollständig schließen, um derartige Ausbrüche zu verhindern.

Obgleich derartige bekannte Bohrlochpreventer bei verhältnismäßig niedrigen Bohrlochdrücken im Bereich von etwa 141 bis 352 kp/cm² durchaus zufriedenstellend arbeiten, ist im allgemeinen die Verwendung eines Bohrlochpreventers des Stößeltyps auch für Drücke oberhalb der genannten, besonders bei Bohrlochdrükken von über 700 kp/cm², erforderlich. Diese bekannten Bohrlochpreventer des Stößeltyps mußten gewöhnlich zu einer senkrechten Gruppe aus wenigstens drei Teilen zusammengesetzt werden, um ein Bohrloch zwischen

der vollständigen Schließstellung bis zu der Stellung bei der Aufnahme eines Rohres mit großem Durchmesser befriedigend abzudichten. Die drei Bohrlochpreventer waren erforderlich, weil der eine ein »BUgdstößel« sein mußte, um die Bohrung durch die Stöße! selbst vollständig zu verschließen, während die beiden anderen speziell an die Außendurchmesser von wenigstens zwei Rohrsträngen oder Werkzeuggrößen angepaßt sein mußten, die im Bohrloch verwendet wurden. Wenn der Innendurchmesser eines dieser Bohrlochpreventer nicht an den Außendurchmesser des Rohres oder Werkzeugs im Bohrloch angepaßt war, bestand die Gefahr von Bohrlochausbrüchen, wenn der bekannte Bohrlochpreventer den in der Bohrung befindlichen Gegenstand nicht abdichten und der Höhe des entstehenden Bohrlochdruckes standhalten konnte.

Zur Vermeidung dieser Probleme wird schon im älteren deutschen Patent 24 02 655 ein gattungsgemäßer Bohrlochpreventer beschrieben, der zum sicheren Abdichten des Bohrloches und insbesondere zum Vermeiden eines Herausquetschens des Dichtmaterials Stabilisierungseinlagen aufweist, die versetzt übereinander angeordnet sind, so daß sie unter Gewährleistung eines sicheren Zurückhaltens des Dichtungsmaterials ohne gegenseitige Behinderung nach innen verschiebbar sind. Dabei werden die einzelnen Körper der Stabilisierungseinlagen in ausgenommenen Käfigen einer Halterungsplatte geführt, in der die Körper im wesentlichen vollständig aufgenommen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bohrlochpreventer der eingangs genannten Art, aämlich insbesondere mit versetzt übereinander angeordneten Körpern von Stabilisierungseinlagen, zu schaffen, welcher unter Gewährleistung eines variablen Innendurchmessers und Mitteln zur Abdichtung der Bohrlochbohrung auch bei äußerst hohen Drücken eine hohe Flexibilität der Stabilisierungseinlagen beim Variieren des Innendurchmessers aufweist

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des neuen Hauptanspruchs dadurch gelöst, daß primäre Körper des ersten Satzes jeweils mit benachbarten sekundären Körpern des zweiten Satzes zur gegenseitigen Führung verbunden sind.

Erfindungsgemäß sind also die Körper der Stabilisierungseinlagen nicht wie beim Patent 24 02 655 in der als Käfig dienenden Halterungsplatte geführt, sondern vielmehr direkt zur gegenseitigen Führung miteinander verbunden.

Die Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine senkrechte, teilweise im Aufriß dargestellte Schnittansicht des Ausblaspreventers und insbesondere der Ausblaspreventerstößelkonstruktion,

Fig.2 eine Teil-Draufsicht des Ausblaspreventers von Fig. 1, in der die Stößel in der offenen Stellung gezeigt sind, so daß die volle normale Durchgangsbohrung des Gehäuses des A u^v a^.sventers offen ist,

Fig.3 eine Ansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 1, die die Stößel in der !nntnstellung vor der Abdichtung an dem anderen in der Bohrung des Preventers befindlichen Gegenstandes zQigt,

F i g. 4 eine der ^¹ i & 3 ähnliche Anischt, die jedoch die Stößel in der Ab<lichtur»gsstellung zeigt, in der sie an dem Rohr odef ;^lnd£ren Gegenstand abdichtend anliegen, der sich durch die Bohrung des Preventers hindurch erstreckt,

F i g. 4A eine Darstellung der bei einem Kelly oder anderen Gegenstand, der keinen kreisrunden Querschnitt aufweist, aufretenden Dicntungswirkung,

F i g. 5A eine teilweise geschnittene Draufsicht eines Stößels der hier beschriebenen Art im Detail, wobei gewisse Teile weggelassen sind,

Fig.5B eine Teilansicht des Stößels von Fig.5A

ίο oder des diesem gegenüberliegenden Stößels, wobei jedoch der elastische Dichtungskörper und die nicht extrudierbaren Elemente dieser besonderen Ausführungsform in ihrer innersten Stellung dargestellt sind,
Fig.6 eine Schnittansicht längs der Linie 6-6 in Fig.5, die Details der Endlagerung des Stößels von Fi g.5B zeigt,

Fig.7 eine Schnittansicht längs der Linie 7-7 in Fig.5A mit weiteren Details des hier beschriebenen Stößels,

F i g. 8 eine senkrechte Schnittansicht längs der Linie 8-8 in F i g. 5A mit weiteren Einzelheiten des Stößels,

Fig.9 eine Schnittansicht längs der Linie 9-9 in F i g. 1 aus der einer der Stößel des Preventers in der Anschlagstellung ersichtlich ist, wobei sich der Stößelträger am innersten Punkt seiner Bewegungsstrecke befindet, der Gummi oder die andere elastische Dichtungseinrichtung jedoch noch nicht verformt ist, und sich die nicht extrudierbaren Elemente noch in ihrer zurückgezogenen Lage befinden, und

Fig. 10 eine der Fig.9 entsprechende Ansicht, die jedoch den Gummi oder das Dichtungsmaterial in dem Zustand zeigt, den es einnimmt, nachdem es nach innen gedrückt worden ist und mit der äußeren Oberfläche eines in der Bohrung des Preventers befindlichen Rohres in Dichtungsberührung gebracht worden ist, und die außerdem die Lage der benachbarten Elemente oder Segmente der Antiextrusionsvorrichtung in Verbindung mit der Dichtungseinrichtung des Stößels kenntlich macht.

In der Zeichnung bezeichnet B ganz allgemein den Ausblaspreventer, der· mit einem Paar Stößel R versehen ist. Die Stößel R sind in einem herkömmlichen Ausblaspreventergehäuse 10 angeordnet, das eine Längsbohrung 10a aufweist, die durch das Gehäuse hindurchführt und durch die ein Bohrlochrohr P oder andere Gegenstände, wie beispielsweise Bohrlochwerkzeuge, im Normalbetrieb hindurchgeführt werden können, der dann statfindet, wenn sich der Ausblaspreventer B in der in Fig.2 gezeigten vollständig geöffneten Stellung befindet. Jeder Stößel R ist mit einer herkömmlichen Antriebsvorrichtung verbunden, die allgemein mit M (Fig. 1) bezeichnet ist und deren Einzelheiten im folgenden erläutert werden.

Grundsätzlich ist die Konstruktion jedes Stößels R so getroffen, daß mit dem gegenüberliegenden Stößel R und einem Gegenstand, beispielsweise dem Bohrlochrohr P, das in der Bohrung des Preventers B angeordnet ist, eine Abdichtung herbeigeführt werden kann. Aufgrund der besonderen Konstruktion der hier beschriebenen Art wird das Extrudieren oder Ausfließen der elastischen Dichtungseinrichtung verhindert, und zwar über einen veränderlichen Innendurchmesserbereich der Dichtungslagen, wodurch sowohl die Vorteile eines Preventers des Stößeltyps als auch eines solchen des Ringformtyps bei dem hier beschriebenen Preventer verwirklicht werden können.

Obgleich das Ausblaspreventergehäuse 10 in an sich beliebiger Weise gebaut sein kann, um jeden Stößel R in

geeigneter Weise aufzunehmen, wie aus F i g. 1 hervorgeht, hat das hier beschriebene Gehäuse 10 zu diesem Zweck eine Seitenöffnung 106 für jeden Stößel R. Das Stößelgehäuse 10 ist vorzugsweise mit einem oberen ringförmigen Flansch 10c (F i g. 1 und 2) versehen, der Schraubendurchgangsbohrungen iOd aufweist, sowie mit einem unteren Flansch 1Oe, der mit ähnlichen Durchgangsöffnungen versehen ist, so daß ein solches Gehäuse 10 in einer Reihe übereinander gesetzter Ausblaspreventer oder in den Bohrlochgehäusestrang oder den Rohrstrang auf herkömmliche Weise eingebaut werden kann. In dem Flansch lOcbefindet sich eine Ringdichtungsnut 10/; und eine ähnliche Ringdichtungsnut lO^ist in dem Flansch 1Oe vorgesehen. Beide dienen zur Aufnahme von Dichtungsringen, die eine Abdichtung mit dem benachbarten Bohrlochgehäuse oder einem anderen Ausblaspreventer, mit dem das Gehäuse 10 verbunden wird, herbeiführen, wie dies dem Fachmann geläufig ist

Ein herkömmlicher Kopf oder übliche Haube ist an jeder Seite des Gehäuses 10 befestigt, und jede dieser Hauben hat eine Aussparung 12a, von denen eine in F i g. 1 sichtbar ist, die mit den Seitenöffnungen 106 in dem Gehäuse 10 fluchtend ausgerichtet sind, so daß sie eine Fortsetzung dieser Seitenöffnungen bilden. Die Stößel R werden von diesen Aussparungen 12a aufgenommen, wenn sie sich in der zurückgezogenen Stellung befinden. Eine Kolbenstange 14 erstreckt sich durch eine in einer Öffnung 126 jeder Haube 12 vorhandene Dichtung hindurch. Jede Kolbenstange 14 ist mit einem Kolben 16 herkömmlicher Konstruktion verbunden, der in einem Zylinder 17 angeordnet ist, welcher eine Endkappe oder Endverschluß 18 in an sich bekannter Weise aufweist Zu Darstellungszwecken ist eine Strömungsmitteleintrittsleitung 18a in dem Endver-Schluß 18 angeordnet, durch die hindurch Luft, ein Hydraulikmittel oder ein anderes Arbeitsmedium in den Zylinder 17 eingeleitet werden kann, um den Kolben 16 nach innen zu in Richtung auf die Mitte der Bohrung 10a zu treiben. Eine andere Strömungsmittelleitung 12c dient dazu, Luft, Hydrauiikmittei oder ein anderes Strömungsmedium in den Zylinder 17 hineinzuleiten, um den Kolben 16 nach außen, d. h. also, bezogen auf F i g. 1, nach rechts, zu bewegen und dadurch den Stößel R, der mit dem Kolben über die Kolbenstange 14 in Verbindung steht, zurückzuziehen. Es versteht sich, daß sich verschiedenartige Systeme für die Antriebsvorrichtung M verwenden lassen, so daß das in F i g. 1 speziell dargesiellte System nur als Beispiel zu gelten hat Es versteht sich des weiteren, daß auch der bezogen auf Fig 1 linke Stößel R in derselben Weise mit einer Antriebsvorrichtung versehen ist, wie sie für den rechten Stößel R in F i g. 1 dargestellt ist

Um die Beschreibung zu vereinfachen, werden die Einzelheiten nur eines Stößels R im folgenden beschrieben, und zwar wenigstens in bezug auf die meisten Teile, und nur dann, wenn das Zusammenwirken der beiden Stößel dargestellt werden soll, wird der andere Stößel speziell genannt Es versteht sich, daß die beiden Stößel in gleicher Weise aufgebaut sind, hingegen mit ineinander greifenden Teilen, wie dies im folgenden genauer erläutert wird, so daß sie während der Abdichtung zusammenpassen und zusammenwirken.

Somit weist jeder Stößel R einen Stößelträger 20 auf, der mit der Kolbenstange 14 verbunden ist, und zwar vorzugsweise wie herkömmlich lösbar unter Verwendung eines Knopfes 14a auf der Kolbenstange 14, der in einen passenden Schlitz im Stößelträger 20 hineingreift. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Stößelträger 20 aus Stahl oder einem anderen verhältnismäßig stabilen Material gefertigt und hat vorzugsweise einen im wesentlichen halbzylindrischen Querschnitt, wie den F i g. 9 und 10 entnommen werden kann. Der Stößelträger 20 ist mit einer Innenaussparung 20a versehen, die in gleicher Weise eine im wesentlichen halbzylindrische Querschnittsform besitzt und sich zur Aufnahme eines Dichtungselementes 21 eignet, das vorzugsweise eine äußere konvexe Oberfläche 21a hat, die der inneren Aussparung 20a (Fig.9 und 10) ihrer Form nach im wesentlichen entspricht. Der Dichtungskörper 21 besteht aus Gummi oder einem anderen elastischen Material und ist mit seitlichen Anticxirusicnsplattcr. 22 ausgestattet, die aus Stahl oder einem anderen Metall gefertigt sind und so geformt sind, daß sie mit der inneren Oberfläche einer sich nach innen erstreckenden Lippe 10Λ in der Gehäuseaussparung 106 in Berührung stehen. Während der Bewegung des Trägers 20 aus der in F i g. 9 gezeigten Stellung (Anschlagstellung) in die in Fig. 10 dargestellte Dichtungsstellung findet auch eine Gleitbewegung zwischen dem Träger 20 und den Seitenplatten 10Λ statt, wie aus einem Vergleich der Fig.9 und 10 hervorgeht und im folgenden genauer erläutert ist

Der Dichtungskörper 21 wird an seinem oberen Ende von dem Stößelträger 20 und einer oberen Stößelbegrenzungs- und Ausrichtplatte 24 (Fig. 1) umgeben. Diese Platte ist an dem Träger 20 durch eine oder mehrere Kopfschrauben 26 oder andere geeignete Befestigungselemente befestigt Es wird darauf hingewiesen, daß die Oberseite 206 des Stößelträgers 20 die Oberseite der öffnung 106 und der Aussparung 12a berührt und sich relativ zu dieser Oberseite verschiebt. In ähnlicher Weise steht die Oberseite 216 des Dichtungskörpers 21 mit der Wandung oder Oberseite der Öffnung 106 in Berührung und dichtet diese ab. Die Konfiguration der oberen Ausrichtplatte 24 läßt sich aus den F i g. 1 und 3 erkennen. Die Platte weist einen Ausrichtfinger 24a auf, der so geformt ist daß er in eine entsprechende Ausrichtaussparung 246 auf dem entgegengesetzten Stößel R hineinpaßt sobald sich die Stößel R in ihrer innersten Anschlagstellung befinden, wie dies im folgenden noch erläutert werden wird.

Der Stößel R besitzt außerdem eine untere Stößelbegrenzungs- und Ausrichtplatte 25, die sich vorzugsweise über die ganze Breite des Stößels erstreckt und die mit einem Ausrichtfinger 25a versehen ist der in einer Ausrichtaussparung 256 in der gegenüberliegenden Ausrichtplatte 25 des anderen Stößels R in der gleichen Weise hineinpaßt wie dies in bezug auf die obere Ausrichtplatte 24 dargestellt ist Die untere Ausrichtplatte 25 steht über eine Schulter 25c oder eine andere geeignete Berührungsvorrichtung mit dem Stößelträger 20 in Berührung, um diesen in die Lage zu versetzen, die Platte 25 mit sich nach außen zurück zu ziehen, jedoch eine Bewegung des Trägers 20 in bezug auf die Platte 25 nach innen zu ermöglichen, nachdem die Einwärtsbewegung der Platte 25 durch Anlage an der gegenüberliegenden Platte 25 zum Stillstand gekommen ist

Es wird darauf hingewiesen, daß der sich zwischen der oberen Ausrichtplatte 24 und der unteren Ausrichtplatte 25 befindliche senkrechte oder Längsbereich, der innerhalb des Dichtungskörpers 21 liegt eine Tasche oder Aussparung bildet die in etwa halbzylindrisch ausgebildet ist und zur Aufnahme der Teile des Stößels

R dient, welche normalerweise die Hauptaustauschteile sind. Solche Teile lassen sich vorher zusammenbauen und dann an Ort und Stelle einsetzen, wie dies im folgenden beschrieben ist. Auch können, falls dies erforderlich ist, Auslauschanordnungen, die derartige Teile enthalten, verwendet werden.

Eine solche Austauschanordnung des Stößels R weist ein elastisches Dichtungselement 30 auf, das aus Gummi oder einem anderen ähnlichen elastischen Material besteht. Eine obere Antiextrusionsvorrichtung 31 ist mit dem Dichtungselement 30 versehen, und eine untere Antiextrusionsvorrichtung 32 ist ebenfalls mit dem Dichtungselement 30 versehen, wie im folgenden erläutert. Das Dichtungselement 30 ist in Wirklichkeit ein Teil der gesamten Dichtungsvorrichtung, die mit dem Rohr P oder einem anderen in der Bohrlochbohrung befindlichen Gegenstand oder mit dem gegenüberliegenden Stößel R in Dichtungsberührung bringbar ist. Ein solches Dichtungselement 30 wird in Zusammenwirkung mit dem Dichtungskörper 21 verformt, so daß die beiden Dichtungskörper bzw. Elemente 21 und 30 gemeinsam die Dichtungsvorrichtung bilden.

Die obere Antiextrusionsvorrichtung 31 ist mit der unteren Antiextrusionsvorrichtung 32 bei der bevorzugten Ausführungsform des hier beschriebenen Gegen-Standes identisch mit Ausnahme der Tatsache, daß die Oberseite der einen in bezug auf die andere nach unten gerichtet ist. Die Einzelheiten der Antiextrusionsvorrichtung 31 werden daher im folgenden erläutert, wobei die gleichen Teile in bezug auf die Antiextrusionsvor- JU richtung 32 angegeben und kurz erklärt sind.

Die obere Antiextrusionsvorrichtung 31 weist mehrere primäre Segmente 35 auf, die aus Metall oder einem anderen relativ stabilen Material bestehen, und die mit dem oberen Teil des Gummis oder des anderen elastischen Materials des Dichtungselements 30 fest verbunden sind. Diese primären Segmente 35 sind vorzugsweise in den Gummi oder dem anderen elastischen Material des Dichtungselements 30 eingebettet und sind in diesem Material eingeformt. Das Dichtungselement 30 ist vorzugsweise mit einer inneren Oberfläche 30a versehen, die in etwa halbzylindrisch ausgebildet ist, obgleich sie auch vorzugsweise ausgeglättet sein kann, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Die primären Segmente 35 sind, wie aus F i g. 9 hervorgeht, in etwa halbkreisförmig angeordnet und so positioniert, daß ihre inneren Oberflächen 35a in Art eines Halbzylinders angeordnet sind und dabei mit der halbzylindrischen Oberfläche 30a unter ihnen fluchtend ausgerichtet sind. Der Radius der halbzylindrischen Oberfläche, der auf diese Weise entsteht, kann variieren, und zwar in Abhängigkeit von von der jeweiligen Gruppe Bohrlochrohre oder Gegenstände, die abgedichtet werden sollen, wie dies im folgenden näher erläutert ist. Die innere Oberfläche 35a jedes primären Segmentes 35 ist so beschaffen, daß sie das Rohr oder anderen Gegenstand P berührt, wenn das elastische Material des Dichtungselements 30 in die Dichtungslage bewegt worden ist so daß die in Längsrichtung nach oben erfolgende Extrusion des elastischen Materials verhindert wird (F i g. 10). Da die primären Segmente 35 an dem Dichtungselement 30 befestigt und zwar vorzugsweise mit ihm vergossen sind, bewegen sie sich radial nach innen und nach außen, wenn das Dichtungselement 30 nach innen bzw. nach außen gedrückt oder verformt wird, wie dies im folgenden erläutert ist

Obgleich die primären Segmente 35 an sich verschiedene Konfigurationen aufweisen können, ist die bevorzugte Konfiguration im Detail in Fig.8 dargestellt. Sie weisen mehrere Nuten 35£> auf, die das Einbetten und Festhalten jedes der Segmente 35 in dem Gummi oder anderen elastischen Material des Dichlungselements 30 erleichtern. Der äußere Teil jedes Segments 35 ist mit einer Erweiterung 35c ausgerüstet, in der eine Teilaufnahmetasche 35d ausgebildet ist, die zur Aufnahme des einen Schenkels eines etwa T-förmigen Keiles 36 dient (Fig.5a und 8). Jedes primäre Segment 35 ist außerdem mit einer Gewindeöffnung 35e zur Aufnahme einer Halterungsschraube 37 versehen, die einen vergrößerten Kopf 37a aufweist.

Die Antiextrusionsvorrichtung 31, also die Vorrichtung, die ein Ausquetschen oder Ausfließen des elastischen Materials verhindern soll, besitzt ferner mehrere Führungskörper 38, die mit den darunter befindlichen primären Segmenten 35 in Überdeckung stehen, jedoch etwas kleiner sind als die Segmente, so daß sie zwischen sich sekundäre Segmente 40 aufnehmen können, die die Ränder der benachbarten primären Segmente 35 überlappen. Zur besseren Verständlichkeit der zeichnerischen Darstellung sind Teile der Segmente 40 und der Führungskörper 38 in F i g. 5A weggelassen worden. Es wird außerdem darauf hingewiesen, daß die vertikalen Seiten 40a jedes sekundären Segments 40 sich über die Seitenkanten 35/ der benachbarten primären Segmente 35 ständig hinauserstrecken, und daß sich bei einer Bewegung der Segmente 35 und 40 aus der in Fig. 5A gezeigten zurückgezogenen Lage in die Dichtungslage von Fig. 5B die Überlappung der sekundären Segmente 40 mit den benachbarten Rändern der primären Segmente 35 größer wird.

Eine in etwa halbkreisförmige oder halbzylindrische obere Halterungsplatte 41 befindet sich über den oberen keilförmigen Führungskörpern 38 und den oberen sekundären Segmenten 40. Diese obere Halterungsplatte 41 besteht vorzugsweise aus Stahl oder einem anderen Metall und ist so geformt, daß sie im wesentlichen die obere Ausrichtplatte 24 überdeckt, und zwar zumindest an ihrer inneren, halbzylindrischen Oberfläche 41a, die in gleicher Weise mit den inneren Rändern 35a der primären Segmente 35 in fluchtender Überdeckung steht Die Enden 416 jeder oberen Halterungsplatte 41 sind so geformt, daß sie einander berühren, um dadurch die Bewegung der Stößel R in bezug aufeinander nach innen zu begrenzen, die dann stattfindet wenn die Stößel im wesentlichen die in den F i g. 1 und 9 gezeigte Lage erreichen. Somit bilden die beiden oberen Halterungsplatten 41 gemeinsam eine kreisrunde Platte, wenn sie sich einander berühren. Die Halterungsplatte 41 ist durch einen passenden Keil 42 oder ein anderes Verbindungselement mit der Ausrichtplatte 24 verkeilt oder auf andere Weise verbunden. Die Führungselemente 38 stehen mit der Ausrichtplatte 24 verkeilt oder auf andere Weise verbunden. Die Führungselemente 38 stehen mit der oberen Halterungsplatte 41 über mehrere Dübelstifte 43 in Verbindung, sowie auch über mehrere Kopfschrauben 44. Die Dübelstifte 43 nehmen im wesentlichen alle Kräfte auf, die während der Bewegung der Teile des Stößels R in Richtung auf die Dichtungslage und von ihr weg einwirken. Da die Halterungsplatte 41 ein einteiliger Körper ist und ihre Bewegung zum Stillstand kommt sobald die Stößel R den Punkt erreichen, an dem die Platten 41 einander berühren, bewegen sich die keilförmigen Führungskörper 38 in gleicher Weise

zusammen mit der Halterungsplatte 41 solange, bis die Halterungsplatte 41 zum Stillstand kommt. Dann werden die keilförmigen Führungskörper an einer weiteren Bewegung nach innen gehindert. Die primären Segmente 35 und die sekundären Segmente 40 können sich andererseits frei nach innen bewegen, und zwar selbst dann, wenn die Halterungsplatte 41 und die Führungskörper 38 bei ihrer Einwärtsbewegung zum Stillstand gekommen sind, was zur Folge hat, daß das elastische Material des Dichtungselements 30 sich nach innen bewegt, um mit dem Rohr oder dem anderen Gegenstand in der Bohrung des Preventers in Berührung zu treten, wobei die primären und sekundären Segmente 35 und 40, die sich mit dem elastischen Material des Dichtungselements 30 bewegen, eine Extrusion des elastischen Materials in Längsrichtung verhindern, wenn sich das Material mit dem Rohr oder anderen Gegenstand in Dichtungsberührung befindet. Während der Relativbewegung der sekundären Segmente 40 in bezug auf die keilförmigen Führungskörper 38 berühren die Seiten 40a jedes sekundären Segments 40 die Seiten 38a jedes Führungskörpers 38, so daß die radiale Einwärtsbewegung der sekundären Segmente 40 sichergestellt ist. Der Gummi oder das andere elastische Material des Dichtungselementes erstreckt sich nach oben und nach außen zu hinter jedes sekundäre Segment 40, so daß diese Segmente zusammen mit den primären Segmenten 35 nach innen gedrückt werden. Um sicherzustellen, daß die oberen sekundären Segmente 40 sich mit dem Dichtungselement 30 zurückziehen, wenn sich dieses aus der Dichtungslage in die zurückgezogene Lage bewegt, verbinden die Keile 36 die primären Segmente 35 mit den sekundären Segmenten 40. Wie bereits erläutert wurde, hat jeder Keil 36 eine in etwa T-förmige Gestalt, wobei sich sein senkrechter Teil 36a nach oben zu in einen passenden Schlitz 406 (F i g. 8) hineinerstreckt, der sich in dem darüberliegenden sekundären Segment 40 befindet. Die Seitenschenkel 366 jedes Keils 36 erstrecken sich in die Schlitze 35c/ der benachbarten primären Segmente 35 hinein, wie den F i g. 5A und 8 entnommen werden kann.

Die Halterungsschrauben 37, die in die primären Segmente 35 hineingeschraubt sind, erstrecken sich nach oben zu in Schlitze 386 hinein, die eine Schulter 38c aufweisen, über der der Kopf 37a liegt. Auf diese Weise ist zwischen jedem primären Segment 35 und seinem keilförmigen Führungskörper 38 darüber eine Gleitverbindung geschaffen, die dazu dient, die primären Segmente 35 mit den Führungskörpern 38 und damit mit der Halterungsplatte 41 zu verbinden, so daß für den Fall, daß im Bohrloch der Gummi oder das andere elastische Material jedes Diuhiungseiements 30 beschädigt wird, die Segmente 35 nicht in das Bohrloch fallen. Des weiteren wird durch die Kopfschrauben 37, die sich in den Schlitzen 386 bewegen, sobald sich die primären Segmente 35 relativ zu den Führungselementen 38 radial nach innen bewegen, eine gewisse Führungswirkung erzeugt.

Es wird darauf hingewiesen, daß die innere gebogene Oberfläche 35a jedes primären Segments 35 einen Radius aufweist, der nur einem einzigen Außenradius eines Rohres P das sich in der Bohrung des Preventers befindet, ganz genau entsprechen würde. Um nun eine gewisse Veränderlichkeit in bezug auf diese Radienberührung zu schaffen, lassen sich die inneren Oberflächen 35a der Segmente 35 mit Teflon oder einem anderen elastischen Material beschichten, so daß sie genauer an die äußere Oberfläche von Rohren P unterschiedlichen Durchmessers angepaßt werden können. Im Normalbetrieb reicht jedoch die dadurch geschaffene Variationsmöglichkeit in bezug auf diese Oberflächen nicht aus, so daß grundsätzlich zwischen den Segmenten 35 und der äußeren Oberfläche des Rohres P eine Berührung zwischen Stahl und Stahl stattfindet, sobald die Stößel R sich in der Dichtungsstellung befinden, wobei das elastische Material des Dichtungselements 30 mit der äußeren Oberfläche des Rohres P in abdichtendem Eingriff steht.

In den F i g. 5A, 5B, 6 und 7 ist speziell die Ausbildung der seitlichen Enden der Stößel R in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. So befindet sich an jedem Ende der im allgemeinen halbzylindrischen oder halbkreisförmigen Stößel ein Sekundärsegment 40' halber Breite in Gleitberührung mit dem benachbarten keilförmigen Führungskörper 38. In dem Endsekundärsegment 40' befindet sich ein Schlitz 40'a, durch den hindurch sich eine Halterungsschraube 45 erstreckt, die mit dem benachbarten Führungskörper 38 verschraubt oder auf andere Weise mit diesem Körper verbunden ist (F i g. 5A). Des weiteren ist der Endkeil 36'(Fi g. 7) nur ein Keil halber Breite, der auch nur einen der Schenkel 366 besitzt und an dem Endsekundärsegment 40' durch einen zusätzlichen Stift 46 befestigt ist.

Die untere Antiextrusionsvorrichtung 32 ist nicht im Detail dargestellt, da ihre Teile vorzugsweise mit denjenigen identisch sind, die im Zusammenhang mit der oberen Antiextrusionsvorrichtung 31 beschrieben worden sind mit Ausnahme der Tatsache, daß die betreffenden Teile in bezug aufeinander mit ihrer Oberseite nach unten weisen. Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, sind die Teile der unteren Antiextrusionsvorrichtung 32 mit denselben Bezugszeichen wie diejenigen der oberen Antiextrusionsvorrichtung 31 versehen, wobei nur die Ziffer 1 jedem Bezugszeichen für die untere Antiextrusionssvorrichtung 32 vorangestellt ist. Somit ist also die gleiche allgemeine Anordnung für die unteren primären Segmente 135 vorgesehen, wie sie für die oberen primären Segmente 35 dargestellt wurde, und die unteren primären Segmente sind durch passende Keile 136 mit den sekundären Segmenten 140 verbunden. Mehrere keilförmige Fluchtungskörper, die den Führungskörpern 38 entsprechen, sind zwischen den sekundären Segmenten 140 vorgesehen, und diese sind mit der unteren Halterungsplatte 141 verbunden, die der oberen Halterungsplatte 41 entspricht. Die untere Halterungsplatte 141 ist mit der unteren Ausrichtplatte 25 durch Keile oder Stifte 142 verkeilt

so oder auf andere Weise entfernbar verbunden.

Im Betriebszustand der hier beschriebenen Vorrichtung kann sich jeder Stößel R in eine vollständig geöffnete Lage zurückziehen, in der die Bohrung 10a des Ausblaspreventergehäuses 10 vollständig geöffnet

·>·> ist, wie dies aus Fig. 2 hervorgeht. Dies geschieht natürlich auf herkömmliche Weise dadurch, daß der Kolben 16 oder eine andere Antriebsvorrichtung nach außen bewegt wird, um dadurch die Stößel R in die Aussparungen bzw. Öffnungen 106 und 12a zurückzuziehen. Die Tiefe der in der Haube 12 vorhandenen Aussparungen 12a kann groß genug sein, um den ganzen Stößel R aufzunehmen, so daß dann, wenn die Haube 12 von dem Preventergehäuse 10 entfernt wird, der Stößel R freiliegt, und Teile von ihm ausgetauscht oder repariert werden können. Die Details der Konstruktion sind hier nicht dargestellt, da sie keine speziellen Erfindungsmerkmale bilden.
Wenn der Ausblaspreventer zur Abdichtung des

Rohres P oder zur Abdichtung mit den gegenüberliegenden Stößeln selbst benutzt werden soll, wird die Antriebsvorrichtung für jeden Stößel R eingeschaltet, um die Kolben 16 nach innen aufeinanderzu zu bewegen, und dadurch die Ausrichtplatten 24 und 25 zusammen in die in Fig.3 gezeigte geschlossene oder Anschlagstellung zu bringen. Zu diesem Zeitpunkt stehen auch die Halteplatten 41 und 141 des Stößelpaares R an ihren Enden miteinander in Berührung, so daß sie über und unter den keilförmigen Führungsköprern 38 in etwa zylindrische oder kreisrunde Platten bilden.

Jetzt, da sich die Stößel R in die in Fig.3 gezeigte Anschlagstellung bewegen, wird das Rohr P umschlossen, wobei jedoch eine Abdichtung zwischen dem Stößel η und dem Rohr noch nicht erfolgt ist. Die Weiterbewegung der Stößelträger 20 nach innen wird dann durch eine Fortsetzung der Einwärtsbewegung der Antriebsvorrichtung bewirkt, die durch die Kolben 16 gebildet wird, wodurch eine Verformung oder eine Einwärtsbewegung der Dichtungsvorrichtung hervorgerufen wird und insbesondere der Dichtungselemente bzw. Körper 30 und 21, so daß die innere Oberfläche 30a jedes Stößeldichtungselements 30 mit der äußeren Oberfläche des Rohres Pin abdichtende Berührung tritt.

Gleichzeitig bewegen sich die primären Segmente 35 und 135 sowie die sekundären Segmente 40 und 140 ;radial nach innen, bis sie mit der äußeren Oberfläche des Rohres Pin Berührung treten. Wenn die primären und sekundären Segmente auf diese Weise das Rohr P berührt haben, wird der Gummi oder das andere elastische Material der Dichtungselemente 30 umschlossen und daran gehindert, in Längsrichtung des Rohres P auszufließen oder ausgequetscht zu werden. Dadurch wird es möglich, oberhalb und unterhalb des Preventers b5 extrem hohe Drücke aufrechtzuerhalten.

In gewissen Fällen kann die Möglichkeit bestehen, nur die obere Antiextrusionsvorrichtung 31 zu benutzen, um eine Abdichtung gegen nach oben gerichtete, von dem Bohrlochdruck verursachte Extrusionskräfte zu erreichen, jedoch werden normalerweise beide Antiextrusionsvorrichtungen 31 und 32 zusammen mit den Stößeln/? verwendet.

Wenn die Dichtungselemente 20 aus ihrer Dichtungslage gelöst werden sollen, dann werden die Kolben 16 zurückgezogen und nach außen bewegt, um dadurch den auf die Dichtungselemente bzw. Körper 21 und 30 einwirkenden Druck zu entspannen. Die Elastizität der Materialien, so beispielsweise des Gummis der Dichtungskörper bzw. Elemente 21 und 30 bewirkt, daß diese Teile in ihren normalen, unverformten Zustand (Fig. 1) zurückkehren, sobald der von der Antriebsvorrichtung M ausgeübte Druck beseitigt wird. Das Zurückziehen des Dichtungselementes 30 hat zur Folge, daß die primären Segmente 35 ebenfalls in radialer Richtung in ihre in Fig.9 gezeigte Lage zurückkehren, in der sie keine Abdichtung bewirken. Auf die sekundären Segmente 40 und 140 werden Kräfte ausgeübt, die die primären Segmente 35 und 135 aufgrund der oben erwähnten Verbindung durch die Keile 36 bzw. 136 bo zurückziehen.

Fig. 4 zeigt eine Metall/Metall-Berührung der sekundären Segmente 40 mit der äußeren Oberfläche des Rohres P, wenn das Dichtungselement 30 jedes Stößels R sich mit der äußeren Oberfläche des Rohres P faS in Dichtungsberührung befindet. In Fig.4 sind die sekundären Segmente 40 in ihrer am weitesten innen gelegenen Position dargestellt, die die Grenze der Bewegung und der effektiven Dichtungswirkung für den jeweiligen Stößel R bildet. Es versteht sich, daß die effektive Dichtungswirkung von dieser innersten Stellung, wie es in F i g. 4 dargestellt ist, aus nach außen zu bis zu irgendeinem Rohrdurchmesser und damit bis zu dem Durchmesser erreicht werden kann, der von den inneren Oberflächen 24c der oberen Ausrichtplatten 24 (F i g. 4) gebildet wird. Somit existiert ein veränderlicher Innendurchmesserbereich für die wirksame Abdichtung bei der jeweiligen Stößelkonstruktion. Das Ausmaß einer solchen Durchmesseränderung hängt von der jeweiligen Konfiguration und dem Krümmungsradius der inneren Segmente der Antiextrusionsvorrichtungen 31 und 32 ab. Tatsächlich kann die Anordnung der primären und sekundären Segmente beider Antiextrusionsvorrichtungen 31 und 32 so getroffen sein, daß der Durchmesser, der von diesen Segmenten in ihrer innersten Abdichtungslage gebildeten öffnung klein genug ist, um auch dann eine Abdichtung und einen Schutz gegen Extrusion des Abdichtungsmaterials zu erreichen, wenn sich in der Bohrung des Preventers nichts befindet und die Dichtung durch die Stößel selbst bewerkstelligt wird, wie dies im Falle von »Blindstößeln« erfolgt.

Fig.4A zeigt die Wirksamkeit der Antiextrusionsvorrichtung der hier beschriebenen Art, wenn die Abdichtung an einem Vierkant K oder einem anderen Gegenstand erfolgt, der keine zylindrische Außenfläche aufweist. Der Gummi oder das andere elastische Material der Dichtungselemente 30 wird verformt und dabei mit der äußeren Oberfläche des Vierkants K in Dichtungsberührung gebracht, und die Antiextrusionssegmente treten mit einigen Teilen der äußeren Oberfläche des Vierkants K in Berührung, aufgrund ihrer kreisrunden Anordnung jedoch können sie die äußere Oberfläche des Vierkants K nicht vollständig berühren. Die Fläche, die, wie aus F i g. 4A ersichtlich, frei bfeibt, ist verhältnismäßig klein, so daß die sekundären Segmente 40 über im wesentlichen die ganze Fläche, über die sich die Dichtungselemente 30 erstrecken, um ihre Dichtungswirkung auszuüben, eine Abstützung bilden.

In den Fig. 9 und 10 ist die Bewegung der oberen primären Segmente 35 aus der offenen oder Anschlagstellung (Fig. 9) in die Abdichtungsstellung (Fig. 10) dargestellt, in der die Innenkanten 35a mit der äußeren Oberfläche des Rohres P in Metall/Metall-Berührung stehen, um dadurch eine Extrusion des Gummis oder anderen Dichtungsmateriais des Dichtungselements 30 in Längsrichtung zu verhindern. Es versteht sich, daß die unteren primären Segmente 125 sich in ähnlicher Weise bewegen und ebenfalls eine Metaii/MeEaÜ-Berührung mit dem Rohr Pherbeiführen.

Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die oberen Segmente 35 und 40 sich unabhängig von den unteren Segmenten 135 und 140 aus der Anschlagsteilung der F i g. 3 und 9 in die Dichtungsstellung der F i g. 4 und 10 bewegen können, so daß selbst dann eine Abdichtung und Metall/Metall-Beriihrung durch die Segmente an einem Rohr oder einem Gegenstand bewirkt wird, wenn der Durchmesser dieses Gegenstandes in der Nähe der oberen Segmente einen anderen Wert aufweist als in der Nähe der unteren Segmente. Wenn beispielsweise eine Rohrkupplung oder ein Rohrbund in der Bohrung des Preventers liegt, wenn die Bohrung verschlossen werden soll, und dabei der obere Rand des Bundes unterhalb der oberen Segmente 35 und 40, jedoch oberhalb der unteren Segmente 135 und 140 Jieet wird

die Verformung und Abdichtung des Dichtungselementes 30 an dem Rohr und dem bund bewirkt und es wird eine Metall/Metall-Berührung der oberen Segmente 35 und 40 mit dem Rohr herbeigeführt, um eine Extrusion bzw. ein Ausquetschen oder Ausfließen des Dichtungselementes 30 in Längsrichtung nach oben zu verhindern, während eine Metaü/Metall-Berührung der unteren Segmente 135 und 140 an dem Bund dazu dient, eine Extrusion des Dichtungselementes 30 in Längsrichtung nach unten zu verhindern.

Es versteht sich, daß die gleiche Dichtungswirkung an jeder Zwischenstelle oder in jeder Radiallage der Segmente zwischen der Anschlagstellung von F ι g. 9 und der den kleinsten Durchmesser aufweisenden

Dichtungsstellung von Fig. 10 auftritt. Die sekundären Segmente 40 und 140 verhindern die Extrusion des Dichtungsmaterials des Dichtungselements 30 über die zwischen den primären Segmenten 35 und 135 vorhandenen Radialspalten hinaus.

Es versteht sich, daß die den kleinsten Durchmesser aufweisende Dichtungsstellung von Fig. 10 hier nur als Beispiel angeführt ist und selbstverständlich variiert werden kann. FaIs ein »Blindstößel« durch die hier ίο beschriebene Antiextrusionswirkung geschaffen werden soll, dann würden sich die inneren Ränder aller Segmente in der innersten Dichtungsstellung im wesentlichen treffen, so daß keine Mittelöffnung vorhanden wäre.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Bohrlochpreventer zum Abdichten und Verschließen eines Bohrlochs, in das ein Rohr oder dergleichen eingehängt ist, mit mindestens einem elastischen Dichtungskörper, mindestens einer starren Halteplatte mit einem in etwa dem des Dichtungskörpers in unbeaufschlagtem Zustand entsprechenden Innendurchmesser, einer Vorrichtung zur Radialverschiebung des Dichtungskörpers und mit radial angeordneten, sich überlappenden Stabilisierungseinlagen für den Dichtungskörper, die gegen die Halteplatte anliegen und deren Überlappungsgrad sich beim Zusammenpressen des Dichtungskörpers vergrößert, wobei die Stabilisierungseinlagen aus einem ersten Satz von mit Abstand voneinander angeordneten Körpern uitd einem ober- bzw. unterhalb des ersten Satzes angeordneten zweiten Satz von mit Abstand voneinander angeordneten Körpern bestehen, die umfangsmäßig jeweils mit den Körpern des ersten Satzes abwechselnd angeordnet sind, Flächen aufweisen, welche sich mit Flächen an den Körpern des ersten Satzes überlappen, und allen Einwärtsbewegungen des Dichtungskörpers nachfolgend zusammen mit diesem an das zu umschließende Rohr anlegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß primäre Körper (35; 135) des ersten Satzes jeweils mit benachbarten sekundären Körpern (40; 140) des zweiten Satzes zur gegenseitigen Führung verbunden sind.

2. Bohrlochpreventer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungseinlagen jeweils Führungseinrichtungen (38; 138) aufweisen, die über bzw. unter den primären Körpern (35; 135) und zwischen jedem Paar sekundärer Körper (40) liegen und mit letzteren in gleitender Berührung stehen.

3. Bohrlochpreventer nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Halterungsplatte (41; 141), die an einer zugeordneten Ausrichtplatte (24; 25) und an der jeweiligen Führungseinrichtung (38; 138) befestigt ist.

4. Bohrlochpreventer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die primären Körper (35; 135) für eine gemeinsame Radialbewegung von Dichtungskörper (30) und den Körpern (35; 135) mit dem Dichtungskörper (30) fest verbunden sind.

5. Bohrlochpreventer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (35; 135) an ihrer dem Dichtungskörper (30) zugewandten Seite zum Erleichtern des Einbettens und Festhaltens jedes Körpers (35; 135) im Dichtungskörper (30) mehrere Nuten (35b) aufweisen.

6. Bohrlochpreventer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die primären Körper (35; 135) mit den sekundären Körpern (40; 140) durch Keile (36; 136) verbunden sind, durch welche die sekundären Körper (40; 140) zusammen mit den primären Körpern (35; 135) bei der nach außen erfolgenden Radialbewegung des Dichtungskörpers (30) zurückziehbar sind.

7. Bohrlochpreventer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die primären und sekundären Körper (35; 135; 40; 140) der oberen und unteren Stabilisierungseinlagen im wesentlichen halbkreisförmig angeordnet sind.

8. Bohrlochpreventer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtungen (38) keilförmig ausgebildet und neben dem jeweiligen sekundären Körper (40; 140) in den Stabilisierungseinlagen angeordnet sind.

9. Bohrlochpreventer nach einem der vorangeiienden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (40; 140) an ihrem Vorderende seitlich angeschrägt sind.