DE2402655C3 - Bohrlochpreventer zum Abdichten und Verschließen eines Bohrlochs - Google Patents

Description

Nachteilig bei diesen Bohrlochpreventern ist also insbesondere, daß ein Ausfließen oder Extrudieren des Dichtungskörpers bei diesen Bohrlochpreventern nicht zu verhindern ist, wenn sie in einem relativ großen Bereich von Durchmessern verwendet werden, so daß der elastische Dichtungskörper bis zum Erreichen der abzudichtenden Gegenfläche sehr stark verformt werden muß. Da gleichzeitig die Abdichtung äußerst hoher Bohrlochdrücke erforderlich ist, konnte mit den genannten Bohrlochpreventern die notwendige Abdichtung nicht hergestellt bzw. nicht aufrechterhalten werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannten Bohrlochpreventer der eingangs beschriebenen Gattung dahingehend zu verbessern, daß eine Extrusion des Dichtungskörpers längs des zu umschließenden Rohres oder dergleichen über einen verhältnismäßig großen, variablen Bereich von Preventerdurchmessem verhindert wird, um insbesondere eine Abdichtung gegen sehr viel höhere Drücke zu bewirken, als dies mit bekannten ringförmigen Bohrlochpreventem möglich ist

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Bohrlochpreventer der einangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Stabilisierungseinlagen aus einem ersten Satz von 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, weiche 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.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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

F i g. 1 eine senkrechte Schnittansicht eines Teils eines Ausblasventils in Form eines Stoßkolbenpreventers,

Fig.2 eine teilweise geschnittene Draufsicht einer der Extrusionsentgegenwirkenden oder Antiextrusionsvorrichtung und ihre Teile, die für eine Hälfte des Ausblasventils von Fig. 1 erforderlich .»ind, wobei die Ansicht etwa längs der Linie 2-2 in F i g. 3 erfolgt,

F i g. 3 eine Teil-Seitenansicht der F i g. 2, die das Ausblasventil des Stoßkolbentyps in Richtung von der Außenseite auf die Mitte des Bohrlochs darstellt,

Fig.4 eine Teilansicht längs der Linie 4-4 in Fig.3, die besondere Einzelheiten dt;r Antiextrusionsvorrichtung darstellt,

Fig.5 eine isometrische, auseinandergezogene Ansicht zweier Antiextrusionskörper, die bei dem Ausblasventil Verwendung finden,

F i g. 6 eine Schnittansicht einer Hälfte der Antiextrusionsvorrichtung von F i g. 2, wobei insbesondere die Antiextrusionsvorrichtungskörper in Berührungslage mit einem Bohrlochrohr zu sehen sind, und die Extrusion der elastischen Dichtungseinrichtung in Längsrichtung verhindert werden soll,

F i g. 7 einer der F i g. 6 ähnliche Ansicht, die jedoch nur die inneren Teile der Antiextrusionskörper in den Stellungen zeigt, die sie einnehmen, wenn sie ein Viertel eines rohrförmigen Teils, beispielsweise einer Kelly-Stange in einer Bohrlochbohrung berühren,

Fig.8 eine Querschnittsansicht eines Stoßkolbens, längs der Linie 8-8 in F i g. I,

F i g. 9 eine Querschnittsansicht längs der Linie 9-9 in Fig. 11,

F i g. 10 eine der F i g. 1 ähnliche Ansicht, die jedoch das Ausblasventil der erfindungsgemäßen Art in einem Preventer des Ringtyps zeigt, und
F i g-11 eine der F i g. 8 ähnliche Ansicht, die jedoch

ίο das ringförmige Ventil in der geschlossenen oder Dichtungslage im Bohrlochrohr zeigt

In der Zeichnung wird mit B ganz allgemein das Ausblasventil der in den F i g. 1 bis 8 beschriebenen Art bezeichnet, das das Stoßkolbentypventil zeigt Das Ventil B weist ein Gehäuse H auf, das eine zentrale Längsbohrung 10 besitzt, durch die sich ein Rohr foder ein anderer Gegenstand während des Bohrlochbetriebes in an sich bekannter Weise hindurcherstrecken kann. Das Gehäuse H ist so gebaut, daß es in einem Stapel Ausblasventilen oder in einem Bohrlochgehäusestrang oder Bohrstrang in an sich bekannter Weise angeordnet werden kann. Das Ausblasventil B weist eine Anordnung A (F i g. 2) auf, deren iiinzelheiten im folgenden beschrieben werden und die eine zentrale Längsbohrung 11 besitzt die sich zur Schaffung einer zentralen öffnung öffnen läßt die ihrer Größe nach im wesentlichen der Längsbohrung 10 des Gehäuses H entspricht, so daß das Ventil B die normalen durch die Bohrung 10 hindurchlaufenden Arbeitsvorgänge nicht behindert, wenn es sich in der geöffneten oder zurückgezogenen Stellung befindet Das Ausblasventil B läßt sich jedoch in die geschlossene oder Dichtungsstellung (Fig. 1) bewegen, so daß es ein Rohr Poder einen anderen Gegenstand, der sich in Längsrichtung

r, durch das Bohrloch 10 hindurcherstreckt abdichtet.

In der in den F i g. 1 bis 8 dargestellten Ausführungsform weist das Ausblasventil B ein Paar Stoßkoiben R auf, die vorzugsweise identisch ausgebildet sind und in dem herkömmlichen Ausblasventilkörper oder -gehäuse H liegen. Jeder Stoßkolben R ist in geeigneter Weise mit einer herkömmlichen Antriebsvorrichtung verbunden, die allgemein durch M(Fig. 1) bezeichnet wird und in Fig.l nur für den rechten Stoßkolben R dargestellt ist. Die Stoßkolben R lassen sich in die geschlossene oder Berührungsstellung von F i g. 1 bewegen, worauf dann mit Hilfe der Antriebsvorrichtung M ein zusätzlicher Druck erzeugt wird, der in einen elastisch verformbaren Dichtungskörper 5 jedes Stoßkolbens R mit der äußeren Oberfläche des Rohres P in Dichtungsberüh-

>o rung bringt Aufgrund der besonderen Konstruktion des hier beschriebenen Gegenstandes wird eine Extrusion des federnden Dichtungskörpers Sjedes Stoßkolbens B verhindert oder zumindest gehemmt, und zwar über einen variablen Innendurchmesserbereich von Abdichtungslagen. Zu diesem Zweck sind Antiextrusionskörper fund F vorgesehen, die im einzelnen anhand der F i g. 2 bis 5 im folgenden beschrieben werden.

Obgleich das Ausblasventiigehäuse H in an sich beliebiger Weise aufgebaut sein kann, so daß es sich zur

AO Aufnahme jedes Stoßkolbens R eignet, wie am besten aus F i g. 1 ersichtlirh, weist das Gehäuse H eine Seitenöffnung 12 für jeden Stoßkolben R auf. Das Stoßkolbengehäuse H ist vorzugsweise mit einem oberen Flansch 10a und einem unteren Fiansch XQb

t>> ausgestattet, durch die Schraubenbolzenlöcher 10c hindurchführen, so daß das Gehäuse //in einem Stapel Ausblasventilen, also eater Reihe mehrerer übereinander angeordneter Ventile, oder in einem Bohrlochge-

häuscstrang oder Rohrstrang in an sich bekannter Weise befestigt werden kann.

Ein herkömmlicher Kopf 14 ist mit jeder Seite des Gehäuses H verbunden, wobei in F i g. 1 nur der rechte Kopf 14 dargestellt ist. Jeder derartige Kopf 14 besitzt eine Aussparung 14a, und diese Aussparung ist mit den Seitenöffnungen 12 im Gehäuse /-/fluchtend ausgerichtet, so daß sie eine Fortsetzung dieser Öffnung bildet. Die Stoßkolben R sitzen in den entsprechenden Aussparungen 14a, wenn sie sich in der zurückgezoge- _t0 nen oder vollständig geöffneten Stellung befinden. Eine Kolbenstange 15 erstreckt sich durch eine in einer öffnung 14c jedes Kopfes 14 vorhandene Dichtung 14b hindurch. )ede Kolbenstange 15 läuft zu einem Kolben 16 herkömmlicher Bauart, der einen Teil der Antriebsvorrichtung M bildet und in einem Zylinder 17 oder dergleichen angeordnet ist, der in an sich bekannter Weise mit einer Stirnkappe oder einem Verschluß 18 versehen ist. Zu Erläuterungszwecken ist eine Strömungsmiueieiniriusiehung iea für das Einleiten von Luft, eines Hydraulikmittels oder anderen Arbeitsmittels in den Zylinder 17 dargestellt, durch das der Kolben 16 in Richtung auf die Mitte der Bohrung 10 bewegt wird. Eine andere Strömungsmittelleitung XAd dient ebenfalls zur Einleitung von Luft, eines Hydraulikmittels oder eines anderen Strömungsmittels in den Zylinder 17 mit dem Ziel, den Kolben 16 nach außen, also, in bezug auf Fig. 1, nach rechts, zu bewegen und dadurch den jeweiligen Stoßkolben R, der mit ihm verhunJen ist, zurückzuziehen. Es versteht sich, daß für die Antriebs- jo vorrichtung M verschiedene Systeme und Vorrichtungen benutzt werden können, so daß die in Fig. 1 dargestellte spezielle Vorrichtung keine Einschränkung darstellt. Es wird ferner darauf hingewiesen, daß auch für den linken Stoßkolben R (bezogen auf Fig. 1) eine Antriebsvorrichtung M vorgesehen ist, die dieselbe Aufgabe hat, wie die Antriebsvorrichtung M für den rechten Stoßkolben R in F i g. 1.

Zur Vereinfachung der Beschreibung werden die Einzelheiten nur eines Stoßkolbens R im folgenden beschrieben, und nur dann, wenn dies für das Zusammenwirken der beiden Stoßkolben erforderlich ist, werden die entsprechenden Einzelheiten des anderen Stoßkolbens herangezogen, wobei der andere Stoßkolben speziell bezeichnet wird. Die beiden Stoßkolben R sind jedoch vorzugsweise in konstruktiver Hinsicht gleich.

Somit weist jeder Stoßkolben R einen Stoßkolbenträger 2a auf, der mit der Kolbenstange 15 vorzugsweise lösbar verbunden ist, wobei auf der Kolbenstange 15 ein Kopf 15a verwendet wird, der in eine entsprechende Ausnehmung 26o in dem Stoßkolbenträger 20 hineinpaßt Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Stoßkolbenträger 20 aus Stahl oder einem anderen verhältnismäßig festen Material gebaut und ist Vorzugs- ϊϊ weise im Querschnitt im wesentlichen halbzylindrisch (Fig. 8). Der Stoßkolbenträger 20 ist mit einer inneren Aussparung oder Oberfläche 20a versehen, die in gleicher Weise im Querschnitt im wesentlichen halbzylindrisch ist und ein Dichtungskörper 21 aufnehmen kann, das vorzugsweise eine konvexe äußere Oberfläche 21 a besitzt, die ihrer Form nach im wesentlichen der inneren Oberfläche 20a (Fig. 8) entspricht. Der Dichtungskörper 21 besteht aus Gummi oder anderem elastischen Material und ist mit seitlichen Antiextrusionsplatten 22 versehen, die aus Stahl oder einem anderen Metall angefertigt sind und mit der inneren Oberfläche einer sich nach innen erstreckenden Lippe 12a in der Öffnung 12 in Berührung treten können.

Der Dichtungskörper 21 ist an seinem oberen Ende zwischen dem Stoßkolbenträger 20 und einer oberen Stoßkolbenbegrenzungs- und Ausrichtplatte 24 (F i g. I) eingeschlossen, wobei die Platte 24 durch eine oder mehrere Kopfschrauben 26 oder andere geeignete Befestigungsmittel an dem Träger 20 befestigt ist. Es wird darauf hingewiesen, daß die Oberseite 20b des Stoßkolbenträgers 20 die Oberseite der Aussparung 14a und öffnung 12 berührt und auf dieser Oberseite gleitet. In ähnlicher Weise steht die Oberseite 2ib des Dichtungskörpers 21 mit der Oberseite der Aussparung 12 in Berührung und dichtet diese ab.

Der Stoßkolben R ist außerdem mit einer unteren Stoßkolbenbegrenzungs- und Ausrichtpiaitc 25 versehen, die sich vorzugsweise über die volle Tiefe des Stoßkolbens erstreckt und die mit einer Ausrichtschulter 25a ausgestattet ist, die mit dem Stoßkolbenträger 70 in Eingriff steht (Fig. I). Eine derartige Schulter 23a oder irgendeine andere geeignete Kingriffsvorrichtung dient zum Zurückziehen der Platte 25 zusammen mit dem Träger 20 nach außen, ermöglicht aber auch eine Bewegung des Stoßkolbenträgers 20 in bezug auf die Platte 25 nach innen, nachdem die Einwärtsbewegung der Platte 25 dadurch zum Stillstand gekommen ist, daß die gegenüberliegende Platte 25 auf dem anderen Stoßkolben R berührt wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß die senkrechte oder Längstiäche zwischen der oberen Ausrichtplatte 24 und der unteren Ausrichtplatte 25 innerhalb des Dichtungskörpers 21 eine Tasche oder Aussparung bildet, die in etwa halbzylindrisch geformt ist und zur Aufnahme dir austauschbaren Anordnung A dient, die aus den normalerweise primären austauschbaren des Stoßkolbens R besteht. Derartige Teile lassen sich vorher zusammenbauen und anfänglich einsetzen und dadurch positionieren, wie dies im folgenden noch erläutert wird. Auch können, falls erforderlich, Austauschanordnungen benutzt werden, die diese Teile enthalten.

Eine solche austauschbare Anordnung A des Stoßkolbens R weist einen elastischen, federnden Dichtungskörper 5 aus Gummi oder einem anderen ähnlich elastischen Material auf. Die oberen Antiextrusionskörper E, Fbefinden sich über dem Dichtungskörper 5, und ähnliche Antiextrusionskörper E'. F' sind als untere Antiextrusionskörper unterhalb des Dichtungskörpers 5 vorgesehen, wobei die Einzelheiten im folgenden erläutert werden. Der Dichtungskörper S wird durch Verformung aus seiner in F i g. 1 gezeigten Lage gebracht, so daß er sich in radialer Richtung nach innen bewegt und dabei mit der äußeren Oberfläche des Rohres P in Berührung tritt um dieses Rohr anzudichten, sobald in einem Bohrloch ein Ausblaszustand eintritt. Der Dichtungskörper 21 arbeitet während einer solchen Verformung mit dem Dichtungskörper S zusammen. Eine solche Verformung wird dadurch verursacht, daß der Stößelträger 20 nach innen radial bewegt wird, wie dies im folgenden erläutert ist

Die oberen Antiextrusionskörper E, F sind mit den unteren Antiextrusionskörpern E', F' bei der bevorzugten Auführungsform identisch, ausgenommen die Tatsache, daß sie in bezug aufeinander mit der Oberseite nach unten liegen. Deshalb werden im folgenden die Einzelheiten der Antiextrusionskörper E, F erläutert und die selben Teile werden kurz in bezug auf die Antiextmsionskörper E', F'gekennzeichnet und erklärt.

Die oberen Antiextrusionskorper E bilden einen ersten Satz bei dem jeder Körper vorzugsweise dem

anderen gleich ist und bei dem die Körper in bezug auf einen zweiten Satz Antiextrusionskörper Γ wechselseilig angeordnet sind. Die Körper E, F werden in einer Halterungsplatte 35 getragen, die in etwa halbzylindrisch ausgebildet ist, (F i g. 2). Die Halterungsplatte 35 hat vorzugsweise zwei oder mehr nach oben ragende Zapfen 35a, die sich lösbar mit der darüber befindlichen Platte 24 (Fig. 1 bis 3) verbinden lassen, so daß die Haltetungsplatte 35 die obere Stoßkolbenbegrenzungs- und Aujrichtplatte 24 bewegt. Die beiden Platten haben vorzugsweise dieselbe Form und sind mit je einer radialen Stirnfläche versehen, wie sie beispielsweise bei 356 für die Platte 25 gezeigt ist. Die entsprechende Stirnfläche 24a(Fig. I) ist senkrecht mit der Stirnfläche 356 der Platte 35 ausgerichtet, und diese Flächen können mit entsprechenden Flächen auf dem entgegengesetzten Stoßkolben R in Berührung treten, sobald die Stoßkolbcn R in die in F i g. 1 gezeigte Lage bewegt worden sind.

Zur Aufnahme des Antiextrusionskörpers /fund zur Führung desselben in radialer Richtung zur Halterungsplatte 35 weist diese Platte einen Schlitz 36 auf, der für jeden Amiivtrusionskörper E vorhanden ist. wobei jeder derartige Schlitz mit im wesentlichen parallelen, senkrechten Seiten 36a verschen ist. Jeder Antiextrusionskörper E hat im wesentlichen parallele vertikale Seiten 37. die die Seiten 36a des Schlitzes 36 berühren, so daß die Körper Ein radialer Richtung in bezug auf die Halterungsplatte 35 geführt werden.

jeder Antiextrusionskörper Eist mit einer Oberseite 37a versehen, die etwas unterhalb der Oberseite des Schützes 36 liegt. Um jeden Körper E am Herabfallen von der Platte 35 für den Fall zu hindern, daß der neben ihm befindliche Gummi zerrissen oder auf andere Weise beschädigt wird, so daß der Körper /:"nicht mehr langer von dem Gummi getragen wird, sind zwei Halterungszapfen 38 vorgesehen, die in Aussparungen 366 in den Seiten 36a des Schlitzes 36 sitzen sie auch in den Aussparungen 37b. die in den Seitenwänden 37 jedes Körpers E ausgebildet sind. Jede Aussparung 376 hat vorzugsweise eine hintere öffnung 37c, die mit einer waagerechten öffnung 39 im Inneren jedes Körpers E in Verbindung steht, welche einen Verriegelungskörper 40 aufnimmt. Eine derartige Konstruktion erleichtert den Zusammenbau der Körper £in der Platte 35, da der Verriegelungskörper 40 mit einer Aussparung 40a auf jeder Seite versehen ist, die jeden Zapfen 38 aufnimmt, so daß die Zapfen sich nach außen zu nicht über die äußeren Oberflächen der Seiten 37 hinauserstrecken, solange die Aussparungen 40a mit den Zapfen 38 fluchten. An einem solchen Punkt ist der Verriegelungskörper 40 nur teilweise in die waagerechte öffnung 39 eingesetzt, und ein Gewindestopfen 41 ist nur teilweise in eine öffnung 39a eingeschraubt, die außerhalb der waagerechten flachen Öffnung 39 liegt. Wenn die Zapfen 38 mit den Aussparungen 366 fluchten, wird der Verriegelungskörper 40 in seine innerste Lage eingedrückt (F i g. 2), und der Stopfen 41 wird in die in F i g. 2 gezeigte Lage vollständig eingeschraubt, so daß die Zapfen 38 aus den Seiten 37 herausragen und auf diese Weise in den Aussparungen 366 während der radialen Relativbewegung des Körpers fin bezug auf die Plane 35 gehalten werden. Es wird darauf hingewiesen, daß die Doppelaussparungen 366,376 für jeden Zapfen 38 dazu dienen, dem Körper E eine Hubbewegung in radialer Richtung über eine Entfernung zu ermöglichen, die im wesentlichen gleich der ganzen Länge der beiden Aussparungen 366 und 376 ist, während nur die eine Hälfte der Länge eines solchen Hubs für jede der Aussparungen 366und 376 erforderlich ist.

Der innere oder vordere Teil jedes Antiextrusionskörpers fist mit einer Antiextrusionsfläche 43 versehen,

^r> die normalerweise im wesentlichen waagerecht liegt und die Oberseite an dem inneren Ende jedes Körpers E darstellt. Diese Fläche 43 wirkt mit jedem der benachbarten Antiextrusionskörper F zusammen, wie dies in in Fig.5 und 6 dargestellt und im folgenden

in näher erläutert ist. Aus diesem Grunde ist der obere Teil jedes Körpers E vorzugsweise zugespitzt, so daß er einen Dreieck-Abschnitt 44 bildet, der sich an die Zusammenlaufbewegungen der Körper Fund FanpaBi, wenn diese Körper sich von der Halteplatte 35 weg in

1¹J radialer Richtung nach innen zu bewegen.

Die untere Oberfläche 42 (in F i g. 3 und 4) jedes Körpers E ist mit dem Gummi oder einem anderen Material des Dichtungskörpers 5 verbunden oder auf andere Weise befestigt. Die besondere dargestellte Form dieser Oberfläche 42 verbessert die Adhäsionswirkung der Oberfläche 42 an dem Dichtungskörper i. wobei selbstverständlich auch andere Konfigurationen für die Oberfläche 42 vorgesehen werden können.
Alle Antiextrusionskörper F sind vorzugsweise

2) miteinander identisch, und jeder Körper sitzt in einem Schlitz 46 der Halteplatle 35. Die Seiten 46a jedes Schlitzes sind vorzugsweise im wesentlichen paralle und erstrecken sich in senkrechter Richtung, so daß sie mit den entsprechenden Seiten 47 jedes Körpers F in

J" Berührung treten können. Die Oberseite 47a jedes Körpers F kann die Oberseite jedes Schlitzes 46 berühren. Entfernbare Halterungszapfen 48 sind ähnlich wie die Zapfen 38 befestigt und dienen in gleicher Weise zu Führungszwecken, und zwar hier in bezug auf die

)j Körper F. Somit weist jeder Körper F seitliche Aussparungen 476 mit einer Durchgangsöffnung 47c (Fig. 5) auf, die mit einer inneren Aussparung 49 (F ig. 2 und 5) in Verbindung steht, in der sich ein Verriegelungselement 50 befindet, das auch Aussparungen oder Verjüngungen 50a aufweist. Die Zapfen 48 sitzen in den Aussparungen 476und sind anfänglich in den Öffnungen 47c so positioniert, daß sie solange nicht über die Seiter 46a hinausragen, wie die Zapfen 48 mit den Führungsaussparungen 466 fluchtend ausgerichtet sind. Zu diesem Zeitpunkt ist der Verriegelungskörper 50 nach vorne in seine in Fig. 2 gezeigte Stellung bewegt, und die Verriegelungsschraube 51 ist in die in Fig. 2 gezeigte Endlage eingeschraubt. Die Zapfen 48 befinden sich somit in einer Stellung, in der sie sich in den

■'<" Aussparungen 476 und 466 in derselben Weise bewegen können, wie sich die Zapfen 38 in der vorher erläuterten Weise in den Aussparungen 366und 376bewegen.

Es wird darauf hingewiesen, daß die innere untere Ecke der Unterseite 52 jedes Körpers F über der

■'>'< Oberfläche 43 des benachbarten Körpers E liegt und diese berührt, wobei der benachbarte Körper von dem darunter befindlichen Gummi nach oben gedrückt wird, um eine solche Berührung herzustellen. Die Unterseite 52 ist nicht mit dem Gummi des Dichtungskörpers .S'

t>" (Fig. 4) verbunden, dagegen ist der hintere Teil 53 jedes körpers F an dem Gummi des Dichtungskörpers S befestigt. Somit entsteht zwischen den Flächen 43 und 52 eine Gleitbewegung, wenn sich die Körper Fund Fin radialer Richtung aus ihrer normalerweise zurückgezo-

·'■'> genen Stellung (Fig. 2) nach innen in ihre innere Antiextrusionsstellung bewegen, wie sie in den Fig. b und 7 gezeigt ist. jeder Körner Fund Fist unabhängig von dem anderen beweglich, so daß dann, wenn der

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Dichtungskörper 5 mit einem Gegenstand, der eine viereckige Form aufweist, beispielsweise einer Kelly-Stange K (Fig. 7) oder auch eine etwas andere Form, die sich von der runden Form des Rohres P unterscheidet, in Dichtungsberührung gebracht wird, jeder Exlrusionskörper E, F sich unabhängig solange bewegen kann, bis er die äußere Oberfläche einer derartigen Kelly-Stange K oder eines anderen Körpers berührt, wodurch bei derartigen Körpern F, F die maximal mögliche Antisxtrusionswirkung erreicht wird.

An jedem Ende der Halteplatte 35 ist vorzugsweise ein Halbkörper F—1 vorgesehen, von denen einer in Fig. 2 dargestellt ist, der im wesentlichen der einen Hälfte eines Körpers F entspricht, jedoch zu seiner Führung und Halterung auf der Platte 35 mit Hilfe eines Führungsbolzens 55 etwas abgeändert ist. Die Führungsbolzen 55 erstrecken sich durch einen in dem Körper F-I vorhandenen Schlitz 56 hindurch in die Platte 35 hinein. Die unteren Antiextrusionskörper E'. F' sind im wesentlichen identisch mit den oberen Antiextrusionskörpern E, Fmit Ausnahme der Tatsache, daß sie, wie in F i g. 1 gezeigt ungedreht sind. Sie nehmen in bezug auf ein Rohr Poder eine Kelly-Stange K im wesentlichen identische Stellungen ein. wie dies aus dem obigen hervorgeht.

Im Betriebszustand oder bei Benutzung der in den Fig. I bis 8 gezeigten Vorrichtung befinden sich die Stoßkolben B normalerweise in der geöffneten oder zurückgezogenen Lage innerhalb der Aussparung 14a, die für jeden Stoßkolben R vorhanden ist, um dadurch eine Längsbohrung 11 zu bilden, die im wesentlichen der Bohrung 10 des Gehäuses H entspricht. Wenn die Bohrlochbohrung 10 mit dem Ausblasventil B verschlossen werden soll, werden die Stoßkolben R mit Hilfe der durch Hydraulikdruck betätigbaren Kolben 16 nach r> innen in Richtung aufeinander zu bewegt. Eine solche Einwärtsbewegung setzt sich so lange fort, bis die inneren radialen Enden oder Kanten 35£> der Halterungsplatten 35 und die entsprechenden radialen Oberflächen 24a auf den Begrenzungsplatten 24 der -to beiden Stoßkolben miteinander in Berührung treten, so daß eine weitere Einwärtsbewegung der Platten 35 und

24 behindert wird. Die inneren Ränder 25a der Platten

25 stehen zu diesem Zeitpunkt ebenfalls miteinander in Berührung. Danach bewirkt eine Fortsetzung der Bewegung des Kolbens 16 nach innen eine Verformung der Dichtungskörper 5 so daß diese sich in radialer Richtung nach innen bewegen und mit der äußeren Oberfläche des Rohres P(F i g. 6) oder der Kelly-Stange K (F i g. 7) oder irgendeines anderen Gegenstandes, der sich gerade in der Bohrlochbohrung befindet, in abdichtende Berührung treten. In gewissen Fällen kann sogar das Material des Dichtungskörpers 5 mit den gegenüberliegenden Dichtungskörpern in Dichtungsberührung treten, wenn sich in der Bohrlochbohrung kein Gegenstand befindet.

Nachdem die Halteplatten 35 in die innerste Stellung bewegt worden sind (Fig. 1) und während der weiter nach innen erfolgenden Bewegung oder Verformung der Dichtungskörper 5 die mit dem Rohr P oder einem w> anderen Gegenstand in Berührung treten, bewegen sich die Antiextrusionskörper E, Fund E', F'in Abhängigkeit von der nach innen erfolgenden Radialbewegung des Gummis oder anderen elastischen Materials der Dichtungskörpers 5 ebenfalls radial nach innen. Da diese Antiextrusionskörper E. F und E'. F' radial angeordnet sind und sich die Oberflächen 52 und 43 über den ganzen Umfang oder den ganzen Ringraum rund um das Rohr P oder des anderen Gegenstandes überlappen, bildet das Metall dieser Antiextrusionskörper über und uiv.er den Dichtungskörpern S eine durchgehende Metalloberfläche, so daß jede Längsextrusion des Gummis der Dichtungselemente Sgehemmt oder gänzlich verhindert wird. Wenn der abzudichtende Gegenstand die Kelly-Stange K von Fig. 7 oder ein anderes Objekt ist, das keine zylindrische äußere Oberfläche aufweist, wie sie das Rohr Pbietet, bewegen sich die Körper E und F unabhängig voneinander so lange, bis sie die äußere Oberfläche der Kelly-Stange K berühren, wobei sie in jedem Falle über und unter dem Dichtungskörper 5einen gewissen Raum lassen, in dem das Metall der Antiextrusionskörper E. F. E'. F' die Dichtungskörper Snicht vollständig umgibt. Die Räume oder Zonen, die somit nicht abgegrenzt sind, sind jedoch verhältnismäßig klein, und unter normalen Druckbedingungen reicht die Wirkung derartiger Antiextrusionskörper immer noch aus, um jede erhebliche Extrusion des Dichtungsmaterial zu verhindern.

Wenn das Ausblasventil B aus der Dichtungslage in die zurückgezogene Lage zurückbewegt werden soll, wird die nach außen gerichtete Bewegung der Kolben 16 dadurch erreicht, daß hydraulische Druckmittel durch die Leitung 14c/ eingeführt wird, wodurch sich die Stoßkolben R nach außen und voneinander weg bewegen. Die anfängliche Abnahme des von den Kolben 16 auf die Stoßkolben R übertragenen Druckes hat zur Folge, daß der Gummi des Dichtungsmaterials in seinem normalen, unverformten Zustand, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, zurückkehrt, und die Antiextrusionskörper £, F und E'. F' zusammen mit dem Dichtungsmaterial in die in den Fig. 1 und 2 gezeigte zurückgezogene Stellung bewegt werden.

Bei der in den Fig. 9 bis 11 dargestellten Ausführungsform des Ausblasventils B— 1 weist das Gehäuse H—i im Vergleich zum Gehäuse Hgewisse Abänderungen auf. um sich an die Ringform des Ausblasventils B— 1 anzupassen. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, hat das Gehäuse H—i einen unteren Gehäuseteil 112 mit einer ringförmigen Aussparung 112a zur Aufnahme eines ringförmigen Dichtungskörpers 5—1 und eines Ringkolbens 116, der aus Gummi oder annlichem Material besteht. Die Aussparung 112a wird ferner durch einen Gehäuseteil oder Deckel 114 begrenzt, der an dem Gehäuseteil 112 durch Schrauben 114a oder andere geeignete Befestigungselemente befestigt ist. Eine Druckmittelleitung 112t) steht mit der Arssparung 112a in Verbindung und dient für den Druckmittelzufluß und -abfluß in bezug auf den federnden Ringkolben 116. wodurch das öffnen und Schließen des Ausblasventils B—l gesteuert wird, wie dies im folgenden genauer erläutert wird. Des weiteren ist ein Belüftungskanal 1146 vorhanden, mit Hilfe dessen am Anfang Luft aus dem Ringraum um den Kolben 116 entfernt werden kann. Um das Gehäuse H—\ in einen Stapel Ausblasventile einzubauen oder mit geeigneten Flanschen des Bohrlochrohres oder Gehäuserohres über und unter dem Ausblasventil B— 1 zu verbinden, sind mit Gewinde versehene Verbindungszapfen 112c und 114c vorhanden, obgleich auch irgendwelche anderen Verbindungselemente benutzt werden können. Die Verbindungszapfen 114c sind vorzugsweise in Längsrichtung mit den Verbindungszapfen 112c fluchtend angeordnet, obgleich dies nicht unbedingt erforderlich ist.

Das Ausblasventil B—i weist vorzugsweise eine AusiauschanurdiiLirig A—1 auf. die mit dem ringförmigen, federnden, elastischen Dichtungskörper 5—1

Il

versehen ist, derctn Dichtungskörpern Smit Ausnahme der Tatsache entspricht, daß der Dichtungskö/per S— 1 vollständig ringförmig ist. Der Dich'.ungskörper S--1 weist vorzugsweise eine schalenförmige oder konkave > nere Oberflache 133 (F ig. 10) auf, die mit der inneren Oberfläche jedes Dichtungskörpers (Fig. 1) vergleichbar ist, so daß dann, wenn sich der Dichtungskörper mit dem Rohr Pin Abdichtungslage befindet (Fi g. 9 und 11) der Gummi des Dichtungskörpers und die oberen und unteren Antiextrusionskörper E, F und E', P alle mit dem Rohr P in Berührung stehen, wodurch eine Extrusion des Dichtungskörpers S— 1 oder der Körper 5in Fig. 1 in Längsrichtung verhindert wird. Durch die Antiextrusionskörper E, F wird eine obere Antiextrusionsvorrichtung gebildet, die mit der im obigen im Zusammenhang mit der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 8 beschriebenen Vorrichtung identisch ist. Die unteren Antiextrusionskörper E', F', die ebenfalls mit den entsprechenden Teilen des Ausblasventils B identisch sind, bilden die untere Antiextrusionsvorrichtung.

Im Betriebszustand ober bei Benutzung des Ausblasventils B—i befindet sich das Ventil in der in Fig. 10 gezeigten normalen, unverformten Lage des ringförmigen Dichtungskörpers 5— 1 in der der Dichtungskörper den der Bohrung UO des Gehäuses H—i entsprechenden vollen Querschnitt freigibt. Wenn das Rohr /Oder ein anderer in der Bohrung 110 befindlicher Gegenstand abgedichtet werden sollen, wird Druckmittel durch die Leitung 112£> eingeführt, so daß der federnde Kolben It6 in radialer Richtung nach innc.i gedrückt wird, um dadurch den Dichtungskörper S— ί ebenfalls radial nach innen zu bewegen, und mit der äußeren Oberfläche des Rohres P oder des anderen Gegenstandes in der Bohrlochbohrung in Eingriff zu bringen. Die Antiextrusionskörper E, F,- E'. F' bewegen sich mit dem Gummi des Dichtungskörpers S— 1 in derselben Weise radial nach innen, wie dies oben im Zusammenhang mit den Dichtungskörpern 5 beschrieben wurde, und sie treten auch mit der äußeren Oberfläche des Rohres P, wie in den F i g. 9 und 11 gezeigt, in Berührung, so daß sie den Gummi des Dichtungskörpers S—i zwischen sich % einschließen und eine Extrusion in Längsrichtung aufgrund des Bohrlochdruckes oder des Strömungsmitteldruckes, der in beiden Längsrichtungen auf den Dichtungskörper einwirkt, hemmen oder verhindern.
Nach dem Entspannen des Druckes in der Kammer oder Aussparung 112a kehrt der Kolben aufgrund der ihm eigenen Federungwirkung zu dem in Fig. 10 gezeigten unverformten Durchmesser zurück, und in gleicher Weise nimmt auch der Dichtungskörper S— 1 wieder seine normale, unvcrformte Lage von Fig. 10 ein, wobei der Dichtungskörper die Antiextrusionskörpti* E Fund £"'. F'mit sich führt. Es versteht sich, dnß die Antiextrusionskörper E, Fin derselben Weise mit einer Halterungsplatte 135 einwärts befördert und abgestützi werden, die der Platte 35 der Fig. 1 bis 8 entspricht, jedoch eher ringförmig oder zylindrisch ausgebildet ist, als haibzyündrisch wie die Platte 35. Eine ähnliche Platte 135 ist auch für die unteren Antiextrusionskörper E'. F' vorgesehen, wobei die Details des Plattenaufbaus den im Zusammenhang mit der Ausführungsform nach den F i g. 3 bis 5 beschriebenen Details entsprechen.

Anstelle der schalenförmigen oder konkaven Oberfläche 133 auf dem Dichtungskörper 5—1 oder der ähnlichen Oberfläche auf den Körpern 5 kann auch eine andere Oberflächenform Verwendung finden, oder es können Aussparungen oder dergleichen in den Dichtungskörpern 5—1 und 5 vorgesehen werden, deren Aufgabe darin besteht, das im Vergleich zu dem für die Dichtungskörper 5 und 5— 1 in der zurückgezogenen Stellung (F i g. 1 und 10) vorhandenen Volumen kleinere

Γι Volumen des für den Gummi der Dichtungskörper vorhandenen Raums in der Abdichtungsstellung vollständig oder zumindest teilweise auszugleichen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

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 eiwa dem des Dichtungskörpers in unbeaufschlagtem Zustand entsprechenden Innendurchmesser, einer Vorrichtung zur Radialverschiebung des Dichtungskörpers und mit radial angeordneten, sich überlappenden Stabilisierungseinlagen im Dichtungskörper, die gegen die Halteplatte anliegen und deren Überlappungsgrad sich beim Zusammenpressen des Dichtungskörpers vergrößert, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungseinlagen aus einem ersten Satz von mit Abstand voneinander angeordneten Körpern (E, E') und einem ober- bzw. unterhalb des ersten Satzes angeordneten zweiten Satz von mit Abstand voneinander angeordneten Körpern (F, F') bestehen, die umfangsmäßig jeweiis mit den Kötpern (E, E') des ersten Satzes abwechselnd angeordnet sind. Flächen (52) aufweisen, weiche sich mit Flächen (43) an den Körpern (E, E') des ersten Satzes überlappen, und allen Einwärtsbewegungen des Dichtungskörpers (S) nachfolgend zusammen mit diesem an das zu umschließende Rohr (P) anlegbar sind.

2. Bohrlochpreventer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Stirnseite des Dichtungskörpers (S) jeweils zwei Sätze Stabilisierungseinlagen angeordnet sind.

3. Bohrlochpreventer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Körper (E, E'; F, F') der Stabilisierungseiniage mn dem Dichtungskörper (S; S-I) verbanden ist und unabhängig von den Körpern des anderen Satzes zusammen mit dem Dichtungskörper radial beweglich ist

4. Bohrlochpreventer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Körper (F, F') des zweiten Satzes im wesentlichen parallele Seiten (47) aufweist, und daß die Halteplatte (35) mit einem Schlitz (46) für jeden Körper des zweiten Satzes versehen ist, der Seitenwände (46aJ aufweist, die im wesentlichen parallel zueinander liegen und an die die parallelen Seiten (47) der Körper (F, F') angelegt sind.

5. Bohrlochpreventer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Körper (E, E'; F, F') des ersten und des zweiten Satzes im wesentlichen parallele Seiten (37; 47) aufweist, und daß die Halteplatte (35) für jeden Körper des ersten und des zweiten Satzes einen Schlitz (36; 46) besitzt, dessen Seitenwände (36a; 46a) im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und an die die parallelen Seiten der Körper angelegt sind.

6. Bohrlochpreventer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Körper E₁ E'; F, F') des ersten und des zweiten Satzes eine Haltevorrichtung vorgesehen ist, durch die die Radialbewegung des Körpers in bezug auf die Halteplatte (35) begrenzt ist.

7. Bohrlochpreventer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung von den Körpern (E, E'; F, F') lösbar ist.

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 Stabilisie rungseinlagen im Dichtungskörper, die gegen die Halteplatte anliegen und deren Überlappungsgratr sich beim Zusammenpressen des Dichtungskörpers vergrößert. Ringförmige Bohrlochpreventer sind bekannt und beispielsweise auf Seite 2742 des »Composite Catalogue« für 1970—71 der Firma Hydril Company beschrieben. Sie sind seit vielen Jahren auf dem Markt erhältlich. Derartige Bohrlochpreventer oder -ventile weisen eine Durchgangsbohrung auf, die den vollen Querschnitt freigibt, so daß Bohrmeißel, Räumer, Gehäuserohre und andere einen großen Durchmesser aufweisende Werkzeuge frei durch diese Preventer hindurchgeführt werden können. Wenn solche Preventer geschlossen werden, wird ihre Dichtungspackung nach innen gedrückt, um die Bohrung zu verkleinern und dadurch automatisch ihre Größe zu verändern und bezüglich ihrer Form mit dem Gegenstand in Dichtungsberührung zu bringen, der sich gerade in der Bohrung des Preventers befindet, wodurch der Ring raum, der einen solchen Gegenstand umgibt, verschlos sen wird, so daß aus dem Bohrlochinneren keine Druckausbrüche erfolgen können. Wenn sich in dem Bohrloch kein Werkzeug befindet, läßt sich die Bohrung vollständig schließen, um derartige Ausbrüche zu verhindern.

Obgleich die obigen Bohrlochpreventer der Firma Hydril Company bei verhältnismäßig niedrigen Bohrlochdrücken, die im Bereich zweischen 140 bis 350 kp/cm² liegen, zufriedenstellend arbeiten, wird im allgemeinen verlangt, daß sich ein Bohrlochpreventer des Stoßkolbentyps auch bei Drücken verwenden läßt, die darüberliegen, also beispielsweise über 700 kp/cm². Bisher wurde es für notwendig erachtet, einen Bohrlochpreventer des Stoßkolbentyps zu verwenden,

der eine vorherbestimmte Öffnungsgröße aufweist, weil nicht die Möglichkeit bestand, das Extrudieren des

Gummis der Preventer bei derartig hohen Drücken auf

befriedigende Weise zu verhindern.

Weiter ist aus der US-PS 35 72 628 ein Bohrlochpre-

venter mit einem elastischen Dichtungskörper, einer starren Halteplatte mit in etwa dem Dichtungskörper entsprechender innerer Oberfläche, einer Vorrichtung zum radialen Bewegen des Dichtungskörpers und Stabilisierungseinlagen, die auf der Halteplatte gelagert

^v' sind, gezeigt, wobei dort der Dichtungskörper über die Körper der Stabilisierungseinlagen hinausragt und dadurch dem Bohrlochdruck ausgesetzt wird, der ihn gegebenenfalls nach oben oder nach unten herausextrudiert und möglicherweise beschädigt.

Weiterhin ist aus der US-PS 26 09 836 bekannt, die Stabilisierungseinlagen mit sich überlappenden Flächen zu versehen, deren Überlappungsgrad sich bei radialer Einwärtsbewegung der Einlagen vergrößert. Auch hier ragt der Dichtungskörper insbesondere bei Beaufschla gung zum Schließen über das innere Ende der Stabilisierungseinlagen hinaus, so daß er durch den Bohrlochdruck zwischen Rohr und Stabilisierungseinlagen herausextrudiert und möglicherweise beschädigt