DE2527103C2 - Unterwasser-Bohrlochkopf und Abdichtsatz dafür - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Unterwasser-Bohrlochkopf entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Abdichtsatz dafür entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Ein Unterwasser-Bohrlochkopf entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs I ist aus der DE-AS 58 bl7 bekannt. Dieser ist so ausgebildet daß der Dichtungsring des Abdichlsaizes durch Axialdruck zusammengepreßt und dabei radial aufgeweitet wird.

Hierfür ist eine hohe Kraft erforderlich, die so groß sein kann, daß sie über das Einbauwerkzeug nicht mehr auf ilen Abdichlsatz üben ragen werden kann. Ungünstig ist auch. ilnU sich der Picht ring wieder entspannen kann, sobald der Axialdruek nicht mehr auf ihn einwirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Unterwasser-Bohrlochkopf der eingangs genannten Art sowie den Abdichtsatz dafür derart auszubilden, daß der Dichtring durch eine möglichst geringe Kraft in seine Dichtlage gebracht werden kann und in dieser sicher verbleibt.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. 2 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unterensprächen.

Durch die vorgeschlagene Ausbildung wird erreicht, daß der Dichtungsring ohne axiale Druckbeaufschlagung aufgeweitet wird und in dieser Dichtlage aufgrund der Formgebung des ihn tragenden Körpers verbleibt Diejenigen Kräfte, die erforderlich sind, um rfen Dichtungsring auf dem ihn tragenden Körper zu verschieben, sind weitaus geringer als diejenigen, die zu seiner Kompression erforderlich sind.

Aus der US-PS 9 09 593 ist es zwar bekannt, einen Dichtungsring durch radiales Aufweiten in seine Dichtlage zu bringen, jedoch handelt es sich hierbei um eine Dichtungsanordnung, die nur zum Abdichten eines Bohrloches in diesem selbst geeignet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der F i g. 1 bis 12 beispielsweise erläutert Es zeigt

F i g. 5 teilweise im Schnitt eine perspektivische Darstellung eines an einem Einbauwerkzeug befestigten Abdichtsatzes,

F i g. 2 bis 7 Vertikalschnitte des Abdichtsatzes der F i g. 1 in verschiedenen Einbauzuständen,

F i g. 8 und 9 jeweils einen Schnitt längs der Linie 8-8 bzw. 9-9 in F i g. 10 eines Abdichtsatzes in einer weiteren Ausführt-igsform,

F i g. 8A und 9A F i g. 8 bzw. 9 entsprechende Darstellungen in verschiedenen Einbauzuständen des Abdichtsatzes,

Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie 10-10 in Fig.8, und

Fig. 11 und 12 vergrößerte Ausschnitte von Details der weiteren Ausführungsform.

F i g. 1 zeigt ein Einbauwerkzeug 20 für eine in einem Unterwasser-Bohrlochkopf 27 einzusetzende Dichtungsanordnung 25. Das Einbauwerkzeug 20 weist einen länglichen Körper 21 auf, der mit einem erweiterten Kopf 22 an deinem oberen ende und mit einer Dichtung 23 an seinem unteren Ende ausgestattet ist. Die Dichtungsanordnung 25 ist unterhalb des Kopfes 22 in einer das Einbauwerkzeug umgebenden Weise angeordnet und an diesem mittels Verriegelungskörpern 24 gehalten.

Der Körper 21 des Einbauwerkzeuges ist an einem Rohrstrang P aufgehängt. Wie F i g. 2 zeigt, kann die Dichtungsanordnung 25 durch die Bohrung 26 des Bohrlochkopfes 27 abgesenkt und auf einen Rohrhän- βο ger 28 innerhalb der Bohrung aufgesetzt sowie mit diesem verbunden werden. Innerhalb des Hängers 28 ist ein Rohrstrang (nicht dargestellt) aufgehängt. Gemäß F i g. 2 ist der Bohrlochkopf an seinem oberen Ende mit einem Verbinder 28a verbunden. Dieser ist seinerseits f.3 mit einem Ausblas-Prevu.ter (nicht dargestellt) verbunden. Dieser weist eine Bohrung als obere Fortsetzung der Bohrung 26 durch den Bohrlochkopf auf. Der Kopf 22 des Weikzeugkörpers paßt genau in die Bohrung. Mehrere öffnungen 23a erstrecken sieh durch de:· Kopf, um dessen vertikale Bewegung innerhalb der IIohriiii£ /u erleichtern.

Nachdem z. B. Zementrückläufe durch den Ringraum zwischen Rohrhänger und Bohrloch nach oben zurückgeleitet wurden, wird die Dichtungsanordnung in die Bohrung abgesenkt, auf dem Rohrhänger 28 aufgesetzt und mit diesem verbunden. Dabei wird ein durch die Dichtungsanordnung getragener Dichtungsring 36 in dichtende Anlage mit der Bohrung des Bohrlocbkopfes gebracht, wie Fig. 6 erkennen läßt, um diesen Zwischenraum abzuschließen. Gemäß Fig.2 wird der Rohrhänger 28 auf einer weiteren Dichtungsanordnung

29 aufgesetzt Diese ihrerseits wird auf einem weiteren Rohrhänger 30 aufgesetzt und mit diesem verbunden. Am Rohrhänger 30 ist ein weiterer Rohrstrang (nicht dargestellt) aufgehängt und innerhalb des Bohrloches einzementiert Die Außenseite des Rohrhängers 28 ist mit mehreren Ausnehmungen 31 vergehen. Wenn der Hänger 28 auf der Dichtungsanordnung 29 aufgesetzt ist, bilden die Ausnehmungen 31 öffnungen, um den Ringraum oberhalb der Dichtungsanordnung 2? mit dem Ringraum zwischen den von den Hängern 28 und

30 getragenen Rohrsträngen zu verbinden.

Der Rohrhänger 30 ist auf einer Dichtungsanordnung

32 aufgesetzt welche ihrerseits auf einem weiteren (nicht dargestellten) Rohrhänger aufgesetzt und mit diesem verbunden ist, um einen weiteren Rohrstrang innerhalb der Bohrung zu tragen. Jede weitere Dichtungsanordnung kann in der unter Bezugnahme auf die Dichtungsanordnung 25 beschriebenen Weise verbunden, aufgesetzt und betätigt werden. Es können mehrere Rohrhänger und Dichtungsanordnungen innerhalb der Bohrung aufgesetzt und angeordnet werden.

Gemäß F i g. 2 umfaßt die Dichtungsanordnung 25 einen rohrförmigen Körper 33 mit einem erweiterten oberen Ende, dessen zylindrische Außenseite eine Fortsetzung des oberen erweiterten Endes des Werkzeugkörrars darstellt Der Körper 33 weist außerdem ein unteres, im Durchmesser reduziertes Ende auf, das auf den Rohrhänger 28 innerhalb eines erweiterten oberen Teils 34 seiner Bohrung aufgesetzt und mit ihn? verbunden werden kann. Die Bohrungen durch Uas teleskopartig angeordnete untere Ende der Dichtungsanordnung und das obere Ende des Rohrhangers fluchten axial und sind im wesentlichen von gleichem Durchmesser. Wenn die Dichtungsanordnung auf den Rohrhänger aufgesetzt ist, dann passen die Dichtungsringe 35 um das obere Ende des reduzierten unteren Abschnittes innerhalb der Dichtung gegenüber dem oberen erweiterteii Teil der durch den Rohrhänger verlaufenden Bohrung.

Der Dichtungsring 36 ist unterhalb eines weiteren rohrförmigen Körpers 37 der Dichtungsanordnung angeordnet. Der Körper 37 ist bei 37a mit dem Körper 33 verschraubt Wie nachfolgend erläutert ist, kann der Körper 37 gedreht werden, um ihn relativ zum Körper

33 nach unten zu Jewegen. Auf diese Weise wird erreicht, daß sich der Dichtungsring in dichtende Anlage gegenüber der Bohrung des Bohrlochkopfes bewegt. Aus nachfolgend erläuterten Gründen verbinden ein oder mehrere Abscherstifte 48 die genannten Teile, so daß sie sich zusammen drehen können, bis ein ausreichendes Drehmomeiu am Körper 37 angreift, um den Stift bzw. die Stifte abzuscheren.

Jeder der Verriegelungskörper 24 weist einen innerhalb einer Hülse 39 geführten Stift 38 auf. Die Hülse ist jeweils an einer Rippe 39a vorgesehen, die sich in

Längsrichtung des Werkzeugkörpers erstreckt. Der Stift ist dabei radial zwischen einer ausgefahrenen Position gemäß F i g. 1, 2 und 3 und einer zurückgezogenen Position gemäß Fig.4 verschiebbar. In ausgefahrener Lage erstreckt sich das äußere Ende der Stifte über die angrenzenden äußeren Enden der Rippen 39a. In zurückgezogener Lage sind die äußeren Enden der Stifte im wesentlichen flächeneben mit den äußeren Enden der Rippen, so daß sie vertikal innerhalb der Bohrung tier Dichtungsanordnung verschiebbar sind. Die Stifte werden normalerweise mittels Schraubenfedern 40 in den Hülsen in die ausgefahrene Position gedrückt. In ausgefahrener Lage werden die Stifte mit Hilfe von Schnappringen 4t gehalten.

Die Dichtungsanordnung wird auf dem Einbauwerkzeug zusammengefügt, indem ihr rohrförmiger Körper 33 nach oben über das untere Ende des Einbauwerkzeufffts Kpweot wirrj^ hi«: Hip durch UZS UHtSfS Ende des Körpers 33 gebildete Schulter oberhalb der oberen Schultern der Verriegelungskörper 24 angeordnet ist. Die Verriegelungskörper können also in ausgefahrene Positionen nach außen gedrückt werden, um die Dichtungsanordnung absenken zu können. Wenn sich der Körper 33 der Dichtungsanordnung über das untere Ende des Werkzeugkörpers nach oben bewegt, dann drückt seine oberhalb des unteren Endes befindliche Bohrung die Verriegelungskörper nach innen in ihre zurückgezogenen Positionen. Wenn die Dichtungsanordnung dergestalt auf den Verriegelungskörpern aufliegt, dann befindet sich eine Schulter 33a an der unteren Seite des erweiterten oberen Endes des Werkzeugkörpers unter knappem Abstand oberhalb des oberen Endes des Körpers 33. während sich eine Schulter 336 an der Außenseite des oberen Endes des Werkzeugs unter einem etwas größeren Abstand oberhalb des oberen Endes des Körpers 37 befindet. Obwohl die unteren Enden von Ansätzen 42 an der Außenseite des erweiterten Werkzeugkopfes auch um den etwas größeren Abstand oberhalb der unteren Enden entsprechend ausgebildeter Ausnehmungen 43 am oberen Ende des Körpers .37 der Dichtungsanordnung vorgesehen sind, befinden sie sich dennoch zwischen den Seiten der Ausnehmungen, um die Kraft vom Einbauwerkzeug aus nachfolgend beschriebenen Gründen auf die Dichtungsanordnung übertragen zu können.

Das untere Ende des Hauptkörperteils der Dichtungsanordnung weist ein Außengewinde 44 auf, welches mit dem Innengewinde 45 der erweiterten Bohrung im oberen Ende des Rohrhängers verschraubbar ist Während der Verschraubung des Gewindes 44 mit dem Gewinde 45 kann sich eine Schulter 46 an der Unterseite des oberen erweiterten Endes der Dichtungsanordnung auf eine nach oben gerichtete Schulter 47 am oberen Ende des Rohrhängers aufsetzen. Bei Drehung des Werkzeuges legen sich die Ansätze 42 an diesem an die Seiten der Ausnehmungen 43 in dem Körper 37 der Dichtungsanordnung an. Die Abscherstifte 48 drehen dabei den Körper 33 mit dem Körper 37, um das Gewinde 44 in das Gewinde 45 einzuschrauben. Wenn die Schultern 46 und 47 aufeinanderliegen, werden durch weitere Drehung des Werkzeuges die Stifte 48 abgeschert, so daß sich der Körper 37 relativ zum Korper 33 nach unten bewegt, um den Dichtungsring 36 in Dichtungsposition zu verlagern.

Wenn das untere Ende des Gewindes 44 auf das obere Lnde des Gewindes 45 abgesenkt ist und das Werkzeug gedreht wird, um das Verschrauben des Gewindes 44 mit dem Gewinde 45 und die Verbindung der Dichtungsanordnung im Rohrhänger zu beginnen, dann legt sich die nach unten gerichtete Schull.er an der Unterseite der Verriegelungsstifte 38 an ein«: nach oben gerichtete Schulter49 der Bohrung des Rohrhangers an. Diese Schulter läuft schräg nach unten und nach innen, während das Außenende jedes Verriegelungsstiftes abgerundet ist. Weiteres Verschrauben der Gewinde 44 und 45 hat zur Folge, daß die auf der Unterseite der Verriegelungsstifte ausgebildeten Flächen über die schräg verlaufende Schulter 49 nach unten gleiten und in die zurückgezogene Position nach innen gedruckt werden. An einem gewissen Punkt zwischen den in F i g. 3 und 4 dargestellten Positionen bewegen sich die Dichtungsringe 35 in dichtende Anlage mit der erweiterten Boh-

!5 rung im oberen Ende des Rohrhängers, während sich die Verriegelungsstifte in die vollkommen zurückgezogenen Positionen bewegen. Weiteres Verschrauben der Gewinde 44 und 45 hat zur Folge, daß die flacher, äußeren Enden der Verriegelungsstifte 38 innerhalb der reduzierten Bohrung des Rohrhängers unterhalb der Schulter 49 nach unten gleiten, bis sich die Schulter 46 auf der Schulter 47 aufsetzt, wie in F i g. 4 gezeigt ist.

Zu diesem Zeitpunkt befindet skh die nach unten gerichtete Schulter der Dichtungsanordnung unter einem Abstand oberhalb der Schulter 49 am Rohrhänger, welcher in vertikaler Richtung kleiner ist als der Abstand zwichen den Schultern an den Ober- und Unterseiten der Verriegelungsstifte. Bei Anheben des Werkzeugkörpers sind also die Verriegelungsstifte nicht in der Lage, sich in den Zwischenraum zwischen den Schultern an der Dichtungsanordnung und dem Rohrhänger zurückzubewegen, d. h. sie werden in zurückgezogener Position gehalten, wenn sie sich innerhalb der Bohrung durch den Körper der Dichtungsanordnung nach oben verlagern. Das Werkzeug' kann also aus der Dichtungsanordnung herausgehoben und aus der Bohrung entnommen werden.

Bevor das Werkzeug jedoch von der Dichtungsanordnung abgehoben wird, wird es betätigt, um den Dichtungsring 36 in dichtende Anlage mit der Bohrung zu bringen. Zu diesem Zweck wird das Werkzeug weitergedreht. Da sich die Schulter 46 auf der Schulter 47 aufliegt, werden die Stifte 48 abgeschert (Fig. 5), weshalb sich das Gewinde auf dem Körper 37 über das Gewinde auf dem Körper 33 nach unten bewegen kann. Wenn dies der Fall ist, drückt das untere Ende des Körpers 37 den Dichtungsring 36 aus seiner Einführungsposition, in welcher sein Außendurchmesser unter Abstand von der Bohrung 26 angeordnet ist, nach unten in seine Wirkposition, in welcher der Außendurchmesser unter Abdichtung an der Bohrung anliegt.

Der Dichtungsring 36 ist innerhalb einer Ausnehmung oberhalb einer Schulter 56 aufgenommen, die sich vom erweiterten oberen Ende des Körpers 33 der Dichtungsanordnung nach innen erstreckt. Die Innenwand der Ausnehmung weist eine zylindrische Fläche 50 auf. welche, den Körper 33 unterhalb des Gewindes 37a umgibt, sowie eine erweiterte zylindrische Fläche 51 unterhalb der Fläche 50 und eine konische Fläche 57, welche das untere Ende der Fläche 50 mit dem oberen Ende der Fläche 5t verbindet. Jede der zylindrischen Flächen 50 und 51 ist konzentrisch bezüglich der Außenseite des erweiterten oberen Endes des Körpers 33 unterhalb der Schulter 56 ausgebildet

fr> In der gehobenen Position des Körpers 37. d. h. vor dem Abscheren der Stifte 48. bcfiiulci sich eine -SVhiillcr 58 an ihrem unteren Ende oberhalb der konischen Mäche 57, so daß der Dichtungsring 36 die Fläche 50 in

entlastetem Zustand umgibt. Wenn das untere Ende des Dichtungsringes sinf dem oberen Rntlc der konischen l-'lik'hc aufliegt, dur.u bofiiulci sich die Schulter 58 nahe dem oberen Ende des Dichtungsringes, um das Eintreten von Fremdteilchen zu verhindern. Zu diesem Zeitpunkt umgibt eine Hülse 52 mit einem Außendurchmesser entsprechend demjenigen des Körpers 37 die Fläche 51 und ist mittels eines oder mehrerer Abscherstifte 53 an dieser befestigt. Auf diese Weise ist eine Schulter 59 an ihrem oberen Ende im wesentlichen am unteren Ende der konischen Fläche 57 und somit nahe zum unteren Ende des Dichtungsringes 36 angeordnet, um das Eintreten von Fremdteilchen zu verhindern. Das untere Ende ist dabei oberhalb der Schulter 56 angeordnet. Die Dicke des Dichtungsringes ist im entlasteten Zustand so bemessen, daß sein Innendurchmesser genau um die Fläche 50 paßt, während der Außendurchmesser des Dichtungsringes innerhalb Her fluchtenden zylindrischen Außenkanten der Schultern 58 und 59 unter Abstand von der Bohrung liegt.

Wenn das Werkzeug zuerst gedreht wird, um die Scherstifte 48 abzuscheren und dadurch den Körper 37 abzusenken, drückt die Schulter 58 den Dichtungsring (F i g. 5) gegen die konische Fläche 57, so daß sein unteres Ende sich nach außen gegenüber der Bohrung 26 expandiert und sich an der Schulter 59 am oberen Ende der Hülse 52 anlegt. Fortgesetzte Absenkung des Körpers 37 hat zur Folge, daß eine ausreichende, nach unten gerichtete Kraft auf die Hülse 52 ausgeübt wird, um die Stifte Π abzuscheren. Auf diese Weise wird die Hülse 52 freigegeben, um sich nach unten in Anlage auf die Schulter 56 zu bewegen. Dies ermöglicht eine fortgesetzte, nach unten gerichtete Bewegung des Körpers 37, um den gesamten Dichtungsring nach unten über die konische Fläche 57 und auf die zylindrische Fläche 51 zu drücken. Wenn der Dichtungsring auf diese Weise bewegt wird, legt sich die konische Fläche 60 an der Innenseite des Körpers 37 an der Fläche 57 an, um die weitere Abwärtsbewegung des Körpers 37 zu unterbinden. Obwohl sich der Körper 37 beträchtlich nach unten bewegt hat, wie ein Vergleich der F i g. 2 und 6 erkennen läßt, bleibt sie dennoch in Dreheingriff mit dem Körper des Werkzeuges, wobei der Eingriff über die in die Ausnehmungen 43 passenden Ansätze 42 besteht Wenn der Dichtungsring 36 über der Fläche 51 gestreckt ist, dann liegt sein innerer Durchmesser an dieser an, während der Außendurchmesser unter Dichtung an der Bohrung 26 anliegt.

Gemäß F i g. 6 ist die Länge der Hülse 52 so bemessen, daß bei Auflage auf der Schulter 56 zwischen der Schulter 59 und der Schulter 58 ein Abstand besteht, welcher etwas größer ist als die von Ende zu Ende gemessene Länge des gestreckten Dichtungsringes 36. Wenn man annimmt, daß der Hauptdruck unterhalb der Dichtungsanordnung besteht, um den Dichtungsring nach oben gegen die Schulter 58 zu verlagern, dann besteht ein kleiner Zwischenraum zwischen der Schulter 59 und dem unteren Ende des Dichtungsringes. Bei einer Umkehr des Druckunterschiedes bewegt sich jedoch der Dichtungsring nach unten gegen die Schulter 59, wodurch ein Zwischenraum zwischen seinem oberen Ende und der Schulter 58 verbleibt Der Zwischenraum ist vorzugsweise groß genug, um sicherzustellen, daß Fluiddruck über der gesamten Räche des Dichtungsringendes wirksam wird, um dessen druckabhängige Dichtung zwischen dem Körper 33 und der Bohrung 26 aufrechtzuerhalten.

Die Hülse 37 besteht aus zwei vertikal angeordneten, unabhängig voneinander drehbaren Teilen, d. h. aus einem oberen Ring 61 mit einem Gewinde 37;; und aus einem King 62, an welchem die Schulter 58 ausgebildet ist. Da sich die Schulter 58 nicht mit dem Ring 6t dreht, reibt sie entsprechend nicht über das obere Ende des Dichtungsringes 36, d. h. sie nutzt dieses nicht ab.

Die dichtende Anlage des Dichtungsringes 36 mit der Bohrung 26 und dem Körper 33 der Dichtungsanordnung kann durch einen Prüfdruck untersucht werden,

to welcher dem Ringraum zwischen dem Rohrstrang Pund der Bohrung 26 des Bohrlochkopfes zwischen der Dichtungsanordnung und den Kolben am Ausblas-Preventer, welche um den Rohrstrang geschlossen anliegen, zugeleitet wird. Die das untere Ende des Werkzeugkörpers 21 umgebende Dichtung 23 liegt an der den Rohrhänger 28 durchsetzenden reduzierten Bohrung an, während die Dichtungsringe 35 am Körper 33 der Dichtungsanordnung unter Abdichtung am Rnhrhänger 2R anliegen.

Falls der Dichtungsring 36 dem Prüfdruck standhält, dann braucht das Werkzeug nur aus der Bohrung herausgezogen zu werden, wie vorstehend erwähnt. Falls der Dichtungsring 36 jedoch dem Prüfdruck nicht standhält, dann kann das Werkzeug in entgegengesetzter Richtung gedreht werden, um den oberen Ring 61 des Körpers 37 in seine Ausgangsposition anzuheben. Die innere Seite des Ringes 61 weist eine Ausnehmung 63 mit einem sich horizontal erstreckenden unteren Ende auf, das so angeordnet ist, daß es ein Verriegelungselement in Form eines nach außen gespannten geteilten Ringes 54 aufnimmt, wenn der Ring 61 knapp über seine obere Ausgangsposition nach oben bewegt wird. Auf diese Weise wird dessen weitere Aufwärtsbewegung verhindert. Eine Einstellschraube 64 (F i g. 7) ermöglicht es, den Ring 61 zum Zwecke des Ausbaues nach innen in seine Nut 65 zu drücken, d. h. dann, falls die Dichtungsanordnung auf Bodenniveau angehoben wurde.

Wenn der Ring 61 gegenüber weiterer Aufwärtsbewegung gehalten ist, dann hat die Drehung des Werkzeuges zur Folge, daß das Gewinde 44 aus dem Gewinde 45 herausgeschraubt und die Dichtungsanordnung vom Rohrhänger freigegeben wird. Dabei bewegen sich die Verriegelungsstifte 38 zurück in ihre ausgefahrenen Positionen unterhalb des unteren Endes der Dichtungsanordnung, um diese mit dem Werkzeug aus der Bohrung bzw. aus dem Bohrloch herauszuheben. Der gestreckte Dichtungsring 36 kann zurück auf die Fläche 50 bewegt werden, d. h. aus dem Bereich von Hindernissen innerhalb des Bohrloches. Der Ring 62 wird dabei in

so eine Position unterhalb des Ringes 61 angehoben, indem das Werkzeug und die Dichtungsanordnung gedreht werden, nachdem sie vom Rohrhänger abgehoben sind. Gemäß F i g. 7 ist die Aufwärtsbewegung der Hülse 52 im wesentlichen auf deren obere Ausgangsposition durch einen oder mehrere Stifte 66 an der Hülse begrenzt Diese Stifte gleiten in Schlitzen 67, die in der erweiterten Fläche 51 ausgebildet sind. Die oberen Enden der Schlitze sind so angeordnet, daß sie eine Kompression des Dichtungsringes durch die Schulter 59 verhindern, wenn sich die Dichtungsanordnung hin- und herbewegt Schraubenfedem 69 sind in den vier Ecken des Dichtungsringes eingebettet, um deren Beschädigung zu verhindern.

!n den F i g. 8, 8A, 9 und 9A ist eine weitere Ausführungsform der Dichtungsanordnung dargestellt Diese Dichtungsanordnung 70 umgibt ein Einbauwerkzeug 71 und ist von diesem getragen, wobei die Dichtungsanordnung mit dem Werkzeug in eine Bohrung 72 des Bohr-

lochkopfes absenkbar ist. Das Werkzeug 71 ist identisch mit dem Werkzeug, welches unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform beschrieben wurde. Diese Gemeinsamkeiten beziehen sich sowohl auf die Konstruktion als auch au^f die Bedienung beim Aufsetzen und Verbinden der Dichtungsanordnung mit einem (nicht dargestellten) Flohrhänger, der sich innerhalb der Bohrung 72 befindet. Dabei wird ein Dichtungsring 73 von einer nicht dichtenden Einführungsposition gemäß F i g. 8 und 9 in eine dichtende Anlage mit der Bohrung (F i g. 8A und 9A) gebracht.

Wie im Falle der ersten Ausführungsform hat die Dichtungsanordnung 70 einen Körper 74 mit einem erweiterten oberen Ende, dessen Außenseite eine größere zylindrische Fläche bildet. Diese besteht im wesentlichen als vertikale Fortsetzung des oberen erweiterten Endes des Körpers des Werkzeuges 71. Wie im Falle der ersten Ausführungsforrn ist der Körper 70 der Dich tungsanordnung rohrförmig ausgebildet und weist am unteren Ende (nicht dargestellt) Mittel auf, um die Verbindung mit dem Rohrhänger einzugehen, von welchem ein Rohrstrang innerhalb des Bohrloches nach unten hängt. Ein Dichtungsring 73 befindet sich unterhalb eines rohrförmigen Körpers 75 in einer einen weiteren rohrförmigen Körper 74 umgebenden Lage. Der Körper 75 ist bei 75a mit dem Körper 74 verschraubt und somit in einer Position, um unter Abdichtung mit der Bohrung 72 bewegt zu werden, wenn sich die Hülse relativ zum Körper 74 nach unten bewegt, d. h. von der in F i g. 8 und 9 dargestellten Position zu der in F i g. 8A und 9A dargestellten Lage.

Bei dieser zweiten Ausführungsform weist der Körper 75 einen oberen Abschnitt 76 mit einem unteren Ende auf, welches teleskopartig innerhalb eines unteren Abschnittes 77 aufgenommen ist. Der untere Abschnitt ist am oberen Abschnitt mittels eines Sprengringes 78a aufgehängt, um sich mit diesem vertikal zu bewegen, während sich der obere Abschnitt bezüglich des unteren Abschnittes drehen kann. Das den Körper 75 mit dem Körper 74 verbindende Gewinde 75a ist am oberen Abschnitt 76 ausgebildet, während der untere Abschnitt lösbar mittels eines oder mittels mehrerer Scherstifte 78 mit dem Körper 74 verbunden ist. Der Körper 74 kann zunächst mit dem Körper 75 gedreht werden, um die Dichtungsanordnung mit dem Rohrhänger zu verbinden. Wie im Falle des vorstehend beschriebenen Werkzeuges und der Dichtungsanordnung sind das erweiterte obere Ende des Werkzeuges umgebende Ansätze 82 innerhalb entsprechend ausgebildeter Ausnehmungen 83 im oberen Ende des Abschnittes 76 aufgenommen, wodurch die Drehung des Einführungswerkzeuges auf die Dichtungsanordnung übertragen werden kann.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist das untere (nicht dargestellte) Ende des Körpers 74 der Dichtungsanordnung 70 mit einem Außengewinde versehen, um die Verbindung mit dem Innengewinde einer erweiterten oberen Bohrung am oberen Ende des Rohrhängers einzugehen. Wenn diese Gewinde verschraubt sind, um eine Schulter an der Dichtungsanordnung auf eine Schulter am Rohrhänger aufzusetzen, dann führt weitere Drehung des Werkzeuges zu einem Abscheren der Stifte 78. Somit kann sich der Körper 75 bei weiterer Drehung des Werkzeuges relativ zum Körper 74 nach unten bewegen, weshalb der Dichtungsring 73 in seine Dichtungsposition verlagert wird.

Der Dichtungsring 73 ist auf einer Schulter 84 aufgesetzt, die sich von der äußeren Seite des erweiterten oberen Endes des Körpers 74 nach innen gerichtet erstreckt. Außerdem liegt der Dichtungsring 73 nahe an einer zylindrischen Fläche 85 des Körpers 74, die sich von der Schulter 84 nach oben gerichtet erstreckt. Eine im Durchmesser etwas reduzierte zylindrische Fläche 86 erstreckt sich vom oberen Ende der Fläche 85 zum unteren Ende des Gewindes 75a nach oben. Der untere Abschnitt 77 des Körpers 75 weist an seiner Innenseite zylindrische Flächen 87 und 88 auf, welche über die zylindrischen Flächen 86 und 85 vertikal verschiebbar sind, sowie eine zylindrische Außenfläche 79. Alle diese Flächen sind konzentrisch mit der zylindrischen Fläche an den Außenseiten der Körper 74 und 75.

Wenn sich der Körper 75 in seiner oberen Position befindet und mit dem Körper 74 mit Hilfe eines Abscherstiftes 78 verbunden ist (F i g. 8 und 9), dann ist das untere Ende des Abschnittes 77 oberhalb des Dichtungsringes 73 angeordnet. Dieser ist in einer verhältnismäßig cnt'üstctcn Lage, wobei sein Innendurchmesser die Fläche 85 umgibt, während der Außendurchmesser von der Bohrung 72 beabstandet ist und im wesentlichen vertikal mit der zylindrischen Fläche an der Außenseite des Körpers 74 fluchtet. In der Einführungsposition der Dichtungsanordnung fluchtet eine Hülse 90, welche lösbar in nachfolgend beschriebener Weise den Abschnitt 77 umgibt, mit einer Schulter 91 an ihrem unteren im wesentlichen horizontal mit dem unteren Ende des Abschnittes 77 und befindet sich somit nahe dem oberen Ende des Dichtungsringes 73, um den Eintritt von Fremdteilchen zu verhindern. Der Außendurchmesser der äußeren Hülse 90 entspricht im wesentlichen dem Außendurchmesser des erweiterten oberen Endes des Abschnittes 77 und der äußeren zylindrischen Fläche der Außenseite des Körpers 74 und ist somit im wesentlichen in vertikaler Fluchtung mit dem Außendurchmesser des entlasteten bzw. entspannten Dichtungsringes 73.

Nach dem Aufsetzen der Dichtungsanordnung am Rohrhänger, führt eine fortgesetzte Drehung des Werkzeuges 71 zum Abscheren der Stifte 78, um den Körper 75 bezüglich des Körpers 74 nach unten zu bewegen. Diese Abwärtsbewegung des Körpers 75 führt zur automatischen Freigabe der Hülse 90 von ihrer Verbindung mit dem Körper 75, weshalb sich der Abschnitt 77 frei bezüglich der Hülse 90 und somit innerhalb des Innendurchmessers des Dichtungsringes 73 nach unten bewegen kann, um den Dichtungsring in seine in F i g. 8A und 9A dargestellte Dichtungsposition nach außen zu drükken. Eine Schulter 92 am oberen Ende der Hülse 90 ist so unter Abstand von einer Schulter 93 am unteren Ende des oberen erweiterten Teils des Abschnittes 77 vorgesehen, daß die Hülse 90 während dieser nach unten gerichteten Bewegung des Abschnittes 77 nicht nach unten gegen den Dichtungsring 73 gedrückt wird, indessen frei ist, sich relativ zum Abschnitt 77 nach oben zu bewegen, bis sich die zylindrische Fläche an der Außenseite des Abschnittes innerhalb des inneren Durchmessers des Dichtungsringes 73 nach unten verlagert hat. Diese relative Aufwärtsbewegung wird jedoch durch die Anlage der Schulter 92 an der Schulter 93 begrenzt Gemäß F i g. 8A und 9A, ist die Schulter 91 am unteren Ende der Hülse 90 in jedem Fall nahe zum oberen Ende des Dichtungsringes 73 angeordnet, um zu starke Hin- und Herbewegung desselben zu verhindern, ist jedoch unter ausreichendem Abstand von der Schulter 84 angcordnet.

Die Vorrichtung, mittels welcher die Hülse 90 lösbar mit dem Körper 77 verbunden ist, besteht aus einem Schnappring 95, der bei in Umfangsrichtung vollzoge-

ner Kontraktion (F i g. 8 und 9) innerhalb gegenüberliegend gcrictr.eier Nuten % und 97 im inneren Durchmesser der Hülse 90 und dem äußeren Durchmesser des Abschnittes 77 zu liegen kommt. Auf diese Wci-c verhindert der Schnappring, daß sich die vorgenannten Bauteile vertikal zueinander bewegen. Wenn der Schnappring in beschriebener Weise zusammengezogen ist, dann liegt der Innendurchmesser des Ringes an Kugeln 98 an, welche in innerhalb am Umfang im Abstand zueinander angeordneten öffnungen 99 (Fig. 11) gelagert sind Die Kugeln erstrecken sich radial durch den Abschnitt 77 und stehen an ihrer Innenseite in eine Nut 100 vor. die die äußere zylindrische Fläche 86 des Körpers 74 umschließt. Auf diese Weise überbrücken die Kugeln den Trennraum zwischen dem Körper 74 und dem Abschnitt 77.

Die Tiefe der Nut 100 ist jedoch kleiner als die Durchmcsscrhälftc jeder Kugel. Bei Abscheren der Stifte 78 und nach unten gerichteter Bewegung des Abschnittes 77 drückt also die untere Kante der Nut 100 die Kugeln radial nach außen. Die Tiefe der Nut 100 ist im wesentlichen gleich der Tiefe der Nut 97 am äußeren Durchmesser des Abschnittes 77. Wenn also der Abschnitt weit genug nach unten bewegt wurde, um die Kugeln vollständig in die öffnungen 99 zu drücken, ist der Schnappring 95 radial ausreichend expandiert, um ihn vollständig innerhalb der Nut % eintreten zu lassen. Somit kann der Körper 77 seine nach unter gerichtete Bewegung bezüglich der Hülse 90 fortsetzen.

Der lösbare Verbindungsmechanismus weist auch Mittel auf, welche sicherstellen, daß sich Kugeln 98 nicht einer Unterbrechung 101 (Fig. 10) im Schnappring 95 gegenüber befinden können. Zu diesem Zweck ist eine Einstellschraube 102 an der Außenseite des Abschnittes 77 innerhalb der Nut 97 in einer Position vorgesehen, in welcher sie an beiden Seiten der Unterbrechung des Schnappringes anliegt. Auf diese Weise begrenzt die Schraube die Drehbewegung des Schnappringes bezüglich der Kugeln. Das Außenende der Schraube 102 fluchtet mit dem Außendurchmesser des Abschnittes 77, um eine Beeinträchtigung der vertikalen Gleitbewegung der Hülse 90 zu verhindern. Ein Stift 103 ist in fluchtenden öffnungen am oberen Ende der Hülse 90 vorgesehen, um die Nut % am Innendurchmesser der Hülse 90 zu überbrücken, wie am besten aus Fig. 12 ersichtlich ist Gemäß F i g. 10 ist der Stift 103 zwischen den entgegengesetzten Enden der Unterbrechung 101 im geteilten Schnappring vorgesehen, d. h. in einer Position, in welcher er die Drehung der Hülse 90 bezüglich des geteilten Ringes begrenzt, was ermöglichen könnte, daß die Kugeln 98 der Unterbrechung dem Ring gegenüberliegen.

Die Dichtungsringe 104 sind innerhalb von Nuten gehalten, welche die zylindrische Fläche 85 des Körpers 74 umgeben. Die Ringe 104 dienen zur dichtenden Anlage mit dem Innendurchmesser des unteren Endes des Abschnittes 77. Wie F i g. 8A und 9A erkennen lassen, wirken diese Dichtungsringe 104 mit dem gestreckten Dichtungsring 73 zusammen und bilden infolgedessen einen vollkommenen Verschluß zwischen der Bohrung 72 und dem Körper 74 der Dichtungsanordnung.

Das untere Ende des Abschnittes 77 ist mit einer konischen Fläche 105 ausgestattet Eine entsprechend geformte Fläche 107 ist am Körper 74 innerhalb und unterhalb der Schulter 84 ausgebildet, um das untere Ende der Hülse 90 aufzunehmen, wenn diese innerhalb des inneren Durchmessers des Dichtungsringes 73 nach unten bewegt ist wie F i g. 8A und 9A erkennen lassen.

Zum Zwecke der Fertigung sind die Schulter 84 und die konische Fläche 107 auf einem getrennten Ring 106 ausgebildet.

Da der Spalt entweder zwischen einem oder zwischen beiden oberen und unteren Enden des gestreckten Dichtungsringes 73 und den gegenüberliegenden Schultern 84 und 91 vorzugsweise ausreichend groß bemessen ist, um sicherzustellen, daß Fluiddruck über der gesamten Fläche des Dichtungsringendes wirkt, ist die Abnutzung am Dichtungsring minimal, falls sich dieser vertikal entsprechend bestehendem Unterschied an ihm hin- und herbewegt. Da sich der Abschnitt 77 bezüglich des Abschnittes 76 der Hülse 75 frei drehen kann, und da sich fernerhin die Hülse 90 bezüglich des Abschnittes 77 frei drehen kann, besteht keine Reibwirkung gegenüber dem Dichtungsring 73, wenn der Abschnitt 77 innerhalb des Dichtungsringes bei Drehung des Abschnittes 76 nach unter, bewegt wird,

Die dichtende Anlage des Dichtungsringes 73 kann in gleicher Weice geprüft werden, wie dies unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform erläutert wurde. Falls der Dichtungsring 73 den Prüfdruck aushält, braucht das Werkzeug 71 nur aus der Bohrung des Bohrloches herausgehoben zu werden, da es, wie unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform beschrieben wurde, von der Dichtungsanordnung freigegeben ist. Falls der Dichtungsring den Prüfdruck nicht aushält, wird das Werkzeug in einer Richtung gedreht, in welcher der Körper 75 bezüglich des Körpers 74 nach oben ansteigt. Wenn dies der Fall ist, schnappt ein in einer Nut der zylindrischen Fläche 86 des Körpers 74 getragener, geteilter Ring 109 nach außen in eine Nut 110, welche an der Innenfläche 87 des Abschnittes 77 ausgebildet ist. Der Körper ist demnach mit der Hülse verbunden, um mit dieser angehoben zu werden. Die Dichtungsanordnung kann in diesem Fall mit dem Werkzeug aus der Bohrung des Bohrloches herausgehoben werden.
Wie in den Zeichnungen dargestellt ist, liegen der Verriegelungskörper 109 und die Nut 110 einander gegenüber, wenn der Abschnitt 77 und der Körper 74 gleiches relatives Niveau einnehmen, welches *ie bei Verbindung durch die Scherstifte 78 eingenommen haben. So wird der Körper 75 nicht nur gegen vollständiges Lösen vom Körper 74 gehindert sondern auch auf ein Niveau angehoben, welches ermöglicht, den Dichtungsring 73 von seinem Außendurchmesser nach unten auf die zylindrische Fläche 85 zu bewegen. Aus letztgenanntem Grund kann das Werkzeug hin- und herbewegt werden, um zu veranlassen, daß der gestreckte Dichtungsring ir.folge seines Reibungseingriffes mit der Bohrung 72 vom Hülsenabschnitt 77 abgehoben wird. Da sich die erweiternde Fläche des Hülsenabschnittes 77 oberhalb des Dichtungsringes befindet, besteht keine Gefahr, daß sich der Dichtungsring über diese Fläche bewegt, falls er bei Abheben auf ein Hindernis in der Bohrung auftreffen sollte.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Unterwasser-Bohrlochkopf mit wenigstens einem Hänger (28) und wenigstens einem oben am Hänger an diesem zu befestigenden Abdichtsatz (25; 70) aus einem Dichtungsring (36; 73) sowie einem ersten und einem zweiten axial begrenzt gegeneinander beweglichen rohrförmigen Körper (33,37; 74, 75), von denen der erste bis zur Abstützung auf einer ortsfesten Schulter absenkbar ist und der zweite eine lösbare Verbindung mit einem Einbauwerkzeug (20; 21) aufweist, und die durch eine lösbare Arretierung (48; 78) verbunden sind, nach deren Lösen der erste rohrförmige Körper relativ zum zweiten rohrförmigen Körper bewegbar ist und den Dichtungsring (36; 73) ausdehnt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (36; 73) in nicht gedehntem Zustand auf einer ersten zylindrischen Fläche (50; SS) des ersten rohrförmigen Körpers (33; 74) angeordnet ist und durch die relative Bewegung des ersten und des zweiten rohrförmigen Körpers (33, 37; 74, 75) auf eine zweite zylindrische Fläche (51; 79) aufschiebbar ist, die einen größeren Durchmesser als die erste zylindrische Fläche (50; 85) aufweist

2. Abdichtsatz für einen Unterwasser-Bohrlochkopf mit wenigstens einem Hänger (28), an dem der Abdichtsatz (25; 70) befestigbar ist, bestehend aus einem Dichtungsring (36; 73) sowie einem ersten und einem zweiten axial begrenzt gegeneinander beweglichen rohrförmigen Körper (33,37; 74,75), von denen der erste bis zur Abstützung ?«f einer ortsfesten Schulter absenkbar ist und der zweite eine lösbare Verbindung mit einem Einbauwerkzeug (20; 21) aufweist, und die durch eine lösbare Arretierung (48; 78) verbunden sind, nach deren Lösen der erste rohrförmige Körper relativ zum zweiten rohrförmigen Körper bewegbar ist und den Dichtungsring (36; 73) ausdehnt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (36; 73) in nicht gedehntem Zustand auf einer ersten zylindrischen Fläche (50; 85) des ersten rohrförmigen Körpers (33; 74) angeordnet ist und durch die relative Bewegung des ersten und des zweiten rohrförmigen Körpers (33, 37; 74, 75) auf eine zweite zyiindrische Fläche (51; 79) aufschiebbar ist, die einen größeren Durchmesser als die erste zylindrische Fläche (50; 85) aufweist.

3. Bohrlochkopf bzw. Abdichtsatz nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch die zweite zylindrische Fläche (51) an dem ersten rohrförmigen Körper (33) ausgebildet ist.

4. Bohrlochkopf bzw. Abdichtsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der ersten und der zweiten zylindrischen Fläehe (50,51) eine konische Fläche (57) befindet.

5. Bohrlochkopf bzw. Abdichtsatz nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Hülse (52) auf der zweiten zylindrischen Fläche (51) des ersten rohrförmigen Körpers (33), die mit diesem durch eine lösbare Arretierung (53) verbunden ist, die bei der relativen Bewegung der beiden rohrförmigen Körper (33,37) durch den Dichtungsring (36) bis zu einer Schulter (56) am ersten rohrförmigen Körper (33) verschiebbar ist.

6. Uohrlochkopf bzw. Abdichlsaiz nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine konische Fläche (60) am zweiten rohrförmigen Körper (37), die mit der konischen Fläche (57) am ersten rohrförmigen Körper (33) zur Bewegungsbegrenzung des zweiten rohrförmigen Körpers (37) zusammenwirkt.

7. Bohrlochkopf bzw. Abdichtsatz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem oberen Ende der Hülse (52) und dem unteren Ende des zweiten rohrförmigen Körpers (37) etwas größer als die axiale Länge des gedehnten Dichtungsringes (36) ist.

8. Bohrlochkopf bzw. Abdichtsatz nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückbewegung des zweiten rohrförmigen Körpers (37) über seine Ausgangslage hinaus durch einen Anschlag (63 bis 65) begrenzt ist

9. Bohrlochkopf bzw. Abdichtsatz nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß die Rückbewegung der Hülse (52) über ihre Ausgangslage hinaus durch eine Einrichtung (66, 67) aus in axialen Schlitzen geführten Stiften begrenzt ist

iö. Bohrlochkopf bzw. Abdichtsatz nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite rohrförmige Körper (37) zweiteilig ausgebildet ist wobei der obere Teil (61) gegenüber dem unteren Teil (62) drehbar ist

11. Bohrlochkopf bzw. Abdichtsatz nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet daß die zweite zylindrische Fläche (79) am zweiten rohrförmigen Körper (75) ausgebildet ist.

12. Bohrlochkopf bzw. Abdichtsatz nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine konische Räche (105) am unteren Ende der zweiten zylindrischen Fläche (79).

13. Bohrlochkopf bzw. Abdichtsatz nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch eine Hülse (90), die die zweite zylindrische Fläche (79) des zweiten rohrförmigen Körpers (75) umgibt und mit dieser durch eine lösbare Arretierung (95—100) verbunden ist.

14. Bohrlochkopf bzw. Abdichtsatz nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem unteren Ende der Hülse (90) und einer die Bewegung des Dichtungsringes (73) begrenzenden Schulter (106) am ersten rohrförmigen Körper (74) etwas größer als die axiale Länge des Dichtungsringes (73) im gedehnten Zustand ist.

15. Bohrlochkopf bzw. Abdichtsatz nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine konische Fläche (107) an der Schulter (106), mit der die konische Fläche (105) des zweiten rohrförmigen Körpers (75) zur Bewegungsbegrenzung zusammenwirkt.

16. Bohrlochkopf bzw. Abdichtsatz nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückbewegung des zweiten rohrförmigen Körpers (75) über seine Ausgangslage hinaus durch einen Anschlag (109,110) begrenzt ist.