DE2938955A1

DE2938955A1 - Kupplung fuer den austritt von steuerleitungen an bohrlochkoepfen

Info

Publication number: DE2938955A1
Application number: DE19792938955
Authority: DE
Inventors: Charles Daniel Bridges; Robert Thornton Brown; John Kent Mcgee
Original assignee: Combustion Engineering Inc
Current assignee: Combustion Engineering Inc
Priority date: 1978-09-27
Filing date: 1979-09-26
Publication date: 1980-04-10
Also published as: IT7950358A0; GB2030620A; FR2437563B1; MX151218A; CA1102235A; AU5022079A; JPS585356B2; GB2030620B; DE2938955C2; FR2437563A1; AU512549B2; DK403079A; NL7906045A; JPS5545997A; NO792666L; US4181175A

Description

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Kupplung für den Austritt von Steuerleitungen an Bohrlochköpfen

Beschreibung

Häufig ist es erforderlich, Erdölbohrlöcher mit unter Tage (down hole) arbeitenden Pumpen, Ventilen und/oder anderen Fühl- oder Steuervorrichtungen zu versehen, die mit der Oberfläche durch eine elektrische Leitung oder Flüssigkeits- oder Gasdruckleitung verbunden sind. Es wurden Verbindungsstücke zur Verwendung an der Stelle, wo die Leitungen durch den Bohrlochkopf treten, entwickelt.

Zum Stand der Technik werden folgende US-PSen genannt:

2 042 229, 2 689 611, 3 043 371, 3 306 358, 3 739 846 und

3 965 977.

Die erfindungsgemässe Kupplung ermöglicht den Durchtritt einer Steuerleitung in radialer Richtung durch die Wand einer Steigrohraufhängung, wobei ein rückwärtiger Sitz zur Abdichtung für den Fall vorgesehen ist, dass der Innendruck ein Leck an der Durchdringungsvorrichtung hervorrufen sollte. Der rückwärtige Sitz verhindert ferner eine Entfernung der Vor-

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richtung durch die Dichtung und ermöglicht eine Entfernung des Steuerleitungsrohrs, so dass die Aufhängung vom Bohrlochkopf ohne Abscherung des Steuerleitungsrohrs entfernt werden kann.

Nachstehend wird die? Erfindunq anhand der Zeichnungen , in der bevorzugten Ausführungsformen gezeigt sind, näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines teilweise zusammengebauten, mit der erfindungsgemässen Vorrichtung versehenen Bohrlochkopfs, wobei das Steuerleitungsrohr in eingezogener Stellung gezeigt

Fig. 2 eine Draufsicht der Vorrichtung von Fig. 1, wobei ein Teil der Vorrichtung weggebrochen und im Schnitt gezeigt ist, um die Einzelheiten im Innern sichtbar zu machen, und

Fig. 3 einen Teil der Vorrichtung von Fig. 1 im Längsschnitt in vergrössertem Masstab, wobei das Steuerleitungsrohr in ausgefahrener Stellung dargestellt ist.

Das Bezugszeichen IO zeigt ein Mittelstück eines Bohrlochkopfes, in diesem Fall einen Steigrohikopf. In manchen Bohrlöchern ist eine gemeinsame Verkleidung für die Futterrohr- und Steigrohraufhängungen vorgesehen, während in anderen Fällen die verschiedenen Aufhängungen in einzelnen, übereinander angeordneten, und miteinander befestigten Futterrohr- und Steigrohrköpfen montiert und abgedichtet sind. Zur Vervollständigung ist der gemeinsame Kopf oder der oberste Steigrohrkopf IO im allgemeinen mit einer Haube bedeckt, auf der ein Erdöleruptionskreuz (christmas tree) oder andere Vorrichtungen zur Förderkontrolle angeordnet sind. Während des Bestehens eines Erdölbohrlochs ist es im allgemeinen zumindest einmal erforderlich, den Bohrlochkopf teilweise auseinander zu bauen.

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Dies ist beispielsweise bei Reparaturarbeiten, zur Beseitigung von Verstopfungen, zur Erneuerung von Dichtungen, bei der Umstellung auf künstliche Hubförderung oder bei ähnlichen Massnähmeη erforderlich.

Ueiiu Steigrohrkopf IO handelt es sich im allgemeinen um einen vertikal ausgerichteten röhrenförmigen Körper 12 mit einer durchgehenden Längsbohrung 14 und Ringflanschen 16 an den Enden. Die RingClansche 16 ermöglichen eine Verschraubung oder anderweitige Refestigung und Dichtung des Steigrohrkopfes 10 mit anderen Teilen des Bohrlochkopfs auf herkömmliche Weise.

Zwischen den Ringflanschen 16 ist der Steigrohrkopf 10 mit einem seitlichen Auslass 18 versehen, der in Form eines ringförmigen Vorsprungs 2O mit einem flachen äusseren Ende 22 abgebildet ist. Eine radiale Bohrung 24 verläuft durch den Vorsprung 20 vom Ende 2 2 aus und kreuzt sich mit der durchgehenden Bohrung 14 des Steigrohrkopfs 10.

Ein ähnlicher seitlicher Auslass 26 ist in einer diametral entgegengesetzten Stellung vorgesehen. Dieser Auslass ist mit einem Verschlusstück 28, das mittels Bolzen 30 gehalten ist, verschlossen und abgedichtet.

Unterhalb der Kreuzung der Bohrung 24 mit der durchgehenden Bohrung 14 ist an der letztgenannten Bohrung ein sich in Umfangsrichtung erstreckender, nach oben gerichteter, koaxialer, ringförmiger Sitz 32 vorgesehen. In diesem Fall weist der Sitz ein unteres weniger steil konisch zulaufendes Teil 34 und ein oberes stärker konisch zulaufendes Teil 36 auf.

Eine Steigrohraufhänung 38 befindet sich innerhalb der durchgehdnen Bohrung 14, wobei äussere, nach unten gerichtete

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Schultern 40 und 42 vorgesehen sind, die sich mit den Teilen 34 und 36 ergänzen, mit diesen zusammenwirken und dabei die Steigrohraufhängung 38 im Bohrlochkopf tragen.

Im allgemeinen sind bei weiterer Vervollständigung des Bohrlochs verschiedene herkömmliche Dicht- und Niederhaltevorrichtungen über der Steigrohraufhängung zu installieren. Die Aussenseite der Steigrohraufhängung 38 weist koaxial zwischen dem radialen und axialen Bereich der Schulter 42 eine Nut 44 auf., in dot ein Dichtungsring Ah üur Abdichtung zwischen der Aussenseite der Steigrohraufhängung 38 und der durchgehenden Bohrung 14 unterhalb der seitlichen Auslassöffnungen 18 und 26 vorgesehen ist.

Ein Steigrohrstrang 48 ist in üblicher Weise mittels einer erweiterten, zweifach konisch verlaufenden, einzelnen Steigrohraufhängung 52 in der durchgehenden Bohrung 50 der Steigrohraufhängung 38 aufgehängt. In der Praxis wird die einzelne Steigrohraufhängung 52 durch andere übliche (nicht abgebildete) Teile des Bohrlochkopfs niedergehalten und von oben abgedichtet.

(Bei einer nebeneinanderliegenden Mehrfachverrohrung würde die Steigrohraufhängung 38 zwei oder mehr nebeneinanderliegende durchgehende Bohrungen 50 aufweisen, wobei jeweils mittels einer entsprechenden einzelnen Steigrohraufhängung 52 ein Steigrohrstrang 48 darin aufgehängt wäre. Insbesondere in einem solchen Fall könnte der seitliche Auslass 26 mit einer Steuerleitung-Durchdringungsvorrichtung entsprechend der für den seitlichen Auslass 18 erläuterten Vorrichtung versehen * sein, wodurch unter Tage liegende Vorrichtungen, die zu einer oder mehreren Förderzonen oder dergleichen gehören, betrieben werden könnten.)

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In der Tiefe des unter dem Bohrlochkopf 10 liegenden Bohrlochs soll sich eine nachstehend als "unter Tage liegende Vorrichtung", beispielsweise eine Pumpe, ein Ventil, ein Messfühler, eine Steuerung oder Steuervorrichtunq (nicht abgebildet), befinden, die mit der Oberfläche ausserhalb des Bohrlochkopfs über Druckänderungen eines hydraulischen Mediums, wie Flüssigkeiten, Gase, Luft, Wasser oder dergleichen, nachstehend als "kommunizierendes Medium" bezeichnet, in Verbindung steht. (Obgleich zum gegenwärtigen Zeitpunkt weniger wahrscheinlich, kann es sich beim konmiunj zierenden Medium auch um einen in einem Draht geführten Elektronenstrom, einen in einer lichtübertragenden Faser geführten Photonenstrom,einen in einem Wellenleiter geführten Strom einer elektromagnetischen Strahlung oder dergleichen handeln.)

In jedem Fall wird nach Fertigstellung des Bohrlochs und nach Einführung und Stationierung der unter Tage liegenden Vorrichtung (nicht abgebildet) ein Leitungsstrang 54 für das kommunizierende Medium betriebsbereit daran befestigt. Dieser Strang erstreckt sich nach oben zu einem Durchgang 56, der sich an einem Ende mit dem axialen unteren Ende 58 der Steigrohraufhängung 38 kreuzt. An dieser Kreuzungsstelle weist der Durchgang 56 eine zylindrische Vertiefung 6O und ein Gewinde 62 auf. Das obere Endteil 64 der Leitung 54 des kommunizierenden Mediums ist mit der zylindrischen Vertiefung 60 verbunden und mittels eines mit einem Gewinde versehenen, röhrenförmigen Verbindungsstücks 66 abgedichtet und gesichert.

Der Durchgang 56 verläuft ein Stück weiter nach oben in das Innere der Aufhängung 38, schwenkt dann radial nach aussen und verlässt die Aufhängung 38 an der Austrittsstelle 68 innerhalb des axialen Bereichs der Aufhängung 38. Auf dieser Höhe ist die Aufhängung 38 koaxial mit einer am Umfang verlaufenden, radialen, nach aussen sich öffnenden, axial ausgedehnten Nut

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versehen. Zwischen der Stelle, an der der Durchgang 56 radial nach aussen schwenkt, und der Nut 70 weist der radiale äussere Teil des Durchgangs 56 eine zylindrische Vertiefung 72 und ein Innengewinde 74 auf. Diese zylindrische Vertiefung und der Gewindebereich nehmen einen üblichen Sperring 76 und eine übliche Mutter 78 auf.

Nach dem Einbringen des Steigrohrstrangs 48 und der Steuerleitung 54 in das Bohrloch und nach dem Aufhängen der Steigrohraufhängung 38 und der einzelnen Aufhängung 52 befindet sich die Nut 70 auf der Höhe des seitlichen Auslasses 18. Der Sperrring 76 und die Mutter 78 sind im allgemeinen koaxial mit der radialen Bohrung 24 angeordnet. Ein Stück aus ausreichend flexiblem Metallrohr 80, wie es allgemein für hydraulische Leitungen verwendet wird, ist in die Bohrung des Sperrings 76 und die Nut 78 (vgl. Fig. 3) eingesetzt. Ein herkömmliches Werkzeug wird durch die radiale Bohrung 24 eingeführt und zum Anziehen der Mutter 78 betätigt, so dass der Sperring 76 gegen die Aussenseite des Rohrstücks 8O gedrückt wird. Dies ergibt eine dichte Reibungsverbindung des inneren Endes des Rohrstücks 80 in der Steigrohraufhängung 38.

Es ist festzuhalten, dass dieses relativ flexible Rohrstück 80 das einzige Teil darstellt, das die Grenzfläche zwischen der Bohrung des Kopfs 10 und dom Aus;;endurchmesser der Aufhängung 38 durchkreuzt. An diesem Kreuzungspunkt ergeben die Umfangsnut 70 und die Mutter 78 einen gewissen radialen Abstand zwischen dem Innendurchmesser des Kopfs 10 und dem Aussendurchmesser der Aufhängung 38.

Ferner weist die Vorrichtung der Erfindung in ihrer bevorzugten Ausführungsform eine radiale Durchtrittsvorrichtung 82 auf, die eine Kupplung für den Austritt der Steuerleitung darstellt.

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Die Vorrichtung 82 weist ein röhrenförmiges Gehäuse 84 auf, an dessen Aussenseite zwischen dem inneren und äusseren Ende ein sich in Umfangsrichtung erstreckender, radialer Flansch 86 vorgesehen ist. Wesentliche Merkmale in der durchgehenden Bohrung 88 sind - vom inneren Ende aus - ein sich axial erstreckender, länglicher, winkliger enger Schlitz 9O, ein nach innen gerichteter, koaxial kegelstumpfförmiger rückwärtiger Sitz 92 und ein axial im Abstand davon angeordneter, radial erweiterter Ringraum 94 zur Aufnahme von Dichtungen, eine koaxial. rirujLöi iiiitje, axial nach aussen gerichtete Anschlagschulter 96 zum Zurückhalten der Dichtung und ein sich zum äusseren Ende der durchgehenden Bohrung 88 erstreckender Bereich 98 mit Innengewinde. Ein wesentliches Merkmal im Aussenbereich des Gehäuses 84 ist neben dem Flansch 86 ein koaxial ringförmiger, axial nach innen gerichteter, kegelstumpfförmiger Bereich lOO, der sich axial zwischen dem Flansch 86 und dem Schlitz 9O befindet. Ein komplementär konisch zulaufender Sitz 1O2 ist koaxial im Innern der radialen Bohrung 24 an deren äusserem Ende ausgebildet. Der Flansch 86 ist koaxial mit einem Ring von Bolzeniöchern (nicht abgebildet) versehen, die Schraubbolzen 1O4 des seitlichen Auslasses aufnehmen. Muttern 106 auf diesen Schraubbolzen halten die Vorrichtung 82 fest, wobei der axial innen liegende röhrenförmige Teil davon in die radiale Bohrung 24 eingepasst ist und somit bei 100 und 102 eine Metall-Metall-Dichtung entsteht.

Das röhrenförmige Gehäuse weist ferner eine herkömmliche, mit einem Ventil versehene Einspritzöffnung 107 auf, die durch den Flansch 86 mit einer mittleren Stelle im Ringraum 94 in Verbindung steht.

Am röhrenförmigen Gehäuse 84 werden vor dem Einbau andere Teile montiert, so dass die Vorrichtung 82 entsteht. Dazu gehört eine längliche, röhrenförmige Betätigungsbuchse 108. Dieser Teil weist eine durchgehende Bohrung HO mit einer koaxial

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nach innen gerichteten, kegelstumpfförmigen Führungsfläche am inneren Ende und nahe dem äusseren Ende einen verengten Bereich 114 auf, dessen Durchmesser fast ebenso klein ist wie der Aussendurchmesser des Steuerleitungsrohrs 80. Axial oberhalb der Verengung weist die Bohrung 110 eine koaxiale, axial nach aussen offene, ringförmige Hülse 116 und einen kegelstumpf förmigen Sitz 118, beispielsweise für einen Grayloc-Dichtungsring auf.

Aussen ist die Buchse JOB koaxial nahe ihrem inneren ßnde mit einer axial nach aussen gerichteten, kegelstumpfförmigen Dichtungsfläche 12O und nahe ihrem äusseren Ende mit einem Bereich 122 mit Aussengewinde versehen. Axial hinter dem Bereich 122 ist die Buchse 1O8 mit einer Vorrichtung zur Befestigung einer Rohrleitung versehen. Diese Vorrichtung weist eine Nut 124, beispielsweise für eine Grayloc-Klemm'e, auf. Die Buchse 108 weist zwischen ihrem axialem inneren Ende und der Dichtungsfläche 120 eine radial verlaufende, aussen mit einem Gewinde versehene Bohrung 126 auf.

Beim Zusammenbau lässt man das axiale Aussenende der Buchse 108 in die Bohrung des Gehäuses 84 gleiten. Diese beiden Teile werden in die in Fig. 3 gezeigten Stellungen ineinander geschoben. Eine Ringmutter 125 mit einem aussen liegenden Schraubflansch 127 und Bereichen mit äusseren und inneren Gewindeflanschen 129 und 131 wird, wie abgebildet, von den äusse ren Enden auf die Buchse und auf die Gehäusebohrung geschraubt. Ein Schraubbolzen 128 wird sodann in die Bohrung 126 durch den Schlitz 90 geschraubt und so in den Schlitz 90 vorstehen lassen, dass der Bolzen 128 und der Schlitz 90 einen Keil und eine Keilnut bilden, die eine Drehung der Buchse 108 relativ zum Gehäuse 84 verhindern und die axiale Wanderung der Buchse 1O8 relativ zum Gehäuse 84 begrenzen.

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In den axial nach aussen offenen Ringraum 94 zwischen der Betätigungsbuchse 108 und dem Gehäuse 84 werden der Reihe nach ein erster Dichtungsring 13O, ein Laternenring (lantern ring) 132, ein zweiter Dichtungsring 134 und ein mit einem Aussengewinde versehender Dichtungshaltering 136 eingesetzt, wobei letzterer koaxial mit einer axial nach innen gerichteten Halteschulter 138 versehen ist, die ein übermässiges Zusammendrücken der Dichtung verhindert. Der Haltering 136 geht eine Schraubverbindung mit dem mit einem Innengewinde versehenen Bereich der Gehäusebohrung 84 ein und wird mittels seiner Schraubansätze 140 so weit gedreht, bis die Anschlagschulter 138 an die Anschlagschulter der Gehäusebohrung stösst.

(Es handelt sich um eine herkömmliche Dichtung. Sie ist im Aussendurchmesser nicht absichtlich kleiner als der Innendurchmesser des Ringraums 94. Somit ergibt sich kein beabsichtigtes überlaufen der Dichtung am Aussendurchmesser des Laternenrings 132 oder Halterings 136 nach dem Anziehen des Halterings. Die Dichtung wird normalerweise durch axialen Druck beim Anziehen des Halterings vollständig betätigt. Die Einspritzöffnung wird vorzugsweise nur dann zum Einspritzen von Kunststoffdichtungsmittel verwendet, wenn sich beim Anziehen des Halterings die Dichtung nur unvollständig radial unter Ausbildung einer guten Dichtung ausdehnt. Hierbei handelt es sich ebenfalls um ein herkömmliches Verfahren.)

Im allgemeinen ist damit die Vorrichtung 82 vollständig.

Vor dem Einbau der Vorrichtung 82 wird zunächst das Stück 80 des Steuerleitungsrohrs durch den Seitenauslass eingesetzt und durch Anziehen der Mutter 78 mit Reibungskraft befestigt, wobei der Sperring 76 axial angedrückt und somit radial ausgedehnt wird. Anschliessend lässt man die Vorrichtung 82 über das äussere Ende des Rohrs 80 gleiten und schiebt diese Teile

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zusammen, bis die in Fig. 3 gezeigte Stellung erreicht ist. Die Muttern 106 werden sodann auf die Schraubbolzen 1O4 geschraubt, wodurch die Vorrichtung befestigt wird und bei 1OO und 102 eine Metall-Metall-Dichtung entsteht.

Eine einzelne Mutter- und Dichtungsvorrichtung 144 mit einem Sperring und einer Mutter wird sodann im Ring zwischen dem Rohr 80 und der Betätigungsbuchse 108 an deren äusseren Enden angebracht. Die Vorrichtung 144 weist ein Aussengewinde, das mit dem Innengewindebereich in der Betätigungsbuchse 108 zusammenpasst, und ein Innengewinde auf, das mit dem Aussengewindebereich 146 auf dem Rohr 80 zusammenpasst. Dadurch wird das äussere Ende des Rohrs 80 an der Betätigungsbuchse 1O8 axial ausserhalb der Schulter 117 der Hülse 116 befestigt.

Der Einbau einer geflanschten röhrenförmigen Nabe 148, beispielsweise einer Grayloc-Nabe, am Aussenende der Betätigungsbuchse 108, wobei ein Dichtungsring 150, beispielsweise ein Grayloc-Dichtungsring, dazwischengelegt wird, wird mittels einer Befestigungsvorrichtung 152, beispielsweise einer Grayloc-Klemme, erreicht.

("Grayloc" ist eine Handelsbezeichnung der Anmelderin für eine Reihe von Produkten zum Dichten, Verbinden und zur Flüssigkeitsaufnahme; Gray Tool Company, Houston, Texas, V.St.A.). Häufig dürfte es zweckmässig sein, die Vorrichtung 82 bereits herstellerseitig so zu liefern, dass die Nabe 148, der Ring 150 und die Klemme 152 bereits angebracht sind. Dies erleichtert den Anschluss der Vorrichtung an eine äussere Fortsetzung (nicht abgebildet) der Steuerleitungsvorrichtung.

Die Nabe 148 weist Verbindungsmittel, beispielsweise ein Gewinde 154 am Aussenende, auf, die eine Verbindung einer äusseren Fortsetzung (nicht abgebildet) der Steuerleitungsvorrichtung zur Betätigung der unter Tage liegenden Vorrichtung

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(nicht abgebildet) über den Weg erlauben, der sich von dieser Vorrichtung nach oben, durch den Steuerleitungsstrang 54, den Durchgang 56 in der Steigrohraufhängung 38, das Stück 80 der Steuerleitung der Durchdringungsvorrichtung 82 und die Nabe 148 zur äusseren Fortsetzung (nicht abgebildet) der Steuerleitungsvorrichtung erstreckt. Die letztgenannte Vorrichtung wird je nach Wunsch so angeschlossen, dass die unter Tage liegende Vorrichtung (nicht abgebildet) in Verbindung mit Vorrichtungen, beispielsweise einer Schalttafel, einer Pumpe, Instrumenten oder dergleichen, zur Betätigung, Steuerung und/oder zur Rückkopplung mit der unter Tage liegenden Vorrichtung in Verbindung steht.

Nach Vornahme des vorbeschriebenen Einbaus ist in der Regel eine lange Betriebsdauer, beispielsweise über mehrere Jahre hinweg, möglich, bevor ein Eingriff in die Installation erforderlich ist. Kurz ausgedrückt, die in Fig. 3 gezeigte Arbeitsweise kann für eine unbestimmte Zeit aufrechterhalten werden, ohne dass der in den Figuren 1 und 2 gezeigte Zustand vorliegt.

Ist es jedoch beispielsweise bei Überholungsarbeiten erforderlich, die Steigrohraufhängung 38 aus dem Bohrloch zu entfernen, so gewährleistet die erfindungsgemässe Vorrichtung einen zweckmässigen und sicheren Weg zur Aufrechterhaltung des unterirdischen Drucks und zum Entkuppeln des Rohrstücks 80, ohne dass es einer Abscherung unterliegt.

Es wird einfach die Mutter 125 mittels ihres äusseren Schraubflansches so gedreht, dass sie sich nach rückwärts aus der durchgehenden Bohrung des Gehäuses 84 entfernt. Da die Mutter auch an der Betätigungsbuchse 1O8 angeschraubt ist und diese Buchse 1O8 gegen Drehung verkeilt ist und da ferner die Reibungsverbindung des Innenendes des Abschnitts 80 des Steuerleitungsrohrs weniger fest als die Reibungs- und Schraubver-

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bindung des Aussenendes des Abschnitts 80 des Steuerleitungsrohrs mit der Betätigungsbuchse ist, wird durch Herausschrauben der Mutter 125 die Betätigungsbuchse 108 axial nach aussen entfernt, wodurch der Abschnitt 80 des Steuerleitungsrohrs in die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Stellung gezogen wird. In dieser weggezogenen Stellung liegt das Innenende des Abschnitts des Steuerleitungsrohrs radial nach aussen entfernt von der Grenzfläche zwischen Steigrohraufhängung und Steigrohrkopf. Bei 92 und 120 entsteht eine Metall-Metall-Dichtung, die eine Leckage des unterirdischen Drucks zwischen dem Gehäuse 84 und der Betätigungsbuchse 1O8 verhindert. Nunmehr kann die Steigrohraufhängung aus dem Bohrloch entfernt werden.

Zum erneuten Zusammenbau des Bohrlochkopfs kann der Abschnitt 8O des Steuerleitungsrohrs in die Rohraufhängungsbuchse eingesetzt werden, um die Steuerleitung wieder vollständig herzustellen.

Die Verwendung des Metallrohrstücks 80 zur Vervollständigung der primären Flüssigkeitspassage von ausserhalb des Bohrlochkopfs zur Steuerleitung 54 innerhalb des Bohrlochs ist erfindungsgemäss von grosser Bedeutung.

Es ist wichtig, dass bei 78 eine feste Dichtung und Befestigung des Rohrs 80'an der Aufhängung 38 besteht und dass dieses unabhängig vom Rest der Vorrichtung erreicht wird. Ferner ist die feste Dichtung bei 144, wo das Rohr 80 aus der Kupplung austritt, und ein mechanisches Einspannen an dieser Stelle wichtig, was die Entfernung des Rohrs 80 aus der Verbindung bei 78 und durch die Grenzfläche 38/12 erlaubt, wenn die Mutter 125 gedreht wird.

Die Art und Weise, in der das Rohr 80 an beiden Enden gekuppelt wird, ermöglicht für das Rohr selbst einen weiten

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Bereich einer radialen und axialen Verlagerung zwischen der Steigrohraufhängung 38 und dem Steigrohrkopf 12 und erspart die Notwendigkeit, das Rohr 80 auf eine exakte Länge vorzuschneiden. Dadurch wird der Einbau an Ort und Stelle stark vereinfacht. Vorzugsweise wird beim Einbau das Rohr 80 absichtlich in gebogenem Zustand gelassen. Das Rohr 8O kann in starkem Umfang Beanspruchungen aufnehmen, die durch Differentialbewegungen zwischen,der Aufhängung 38 und dem Kopf 12, beispielsweise aufgrund einer mechanischen Bewegung der Teile oder aufgrund von thermischen Spannungen, auf das Rohr ausgeübt werden.

Somit ergibt sich, dass die vorbeschriebene Kupplung für den Austritt von Steuerleitungen die eingangs beschriebenen Vorteile aufweist. Diese Vorrichtung kann in gewissem Umfang verändert werden, ohne dass das erläuterte, erfindungsgemässe Prinzip verlassen wird.

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Leerseite

Claims

Kupplung für den Austritt von Steuerleitungen an Bohrlochköpfen

Patentansprüche

Durchtrittsvorrichtung durch die Seitenwand eines Bohrlochkopfs mit einem lösbaren Zwischenstück einer dichten Leitung eines Mediums, das die Verbindung zwischen einer unter Tage liegenden Vorrichtung und einer ausserhalb des Bohrlochs befindlichen Steuerstelle herstellt, die bei Betrieb durch die dichte Leitung miteinander verbunden sind,

wobei der Bohrlochkopf ein im allgemeinen aufrechtes, mit einer röhrenförmigen Seitenwand versehenes Kopfteil mit einer axialen durchgehenden Bohrung und einem darin angeordneten nach oben gerichteten Sitz und einen seitlichen Auslass aufweist, wobei dieser seitliche Auslass eine radiale Bohrung umfasst, die die genannte durchgehende Bohrung zwischen ihren Enden kreuzt und die durch die röhrenförmige Seitenwand zwischen den Röhrenenden durchläuft und wobei im Bohrlochkopf mittels des genannten Sitzes eine Rohraufhängung aufgehängt ist, und

wobei sich die dichte Leitung axial nach oben durch die Aufhängung bis zu einer mittleren Höhe derselben erstreckt.

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dann seitlich nach aussen verläuft und aus der Aufhängung an einer im mittleren axialen Bereich derselben angeordneten öffnung in einem Bereich der Aufhängung, die an der Aussenseite eine radial gerichtete Ausnehmunq aufweist, austritt,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

ein Stück des Steuerleitungsrohrs mit einem inneren und äusseren Ende,

eine Dichtungs- und Verbindungsvorrichtung in der öffnung der dichten Leitung,

wobei das innere Ende des Stücks des Steuerleitungsrohrs im allgemeinen radial einwärts jenseits einer gedachten Grenzfläche radial zwischen der durchgehenden Bohrung des röhrenförmigen, mit einer Seitenwand versehenen Kopfteils und der Rohraufhängung in einem Grenzflächendurchtrittsabstand angeordnet ist und wobei in der Öffnung der dichten Leitung ein dazwischenliegendes Fortsetzungsstück der dichten Leitung vorgesehen ist, das normalerweise verschlossen und in der Öffnung verbunden ist, das aber bei Anwendung einer axialen Entfernungskraft auf dieses Stück des Steuerleitungsrohrs axial entfernt werden kann, ohne dass es erforderlich ist, dieses Stück des Steuerleitungsrohrs bezüglich seiner eigenen Längsachse einer vollständigen Umdrehung auszusetzen,

ein röhrenförmiges Gehäuse mit einer durchgehenden Bohrung,

eine Vorrichtung zum Abdichten und Befestigen des röhrenförmigen Gehäuses an das röhrenförmige Kopfteil des Bohrlochkopfs an der Stelle des seitlichen Auslasses, wobei die durchgehende Bohrung des röhrenförmigen Gehäuses mit

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der radialen Bohrung des seitlichen Auslasses verbunden ist,

eine verschiebbar in der durchgehenden Bohrung des röhrenförmigen Gehäuses eingesetzte Betätigungsbuchse,

eine Keil- und Keilnutvorrichtung, die zwischen dem röhrenförmigen Gehäuse und der Betätigungsbuchse eingreift und verhindert, dass sich die Betätigungsbuchse vollständig in Umfangsrichtung um ihre Längsachse dreht,

einen ersten Bereich eines Differentialschraubgewindes am röhrenförmigen Gehäuse und einen zweiten Bereich davon an der Betätigungsbuchse,

eine Mutter zur Aufrechterhaltung der axialen Stellung der Betätigungsbuchse, die mit den beiden Bereichen des Differentialschraubgewindes verschraubbar ist und normalerweise über eine ausreichende Länge hinweg in Eingriff steht, so dass bei Drehung der Mutter in eine Winkelrichtung um einen Axialbetrag von mindestens der Länge des Grenzflächendurchdringungsabstands die Betätigungsbuchse bezüglich des röhrenförmigen Gehäuses axial nach aussen wandert,

eine Längsbohrung in der Betätigungsbuchse, die am radialen inneren Ende der Betätigungsbuchse offen ist,

wobei das Stück des Steuerleitungsrohrs sich, wenn das röhrenförmige Gehäuse gegen das röhrenförmige Kopfteil des Bohrlochkopfs abgedichtet und an diesem befestigt ist,

radial auswärts bezüglich des röhrenförmigen Kopfteils des Bohrlochkopfs und axial verschiebbar innerhalb der axi alen Bohrung der Betätigungsbuchse erstreckt.

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eine Vorrichtung an der Betätigungsbuchse zum festen Einspannen des Stücks des Steuerleitungsrohrs, um das Stück des Steuerleitungsrohrs zu einer axialen Bewegung nach aussen zu veranlassen, wenn die Betätigungsbuchse durch Drehung der Mutter in der genannten Winkelrichtung nach aussen bewegt wird,

eine Vorrichtung zur Umfangsabdichtung zwischen der Aussenseite des Stücks der Steuerleitung und der axialen Bohrung der Betätigungsbuchse,

eine Vorrichtung, die eine dichte Verbindung mit dem radialen äusseren Ende des Stücks des Steuerleitungsrohrs herstellt, um eine Verlängerung der dichten Leitung nach aussen über die Durchtrittsvorrichtung hinaus zu ermöglichen,

eine erste Vorrichtung, die im allgemeinen eine Umfangsdichtung zwischen der Aussenseite der Betätigungsbuchse und der durchgehenden Bohrung des röhrenförmigen Gehäuses herstellt, und

eine zweite Vorrichtung die als rückwärtiger Sitz eine Umfangsdichtung zwischen der Aussenseite der Betätigungsbuchse und der durchgehenden Bohrung des röhrenförmigen Gehäuses nur dann herstellt, wenn die Mutter in der angegebenen Winkelrichtung für eine axiale Bewegung der Betätigungsbuchse ausreichend gedreht worden ist, wobei das Stück des Steuerleitungsrohrs durch die Spannvorrichtung ergriffen wird, so dass das innere Ende des Stücks des Steuerleitungsrohrs aus der Öffnung entfernt und nach aussen über die gedachte Grenzfläche hinweg bewegt wird.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Umfangsdichtungsvorrichtung eine erste koaxial kegelstumpfförmige Dichtungsfläche auf der Aussenseite der Betätigungsbuchse und eine zweite Voaxial kegelstumpfförmige Dichtungsfläche in der durchgehenden Bohrung des röhrenförmigen Gehäuses aufweist, wobei die erste und zweite koaxial kegelstumpfförmige Dichtungsfläche bei Wirkung als rückwärtiger Sitz komplementär ineinander eingreifen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Bohrung sich durch die Betätigungsbuchse als durchgehende Bohrung erstreckt und

dass die Vorrichtung, die eine dichte Verbindung mit dem radialen äusseren Ende des Stücks des Steuerleitungsrohrs zur Fortsetzung der dichten Leitung nach aussen über die Durchtrittsvorrichtung hinweg herstellt, eine geflanschte Nabe am äusseren Ende der Betätigungsbuchse und eine Umfangsdichtungsflache an der Betätigungsbuchse in Verbindung mit der geflanschten Nabe aufweist, wobei die dichte Leitung durch Verbindung einer Leitung zu der Nabe und Abdichtung dieser Leitung bezüglich der genannten Dichtungsfläche fortgeführt sein kann.

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4. Durchtrittsvorrichtung durch die Seitenwand eines Bohrlochkopfs mit einem lösbaren Zwischenstück einer dichten Leitung eines Mediums, das die Ver bindung zwischen einer unter Tage liegenden Vor richtung und einer ausserhalb des Bohrlochs befind lichen Steuerstelle herstellt, die bei Betrieb durch die dichte Leitung m i U-i ruirider vui banden sind,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

ein Bohrlochkopf, der ein im allgemeinen aufrechtes, mit einer röhrenförmigen Seitenwand versehenes Kopf teil mit einer axialen durchgehenden Bohrung und einem darin angeordneten nach oben gerichteten Sitz und einen seitlichen Auslass aufweist, wobei dieser seitliche Auslass eine radiale Borhung umfasst, die die genannte durchgehende Bohrung zwischen ihren Enden kreuzt und die durch die röhrenförmige Seitenwand zwischen den Röhrenenden durchläuft und wobei im Bohrlochkopf mittels des genannten Sitzes eine Rohr aufhängung aufgehängt ist,

wobei sich die dichte Leitung axial nach oben durch die . Aufhängung bis zu einer mittleren Höhe derselben erstreckt, dann seitlich nach aussen verläuft und aus der Aufhängung an einer im mittleren axialen Bereich der selben angeordneten Öffnung in einem Bereich der Auf hängung, die an der Aussenseite eine radial gerichtete Ausnehmung aufweist, austritt,

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ein Stück des Steuerleitungsrohrs mit einem inneren und ausseren Ende,

eine Dichtungs- und Verbindungsvorrichtung in der Öffnung der dichten Leitung,

wobei das innere Ende des Stucks des Steuerleitungsrohrs im allgemeinen iadial einwutts jenseits einer gedachten Grenzfläche radial zwischen der durchgehenden Bohrung des röhrenf öriiiiijen, mit einer Seitenwand versehenen Kopf teils und der Kohrauthangung in einem Grenzflächendurchtrittsabstand angeordnet ist und wobei in der Öffnung der dichten Leitung ein dazwischenliegendes Fortsetzungsstück der dichten Leitung vorgesehen ist, das normalerweise verschlossen und in der Öffnung verbunden ist, das aber bei Anwendung einer axialen Entfernungskraft auf dieses Stück des Steuerleitungsrohrs axial entfernt werden kann, ohne dass es erforderlich ist, dieses Stück des Steuerleitungsrohrs bezüglich seiner eigenen Längsachse einer vollständigen Umdrehung auszusetzen,

ein röhrenförmiges Gehäuse mit einer durchgehenden Bohrung,

eine Vorrichtung zum Abdichten und Befestigen des röhrenförmigen Gehäuses an das röhrenförmige Kopfteil des Bohrlochkopfs an der Stelle des seitlichen Auslasses,wobei die durchgehende Bohrung des röhrenförmigen Gehäuses mit

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der radialen Bohrung des seitlichen Auslasses verbunden ist,

eine verschiebbar in der durchgehenden Bohrung des röhrenförmigen Gehäuses eingesetzte Betätigungsbuchse,

eine Keil- und Keilnutvoriichtung, die zwischen dem röhrenförmigen Gehäuse und der Betätigungsbuchse eingreift und verhindert, dass sich die Betätigungsbuchse vollständig in Uiuf anysr ichtuny um ihre Längsachse dreht,

einen ersten Her eich eines Differentidischraubgewindes am röhrenförmigen Gehäuse und einen zweiten Bereich davon an der Betätlgunysbuchse,

eine Mutter zur Autrechter haltung der axialen Stellung der Betätigurujsbuchse, die mit den beiden Bereichen des Diffeientidlschrdubyewindes verschraubbar ist und normalerweise über eine dusreichende Länge hinweg in Eingriff steht, so dass bei Drehung der Mutter in eine Winkelrichtung um einen Axidlbetrdg von mindestens der Länge des Grenzflächendurchdrinyungsdbstdnds die Betätigungsbuchse bezüglich des rühient or nagen Gehäuses axial nach aussen wandert,

eine Lungiibohrung in der llet.dtujungsbuchse, die am radialen inneren Ende der lietätlyungsbuchse often ist,

wobei das Stück des Steuerleitungsrohrs sich radial auswärts bezüglich des röhrenförmigen Kopfteils des Bohrlochkopfs Und axial verschiebbar innerhalb der axialen Bohrung der Betätigungsbuchse erstreckt,

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ORIGINAL INSPECTED

eine Vorrichtung an der Betätigungsbuchse zum festen Einspannen des Stücks des Steuerleitungsrohrs, um das Stück des Steuerleitungsrohrs zu einer axialen Bewegung nach aussen zu veranlassen, wenn die Retätigungsbuchse durch Drehung der Mutter in der genannten Winkelrichtung nach aussen bewegt wird,

eine Vorrichtung zur Uiuf angsabd ichtung zwischen der Aussenseite des Stücks der Steuer leitung und der axialen Bohrung >.icr lletaLigungsburhtie,

eine Vorrichtung, die eine dichte Verbindung mit dem radialen äusseren Ende des Stücks des Steuerleitungsrohrs herstellt, um eine Verlängerung der dichten Leitung nach aussen über die Durchtrittsvorrichtung hinaus zu ermöglichen,

eine erste Vorrichtung, die im allgemeinen eine Umfangsdichtung zwischen der Aussenseite der Betätigungsbuchse und der durchgehenden Bohrung des röhrenförmigen Gehäuses herstellt, und

eine zweite Vorrichtung die als rückwärtiger Sitz eine Umfangsdiohtunrj zwischen der Aussenseite der Betätigungsbuchse und der durchgehenden Bohrung des röhrenförmigen Gehäuses nur dann herstellt, wenn die Mutter in der angegebenen Winkelrichtung für eine axiale Bewegung der Betätigungsbuchse ausreichend gedreht worden ist, wobei das Stück des Steuerleitungsrohrs durch die Spannvorrichtung ergriffen wird, so dass das innere Ende des Stücks des Steuerleitungsrohrs aus der Öffnung entfernt und nach aussen über die gedachte Grenzfläche hinweg bewegt wird.

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ORIGINAL INSPECTED

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Uinfangsdichtunysvorrichtung eine erste koaxial kegelstumpf form i ι je Dichtungsfläche auf der Aussenseite der Betätigunysbuchse und eine zweite Voaxial kegelstumpfförinige Di chtunysflache in der durchgehenden Bohrung des röhrenförmigen Gehäuses aufweist, wobei die erste und zweite koaxial kegelstumpfföriiiiye Dichtungsfläche bei Wirkung als rückwärtiger Sitz komplementär ineinander eingreifen.

(). Voii ii-liliiMij auch AiiL.pi ui:h ·1 , dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Bohrung sich durch die Betätigungsbuchse als durchgehende Bohrung erstreckt und

dass die Vorrichtung, die eine dichte Verbindung mit dem radialen äusseren Ende des Stücks des Steuerleitungsrohrs zur Fortsetzung der dichten Leitung nach aussen über die Durchtrittsvorrichtung hinweg herstellt, eine geflanschte Nabe am äusseren Ende der Betätigungsbuchse und eine Umfangsdichtungsflache an der Betätigungsbuchse in Verbindung mit der geflanschten Nabe aufweist, wobei die dichte Leitung durch Verbindung einer Leitung zu der Nabe und Abdichtung dieser Leitung bezüglich der genannten Dichtungsfläche fortgeführt sein kann.

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293895S

7. Vorrichtung zur Verbindung einer seitlich nach aussen offenen Leitung für ein fluides Steuermedium in einer Bohrloch-Rohraufhängung mit einem seitlichen Auslass in einem Bohr loehkopf, in deren vertikaler Bohrung die Bohrlohz-Rohraufhängung aufgehängt ist, wobei die Möglichkeit zur Entfernung der Verbindung in radialer Richtung nach aussen durch die Fläche zwischen der Aufhängung und den Kopf gegeben ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmal e:

eine in der Leitung des Steuermediums angebrachte, zusammenziehbare erste Reibungsspannvorrichtung,

ein Stück eines flexiblen Rohrs mit einem in der Leitung des Steuermediums eingesetzten inneren Endteil, wobei das innere Endteil des Rohrstücks durch Zusammenziehen der ersten zusammenziehbaren Reibungsspannvorrichtung ergriffen und darin in dichter Stellung gehalten wird,

eine röhrenförmige Buchse, die im seitlichen Auslass verschiebbar und ohne sich zu drehen gleitbar angeordnet ist, wobei eine ringförmige Dichtungsvorrichtung zwischen der röhrenförmigen Buchse und dein tun t liehen Auslass vorgesehen ist und die röhrenförmige Buchse eine Längsbohrung auf weist,

wobei das Rohrstück ein in die Längsbohrung der röhrenförmigen Buchse eingesetztes äusseres Endteil aufweist, wobei das äussere Endteil des Rohrstücks durch Zusammenziehen der zweiten zusammenziehbaren Reibungsgreifvorrichtung mit Reibungskraft ergriffen und in dichter Stellung darin gehalten wird,

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wobei die zweite zusammenziehbare Reibungsgreifvorrichtung ferner eine Hemmvorrichtung aufweist, mit der eine axiale Entfernung des äusseren Endteils des Rohrstücks verhindert wird,

eine röhrenförmige Mutter mit einem inneren und äusseren Differentialgewinde, wobei die Mutter koaxial radial zwischen dem seitlichen Auslass und der röhrenförmigen Buchse und in Gewindeverbindung mit beiden aufgenommen ist und wobei die röhrenförmige Mutter Schraubansätze aufweist, die von ausserhalb des Kopfs gedreht werden können,

(a) eine dichte Verbindung durch die Grenzfläche hergestellt werden kann, auch wenn die Leitung des Steuermediums bezüglich des seitlichen Auslasses versetzt ist, was auf die Flexibilität des Rohrstücks zurückzuführen isz,

(b) das Rohrstück nicht auf eine exakte Länge vorgeschnitten werden muss, was auf dessen Flexibilität und auf die Möglichkeit, dass zumindest ein Endteil davon die entsprechende zusammenziehbare Reibungsspannvorrichtung mehr oder weniger weit überragen kann, zurückzuführen ist, so dass eine bequeme Montage an Ort und Stelle möglich ist, und

(c) das Rohrstück ohne Drehung aus dem Kopf radial nach aussen quer zur Grenzfläche durch Drehen der röhrenförmigen Mutter entfernt werden kann.

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