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Die Erfindung betrifft eine Heißdampf-Stopfbuchsverflanschung
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für einen Ankerrohrstrang, einen Futterrohrstrang und einen Steigrohrstrang
von Erdöl-Produktions-Bohrungen, bei dem auf dem Ankerrohrstrang eine Aerrohrmuffe
aufgeschraubt und in diesem der Futterrohrstrang abgedichtet ist. In dem auf dem
Futterrohrstrang aufgeschraubten Steigrohrflansch ist der Steigrohrstrang mittels
Steigrohrhänger abgesetzt und abgedichtet sowie durch Halte schrauben gesichert.
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Erdöl-Produktions-Bohrungen zum Erschließen von Lagerstätten sind
mit einem Ankerrohr-, einem Futterrohr- und einem Steigrohrstrang verrohrt. Durch
den Steigrohrstrang wird das Erdöl gefördert, das durch die Heißdampfbehandlung
der Lagerstätte unter sehr hohen Temperaturen steht. Die aus dieser Temperatur resultierende
Längendehnung des Futterrohrstranges kann sich durch die Ankerrohrmuffe über die
Stopfbüchse nach oben ausgleichen. Der Steigrohrstrang ist über einen Steigrohrhänger
fest mit einem auf den Futterrohrstrang aufgeschraubten Steigrohrflansch verankert.
Die Längendehnung des Steigrohrstranges kann sich somit nach unten ins Bohrloch
ausgleichen.
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Bei einer bekannten Verflanschung ist auf den Steigrohrstrang ein
Steigrohrhänger aufgeschraubt. Der Steigrohrhänger besitzt eine axiale zylindrische
Bohrung, die der lichten Weite des Steigrohrstranges genau entspricht. Der Steigrohrhänger
ist in einem Steigrohrflansch abgesetzt und im oberen Teil gegen den Steigrohrflansch
durch eine Stopfbuchsendichtung abgedichtet. Im oberen Flanschanschluß des Steigrohrflansches
sind Halte schrauben zur Sicherung des Steigrohrhängers und Halteschrauben für die
Stopfbuchse angeordnet. Der Steigrohrflansch ist in seinem unteren Bereich mit dem
Innenrohrstrang verschraubt. Im unteren Teil befindet sich zwischen dem Steigrohrflansch
und dem Steigrohrhänger ein Ringraum, der über mehrere Radialbohrungen im Steigrohrflansch
mit der äußeren Umgebung verbunden ist und nach unten mit dem Ringraum zwischen
dem Steigrohrstrang und dem Innenrohrstrang in Verbindung steht.
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Am unteren Ende des Steigrohrflansches befindet sich ein Flaschanschluß,
an dem ein entsprechender Flanschanschluß eines darunter befindlichen Stopfbuchsflansches
angeschraubt ist.
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Zwischen der Innenwandung des Stopfbuchsflansches und der Außenwandung
des Innenrohrstranges befindet sich ein Ringraum mit einer Stopfbuchse, die über
eine Stopfbuchsbrille und mittels Stiftschrauben gehalten wird.
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Ein am unteren Ende des Stopfbuchsflansches befindlicher Flanschanschluß
ist mit einem entsprechenden Flanschanschluß eines darunter befindlichen Futterrohr-Bodenflansches
verschraubt. Der Futterrohr-Bodenflansch ist an seinem unteren Ende mit dem Ankerrohrstrang
verschraubt und weist oberhalb des Ankerrohrstranges Radialbohrungen auf, die in
einen Ringraum zwischen der Innenwandung des Futterrohr-Bodenflansches und der Außenwandung
des Innenrohrstranges führen. Dieser Ringraum steht mit dem zwischen dem Innenrohrstrang
und dem Ankerrohrstrang befindlichen Ringraum in Verbindung.
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Der vorstehend beschriebene bekannte Bohrgestängekopf besteht aus
vielen Einzelteilen, die einen entsprechend großen Montageaufwand erfordern. Außerdem
muß sich zwischen dem Flanschanschluß des Stopfbuchsflansches und dem Flaschanschluß
des Futterrohr-Bodenflansches eine Dichtung befinden. Die Pressung der Stopfbuchspackung
in dem Stopfbuchsflansch durch die Stopfbuchsbrille mittels der Stiftschrauben führt
zu einem ungleichmäßigen Anpressen, woraus eine vergleichsweise hohe Reparaturanfälligkeit
resultiert. Des weiteren ist die Schraubverbindung zwischen dem Stopfbuchsflansch
und dem Steigrohrflansch wartungsaufwendig. Beim Auswecheeln der Stopfbuchspackungen
muB nämlich die Schraubverbindung zwischen dem Steigrohrflansch und dem Stopfbuchsflansch
gelöst werden. Dies ist auch dann der Fall, wenn sich der Innenrohrstrang beim Erwärmen
ausdehnt, was einen erheblichen zusätzlichen Aufwand bedeutet.
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Da der Steigrohrhänger durch im oberen Flanschanschluß des Steigrohrflansches
befindliche Halte schrauben gesichert ist und die Stopfbuchspackungen ebenfalls
durch im oberen FlanschanschluB des Steigrohrflansches befindliche Halte schrauben
angepreßt werden, lassen sich die Stopfbuchsenpackungen nur bei ungesichertem Steigrohrhänger
austauschen. Damit ist die Gefahr verbunden, daß bei Komplikationen im Bohrloch
der gesamte Steigrohrstrang aus dem Bohrloch geschleudert wird. Die Anordnung der
Halte schrauben für die Stopfbuchse im Flanschanschluß des Steigrohrflansches hat
zudem zur Folge, daß die Stopfbuchsenpackungen nur mit vergleichsweise geringer
Kraft angezogen werden können.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine HeiBdampf-Stopfbuchs-Verschraubung
zu schaffen, die eine ungehinderte Wärmeausdehnung des inneren Futterrohrstranges
nach oben ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Verflanschung
der eingangs erwähnten Art auf den Ankerrohrstrang eine Ankerrohrmuffe aufgeschraubt
und mittels einer Stopfbuchse gegen den Innenrohrstrang abgedichtet ist. Auf diese
Weise ergibt sich eine Verflanschung ohne eine feste Verbindung zwischen der Aerrohrmuffe
und dem Steigrohrflansch, so daß eine ungehinderte Wärmeausdehnung des inneren Futterrohrstranges
nach oben hin möglich ist, ohne daß dazu irgendwelche besonderen Vorkehrungen erforderlich
wären. Hinzu kommt, daß die erfindungsgemäße Verflanschung weniger Einzelteile aufweist
und keine Flanschverbindung und Flanschabdichtung erforderlich ist.
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Zweckmäßigerweise sitzt die Stopfbuchse im oberen Teil der Ankerrohrmuffe.
Hierbei empfiehlt es sich, auf das obere Ende der Ankerrohrmuffe eine Ubewurfmutter
aufzuschrauben. Vorteilhafterweise liegt zwischen der Uberwurfmutter und der Stopfbuchse
ein
Stopfbuchsring. Dadurch ergibt sich eine gleichmäßige Anpressung der Stopfbuchspackung
durch die Ukerwurfmutter. Hinzu kommt, daß sich die Stopfbuchspakungen leicht auswechseln
lassen.
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Die in der Ankerrohrmuffe oberhalb des Ankerrohres angeordneten Gewindemuffen
dienen zur Druckkontrolle des Ringraumes zwischen Ankerrohr- und Futterrohrstrang.
Bei Beschädigung des Futterrohrstranges läßt sich über diese Anschlüsse der Druck
in dem Ringraum kontrollieren.
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Des weiteren kann der Steigrohrhänger gegen den Steigrohrflansch im
oberen Bereich durch eine obere Stopfbuchse und im unteren Bereich durch eine Ringdichtung
abgedichtet sein.
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Hierbei empfiehlt sich in dem Steigrohrflansch ein konischer Sitz,
gegen den der Steigrohrhänger mit einer entsprechenden konischen Fläche dicht anliegt.
Vorteilhafterweise befindet sich die Ringdichtung in der konischen Fläche des Steigrohrhängers.
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Diese doppelte Dichtung führt zu einer größeren Sicherheit.
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Die Verflanschung kann des weiteren so ausgebildet sein, daß sich
zwischen der oberen Stopfbuchse und der Ringdichtung in dem Steigrohrhänger eine
umlaufende Nut befindet und in Höhe der Nut in dem Steigrohrflansch Halte schrauben
eingreifen, die in die umlaufende Nut hineinragen. Damit ist der Steigrohrhänger
durch Halte schrauben gesichert, die zwischen der oberen und unteren Abdichtung
wirken. Die oberen Stopfbuchspackungen lassen sich daher auswechseln, ohne die Gefahr,
daß der Steigrohrhänger mit dem Steigrohrstrang bei Schäden im unteren Bereich des
Bohrloches aus dem Sitz geschleudert wird.
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Des weiteren kann oberhalb der oberen Stopfbuchse auf den Steigrohrhänger
eine Stopfbuchsmutter aufgeschraubt sein, mit der sich die Stopfbuchspackung fest
anpressen läßt. Das Anpressen der unteren Ringdichtung erfolgt durch das Gewicht
des
Steigrohrstranges und zusätzlich hierzu noch durch das Anziehen der Halte schrauben.
Die Halte schrauben sichern den Steigrohrstrang bei offenem Steigrohrflansch gegen
ein Herausschleudern. Außerdem ergibt sich ein langer Anzugweg für die Stopfbuchspackungen.
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Die in dem Steigrohrflansch oberhalb des Futterrohrstanges befindlichen
Gewindemuffen dienen zur Druckkontrolle des Ringraumes zwischen Futterrohr- und
Steigrohrstrang. Bei Beschädigung des Steigrohrstranges im unteren Bereich des Bohrloches
kann über diese Anschlüsse kontrolliert werden.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine Verflanschung für
eine Erdöl-Produktions-Bohrung dargestellt.
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Die Erdöl-Produktions-Bohrung besteht aus drei Rohrsträngen, einem
Futterrohrstrang 1, einem Steigrohrstrang 2 und einem Ankerrohrstrang 3. Diese drei
Rohrstränge sind gegeneinander abgedichtet. Am oberen Ende des Ankerrohrstranges
3 sitzt auf einem Gewinde 4 eine Ankerrohrmuffe 5. Weiter oben ist der innere Durchmesser
der Ankerrohrmuffe kleiner gehalten als in ihrem unteren Teil. Im oberen Teil der
Ankerrohrmuffe 5 ist eine Stopfbuchse 6 mit der Ankerrohrmuffe 5 verbunden, an deren
oberem Ende sich eine Schulter 7 mit Außengewinde 8 befindet, auf die eine Uberwurfmutter
9 mit ihrem Innengewinde 10 aufgeschraubt ist. Zwischen der Uberwurfmutter und der
Stopfbuchse 6 liegt ein Stopfbuchsring 11, mit dem die Stopfbuchse 6 festgepreßt
werden kann.
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Im mittleren Teil der Ankerrohrmuffe 5 erstrecken sich zwei Gewindemuffen
12, in die Stopfen 13 und 15 eingeschraubt sind.
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Der Stopfen 13 weist einen Manometeranschluß auf. Die Gewindemuffen
12 führen zu einem Ringraum 16 zwischen der Ankerrohrmuffe 5 und dem Futterrohrstrang
2, der mit dem Ringraum 16 zwischen dem Ankerrohrstrang 3 und dem Innenrohrstrang
2 in Verbindung steht.
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Mit Abstand von der Ankerrohrmuffe 5 ist auf ein am oberen Ende des
Futterrohrstranges 2 befindliches Gewinde 17 ein Steigrohrflansch 18 aufgeschraubt.
Im mittleren Teil des Steigrohrflansches 18 sind auf dem Umfang verteilt mehrere
Halteschrauben 19 eingesetzt.
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Innerhalb des Steigrohrflansches 18 ist koaxial ein Steigrohrhänger
20 gelagert, der mit seinem unteren Gewindeende 21 auf ein Gewinde 22 des Steigrohrstranges
1 aufgeschraubt ist. In dem Steigrohrhänger 20 sitzt eine obere Stopfbuchse 23,
oberhalb der eine Stopfbuchsmutter 24 auf ein Gewinde 25 des Steigrohrhängers 20
aufgeschraubt ist. In Höhe der Stopfbuchse ist innerhalb des Steigrohrhängers 20
ein weiterer Ring 26 eingeschraubt.
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Im mittleren Teil des Steigrohrflansches 18 ist eine konische Fläche
27 angeordnet, gegen die der Steigrohrhänger 20 mit einer entsprechenden konischen
Fläche 28 anliegt. In der konischen Fläche 28 liegt ein unterer Dichtungsring 29
mit dem der Steigrohrhänger zusätzlich zu der Stopfbuchse 23 gegen den Steigrohrflansch
18 abgedichtet ist. Zwischen der Ringdichtung 29 und der Stopfbuchse 23 erstreckt
sich in dem Steigrohrhänger 20 eine umlaufende Nut 30, in die die Halteschrauben
19 hineinragen.
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In der Höhe zwischen der Ringdichtung 29 und dem oberen Ende des Innenrohrstranges
2 liegen auf dem Umfang verteilt zwei Gewindemuffen 31, in einer Muffe ist ein Stopfen
32 mit einem Manometeranschluß 33 eingeschraubt, in der anderen sitzt ein Blindstopfen
37. Die Manometerbohrung 31 steht mit dem Ringraum 34 zwischen dem Steigrohrflansch
18 und dem Steigrohrhänger 20 in Verbindung, der in den zwischen dem Innenstrang
2 und dem Steigrohrstrang 1 befindlichen Ringraum 35 mündet.