DE3017883C2 - Schieberanordnung und Hänger - Google Patents
Schieberanordnung und HängerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schieberanordnung und einen Hänger der im Oberbegriff der Patentansprüche 1
bzw. 5 angegebenen Art
Bei Erdölbohr- und -förderarbeiten sowohl in Landais auch in untermeerischen Lagerstätten werden öl,
Schlamm und Hydraulikfluids normalerweise durch einen Ringraum hindurchgeleitet, der zwischen aufeinanderfolgenden,
insgesamt konzentrischen Verrohrungen gebildet ist. Insbesondere werden solche Fluids durch
einen Ringraum übertragen, der durch eine Erdölbohrlochverrohrung und einen in der Verrohrung aufgehängten
Rohrstrang gebildet ist. Ziemlich häufig werden diese Fluids unter sehr hohem Druck mit Strömungsrichtungen
durch den Ringraum übertragen, die während verschiedener Arbeiten an dem Erdölbohrloch
entgegengesetzt gerichtet sind.
Es ist seit langem ein Problem, den Durchfluß dieser Hochdruckfluids durch den durch die konzentrischen
Leitungen gebildeten Ringraum effektiv zu steuern. Eine mögliche Lösung dieses Problems besteht beispicls-
weise darin, den Ringraum durch Dichtungselemente in
der Verrohrung abzudichten, um den Fluiddurchgang durch den Ringraum zu verhindern. Eine Zugangsöffnung
in den Ringraum wird dann über die Dichtungselemente geschaffen. Der Fluidfluß in den abgedichteten
Ringraum hinein und aus diesem hinaus wird mittels eines außerhalb der Dichtungselemente an der Zugangsöffnung
angeordneten Ventils gesteuert. Eine solche Anordnung bringt viele Probleme mit sich, insbesondere
wenn die Verrohrung nicht ohne weiteres zugänglich ist, wie es bei untermeerischen Erdölbohr- und
-förderarbeiten der Fall ist, bei denen sich der Verrohrungskopf auf dem Meeresboden hunderte von Metern
unterhalb einer Bohrplattform befinden kann, von der aus die Bohr- und Förderarbeiten geleitet werden. Dar- is
über hinaus wird bei diesem Typ von Anordnung der Fluiddurchfluß in dem Ringraum nicht vom Inneren des
Ringraums selbst aus gesteuert, sondern muß über ein Ventil außerhalb des Ringraums geleitet werden. Das
erfordert zusätzliche Rohrleitungen und Steuereinrichtungen, die bei untermeerischen Erölbohr- und -förderarbeiten
unerwünscht sind. Es ist besonders wesentlich, daß die Möglichkeit besteht, den Ringraum bei solchen
untermeerischen Arbeiten leicht und effektiv verschließen zu können, da andere Fluidsteuereinrichtungen beispielsweise
in der Bohrlochabsperrvorrichtung oder in einem Förderungssteuerbaum, im Verlauf der Bohr-
und Förderarbeiten periodisch herausgenommen werden müssen.
Eine weitere Lösung, die aus der US-PS 33 60 048 bekannt ist, besteht darin, eine Schieberanordnung an
einem Hänger aufzuhängen, der abgedichtet bis zum Anschlag in eine Erdölbohrlochverrohrung eingeführt
ist. Die Schieberanordnung unterteilt den Ringraum zwischen Rohrstrang und Verrohrung in zwei Teile,
zwischen denen Kanäle vorgesehen sind. Eine Verschlußeinrichtung ist vorgesehen, um die Öffnung zwischen
den Teilen des Ringraums zu verschließen und so den Hindurchfluß von Fluid zu verhindern. Diese Verschlußeinrichtung
wird durch Drahtleitungswerkzeuge betätigt, welche in der Hängerbohrung angeordnet sind.
Ein Problem besteht bei einer solchen Anordnung jedoch darin, daß ein Werkzeug, das in der Lage ist, die
Verschlußeinrichtung zu betätigen, notwendigerweise in die Hängerbohrung eingeführt werden muß. Darüber
hinaus ist eine solche Verschlußeinrichtung ein diskretes Bauteil in dem Bohrstrang, das Raum in dem Strang
beansprucht, in den sonst ein anderes Werkzeug oder eine andere Vorrichtung eingeführt werden könnte.
Da Hydrauliköl in Erdölbohrlöchern zum Steuern von verschiedenen Vorrichtungen innerhalb des Bohrloches
häufig benutzt wird, ist es vorteilhafter, die Abhängigkeit von Drahtleitungswerkzeugen oder anderen
deratigen Vorrichtungen zum Betätigen einer Schieberanordnung zu eliminieren und statt dessen Hydrauliköl
zur Betätigung zu benutzen.
Von dieser letztgenannten Möglichkeit wird bei einer Schieberanordnung und einem Hänger der im Oberbegriff
der Patentansprüche 1 bzw. 5 angegebenen Art Gebrauch gemacht, die aus der US-PS 41 25 155 bekannt
sind. Diese bekannte Schieberanordnung ist mit einem auf dem Hängerkörper verschiebbar angeordneten,
zylindrischen, hülsenförmigen Schieberkolben versehen, der mittels Hydraulikölzufuhr über einen Zufuhranschluß
aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung bewegbar ist, aus welch letzterer er durch die Vorspanneinrichtung
in die erste Stellung zurückbewegbar ist, wenn die Hydraulikölzufuhr aufhört, in der ersten
Stellung ist der Ringraum blockiert, wogegen in der zweiten Stellung der Ringraum vom unteren Ende des
Hängers aus nach oben hin über eine Öffnung offen ist. Der Druck des Hydrauliköls, das über den Zufuhranschluß
zugeführt wird, drückt den Schieberkolben nach unten, um die Verbindung zwischen dem Ringraum zwischen
der Verrohrung und dem Rohrstrang und einer Stelle oberhalb des Hängers zu öffnen. Bei dieser bekannten
Schieberanordnung und diesem bekannten Hänger wird also das Hydrauliköl zum Bewegen des
Schieberkolbens über den Zufuhranschluß zugeführt der in einem Christbaumanschlußstück vorgesehen ist.
Das Christbaumanschlußstück befindet sich auf der Außenseite des Hängers. Der Schieberkolben der bekannten
Schieberanordnung muß deshalb in unmittelbarer Nähe des Zufuhranschlusses und der Öffnung vorgesehen
sein, um den Fluiddurchfluß durch die Öffnung in den Ringraum steuern zu können. Außerdem kann der
Hängerkörper nicht einfach an den Christbaum angeschlossen werden, vielmehr ist das Christbaumanschlußstück
erforderlich, das die Baulänge der Anordnung oberhalb der Verrohrung vergrößert.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schieberanordnung und einen Hänger der im Oberbegriff der Patentansprüche
1 bzw. 5 angegebenen Art so auszubilden, daß das Öffnen und Schließen des Fluiddurchflußkanals
in dem Hängerkörper an einer vom oDeren Ende der Verrohrung entfernten Stelle erfolgen und der Hängerkörper
direkt an einen Christbaum artgeschlossen werden kann.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen der Patentansprüche 1 bis 5 angegebenen
Merkmale gelöst.
Bei der Schieberanordnung und dem Hänger nach der Erfindung ermöglicht der Dorn, Hydrauliköl von
einer Öffnung in dem Christbaum weit nach unten zu dem unteren Ende des Hängerkörpers zu leiten. Der
Fluiddurchfluß durch den zwischen der Verrohrung und dem darin aufgehängten Rohrstrang gebildeten Ringraum
läßt sich dadurch steuern, ohne daß gesonderte Steuerelemente, die außerhalb der Verrohrung oder innerhalb
der Rohrstrangbohrung angeordnet sind, erforderlich sind. Bei der Schieberanordnung und dem Hänger
nach der Erfindung erstreckt sich der Dorn von dem Christbaum aus durch den Hängerkörper des Hängers
und enthält wenigstens einen Kanal, der mit wenigstens einem der im Hänger ausgebildeten Hydraulikölzufuhrkanäle
in Verbindung steht, damit dem am unteren Ende des Hängerkörpers innerhalb des Ringraums angeordneten
Schieberkolben Hydrauliköl zugeführt werden kann. Bei der Schieberanordnung und dem Hänger nach
der Erfindung besteht daher die Möglichkeit, das Öffnen und Schließen des in dem Hängerkörper ausgebildeten
Fluiddurchflußkanals an einer vom obe.en Ende der Verrohrung entfernten Stelle am unteren Ende des
Hängerkörpers vorzunehmen. Da außerdem kein besonderes Christbaumanschlußstück erforderlich ist,
wird auch die Baulänge oberhalb der Verrohrung nicht vergrößert. An dem Schieberkolben der Schieberanordnung
nach der Erfindung gleichen sich die auf dessen entgegengesetzte Seiten ausgeübten Fluiddrücke aus,
so daß sich deren Auswirkungen bei öffnungs- und Schließvorgängen unter hohen Fluiddrücken in einem
Bohrloch aufheben, was die Betätigung des Schieberkolbens erleichtert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im fol-
genden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Hängers und einer Schieberanordnung nach der Erfindung,
F i g. 2 eine Längsschnittansicht des Hängers und der Schieberanordnung nach Fig. 1, die lediglich beispielshalber
in einer Meereserdölbohranlage gezeigt sind, und
F i g. 3 eine Detaillängsschnittansicht der Schieberan-Ordnung nach F i g. 2.
F i g. 2 zeigt einen Teil einer exemplarischen Form eines Meeres- oder Unterseebohrlochkopfchristbaums
12, der auf einer Erdölbohrlochverrohrung 48 sitzt. Der Christbaum 12 ist an der Verrohrung 48 durch eine zylindrische
Verriegelungsvorrichtung 14 befestigt. Die Verriegelungsvorrichtung 14 ist an der Verrohrung 48
durch ein Verschraubungsstück 30 befestigt und hält den Christbaum 12 an der Verrohrung 48 mittels eines
Verriegelungsflansches 28 fest, der in eine Haltenut 86 in dem Christbaum 12 einfaßt.
In den F i g. 1 und 2 ist ein Hänger 10 mit einer Schieberanordnung
gezeigt. Der Hänger 10 hat einen insgesamt zylindrischen oberen Hängerkörper 36 und einen
insgesamt zylindrischen unteren Hängerkörper 62 kleineren Durchmessers. Der Hänger 10 ist bis zum Anschlag
in die Verrohrung 48 abgedichtet eingeführt Demgemäß ruht der Hänger 10 auf einer Anschlagfläche
46 in der Verrohrung 48. Eine Dichtungsanordnung 44 und ein Druckring 88 dichten den Bereich zwischen
der Verrohrung 48 und dem Hänger 10 ab.
An dem Hänger 10 ist ein innerer Rohrstrang in Form von einer Reihe von Bohrrohren 72 aufgehängt. Die
Bohrrohre 72 sind an dem Hänger 10 mittels Gewinden 74 in dem unteren Teil des Hängers 10 befestigt Auf
diese Weise sind die Bohrrohre 72 an dem Hänger 10 insgesamt konzentrisch in der Verrohrung 48 aufgehängt,
und die Axialbohrung 92 fluchtet mit der Axialbohrung 94 .der Bohrrohre 72. Durch diese Ausrichtung
ist ein Ringraum 70 unterhalb des Hängers 10 zwischen der Verrohrung 48 und den darin durch den Hänger 10
aufgehängten Bohrrohren 72 vorhanden.
Ein Dorn 18 ist an dem Christbaum 12 befestigt und in der Axialbohrung 92 des Hängers 10 angeordnet. Der
Dorn 18 ruht auf einer Anschlagfläche in dem Hänger 10 und ist in dem Hänger 10 durch die Verriegelungsvorrichtung
14 sowie durch eine Büchse 34 befestigt, die an entsprechenden Flächen in dem Hänger 10 anliegt
Der Dorn 18 ist an dem Christbaum 12 mittels Dichtringen 22 abgedichtet und mittels Dichtringen 32 und 53 in
dem Hänger 10 bzw. in dem oberen Hängerkörper 36 abgedichtet positioniert Diese besondere Orientierung
des Doms 18 in dem Hänger 10 führt dazu, daß die zentrale Bohrung 20 des Dorns 18 in einer Linie mit der
Axialbohrung 92 und der Axialbohrung 94 ist Darüber hinaus führt diese Orientierung dazu, daß oberhalb des
Hängers 10 zwischen der Verrohrung 48 und dem Dorn 18 ein Ringraum 24 gebildet ist Dieser Ringraum 24 ist
gemäß F i g. 2 der Oberseite des Hängers 10 unmittelbar benachbart Der Ringraum 70 unter dem Hänger 10
und der Ringraum 24 über dem Hänger 10 werden hier als der untere bzw. obere Teil eines einzigen Ringraums
zwischen den Bohrrohren 72 und der Verrohrung 48 betrachtet der durch den Hänger 10 unterteilt ist
Während Erdölbohr- und/oder -förderarbeiten ist es häufig erforderlich, den Fluiddurchfluß zwischen dem
oberen Ringraum 24 und dem unteren Ringraum 70 zu steuern. Dieser Fluiddurchfluß kann zwischen den Ringräumen
24, 70 entweder aufwärts oder abwärts gehen und mit dem aufwärts oder abwärts gerichteten Fluidstrom
innerhalb der Axialbohrung 94 in Verbindung stehen. Gemäß F i g. 2 ist der obere Ringraum 24 mit dem
Christbaum 12 über einen Kanal 26 verbunden. Der Kanal 26 ist mit anderen Vorrichtungen in dem Christbaum
12 verbunden, die den Fluiddurchfluß durch den Ringraum 24 ausnutzen oder erzeugen. Für die Zwecke
der Beschreibung des hier gewählten Ausführungsbeispiels des Hängers 10, der eine integrierte Schieberanordnung
aufweist, ist es der Fluiddurchfluß zwischen dem unteren Ringraum 70 und dem oberen Ringraum
24, der zu steuern ist Deshalb ist die hier beschriebene exemplarische Ausführungsform des Hängers 10 vorgesehen,
um den Fluiddurchfluß zwischen diesen Ringräumen 24 und 70 zu steuern. Es ist jedoch klar, daß dessen
Schieberanordnung in Verbindung mit jedem zwischen der Verrohrung 48 und den Bohrrohren 72 gebildeten
Ringraum, ob insgesamt konzentrisch oder nicht benutzt werden kann und daß die vorliegende Beschreibung
einer Meereserdölbohranlage, in welcher der Hänger 10, der eine integrierte Schieberanordnung aufweist,
benutzt werden kann, keineswegs die einzige Verwendungsmöglichkeit der Schieberanordnung darstellt.
Es wird nun auf die Seitenansicht von F i g. 1 und auf die Detaillängsschnittansichten von F i g. 2 und 3 Bezug
genommen. Der Hänger 10 hat, wie erwähnt, den insgesamt zylindrischen Hängerkörper 36, der bis zum Anschlag
in die Verrohrung 48 eingeführt worden und an dieser abgedichtet ist. Innerhalb des Hängerkörpers 36
befinden sich ein oder mehrere Fluiddurchflußkanäle 56, die sich von dem oberen Ringraum 24 durch den Hängerkörper
36 in den unteren Ringraum 70 erstrecken. Durch diese Kanäle 56 strömt Fluid zwischen dem unteren
Ringraum 70 und dem oberen Ringraum 24 hindurch. Der Christbaumkanal 26 verteilt wie erwähnt,
Fluid zwischen dem oberen Ringraum 24 und anderen Vorrichtungen, die mit dem Christbaum 12 verbunden
sind.
An dem unteren, äußeren Teil des Hängerkörpers 36 ist ein insgesamt zylindrischer, hülsenförmiger Schieberkolben
57 verschiebbar gelagert Der Schieberkolben 57 ist so angeordnet daß er Fluiddurchflußkanalöffnungen
58 zu dem unteren Ringraum 70 hin öffnen und schließen kann. Die Fig.2b und 3 zeigen die Fluiddurchflußkanalöffnungen
58, die infolge der Relativposition des Schieberkolbens 57 gegenüber dem unteren
Ringraum 70 geschlossen bzw. geöffnet sind. Mehrere Dichtringe 96 an dem Hängerkörper 36 verhindern, daß
Fluid zwischen den Durchflußkanälen 56 und dem unteren Ringraum 70 hindurchgeht wenn der Schieberkolben
57 in geschlossener Stellung ist die in Fig.2b gezeigt
ist Die Dichtringe 96 stehen von dem Hängerkörper 36 nach außen vor und liegen dicht an dem Schieberkolben
57 an.
Die Schieberanordnung des Hängers 10 besteht somit aus den Fluiddurchflußkanälen 56, die eine Verbindung
zwischen dem oberen Ringraum 24 und dem unteren Ringraum 70 herstellen, dem Schieberkolben 57, der den
Durchfluß von Fluid durch die Kanäle 56 gestattet oder verhindert, und der Betätigungseinrichtung zum Verschieben
des Schieberkolbens, die im folgenden beschrieben ist
Die Bewegung des Schieberkolbens 57 relativ zu den Kanalöffnungen 58 erfolgt durch hydraulische Steuerung.
Zu diesem Zweck sind eine oder mehrere Hydra ulikölzufuhrkanäle 54 in dem Hängerkörper 36 vorgesehen.
Diese Hydraulikölzufuhrkanäle 54 stellen eine Vcr-
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bindung zwischen Hydraulikölkanalöffnungen 60 an dem Schieberkolben 57, die in eine diesem zugeordnete
Ringkammer 63 münden, und öffnungen 61 her, die mit der Axialbohrung 92 in Verbindung stehen. Die öffnungen
61 in der Axialbohrung 92 stehen mit einer Kammer 55 um die Außenoberfläche des in den Hängerkörper 36
eingeführten Dorns 18 in Verbindung. Die Kammer 55 ist mit einem oder mehreren Hydraulikölkanälen 80 in
dem Dorn 18 verbunden. Die Kammer 55 wird benutzt, um eine Verbindung zwischen den Hydraulikölkanälen
80 in dem Dorn 18 und den Hydraulikölzufuhrkanälen 54 in dem Hängerkörper 36 herzustellen. Das heißt, um
die Notwendigkeit einer genauen Positionierung des Dorns 18 in dem Hängerkörper 36 zu vermeiden, ist die
Kammer 55 vorgesehen, die eine Verbindung zwischen den Hydrauliköizuführkanälen 54 in dem Hänger 10 und
den entsprechenden Kanälen 80 des Dorns 18 gestattet, wenn das Einführen des Dorns in den Hänger noch nicht
vollständig beendet worden ist.
Die Hydraulikölkanäle 80 in dem Dorn 18 sind mit einem Hydrau'ikölzufuhrkanal 82 in dem Christbaum 12
über eine Kammer 84 verbunden. Die Hydraulikölzufuhrkanäle 82 in dem Christbaum 12 sind mit einer Hydrauliksteuerleitung
16 über einen Nippel 17 verbunden. Die Hydrauliksteuerleitung 16, die zum Steuern der
Schieberanordnung benutzt wird, kann außerdem zum Steuern von mehreren weiteren Vorrichtungen innerhalb
der Bohrlochverrohrung 48 benutzt werden.
Die öffnungen 60 des Hydraulikölzufuhrkanals 54 in dem Hängerkörper 36 sind oberhalb einer ringförmigen
Schulter 100 angeordnet, die an der Innenseite des Schieberkolbens 57 an einem Ende der Ringkammer 63
gebildet ist. Auf diese Weise gelangt Hydrauliköl aus den Hydraulikölzufuhrkanälen 54 zu dem Schieberkolben
57. Die Dichtringe 96 an dem Hängerkörper 36 liegen an dem Schieberkolben 57 oberhalb der Schulter
100 an, und mehrere Dichtringe 98 an dem Schieberkol-.bcn liegen an dem Hängerkörper 36 unterhalb der
Schulter 100 an, um zu gewährleisten, daß der untere Ringraum 70 gegenüber jedwedem Hydrauliköl völlig
abgedichtet ist
Unterhalb des Schieberkolbens 57 befindet sich der untere Hängerkörper 62. Der untere Hängerkörper 62
in an dem oberen Hängerkörper 36 mittels mehrerer Schrauben 66 befestigt, die durch Bohrungen in dem
unteren Hängerkörper 62 hindurch in Gewindelöcher in dem Hängerkörper 36 eingeschraubt sind. Der untere
Hängerkörper 62 trägt mehrere Federn 64, die an der unteren Fläche 57a des Schieberkolbens 57 anliegen.
Die Federn 64 spannen den Schieberkolben 57 in eine Position vor, in der die Fluiddurchflußkanalöffnungen
58 gegenüber dem unteren Ringraurr. 70 verschlossen
sind.
Im Betrieb wird der Schieberkolben 57 durch die Federn 64 so vorgespannt, daß er die Fluiddurchflußkanalöffnungen
58 verschließt, wenn kein Hydrauliköl den Hydraulikölzufuhrkanälen 54 in dem Hängerkörper 36
über die Hydrauliksteuerleitung 16 und die Kanäle 82 in dem Christbaum 12 sowie die Kanäle 80 in dem Dorn 18
zugeführt wird. Wenn Hydrauliköl aus der Hydraulik-Steuerleitung 16 durch diese Hydraulikölkanäle geleitet
wird, wird das Hydrauliköl durch den Hydraulikölzufuhrkanal 54 in dem Hängerkörper 36 zu der Schulter
100 in dem Schieberkolben 57 geleitet Wenn der Druck des Hydrauliköls auf der Schulter 100 größer als die
Kraft ist, die die Federn 64 auf die untere Fläche 57a des Schieberkolbens 57 ausüben, wird der Schieberkolben
57 durch das Hydrauliköl von den Fluiddurchflußkanal-
45
50 öffnungen 58 wegbewegt, wodurch diese Öffnungen gegenüber
dem unteren Ringraum 70 freigelegt werden. Somit kann Fluid zwischen dem unteren Ringraum 70
und dem oberen Ringraum 24 fließen. Der Schieberkolben 57 bleibt in dieser offenen Stellung gegenüber den
Fluiddurchflußkanalöffnungen 58, bis der Druck des Hydrauliköls auf der Schulter 100 kleiner als die Kraft wird,
die die Federn 64 auf die untere Fläche 57a des Schieberkolbens 57 ausüben, woraufhin der Schieberkolben
wieder durch die Federn 64 so vorgespannt wird, daß er die Fluiddurchflußkanalöffnungen 58 bedeckt und somit
den Durchgang von Fluid zwischen dem unteren Ringraum 70 und dem oberen Ringraum 24 stoppt
Die in den Hänger 10 integrierte Schieberanordnung arbeitet also folgendermaßen. Zuerst drücken die Federn
64 den Schieberkolben 57 derart zu den Fluiddurchflußkanalöffnungen 58, daß der Schieberkolben 57
die Öffnungen 58 verschließt, bis Hydrauliköl, dessen Druck größer als die Kraft ist, die durch die Federn 64
ausgeübt wird, gegen die Schulter 100 in dem Schieberkolben 57 gerichtet wird. Zu dieser Zeit bewegt das
Hydrauliköl den Schieberkolben 57 von den Öffnungen 58 weg und gestattet somit eine Verbindung zwischen
dem unteren Ringraum 70 und dem oberen Ringraum 24.
In der obigen Beschreibung sind Hydrauliköl und Federn als Mittel erwähnt worden, durch die der Schieberkolben
57 zum Öffnen und Schließen der Fluiddurchflußkanalöffnungen 58 bewegt wird. Es ist jedoch klar,
daß andere Steuerfluide und andere Vorspanneinrichtungen benutzt werden könnten, um den Schieberkolben
57 so zu bewegen, daß er die Fluidkanaldurchflußöffnungen 58 freilegt bzw. bedeckt.
Gemäß den F i g. 2 und 3 ist der untere Hängerkörper 62 mit einem oder mehreren Kanälen 102 versehen, damit
eine Hilfshydrauliksteuerleitung 104 durch den unteren Hängerkörper 62 hindurch zu den Hydraulikölzufuhrkanälen
54 in dem Hängerkörper 36 geführt werden kann. Diese Steuerleitung 104 ist mit den Hydraulikölzufuhrkanälen
54 in dem Hängerkörper 36 über einen Nippel 68 verbunden. Wenn die Hilfssteuerleitung 104
nicht benutzt wird, wird der Nippel 68 durch einen Stopfen oder eine ähnliche Vorrichtung ersetzt, um das untere
Ende des Hydraulikölzufuhrkanals 54 zu verschließen und Hydrauliköl am Eindringen in den unteren Ringraum
70 zu hindern.
Die Hilfssteuerleitung 104 könnte benutzt werden, um beispielsweise Hydrauliköl zu anderen Vorrichtungen
innerhalb der Bohrlochverrohrung 48 zu leiten. Die Hydraulikölzufuhrkanäle in dem Christbaum 12, dem
Dorn 18 und dem Hängerkörper 36 sowie der durch die Hilfssteuerleitung 104 gebildete Hydraulikölkanal können
alle zusätzlich einen Steuerkanal zu einem unterirdischen Sicherheitsventil aufweisen. Ein solches Ventil
könnte so ausgebildet sein, daß das Bohrloch aktiviert wird, wenn Hydrauliköl in den Steuerkanal geleitet
wird. Wenn die Verbindung zwischen dem Christbaum 12 und der Verrohrung 48 aus irgendeinem Grund unterbrochen
würde, würde das Hydrauliköl nicht mehr durch die Kanäle hindurchgehen und das Nicht Vorhandensein
des Hydrauliköls würde das Sicherheitsventil betätigen, um den Bohrlochkopf zu verschließen. Das
heißt wenn der Schieberkolben 57 mittels der Schulter 100 durch das Hydrauliköl weggedrückt war, um die
Fluiddurchflußkanalöffnungen 58 gegenüber dem unteren Ringraum 70 freizulegen, würde das plötzliche Unterbrechen
der Verbindung zwischen dem Christbaum 12 und der Verrohrung 48 den Hydraulikdruck in dem
Hydraulikölzufuhrkanal 54 auf einen vernachlässigbaren
Wert verringern und dadurch den Federn 64 gestatten, den Schieberkolben 57 in eine Position zu drücken,
in der er die Fluiddurchflußkanalöffnungen 58 gegenüber dem unteren Ringraum 70 verschließt. Das würde,
wie erläutert, bewirken, daß die Verbindung zwischen dem oberen Ringraum 24 und dem unteren Ringraum 70
sofort aufhört.
Aus der vorangehenden ausführlichen Beschreibung einer exemplarischen Ausführungsform des Hängers 10
mit der Schieberanordnung ist ohne weiteres zu erkennen, daß die Schieberanordnung in der Lage ist, eine
zwangsweise Verbindung zwischen dem oberen und dem unteren Ringraum 24 bzw. 70 in einer Meereserdölbohranlage
durch die Verwendung von Hydrauliköl zum Bewegen des zylindrischen Schieberkolbens 57 aus
einer geschlossenen Stellung in eine offene Stellung relativ zu den Fluiddurchflußkanalöffnungen 58 herzustellen.
Weiter wird der Hänger 10 mit der integrierten Schieberanordnung in dem Bohrloch durch das Absenken
und Aufsitzen des Hängers innerhalb der Verrohrung 48 leicht und automatisch betriebsbereit positioniert.
Die hohen Bohrlochfluiddrücke, die auf den Schieberkolben 57 des Hängers 10 ausgeübt werden, werden
durch die Auslegung des unteren Teils des Hängers effektiv ausgeglichen, und der Schieberkolben 57 läßt sich
leicht betätigen, um eine Verbindung zwischen dem oberen und dem unteren Ringraum 24 bzw. 70 herzustellen.
Nachdem somit eine exemplarische Ausführungsform eines Hängers mit einer integrierten Schieberanordnung
zum Steuern des Fluiddurchflusses durch einen oberen und einen unteren Teil eines zwischen einer Erdölbohrlochverrohrung
und einem Rohrstrang und einem Dorn, der darin vorzugsweise konzentrisch angeordnet
ist, gebildeten Ringraums beschrieben worden ist, sei angemerkt, daß die verschiedenen Modifizierungen,
Anpassungen, Änderungen und Abänderungen möglich sind. So könnten beispielsweise die Fluiddurchflußkanäle
in dem Hängerkörper anders orientiert sein, um mit dem oberen und dem unteren Rohr-Verrohrung-Ringraum
24 bzw. 70 in Verbindung zu kommen; der Schieberkolben 57 könnte anders als beschrieben geformt
und ausgerichtet sein; die mit der Verrohrung 48 in Verbindung stehenden Hydraulikölkanäle könnten
benutzt werden, um Hydrauliköl zu dem Schicberkolben 57 zu leiten und ein Öffnen der Fluiddurchflußkanä-Ie
zu bewirken; und es könnten statt Hydrauliköl andere Steuerfluide zum Steuern des Schieberkolbens 57 benutzt
werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
«5
Claims (8)
1. Schieberanordnung zum Steuern eines Fluiddurchflusses
durch einen Ringraum zwischen einer Verrohrung (48) und einem dazu konzentrischen inneren
Rohrstrang (72), mit einem Hänger (10), welcher den Rohrstrang (72) trägt, bis zum Anschlag in
die Verrohrung (48) eingeführt ist, den Ringraum verschließt und einen Hängerkörper (36) mit einer
Axialbohrung (92) hat, die mit der Axialbohrung (94) des Rohrstranges (72) in Verbindung steht, mit einem
Fluiddurchflußkanal (56), der in dem Hängerkörper (36) angeordnet ist und eine Verbindung zwischen
dem Ringraum (70) am unteren Ende des Hängerkörpers (36) und einer Stelle oberhalb des
Hängerkörpers bildet, mit einem auf dem Hängerkörper (36) verschiebbar angeordneten, zylindrischen,
hülsenförmigen Schieberkolben (57) zum öffnen und Verschließen des Fluiddurchflußkanals (56),
mit einer hydraulischen Betätigungseinrichtung (60, 61. 82. 100) zum Verschieben des Schieberkolbens
(57) durch Hydraulikölzufuhr in eine dem Schieberkolben zugeordnete Ringkammer, und mit einer
Vorspanneinrichtung (64), die an dem Hängerkörper (36) angeordnet ist und den Schieberkolben (57) in
die Schließstellung drängt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Axialbohrung (92) des
Hängerkörpers (36) ein Dorn (18) angeordnet ist, der eine zentrale Bohrung (20) hat die mit der Axialbohrung
(94) des Rohrstranges (72) in Verbindung steht, daß der Schieberkolben (57) ringraumseitig auf dem
Hängerkörper (36) angeordnet ist, daß die Ringkammer (63) zum Verschieben des Schieberkolbens (57)
zwischen dem Schieberkolben (57) und dem Hängerkörper (36) gebildet ist und daß die Betätigungseinrichtung
(54,60,61,63,80,82,100) wenigstens einen
in dem Dorn (18) gebildeten Kanal (80) aufweist, der wenigstens einen der im Hänger (10) ausgebildeten
Hydraulikölzufuhrkanäle (54, 82) mit der Ringkammer (63) verbindet.
2. Schieberanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens einen in dem Hängerkörper
(36) gebildeten Kanal (54), der die Ringkammer (63) über die Axialbohrung (92) des Hängerkörpers
(36) mit den in dem Dorn (18) bzw. in dem Hänger (10) gebildeten Kanälen (80,82) verbindet, und durch
eine ringförmige Schulter (100), die an der Innenseite des Schieberkolbens (57) an einem Ende der Ringkammer
(63) gebildet und zum öffnen des Fluiddurchflußkanals (56) mit dem zugeführten Hydrauliköl
beaufschlagbar ist.
3. Schieberanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mehrere ringförmige Dichtungen (96,
98), die außen an dem Hängerkörper (36) bzw. innen an dem Schieberkolben (57) oberhalb und unterhalb
der Schulter (100) angeordnet sind.
4. Schieberanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (54, 80, 82)
der Betätigungseinrichtung mit einer Hilfshydraulik-Steuerleitung (104) in Verbindung stehen, die sich
von dem Hängerkörper (36) aus in den unteren Teil des Ringraums (70) erstreckt.
5. Hänger für einen Rohrstrang einer Erdölbohrausrüstung, mit einer integrierten Schieberanordnung
zum Steuern eines Fluiddurchflusses durch einen Ringraum zwischen einer Verrohrung und dem
dazu konzentrischen Rohrstrang, der mit dem Hänger verbunden ist, welcher in die Verrohrung bis
zum Anschlag und abgedichtet eingeführt ist und den Ringraum verschließt, mit einem Hängirkörper
(36) mit einer Axialbohrung (32), die fluchtend mit der Axialbohrung (94) des Rohrstranges (72) angeordnet
ist, mit einem Fluiddurchflußkanal (56), der in dem Hängerkörper (36) angeordnet ist und eine Verbindung
zwischen dem Ringraum (70) am unteren Ende des Hängerkörpers (36) und einer Stelle oberhalb
des Hängerkörpers bildet, mit einem auf dem Hängerkörper (36) verschiebbar angeordneten, zylindrischen,
hülsenförmigen Schieberkolben (57) zum öffnen und Verschließen des Fluiddurchflußkanals
(56), mit einer hydraulischen Betätigungseinrichtung (60,61,82,100) zum Verschieben des Schieberkolbens
(57) durch Hydraulikölzufuhr in eine dem Schieberkolben zugeordnete Ringkammer, und
mit einer Vorspanneinrichtung (64), die an dem Hängerkörper (36) angeordnet ist und den Schieberkolben
(57) in die Schließstellung drängt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Axialbohrung (92) des
Hängerkörpers (36) ein Dorn (18) angeordnet ist, der eine zentrale Bohrung (20), die mit der Axialbohrung
(94) des Rohrstranges (72) in Verbindung steht, und einen Kanal (80) hat, der die Betätigungseinrichtung
(54,60,61,80,82,100) mit der Ringkammer (63) zum
Verschieben des Schieberkolbens (57) über einen in dem Hänger (10) gebildeten Hydraulikölzufuhrkanal
(54, S2) verbindet
6. Hänger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberkolben (57) ringraumseitig auf
dem Hängerkörper (36) angeordnet ist
7. Hänger nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch wenigstens einen in dem Hängerkörper (36) gebildeten
Kanal (54), der die Ringkammer (63) über die Axialbohrung (92) des Hängerkörpers (36) mit den in
dem Dorn (18) bzw. in dem Hänger (10) gebildeten Kanälen (80,82) verbindet
8. Hänger nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch mehrere ringförmige Dichtungen (96,98), die außen
an dem Hängerkörper (36) bzw. innen an dem Schieberkolben (57) oberhalb und unterhalb einer am
Schieberkolben (57) ausgebildeten Innenschuller (100) angeordnet sind.
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