DE3218343A1 - Sicherheitsventil fuer ein bohrstrangrohr - Google Patents
Sicherheitsventil fuer ein bohrstrangrohrInfo
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- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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- E21B21/10—Valve arrangements in drilling-fluid circulation systems
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Description
Sicherheitsventil für ein Bohrstrangrohr
Die Erfindung betrifft ein fluiddruck-betätigtes Sicherheitsventil,
das in einem Bohrstrang normale gewollte Strömung von Fluiddruck ermöglicht und anomale ungewollte Rückströmung
von Fluiddruck verhindert.
Sicherheitsschwimmerventile werden benutzt, um beim Absenken in das Bohrloch ein Verstopfen der Bohrkronenspüldüse mit
Bohrklein und beim Ansetzen von Bohrstrangsektionen eine Rückströmung zu verhindern sowie beim Ausfahren des Bohrstranges
die Verwendung einer Spülschlammpille (mud pill) entbehrlich zu machen, da der Spülschlamm im Bohrrohr nach unten "ausgerüttelt"
werden kann. Erhältlich sind Schwimmerventile als vollständig geschlossene Ventile oder als Ventile mit kontrollierter
bzw. gewollter Durchlässigkeit wie z.B. Klappenventile, deren Klappe ein kleines Loch aufweist. Das Ventil
mit gewollter Durchlässigkeit läßt eine langsame, beherrschte Auffüllung des Bohrrohres zu und ermöglicht bei einem Ausbruch
eine exakte Messung des Bohrrohrdruckes. Diese Schwimmerventile werden gelegentlich als Bohrstrang-Absperrvorrichtungen
bzw. -Preventer oder als Sicherheitsventile benutzt, sind jedoch wegen der raschen Beschädigung und Abnutzung
durch die Spülflüssigkeit im allgemeinen nicht zuverlässig.
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Als Rückschlagventile ausgebildete, einsenkbare Sicherheitsventile,
die eine Fluidströmung nur in einer Richtung ermöglichen,
sind ebenfalls erhältlich und werden benutzt, um Rückströmung und Gas- oder Ölausbrüche zu verhindern. Das
Hüeküohlagventi]-Werkzeug bzw. die Rückschlagventil-Einheit
wird üblicherweise über Tage bereitgehalten und nur bei Auftreten
eines Gas- oder Ölausbruches in den Bohrstrang eingebaut; es besteht daher keine Gefahr, daß sie durch die Spülflüssigkeit
beschädigt oder abgenutzt wird. In akuten Streßsituationen, z.B. bei einem Ausbruch, besteht jedoch die Gefahr,
daß die Bohrmannschaft das das Rückschlagventil enthaltende
Werkzeug verkehrt herum oder nicht ordnungsgemäß einbaut, s.o daß es dem bestehenden Rückstrom nicht standhält.
Auch kann es in einem Gefahrenfall und bei allgemeiner Aufregung vorkommen, daß die Bohrmannschaft nicht daran denkt,
daß zuvor in den Bohrstrang eingebaute andere Werkzeuge entfernt werden müssen, bevor das Rückschlagventil-Werkzeug eingebaut
werden kann.
Aus der CA-PS 1 058 477 ist ein anderes' Bohrstrang-Sicherheits-Schwimmerventil
bekannt, das Einrichtungen hat, die das Schließen des Ventils verzögern und eine Rückströmung von
unter anomalen Drücken stehenden Fluiden durch das Bohrrohr verhindern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein auf Fluiddruck ansprechendes, im Bohrloch zu verwendendes Sicherheitsventil
zu schaffen, das in den Innenkanal eines Bohrstrangrohres einbaubar ist und bei in das Bohrloch eingefahrenem Bohrstrang
rohr die F]uidstrümung durch den Inncnkanal zu beherrschen
vermag und den herkömmlichen Schwimmer- und einsenkbaren Rückschlagventilen hinsichtlich der Betriebs- und
Sicherheitsmerkmale überlegen ist.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem im Bohrloch verwendbaren
Drei-Stellungs-Schwimmersicherheitsventil gelöst, das mit seinen Ausgestaltungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet
ist.
Das Sicherheitsventil gemäß der Erfindung wird und bleibt in den Bohrstrang eingebaut, um im Bohrloch selbsttätig zu
schließen, wenn bei einem Gas- oder Ölausbruch von der Bohrmannschaft
über Tage die richtigen Maßnahmen nicht durchgeführt werden. In seiner normalen teilweisen Offenstellung
ermöglicht das Sicherheitsventil das kontrollierte Auffüllen
und Entleeren des Bohrrohres beim Ein- und Ausfahren in und aus dem Bohrloch. In der durch unter Pumpendruck stehendes
Fluid erreichten vollen Offenstellung des Sicherheitsventils ist die Beziehung zwischen dem Ventilsitz und dem verstellten
Ventilschaft so, daß ihre Abnutzung durch den Bohrschmand bei
normalen Bohrarbeiten so gering wie möglich gehalten ist. Im Falle einer ungewollten aufwärtsgerichteten Rückströmung im
Bohrrohr, die den am Sicherheitsventil herrschenden Differentialfluiddruck
übersteigt, schließt das Sicherheitsventil rasch und verhindert, daß Fluid durch es hindurch nach oben
strömt.
Das Sicherheitsventil hat ein Ventilgehäuse mit als Endkappen ausgebildeten Verschlußvorrichtungen und ist in einem vergrößerten
Absphnitt des Innenkanals und einer umgebenden Wand einer unteren Sektion des Bohrstranges axial gehalten und
zentriert." Zwischen den Verschlußvorrichtungen und der umgebenden Wand erstrecken sich radial mit Umfangszwischenabstand
angeordnete Abstandshalter und bilden einen Fluidkanal
rings um das Ventilgehäuse, das zwischen mit axialem Abstand angeordneten kreisringförmigen Schultern an.der unteren
Sektion und einer an dieser befestigten, sich anschließenden oberen Sektion des Bohrstrangrohres eingespannt ist. Die
obere Sektion hat einen inneren Fluidkanal und einen darin
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angeordneten Ventilsitz, an den eine komplementäre Flache
eines Ventilkopfes anlegbar ist, der an einem in den Verschlußvorrichtungen
und im Ventilgehäuse verschieblich angeordneten Ventilschaft befestigt und zusammen mit diesem
bewegbar ist.
Das Ventilgehäuse weist eine abgedichtete Kammer auf, die durch eine Zwischenfläche oder -schulter in eine, große obere
und eine kleinere untere Bohrung unterteilt ist. Die Zwischenschulter bildet ein Anschlagglied, an dem normalerweise ein
als Bund ausgebildetes Abstützglied anliegt. Das Abstützglied ist in der großen Bohrung verschieblich und am Ventilschaft
befestigt und vermag eine obere, als Rückstellfeder dienende Schraubendruckfeder abzustützen und zusammenzudrücken, die
einen oberen Abschnitt des Ventilschaftes umschlingt.
Der Ventilschaft hat einen vergrößerten Zwischenabschnitt, der eine Scheibe bildet. Die Scheibe hat eine obere Schulter,
die sich zum Zusammendrücken der Feder an das Abstützglied anlegen läßt und dieses zu verstellen vermag, und eine untere
Schulter zum Abstützen und Zusammendrücken einer als Rückstellfeder dienenden Schraubendruckfeder, welche einen unteren
Abschnitt des Ventilschaftes in der unteren, kleineren Bohrung der Ventilkammer umschlingt. Die einander gegenüber
angeordneten oberen und 'unteren Schraubendruckfedern wirken als Rückstellfedern gegen die entgegengesetzten Verschluß-Vorrichtungen
des Ventilgehäuses und gegen die Scheibe, um den Ventilschaft und dadurch den an diesem befestigten Ventilkopf
in einer normalen Zwischenstellung bzw. teilweisen
Offenstellung mit annäherndem Gleichgewicht zu halten, in der beim Ein- und Ausfahren des Bohrstranges in und aus dem
Bohrloch Fluid durch den Bohrstrang strömen kann.
Nach dem Absenken des Bohrstranges in das Bohrloch wirkt die
zusätzliche abwärtsgerichtete Kraft der Spülflüssigkeit, die
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mit Pumpendruck durch den Bohrstrang nach unten und im umgebenden Ringraum nach oben gefördert wird, gegen den Ventilkopf,
überwindet unter Zusammendrückung der unteren Schraubendruckfeder deren Widerstand und bewegt den Ventilkopf in eine
volle Offenstellung.
Ein entgegenwirkender Differentialfluidrückdruck von anomaler
oder größerer Stärke wirkt zusammen mit der unteren Schraubendruckfeder nach oben gegen Flächen am Ventilschaft und an
der Unterseite des Ventilkopfes, überwindet den entgegenwirkenden kleineren, abwärtsgerichteten Differentialfluiddruck
auf den Ventilkopf und den Widerstand der oberen Schraubendruckfeder, drückt letztere zusammen und schließt
das Sicherheitsventil, um den Fluidrückstrom durch das Ventil zu unterbrechen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand
schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Teil eines Bohr-■
stranges und ein darin angeordnetes Sicherheitsventil gemäß der Erfindung, das in seiner normalen
Teiloffenstellung gezeichnet ist, Fig. 2 einen Fig. 1 ähnlichen Axialschnitt in der vollen
Offenstellung des Sicherheitsventils, in das es von Spülflüssigkeit bewegt worden ist, die von nicht
dargestellten herkömmlichen, über Tage aufgestellten Pumpen durch den Bohrstrang und Kanäle in der Bohrkrone
nach unten und durch den Ringraum nach oben gefördert wird,
Fig. 3 einen Fig. 1 und 2 ähnlichen Axialschnitt in der Schließstellung des Sicherheitsventils, in die es
durch einen Fluidrückstrom unter anomalem, größerem Differentialdruck bewegt worden ist, und
Fig. 4 den Schnitt 4-4 in Fig. 1, der die Konfiguration des Ventilgehäuses und einer daran befestigten Ver-
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Schlußvorrichtung mit Abstandshaltern erkennen läßt,
die zwischen dem Ventilgehäuse und der Wand des Bohrstrangrohres einen Fluidkanal bilden.
In don Zeichnungen ist ein in einem Bohrloch verwendbares
Mehr- oder Drei-Stellungs-Sicherheitsventil V dargestellt, das in einem Verbindungsstück eines Bohrstrangrohres S angeordnet
ist. Das Sicherheitsventil V ist so ausgelegt, daß es eine Fluidströmung unter normalem Druck durch einen Innenkanal
P des Bohrstrangrohres S ermöglicht, eine Fluidrückströmung unter anomalem übermäßigem Druck durch den Innenkanal
P jedoch verhindert. Der Teil des Bohrstrangrohres S, in dem das Sicherheitsventil V angeordnet ist, umfaßt einen
oberen Endabschnitt einer unteren rohrförmigen Sektion eines Bohrrohres Sl Und einen unteren konischen Endabschnitt einer
oberen rohrförmigen Sektion eines Bohrrohres S2, die in eine kompl ementäre konische-: Bohrung im oberen Endabschnitt der unteren
Sektion Sl eingeschraubt ist.
An die konische Bohrung in der unteren Sektion Sl schließt
sich ein auch als Kammer oder Bohrung bezeichneter vergrößerter Abschnitt Pl des Innenkanals P an, in den das Ventilgehäuse
VB des Sicherheitsventils V eingesetzt ist. Gegen axiale Bewegung ist das Ventilgehäuse VB dadurch gesichert,
daß an ihm das untere Ende der oberen Sektion S2 und eine untere Schulter oder zurückgesetzte radiale Fläche des sich
an den Innenkanal P anschließenden vergrößerten Abschnitts Pl anliegen. Das untere Endstück der Sektion S2 hat einen
auch als Kammer oder Bohrung bezeichneten zweiten, kleineren vergrößerten Abschnitt P2 des Innenkanals P, in den ein Ventilsitz
VS eingesetzt und durch zweckdienliche Mittel unter Abdichtung gehalten ist.
Das Ventilgehäuse VB des Sicherheitsventils V hat einen Zylinder 20 und eine abgedichtete Innenkammer, die von einem an
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einer Zwischenstelle angeordneten, sich von der Seitenwand
nach innen erstreckenden Anschlagglied 20a unterteilt wird. Das Anschlagglied 20a kann von einem Feder- bzw. Sprengring,
einer zurückgesetzten Schulter oder radialen Fläche gebildet sein, die zwischen einer oberen oder großen oberen Bohrung
und einer sich an sie anschließenden unteren oder kleineren unteren Bohrung angeordnet ist, wobei diese Bohrungen durch
an entgegengesetzten Enden des Zylinders 20 befestigte obere und untere Verschlußvorrichtungen 22, die beim ge '/.cig L ο η Bo ispiel
als Endkappen ausgebildet sind, eingeschlossen und abgedichtet sind.
Die Verschlußvorrichtungen 22 sind auf den Zylinder 20 aufgeschraubt.
Jede von ihnen weist mit Umfangszwischenabstand angeordnete Vorsprünge oder Abstandshalter 22a auf,-die
zwischen sich Fluidkanäle bilden, sich radial erstrecken und an der Innenfläche einer Seitenwand der Sektion Sl anliegen,
welche den vergrößerten Abschnitt Pl des Innenkanals P und das im Abstand von ihr angeordnete Ventilgehäuse VB umschließt,
Die Verschlußvorrichtungen 22 haben axial miteinander fluchtende und mit Zwischenabstand angeordnete Mittelbohrungeri
und ungeteilte, O-Ringen ähnliche Dichtungen, in denen mit
Abdichtung ein Ventilschaft 30 verschieblich geführt ist, der die Innenkammer des Ventilgehäuses VB durchdringt.
Der Ventilschaft 30 hat einen oberen flanschseitigen Endabschnitt
30a und einen unteren Endabschnitt 30b. Die Endabschnitte 30a und 30b sind durch einen als Abstützung wirkenden
vergrößerten Mittelabschnitt in Gestalt eines Bundes bzw. einer Scheibe 30c getrennt, die am Ventilschaft 30 befestigt
und zusammen mit ihm beweglich ist.
Am oberen Endabschnitt 30a ist ein abnehmbarer und auswechselbarer
Ventilkopf 32 befestigt, der vorzugsweise konisch oder
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kegelförmig aus einem zweckdienlichen abnutzungs- und erosionsfesten
Werkstoff, z.B. aus Wolframkarbid, hergestellt und durch Verkeilen und Hartlöten an einem Stützkörper befestigt
ii.;t, we J eher am Endabschnitt 30a durch Verschraubcn oder auf
andere Weise befestigt ist. Der Ventilkopf 32 weist eine glatte konische Außenfläche auf, die an die glatte, komplementär-konische
Innenfläche, welche die konische Bohrung des Ventilsitzes VS umgibt, unter Abdichtung anlegbar ist.
Um bei Fehlen eines Differentialfluiddruckes am Sicherheitsventil
V den Ventilschaft 30 und den an ihm befestigten Ventilkopf 32 in bezug auf den Ventilsitz VS in eine normale
Teiloffenstellung zurückzustellen und in dieser Stellung zu halten, sind als zusammendrückbare Vorspannmittel eine obere
und eine untere Schraubendruckfeder 34 bzw. 36 vorgesehen, die mit axialem Zwischenabstand angeordnet sind und als Rückstellfedern
wirken.
Die obere Schraubendruckfeder 34 umschlingt den oberen Endabschnitt
30a des Ventilschaftes 30 und erstreckt sich axial in der großen oberen Bohrung zwischen der oberen Verschlußvorrichtung
22 und einem großen, beweglichen Abstützglied 38, das beim gezeigten Beispiel als Ring oder Zwischenscheibe
ausgebildet ist, den Ventilschaft 30 umschließt und so vorgespannt ist, daß es am Anschlagglied 20a des Ventilgehäuses
VB zwischen der oberen und der unteren Bohrung der Innenkammer anliegt.
Die untere Schraubendruckfeder 36 ist in der kleineren unteren Bohrung der Innenkammer angeordnet, umschlingt den unteren
Endabschnitt 30b des Ventilschaftes 30 und erstreckt sich zwischen der unteren Verschlußvorrichtung 22 und der
Scheibe 30c, welche dadurch zur Anlage am Abstützglied 38 vorgespannt ist.
Der Ventilsitz VS ist vorzugsweise ein zusammengesetztes Bauteil mit einem inneren Ventilsitzeinsatz 40, der die konische
oder kegelförmige Innenbohrung und Fläche aufweist, an die der komplementär-konische Ventil kopf 3? abdichtend anlep.bar
ist. Der Ventilsitzeinsatz 40 ist vorzugsweise aus ciruTii
zweckdienlichen abnutzungs- und erosionsfesten Werkstoff, z.B. aus Wolframkarbid, hergestellt, in einen äußeren Mantel
oder becherförmigen Stützkörper aus Metall eingesetzt und mit diesem durch Hartlöten verbunden.
Der Ventilsitz VS ist im vergrößerten Abschnitt P2 des Innenkanals
P in der oberen Sektion S2 des Bohrstrangrohres S durch eine beim gezeigten Beispiel als Feder- oder Sprengring
ausgebildete Haltevorrichtung 42 gehalten, welche in eine Innennut im unteren Endstück der Sektion S2 eingesetzt und
eingerastet ist.
Bei Bedarf können zwei mit axialem Abstand angeordnete ungeteilte
Dichtungen 44, die beim gezeigten Beispiel O-Ringe sind, vorgesehen sein, die den Ventilsitz VS umschlingen und
an dieser Stelle den Durchtritt von unter Druck stehendem Fluid verhindern.
Gemäß Fig. 1 wird der Ventilkopf 32 bei Nichteinwirkung eines Differentialdruckes durch die abwärtsgerichtete Kraft, welche
von der gegen das fest anliegende Abstützglied 38 etwas zusammengedrückten oberen Schraubendruckfeder 34 ausgeübt wird,
und durch die entgegenwirkende, aufwärtsgerichtete Kraft, welche von der etwas zusammengedrückten unteren Schraubencirurk
feder 36 ausgeübt wird, in der ge/.oi chm: lon norm?) 1 cn
Teil offenstellung gehalten.
Die untere Schraubendruckfeder 36 übt eine Kraft· aus, die
genügt, um den Ventilkopf 32 nach oben zu 'verstellen und die Scheibe 30c in der Mitte des Ventilschaftes 30 an das große
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Abstützglied 38 anzulegen, aber nicht ausreicht, um das Ab- . stützglied 38 nach oben zu verstellen, die Schraubendruckfeder
34 weiter zusammenzudrücken und die von letzterer ausgeübte Kraft zu überwinden.
Ferner sind die Querschnittsflächen auf jeder der entgegengesetzten
Seiten des Ventilkopfes 32 und des Venti!schaftes
30 zumindest annähernd gleich und für die Heranführung von Fluiddruck zugänglich. Gleiche Fluiddrücke, die an die entgegengesetzten
Seiten von gleichgroßer Querschnittsfläche gleichzeitig herangeführt werden, gleichen sich somit gegenseitig
aus und halten das Sicherheitsventil V in der dargestellten Teiloffenstellung.
Dies ist im wesentlichen die Situation, wenn der Bohrstrang mit dem eingebauten Sicherheitsventil V mit der üblichen und
normalen kleinen Geschwindigkeit in das Bohrloch eingefahren und· ausgefahren wird. Das Fluid im Bohrstrang wird an beide
Seiten des Ventilkopfes 32 herangeführt, der in der Teiloffenstellung verharrt. Wenn jedoch das Sicherheitsventil V einem
Differential fluiddruck oder, beispielsweise, einem größeren
abwärtsgerichteten Druck ausgesetzt wird, weil mit Pumpen Spülflüssigkeit
durch den Innenkanal P und eine Bohrkrone B nach unten und durch den Ringraum A nach oben gefördert wird,
wird der Ventilkopf 32 in die in Fig. 2 dargestellte volle Offenstellung bewegt.
Durch das Verstellen des Ventilkopfes 32 in die volle Offenstellung
verschiebt sich der Ventilschaft 30 und die Scheibe 30c wird vom Abstützglied 38 weg bewegt und drückt die untere
Schraubendruckfeder 36 weiter zusammen. Nach Aufheben des von der Pumpe erzeugten Differential druckes wird die in der
zusammengedrückten Schraubendruckfeder 36 gespeicherte Energie
augenblicklich freigegeben und bewegt den Ventil kopf 32
in die normale Teiloffenstellung gemäß Fig. 1 zurück.
cb 9l
Das Sicherheitsventil V ist von besonderem Vorteil, weil es augenblicklich anspricht, um einen im Innenkanal P nach oben
gerichteten Rück- oder Gegenstrom von unter übermäßigem Druck stehendem Fluid zu unterbrechen.
Beispielsweise spricht das Sicherheitsventil V an und bewegt sich in die in Fig. 3 dargestellte Schließstellung, wenn am
Ventilkopf 32 ein Differentialfluiddruck besteht, der größer ist als der entgegenwirkende, abwärtsgerichtete Druck des an
die entgegengesetzte, obere Querschnittsfläche des Ventilkopfrs
3? herangeführten Fluides.
Ein unterhalb des Sicherheitsventils V bestehender übermäßiger Fluidrückdruck kann durch einen Gas- oder Ölausbruch erzeugt
worden sein, worunter die plötzliche Entspannung eines in einer unterirdischen Lagerstätte eingeschlossenen Gases oder
Flüssigkeit unter sehr erheblichem Druck während der Bohrarbeit verstanden wird. Als Folge davon wird das Fluid im
Innenkanal P des Bohrstrangrohres S unter einen erheblichen anomalen Druck gesetzt, wodurch es bei Unterlassung entsprechender
Gegenmaßnahmen zu einem Ausbruch kommen kann, bei dem Teile, des Bohrstranges und des Bohrturms über Tage beschädigt
werden können.
Die plötzliche Entspannung nach oben von Fluiddruck auf der der Bohrkrone B zugewandten Seite des Ventilkopfes 32 bewirkt,
daß der nach unten gerichtete kleinere Differentialfluiddruck, der von oben, von der Bohrlochmundseite her auf
den Ventilkopf 32 einwirkt, überwunden wird und der Ventilkopf 32 mit Unterstützung durch die zusammengedrückte Schraubendruckfeder
36 in abdichtende Anlage am Ventilsitz VS gebracht wird.
Durch die Aufwärtsverstellung des Ventilkopfes 32 wird der Ventilschaft 30 verschoben und die an ihm befestigte Scheibe 30c
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wird an das Abstützglied 38 angelegt, welches dadurch ebenfalls verstellt wird und die obere Schraubendruckfeder 34
zusammendrückt. Sobald der Fluiddruck von unten nachläßt und
wieder einen Normalwert annimmt, stellt die obere Schraubendruckfeder 34 den Ventilkopf 32 in die Teiloffenstellung zurück.
Wenn mittels der über Tage aufgestellten Pumpe an den Ventilkopf 32 ein zusätzlicher, größerer abwärtsgerichteter
Fluiddruck herangeführt wird, wird der Ventilkopf 32 weiter in Richtung oder in die volle Offenstellung bewegt, in der
die Bohrarbeiten fortgeführt werden können.
Claims (8)
1. Sicherheitsventil für ein Bohrstrangrohr, das in einem Innenkanal des Bohrstrangrohres normale gewollte Strömung von
Fluiddruck ermöglicht und anomale ungewollte Rückströmung von Fluiddruck verhindert, gekennzeichnet durch
die Kombination der folgenden Merkmale: ein Ventilsitz (VS), der in und um einen Abschnitt- (P2) des
Innenkanals (P) in einer Sektion (S2) des Bohrstrangrohres (S) angeordnet ist,
ein Ventilgehäuse (VB), das in einem anschließenden Abschnitt
(Pl) des Innenkanals (P) im Bohrstrangrohr (S) gehalten ist und das Durchströmen von Fluid durch den Innenkanal (P) ermöglicht,
ein beweglicher Ventilschaft (30) mit entgegengesetzten Endabschnitten
(30a,30b), der im Ventilgehäuse (VB) verschieblich angeordnet ist,
ein Ventilkopf (32), der an .einem Endabschnitt (30a) des
Ventilschaftes (30) befestigt ist, sich abdichtend an den
Ventilsitz (VS) anzulegen vermag und normalerweise in bezug auf den Ventilsitz (VS) in einer Teil offenstellung gehalten
ist, die ausreicht, um beim Ein- und Ausfahren des Bohrstrangrohres (S) in und aus dem Bohrloch den Durchfluß von Fluid
und von darin suspendiertem Bohrklein zu ermöglichen, jedoch in Abhängigkeit von einem im voraus festgelegten, nach unten
gegen eine Seite des Ventilkopfes (32) gerichteten Differentialfluiddruck von normaler Größe im Innenkanal (P) in eine
volle Offenstellung verstellbar ist und in Abhängigkeit von
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einem im voraus festgelegten, in der Gegenrichtung nach oben gegen eine entgegengesetzte Seite des Ventilkopfes (32) gerichteten
Differentialfluidgegendruck von anomaler Größe im
Lnnenkanu] (P) an den komplementären Ventilsitz (VS) abdichtend
anlegbar ist, und
eine Vorspanneinrichtung, die eine im voraus festgelegte Gegenkraft zu erzeugen vermag, zum Rückstellen und Halten
des Ventilschaftes (30) in einer im voraus festgelegten Normalstellung
und des am Ventilschaft (30) befestigten Ventilkopfes (32) in der Teiloffenstellung, wenn der gegen eine
Seite des Ventilkopfes (32) gerichtete Differentialfluiddruck von vorbestimmter Größe fehlt oder bis dieser Differentialfluiddruck
ausreichend größer als die Gegenkraft der Vorspanneinrichtung und ein gegen eine entgegengesetzte Seite
des Ventilkopfes (32) gerichteter Fluiddruck ist und dadurch den Ventj!kopf (32) aus der Teil offenstellung heraus in Richtung
der vollen Offenstellung oder in Richtung einer Schließstellung bewegt.
2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet
, daß das Ventilgehäuse (VB) einen Zylinder (20) mit -einer äußeren Seitenwand, eine von der
Seitenwand eingeschlossene Innenkammer zwischen entgegengesetzten Enden des Zylinders (20) und Verschlußvorrichtungen
(22) aufweist, die an entgegengesetzten Enden des Zylinders (20) und der Innenkammer befestigt sind, diese verschließen
und je eine Öffnung aufweisen, die von den entgegengesetzten Endabsohni tt.en (30a,3Ob) des Ventil schaftes (30) verschieb-J
ich durchdrungen sind.
3. Sicherheitsventil nach .Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet , daß zur Vorspanneinrichtung ein Abstützglied (38),· das aus einem Mittelabschnitt des Ventilschaftes
(30) in der Innenkammer herausragt, und elastische Vorrichtungen gehören, die sich zwischen den Verschluß-
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vorrichtungen (22) und dem am Ventilschaft (30) angeordneten und zusammen mit ihm beweglichen Abstützglied (38) erstrecken
und zusammendrückbar sind.
4. Sicherheitsventil nach Anspruch 3, dadurch g 'e kennzeichnet , daß die elastischen Vorrichtungen
zwei Schraubendruckfedern (34,36) sind, welche die entgegengesetzten Endabschnitte (30a,30b) des Venti!schaftes (30)
beiderseits des Abstützgliedes (38) umschlingen.
5. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß von einem Mittelabschnitt
der äußeren Seitenwand des Zylinders .(20) ein Anschlagglied (20a) nach innen in die Innenkammer herausragt
und in einem Abschnitt der Innenkammer, der sich an das Anschlagglied (20a) anschließt und einen zwischen dem Abstützglied
(38) und einer der Schraubendruckfedern (36) gelegenen Abschnitt des Ventilschaftes (30) umgibt, eine verstellbare
Scheibe (30c) verschiebbar ist, die dadurch normalerweise zur Anlage am Abstützglied (38) und am Anschlagglied (20a)
vorgespannt und außer Eingriff mit dem Anschlagg]ied (20a)
bringbar ist, wenn sich in Abhängigkeit von einem Differential f luidrückdruck von vorbestimmter Größe im Innenkanal (P),
der ausreicht, um die Gegenkraft zu überwinden und die Schraubendruckfeder (34) zusammenzudrücken, der Ventilkopf (32),
der Ventilschaft (30) und das Abstützglied (38) zum Ventilsitz (VS) hin bewegen.
6. 'Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet , daß der Ventilsitz (VS) einen wegnehmbaren Ventilsitzeinsatz (40) mit einem konischen
Innenventilsitz und einer Bohrung hat und der Ventilkopf (32) eine konische Außenfläche aufweist, die sich an den komplementären
konischen Innenventilsitz abdichtend anzulegen vermag.
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7. Sicherheitsventil nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet , daß zum Ausbauen des Ventilsitzeinsatzes
(40) aus dem Abschnitt (P2) des Innenkanals (P) in der Sektion (S2) des Bohrstrangrohres (S) und zum Halten des
Ventilsitzeinsatzes (40.) in diesem Innenkanalabschnitt (P2)
eine wegnehmbare Haltevorrichtung (4?) vorgesehen ist und
zwischen den sich gegenüberliegenden Flächen des Bohrstrangrohres .(S) und des ausbaubaren Ventilsitzes (VS) an diesen
Flächen anliegende Dichtungen (44) angeordnet sind.
8. Sicherheitsventil nach Anspruch 7, · dadurch ge kennzeichnet , daß um das Ventilgehäuse (VB) mit
Umfangszwischenabstand Abstandshalter (22a) angeordnet sind
und sich radial zwischen dem Ventilgehäuse (VB) und einem gegenüberliegenden Wandabschnitt des Bohrstrangrohres (S)
erstrecken und zwischen den Verschlußvorrichtungen (22) und den Endabschnitten (30a,30b) des Ventilschaftes (30) ungeteilte
Dichtungen angeordnet sind.
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