DE3312049C2 - - Google Patents
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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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- E21B43/01—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells specially adapted for obtaining from underwater installations
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L37/00—Couplings of the quick-acting type
- F16L37/002—Couplings of the quick-acting type which can be controlled at a distance
-
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Leitungsverbinder
mit Metall-Metall-Dichtung zur Verbindung von miteinander
fluchtenden, im Abstand voneinander befindlichen Strömungs
leitungen, welche ein mit einer der zu verbindenden Strö
mungsleitungen verbindbares Rohr, ein das Rohr umgebendes,
auf diesem verschiebbares Verbindungselement mit einem
Spannflansch, der an einen Spannflansch der anderen Strö
mungsleitung angepaßt ist, Betätigungseinrichtungen zum
Ausfahren und Zurückziehen des Verbindungselementes bezüg
lich des Rohres und Einrichtungen zur Verbindung des
Spannflansches des Verbindungselementes mit dem Spann
flansch der anderen Strömungsleitung in der ausgefahrenen
Stellung des Verbindungselementes für den Eingriff mit
der anderen Strömungsleitung aufweist.
Ferner betrifft die Erfindung einen Unterwasser-Bohrloch
kopf mit einem nahe dem Meeresboden endenden Förderstrang,
einer den Förderstrang umgebenden, auf dem Meeresboden
ruhenden Halterungstruktur, einer vom Förderstrang aus
gehenden Förderleitung, an deren Ende ein Rohr angebracht
ist, das von einem verschiebbar angeordneten Verbindungs
element umgeben ist, Einrichtungen zum Ausfahren und
Zurückziehen des Verbindungselementes bezüglich des Rohres,
wodurch ein Flansch am Verbindungselement mit einem Flansch
einer anderen Strömungsleitung verbindbar ist, nachdem
das Verbindungselement zum Eingriff mit der anderen Strö
mungsleitung ausgefahren wurde.
Leitungsverbinder sowie Unterwasser-Bohrlochköpfe dieser
Art sind bekannt (US-PS 30 52 299). Bei ihnen erfolgt
die Herstellung der Abdichtung durch Dichtringe, die
häufig keine ausreichende Dauerfestigkeit haben und die
insbesondere weder fernbetätigbar noch unabhängig von
der Ausführung der Ausfahr- und Zurückziehbewegung des
Verbindungselementes bezüglich des Rohres in ihrer Dicht
stellung verriegelbar sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Leitungsverbinder
sowie einen Unterwasser-Bohrlochkopf zu schaffen, der
eine gesondert betätigbare und vorzugsweise fernbetätigbare,
verriegelbare Metall-Metall-Dichtung ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Leitungsverbinder
der eingangs erwähnten Art ausgestaltet durch einen aus
Metall bestehenden Dichtring zur Abdichtung zwischen
Rohr und Verbindungselement und durch eine auf Druck
ansprechbare Einrichtung zum Aktivieren des Dichtringes
in die Dichtstellung.
Ein Unterwasser-Bohrlochkopf der eingangs erwähnten Art
wird erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, daß zwischen
dem Rohr und dem Verbindungselement ein aus Metall beste
hender Dichtring vorgesehen ist, der mittels einer auf
Druck ansprechenden Einrichtung in seine Dichtstellung
bringbar ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Leitungsverbinder und bei dem
erfindungsgemäßen Unterwasser-Bohrlochkopf wird also
ein Dichtring aus Metall vorgesehen und so angeordnet,
daß er durch eine Einrichtung, die beim Aufbringen von
Druck anspricht, in seine Dichtstellung gebracht wird,
wodurch einerseits eine dauerfeste Dichtung erhalten
und andererseits eine gesteuerte Betätigung dieser Dich
tung ermöglicht wird.
Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Leitungsver
binders und des erfindungsgemäßen Unterwasser-Bohrloch
kopfes ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher
erläutert:
Fig. 1 zeigt schematisch einen Unterwasser-Bohrlochkopf
mit einer Unterwasser-Leitung und einem Leitungs
verbinder.
Fig. 2 zeigt in einem Teilschnitt einen Leitungsverbin
der im unverbundenen oder zurückgezogenen Zu
stand.
Fig. 2A zeigt in einem Teilschnitt die Metall-Metall-
Dichtung und ihre Betätigungseinrichtung im ge
öffneten Zustand.
Fig. 3 zeigt in einem Teilschnitt den Leitungsverbinder
im verbundenen und abgedichteten Zustand.
Fig. 3A zeigt in einem Teilschnitt die Metall-Metall-
Dichtung und die Betätigungseinrichtung im abge
dichteten, verriegelten Zustand.
Der in Fig. 1 dargestellte Leitungsverbinder 10 ermög-
Licht eine Strömungsverbindung zwischen den vom Bohrloch
kopf 14 ausgehenden Förderleitungen 12 und den
Unterwasser-Leitungen 16, die in einem Einzugsgehäuse 18
gehalten sind. Das Einzugsgehäuse 18 ist auf einer Abstüt
zung 20 befestigt. Der obere Teil des Bohrlochkopfes 14
einschließlich Förderleitungen 12 und Leitungsverbinder
10 ist in eine Stellung abgesenkt, in der die Förderlei
tungen 12 und der Leitungsverbinder 10 axial mit den Lei
tungen 16 fluchtet.
Der Leitungsverbinder 10 hat eine Teleskop-Dichtanord
nung 22 und einen fernbetätigten Spannverbinder 24. Ein
derartiger Aufbau ermöglicht eine fernbetätigte Verbin
dung zwischen den Förderleitungen 12 und den Leitungen 16
mittels zwangsweiser Metall-Metall-Dichtungs- und Verrie
gelungseinrichtung 26, um die Dichtanordnung 22 in ihrer
dichtenden Stellung zu halten.
Die Förderleitungen 12 weisen in Segmente aufgeteilte
Flansche 28 auf, die mittels Bolzen 32 und Muttern 34 mit
einem Stützflansch 30 verbunden sind. Die in Segmente
unterteilten Flansche 36 der Rohre 38 sind an der gegen
überliegenden Seite des Stützflansches 30 mittels Bol
zen 40 und Muttern 41 angebracht. Durch den Stützflansch
30 erstrecken sich Öffnungen 42, die die Strömungsverbin
dungen zwischen den Leitungen 12 und den Rohren 38 her
stellen. Am Stützflansch 30 sind Betätigungseinrichtun
gen 44 befestigt, die mit ihren Armen 45 am Flansch 46
des Elementes 48 angebracht sind, um dieses wegzubewegen
und heranzuziehen. Das Element 48 hat Innenbohrungen 50
und 52 zur verschiebbaren Aufnahme der Rohre 38. Das ge
genüberliegende Ende des Elementes 48 weist einen Spann
flansch 54 auf, der mit einem Spannflansch 56 der Leitun
gen 16 verbunden werden kann, wie dies später beschrieben
werden wird.
Der Spannverbinder 24 ist ähnlich dem Spannverbinder auf
gebaut, der im "Composite Catalog of Oilfield Equipment
and Service 1976-77" der Firma World Oil, eine Gulf Pub
lishing Company, auf Seite 1420 gezeigt ist. Er enthält
Verriegelungssegmente 58, einen Nocken 60 und Nockenbe
tätiger 62, die am Flansch 46 gehalten sind. Der Nocken
60 ist mit einer Platte 64 verbunden, die von Betätigerar
men 66 bewegt wird. Die Verriegelungssegmente 58, die auf
Bewegungen des Nockens 60 ansprechen, kommen in Eingriff
mit den Spannflanschen 54 und 56 und verbinden diese fest
miteinander, nachdem die Betätigungseinrichtungen 44 aus
gefahren wurden.
Sind die Spannflansche 54 und 56 in der vorstehend be
schriebenen Weise fest miteinander verbunden worden, wird
die Teleskop-Dichtanordnung 22 in der nachstehend be
schriebenen Weise betätigt, um Dichtringe 68 in dichten
den Eingriff zwischen dem Element 48 und den Rohren 38 zu
bringen. Wie Fig. 2A zeigt, weist jeder Dichtring 68
einen Grundring 70 und Flansche 72 auf. Die Dichtringe 68
werden durch Bewegung von Spreizringen 74 zwischen die
Flansche 72 in dichtende Lage gebracht, indem die Flan
sche 72 in dichtenden Eingriff mit den Flächen 76 des
Elementes 48 und dem Äußeren der Rohre 38 gedrückt wer
den. Die Spreizringe 74 werden in das Element 48 ge
schraubt. Die Dichtringe 68 werden von einer Dichtkap
pe 77 gehalten, die die Rohre 38 eng umgibt und auf
diesen verschiebbar ist. An der Dichtkappe 77 sind mit
tels Schrauben 80 Platten 78 befestigt, die die Dichtrin
ge 68 in ihrer Lage auf der Dichtkappe halten. Schrauben
82 halten die Dichtkappe 77 auf einer Buchse 84, die den
Bereich des Elementes 48 umgibt, der die Rohre 38 auf
nimmt und auf diesem verschiebbar ist. Das Äußere des
Elementes 48 ist abgesetzt, um Flächen 86, 88 und 90 zu
bilden. Auf das Äußere des Elementes 48 ist ein Ring 92
aufgeschraubt, der dichtend am Inneren der Buchse 84 und
der Fläche 86 des Elementes 48 anliegt. Zwischen der Flä
che 94 am Zwischenbereich der Buchse 84 und der Fläche 88
sowie zwischen der Fläche 90 des Elementes 48 und der
Fläche 96 der Buchse 84 sind jeweils Dichtungen vorgese
hen. Ein Kanal 98 (Fig. 3A) erstreckt sich durch die
Buchse 84 zu einer Stelle zwischen den Flächen 86 und 88,
und ein Kanal 100 erstreckt sich durch die Buchse 84 zu
einer Stelle zwischen den Flächen 88 und 90 (Fig. 3A).
In einer Aussparung 104 zwischen einer Fläche 106 und der
Innenfläche 108 einer auf die Buchse 84 aufgeschraubten
Buchse 110 befindet sich ein Ringkolben 102. Das Innere
der Buchse 110 ist abgesetzt, so daß Flächen 112 und 114
gebildet sind. Der Ringkolben 102 ist ebenfalls abge
setzt, um entsprechende Dichtungen zur Abdichtung gegen
über den Flächen 112 und 114 sowie zur Abdichtung zwi
schen sich und der Fläche 106 der Buchse 84 zu tragen.
Die Innenfläche 116 des Ringkolbens 102 verjüngt sich, um
mit Verriegelungszapfen 118 in Fenstern 120 der Buchse 84
zusammenzuwirken. Wenn sich daher der Ringkolben 102 auf
den Flansch 46 des Elementes 48 zubewegt hat, kommen die
Zapfen 118 in Eingriff mit Aussparungen 122 in der Flä
che 90 des Elementes 48, wodurch eine Bewegung der Buch
se 84 bezüglich des Elementes 48 verhindert wird. Ein
Kanal 124 (Fig. 2A) steht in Verbindung mit der Aus
sparung 104 links vom Ringkolben 102, wie dies in den
Fig. 2 und 3 dargestellt ist, und ein Kanal 126 (Fig.
2A) ist mit dem Äußeren des Kolbens 102 zwischen seiner
Dichtung gegenüber der Fläche 112 und seiner Dichtung
gegenüber der Fläche 106 verbunden. Das Äußere der Roh
re 38 ist mittels eines Balges 128 geschützt, der die
Rohre 38 nahe dem Flansch 36 umgibt und mit seinem ande
ren Ende an der Dichtkappe 77 befestigt ist.
Ist das Element 48 teleskopartig auf den Rohren 38 ange
ordnet, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, so befindet
sich sein Flansch 54 im Abstand vom Flansch 56 der Lei
tungen 16. Wird die Verbindung hergestellt, so wird dem
Kanal 100 (Fig. 3A) Druck zugeführt, um sicherzustellen,
daß der Dichtring 68 aktiviert ist, und dem Kanal 124
(Fig. 2A) wird Druck zugeführt, um sicherzustellen, daß
sich der Ringkolben 102 in seiner zurückgezogenen oder
unverriegelten Lage befindet. Der dem Kanal 124 zugeführ
te Druck wirkt auf einen Ringbereich zwischen den Flächen
112 und 114, um den Ringkolben 102 nach links zu bewegen.
In der dargestellten Lage sind außerdem die Arme 66 der
Nockenbetätiger 62 ausgefahren, um den Nocken 60 nach
links zu bewegen, wodurch die Verriegelungssegmente 58 in
ihre unverriegelte Stellung gekippt werden.
Um die Verbindung zwischen den Förderleitungen 12 und den
Leitungen 16 herzustellen, werden die Betätigungseinrich
tungen 44 in ihre ausgefahrene Lage gebracht, so daß das
Element 48 nach außen verlagert wird, wodurch der
Flansch 54 in Eingriff mit dem Flansch 56 kommt. Dann
werden die Nockenbetätiger 62 aktiviert, um ihre Arme 66
zurückzuziehen und den Nocken 60 entlang der Verriege
lungssegmente zu bewegen, so daß diese in klemmenden
Eingriff mit den Schultern der Flansche 54 und 56 kommen,
wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
Zur Aktivierung der Dichtanordnung 22 wird der Kanal 98
mit Druck beaufschlagt, der auf den Ringbereich zwischen
den Flächen 86 und 88 wirkt und die Buchse 84 nach rechts
bzw. nach außen bezüglich des Elementes 48 bewegt. Diese
Bewegung preßt die Dichtringe 68 auf die Spreizringe 74,
so daß die Flansche 72 in engen Metall-Metall-Dichtungs
eingriff mit dem Äußeren der Rohre 38 und dem Inneren des
Elementes 48 gekeilt werden. Die getrennte Aktivierung
der Dichtanordnung 22 führt zu einer zwangsweisen Betäti
gung, durch die eine zwangsweise Metall-Metall-Dichtung
sichergestellt wird. Die Dichtanordnung wird in ihrer
Lage durch Druckzufuhr zum Kanal 126 verriegelt oder fest
gelegt, wobei dieser Druck den Ringkolben 102 nach rechts
bewegt, so daß die Verriegelungszapfen 118 in Eingriff
mit den Aussparungen 122 gepreßt werden, um eine Trenn
bewegung der Buchse 84 bezüglich des Elementes 48 zu ver
hindern.
Die Dichtanordnung 22 wird dadurch gelöst, daß zunächst
dem Kanal 124 Druck zugeführt wird, um den Ringkolben 102
zurückzuziehen, worauf der Kanal 100 mit Druck beauf
schlagt wird, so daß sich die Buchse 84 nach links bzw.
nach innen bezüglich des Elementes 48 bewegt. Diese Bewe
gung führt zu einer Zurückziehung der Ringe 68 von den
Spreizringen 74. Das Element 48 kann dann durch Druckzu
fuhr zum Kanal 124 außer Eingriff mit den Leitungen 16
gebracht werden, wobei diese Druckzufuhr bewirkt, daß die
Nockenbetätiger 62 den Nocken 60 auf den Verriegelungsseg
menten 58 nach innen bewegen, so daß Verriegelungssegmen
te 58 außer Eingriff mit den Schultern der Flansche 54
und 56 und in ihre Freigabestellung kommen. Das Element
48 kann dann von den Betätigungseinrichtungen 44 zurückge
zogen werden.
Claims (9)
1. Leitungsverbinder mit Metall-Metall-Dichtung zur Verbin
dung von miteinander fluchtenden, im Abstand voneinander
befindlichen Strömungsleitungen (12, 16), welcher
ein mit einer der zu verbindenden Strömungsleitungen
(12, 16) verbindbares Rohr (38), ein das Rohr (38)
umgebendes, auf diesem verschiebbares Verbindungsele
ment (48) mit einem Spannflansch (54), der an einen
Spannflansch (56) der anderen Strömungsleitung (16)
angepaßt ist, Betätigungseinrichtungen (44, 45) zum
Ausfahren und Zurückziehen des Verbindungselementes
(48) bezüglich des Rohres (38) und Einrichtungen (58,
60, 62, 66) zur Verbindung des Spannflansches (54)
des Verbindungselementes (48) mit dem Spannflansch
(56) der anderen Strömungsleitung (16) in der ausgefah
renen Stellung des Verbindungselementes (48) für den
Eingriff mit der anderen Strömungsleitung (16) auf
weist, gekennzeichnet durch einen aus Metall bestehen
den Dichtring (68) zur Abdichtung zwischen Rohr (38)
und Verbindungselement (48) und durch eine auf Druck
ansprechende Einrichtung (84) zum Aktivieren des Dicht
ringes (68) in die Dichtstellung.
2. Leitungsverbinder nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch eine Verriegelungseinrichtung (118, 122) zur
Verriegelung der auf Druck ansprechenden Einrichtung
(84) in der Dichtstellung.
3. Leitungsverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen dem Rohr (38) und dem
Verbindungselement (48) eine verlängerbare Dichtung
(128) vorgesehen ist.
4. Leitungsverbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß die verlängerbare Dichtung einen das Rohr
(38) umgebenden Balg (128) aufweist, der mit einem
Ende am Rohr (38) und mit dem anderen Ende am Verbin
dungselement (48) befestigt ist.
5. Leitungsverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (68) einen
Grundring (70) sowie sich von dessen innerem und äußerem
Umfang in im wesentlichen axialer Richtung erstreckende
Flansche (72) aufweist und daß zwischen die Flansche
(72) bei Aktivierung der auf Druck ansprechenden Ein
richtung (84) ein Spreizring (74) bewegbar ist, der
die Flansche (72) in ihre Dichtstellung preßt.
6. Leitungsverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
gekennzeichnet durch ein zweites Rohr (38), das eben
falls von dem Verbindungselement (48) umgeben ist
und auf dem das Verbindungselement (48) verschiebbar
befestigt ist, und durch einen zweiten aus Metall
bestehenden Dichtring (68) zur Herstellung einer Dich
tung zwischen diesem zweiten Rohr (38) und dem Verbin
dungselement (48), wobei die auf Druck ansprechende
Einrichtung (84) auch den zweiten Dichtring (68) in
die Dichtstellung bewegt.
7. Unterwasser-Bohrlochkopf mit einem nahe dem Meeres
boden endenden Förderstrang, einer den Förderstrang
umgebenden, auf dem Meeresboden ruhenden Halterungsstruk
tur, einer vom Förderstrang ausgehenden Förderleitung
(12), an deren Ende ein Rohr (38) angebracht ist,
das von einem verschiebbar angeordneten Verbindungs
element (48) umgeben ist, Einrichtungen (44, 45) zum
Ausfahren und Zurückziehen des Verbindungselementes
(48) bezüglich des Rohres (38), wodurch ein Flansch
(54) am Verbindungselement (48) mit einem Flansch
(56) einer anderen Strömungsleitung (16) verbindbar
ist, nachdem das Verbindungselement (48) zum Eingriff
mit der anderen Strömungsleitung (16) ausgefahren
wurde, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rohr
(38) und dem Verbindungselement (48) ein aus Metall
bestehender Dichtring (68) vorgesehen ist, der mittels
einer auf Druck ansprechenden Einrichtung (84) in
seine Dichtstellung bringbar ist.
8. Unterwasser-Bohrlochkopf nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Flansche (54, 56) Spannflansche
sind.
9. Unterwasser-Bohrlochkopf nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen dem Rohr (38) nahe dessen
Verbindung mit der Förderleitung (12) und dem Verbin
dungselement (48) eine verlängerbare Dichtung (128)
vorgesehen ist.
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