DE3348229C2

DE3348229C2 -

Info

Publication number: DE3348229C2
Application number: DE3348229A
Authority: DE
Inventors: Marvin Richard Houston Tex. Us Jones
Original assignee: Koomey Blowout Preventers Inc
Current assignee: Cameron International Corp
Priority date: 1982-12-02
Filing date: 1983-10-14
Publication date: 1990-08-23
Anticipated expiration: 2003-10-15
Also published as: CA1197181A; JPS6220355B2; MX172380B; JPS59102075A; GB8311845D0; GB8527787D0; NO833559L; GB2166786B; GB8527785D0; FR2537203B1; GB2166785A; GB8527786D0; GB2166785B; DE3337510A1; NO163913C; MX157748A; FR2537203A1; DE3337510C2; DE3348228C2; GB2131470B

Description

Die Erfindung betrifft einen Ausblaspreventer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a blowout preventer according to the Preamble of claim 1.

Preventer dieser Art sind gewöhnlich mit einer Vorrichtung ausgerüstet, durch die die Bohrung unter den geschlossenen Stößeln mit den Kammern hinter ihnen verbunden wird, wodurch bei geschlossenen Stößeln auf wenigstens einen Teil der Fläche der äußeren Enden der Stößel-Fluiddruck einwirkt, um dadurch eine Kraft zu erzeugen, die den hydraulischen Betriebsdruck, der die Stößelpackungen in Dichtungsberührung hält, ergänzt. Zu diesem Zweck können in den Unterseiten der Stößel Nuten vorgesehen werden, die die Bohrung und die Kammer miteinander in Verbindung halten. Ein Versuch zur Verringerung der Abmessungen des Betätigungssystems, das zur Erzeugung einer Öffnungskraft notwendig ist, um dadurch diese ergänzende Kraft im Hinblick auf das Bohrlochströmungsmittel zu überwinden, ist in der US-Patentschrift 30 36 807 beschrieben. In dieser Druckschrift wird ein Preventer vorgeschlagen, der mit Stößeln versehen ist, die ventilgesteuerte Kanäle aufweisen, durch die die Bohrung mit den Kammern verbunden wird, wenn die Stößel geschlossen sind, und die dann die Kammer mit der Bohrung über den geschlossenen Stößeln verbinden, die normalerweise unter einem viel geringeren Druck steht als die Bohrung unter ihnen, wodurch über den Enden der Stößel im wesentlichen Druckgleichgewicht erreicht wird, wenn die Stößel die nach außen gerichtete Öffnungsbewegung ausführen. Bei dem in der anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 3 37 383 (entspr. DE-OS 32 48 542.5-24) beschriebenen Preventer, die "hydraulisch betätigte Ventile" betitelt ist, befinden sich in den Unterseiten der Stößel Nuten, und die Strömung durch einen Kanal, der die Kammer mit der Bohrung über jedem geschlossenen Stößel verbindet, wird mit Hilfe eines Ventilkopfes an dem Ende der Stange gesteuert, die mit einem Kolben in dem Zylinder des Betätigungssystems verbunden ist und eine Leerlaufverbindung mit dem Stößel aufweist, so daß das äußere Ende jedes Kanals geschlossen wird, wenn sich der Stößel mit der Kolbenstange nach innen bewegt, und geöffnet wird, sobald sich der Stößel mit der Kolbenstange nach außen bewegt.Preventers of this type are usually one device equipped through which the hole under the closed plungers connected to the chambers behind them will, which causes when the plunger is closed at least part of the area of the outer ends the plunger fluid pressure acts, thereby creating a force to generate the hydraulic operating pressure, the keeps the plunger packs in contact with the seal. For this purpose, the subpages of Tappet grooves are provided that cover the bore and keep the chamber in communication. One try to reduce the size of the actuation system, that is necessary to generate an opening force is to thereby consider this complementary force overcoming the downhole fluid is in U.S. Patent No. 3,036,807. In this A proposer is proposed in the publication Is provided tappets that have valve-controlled channels, through which the bore is connected to the chambers when the plungers are closed, and then the Chamber with the hole over the closed plungers connect that normally under a much lower Pressure stands as the bore below them, causing essentially pressure equilibrium over the ends of the tappets is achieved when the plunger follows the Carry out opening movement towards the outside. In which in pending U.S. Patent Application No. 3,337,383 (corresponding to DE-OS 32 48 542.5-24) described preventers that "hydraulically operated valves" is titled themselves in the undersides of the tappet grooves, and the Flow through a channel that connects the chamber with the Connects the hole above each closed plunger, is using a valve head at the end of the rod controlled with a piston in the cylinder of the Actuating system is connected and an idle connection with the plunger so that the outer End of each channel is closed when the Ram moved with the piston rod inward, and is opened as soon as the plunger with the piston rod moved outwards.

Obgleich der Preventer, der sowohl in der US-Patentschrift 30 36 807 als auch in der obengenannten anhängigen Patentanmeldung beschrieben ist, dem gewünschten Ergebnis der Verkleinerung der Kraft entspricht, die benötigt wird, um die Stößel zurückzuziehen, erfordern die Stößel dieses Patents und in gewissem Maße auch die Stößel der anhängigen Patentanmeldung eine komplizierte Konstruktion, die die Gesamtkosten des Preventers erhöht.Although the Preventer, which is described in both the U.S. Patent 30 36 807 as well as in the above pending Patent application is described, the desired Result of the decrease in force corresponds to which is needed to pull the plungers back, require the tappets of this patent and in to a certain extent also the plungers of the pending patent application a complicated construction that the total cost of the preventer increased.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Preventer zu schaffen, mit dem grundsätzlich das gleiche Ziel erreicht wird, nämlich eine Verkleinerung der Kraft zur Zurückziehung der Stößel aus der Schließlage, dabei jedoch die teure doppelseitige Anordnung von Einrichtungen zum Öffnen und Schließen des Kanals zu vermeiden.That is why Object of the invention to provide a generic preventer with which basically the same goal is achieved namely a reduction in the force to retract the plunger from the closed position, but the expensive double-sided Avoid arranging facilities for opening and closing the channel.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in dem einzigen Patentanspruch gekennzeichnet.The solution to this problem is characterized in the single claim.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. In ihr zeigtExemplary embodiments of the invention are shown in the drawing shown schematically. In it shows

Fig. 1 eine senkrechte Schnittansicht eines Ausblaspreventers der erfindungsgemäßen Art, bei dem die Stößel in Stellungen innerhalb ihrer Führungsbahnen zurückgezogen sind, Fig. 1 is a vertical sectional view of a Ausblaspreventers of the inventive type, in which the plungers are retracted to positions within their guide tracks,

Fig. 2 eine senkrechte Schnittansicht des Preventers, ähnlich derjenigen von Fig. 1, bei der jedoch die Stößel nach innen bewegt sind, um die Rohrleitung abzuscheren, das obere abgeschnittene Ende der Rohrleitung aus der Bahn zwischen den Einrichtungen auf den Stößelflächen, die zur Abdichtung dienen, herausbewegt ist, und daraufhin die Abdichtung in bezug aufeinander und in bezug auf die Führungsbahnen erfolgt ist, Fig. 2 is a vertical sectional view of the preventer, similar to that of Fig. 1, but with the tappets moved inward to shear the tubing, the top cut end of the tubing from the web between the devices on the tappet surfaces used for sealing serve, is moved out, and then the sealing has taken place with respect to each other and with respect to the guideways,

Fig. 3 eine Ansicht der beiden aus ihren Führungsbahnen entfernten Stößel, gesehen von dem inneren Ende der einen Seite und von oben, Fig. 3 is a view of the plunger away from its guide tracks, viewed from the inner end of the one side and from above,

Fig. 4 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, jedoch nach einer weiteren Einwärtsbewegung der Stößel und einer weiteren Einwärtsbewegung des inneren Kolbens, um dadurch das abgeschnittene Ende der Rohrleitung weiter anzuheben, und zwar über die inneren Enden der Stößel hinaus, und um das innere Ende des oberen Schneidblatts mit der Packung auf dem unteren Schneidblatt in Dichtungsberührung zu bringen und damit die Durchgangsbohrung des Gehäuses zu schließen, und Fig. 4 is a view similar to Fig. 1, but after a further inward movement of the plunger and a further inward movement of the inner piston to thereby further raise the cut end of the tubing, beyond the inner ends of the plungers and around the inner one Bring the end of the upper cutting blade into contact with the packing on the lower cutting blade and thereby close the through bore of the housing, and

Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht, jedoch nach dem Entfernen des oberen abgescherten Endes der Rohrleitung von den dieses eingreifenden und anhebenden Armen, um dadurch ihren inneren Enden zu ermöglichen, abwärts zu schwenken und nach innen zu miteinander in Eingriff zu treten, wobei den Innenseiten der Kolben des Betätigungssystems Steuerfluid zugeführt wird, um dadurch das innere Ende der Stange des rechten Kolbens zurückzuziehen und den vorhandenen Durchgang zu öffnen und damit den über den inneren und äußeren Enden beider Stößel lastenden Druck auszugleichen. Fig. 5 is a Fig. 4 similar view but of the to pivot after the removal of the upper sheared end of the pipe, this engaging and lifting arms, thereby allowing the inner ends thereof downward and to engage inwardly toward each other, control fluid is supplied to the inside of the pistons of the actuation system, thereby withdrawing the inner end of the rod of the right piston and opening the existing passage, thereby equalizing the pressure over the inner and outer ends of both plungers.

In den Fig. 1 und 2 ist der Preventer, im folgenden Ausblasventil genannt, insgesamt mit 20 bezeichnet. Dieses Ausblasventil weist ein Gehäuse 21 mit einer senkrechten Durchgangsbohrung 22 und Flanschen auf seinen oberen und unteren Enden auf, mit denen es befestigt werden kann, so daß es einen Teil eines Bohrlochkopfes bildet, wobei seine Bohrung 22 axial mit der Bohrung des Bohrlochkopfes fluchtend ausgerichtet ist. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, erstreckt sich senkrecht durch die Bohrung des Ausblasventils eine Rohrleitung 24, die Teil eines Bohrstrangs sein kann, der an einem Bohrgestänge aufgehängt ist und an seinem unteren Ende mit einem Meißel versehen ist, der sich in Richtung auf den Boden des Bohrlochs erstreckt. Wie beim Bohren von Bohrlöchern an sich bekannt, wird Bohrschlamm durch den Bohrstrang im Kreislauf abwärts geführt, wobei er aus dem Meißel austritt und dann in dem Ringraum 25 zwischen dem Bohrstrang und der Bohrung nach oben gleitet. In Figs. 1 and 2, the preventer, hereinafter referred to as blow-out valve, generally indicated at 20. This blow-off valve has a housing 21 with a vertical through bore 22 and flanges on its upper and lower ends with which it can be fastened so that it forms part of a well head, its bore 22 being axially aligned with the bore of the well head . As can be seen from the drawing, a pipe 24 extends vertically through the bore of the blow-off valve, which can be part of a drill string which is suspended from a drill pipe and is provided at its lower end with a chisel which extends towards the bottom of the pipe Borehole extends. As is well known in the drilling of boreholes, drilling mud is circulated downward through the drill string, exiting the bit and then sliding upwardly in the annulus 25 between the drill string and the bore.

Das Ausblasventil weist ein Paar Stößel 26 A und 26 B auf, die in Führungsbahnen 27 sitzen, welche die gegenüberliegenden Seiten der Bohrung 22 schneiden, um zwischen äußeren Lagen, in denen sie, wie aus Fig. 1 ersichtlich, während des im Bohrloch stattfindenden Bohrvorgangs aus der Bohrung zurückgezogen sind, und inneren Lagen, in denen sie sich quer durch die Bohrung erstrecken, um sich gegenseitig und in bezug auf das Gehäuse abzudichten und damit die Bohrung zu schließen, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, bewegt werden zu können. Jeder Stößel wird mit Hilfe eines Betätigungssystems zwischen Öffnungs- und Schließstellungen bewegt. Zu diesem System gehört ein Zylinder 28 des Gehäuses 21, der sich außerhalb jeder Stößelführungsbahn befindet, ein Kolben, der in jedem Zylinder hin- und herbeweglich gelagert ist und eine Stange 30, die sich abdichtend durch eine Packung oder Dichtung 31 in eine Öffnung durch eine Wand des Gehäuses hindurcherstreckt, die eine Kammer hinter dem Stößel von dem Zylinder abtrennt, um den Stößel mit dem Kolben zu verbinden. Wie im folgenden beschrieben wird, wird von einer äußeren Quelle dem Zylinder Hydraulikmittel zugeführt bzw. aus ihm in diese Quelle zurückgeführt, und zwar beidseitig des Kolbens 29, um dadurch die Kolben wahlweise zu bewegen und damit die Stößel in Richtung auf die Bohrung oder von der Bohrung weg zu verschieben.The blow-out valve has a pair of plunger 26 A and 26 B, which sit in the guide tracks 27, which intersect the opposite sides of the bore 22 between the outer layers in which they, as can be seen from Fig. 1, during the taking place in the borehole drilling operation withdrawn from the bore, and inner layers in which they extend across the bore to seal each other and with respect to the housing and thereby close the bore, as shown in Fig. 2, can be moved . Each plunger is moved between the open and closed positions using an actuation system. This system includes a cylinder 28 of the housing 21 , which is located outside each tappet guide track, a piston, which is supported in a reciprocating manner in each cylinder, and a rod 30 , which is sealed by a packing or seal 31 into an opening through a Extends wall of the housing that separates a chamber behind the plunger from the cylinder to connect the plunger to the piston. As will be described below, hydraulic fluid is supplied to or returned from the cylinder to the source from an external source, on either side of the piston 29 , thereby selectively moving the pistons and thereby pushing the plungers toward the bore or from the Move bore away.

Jedes Gehäuse 21 weist einen Hauptkörper 21 A auf, in dem die Bohrung 22 und die Führungsbahnen 27 ausgebildet sind, sowie ein Paar Hauben 32.Each housing 21 has a main body 21 A , in which the bore 22 and the guideways 27 are formed, and a pair of hoods 32 .

Jeder Stößel weist einen metallenen Stößelkörper 33 auf, der im allgemeinen eine ovale Querschnittsform besitzt, um axial nach innen und außen gleiten zu können, und zwar in Richtung auf die Bohrung R und von ihr weg und innerhalb einer Führungsbahn des Preventergehäuses. Des weiteren sind auf den rechten und linken Stößeln 26 B und 26 A Blätter BU, BL vorhanden, die Schneidkanten aufweisen, mit denen die Rohrleitung 24 abgeschert wird, sobald sich die beiden Blätter übereinander bewegen. Im einzelnen kann die Schneidkante des oberen Blatts BU auf dem rechten Stößel 26 B sich über die Schneidkante des unteren Blatts BL auf dem linken Stößel 26 A bewegen, und von dem Stößel 26 B wird über dem Blatt BL eine Packung 34 so getragen, daß sie mit dem inneren Ende 35 des Blatts 26 B in abdichtender Berührung steht, wenn die Rohrleitung abgeschert wird und das obere, abgescherte Ende dieser Leitung, wie dies im folgenden beschrieben werden wird, angehoben wird, sobald sich die Stößel weiter nach innen in die Schließstellung bewegen.Each plunger has a metal plunger body 33 which is generally oval in cross-sectional shape to slide axially inward and outward, toward and away from the bore R and within a track of the preventer housing. Furthermore, on the right and left tappets 26 B and 26 A, sheets BU, BL are present, which have cutting edges with which the pipeline 24 is sheared off as soon as the two sheets move over one another. Specifically, the cutting edge of the upper blade BU on the right plunger 26 B can move over the cutting edge of the lower blade BL on the left plunger 26 A , and a pack 34 is carried by the plunger 26 B over the blade BL so that it with the inner end 35 of the sheet 26 B is in sealing contact when the pipe is sheared and the upper sheared end of this line, as will be described below, is raised, the plunger as soon as further inwards in the closed position to move .

Dazu kommt, daß jeder Stößel eine Packung trägt, die an den entgegengesetzten Seiten der sich in seitlicher Richtung erstreckenden Packung 34 (im Falle des linken Stößels) und der Blattendoberfläche 35 (im Falle des rechten Stößels) innere Stirnteile 36 aufweist sowie Seitenteile 37, die sich von einem jeden solchen Stirnteil längs jeder Seite des Stößelkörpers nach hinten erstrecken, und auch Kopfteile 38, die mit den äußeren Enden der Seitenteile 37 verbunden sind und sich über den Kopf des Stößels erstrecken. Wie aus der Zeichnung ersichtlich und an sich bekannt, bleiben die Kopfteile 38 in den Führungsbahnen, wenn sich die Stößel in ihre äußere Positionen bewegen, wodurch die Stößelpackungen eine durchgehende Dichtung bilden, die die Bohrung des Preventergehäuses verschließt.In addition, each plunger carries a pack which has inner end parts 36 on the opposite sides of the laterally extending pack 34 (in the case of the left plunger) and the blade end surface 35 (in the case of the right plunger) and side parts 37 which extend rearward from each such end portion along each side of the plunger body, and also head portions 38 which are connected to the outer ends of the side portions 37 and extend over the head of the plunger. As can be seen from the drawing and known per se, the head parts 38 remain in the guideways when the tappets move into their outer positions, as a result of which the tappet packs form a continuous seal which closes the bore of the preventer housing.

Die Schneidkanten der unteren und oberen Blätter haben die Form eines flachen "V", um zur Zentrierung der Rohrleitung, sobald sie sich aufeinander zu und aneinander vorbeibewegen, um die Rohrleitung abzuscheren, zusammenzuarbeiten. Wenn das obere abgescherte Ende der Rohrleitung aus der Bahn zwischen der Packung 34 und der Oberfläche 35 gehoben wird, um dadurch den Stößeln zu ermöglichen, miteinander in Dichtungsberührung zu treten, wenn sie in die Schließstellung gebracht werden, kann das untere Ende der abgescherten Rohrleitung sich in eine Aussparung 52 hineinbewegen, die in der Unterseite des rechten Stößels ausgebildet ist, so daß die Rohrleitung die vollständige Schließbewegung der Stößel nicht behindert.The cutting edges of the lower and upper blades are in the form of a flat "V" to work together to center the tubing as it moves toward and past each other to shear the tubing. When the upper sheared end of the pipeline is lifted from the web between the packing 34 and the surface 35 , thereby allowing the plungers to come into sealing contact with one another when they are brought into the closed position, the lower end of the sheared pipeline can become loose move into a recess 52 which is formed in the underside of the right tappet so that the pipeline does not hinder the complete closing movement of the tappet.

Wie im obigen bereits beschrieben, weist die Vorrichtung zum Ergreifen der gegenüberliegenden Seiten der Rohrleitung und zum Anheben des oberen abgescherten Rohrleitungsendes einen Arm 53 auf jedem Stößel auf, dessen äußeres Ende auf ihm verschwenkbar gelagert ist, so daß es eine im allgemeinen waagerechte Achse quer zur Achse der Hin- und Herbewegung des Stößels verschwenkt werden kann. Wenn der Stößel nach innen bewegt wird, um dadurch sein inneres Ende 54 zu veranlassen, mit der einen Seite der Rohrleitung in Berührung zu treten, so wird er in einer in der Oberseite des Stößels vorhandenen Aussparung so abgestützt, daß sein inneres Ende sich über seiner Schwenkachse befindet, so daß dann, wenn sich der Stößel weiter nach innen bewegt, um die Rohrleitung anzuheben, der Arm um seine Schwenkachse nach oben verschwenkt wird. Auf diese Weise werden die überwiegend horizontalen Kraftkomponenten der Stößel, wenn die Rohrleitung ergriffen und abgeschert wird, zu überwiegend senkrechten Kraftkomponenten, sobald das abgeschnittene Ende der Rohrleitung angehoben wird. As previously described, the apparatus for gripping the opposite sides of the tubing and lifting the upper sheared end of the tubing has an arm 53 on each tappet, the outer end of which is pivotally supported thereon so that it has a generally horizontal axis transverse to it Axis of the back and forth movement of the plunger can be pivoted. When the plunger is moved inward thereby causing its inner end 54 to contact one side of the tubing, it is supported in a recess in the top of the plunger so that its inner end is over it Pivot axis is so that when the plunger moves further inward to raise the pipeline, the arm is pivoted upward about its pivot axis. In this way, the predominantly horizontal force components of the tappets, when the pipeline is gripped and sheared, become predominantly vertical force components as soon as the cut end of the pipeline is raised.

Wenn das abgescherte Ende der Rohrleitung dann noch weiter um eine gewisse Strecke hochgehoben wird, treten die Stößel miteinander in Dichtungsberührung, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt läßt sich dann das obere abgescherte Ende der Rohrleitung aus der in gestrichelten Linien in Fig. 5 dargestellten Lage frei anheben, um es zusammen mit dem Bohrstrang aus der Bohrung des Preventers zu entfernen. Dadurch wird den inneren Enden der Arme ermöglicht, abwärts zu schwenken und in Richtung nach innen zu miteinander in Eingriff zu treten, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Wenn dann die Stößel in ihre Öffnungsstellung zurückgezogen werden, setzen die inneren Enden der Arme ihre gemeinsame Abwärtsschwenkbewegung in die abgestützte Lage fort und trennen sich dann voneinander.If the sheared end of the pipeline is then lifted up a certain distance, the tappets come into sealing contact with one another, as shown in FIG. 4. At this point, the upper sheared end of the pipeline can then be freely raised from the position shown in broken lines in FIG. 5 in order to remove it together with the drill string from the bore of the preventer. This allows the inner ends of the arms to pivot downward and engage with each other toward the inside, as shown in FIG. 5. Then, when the plungers are retracted to their open position, the inner ends of the arms continue their downward pivotal movement to the supported position and then separate.

Die Kolbeneinrichtung 29 des Betätigungssystems für jeden Stößel weist einen ersten äußeren, ringförmigen Kolben 60 auf, der einen Dichtungsring zur gleitenden Abdichtung in dem Zylinder 28 zwischen innersten und äußersten Stellungen besitzt, die dadurch bestimmt sind, daß die inneren und äußeren Enden der Zylinder 28 mit dem Kolben in Berührung treten. Des weiteren ist ein innerer Kolben 61 vorhanden, der einen Dichtungsring trägt, welcher in dem äußeren Kolben 60 abgedichtet gleitet. Dieser innere Kolben ist an der Kolbenstange 30 befestigt, um sich zusammen mit dem Stößel nach innen und nach außen zu bewegen, während die inneren und äußeren Kolben mit Mitteln ausgestattet sind, die nur eine begrenzte Axialbewegung der Kolben in bezug aufeinander zulassen. So weist der äußere Kolben einen ersten Flansch 62 A an seinem inneren Ende auf, der seine Auswärtsbewegung in bezug auf den inneren Kolben 61 begrenzt, sowie einen Flansch 62 B an seinem inneren Ende, der seine Einwärtsbewegung in bezug auf den Kolben 61 begrenzt. The piston system 29 of the actuation system for each plunger has a first outer, annular piston 60 which has a sealing ring for sliding sealing in the cylinder 28 between innermost and outermost positions, which are determined by the fact that the inner and outer ends of the cylinders 28 with come into contact with the piston. There is also an inner piston 61 which carries a sealing ring which slides in a sealed manner in the outer piston 60 . This inner piston is attached to the piston rod 30 to move in and out together with the plunger, while the inner and outer pistons are provided with means which allow only limited axial movement of the pistons with respect to each other. Thus, the outer piston has a first flange 62 A at its inner end that limits its outward movement with respect to the inner piston 61 , and a flange 62 B at its inner end that limits its inward movement with respect to the piston 61 .

Wie ersichtlich, nehmen dann, wenn Betätigungsfluid den inneren Enden beider Kolben durch die Öffnung P₁ zugeführt worden ist, um die Stößel zu öffnen, beide Kolben ihre äußersten Stellungen ein, d. h. der äußere Kolben 60 steht mit dem äußeren Ende des Zylinders in Berührung, und die Außenseite des Kolbens 61 berührt den Flansch 62 B des äußeren Kolbens. Um die Stößel einwärts zu bewegen und dadurch die Rohrleitung abzuscheren und die Bohrung des Preventers zu verschließen, wird Betätigungsfluid den Außenseiten der Kolben durch die Öffnungen P₂ zugeführt und von den Innenseiten der Kolben durch die Öffnungen P₁ weggeführt. Während der anfänglichen Einwärtsbewegung bewegen sich die Kolben miteinander, weil der Flansch 62 B des Kolbens 60 mit der Außenseite des Kolbens 61 in Berührung steht.As can be seen, when actuating fluid has been supplied to the inner ends of both pistons through the opening P ₁ to open the tappets, both pistons are at their extreme positions, ie the outer piston 60 is in contact with the outer end of the cylinder, and the outside of the piston 61 contacts the flange 62 B of the outer piston. In order to move the plunger inwards and thereby shear off the pipeline and close the bore of the preventer, actuating fluid is supplied to the outside of the piston through the openings P ₂ and guided away from the inside of the piston through the openings P ₁. During the initial inward movement, the pistons move with each other because the flange 62 B of the piston 60 is in contact with the outside of the piston 61 .

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist das innere Ende des Kolbens 60, wenn die abgeschnittene Rohrleitung angehoben worden ist und die Stößel in Dichtungsberührung gebracht worden sind, von dem Flansch 62 A mit Abstand getrennt, so daß seine Berührung mit dem Flansch den vollen Dichtungseingriff zwischen den Stößeln nicht behindert und ein gewisser Verschleiß der Dichtungsflächen der Stößel während der fortgesetzten Benutzung des Preventers zugelassen wird.As is apparent from Fig. 4, the inner end of the piston 60 when the cut pipe is raised and the ram are brought into sealing contact, separated from the flange 62 A at a distance so that its contact with the flange the full sealing engagement between the tappets is not hindered and a certain wear of the sealing surfaces of the tappets is permitted during the continued use of the preventer.

Wenn die Stößel in ihre Öffnungsstellung zurückgezogen werden sollen, wird Betätigungsfluid durch die Öffnungen P₁ in die Zylinder auf den Innenseiten der Kolben eingeleitet und durch die Öffnungen P₂ von den Außenseiten der Zylinder abgeleitet. Als Folge dessen bewegen sich, wie aus Fig. 5 ersichtlich, die äußeren Kolben 60 in bezug auf die inneren Kolben 61 so lange nach außen, bis die Flansche 62 A mit den inneren Kolben in Berührung treten und dann die inneren Kolben und die Kolbenstangen 30 mitnehmen. Die Stößel setzen daraufhin ihre Bewegung nach außen fort, bis die äußeren Enden der Kolben 20 das äußere Ende der Zylinder berühren, und die inneren Kolben bewegen sich in bezug dazu nach außen, um mit den Flanschen 62 B in Berührung zu treten.When the tappets are to be retracted into their open position, actuating fluid is introduced through the openings P ₁ into the cylinders on the inside of the pistons and through the openings P ₂ from the outside of the cylinders. As a result, as shown in FIG. 5, the outer pistons 60 move outward with respect to the inner pistons 61 until the flanges 62 A contact the inner pistons and then the inner pistons and the piston rods 30 take. The plunger then put their outward movement continues until the outer ends of the pistons 20 contact the outer end of the cylinder and the inner piston to move with respect to the outside, to contact the flanges 62 B into contact.

Wie auf diesem Gebiet der Technik bekannt, ist jeder Stößelkörper mit einer Nut G in seiner Unterseite versehen, die die Bohrungen 22 des Gehäuses an dessen innerem Ende mit der Kammer am äußeren Ende des Stößels verbindet, wodurch dann, wenn die Stößel geschlossen sind, Bohrlochfluiddruck aus der Bohrung auf die äußeren Enden der Stößel einwirkt, um diese geschlossen zu halten, und zwar mit einer Kraft, die zusätzlich zu derjenigen des Betätigungssystems wirkt. Somit ist in den geschlossenen Stellungen der Stößel der Bohrlochfluiddruck unter den Stößeln gewöhnlich höher als derjenige über den Stößeln, so daß auf der Oberfläche der Stößel, die von der Dichtungseinrichtung umschlossen wird, eine relativ große Druckdifferenz herrscht.As is known in the art, each plunger body is provided with a groove G in its underside which connects the bores 22 of the housing at its inner end to the chamber at the outer end of the plunger, whereby when the plungers are closed, borehole fluid pressure acts from the bore on the outer ends of the plunger to keep it closed with a force in addition to that of the actuation system. Thus, in the closed positions of the plungers, the borehole fluid pressure below the plungers is usually higher than that above the plungers, so that there is a relatively large pressure difference on the surface of the plunger, which is enclosed by the sealing device.

Wie bei dem Preventer der mit anhängigen Patentanmeldung P 32 48 542, so ist auch hier in dem rechten Stößel 26 B ein Kanal 40 ausgebildet, der an seinem äußeren Ende mit Stößelkammer auf der Außenseite des Stößels und an seinem inneren Ende mit dem oberen Innenteil des Stößels, der von der durchgehenden Dichtung umschlossen ist, in Verbindung steht und damit mit der Bohrung des Preventer-Gehäuses oberhalb der Stößel, und zwar im geschlossenen Zustand derselben. Das innere Ende des Kanals 40 weist vorzugsweise auseinanderstrebende Zweige 40 A auf, die die untere Aussparung des Stößels 26 B unterhalb des Arms 53 und oberhalb des Blatts BU verbinden und dadurch mit einem offenen Bereich zwischen den inneren Enden der geschlossenen Stößel (siehe Fig. 5). Des weiteren ist aus denselben Gründen, die in der anhängigen Patentanmeldung erwähnt sind, die Querschnittsfläche des Kanals größer als die der Nut G.As with the Preventer with pending patent application P 32 48 542, here too, a channel 40 is formed in the right tappet 26 B , which at its outer end with tappet chamber on the outside of the tappet and at its inner end with the upper inner part of the Tappet, which is enclosed by the continuous seal, is connected and thus with the bore of the preventer housing above the tappet, in the closed state of the same. The inner end of the channel 40 preferably has diverging branches 40 A which connect the lower recess of the plunger 26 B below the arm 53 and above the blade BU and thereby with an open area between the inner ends of the closed plungers (see FIG. 5 ). Furthermore, for the same reasons mentioned in the pending patent application, the cross-sectional area of the channel is larger than that of the groove G.

Ebenfalls in Übereinstimmung mit dem Preventer der früheren Anmeldung weist das innere Ende der Kolbenstange 30 des rechten Stößels 26 B einen vergrößerten Kopf 41 auf, der mit Zapfen 42 versehen ist, die von seinem inneren Ende auf gegenüberliegenden Seiten einer ringförmigen Packung 41 a herausragen, welche koaxial zu dem Kanal 40 angeordnet ist, um dadurch alternativ das äußere Ende des Stößels rund um das äußere Ende des Kanals 40 abdichtend zu berühren und damit den Kanal zu verschließen oder zwecks Öffnung derselben mit ihm außer Berührung zu treten. Im einzelnen heißt das, daß die Zapfen 42 in vergrößerten T- Schlitzen 43 in dem rechten Stößel auf entgegengesetzten Seiten des Kanals 40 entfernbar aufgenommen werden, um dadurch zwischen der Stange und dem Stößel eine Leerlaufverbindung zu schaffen, so daß die Packung 41 a sich frei vorwärtsbewegen kann, um das äußere Ende des Kanals 40 abzudichten, wenn das Betätigungssystem den Stößel nach innen bewegt, jedoch außer Berührung mit dem äußeren Ende des Stößels zu treten, um den Kanal 40 zu öffnen, sobald das Betätigungssystem so angetrieben wird, daß der rechte Stößel zurückgezogen wird. Die unteren Enden der T-Schlitze erstrecken sich durch die unteren Enden des rechten Stößels, um dadurch ein Mittel zu schaffen, mit Hilfe dessen der Stößel an dem inneren Ende der Kolbenstange angebracht oder von diesem Ende entfernt werden kann, wenn der rechte Kolben in die Öffnungsstellung bewegt wird. Also in accordance with the preventer of the earlier application, the inner end of the piston rod 30 of the right plunger 26 B has an enlarged head 41 which is provided with pins 42 which protrude from its inner end on opposite sides of an annular packing 41 a which is arranged coaxially to the channel 40 , thereby alternatively sealingly touching the outer end of the tappet around the outer end of the channel 40 and thereby closing the channel or coming out of contact with it for the purpose of opening the same. Specifically, this means that the pins 42 are removably received in enlarged T-slots 43 in the right tappet on opposite sides of the channel 40 , thereby creating an idle connection between the rod and the tappet, so that the packing 41 a is free can move forward to seal the outer end of the channel 40 when the actuation system moves the plunger inward but out of contact with the outer end of the plunger to open the channel 40 once the actuation system is driven so that the right one Plunger is withdrawn. The lower ends of the T-slots extend through the lower ends of the right plunger, thereby providing a means by which the plunger can be attached to or removed from the inner end of the piston rod when the right plunger is inserted into the Open position is moved.

Somit wird wie im Falle beider Stößel des Preventers der genannten älteren Anmeldung durch Einschalten des Betätigungssystems zum Zurückziehen des rechten Stößels automatisch der in ihm befindliche Kanal 40 geöffnet, um dadurch den über den inneren und äußeren Enden des rechten Stößels herrschenden Druck auszugleichen und damit zu ermöglichen, den Stößel mit geringerer Kraft zu öffnen. Wie im obigen jedoch beschrieben, ermöglicht das Zurückziehen des inneren Endes des rechten Stößels aus der Dichtungsberührung mit dem inneren Ende des linken Stößels, obgleich der linke Stößel 26 A mehr oder weniger konventionell dadurch gebaut ist, daß er keinen Durchgangskanal aufweist, daß der Druck über den inneren und äußeren Enden des linken Stößels ebenfalls auf diese Weise im wesentlichen ausgeglichen wird und damit sein Zurückziehen ebenfalls erleichtert wird.Thus, as in the case of both tappets of the preventer of the earlier application mentioned, by switching on the actuation system for retracting the right tappet, the channel 40 located therein is automatically opened, in order to compensate for and thus enable the pressure prevailing over the inner and outer ends of the right tappet to open the plunger with less force. However, as described in the above, retraction of the inner end of the right plunger from sealing contact with the inner end of the left plunger, although the left plunger 26 A is more or less conventionally constructed by having no through-channel that the pressure above the inner and outer ends of the left plunger is also substantially balanced in this way and thus its retraction is also facilitated.

Die Stange 30 des linken Stößels 26 A sowie die Vorrichtung, durch die sie verbunden sind, kann mit der Stange 30 für den Stößel 26 B und deren Verbindung untereinander identisch sein. Alternativ dazu können jedoch, da das innere Ende der Stange nicht die Funktion des Öffnens und Schließens eines Durchgangskanals durch den Stößel 26 A erfüllt, Zapfen auf diesem inneren Stangenende vorhanden sein, die genau in T-Schlitze in dem äußeren Ende des Stößels passen.The rod 30 of the left plunger 26 A and the device by which they are connected can be identical to the rod 30 for the plunger 26 B and their connection to one another. However, alternatively, since the inner end of the rod is not a through-channel fulfills the function of opening and closing by the ram 26 A, cones on this inner rod end be provided, which fit exactly into T-slots in the outer end of the plunger.

Somit ermöglicht die Verbindung, daß der Stößel ausgetauscht oder repariert werden kann, verhindert jedoch jede wesentliche axiale Relativbewegung zwischen der Stange und dem Stößel während des Öffnungs- und Schließzyklus. Thus, the connection enables the plunger to be replaced or can be repaired, however, prevents any substantial axial relative movement between the Rod and pestle during opening and Closing cycle.

Wie ebenfalls bei dem Preventer der älteren Anmeldung vorgesehen, erstreckt sich eine weitere Stange 44 von dem Kolben 61 nach außen und läuft abgedichtet durch einen Dichtungsring 46.As also provided in the preventer of the earlier application, a further rod 44 extends outward from the piston 61 and runs in a sealed manner through a sealing ring 46 .

Im einzelnen erstreckt sich durch den Kolben und sowohl die innere Stange 30 als auch die äußere Stange 44 eine Bohrung 47, und die Querschnittsfläche der inneren und äußeren Stangen, die sich durch die Dichtungseinrichtungen 31 und 46 erstrecken, sind im wesentlichen gleich. Dadurch bestehen im Falle des rechten Stößels 26 B die Stangen in hier nicht näher zu beschreibender Weise im wesentlichen nicht nur dann unter Druckgleichgewicht, wenn der Stößel zurückgezogen ist und der Kopf 41 von dem äußeren Ende des Stößels 26 B während des Öffnens des Stößels mit Abstand getrennt ist, sondern auch während des Schließens des Stößels 26 B, wenn die Bohrung 47 mit dem Kanal 40 verbunden wird. Specifically, a bore 47 extends through the piston and both inner rod 30 and outer rod 44 , and the cross-sectional area of the inner and outer rods extending through sealers 31 and 46 are substantially the same. As a result, in the case of the right tappet 26 B, the rods, in a manner not to be described in more detail, essentially not only under pressure equilibrium when the tappet is retracted and the head 41 is at a distance from the outer end of the tappet 26 B during the opening of the tappet is separated, but also during the closing of the plunger 26 B when the bore 47 is connected to the channel 40 .

Betrachtet man nun die gesamte Betriebsweise des Preventers und wird angenommen, daß die Stößel in ihre äußersten Stellungen zurückgezogen sind, wie dies in Fig. 1 zu sehen ist, und daß ein Rohr 24 in der Bohrung 22 abgeschert werden soll, so wird Steuerfluid den Außenseiten der Kolbenvorrichtungen 29 zugeführt und von ihren Innenseiten weggeführt, wodurch die Stößel veranlaßt werden, sich nach innen zu bewegen und mit den gegenüberliegenden Seiten des Leitungsrohrs in Berührung zu treten. Es versteht sich, daß sich die Stößel nicht notwendigerweise gleichzeitig in diese Stellungen bewegen, und tatsächlich ist es so, daß einer der Stößel gewöhnlich mit der einen Seite der Rohrleitung früher in Berührung tritt als der andere. Dies ist natürlich insbesondere dann der Fall, wenn die Steuerstange nur eines der Stößel in dem betreffenden Stadium des Betriebszyklus unter Druckgleichgewicht steht. In diesem Fall bewegt sich der betreffende Stößel gewöhnlich vor dem anderen Stößel nach innen. In jedem Fall wird durch die Berührung des inneren Endes des einen Stößels an der einen Seite der Rohrleitung dessen weitere Einwärtsbewegung so lange verzögert, bis der andere Stößel sich nach innen bewegt hat, um mit seinem inneren Ende auf der gegenüberliegenden Seite der Rohrleitung in Berührung zu treten.Looking now at the overall operation of the preventer and assuming that the plungers are retracted to their extreme positions, as shown in Fig. 1, and that a tube 24 is to be sheared off in the bore 22 , control fluid becomes the outside supplied to the piston devices 29 and led away from their inner sides, causing the plungers to move inward and to contact the opposite sides of the conduit. It is understood that the plungers do not necessarily move into these positions simultaneously, and in fact one of the plungers usually contacts one side of the pipeline earlier than the other. This is of course particularly the case when the control rod is only one of the tappets in the relevant stage of the operating cycle under pressure balance. In this case, the plunger in question usually moves inwards in front of the other plunger. In any event, touching the inner end of one plunger on one side of the pipeline will delay its further inward movement until the other plunger has moved inward to contact its inner end on the opposite side of the pipeline to step.

Wie oben bereits beschrieben, werden beide Stößel mit einer verhältnismäßig großen Kraft bewegt, weil Bohrlochfluid auf den äußeren Enden sowohl des inneren als auch des äußeren Kolbens 60 bzw. 61 einwirkt.As already described above, both tappets are moved with a relatively large force because well fluid acts on the outer ends of both the inner and outer pistons 60 and 61, respectively.

Die Stößel setzen ihre Einwärtsbewegung in die geschlossene Stellung auch nach Abscheren der Rohrleitung fort, wodurch das innere Ende 35 des Blatts des rechten Stößels veranlaßt wird, unter Wirkung einer verhältnismäßig kleinen Kraft mit der Packung 34 in Dichtungsberührung zu treten. Gleichzeitig werden natürlich die Arme 53 dazu gebracht, sich weiter nach oben zu verschwenken, um dadurch das obere abgescherte Ende der Rohrleitung über die inneren Enden der Stößel oberhalb ihrer Blätter hinauszuheben, während das untere abgescherte Ende der Rohrleitung in die Aussparung 52 geschoben worden ist, so daß jegliche Behinderung der vollen Schließbewegung der Stößel vermieden wird. The plungers continue to move in the closed position even after the tubing has been sheared, causing the inner end 35 of the right plunger blade to come into sealing contact with the package 34 under a relatively small force. At the same time, of course, the arms 53 are caused to pivot further upward, thereby lifting the upper sheared end of the pipeline beyond the inner ends of the plungers above their blades, while the lower sheared end of the pipeline has been pushed into the recess 52 , so that any obstruction to the full closing movement of the plunger is avoided.

Das obere abgeschnittene Ende der Rohrleitung kann dann mit dem Bohrstrang entfernt werden, um dem Bohrgestänge, an dem der Strang aufgehängt ist, zu ermöglichen, aus dem Bohrloch herausbewegt zu werden, so daß die inneren Enden der Arme frei nach innen schwingen können, um miteinander in Berührung zu kommen. Gleichzeitig kann Steuerfluid in die Zylinder 28 auf der linken Seite der Kolben eingeleitet und von den rechten Seiten der Kolben ausgeleitet werden, um dadurch die Stößel in ihre äußere Stellung zurückzuziehen.The upper cut end of the tubing can then be removed with the drill string to allow the drill string on which the string is suspended to be moved out of the borehole so that the inner ends of the arms can swing freely inward to engage with each other to come into contact. At the same time, control fluid can be introduced into the cylinders 28 on the left side of the pistons and discharged from the right sides of the pistons, thereby retracting the tappets to their outer position.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, bewegt sich jeder äußere Kolben 60 anfänglich in bezug auf den inneren Kolben nach außen, bis der Flansch 62 A die Innenseite jedes inneren Kolbens berührt, was zur Folge hat, daß die Stößel anfänglich mit einer verhältnismäßig kleinen Kraft, hervorgerufen durch die Wirkung des Steuerfluids auf die inneren Enden beider Kolben, zurückgezogen werden. Die Auswärtsbewegung der Stange 30 führt natürlich zur Öffnung des äußeren Endes des Kanals 40 in dem rechten Stößel 26 B, so daß der verhältnismäßig hohe Druck innerhalb der Kammer hinter dem Stößel 26 B zur Bohrung 22 oberhalb der geschlossenen Stößel entspannt wird. Wie oben erwähnt, wird dadurch nicht nur im wesentlichen Druckgleichgewicht über beiden Enden des rechten Stößels erzeugt, sondern beim Zurückziehen des rechten Stößels von dem linken auch im wesentlichen Druckgleichgewicht über den inneren und äußeren Enden des linken Stößels 26 A, wodurch das Zurückziehen jedes Stößels erleichtert wird. As seen from Fig. 5, each outer piston 60 62 A initially moves relative to the inner piston outwardly until the flange the inner side of each inner piston contacts, with the result that the plunger initially with a relatively small force caused by the action of the control fluid on the inner ends of both pistons. The outward movement of the rod 30 naturally leads to the opening of the outer end of the channel 40 in the right tappet 26 B , so that the relatively high pressure within the chamber behind the tappet 26 B to the bore 22 above the closed tappet is relaxed. As mentioned above, is thereby generated not only in substantial pressure equilibrium across the two ends of the right plunger, but upon withdrawal of the right tappet from the left in substantial pressure equilibrium on the inner and outer ends of the left ram 26 A, causing the retraction facilitates each plunger becomes.

Für den Fall, daß sich in der Bohrung 22 keine Rohrleitung 24 befindet, und die Stößel wie herkömmliche "Blind-Stößel" wirken sollen, stehen die inneren Enden der Arme 53 bei der Einwärtsbewegung der Stößel schon vor der in Fig. 4 gezeigten Stellung miteinander in Berührung. In diesem Stadium der Schließbewegung der Stößel haben sich die Schneidkanten der Scherblätter aneinander vorbeibewegt, um dadurch den inneren Enden der Arme zu ermöglichen, sich zu berühren und bei fortgesetzter Einwärtsbewegung der Steuer- oder Kolbenstange jedes Stößels sich nach oben in eine geneigte Position zu verschwenken. Diese Einwärtsbewegung und Aufwärtsverschwenkung der Arme setzt sich solange fort, bis das innere Ende 35 jedes Blatts des rechten Stößels die Packung 34 berührt. An diesem Punkt sind die Arme so weit geneigt, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist.In the event that there is no pipe 24 in the bore 22 and the plungers are to act like conventional "blind plungers", the inner ends of the arms 53 are already in front of the position shown in FIG. 4 when the plungers move inwards in touch. At this stage of the plunger closing movement, the cutting edges of the shear blades have moved past each other, thereby allowing the inner ends of the arms to touch and pivot upward to an inclined position as the control or piston rod of each plunger continues to move inward. This inward movement and upward pivoting of the arms continues until the inner end 35 of each blade of the right plunger contacts the package 34 . At this point the arms are tilted as far as shown in Fig. 5.

Während der Öffnungs- und Schließzyklen der Stößel befindet sich die Stange zur Betätigung des rechten Stößels 26 B unabhängig davon, ob eine Rohrleitung abgesichert oder eine offene Bohrung verschlossen wird, ständig im Gleichgewicht und die Stange zur Betätigung des linken Stößels 26 A steht während einer Öffnungsbewegung unter Druckgleichgewicht.During the opening and closing cycles of the plunger, the rod for actuating the right plunger 26 B, regardless of whether a pipeline is secured or an open bore is closed, is constantly in balance and the rod for actuating the left plunger 26 A is in an opening movement under pressure balance.

Claims

Blow-out preventer with a housing in which there is a through bore and opposite guideways which intersect this bore, and also in the guideways between the positions in which the bore is open and in which it is closed, reciprocating plungers of a device for bringing about this a seal between the inner ends of the tappets and between each tappet and its guideway when the tappets are closed, and a device for connecting the bore of the housing below the closed tappets with chambers in the housing behind the closed tappets so that fluid in the bore pushes the plunger into the closed position, as well as with a device with a channel that connects the chamber behind a plunger with the bore of the housing above the closed plunger, and a device with which the plunger between the open position and the closing plunger tion can be moved back and forth, and which includes a device for closing the channel as soon as a tappet movement inwards or for opening the channel with tappet movement outwards, characterized in that only one tappet ( 26 B) with a channel ( 40 ) for connecting the chamber located behind it with the bore of the housing above the closed plunger and a device ( 41 ) for opening and closing the channel when the plunger moves.