DE3874136T2

DE3874136T2 - Testapparat fuer ausbruchschieber.

Info

Publication number: DE3874136T2
Application number: DE8888306339T
Authority: DE
Inventors: Keith Garbett
Original assignee: Cooper Industries LLC
Current assignee: Cameron International Corp
Priority date: 1988-07-12
Filing date: 1988-07-12
Publication date: 1993-02-25
Anticipated expiration: 2008-07-13
Also published as: EP0350544A1; SG19293G; DE3874136D1; EP0350544B1; US4862960A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die in einem Bohrlochkopf eingesetzt wird, um einen Mechanismus zur Ausströmunterbindung unter erheblichem Druck zu prüfen, wobei der Druck unter dem geschlossenen Mechanismus zur Ausströmunterbindung durch Abdichtung über dem oberen Ende der Aufhängung ausgeübt wird. Bei tiefen Bohrlöchern, bei denen ein umfangreicher Strang an der Aufhängung hängt, ist die Last der Aufhängungsanschlagschulter auf dem Gehäuseanschlagsitz erheblich und die Drucklast über der Aufhängung erhöht die Last auf den Anschlagsitz über seinen Auslegungspunkt, so daß Prüfdrücke zum Schaden an Anschlagschulter oder -sitz führen, die Aufhängung und das Gehäuse beschädigen und später zu anderen Problemen im Bohrloch führen.
U.S.Patent No. 2,540,322 beschreibt den Einsatz einer Dichtung am Bohrgestänge, so daß Druck in das Gehäuse über der Dichtung geleitet werden kann, um den Mechanismus zur Ausströmunterbindung zu prüfen.
U.S.Patent No. 3,897,824 beschreibt eine an einem Strang angebrachte, ringförmige Konstruktion, die durch einen Mechanismus zur Ausströmunterbindung, der das Gehäuse abdichtet, abgesenkt wird, die Durchgänge enthält, die axial durch die Konstruktion verlaufen, und die eine Ventilplatte hat, die durch den Strang abgesenkt wird, so daß die Durchgänge abgeschlossen werden, wodurch der Prüfdruck oberhalb der Konstruktion entsteht und die Abdichtung des Mechanismus zur Ausströmunterbindung prüft. Die Prüflast der Konstruktion wird auf das obere Ende der Aufhängungsabdichtungsbaugruppe übertragen.
U.S. Patent No. 3093.996 beschreibt eine weitere Prüfvorrichtung für einen Mechanismus zur Ausströmunterbindung, die durch einen offenen Mechanismus zur Ausströmunterbindung abgesenkt wird, den Konus des Rohrkopfes abdichtet und darüber Druck zum Prüfen des geschlossenen Mechanismus zur Ausströmunterbindung erzeugt.
U.S.Patent No. 4,090,395 beschreibt eine Konstruktion, die das Absenken einer Dichtung auf das obere Ende der Aufhängung einschließt, wodurch die Bohrung des Bohrlochkopfes abgedichtet wird, und bei der der Strang, auf den sie abgesenkt wird, Druck auf den Raum oberhalb der Dichtung und unterhalb des geschlossenen Mechanismus zur Ausströmunterbindung erzeugt. Bei dieser Konstruktion wird die Drucklast, wenn sie nicht vom Strang aufgenommen wird, direkt auf die Aufhängungsanschlagschulter und den Bohrlochkopfsitz übertragen, auf dem die Aufhängungsanschlagschulter aufliegt.
US-A-4373380 beschreibt eine Prüfvorrichtung, bei der ein Prüfstopfen von einer in ein Bohrlochkopfgehäuse integrierten Verengung gehalten wird. Fluid unter Druck wird durch den Stopfen geleitet, um die Dichtungsflächen des Bohrlochkopfgehäuses zu prüfen.
Keine dieser bisherigen Konstruktionen ist in der Lage, Mechanismen zur Ausströmunterbindung bei hohen Drücken, d. h. 15 000 psi (103421 KN/m²) zu prüfen. Sie verhindern nicht, daß die Drucklast durch die Aufhängungsanschlagschulter auf den Gehäusesitz wirkt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Bohrlochkopfgehäusekonstruktion für ein Bohrloch geschaffen, die umfaßt:
ein Bohrlochkopfgehäuse, das sich innerhalb eines Bohrloches befindet und einen inneren Anschlagsitz und eine innere Anschlagstütznut oberhalb des Anschlagsitzes hat,
eine Aufhängung mit einer äußeren Anschlagschulter, die auf dem Anschlagsitz aufliegt und Aufhängerlasten auf ihn überträgt, und mit einem Aufhängungskörper mit einer Bohrung, die sich quer durch den Aufhängungskörper erstreckt und mit einer oberen Kante oberhalb der Anschlagschulter und
einem Mechanismus zur Ausströmunterbindung, der mit dem oberen Ende des Gehäuses verbunden ist und gekennzeichnet durch ein Verschlußteil, das einen Körper mit einer Bohrung durch den Körper und einer nach unten zeigenden Schulter besitzt,
eine Stützeinrichtung, die um das Verschlußteil herum unterhalb der nach unten zeigenden Verschlußschulter angeordnet ist, und Einrichtungen, die auf den Prüfdruck zwischen dem Verschlußteil und dem Mechanismus zur Ausströmunterbindung ansprechen, um die Stützvorrichtung in eine gewichtübertragende Position zwischen der nach unten weisenden Schulter des Verschlusses und der inneren Anschlagstütznut zu zwängen, so daß Drucklasten für die Druckprüfung des Mechanismus zur Ausströmunterbindung durch die Verschlußschulter und die Stützeinrichtung auf die Gehäusenut übertragen werden.
Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung schafft eine Konstruktion für die Druckprüfung eines Mechanismus zur Ausströmunterbindung bei relativ hohen Drücken, denen er im Betrieb ausgesetzt sein kann, und eine Dichtungskonstruktion, die unterhalb des Mechanismus zur Ausströmunterbindung angeordnet ist, und die ihre eigene Stützeinrichtung einschließt, durch die die Drucklast unabhängig von der auf den Gehäusesitz wirkenden Aufhängungslast auf das Gehäuse übertragen wird. Die Verschlußkonstruktion wird zusammen mit einem Bohrlochkopfgehäuse eingesetzt, das einen inneren Anschlagsitz und eine innere Anschlagnut über dem Anschlagsitz hat, eine Verrohrungsaufhängung, die mit ihrer äußeren Anschlagschulter auf dem inneren Anschlagsitz des Gehäuses im Gehäuse aufsitzt, einen Mechanismus zur Ausströmunterbindung, der in einer Stellung oberhalb der Aufhängung befestigt ist und das Gehäuse von oben abschließt, und die Verschlußkonstruktion hat einen röhrenförmigen Körper mit einer Bohrung und eine Ventileinrichtung zum Verschluß einer derartigen Bohrung und eine geeignete Größe, um durch den Mechanismus zur Ausströmunterbindung und in das Gehäuse oberhalb der Verrohrungsaufhängung abgesenkt zu werden, um auf dem oberen Abschnitt der Verrohrungsaufhängung aufzusitzen, wobei die Verschlußkonstruktion eine Anschlageinrichtung hat, die in die innere Gehäusenut eingreift und eine gleitende Hülse auf der Außenseite des röhrenförmigen Körpers, die in der Anschlageinrichtung gleitet und sie nach außen in Eingriff mit der inneren Gehäusenut drückt, sowie eine nach unten gerichtete Schulter am oberen Abschnitt, die so angeordnet ist, daß sie an der Anschlageinrichtung anliegt, wenn sie mit der inneren Gehäusenut in Eingriff ist, um die Drucklast auf die innere Gehäusenut zu übertragen, wobei diese Lastkraft aus dem Prüfdruck über einer derartigen Verschlußkonstruktion innerhalb des Gehäuses bei der Prüfung des Mechanismus zur Ausströmunterbindung resultiert. Vorzugsweise sitzt die Hülse auf dem oberen Ende der Verrohrungsaufhängung auf und der röhrenförmige Körper bewegt sich nach unten, wobei er auf Prüfdruck anspricht und die Anschlageinrichtung einsetzt und die Lastkraft des Drucks durch die Anschlageinrichtung auf das Gehäuse und nicht durch die Aufhängung auf das Gehäuse überträgt.
Bei der vorliegenden Vorrichtung wird die nach unten gerichtete Lastkraft, die vom Prüfdruck auf den Mechanismus zur Ausströmunterbindung resultiert, nicht durch die Verrohrungsaufhängung auf den inneren Gehäuseanschlagsitz übertragen. Das Verschlußteil spricht auf den Prüfdruck an und überträgt die Drucklast direkt auf das Gehäuse.
Die Erfindung wird im folgenden lediglich als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
Fig. 1 eine teilweise als Schnitt ausgeführte Ansicht ist, die die verbesserte Bohrlochkopfkonstruktion darstellt, wobei die Verrohrungsaufhängung und die Verschlußkonstruktion im unteren Abschnitt des Bohrlochgehäuses (Fig. 1B) abgebildet sind und der Mechanismus zur Ausströmunterbindung mit dem oberen Abschnitt des Gehäuses verbunden (Fig. 1A) dargestellt ist.
Fig. 2 eine weitere, Fig. 1B ähnelnde Ansicht ist, die die verbesserte Bohrlochkopfkonstruktion und die Stellung der Verschlußkonstruktion während der Druckprüfung des Mechanismus zur Ausströmunterbindung darstellt.
Fig. 3 eine weitere ähnliche Ansicht ist, die eine abgewandelte Konstruktion darstellt, die in Notverrohrungen eingesetzt werden kann und in ihrer Prüfstellung abgebildet ist.
Bohrlochkopfgehäuse 10 ist in einem Bohrloch positioniert und hat einen Mechanismus zur Ausströmunterbindung 12, der an seinem oberen Ende angebracht ist. Der innere Gehäuseanschlagsitz 14 ist, wie abgebildet, im unteren Abschnitt von Gehäuse 10 angebracht, und Verrohrungsaufhängung 16 mit der äußeren Anschlagschulter 18 sitzt in Gehäuse 10 auf, wobei Schulter 18 auf Sitz 14 aufliegt. Nut 20 ist im unteren Abschnitt der Innenwand des Mechanismus zur Ausströmunterbindung 12 positioniert. Die übliche Dichtungs- und Verriegelungsbaugruppe 22 ist im ringförmigen Raum 24 zwischen der Außenseite der oberen Kante 26 von Verrohrungsaufhängung 16 und der Innenseite von Bohrlochkopfgehäuse 10 über Anschlagsitz 14 angebracht. Baugruppe 22 bildet die Dichtung über dem ringförmigen Raum 24 und verkeilt Spaltring 28 kurz über Anschlagsitz 14 in einrastenden Eingriff mit Nut 30 an der Innenseite von Gehäuse 10.
Verschlußelement 32 wird durch den Mechanismus zur Ausströmunterbindung 12 in das Bohrlochkopfgehäuse 10 abgesenkt und sein unteres Ende wird, wie in Fig. 1 zu sehen ist, oben in der Kante 26 von Verrohrungsaufhängung positioniert. Verschlußelement 32 hat einen röhrenförmigen Körper 34 mit Sitz 36 mit Innengewinde, in dem Rückschlagventil 38 angeordnet ist. Die untere Außenseite des röhrenförmigen Gehäuses 34 hat Außendichtungen 40 zur Abdichtung an der Innenseite von Aufhängungskante 26 und Keile 42, die axial ausgerichtet über den Dichtungen 40 an der Außenseite von Körper 34 befestigt sind. Außenfläche 44 über den Keilen 42 erstreckt sich nach oben zur nach unten gerichteten Schulter 46. Fläche 48 endet an der oberen, nach unten gerichteten Schulter 50. Der Durchmesser von Fläche 51 über Schulter 50 ist kleiner als der Innendurchmesser des unteren Abschnitts des Mechanismus zur Ausströmunterbindung 12 über und unter Nut 20. Eine Anschlageinrichtung (Stütz-Spaltring 52) wird, Fläche 48 umfassend und an Schulter 50 anliegend, um Körper 34 angebracht. Hülse 54 wird um die Außenseite von Körper 34 angebracht und hat ein oberes, keilförmiges Ende 56, das mit der konischen Fläche 58 an der unteren Innenseite von Stütz-Spaltring 52 zusammenwirkt, so daß Bewegung von Hülse 54 nach oben unter Ring 52 den Stütz- Spaltring 52, wie in Fig. 2 dargestellt, nach außen in die innere Gehäusenut 20 verkeilt. Hülse 54 hat eine innere nach oben gerichtete Schulter 60 und einen unteren Rand 62 mit Schlitzen 64, die die Keile 42 aufnehmen. Beim Aufsetzen von Verschlußelement 32 liegt das untere Ende von Rand 62 der Hülse am oberen Ende von Aufhängungsrand 26 an. Feder 66 ist an der Innenseite von Hülse 54, unterhalb von Schulter 46, um die Außenseite von Körper 34 und oberhalb von Schulter 60 um Fläche 44 positioniert. Die Federkraft wirkt auf die Hülsenschulter 60 und drückt Hülse 54 in Bezug auf Körper 34 nach unten.
Verbindungen zur Innenseite von Gehäuse 10 werden durch die unteren Öffnungen 68, die Zwischenöffnungen 70 und die oberen Öffnungen 72 im unteren Abschnitt des Gehäuses des Mechanismus zur Ausströmunterbindung hergestellt. Die Öffnungen 72 werden, wie im folgenden erläutert, verwendet, um Fluid unter Druck zur Prüfung der Wirksamkeit der Dichtung der Kolben 74 des Mechanismus zur Ausströmunterbindung 12 zuzuführen.
In Funktion wird das Verschlußelement 32 durch den Mechanismus zur Ausströmunterbindung 12 in Gehäuse 10 zur in Fig. 1B abgebildeten Stellung abgesenkt. Zur Prüfung des Mechanismus zur Ausströmunterbindung 12 werden dann die Kolben 74 in ihre Verschlußstellung zur Abdichtung von Bohrung 76 durch den Mechanismus zur Ausströmunterbindung 12 bewegt. Anschließend wird durch eine der Öffnungen 72 Fluiddruck zugeführt, der sich bis zum Prüfdruck erhöht. Wenn sich der Druck erhöht, wirkt er auf Verschlußelement 32, das sich dadurch in die in Fig. 2 abgebildete Stellung nach unten bewegt. Die Bewegung von Verschlußelement-Körper 34 ist im Inneren der oberen Aufhängungskante 26 nach unten gerichtet, jedoch wird Hülse 54 an der Bewegung nach unten gehindert, da sie am oberen Ende von Kante 26 aufsitzt. Dadurch bewegt sich Stütz-Spaltring 52 auf dem oberen Ende von Hülse 54 nach unten, und Ring 52 wird fest zwischen die untere Schulter von Nut 20 und die nach unten gerichtete Schulter 50 an Verschlußkörper 34 gedrückt, so daß danach die gesamte Drucklast, die aus dem Prüfdruck über Verschlußelement 32 resultiert, durch Schulter 50 auf Ring 52 und auf die untere Schulter von Nut 20 im Mechanismus zur Ausströmunterbindung 12 in Gehäuse 10 hinein übertragen wird. Die einzige zusätzliche Last, die auf Aufhängung 16 übertragen wird, ist die Federlast, die aus der relativen Bewegung von Hülse 54 in Bezug auf Körper 34 resultiert.
Bei dieser Bauart können die hohen Drücke, die zur ausreichenden Druckprüfung des Mechanismus zur Ausströmunterbindung in tieferen und neueren Bohrlöcher benötigt werden, ohne Überlastung des Anschlagsitzes am Bohrlochgehäuse und der Anschlagschulter der Verrohrungsaufhängung erreicht werden.
Eine abgewandelte Form der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt, wobei ähnliche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Verschlußelement 32 sitzt hier mit seinem unteren Ende in der oberen Kante 26 von Aufhängung 16 auf und ein Glockenprüfer 80 ist in das untere Innengewinde im röhrenförmigen Körper 34 geschraubt, um den Verschluß der Bohrung in Aufhängung 16 unterhalb des Mechanismus zur Ausströmunterbindung 12 zu vervollständigen. Der Einsatz erfolgt bei Notverrohrungen, wobei die Last durch die Dichtungsanordnung 22 auf Gehäuse 10 übertragen wird.
Wenn die Vorrichtung wie in Fig. 3 dargestellt positioniert ist, wird durch den Verschluß der Kolben 74 des Mechanismus zur Ausströmunterbindung und die Erzeugung von Fluiddruck über Verschlußelement 32 das Einsetzen von Verschlußelement 32 vervollständigt, wobei die Drucklast durch Schulter 50 auf Stütz-Spaltring 52 zur unteren Schulter von Nut 20 übertragen wird. Auf diese Weise wird die gesamte Drucklast auf Gehäuse 10 übertragen und verläuft nicht durch Aufhängung 16 auf Anschlagsitz 14 an der Innenseite von Gehäuse 10.

Claims

1. Ein Bohrlochkopf für ein Bohrloch enthaltend:

ein Bohrlochkopfgehäuse (10), das sich innerhalb eines Bohrloches befindet und einen inneren Anschlagsitz (14) und eine innere Anschlagstütznut (20) oberhalb des Anschlagssitzes hat,

eine Aufhängung (16) mit einer äußeren Anschlagsschulter (18), die am Anschlagsitz anliegt und Aufhängungslasten auf ihn überträgt, und mit einem Aufhängungskörper mit einer Bohrung, die sich quer durch den Aufhängungskörper erstreckt und mit einer oberen Kante (26) oberhalb der Anschlagsschulter und

einem Mechanismus zur Ausströmunterbindung (12), der mit dem oberen Ende des Gehäuses verbunden ist und gekennzeichnet durch ein Verschlußteil (32), das einen Körper mit einer Bohrung durch den Körper und einer nach unten zeigenden Schulter (50) besitzt,

eine Stützeinrichtung (52), die um das Verschlußteil (52) herum unterhalb der nach unten zeigenden Verschlußschulter (50) angeordnet ist, und Einrichtungen, die auf den Prüfdruck zwischen dem Verschlußteil (32) und dem Mechanismus zur Ausströmunterbindung ansprechen, um die Stützvorrichtung in eine gewichtübertragende Position zwischen der nach unten weisenden Schulter (50) des Verschlusses und der inneren Anschlagstütznut (20) zu zwängen, so daß Drucklasten für die Druckprüfung des Mechanismus zur Ausströmunterbindung durch die Verschlußschulter und die Stützeinrichtung (52) auf die Gehäusenut (20) übertragen werden.

2. Ein Bohrlochkopf nach Anspruch 1, enthaltend Einrichtungen (38, 80) zum Verschließen des Flusses durch das Innere des Verschlußteils, und worin die Stützeinrichtung (52) ein geteilter Stützring ist, der sich direkt unterhalb der Verschlußschulter (50) befindet.

3. Ein Bohrlochkopf nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin die auf den Druck ansprechende Einrichtung eine Hülse (54) besitzt, die das Verschlußteil umgibt und eine Oberfläche besitzt zur Zusammenwirkung mit dem geteilten Stützring (52), so daß die Relativbewegung der Hülse innerhalb des geteilten Stützrings den geteilten Stützring so beaufschlagt, daß der Verschlußkörper mit der inneren Gehäusenut in tragenden Eingriff gebracht wird, wobei die Bewegung der Hülse innerhalb des geteilten Stützrings auf den Prüfdruck zwischen dem Mechanismus zur Ausströmunterbindung und dem Verschlußteil anspricht.

4. Ein Bohrlochkopf nach Anspruch 2, worin die Einrichtung zum Unterbrechen des Flusses durch das Innere des Verschlußteils ein Rückdruckventil (38), innerhalb des Bohrlochs angebracht, enthält, um den Fluß nach unten durch das Verschlußteil zu unterbinden.

5. Ein Bohrlochkopf nach Anspruch 2, worin die Einrichtung zum Unterbrechen des Flusses durch das Innere des Verschlußteils einen Glockentester (80) enthält, der innerhalb des unteren Bereichs des inneren Verschlußteils gesichert ist.

6. Ein Bohrlochkopf nach einem der drei Ansprüche von 3 bis 5, worin die Hülse am oberen Ende des Aufhängungsrandes angreift und der Verschlußteilkörper so angebracht ist, daß er sich innerhalb der Aufhängungsbohrung nach unten bewegt, wobei die Hülse gegen Bewegung nach unten durch ihre Fixierung mit dem Rand gehalten ist, wodurch der geteilte Stützring (52) auf der Hülse nach unten bewegt wird, um nach unten in Eingriff mit der Anschlagstütznut gedrückt zu werden.

7. Ein Bohrlochkopf nach Anspruch 3, worin die Hülse so angebracht ist, daß sie mit dem Stützring (52) zusammenwirkt, als Reaktion auf die nach unten gerichtete Bewegung des Verschlußkörpers und des Stützrings, um den Stützring in einen festen lastübertragenden Eingriff mit der Anschlagstütznut (20) zu drücken.