DE4112293A1 - Verfahren und vorrichtung zum verschliessen von vorzugsweise brennenden oelquellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschließen von vorzugsweise brennenden Ölquellen, aus denen das Öl unter Druck austritt.

Es ist ein besonderes Problem der Erdölbohr- und Erdöl­ gewinnungstechnik, die Bohrlöcher, aus denen unter hohem Druck stehendes Öl austritt, insbesondere dann zu ver­ schließen, wenn das Öl brennt. Diese Problematik ist gegen­ wärtig wegen der nach dem Golfkrieg in Kuwait brennenden Ölquellen besonders aktuell.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren vorzu­ schlagen, das es gestattet, ohne Gefährdung von Personen Ölquellen, aus denen das Erdöl unter Druck austritt, auch dann zu verschließen, wenn das Öl brennt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß aus­ gehend von der Oberfläche oder einer Baugrube ein Stollen vorgetrieben wird, der auf das Ölförderrohr trifft, daß das Ölförderrohr in dem Stollen freigelegt und der Querschnitt des Rohres in dem Stollen geschlossen wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird aus einem im ge­ eigneten Abstand von der Ölquelle ein Stollen vorgetrieben, bis dieser auf das Ölförderrohr trifft und in diesem das Ölförderrohr freigelegt werden kann. Der Vortrieb des Stollens und dessen Ausbau erfolgt in bekannter und daher nicht beschriebener Art. Der Stollen kann etwa 4 bis 10 m unter der Oberfläche verlaufen, wobei dieser selbstverständ­ lich auch mit anderem Abstand von der Oberfläche aufge­ fahren werden kann.

Das abzuschließende Ölförderrohr besteht aus einem Stahl­ rohr, das bereits beim Niederbringen der Erdölbohrung einge­ baut wird.

In einfachster Weise läßt sich der Querschnitt des Ölförder­ rohres dadurch schließen, daß der Rohrmantel zusammenge­ drückt wird. Dieses Zusammendrücken zum Abquetschen des Rohrquerschnitts läßt sich mit Preßbacken bewirken.

Bei dem Zusammendrücken des Rohres läßt sich nicht mit Sicherheit ausschließen, daß der Rohrmantel wegen seiner Sprödigkeit reißt. Aus diesem Grunde kann es zweckmäßig sein, vor dem Zusammenpressen des Rohres dieses über einen ausreichend langen Abschnitt mit einer elastisch oder plastisch verformbaren dicht anliegenden Manschette zu um­ geben, die eine Dichtigkeit auch dann gewährleistet, wenn der Rohrmantel beim Zusammenpressen reißen sollte.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorge­ sehen, daß zum Absperren des Rohrquerschnitts das in dem Stollen freigelegte Rohr manschettenartig mit einem dieses dichtend einfassenden Gehäuse versehen wird, in dessen Schutze dann das Rohr angebohrt und in die Bohrung ein Ver­ schlußschieber oder ein Verschlußstopfen eingebracht wird. Zu diesem Zwecke kann das Ölförderrohr von einer gehäuse­ artigen Manschette eingeschlossen werden, deren oberen und unteren Enden mit ringförmigen Dichtungen versehen sind, wobei das Rohr zwischen den Dichtungen in etwa radialer Richtung mit einem Bohrer angebohrt wird, dessen Durch­ messer etwa dem Durchmesser des Rohres entspricht, und wobei in das in den Mantel gebohrte Loch ein Sperrschieber oder ein Sperrstopfen eingeschoben wird.

Nach dieser Verfahrensvariante ist es möglich, das Rohr durch Zurückziehen des Sperrschiebers oder des Sperr­ stopfens wieder zu öffnen und dadurch die Erdölgewinnung- und Förderung wieder aufzunehmen.

Sollte das Erdölförderrohr von einem Betonmantel umgeben sein, läßt sich dieser in dem Stollen entfernen.

Beim Niederbringen von Erdölbohrungen wird die Bohrung fort­ schreitend durch Mantelrohre aus Stahl verrohrt. Da bei tieferen Bohrungen die Verrohrung nicht bis auf die End­ tiefe niedergebracht werden kann, wird nach dem Erreichen einer bestimmten Tiefe von beispielsweise 1200 m mit einem Bohrer geringeren Durchmessers weitergebohrt. Die Bohrung mit geringerem Durchmesser wird dann mit einem Rohr ent­ sprechend geringeren Durchmessers verrohrt, das sich bis an die Oberfläche erstreckt. Ist die ölführende Schicht er­ reicht, wird üblicherweise in dieser eine Sprengung zur Auf­ lockerung der Schicht vorgenommen und anschließend wird das eigentliche Ölförderrohr in das zuletzt niedergebrachte Mantelrohr eingesetzt, das mit entsprechenden Packungen gegenüber dem inneren Rohr abgedichtet wird. Diese Art der Verrohrung der Bohrungen und der Anordnung des eigentlichen Ölförderrohrs hat zur Folge, daß zwischen dem Ölförderrohr und den dieses konzentrisch umgebenden die Bohrungen ver­ rohrenden Mantelrohren Ringräume gebildet sind, in denen möglicherweise auch unter Druck stehendes Öl aufsteigen kann. Beim Abpressen der drei ineinander liegenden Rohre ist es nicht möglich, eine vollständige Dichtung zu er­ reichen. Weiterhin lassen sich durch das Anbringen einer das äußere Rohr einfassenden Manschette und das Abdichten des Ölförderrohrs innerhalb dieser Manschette nicht ohne weiteres auch etwa vorhandene Ringräume abdichten.

Beim Verschließen des Ölförderrohrs ergibt sich somit das besondere Problem, auch die dieses umgebenden durch weitere Mantelrohre gebildeten Ringräume abzudichten.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung, für die selbständiger Schutz beansprucht wird, ist daher vorge­ sehen, daß bei mehreren etwa konzentrisch ineinander liegen­ den Rohren, von denen das innere das Ölförderrohr ist, der oder die Ringräume zwischen den Rohren angebohrt und mit dichtenden Medien verfüllt werden.

Zum Abdichten der Ringräume können diese mit hydraulisch abbindenden Suspensionen oder schnell abbindenden Kunst­ stoffmassen abgepreßt werden. Die in die Ringräume einge­ preßte und in diesen aushärtenden dichtenden Massen finden aufgrund ihrer Reibung mit den Wandungen des Ringraums einen ausreichenden Halt, so daß abdichtende Propfen gebil­ det werden.

Sind mehrere Ringräume vorhanden, wird zunächst der äußere angebohrt und mit dichtenden Medien verfüllt und an­ schließend die nach innen hin folgenden. Die Bohrung des zweiten Ringraum erfolgt dann durch den ersten Ringraum, der bereits mit einem dichtenden Medium verfüllt ist, hin­ durch.

Ist die Bohrung durch ein festeres Gebirge niedergebracht worden, kann sich auch zwischen dem äußeren Mantelrohr und dem Gebirge ein Ringraum ausbilden, durch den Erdöl auf­ steigen kann. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß ausgehend von der Stollensohle Lanzen schräg in Richtung auf das Ölförder- oder äußere Mantelrohr niedergebracht und durch die Lanzen dichtende Medien, in den evtl. das Ölförder- oder äußere Mantelrohr umgebenden Ringraum eingepreßt werden.

Vorrichtungsmäßig können zum Zusammentreffen des Förder­ rohres dieses zwischen sich einfassende Spannbacken vorge­ sehen sein, die rahmenartig durch seitliche Zuganker mitein­ ander verbunden sind, an denen die Spannbacken zusammen­ schiebende hydraulische Pressen angreifen. Ein derartiger die Spannbacken enthaltender Preßrahmen läßt sich vorrich­ tungsmäßig in einfacher Weise verwirklichen.

Zweckmäßigerweise sind an den Zugankern oder besonders vor­ gesehenen Zugangern angreifende Gesperre vorgesehen, die eine zusammenschiebende Bewegung der Spannbacken zulassen und in Gegenrichtung sperren.

Auch das das freigelegte Rohr verschließende Gehäuse kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein, wobei ledig­ lich vorzusehen ist, daß dieses mit einer geschlossenen Kammer versehen ist, in der sich ein Bohrer und Sperrorgane vorschieben lassen.

Zweckmäßigerweise ist ein aus zwei Schalen bestehendes manschettenartiges Gehäuse vorgesehen, das an den Rändern der Schalen mit axialen Flanschen versehen ist, an denen die Schalen zusammenspannende Elemente angreifen, wobei eine der Schalen mit einem radialen rohrförmigen Fortsatz versehen ist, der durch einen endseitigen Deckel verschließ­ bar ist, durch den dichtend Vorgestänge und/oder Verschluß­ schiebergestänge hindurchführbar sind und wobei der Fort­ satz mit einem Verschlußschieber versehen ist. Der rohr­ förmige Fortsatz bildet eine druckdichte Kammer, in der sich ein Bohrer zum Anbohren des Förderrohres vorschieben läßt, das von dem manschettenartigen Gehäuse eingefaßt ist.

Nach Zurückziehen des Bohrers läßt sich ein vorderer Kammer­ teil des Fortsatzes durch einen Verschlußschieber oder ein anderes Verschlußorgan abschließen, so daß der Bohrer gegebenenfalls ausgebaut und durch einen Schieber ersetzt werden kann, dessen Gestänge wieder dichtend durch den Ab­ schlußdeckel hindurchgeführt ist.

Erfolgt nach dem Anbohren des Förderrohrs dessen Verschluß durch einen Schieber, wird das Förderrohr nur etwa bis zur Hälfte seines Querschnitts aufgebohrt. Zur Führung des Ver­ schlußschiebers können zusätzliche Führungen in dem Gehäuse vorgesehen werden.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Bohrer mit einem einen Verschlußstopfen bildenden Schaftteil versehen ist. Bei dieser Ausgestaltung durch­ bohrt dann der Bohrer den Querschnitt des Förderrohres voll­ ständig.

Es ist auch möglich, das manschettenartige Gehäuse insge­ samt mit einem Schieberverschluß zu versehen, wobei das Förderrohr dann vollständig durchtrennt und dessen Enden dichtend in dem Gehäuse festgelegt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an­ hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen ein Förderrohr unterirdisch freilegenden Stollen, in dem das Förderrohr abquetschende Spannbacken angeordnet sind, in sche­ matischer Darstellung und

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, bei der zum wiederöffnenbaren Verschluß des Förderrohres eine diese gehäuseartig ein­ fassende Manschette vorgesehen ist.

Fig. 1 zeigt ein an der Erdoberfläche mündendes Erdölförder­ rohr 1, aus dem unter Druck stehendes Erdöl austritt, das brennen kann. Um das Erdölförderrohr zu schließen, wird von der Oberfläche her oder ausgehend von einer nicht darge­ stellten Baugrube ein Zugangsstollen 2 vorgetrieben. Der Einstieg dieses Zugangsstollen kann beispielsweise 30 bis 80 m von dem Ölförderrohr entfernt sein. Sobald das Erdöl­ förderrohr 1 mit dem Stollen 2 erreicht und dieses in diesem freigelegt ist, kann dieses durch Zusammenpressen seines Mantels geschlossen werden. Zum Zusammenpressen des Mantels des Förderrohrs 1 wird ein Spannrahmen vorgesehen, der auf gegenüberliegenden Seiten mit aus Stahltraversen 3, 4 bestehenden Spannbacken versehen ist. An den Enden der Stahltraverse 3 sind Zuganker 5, 5′ befestigt, die die Stahl­ traverse 4 in Bohrungen durchsetzen. An den Stahltraversen 5, 5′ greifen sodann hydraulische Pressen 6, 6′ an, die sich einerseits auf den Stahltraversen 4 und andererseits auf Widerlagern abstützen, die an den Zugankern 5, 5′ befestigt sind.

Sobald der Preßrahmen mit den aus den Stahltraversen 3, 4 bestehenden Spannbacken angelegt ist, erfolgt das Zusammen­ pressen durch eine Fernsteuerung, so daß eine Gefährdung des Bedienungspersonals ausgeschlossen ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird nach dem Frei­ legen des Ölförderrohrs 1 in dem Stollen 2 dieses mit einer aus einer Stahlmanschette bestehenden Gehäuse versehen. Die Stahlmanschette besteht aus zwei zylindrischen Halbschalen 10, 11, die an ihren Rändern mit zueinander parallelen Flanschen 12, 13 versehen sind. Die Flansche 12, 13 sind mit fluchtenden Bohrungen versehen, durch die Spannschrauben oder Zuganker 14 hindurchgeführt sind. In den oberen End­ bereichen der Manschette 10, 11 sind Dichtungspackungen 16, 17 angeordnet, die den Ringraum zwischen der Stahlman­ schette und dem Mantel des Ölförderrohrs 1 dicht ab­ schließen.

Die Schale 11 ist mit einem rohrartigen Fortsatz 18 ver­ sehen, der in seinem vorderen Bereich mit einem Verschluß­ schieber 19 und an seinem Ende mit einem Verschlußdeckel 20 versehen ist. Der Verschlußdeckel 20 ist mit einer mittleren Bohrung mit einer Buchse 21 versehen, durch die eine Bohrwelle 22 hindurchgeführt ist. Zwischen der Dicht­ buchse 21 und der Bohrwelle 22 sind übliche Dichtungs­ packungen angeordnet. Die Bohrwelle ist in bekannter Weise mit einem Antrieb 23 und einem Vorschub 24 versehen, so daß sich der Bohrkopf 25 gegen das Ölförderrohr 1 bewegen und sich mit diesem der Mantel des Ölförderrohres aufbohren läßt.

Sobald der Mantel des Ölförderrohres 1 über die Hälfte seines Querschnitts aufgebohrt worden ist, läßt sich der Bohrer 25 zurückziehen und der Schieber 19 schließen, so daß die Bohrwelle durch ein Schiebergestänge ersetzt werden kann, das einen vorderen Verschlußschieber trägt, mit dem sich sodann nach Öffnen des Verschlußschiebers 19 der Quer­ schnitt des Ölförderrohres 1 abdichten läßt.

Der Bohrer 25 kann hinter der Bohrkrone auch mit einem ver­ dickten Schaftteil 26 versehen sein, der nach dem voll­ ständigen Durchbohren des Ölförderrohrs 1 gleichsam den Ver­ schlußstopfen bildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ent­ spricht der Durchmesser des Schafts 26 dem Innendurchmesser des Ölförderrohrs 1, so daß nach dem vollständigen Durch­ bohren nur noch schmale Seitenteile des Ölförderrohrs stehenbleiben.

Claims (12)

1. Verfahren zum Verschließen von vorzugsweise brennenden Ölquellen, aus denen das Öl unter Druck austritt, dadurch gekennzeichnet,
daß ausgehend von der Oberfläche oder einer Baugrube ein Stollen vorgetrieben wird, der auf das Ölförderrohr trifft, und
daß das Ölförderrohr in dem Stollen freigelegt und der Querschnitt des Rohres geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Ölförderrohres durch Zusammen­ drücken des Rohres geschlossen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ölförderrohr vor seinem Zusammenpressen mit einer elastischen oder plastisch verformbaren dicht anliegen­ den dichtenden Manschette versehen wird, die dem Öl­ druck standzuhalten vermag.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ölförderrohr von einer gehäuseartigen Manschette eingeschlossen wird, dessen obere und untere Enden mit ringförmigen Dichtungen versehen sind, daß das Rohr zwischen den Dichtungen in etwa radialer Richtung mit einem Bohrer angebohrt wird, dessen Durchmesser dem Durchmesser des Rohres entspricht, und daß in das in den Mantel gebohrte Loch ein Sperrschieber oder ein Sperrstopfen eingeschoben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei mehreren etwa konzentrisch inein­ anderliegenden Rohren, von denen das Innere das Öl­ förderrohr ist, der oder die Ringräume zwischen den Rohren angebohrt und mit dichtenden Medien verfüllt wer­ den.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringräume mit hydraulisch abbindenden Suspensionen oder schnell abbindenden Kunststoff-Massen abgepreßt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß bei mehreren Ringräumen zunächst der äußere angebohrt und mit dichtenden Medien verfüllt wird und anschließend der oder die nach innen hin folgenden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ausgehend von der Stollensohle Lanzen o. dgl. schräg in Richtung auf das Ölförderrohr oder das äußere Mantelrohr niedergebracht und durch die Lanzen dichtende Medien in den evtl. das Ölförderrohr oder das äußere Rohr umgebenden Ringraum eingepreßt werden.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zusammenpressen des Förderrohres das Rohr zwischen sich einfassende Spannbacken vorgesehen sind, die rahmenartig durch seitliche Zuganker miteinander verbunden sind, an denen die Spannbacken zusammen­ schiebende hydraulische Pressen angreifen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an den Zugankern oder zusätzlichen Zugankern an­ greifende Gesperre vorgesehen sind, die eine zusammen­ schiebende Bewegung der Spannbacken zulassen und in Gegenrichtung sperren.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, 4 oder 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus zwei Schalen bestehendes manschettenartiges Ge­ häuse vorgesehen ist, das mit axialen Flanschen ver­ sehen ist, an denen die Schale zusammenspannende Elemente angreifen, daß eine Schale mit eine radialen rohrförmigen Fortsatz versehen ist, der durch einen end­ seitigen Deckel verschließbar ist, durch den dichtend Bohrgestänge und/oder Verschlußschiebergestänge hin­ durchführbar sind und daß der Fortsatz mit einem Ver­ schlußschieber versehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrer mit einem einen Verschlußstopfen bilden­ den Schaftteil versehen ist.