DE69001048T2

DE69001048T2 - Aufblasbares dichtungsstueck fuer einen dichtungsring.

Info

Publication number: DE69001048T2
Application number: DE9090304311T
Authority: DE
Inventors: Leslie C Reid
Original assignee: Halliburton Co
Current assignee: Halliburton Co
Priority date: 1989-06-23
Filing date: 1990-04-23
Publication date: 1993-06-17
Anticipated expiration: 2010-04-24
Also published as: CA2016074A1; CA2016074C; AU5378390A; EP0404305A1; DE69001048D1; US4968184A; EP0404305B1; AU618187B2

Description

Die Erfindung betrifft einen aufblasbaren Packer zum Abdichten eines Ringraumes zwischen einem äußeren Hohlglied und einem darin enthaltenen inneren Glied und spezieller, aber nicht unter Beschränkung darauf, eine aufblasbare Mörteldichtung, um eine Säule aus Mörtel während des Abbindens in dem Ringraum zwischen dem Stützmantel einer Meeresplattform und einem durch dieses hindurch getriebenen Pfeiler abzustützen.
Meeresplattformen werden gewöhnlich entweder in einem Hafen oder an einer Küstenstelle hergestellt und anschließend entweder auf Lastkähnen transportiert oder horizontal durch das Wasser an eine Meeresstelle geschleppt, wo sie aufgerichtet und abgesenkt werden, so daß die Stützen der Plattform auf dem Meeresboden ruhen. Die Meeresplattformstützen sind Hohlstrukturen mit Pfeilern, die durch sie hindurch nach unten in unterirdische Formationen unterhalb des Meeresbodens getrieben werden, um die Plattform in ihrer Stellung zu verankern. Diese Pfeiler werden typischerweise an die Stützmäntel nahe dem oberen Ende der Plattform angeschweißt. Zusätzlich ist es in vielen Fällen erwünscht, den Ringraum zwischen dem Plattformstützmantel und den Pfeilern mit Mörtelmaterial zu füllen, so daß eine einheitliche tragende Konstruktion geschaffen wird. Um das Zementieren des Ringraums zwischen dem Stützmantel und den Pfeilern zu erleichtern, wird häufig eine Mörteldichtung oder ein Mörtelpacker verwendet.
Ein typischer Mörtelpacker nach dem Stand der Technik ist in dem U.S.A-Patent Nr. 4,337,010 von Sullaway et al. gezeigt. Der Sullaway-Packer hat ein aufblasbares Packerelement, das an Endringe gebunden ist, die ihrerseits abdichtend an der inneren Bohrung eines Gehäusegliedes angeschweißt sind. Wie in Figur 3 von Sullaway zu sehen ist, wird der Packer dadurch aufgeblasen, daß ein unter Druck stehendes Fluid in den Raum zwischen der inneren Bohrung des Gehäuses und der Außenfläche des Packerelements gepumpt wird. Der Packer von Sullaway beruht auf der Schweißdichtung zwischen den Endringen und dem Gehäuse, um dieses unter Druck stehende Fluid einzuschließen. Um den Packer von Sullaway vor der eigentlichen Verwendung an einer Meeresplattform zu prüfen, ist es notwendig, daß das aufblasbare Packerelement und seine Endringe in ihrem Gehäuse angebracht und am Ort angeschweißt werden. Anschließend muß das gesamte Gehäuse am Ort als ein Teil des Stützmantels einer Meeresplattform angeschweißt werden. Das ist eine Unannehmlichkeit, da es viele Kunden bevorzugen, ihr eigenes äußeres Gehäuseelement bereitzustellen und einen Packer zu verwenden, der geprüft werden kann, bevor er in dem Gehäuseelement angebracht wird.
US-A-2098484 beschreibt eine aufblasbare Packervorrichtung, ähnlich der von Harris und Leckage zwischen der inneren Wandung des Packers und dem Gehäuse wird dadurch verhindert, daß die innere Wandung des Packers an dem Gehäuse und die Enden des Packers an den Endringen abdichtend angebracht werden.
Eine weitere Bauart eines Mörtelpackers, der allgemein verwendet wird, ist in der U.S.A.-Patentschrift Nr. 3,468,132 von Harris gezeigt. Der Packer von Harris verwendet eine aufblasbare Blase mit radial inneren und äußeren Wandungen mit einem dazwischen bestimmten Aufblashohlraum. Das Aufblasfluid wird in den Aufblashohlraum gepumpt, um die Blase auszudehnen. Die axialen Enden der Blase sind mechanisch, aber nicht abdichtend mit den Endringen verbunden, die in dem Außengehäuse aufgenommen sind. Wenn die Blase von Harris undicht ist, versagt der Packer.
US-A-4047391 beschreibt eine Mörteldichtung für einen durch eine zylindrische Plattformstütze getriebenen Pfeiler. Die Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse mit einer Innenbohrung; in der Innenbohrung des Gehäuses aufgenommene ringförmige aufblasbare Blasenmittel, in denen ein Aufblashohlraum zum Einschluß eines Aufblasfluids bestimmt ist, die erste und zweite axiale Enden und radial innere und äußere Wandungen haben, und die Mittel zur Abdichtung zwischen dem Gehäuse und einem langgstreckten zylindrischen Glied bilden, das durch die Blasenmittel hindurch aufgenommen ist; und erste und zweite Endringe, die abdichtend an dem Gehäuse angebracht sind; und bei der die radial äußere Wandung der Blasenmittel einen durchgehenden Aufblaseinlaß für die Blase hat und die Blasenmittel Aufblaskupplungsmittel enthalten, die an der radial äußeren Wandung angebracht sind und eine den Aufblaseinlaß bestimmende durchgehende Bohrung haben, und bei der das Gehäuse eine quer verlaufende, durchgehende Zutrittsöffnung hat, die mit dem Aufblaseinlaß fluchtet; und ein Aufblasnippel zur abdichtenden Anlage an der Bohrung der Aufblaskupplungsmittel angeordnet ist. Bei dieser Anordnung ragen die Aufblaskupplungsmittel durch die Zutrittsöffnung in dem Gehäuse hindurch, und der Nippel ist außerhalb des Gehäuses mit den Kupplungsmitteln verbunden.
Wir haben nun eine verbesserte aufblasbare Packervorrichtung konstruiert, bei der diese Kupplungsmittel/Nippel-Anordnung vermieden wird und die auch vorteilhafterweise eine Sicherheitsdichtung für den Fall bietet, daß die äußere Wandung des Blasenelements undicht wird.
Nach der vorliegenden Erfindung ist die oben bestimmte aufblasbare Packervorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Nippel von einem inneren Ende an der äußeren Wandung der Blasenmittel durch die Zutrittsöffnung des Gehäuses nach außen verläuft und an seinem inneren Ende mit der Bohrung der Aufblaskupplung schraubverbunden ist, und daß die ersten und zweiten Endringe abdichtend an die ersten und zweiten Enden der Blasenmittel gebunden sind, so daß dadurch eine Sicherheitsdichtung gegen Leckage des Aufblasfluids durch die radial äußere Wandung der Blasenmittel gebildet ist.
Vorteilhafterweise ist eine Füllbuchse um den Aufblasnippel herum und in der zutrittsöffnung des Gehäuses aufgenommen und abdichtend an dem Gehäuse und dem Aufblasnippel angeschweißt.
In einer bevorzugten Anordnung enthält die Aufblaskupplung einen zylindrischen Kupplungskörper mit einer durchgehenden Bohrung und einem Ringflansch, der aus dem Körper heraus verläuft. Der Körper hat eine zylindrische Außenfläche mit einem Gewinde, und eine Gewindemutter ist im Eingriff mit der Außenfläche des Kupplungskörpers. Ein verstärkungsgewebe hat darin eine Öffnung, durch welche der Kupplungskörper aufgenommen wird. Das Verstärkungsgewebe ist zwischen dem Flansch und der Mutter eingelegt und in die radial äußere Wandung der Blasenmittel eingebettet.
Zum vollständigeren Verständnis der Erfindung werden nun Ausführungen davon lediglich als Beispiel unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben, worin:
Figur 1 eine schematische Aufrißansicht einer Meeresplattform ist;
Figur 2 eine geschnittene Aufrißansicht einer ersten Ausführung einer aufblasbaren Blasenanordnung für einen Mörtelpacker nach der Erfindung ist. Die Anordnung von Figur 2 ist noch nicht in ein Außengehäuse eingebaut und in einem unaufgeblasenen Zustand gezeigt;
Figur 3 ist eine geschnittene Aufrißansicht, welche die Blasenanordnung am Ort in einem Außengehäuse, d.h. dem Stützmantel einer Meeresplattform, und aufgeblasen zeigt, um den Ringraum zwischen dem Gehäuse und einem durchgehend darin aufgenommenen Pfeiler abzudichten;
Figur 4 ist eine vergrößerte Ansicht der Aufblaskupplung und umgebender Teile des Packers nach Figur 3;
Figur 5 ist eine geschnittene Teilaufrißansicht einer zweiten Ausführung der Blasenanordnung; und
Figur 6 ist eine geschnittene Aufrißansicht einer dritten Ausführung der Blasenanordnung.
Es wird auf Figur 1 Bezug genommen, in der eine Meeresplattform mit aufblasbaren Packern 12 nach der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, die im unteren Teil und im oberen Teil von Pfeilermänteln 14 des Stützmantels 16 und in dem Stützmantel 16 angebracht sind. Ein Pfeiler 18 ist so gezeigt, daß er bis zu einer Tiefe durch einen Pfeilermantel 14 getrieben ist und oberhalb des oberen aufblasbaren Packers 12 endet, der auch an diesem Pfeilermantel 14 angebracht ist. Obwohl in ihrer Anbringung an den Pfeilermänteln 14 gezeigt, können die aufblasbaren Packer 12 direkt an den Stützmänteln 16 angebracht werden. Eine Aufblasleitung 20 verläuft zu den aufblasbaren Packern 12. Wie Fachleute in der Technik verstehen, sind den Pfeilermänteln 14 (nicht gezeigte) Mörtelleitungen und ebenfalls (nicht gezeigte) Mörtelrückleitungen zugeordnet, um Mörtel in deren Inneres zu leiten. Diese Mörtelleitungen und Mörtelrückleitungen sind zum Zwecke der Klarheit in Figur 1 nicht gezeigt.
Unter Hinwendung nun zu Figur 2 ist darin eine aufblasbare Blasenanordnung 22 des Packers 12 gezeigt. Die aufblasbare Blasenanordnung 22 enthält aufblasbare Blasenmittel, die allgemein mit der Zahl 24 bezeichnet sind, und erste und zweite axiale Endringe 26 und 28.
Die aufblasbaren Blasenmittel 24 sind im Grundriß ringförmig und haben erste und zweite axiale Enden 30 und 32 und radial innere und äußere Wandungen 34 und 36. Ein Aufblashohlraum 38 ist zwischen den radial inneren und äußeren Wandungen 34 und 36 bestimmt, um ein Aufblasfluid einzuschließen, das entweder ein Gas oder eine Flüssigkeit sein kann. Die Blasenmittel 24 sind typischerweise aus einem elastomeren Material wie Gummi geformt.
Der erste Endring 26 ist abdichtend an das erste Ende 30 der aufblasbaren Blasenmittel 24 entlang Flächen 40 und 42 gebunden. Der zweite Endring 28 ist abdichtend an ein zweites Ende 32 entlang Flächen 44 und 46 gebunden.
Wie in Figur 3 zu sehen ist, enthält der Packer 12 ebenfalls ein Gehäuse 48 mit einer zylindrischen Innenbohrung 50. Das Gehäuse 48 ist typischerweise ein zylindrisches Glied von den gleichen Abmessungen wie der übrige Teil des Pfeilermantels 14 und ist am Ort als integraler Teil des Pfeilermantels 14 angeschweißt.
Die aufblasbare Blasenanordnung 22 ist in der Innenbohrung 50 des Gehäuses 48 aufgenommen, und die ersten und zweiten Endringe 26 und 28 sind abdichtend an dem Gehäuse 48 angebracht wie durch ringförmige Schweißungen 52 und 54, so daß dadurch eine Sicherheitsdichtung gegen Leckage des Aufblasfluids durch die radial äußere Wandung 36 der aufblasbaren Blasenmittel 24 gebildet wird.
Die aufblasbaren Blasenmittel 24 können dann aufgeblasen werden und stellen daher Mittel zum Abdichten zwischen dem Gehäuse 48 und dem Pfeiler 18 dar, der allgemein als ein langgestrecktes zylindrisches Glied 18, das durch die Blasenmittel 14 hindurch aufgenommen ist, bezeichnet werden kann.
Die Blasenmittel 24 enthalten Aufblaskupplungsmittel 56, die in die radial äußere Wandung 36 geformt sind und eine durchgehende Bohrung 58 haben, die auch als ein Blasenaufblaseinlaß 58 bezeichnet werden kann. Die Einzelheiten der Aufblaskupplungsmittel 56 sind am besten in der vergrößerten Ansicht von Figur 4 zu sehen.
Das Gehäuse 48 hat eine quer verlaufende, durchgehende Zutrittsöffnung 60, die mit dem Aufblaseinlaß 58 fluchtet. Ein Aufblasnippel 62 hat ein radial inneres Ende 64, welches über ein Gewinde und abdichtend mit der Gewindebohrung oder dem Blasenaufblaseinlaß 58 der Aufblaskupplungsmittel 56 in Eingriff ist. Der Aufblasnippel 62 enthält ein radial äußeres Ende 66, das durch die Zutrittsöffnung 60 des Gehäuses 48 nach außen verläuft. Das äußere Ende 66 des Aufblasnippels 62 ist ein offenes äußeres Ende 66 und verläuft über eine zylindrische Außenfläche 68 des Gehäuses 48 hinaus nach außen. Der Nippel 62 enthält eine Nippelbohrung 67, die mit dem Aufblashohlraum 38 verbunden ist.
Befestigungsmittel 70 sind zur abdichtenden Befestigung des Aufblasnippels 62 an dem Gehäuse 48 vorgesehen. Die Befestigungsmittel 70 enthalten eine ringförmige Füllbuchse 72, die konzentrisch um den Aufblasnippel 62 herum und in der Zutrittsöffnung 60 des Gehäuses 48 aufgenommen ist. Die Füllbuchse 72 hat ein inneres Ende 74, das auf eine Außenfläche 89 der Aufblaskupplungsmittel 56 stößt, und ein äußeres Ende 76, das ringsherum, wie bei 78 gezeigt, an das Gehäuse 48 und den Aufblasnippel 62 angeschweißt ist.
Ein Aufblasblock 80 ist an dem Gehäuse durch eine Schweissung 82 angebracht und hat einen rechtwinklig geformten, durchgehenden Aufblaskanal 84. Das äußere Ende 66 des Aufblasnippels 62 ist in dem Aufblaskanal 84 aufgenommen.
Die Aufblasleitung 20 ist mit dem Aufblasblock 80 verbunden, um den aufblasbaren Blasenmitteln 24 das Aufblasfluid durch den Kanal 84 zuzuführen.
Die Aufblaskupplungsmittel 56 enthalten einen zylindrischen Kupplungskörper 86 mit der durchgehenden Aufblasbohrung oder dem durchgehenden Blasenaufblaseinlaß 58. Der Kupplungskörper 86 enthält einen ersten Ringf lansch 88, der von diesem in einer zu einer Mittelachse 90 des Kupplungskörpers 86 im wesentlichen senkrechten Ebene nach außen verläuft. Der Kupplungskörper 86 enthält auch eine zylindrische Außenfläche 92 mit Gewinde.
Der Flansch 88 der Aufblaskupplungsmittel 56 ist teilweise in die radial äußere Wandung 36 eingebettet, so daß eine radial äußere Fläche 89 des Flansches 88 mit einer radial äußeren Fläche 91 der radial äußeren Wandung 36 der aufblasbaren Blasenmittel 24 bündig ist. Ein radial inneres Ende 93 des Kupplungskörpers 86 ist mit einer radial inneren Fläche 95 der radial äußeren Wandung 36 im wesentlichen bündig.
Die Aufblaskupplungsmittel 56 enthalten ebenfalls eine Gewindemutter 94, die mit der äußeren zylindrischen Gewindefläche 92 des Kupplungskörper 86 im Gewindeeingriff ist. Die Mutter 94 kann auch als ein zweiter Flansch, der von dem Körper 86 nach außen verläuft, bezeichnet werden.
Die Aufblaskupplungsmittel 56 enthalten ferner ein Verstärkungsgewebe 96 mit einer Öffnung 97 darin, durch die hindurch der Kupplungskörper 86 aufgenommen ist. Das Verstärkungsgewebe 96 ist zwischen den Flansch 88 und die Gewindemutter 94 eingelegt. Das Verstärkungsgewebe 96 ist in das elastomere Material eingebettet, das die radial äußere Wandung 36 der Blasenmittel 24 bildet. Das Gewebe 96 kann ein gewebtes Polyestergewebe sein.
Unter Betzugnahme nun auf Figuren 2 und 3 enthalten die aufblasbaren Blasenmittel 24 eine Lage einer Gewebeverstärkung 98, die entlang der Länge der radial inneren Wandung 34 verläuft und in diese eingebettet ist und zurückgebogene Teile hat, die sich um die Enden des Aufblashohlraums 38 herum und dann axial nach innen entlang eines Teils der Länge der radial äußeren Wandung 36 erstrecken.
Erste ringförmige Stützschuhmittel 100, die vorzugsweise aus Stahldraht oder anderem ähnlichen Versteifungsmaterial hergestellt sind, sind in die radial innere Wandung 34 der Blasenmittel 24 eingebettet und in diese eingeformt. Die ersten ringförmigen Stützschuhmittel 100 haben einen axial äußeren Teil 102, der sich radial nach außen von wenigstens einem Teil 122 des ersten Endringes 26 befindet. Die ersten ringförmigen Stützschuhmittel 100 enthalten einen axial inneren Teil 104, der über ein inneres Ende 106 des ersten Endringes 26 hinaus in Richtung auf den zweiten Endring 28 verläuft.
Zweite ringförmige Stützschuhmittel 108 sind ähnlich aufgebaut und dem zweiten Endring 28 zugeordnet. Sie enthalten einen axial äußeren Teil 110, der sich radial nach außen von wenigstens einem Teil des zweiten Endrings 28 befindet, und einen axial inneren Teil 112, der über ein Ende 114a des zweiten Endrings 28 hinaus in Richtung auf den ersten Endring 26 verläuft.
Wie in Figur 3 zu sehen ist, bilden die axial inneren Teile 104 und 112 der ersten und zweiten ringförmigen Stützschuhmittel 100 bzw. 108, wenn die aufblasbaren Blasenmittel 24 aufgeblasen sind, jeweils Mittel, die sich mit der radial inneren Wandung 34 radial nach innen verformen, welche an dem durchgehend verlaufenden Pfeiler 18 dicht anliegt. Ein Ringraum 114, der zwischen dem Außengehäuse 48 und dem Pfeiler 18 zwischen zwei im Abstand angeordneten ringförmigen Packern 12 bestimmt ist, wie in Figur 1 zu sehen ist, wird dann mit einem (nicht gezeigten) Mörtelmaterial gefüllt. Wie Fachleute in der Technik erkennen, erzeugt die ringförmige Säule des Mörtelmaterials eine extreme hydrostatische Druckhöhe besonders auf dem unteren Mörtelpacker. Die ersten und zweiten Stützschuhmittel 100 und 108 bilden Mittel zum Abstützen der Blasenmittel 24 gegen die axialen Belastungen, die durch die Mörtelsäule nach Aufblasen der Blasenmittel 24 erzeugt werden.
Der erste Endring 26 hat einen axial äußeren Ringteil 116 mit einem Innendurchmesser 118 und einem Außendurchmesser 120. Der erste Endring 26 enthält ebenfalls einen axial inneren Ringteil 122, der eine Innenfläche mit vergrößertem Durchmesser oder Innendurchmesser 124 und eine Außenfläche mit verringertem Durchmesser oder Außendurchmesser 126 hat. Der Endring 26 kann dadurch hergestellt werden, daß der axial äußere Teil 116 und der axial innere Teil 122 aus getrennten Stücken von zylindrischem stahlmaterial gefertigt wird, die dann zusammengefügt und an der allgemein mit 134 bezeichneten Stelle verschweißt werden.
Die radial innere Wandung 34 der aufblasbaren Blasenmittel 24 ist an den Außendurchmesser 126 des axial inneren Ringteils 122 gebunden. Das erste Ende 30 der Blasenmittel 24 ist an eine Schulter 128 gebunden, die den Außendurchmesser 120 des axial äußeren Ringteils 116 und den Außendurchmesser 126 des axial inneren Ringteils 122 verbindet.
Der zweite Ring 28 ist ähnlich aufgebaut und hat einen axial äußeren Ringteil 136 mit einem Innendurchmesser 138 und einem Außendurchmesser 140 und einen axial inneren Ringteil 141 mit einem vergrößerten Innendurchmesser 142 und einem verringerten Außendurchmesser 144. Die Blasenmittel 24 sind an den verringerten Außendurchmesser 144 und eine Schulterfläche 145 gebunden.

Installations- und der Arbeitsweise des Packers

Die aufblasbare Blasenanordnung 22 kann den Kunden in der in Figur 2 gezeigten Form geliefert werden. Die in Figur 2 gezeigte Blasenanordnung kann vor der Auslieferung an den Kunden dadurch geprüft werden, daß die Blasenanordnung einfach am Ort in ein zylindrisches Prüfgehäuse von gleichen Innenabmessungen wie das Gehäuse 48 eingeklemmt und eine Aufblasleitung mit dem Blasenaufblaseinlaß 58 verbunden wird und die Blasenmittel 24 aufgeblasen werden, um diese auf Undichtigkeiten zu prüfen.
Die aufblasbare Blasenanordnung 22 wird zusammmen mit einem Aufblasnippel 62 und der Füllbuchse 72 zu der stelle geliefert, wo die Plattform 10 aufgebaut wird.
Das Gehäuse 48 wird an der gewünschten Stelle in dem Pfeilermantel 14 angeordnet und in dem Gehäuse 48 eine quer verlaufende Zutrittsöffnung 60 gebildet.
Dann wird die aufblasbare Blasenanordnung 22 im nicht aufgeblasenen Zustand in die innere Bohrung 50 des Gehäuses 48 eingeschoben und die Aufblaseinlaßbohrung 58 zu der Zutrittsöffnung 60 ausgerichtet. Die Endringe 26 und 28 werden zunächst am Ort angeheftet.
Ein Werkzeug wie ein (nicht gezeigter) Schraubenschlüssel wird dann durch die Zutrittsöffnung 60 eingeführt, so daß er in schraubenschlüssellöcher 130 in dem Flansch 88 eingreift. Der Schraubenschlüssel wird verwendet, um die Aufblaskupplungsmittel 56 und insbesondere den Flansch 88 gegen Drehung um seine Achse 90 festzuhalten. Die Öffnungen 130 können auch als Eingriffsmittel 130 bezeichnet werden, die durch die Zutrittsöffnung 60 zugänglich sind, um die Aufblaskupplung 56 zu halten, während der Aufblasnippel 62 in die Aufblaseinlaßbohrung 58 eingeschraubt wird.
Dann, während die Kupplungsmittel 56 mit dem Schraubenschlüssel festgehalten werden, wird der Aufblasnippel 62 durch die Zutrittsöffnung 60 eingeführt und in die Gewindebohrung oder den Blasenaufblaseinlaß 58 eingeschraubt.
Dann wird der Schraubenschlüssel aus der zutrittsöffnung 60 entfernt, und die Füllbuchse 72 wird so in die Zutrittsöffnung 60 eingeführt, daß sie konzentrisch um den Aufblasnippel 62 herum aufgenommen wird. Das radial innere Ende 74 der Füllbuchse 62 stößt gegen die radial äußere Fläche 89 des Flansches 88. Dann wird die Schweißung 78 rings um das radial äußere Ende 76 der Füllbuchse 72 herum ausgeführt, um zwischen der Füllbuchse 72 und dem Gehäuse 48 und zwischen der Füllbuchse 72 und dem Gewindenippel 62 abzudichten.
Dann wird der Aufblasblock 80 über das äußeren Ende 66 des Gewindenippels 62 aufgebracht, und die Schweißung 82 wird ausgeführt, um den Aufblasblock 80 mit dem Gehäuse 48 zu verbinden. Die Aufblasleitung 20 wird mit dem Aufblasblock 80 wie durch eine Schweißung 132 verbunden. Ein (nicht gezeigtes) Rückschlagventil kann in der Aufblasleitung 20 angeordnet oder in den Aufblasblock 80 eingebaut werden.
Dann werden die vollständigen Endschweißungen 52 und 54 ausgeführt, um die Endringe 26 und 28 mit der inneren Bohrung 50 des Gehäuses 48 abdichtend zu verbinden.
Diese Struktur bildet sowohl eine Hauptdichtung wie auch eine Sicherheitsdichtung für das Aufblasfluid, das in den aufblasbaren Blasenmitteln 24 enthalten ist. Die Hauptdichtung wird durch den Aufbau der radial inneren und äußeren Wandungen 34 und 36 der aufblasbaren Blasenmittel 24 gebildet. Das Aufblasfluid ist in erster Linie innerhalb des Aufblashohlraums 38 abgedichtet. In dem Fall jedoch, daß die Aufblasfluide durch die radial äußere Wandung 36 entweichen würden, und insbesondere, wenn sich eine Undichtigkeit um die Aufblaskupplungsmittel 56 herum bildet, die in der radial äußeren Wandung 36 angeordnet sind, wir alles Fluid, das so entweicht, noch in eine Sicherheitsdichtung eingeschlossen, die durch die Schweißungen 52 und 54 und die Bindung der aufblasbaren Blasenmittel 24 an die Endringe 26 und 28 gebildet wird. Die Aufrechterhaltung des Aufblasdrucks innerhalb des Packers hängt nicht von den Endringschweißungen 52 und 54 ab, wie bei der Ausführung nach dem Patent 4,337,010 von Sullaway et al..
Anschließend, nachdem die Plattform 10 an die geeignete Stelle über dem Meeresboden transportiert und auf dem Meeresboden am Ort abgesetzt ist, werden die Pfeiler 18 durch die Pfeilermäntel 14 in den Meeresboden getrieben, wie in Figur 1 schematisch dargestellt ist. Dann wird das Aufblasfluid durch die Aufblasleitungen 20 gepumpt, um die aufblasbaren Blasenmittel 24 aufzublasen, wie in Figur 3 gezeigt ist. Anschliessend wird der Ringraum 114 zwischen den oberen und unteren Packern 12 mit Mörtel gefüllt, der erhärtet und so die Stützmäntel 14 einschließlich der äußeren Gehäuse 48 mit dem Pfeiler 18 baulich verbindet. Die Blasenmittel 24 bleiben zumindest bis zur Härtung des Mörtels aufgeblasen. Die Stützschuhe 100 und 108 verhindern, daß das elastomere Material der inneren Wandung 34 zwischen dem Endring 28 und dem Pfeiler 18 aufgrund des Drucks, der von der Mörtelsäule im Ringraum 14 ausgeübt wird, ausgepreßt wird.

Alternative Ausführung nach Figur 5

Figur 5 zeigt eine abgeänderte Blasenanordnung 22A, in der die radial innere Wandung 34A der aufblasbaren Blasenmittel 24A etwas dicker als die radial innere Wandung 34 nach Figur 2 gemacht ist und übersteht und an wenigstens einen Teil der inneren Flächen 124 und 142 von vergrößertem Durchmesser der Endringe 26 und 28 gebunden ist.
Diese zusätzliche, an die Endringe 26 und 28 gebundene Fläche der radial inneren Wandung 34A, die durch die Ausführung nach Figur 5 gebildet wird, steigert die Zuverlässigkeit der zuvor erörterten Sicherheitsdichtungsanordnung, indem sie größere gebundene Fläche zwischen den aufblasbaren Blasenmitteln 24 und den Endringen 26 und 28 bildet. Die sehr hohen hydraulischen Drücke, die in dem Ringraum 114 herrschen, werden von der Stahl-an-Gummi-Bindung entlang der Flächen 144 und 145 ferngehalten.

Alternative Ausführung nach Figur 6

Eine weitere alternative Ausführung der vorliegenden Erfindung ist in Figur 6 gezeigt. Eine abgeänderte aufblasbare Blasenanordnung ist gezeigt und allgemein mit der Zahl 22B bezeichnet.
Die aufblasbaren Blasenmittel 24B sind dahingehend abgeändert, daß die eingebetteten ersten und zweiten Stützschuhmittel 100 und 108 weggelassen und durch erste und zweite ringförmige Stützschuhmittel 100B und 108B ersetzt sind, die direkt an den Endringen 26 und 28 angebracht sind. Die ersten ringförmigen Stützschuhmittel 108B sind an der inneren Bohrung 124 des axial inneren Ringteils 122 wie durch Schweißen angebracht. Die ersten ringförmigen Stützschuhmittel 100B haben ein axial inneres Ende, das sich von dem ersten Endring 26 erstreckt und eng und konzentrisch in der radial inneren Wandung 34 der aufblasbaren Blasenmittel 24B aufgenommen ist. Die zweiten ringförmigen Stützschuhmittel 108B sind ähnlich aufgebaut.
Die Stützschuhmittel 100B und 108B können jeweils aus einem ringförmigen Ring gebildet sein, der darin eingeschnittene Längsschlitze hat, die sich zu dem axial inneren Ende des Rings öffnen, so daß die Flexibilität des axial inneren Teils des Rings erhöht wird, der sich beim Aufblasen des Packers verformt.
Folglich sieht man, daß die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung sowohl die erwähnten als auch die ihr innewohnenden Ziele und Vorteile ohne weiteres erreicht. Während bestimmte bevorzugte Ausführungen der Erfindung für Zwecke der vorliegenden Offenbarung dargestellt und beschrieben wurden, können von Fachleuten in der Technik zahlreiche Änderungen in der Anordnung und in der Konstruktion der Teile und der Schritte in Übereinstimmung mit den anliegenden Ansprüchen vorgenommen werden.

Claims

1. Vorrichtung mit einem aufblasbaren Packer, enthaltend ein Gehäuse (48) mit einer Innenbohrung(50); in der Innenbohrung des Gehäuses aufgenommene ringförmige, aufblasbare Blasenmittel (24), in denen ein Aufblashohlraum (38) zum Einschluß eines Aufblasfluids bestimmt ist, die erste und zweite axiale Enden (30, 32) und radial innere (34) und äußere (37) Wandungen haben und Mittel zur Abdichtung zwischen dem Gehäuse und einem langgestreckten zylindrischem Glied (18) bilden, das in den Blasenmitteln und durch diese hindurch aufgenommen ist; und erste und zweite Endringe (26, 28), die abdichtend an dem Gehäuse angebracht sind; und bei der die radial äußere Wandung (36) der Blasenmittel (24) einen durchgehenden Aufblaseinlaß für die Blase haben und die Blasenmittel (24) Aufblaskupplungsmittel (56) enthalten, die an der radial äußeren Wandung (36) angebracht sind und eine den Aufblaseinlaß bestimmende, durchgehende Bohrung (58) enthalten, und bei der das Gehäuse (48) eine quer verlaufende, durchgehende Zutrittsöffnung (60) hat, die zu dem Aufblaseinlaß ausgerichtet ist; und einen Aufblasnippel (62), der zur abdichtenden Anlage an der Bohrung (58) der Aufblaskupplungsmittel angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der Nippel (62) von einem inneren Ende an der äußeren Wandung (36) der Blasenmittel durch die Zutrittsöffnung (60) des Gehäuses nach außen verläuft und an seinem inneren Ende mit der Bohrung (58) der Aufblaskupplung schraubverbunden ist, und daß die ersten und zweiten Endringe (26, 28) abdichtend an die ersten und zweiten Enden der Blasenmittel gebunden sind, derart, daß dadurch eine Sicherheitsdichtung gegen Leckage des Aufblasfluids durch die radial äußere Wandung (36) der Blasenmittel gebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufblasnippel (62) ein offenes äußeres Ende (66) hat, das sich über eine Außenfläche (68) des Gehäuses (42) nach außen erstreckt; und daß der Aufblasnippel abdichtend an dem Gehäuse angebracht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch einen Aufblasblock (80), der an dem Gehäuse angebracht ist und einen durchgehenden Aufblaskanal (84) bestimmt, und daß das äußere Ende (66) des Aufblasnippels (62) in dem Aufblaskanal aufgenommen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufblasnippel (62) an dem Gehäuse (48) durch Befestigungsmittel (70) mit einer Füllbuchse (72) angebracht ist, die um den Aufblasnippel herum und in der Zutrittsöffnung (60) des Gehäuses (48) aufgenommen ist, die mit einem inneren Ende (74) den Aufblaskupplungsmitteln (56) anliegt und ein äußeres Ende (76) hat, das um dieses herum an das Gehäuse und den Aufblasnippel angeschweißt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufblaskupplungsmittel (56) einen zylindrischen Kupplungskörper (86) mit einer durchgehenden Bohrung (58), mit einem Ringflansch (88), der sich von dem Körper in einer zu dessen Mittelachse im wesentlichen senkrechten Ebene nach außen erstreckt, und mit einer zylindrischen, mit Gewinde versehenen Außenfläche aufweisen;eine Gewindemutter (94) im Gewindeeingriff mit der zylindrischen, mit Gewinde versehenen Außenfläche des Kupplungskörpers; und ein Verstärkungsgewebe (96) mit einer durchgehenden Öffnung (97) zur Aufnahme des Kupplungskörpers, das zwischen dem Flansch und der Mutter eingelegt und in die radial äußere Wandung (36) der Blasenmittel (24) eingebettet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner gekennzeichnet durch erste ringförmige Stützschuhmittel (100), die in die radial innere Wandung (34) der Blasenmittel (24) eingebettet sind und ein axial äußeres Teil (102), das sich radial außerhalb wenigstens eines Teils (122 ) des ersten Endringes (26) befindet, und ein axial inneres Teil (104) haben, das sich über den ersten Endring (26) hinaus zu dem zweiten Endring (108) erstreckt; zweite ringförmige Stützschuhmittel (108), die in die radial innere Wandung der Blasenmittel eingebettet sind und ein axial äußeres Teil (110), das sich radial außerhalb wenigstens eines Teils des zweiten Endringes (28) befindet, und ein axial inneres Teil (112) haben; das sich über den zweiten Endring hinaus zu dem ersten Endring erstreckt; und axial innere Teile der ersten und zweiten ringförmigen Stützschuhmittel in einer Anordnung derart, daß sie sich beim Aufblasen der Blasenmittel mit der radial inneren Wandung radial einwärts verformen und die Blasenmittel nach deren Aufblasen gegen axiale Belastungen abstützen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Endring (26) ein axial äußeres Ringteil (116) mit einem Innendurchmesser (118) und einem Außendurchmesser (120) hat, sowie ein axial inneres Ringteil (122) mit einer Innenfläche (124) von vergrö.ßertem durchmesser und einer Außenfläche (126) von verringertem Durchmesser im Vergleich zu dem axial äußeren Ringteil des ersten Endringes; und daß die radial innere Wandung (34) der Blasenmittel (24) aus einem elastomeren Material ausgebildet ist, das an die Außenfläche von verringertem Durchmesser und an wenigstens einen Teil der Innenfläche von vergrößertem Durchmesser gebunden ist.

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8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner gekennzeichnet durch erste ringförmige Stützschuhmittel (100B), die an dem ersten Endring (26) angebracht sind und ein axial inneres Ende (131) haben, das sich von dort erstreckt und eng und konzentrisch innerhalb der radial inneren Wandung (34) der Blasenmittel (24B) aufgenommen ist; und zweite ringförmige Stützschuhmittel (108B), die an dem zweiten Endring (28) angebracht sind und ein axial inneres Ende haben, das sich von dort erstreckt und eng und konzentrisch innerhalb der radial inneren Wandung der Blasenmittel aufgenommen ist.