DE69919906T2

DE69919906T2 - Einzelventil für eine vorrichtung zur befüllung von futterrohren sowie zirkulation

Info

Publication number: DE69919906T2
Application number: DE69919906T
Authority: DE
Inventors: Albert Augustus Mullins
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2019-11-13
Also published as: NO20013895L; DE69919906D1; EP1159509A4; NO20013895D0; ATE275237T1; US6173777B1; DK1159509T3; WO2000047865A1; EP1159509B1; EP1159509A1; NO326205B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Das Gebiet dieser Erfindung betrifft das Befüllen eines Futterrohrs, während es im Loch betrieben wird, und die Zirkulation in demselben zur Unterstützung seiner korrekten Positionierung, wenn es in die Bohrlochbohrung geschoben wird.
STAND DER TECHNIK
Das Futterrohr für eine Bohrlochbohrung, die gerade gebohrt wurde, wird an der Oberfläche zusammengesetzt, wenn Verbindungsstellen hinzugefügt werden und die zusammengesetzte Vorrichtung in die Bohrlochbohrung abgesenkt wird. Wenn die Verbindungsstellen an der Oberfläche auf dem Boden des Bohrgestells hinzugefügt werden, ist es wünschenswert, das Futterrohr zu befüllen. Ein Befüllen des Futterrohrs, bevor es in die Bohrlochbohrung eingeführt wird, verhindert ein Druckungleichgewicht auf das Futterrohr, wenn es in die Bohrlochbohrung geschoben wird. Sobald das Futterrohr befüllt ist, kann es zusätzlich wünschenswert sein, eine Zirkulation durch das Futterrohr bereitzustellen, während es in die Bohrlochbohrung eingeführt wird. Vorrichtungen des Stands der Technik sind entwickelt worden, um das Futterrohr zu befüllen und eine Zirkulation darin bereitzustellen. Diese in der Vergangenheit verwendeten Vorrichtungen sind in den U.S.-Patenten 4,997,042; 5,191,939 und 5,735,348 veranschaulicht. Die in diesen Patenten veranschaulichten Vorrichtungen verwendeten Abdichtelemente, die an der Innenseite des Futterrohrs anlagen, gefolgt von einer mechanischen Setzkraft, die Öffnungen öffnete, um Zirkulation zu ermöglichen. Es wurden ebenfalls Dichtungen zwichen einem Dorn und einer beweglichen Muffe benötigt, um zur Ermöglichung von Zirkulation eine abgedichtete Verbindung beizubehalten. Das Befüllen wurde bei diesen Vorrichtungen durch Verschieben eines Ventilelements hinter eine seitliche Öffnung erreicht, um die seitliche Öffnung freizugeben und zu ermöglichen, dass sich das Futterrohr füllte. Eins der Probleme bei den Konstruktionen des Stands der Technik besteht darin, dass überschüssige Erosion an dem Ventilelement auftrat, das zum Befüllen des Futterrohrs verwendet wurde, wodurch dessen Zuverlässigkeit beeinträchtigt wurde. Zudem erfordern diese Konstruktionen des Stands der Technik mindestens zwei getrennte Ventile, eins zum Befüllen des Futterrohrs und das andere zur Bereitstellung von Zirkulation in dem Futterrohr. Um bei den Konstruktionen des Stands der Technik eine Zirkulation bereitzustellen, musste nicht nur ein Abdichtelement einen guten Abdichtsitz an der Innenseite des Futterrohrs erhalten, sondern es mussten ebenfalls die Zirkulieröffnungen unter Verwendung von Setzgewicht mechanisch freigegeben werden. Die Konfiguration und Beschaffenheit des Betriebs dieser Konstruktionen des Stands der Technik machten sie anfällig für Erosion. Zudem erfordern diese Konstruktionen des Stands der Technik zusätzliche Ventilkomponenten, um einen Druckausgleich zu ermöglichen, wenn die Pumpen nach der Zirkulation gestoppt werden.
Demgemäß besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein System zu schaffen, das die Konstruktion einer Vorrichtung vereinfacht, die zum Befüllen und zur Zirkulation eines Futterrohrs nützlich ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Futterrohr- oder Rohrbefüllungs- und -Zirkulationswerkzeug geschaffen, das Folgendes umfasst:
einen Körper mit einem inneren Durchgang, der zu mindestens einer Auslassöffnung in der Nähe eines unteren Endes des Körpers führt;
eine Dichtung, die extern am Körper befestigt ist; gekennzeichnet durch
ein Ventil in dem inneren Durchgang,
ein Stellglied an dem Ventil, das sich extern zum Körper erstreckt, wo es beim mindestens teilweisen Einführen des Körpers in das Futterrohr oder das Rohr eingreifen kann,
wobei das Ventil als Reaktion auf das mindestens teilweise Einführen und das wesentliche Entfernen des Körpers durch das Stellglied zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position im Hinblick auf das Futterrohr oder das Rohr bewegt werden kann.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Befüllen und Zirkulieren eines Futterrohrs oder Rohrs geschaffen, das Folgendes umfasst:
Senken eines Körpers mit einer externen Dichtung und einem Durchgang mindestens teilweise in das Futterrohr oder Rohr, ohne dass die Dichtung das Futterrohr oder Rohr berührt; gekennzeichnet durch
Bereitstellen eines Ventils in dem Durchgang;
Bereitstellen eines Stellglieds für das Ventil, das extern an dem Körper befestigt ist;
Öffnen des Ventils durch den Eingriff des Stellglieds in das Futterrohr oder Rohr nur als Folge des Senkens.
Die vorliegende Erfindung kann einen oder mehrere der folgenden Punkte bereitstellen:

(a) ein Füll- und Zirkulationsventil, das als einzelne Einheit konstruiert ist, die im Wesentlichen einen langen Strömungsweg bereitstellt, um Erosionswirkungen zu minimieren und den Betrieb zu vereinfachen,
(b) Beseitigung der Verwendung von zusätzlichen Ventilen, die für den Druckausgleich erforderlich sind, wenn die Pumpen ausgeschaltet sind,
(c) vereinfachte Konstruktion und niedrigere Herstellungskosten der Vorrichtung,
(d) eine Vorrichtung mit einem Einzelventil ist so konfiguriert, dass es sich leicht vollständig öffnet.

Einige Einzelheiten einer Ausführungsform der Erfindung sind unten gegeben:
eine Futterrohr- oder Rohrbefüllungs- und Zirkulationsbaugruppe ist veranschaulicht, wobei ein Einzelventil zum Befüllen des Futterrohrs und zur Bereitstellung von Zirkulation in dem Futterrohr sowie zur Bereitstellung von Druckausgleich, wenn sich das Einzelventil in der offenen Position befindet, verwendet wird. Das Ventil ist so konstruiert, dass es beim Einführen in das obere Ende des Futterrohrs geöffnet wird. Zum Befüllen des Futterrohrs wird nur das Ventil in das obere Ende des Futterrohrs eingeführt, woraufhin das Ventil vollständig geöffnet wird, so dass Fluid ohne einen Druckabfall oder eine Erosion eines der Ventilelemente in das Futterrohr gepumpt werden kann. Für die Zirkulation wird die Vorrichtung weiter in das Futterrohr geschoben, bis eine Becherdichtung die Oberseite des Futterrohrs abschließt. Sobald in diesem Zustand eine Strömung eingeleitet ist, startet der Innendruck in dem Futterrohr bei sehr geringem angewendeten Druck die Zirkulation durch das Futterrohr. Während sich das Ventil in der vollständig geöffneten Position befindet, werden Erosionswirkungen von der Strömung während des Befüllens und Zirkulierens beseitigt. Zusätzlich können die Pumpen bei in dem Futterrohr befindlicher Becherdichtung und vollständig geöffnetem Ventil gestoppt werden und ein Druckausgleich erfolgt ohne Beschränkung oder Verzug durch das vollständig geöffnete Ventil.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 ein Aufriss der Vorrichtung ist, wobei sich das Einzelventil in der geschlossenen Position befindet.
2 die Ansicht aus 1 ist, wobei das Einzelventil in das Futterrohr eingeführt ist und sich in der offenen Position befindet, um das Futterrohr zu befüllen.
3 die Ansicht aus 2 ist, außer dass die Vorrichtung in das Futterrohr vorgeschoben wurde, so dass an ihrem Innendurchmesser eine Abdichtung bereitgestellt wird, und sich das Ventil für die Zirkulation und den nachfolgenden Druckausgleich in der vollständig offenen Position befindet.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Unter Bezugnahme auf 1 wird die Vorrichtung A von dem Antrieb des Oberteils (nicht gezeigt) gestützt und weist ein Oberteil der Unterwasservorrichtung 10 mit einem inneren Durchgang 12 auf. Der innere Durchgang 12 ist für das Befüllen des Futterrohrs 14 und die Bereitstellung von Zirkulation in dem Futterrohr 14 mit den Schlammpumpen (nicht gezeigt) verbunden. Das Oberteil der Unterwaservorrichtung 10 ist am Gewinde 18 mit dem Körper 16 verbunden. Eine Becherdichtung 20 ist an der Muffe 22 befestigt, wobei ein Stützring 24 dazwischen befestigt ist. Die Dichtung 28 dichtet zwischen der sich drehenden Muffe 22 und dem stationären Körper 16 ab. Ein Passring 38 ist am Körper 16 befestigt und positioniert die Vorrichtung A beinahe in der Mitte des Futterrohrs 14, um das einfache Einführen der Vorrichtung in das obere Ende des Futterrohrs zu ermöglichen. Eine Muffe 36 hält die Becherdichtung 20 am Platz, während eine Mutter 34, die am Körper 16 befestigt ist, den Passring 38, die Muffe 36, die Becherdichtung 20, den Stützring 24 und die Muffe 22 in relativ loser Position am Körper 16 hält. Der Körper 16 ist mit einem Abstandshalter 35 verbunden, der eine Verlängerung des Durchgangs 12 bereitstellt. Der Ventilkörper 40 ist am Abstandshalter 35 befestigt. Die Größe des Ventilkörpers 40 kann größer als der Abstandshalter 35 sein, so dass der Strömungsdurchgang, selbst wenn das Ventilelement 41 nicht vollständig geöffnet ist, immer noch genauso groß oder größer durch den Ventilkörper 40 ist als der Durchgang 12. Das geschlossen gezeigte Ventilelement 41 (Kugelventil) wird mit der oberen Ventildichtung 42, der unteren Ventildichtung 43 und dem Unterteil der Unterwasservorrichtung 45 in seiner Position im Ventilkörper 40 gehalten. Das Ventil kann von unterschiedlichem Typ sein, beispielsweise ein Stopfenventil, ein Hülsenschieber oder ein Klappenventil, um einige Optionen zu nennen. Ein Stellglied in Form eines Ventilarms (oder Hebels) 44 ist am Ventilschaft 46 außen am Ventilkörper 40 befestigt. Der Ventilschaft 46 ist am Ventilelement 41 befestigt, um die offene/geschlossene Drehposition des Ventilelements 41 zu steuern. Der Passring 53 ordnet das Ventil B nahezu mittig im Futterrohr an und schützt den Ventilarm 44 während der Einführung in das obere Ende des Futterrohrs. Es können andere Rohre als Futterrohre mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Futterrohre sind dafür gedacht, Rohre, wie beispielsweise Förderrohre und Gestängerohre und Leitungen, zu bedecken. Diese Zentrierwirkung stellt sicher, dass sich der Arm oder Hebel 44 um etwa 90° oder für die Öffnung des Ventils ausreichend dreht. Der Ventilarm 44, der mit in geschlossener Position befindlichem Ventilelement 41 gezeigt ist, ist durch seinen Kontakt mit dem Passring 53 in der Drehung beschränkt. Das Gewicht des Ventilarms 44 und das Drehmoment zur Bewegung des Ventilelements 41 kann so beschaffen sein, dass das Gewicht des Ventilarms 44 das Ventilelement 41 in die geschlossene Position dreht, wenn das Ventil nicht in das Futterrohr 14 eingeführt ist. Eine Federunterstützung ist ebenfalls möglich.
Unter Bezugnahme auf 2 wird die Vorrichtung A gesenkt, so dass das Ventil B vollständig in das obere Ende des Futterrohrs 14 eingeführt ist. Wenn die Vorrichtung A gesenkt wird, wird das Unterteil der Unterwasservorrichtung 45 in der Nähe der Mitte des Futterrohrs angeordnet und der Passring 53 zentriert des Weiteren das Ventil B, der Ventilarm 44 wird durch Kontakt mit dem oberen Ende des Futterrohrs 14 gedreht, so dass er das Ventilelement 41 vollständig öffnet, wenn der Ventilarm 44 vollständig in das Futterrohr 14 eingeführt ist. In dieser Position können die Pumpen gestartet werden und das Futterrohr 14 wird gefüllt, wenn das Fluid durch den Durchgang 12 durch das vollständig geöffnete Ventilelement 41 und aus den Öffnungen 47 heraus strömt. Es besteht keine Beschränkung in diesem Strömungsdurchgang, da das Ventilelement 41, wenn es sich in der vollständig geöffneten Position befindet, eine Bohrungsröße aufweist, die der Bohrung 12 oder einer Öffnung 47 entspricht oder diese übersteigt.
Unter Bezugnahme auf 3 werden die Vorrichtung A und das Ventil B weiter gesenkt, so dass die Becherdichtung 20 in das Innere des Futterrohrs 14 eingreift. Wenn die Schlammpumpen wieder eingeschaltet werden, strömt das Fluid in dieser Position durch das vollständig geöffnete Ventilelement 41 und aus den Öffnungen 47 heraus. Da das obere Ende des Futterrohrs 14 nun durch die Becherdichtung 20 abgedichtet ist, entwickelt sich ein Druck im Futterrohr 14 und die Zirkulation des Futterrohrs kann stattfinden, wenn Druck aus den Schlammpumpen zum Boden des Futterrohrs herab und heraus und um seine äußere Rückseite herum zur Oberfläche gedrückt wird. Dieser Vorgang kann für jede Futterrohrstütze, die hinzugefügt wird, wiederholt werden. Während Becherdichtungen für den Abdichtmechanismus 20 gezeigt worden sind, ist Fachleuten ersichtlich, dass andere Arten von Dichtungen verwendet werden können, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen. Zudem kann die Konfiguration des inneren Auftbaus des Ventils im Körper 40 abgeändert werden, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen. Daher können anstelle der Verwendung eines Kugelventils andere Arten von Ventilelementen verwendet werden, um die Strömung von Fluid durch die Erfindung zu steuern. Es ist wünschenswert, dass sich das Ventilelement 41 im Körper 40 in der geschlossenen Position befindet, wenn die Bohrgestellpumpen nicht laufen, so dass kein Restschlamm in dem Durchgang 12 auf den Bohrgestellboden verschüttet wird, wenn das Ventil B oben aus dem Futterrohr herausgezogen wird. Eine andere Eigenschaft von Ventil B besteht darin, dass das Ventilelement 41 vor dem Herausziehen der Becherdichtung 20 aus dem Futterrohr nach dem Zirkulieren das Futterrohrs und vor dem Hinzufügen eines anderen Abschnitts von Futterrohr das vollständige uneingeschränkte Ablassen von überschüssigem Druck durch die Öffnungen 47 und den Durchgang 12 heraus ermöglicht, wo der Druck an einer Stelle in der Nähe der Bohrgestellpumpen (nicht gezeigt) automatisch abgelassen wird. Daher besteht ein anderer Zweck des Ventilelements 41 darin, zu verhindern, dass Bohrgestellpersonal die Becherdichtungen 20 aus dem Futterrohr 14 herauszieht, während Druck in dem ringförmigen Raum 73 vorhanden ist.
Die vorangehende Offenbarung und Beschreibung der Erfindung sind veranschaulichend und erläuternd und es können verschiedene Veränderungen der Größe, Form und Materialien sowie der Einzelheiten der veranschaulichten Konstruktion vorgenommen werden, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen.

Claims

Futterrohr (14) oder Rohrbefüllungs- und Zirkulationswerkzeug, das Folgendes umfasst: einen Körper (16, 40) mit einem inneren Durchgang (12), der zu mindestens einer Auslassöffnung in der Nähe eines unteren Endes des Körpers führt; eine Dichtung (20), die extern am Körper (16) befestigt ist; gekennzeichnet durch ein Ventil (41, 42, 43, 46) in dem inneren Durchgang (12), ein Stellglied (44) an dem Ventil (41, 42, 43, 46), das sich extern zum Körper (16) erstreckt, wo es beim mindestens teilweisen Einführen des Körpers in das Futterrohr oder das Rohr eingreifen kann, wobei das Ventil als Reaktion auf das mindestens teilweise Einführen und das wesentliche Entfernen des Körpers (16) durch das Stellglied (44) zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position im Hinblick auf das Futterrohr (14) oder das Rohr bewegt werden kann.
Werkzeug nach Anspruch 1, wobei: das Stellglied einen Hebel (44) umfasst, der sich bei mindestens teilweisem Einführen des Körpers (16, 40) ausreichend in einer ersten Richtung dreht, um das Ventil (41, 42, 43, 46) in der offenen Position anzuordnen.
Werkzeug nach Anspruch 2, wobei: sich der Hebel (44) beim Zurückziehen des Körpers (16, 40) aus dem Futterrohr (14) oder dem Rohr in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung dreht.
Werkzeug nach Anspruch 3, wobei: das Gewicht des Hebels (44) den Hebel zwingt, sich beim Zurückziehen des Körpers (16, 40) aus dem Futterrohr (14) oder dem Rohr in der zweiten Richtung zu drehen.
Werkzeug nach Anspruch 4, wobei der Hebel (44) in Richtung der Bewegung in die zweite Richtung vorgespannt ist.
Werkzeug nach Anspruch 2, wobei: das Ventil (41, 42, 43, 46) bei teilweise in das Futterrohr (14) oder das Rohr eingeführtem Körper (14, 40) unabhängig von dem Grad des Innendrucks in dem inneren Durchgang (12) offen bleibt.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: das Ventil (41, 42, 43, 46) einen Querschnittsbereich in seiner offenen Position aufweist, der gleich oder größer als der kleinste Querschnittsbereich des inneren Durchgangs (12) ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: das Ventil (41, 42, 43, 46) zum Befüllen offen angeordnet ist, wenn die Dichtung (20) nicht in Kontakt mit dem Futterrohr (14) und der Körper (16, 40) mindestens teilweise in das Futterrohr (14) oder das Rohr eingeführt ist, und das Ventil (41, 42, 43, 46) zum Zirkulieren und nachfolgendem Druckausgleich offen angeordnet ist, wenn die Dichtung (20) in Kontakt mit dem Futterrohr (14) oder Rohr ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das des Weiteren Folgendes umfasst: einen Ring (53), der an dem Körper (16, 40) befestigt ist, um sein mittiges Anordnen in dem Futterrohr (14) oder Rohr zu unterstützen und das Stellglied (44) zu schützen, wenn es in das Futterrohr (14) oder Rohr eingeführt wird.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: das Stellglied (44) aufgrund seines Kontakts mit dem Futterrohr (14) oder Rohr um etwa 90° gedreht wird, wobei das Stellglied (44) in das Futterrohr (14) oder Rohr eindringt, wenn der Körper (16, 40) weiter gesenkt wird.
Verfahren zum Füllen und Zirkulieren eines Futterrohrs oder Rohrs, das Folgendes umfasst: Senken eines Körpers (16, 40) mit einer externen Dichtung (20) und einem Durchgang (12) mindestens teilweise in das Futterrohr (14) oder Rohr, ohne dass die Dichtung (20) das Futterrohr (14) oder Rohr berührt; gekennzeichnet durch Bereitstellen eines Ventils (41, 42, 43, 46) in dem Durchgang (12); Bereitstellen eines Stellglieds (44) für das Ventil (41, 42, 43, 46), das extern an dem Körper (16, 40) befestigt ist; Öffnen des Ventils (41, 42, 43, 46) durch den Eingriff des Stellglieds (44) in das Futterrohr (14) oder Rohr nur als Folge des Senkens.
Verfahren nach Anspruch 11, das des Weiteren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Durchgangs durch das Ventil, der einen Querschnittsbereich aufweist, der mindestens so groß ist wie der Durchgang in dem Körper.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, das des Weiteren Folgendes umfasst: weiteres Senken des Körpers (16, 40), um die externe Dichtung (20) in Kontakt mit dem Futterrohr (14) oder Rohr zu bringen; Offenhalten des Ventils während des weiteren Senkens.
Verfahren nach Anspruch 13, das des Weiteren Folgendes umfasst: Zirkulieren von Druckfluid durch den Durchgang (12) in dem Körper (16, 40); Verwenden der Dichtung (20), um zu verhindern, dass während des Zirkulierens Fluid aus dem Futterrohr (14) oder Rohr austritt; Druckausgleich durch das Ventil (41, 42, 43, 46) nach dem Entfernen des Druckfluids.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, das des Weiteren Folgendes umfasst: Füllen des Futterrohrs (14) oder Rohrs durch das offene Ventil (41, 42, 43, 46).
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, das des Weiteren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Hebels (44) als Stellglied; Drehen des Hebels (44) durch seinen Kontakt mit dem Futterrohr (14) oder Rohr.
Verfahren nach Anspruch 16, das des Weiteren Folgendes umfasst: Drehen des Hebels (44) in eine vollständig geöffnete Position des Ventils (41, 42, 43, 46) durch Senken des Körpers (16, 40).
Verfahren nach Anspruch 17, das des Weiteren Folgendes umfasst: Verwenden des Gewichts des Hebels (44) zum Schließen des Ventils (41, 42, 43, 46) beim Anheben des Körpers (16, 40).
Verfahren nach Anspruch 18, das des Weiteren Folgendes umfasst: Vorspannen des Hebels (44) in Richtung der geschlossenen Position des Ventils (41, 42, 43, 46).
Verfahren nach Anspruch 17, das des Weiteren Folgendes umfasst: Einführen des Hebels (44) in das Futterrohr (14) oder Rohr als Folge des Senkens.
Verfahren nach Anspruch 17, das des Weiteren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Rings (53) an dem Körper (16, 40), um das mittige Anordnen des Körpers (16, 40) in dem Futterrohr (14) oder Rohr zu unterstützen; Verwenden des Rings (53), um den Hebel (44) zu schützen, wenn der Hebel (44) in das Futterrohr (14) oder Rohr geschoben wird.