DE8214178U1 - Sicherheitsventil fuer ein bohrstrangrohr - Google Patents
Sicherheitsventil fuer ein bohrstrangrohrInfo
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- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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- E21B21/10—Valve arrangements in drilling-fluid circulation systems
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- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B34/00—Valve arrangements for boreholes or wells
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- E21B34/08—Valve arrangements for boreholes or wells in wells responsive to flow or pressure of the fluid obtained
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Description
Sicherheitsventil für ein Bohrstrangrohr
Die Erfindung betrifft ein fluiddruck-betätigtes Sicherheitsventil,
das in einem Bohrstrang normale gewollte Strömung von Fluiddruck ermöglicht und anomale ungewollte Rückströmung
von Fluiddruck verhindert.
Sicherheitsschwimmerventile werden benutzt, um beim Absenken in das Bohrloch ein Verstopfen der Bohrkronenspüldüse mit
Bohrklein und beim Ansetzen von Bohrstrangsektionen eine Rückströmung zu verhindern sowie beim Ausfahren des Bohrstranges;
die Verwendung einer Spülschlammpille (mud pill) entbehrlich
zu machen, da der Spülschlamm im Bohrrohr nach unten "ausgerüttelt"
werden kann. Erhältlich sind Schwimmerventile als vollständig geschlossene Ventile oder als Ventile mit kontrollierter
bzw. gewollter Durchlässigkeit wie z.B. Klappenventile, deren Klappe ein kleines Loch aufweist. Das Ventil
mit gewollter Durchlässigkeit läßt eine langsame, beherrschte Auffüllung des Bohrrohres zu und ermöglicht bei einem Ausbruch
eine exakte Messung des Bohrrohrdruckes. Diese Schwimmerventile werden gelegentlich als Bohrstrang-Absperrvorrichtungen
bzw. -Preventer oder als Sicherheitsventile benutzt, sind jedoch wegen der raschen Beschädigung und Abnutzung
durch die Spülflüssigkeit im allgemeinen nicht zuverlässig.
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-s Als Rückschlagventile ausgebildete, einsenkbare Sicherheitsventile,
die eine Flüidströmung nur in einer Richtung ermöglichen, sind ebenfalls erhältlich und werden benutzt, um
"\ Rückströmung und Gas- oder Ölausbrüche zu verhindern. Das
\ Rückschlagventil-Werkzeug bzw. die Rückschlagventil-Einheit
jj. wird üblicherweise über Tage bereitgehalten und nur bei Auftreten
eines Gas- oder Ölausbruches in den Bohrstrang ein- |i· gebaut; es besteht daher keine Gefahr, daß sie durch die Spül-H
flüssigkeit beschädigt oder abgenutzt v;ird. In akuten Streß—
Situationen, z.B. bei einem Ausbruch, besteht jedoch die Ge-
•fe fahr, daß die Bohrmannschaft das das Rückschlagventil enthal-
tende Werkzeug verkehrt herum oder nicht ordnungsgemäß ein-
baut, so daß es dem bestehenden Rückstrom nicht standhält.
Auch kann es in einem Gefahrenfall und bei allgemeiner Aufregung
vorkommen, daß die Bohrmannschaft nicht daran denkt,, daß zuvor in den Bohrstrang eingebaute andere Werkzeuge entfernt
werden müssen, bevor das Rückschlagventil-Werkzeug eingebaut
werden kann.
Aus der CA-PS 1 058 477 ist ein anderes Bohrstrang-Sicherheits-Schwimmerventil
bekannt, das Einrichtungen hat, die das Schließen des Ventils verzögern und eine Rückströmung von
unter anomalen Drücken stehenden Fluiden durch das Bohrrohr * verhindern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein auf Fluiddruck
ansprechendes, im Bohrloch zu verwendendes Sicherheitsventil zu schaffen, das in den Innenkanal eines Bohrstrangrohres
einbaubar ist und bei in das Bohrloch eingefahrenem Bohrstrangrohr
die Flüidströmung durch den Innenkanal zu beherrschen vermag und den herkömmlichen Schwimmer- und einsenkbaren
Rückschlagventilen hinsichtlich der Betriebs- und
Sieherneitsmerkmale überlegen ist.
ermöglicht das Sicherheitsventil das kontrollierte Auffüllen und Entleeren des Bohrrohres beim Ein- und Ausfahren in und
aus dem Bohrloch. In der durch unter Pumpendruck stehendes Fluid erreichten vollen Offenstellung des Sicherheitsventils
ist die Beziehung zwischen dem Ventilsitz und dem verstellten Ventilschaft so, daß ihre Abnutzung durch den Bohrschmand bei
normalen Bohrarbeiten so gering wie möglich gehalten ist. Im Falle einer ungewollten aufwärtsgerichteten Rückströmung im
Bohrrohr, die den am Sicherheitsventil herrschenden Differential
fluiddruck übersteigt, schließt das Sicherheitsventil rasch und verhindert, daß Fluid durch es hindurch nach oben
strömt.
Das Sicherheitsventil hat ein Ventilgehäuse mit als Endkappen
ausgebildeten Verschlußvorrichtungen und ist in einem vergrößerten Abschnitt des Innenkanals und einer umgebenden Wand
einer unteren Sektion des Bohrstranges axial gehalten und zentriert. Zwischen den Verschlußvorrichtungen und der umgebenden
V/and erstrecken sich radial mit Umfangszwischenabstand angeordnete Abstandshalter und bilden einen Fluidkanal
rings um das Ventilgehäuse, das zwischen mit axialem Abstand angeordneten kreisr:ingförmigen Schultern an der unteren
Sektion und einer an dieser befestigten, sich anschließen den oberen Sektion des Bohräitrangrohres eingespannt ist. Die
obere Sektion hat einen inneren Fluidkanal und einen darin
/4
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem im Bohrloch verwendbaren
Drei-Stellungs-Schwimmersicherheitsventil gelöst, § das mit seinen Ausgestaltungen in den Patentansprüchen ge- j
kennzeichnet ist. f
Das Sicherheitsventil gemäß der Erfindung wird und bleibt in Gen Bohrstrang eingebaut, um im Bohrloch selbsttätig zu j
schließen, wenn bei einem Gas- oder Ölausbruch von der Bohr- \
mannschaft über Tage die richtigen Maßnahmen nicht durchge- §
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angeordneten Ventilsitz, an den eine komplementäre Fläche eines Ventilkopfes anlegbar ist, der an einem in den Verschlußvorrichtungen
und im Ventilgehäuse verschieblich angeordneten
Ventilschaft befestigt und zusammen mit diesem bewegbar ist.
Das Ventilgehäuse weist eine abgedichtete Kammer auf, die durch eine Zwischenfläche oder -schulter in eine große obere
und eine kleinere untere Bohrung unterteilt ist. Die Zwischenschulter bildet ein Anschlagglied, an dem normalerweise ein
als Bund ausgebildetes Abstützglied anliegt. Das Abstützglied ist in der großen Bohrung verschieblich und am Ventilschaft
befestigt und vermag eine obere, als Rückstellfeder dienende Schraubendruckfeder abzustützen und zusammenzudrücken, die
einen oberen Abschnitt des Ventilschaftes umschlingt.
Der Ventilschaft hat einen vergrößerten Zwischenabschnitt, der eine Scheibe bildet. Die Scheibe hat eine obere Schulter,
die sich zum Zusammendrücken der Feder an das Abstützglied anlegen läßt und dieses zu verstellen vermag, und eine untere
Schulter zum Abstützen und Zusammendrücken einer als Rückstellfeder dienenden Schraubendruckfeder, v/elche einen unteren
Abschnitt des Ventilschaftes in der unteren, kleineren
Bohrung der Ventilkammer umschlingt. Die einander gegenüber angeordneten oberen und unteren Schraubendruckfedern wirken
als Rückstellfedern gegen die entgegengesetzten Verschlußvorrichtungen
des Ventilgehäuses und gegen die Scheibe, um den Ventilschaft und dadurch den an diesem befestigten Ventilkopf
in einer normalen Zwischenstellung bzw. teilweisen Offenstellung mit annäherndem Gleichgewicht zu halten, in
der beim Ein- und Ausfahren des Bohrstranges in und aus dem Bohrloch Fluid durch den Bohrstrang strömen kann.
Nach dem Absenken des Bohrstranges in das Bohrloch wirkt 'die
zusätzliche abwärtsgerichtete Kraft der Spülflüssigkeit, die
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mit Pumpendruck durch den Bohrstrang nach unten und im umgebenden Ringraum nach oben gefördert wird, gegen den Ventilkopf,
überwindet unter Zusammendrückung der unteren Schraubendruckfeder deren Widerstand und bewegt den Ventilkopf in eine
volle Offenstellung.
Ein entgegenwirkender Differentialfluidrückdruck von anomaler
oder größerer Stärke wirkt zusammen mit der unteren Schraubendruckfeder nach oben gegen Flächen am Ventilschaft und an
der Unterseite des Ventilkopfes, überwindet den entgegenwirkenden kleineren, abwärtsgerichteten Differentialfluiddruck
auf den Ventilkopf und den Widerstand der oberen Schraubendruckfeder, drückt letztere zusammen und schließt
das Sicherheitsventil, um den Fluidrückstrom durch das Ventil zu unterbrechen.
Ein Ausführungsb'ispiel der Erfindung wird im folgenden anhand
schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Teil eines Bohr- - stranges und ein darin angeordnetes Sicherheitsventil
gemäß der Erfindung, das in seiner ncrmalen
Te11offenstellung gezeichnet ist,
Fig. 2 einen Fig. 1 ähnlichen Axialschnitt in der vollen Offenstellung des Sicherheitsventils, in das es von
Spülflüssigkeit bewegt worden ist, die von nicht dargestellten herkömmlichen - über Tage aufgestellten
Pumpen durch den Bohrstrang und Kanäle in der Bohrkrone nach unten und durch den Ringraum nach oben
gefördert wird,
Fig. 3 einen Fig. 1 und 2 ähnlichen Axialschnitt in der Schließstellung des Sicherheitsventils, in die es
durch einen Fluidrückstrom unter anomalem, größerem Differential druck bewegt worden ist, und
Fig. 4 den Schnitt 4-4 in Fig. 1, der die Konfiguration des Ventilgehäuses und einer daran befestigten Ver-
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Schlußvorrichtung mit Abstandshaltern erkennen läßt, die zwischen dem Ventilgehäuse und der Wand des Bohrstrangrohres
einen Fluidkanal bilden.
In den Zeichnungen ist ein in einem Bohrloch verwendbares Mehr- oder Drei-Stellungs-Sicherheitsventil V dargestellt,
das in einem Verbindungsstück eines Bohrstrangrohres S angeordnet
ist. Das Sicherheitsventil V ist so ausgelegt, daß es eine Fluidströmung unter normalem Druck durch einen Innenkanal
P des Bohrstrangrohres S ermöglicht, eine Flridrückströmung
unter anomalem übermäßigem Druck durch den Innen— kanal P jedoch verhindert- Der Teil des Bohrstrangrohres S,
in dem das Sicherheitsventil V angeordnet ist, umfaßt einen oberen Endabschnitt einer unteren rohrförmigen Sektion eines
Bohrrohres Sl und einen unteren konischen Endabschnitt einer oberen rohrförmigen Sektion eines Bohrrohres S2, die in eine
komplementäre konische Bohrung im oberen Endabschnitt der unteren Sektion Sl eingeschraubt ist.
An die konische Bohrung in der unteren Sektion Sl schließt sich ein auch als Kammer oder Bohrung bezeichneter vergrößerter
Abschnitt Pl des Innenkana?s P an, in den das Ventilgehäuse VB des Sicherheitsventils V eingesetzt ist. Gegen
axiale Bewegung ist das Ventilgehäuse VB dadurch gesichert, daß an ihm das untere Ende der oberen Sektion S2 und eine
untere Schulter oder zurückgesetzte radiale Fläche des sich an den Irnenkanal P anschließenden vergrößerten Abschnitts
Pl anliegen. Das untere Endstück der Sektion S2 hat einen auch als Kammer oder Bohrung bezeichneten zweiten, kleineren
vergrößerten Abschnitt P2 des Innenkanals P, in den ein Ventilsitz VS eingesetzt und durch zweckdienliche Mittel unter
Abdichtung gehalten ist.
Das Ventilgehäuse VB des Sicherheitsventils V hat einen Zylinder
20 und eine abgedichtete Innenkammer, die von einem an
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einer Zwischenstelle angeordneten, sich von der Seitenwand :
nach innen erstreckenden Anschlagglied 20a unterteilt wird. 't
Das Anschlagglied 20a kann von einem Feder- bzw. Sprengring, $·
einer zurückgesetzten Schulter oder radialen Fläche gebildet ψ
sein, die zwischen einer oberen oder großen oberen Bohrung |
und einer sich an sie anschließenden unteren oder kleineren | unteren Bohrung angeordnet ist, wobei diese Bohrungen durch
an entgegengesetzten Enden des Zylinders 20 befestigte obere I
und ünter-e VersehluSvorricfrtungen 22, die bsirs gezeigten Bei- |
spiel als Endkappen ausgebildet sind, eingeschlossen und ab- I
gedichtet sind. |
Die Verschlußvorrichtungen 22 sind auf den Zylinder 20 auf- f
geschraubt. Jede von ihnen weist mit ümfangszwischenabstand I
angeordnete Vorsprünge oder Abstandshalter 22a auf, die fj
zwischen sich Fluidkanäle bilden, sich radial erstrecken und |'
an der Innenfläche einer Seitenwand der Sektion Sl anliegen, f !
welche den vergrößerten Abschnitt Pl des Innenkanals P und |
das im Abstand von ihr angeordnete Ventilgehäuse VB umschließt. S,
Die Verschlußvorrichtungen 22 haben axial miteinander fluch- jj
tende und mit Zwischenabstand angeordnete Mittelbohrungen |
und ungeteilte, O-Ringen ähnliche Dichtungen, in denen mit i
Abdichtung ein Ventilschaft 30 verschieblich geführt ist, |
der die Innenkammer des Ventilgehäuses VB durchdringt. I
Der Ventilschaft 30 hat einen oberen flanschseitigen End- ^
abschnitt 30a und einen unteren Endabschnitt 30b. Die End- |
abschnitte 30a und 30b sind durch einen als Abstützung wirkenden vergrößerten Mittelabschnitt in Gestalt eines Bundes
bzw. einer Scheibe 30c getrennt, die am Ventilschaft 30 befestigt und zusammen mit ihm beweglich ist.
Am oberen Endabschnitt 30a ist ein abnehmbarer und auswechselbarer
Ventilkopf 32 befestigt, der vorzugsweise konisch oder \
/8
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kegelförmig aus einem zweckdienlichen abnutzungs- und erosionsfesten
Werkstoff, z.B. aus Wolframkarbid, hergestellt und durch Verkeilen und Hartlöten an einem Stützkörper befestigt
ist, welcher am Endabschnitt 30a durch Verschrauben oder auf andere Weise befestigt ist. Der Ventilkopf 32 weist eine
glatte konische Außenfläche auf, die an die glatte, komplementär-konische Innenfläche, welche die konische Bohrung des
Ventilsitzes VS umgibt, unter Abdichtung anlegbar ist.
Um bei Fehlen eines Differentialfluiddruckes am Sicherheitsventil V den Ventilschaft 30 und den an ihm befestigten Ventilkopf
32 in bezug auf den Ventilsitz VS in eine normale Teiloffenstellung zurückzustellen und in dieser Stellung zu
halten, sind als zusammendrückbare Vorspannmittel eine obere und eine untere Schraubendruckfeder 34 bzw. 36 vorgesehen,
die mit axialem Zwischenabstand angeordnet sind und als Rückstellfedern wirken.
Die obere Schraubendruckfeder 34 umschlingt den oberen End- j
abschnitt 30a des Ventilschaftes 30 und erstreckt sich axial ]
in der großen oberen Bohrung zwischen der oberen Verschluß- ]
Vorrichtung 22 und einem großen, beweglichen Abstützglied 38, j
das beim gezeigten Beispiel als Ring oder Zwischenscheibe \
ausgebildet ist, den Ventilschaft 30 umschließt und so vor- s
gespannt ist, daß es am Anschlagglied 20a des Ventilgehäuses i
VB zwischen der oberen und der unteren Bohrung der· Innen— kammer anliegt.
Die untere Schraubendruckfeder 36 ist in der kleineren unteren Bohrung der Innenkammer angeordnet, umschlingt den unteren
Endabschnitt 30b des Ventilschaftes 30 und erstreckt sich zwischen der unteren Verschlußvorrichtung 22 und der
Scheibe 30c, welche dadurch zur Anlage am Abstützglied 38 ]
vorgespannt ist. I
/9
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Der Ventilsitz VS ist vorzugsweise ein zusammengesetztes Bauteil
mit einem inneren Ventilsitzeinsatz 40, der die konische oder kegelförmige Innenbohrung und Fläche aufweist, an die
der komplementär-konische Ventilkopf 32 abdichtend anlegbar ist. Der Ventilsitzeinsatz 40 ist vorzugsweise aus einem
zweckdienlichen abnutzungs- und erosionsfesten Werkstoff, z.B. aus Wolframkarbid, hergestellt, in einen äußeren Mantel
oder becherförmigen Stützkörper aus Metall eingesetzt und mit diesem durch Hartlöten verbunden.
Der Ventilsitz VS ist im vergrößerten Abschnitt P2 des Innenkanals
P in der oberen Sektion S2 des Bohrstrangrohres S durch eine beim gezeigten Beispiel als Feder- oder Sprengring
ausgebildete Haltevorrichtung 42 gehalten, welche in eine Innennut im unteren Endstück der Sektion S2 eingesetzt und
eingerastet ist.
Bei Bedarf können zwei mit axialem Abstand angeordnete ungeteilte Dichtungen 44, die beim gezeigten Beispiel O-Ringe
sind, vorgesehen sein, die den Ventilsitz VS umschlingen und an dieser Stelle den Durchtritt von unter Druck stehendem
Fluid verhindern.
Gemäß Fig. 1 wird der Ventilkopf 32 bei Nichteinwirkung eines Differentialdruckes durch die abwärtsgerichtete Kraft, welche
von der gegen das fest anliegende Abstützglied 38 etwas zusammengedrückten
oberen Schraubendruckfeder 34 ausgeübt wird, und durch die entgegenwirkende, aufwärtsgerichtete Kraft,
welche von der etwas zusammengedrückten unteren Schraubendruckfeder 36 ausgeübt wird, in der gezeichneten normalen
Teiloffenstellung gehalten.
Die untere Schraubendruckfeder 36 übt eine Kraft aus, die genügt, um den Ventilkopf 32 nach oben zu verstellen und die
Scheibe 30c in der Mitte des Ventilschaftes 30 an das große
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Abstützglied 38 anzulegen, aber nicht ausreicht, um das Abstützglied
38 nach oben zu verstellen, die Schraubendruckfeder 34 weiter zusammenzudrücken und die von letzterer ausgeübte
Kraft zu überwinden.
Ferner sind die Querschnittsflächen auf jeder der entgegengesetzten
Seiten des Ventilkopfes 32 und des Ventilschaftes 30 zumindest annähernd gleich und für die Heranführung von
Fluiddruck zugänglich. Gleiche Fluiddrücke, die an die entgegengesetzten Seiten von gleichgroßer Querschnittsfläche
gleichzeitig herangeführt werden, gleichen sich somit gegenseitig aus und halten das Sicherheitsventil V in der dargestellten
Teiloffenstellung.
Dies ist im wesentlichen die Situation, wenn der Bohrstrang
mit dem eingebauten Sicherheitsventil V mit der üblichen und normalen kleinen Geschwindigkeit in das Bohrloch eingefahren
und ausgefahren wird. Das Fluid im Bohrstrang wird an beide Seiten des Ventilkopfes 32 herangeführt, der in der Teiloffenstellung
verharrt. Wenn jedoch das Sicherheitsventil V einem Differentialfluiddruck oder, beispielsweise, einem größeren
abwärtsgerichteten Druck ausgesetzt wird, weil mit Pumpen Spülflüssigkeit
durch den Innenkanal P und eine Bohrkrone B nach unten und durch den Ringraum A nach oben gefördert wird,
wird der Ventilkopf 32 in die in Fig. 2 dargestellte volle Offenstellung bewegt.
Durch das Verstellen des Ventilkopfes 32 in die volle Offenstellung
verschiebt sich der Ventilschaft 30 und die Scheibe 30c wird vom Abstützglied 38 weg bewegt und drückt die untere
Schraubendruckfeder 36 weiter zusammen. Nach Aufheben des von der Pumpe erzeugten Differentialdruckes wird die in der
zusammengedrückten Schraubendruckfeder 36 gespeicherte Energie augenblicklich freigegeben und bewegt den Ventilkopf 32
in die normale Teiloffenstellung gemäß Fig. 1 zurück.
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Das Sicherheitsventil V ist von besonderem Vorteil, v/eil es augenblicklich anspricht, um einen im Innenkanal P nach oben
gerichteten Rück- oder Gegenstrom von unter übermäßigem Druck stehendem Fluid zu unterbrechen.
Beispielswelse spricht das Sicherheitsventil V an und bewegt
sich In die in FIg. 3 dargestellte Schließstellung, wenn am
Venrilkopf 32 ein Dlfferentlalflulddruck besteht, der größer
ist als der entgegenwirkende, abwärtsgerIchtete Druck des an
die entgegengesetzte, obere Querschnlttsflache des Ventilkopfes
32 herangeführten Fluides.
Ein unterhalb des Sicherheitsventils V bestehender übermäßiger
Fluidrückdruck kann durch einen Gas- oder Ölausbruch erzeugt worden sein, worunter die plötzliche Entspannung eines In
einer unterirdischen Lagerstätte eingeschlossenen Gases oder Flüssigkeit unter sehr erheblichem Druck während der Bohrarbeit
verstanden wird. Als Folge davon wird das Fluid im Innenkanal P des Bohrstrangrohres S unter einen erheblichen
anomalen Druck gesetzt, wodurch es bei Unterlassung entsprechender Gegenmaßnahmen zu einem Ausbruch kommen kann, bei
dem Teile des Bohrstranges und des Bohrturms über Tage beschädigt v/erden können.
Die plötzliche Entspannung nach oben von Fluiddruck auf der der Bohrkrone B zugewandten Seite des Ventilkopfes 32 bewirkt,
daß der nach unten gerichtete kleinere Differentialfluiddruck, der von oben, von der Bohrlochmundseite her auf
den Ventilkopf 32 einwirkt, überwunden wird und der Ventilkopf 32 mit Unterstützung durch die zusammengedrückte Schraubendruckfeder
36 in abdichtende Anlage am Ventilsitz VS gebracht wird.
Durch die Aufwärtsverstellung des Ventilkopfes 32 wird der Ventilschaft 30 verschoben und die an ihm befestigte Scheibe 30c
Il I «I
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wird an das Abstützglied 38 angelegt, welches dadurch ebenfalls verstellt wird und die obere Schraubendruckfeder 34
zusammendrückt. Sobald der FTuiddruck von unten nachläßt und
wieder einen Normalwert annimmt, stellt die obere Schraubendruckfeder 34 den Ventilkopf 32 in die Teiloffenstellung zurück.
Wenn mittels der über Tage aufgestellten Pumpe an den Ventilkopf 32 ein zusätzlicher, größerer abwärtsgerichteter
Fluiddruck herangeführt wird, wird der Ventilkopf 32 we?\.er
in Richtung oder in die volle Offenstellung bewegt, in der die Bohrarbeiten fortgeführt werden können.
Claims (8)
1. Sieherheitsverrtil für ein Bohrstrangrohr * das In einem
Innenkanal des Bohrstrangrohres normale gewollte Strömung von Fluiddruck ermöglicht und anomale ungewollte Rückströmung von
Fluiddruck verhindert, gekennzeichnet durch
die Kombination der folgenden Merkmale: ein Ventilsitz, (VS) , der in und um einen Abschnitt (P2) des
Innenkanals (P) In einer Sektion (S2) des Bohrstrangrohres (S) angeordnet ist,
ein Ventilgehäuse (VB), das in einem anschließenden Abschnitt
(Pl) des Innenkanals (P) im Bohrstrangrohr (S) gehalten ist and das Durchströmen von Fluid durch den Innenkanal (P) ermöglicht,
ein beweglicher Ventilschaft (30) mit entgegengesetzten Endabschnitten
(30a,30b), der im Ventilgehäuse (VB) verschieblich angeordnet ist,
ein Ventilkopf (32), der an einem Endabschnitt (3Oa) des Ventilschaftes (30) befestigt ist, sich abdichtend an den
Ventilsitz (VS) anzulegen vermag und normalerweise in bezug auf den Ventilsitz (VS) In einer Teiloffenstellung gehalten
ist, die ausreicht, um beim Ein- und Ausfahren des Bohrstrangrohres (S) in und aus dem Bohrloch den Durchfluß von Fluid
und von darin suspendiertem Bohrklein zu ermöglichen, jedoch in Abhängigkeit von einem im voraus festgelegten, nach unten
gegen eine Seite des Ventilkopfes (32) gerichteten Differentialfluiddruck
von normaler Größe im Innenkanal (P) in eine volle Offenstellung verstellbar ist und in Abhängigkeit von
/2
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einem im voraus festgelegten, in der Gegenrichtung nach oben gegen eine entgegengesetzte Seite des Ventilkopfes (32) gerichteten
Differentialfluidgegendruck von anomaler Größe im Innenkanal (P) an den komplementären Ventilsitz (VS) abdichtend
anlegbar ist, und
eine Vorspanneinrichtung, die eine im voraus festgelegte Gegenkraft zu erzeugen vermag, zum Rückstellen und Halten
des Ventilschaftes (30) in einer im voraus festgelegten Normalstellung und des am Ventilschaft (30) befestigten Ventilkopfes
(32) in der Teiloffenstellung, wenn der gegen sine
Seite des Ventilkopfes (32) gerichtete Differentialfluiddruck von vorbestimmter Größe fehlt oder bis dieser Differentialfluiddruck
ausreichend größer als die Gegenkraft der Vorspanneinrichtung und ein gegen eine entgegengesetzte Seite
des Ventilkopfes (32) gerichteter Fluiddruck ist und dadurch den Ventilkopf (32) aus der Teiloffenstellung heraus in Richtung
der vollen Offenstellung oder in Richtung einer Schließstellung bewegt.
2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet , daß das Ventilgehäuse (VB) einen
Zylinder (20) mit einer äußeren Seitenwand, eine von der Seitenwand eingeschlossene Innenkammer zwischen entgegengesetzten
Enden des Zylinders (20) und Verschlußvorrichtungen (22) aufweist, die an entgegengesetzten Enden des Zylinders
(20) und der Innenkammer befestigt sind, diese verschließen und je eine Öffnung aufweisen, die von de^n entgegengesetzten
Endabschnitten (30a,30b) des Ventilschaftes (30) verschieblich
durchdrungen sind.
3. Sicherheitsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet , daß zur Vorspanneinrichtung ein Abstützglied (38), das aus einem Mittelabsehnitt des Ventilschaftes
(30) in der Innenkammer herausragt, und elastische Vorrichtungen gehören, die sich zwischen den Verschluß-
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vorrichtungen (22) und dem am Ventilschaft (30) angeordneten
und zusammen mit ihm beweglichen Abstützglied (38) erstrecken und zusammendrückbar sind.
4. Sicherheitsventil nach Anspruch 3, diadurch ge kennzeichnet , daß die elastischen Vorrichtungen
zwei Schraubendruckfedern (34,36) sind, welche die entgegengesetzten
Endabschnitte (30a,30b) des Ventilschaftes (30) beiderseits des Abstüfezgiieaes (3S)
5. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet , daß von einem Mittelabschnitt der äußeren Seitenwand des Zylinders (20) ein Anschlagglied
(20a) nach innen in die Tonenkammer herausragt und in einem Abschnitt der Innenkammer, der sich an das Anschlagglied
(20a) anschließt und einen zwischen dem Abstützglied (38) und einer der Schraubendruckfedern (36) gelegenen
Abschnitt des Ventilschaftes (30) umgibt, eine verstellbare
Scheibe (30c) verschiebbar ist, die dadurch normalerweise zur Anlage am Abstützglied (38) und am Anschlagglied (20a)
vorgespannt und außer Eingriff mit dem Anschlagglied (20a) bringbar ist, wenn sich in Abhängigkeit von einem Differentialfluidrückdruck
von vorbestimmter Größe im Innenkanal (P), der ausreicht, um die Gegenkraft zu überwinden und die Schraubendruckfeder
(34) zusammenzudrücken, der Ventilkopf (32), der Ventilschaft (30) und das Abstützglied (38) zum Ventilsitz
(VS) hin bewegen.
6. Sicherheitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilsitz (VS)
einen wegnehmbaren Ventilsitzeinsatz (40) mit einem konischen Innenventilsitz und einer Bohrung hat und der Ventilkopf (32)
eine konische Außenfläche aufweist, die sich an den komplementären konischen Innenventilsitz abdichtend anzulegen vermag.
- Λ- 55 961
7. Sicherheitsventil nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet , daß zum Ausbauen des Ventilsitzeinsatzes (40) aus dem Abschnitt (P2) des Innenkanals (P) in
der Sektion (S2) des Bohrstrangrohres (S) und zum Halten des Ventilsitzeinsatzes (40) in diesem Innenkanalabschnitt (P2)
eine wegnehmbare Haltevorrichtung (42) vorgesehen ist und zwischen den sich gegenüberliegenden Flächen des Bohrstrangrohres
(S) und des ausbaubaren Ventilsitzes (VS) an diesen Flächen anliegende Dichtungen (44) angeordnet sind:
8. Sicherheitsventil nach Anspruch 7, dadurch ge
kennzeichnet , daß um das Ventilgehäuse (VB) mit Umfangszwischenabstand Abstandshalter (22a) angeordnet sind
und sich radial zwischen dem Ventilgehäuse (VB) und einem gegenüberliegenden Wandabschnitt des Bohrstrangrohres (S)
erstrecken und zwischen den Verschlußvorrichtungen (22) und den Endabschnitten (30a,30b) des Ventilschaftes (30) ungeteilte
Dichtungen angeordnet sind.
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