NO171180B

NO171180B - DERIVATIVE DEVICE FOR AA LEADED DRILL FLUID UNDER PRESSURE FROM A BURN HOLE, AWAY FROM A DRILL RIG

Info

Publication number: NO171180B
Application number: NO84843210A
Authority: NO
Inventors: Julian D Keithahn; Charles D Morrill; Joseph R Roche; Gabriel G Alexander; Larry J Tippit
Original assignee: Hydril Co
Priority date: 1982-12-13
Filing date: 1984-08-10
Publication date: 1992-10-26
Also published as: NO843210L; NO171180C; JPS60500095A

Description

Oppfinnelsen angår en avlederinnretning for å lede borefluid under trykk fra et brønnhull, bort fra en borerigg via en brønnspark-lufteledning, som nærmere angitt i ingressen til det etterfølgende krav 1. En slik avlederinnretning har til oppgave å omdirigere strømmen av boreslam og borekutt som ellers kunne blåses oppover til borerigg-gulvet, hvor ubalan-serte trykkforhold forekommer under begynnelsen av brønn-boring. Generelt kan avlederinnretningen ifølge oppfinnelsen anvendes under boredekket på enhver land- eller marin borerigg, men er spesielt anvendelig med flytende boreutstyr. The invention relates to a diverter device for directing drilling fluid under pressure from a wellbore, away from a drilling rig via a well kick air line, as further specified in the preamble to the subsequent claim 1. Such a diverter device has the task of redirecting the flow of drilling mud and cuttings as otherwise could be blown upwards to the drilling rig floor, where unbalanced pressure conditions occur during the beginning of well drilling. In general, the diverter device according to the invention can be used below the drilling deck on any land or marine drilling rig, but is particularly applicable with floating drilling equipment.

Når man borer en olje- eller gassbrønn, blir det i begynnelsen etablert et borehull med stor diameter til en grunn dybde. Beskyttelses-drivrør eller lederør, typisk 76,2 cm i diameter, blir festet i det grunne borehullet, og boringen finner sted gjennom dette. Ved boring til sjøs, er det et undersjøisk stigerør som strekker seg fra sjøbunnen til den marine boreplattform. Avlederinnretninger er typisk anordnet under boredekket og mellom lederøret og rotasjonsbordet på boreriggen med den hensikt å frembringe en trygg avlufting av ubalansert brønntrykk som kan produsere en oppadgående strøm av boreslam i lederøret, med tilstrekkelig kraft til å komme ut på toppen av lederøret og dermed utgjøre en fare for personalet og utstyret. En slik hendelse, kalt et tilbakeslag eller brønnspark, som kommer av oppsamling av gass i fluid i lederøret, forekommer ofte i den øvre del av borehullet, og gjør det nødvendig med en avlederinnretning før en boresik-ringsventil blir forbundet med boresystemet, spesielt for anvendelse til sjøs. En avlederinnretning ansees som nød-vendig for sikker drift av en flytende borerigg hvor bore-sikringsventiler er plassert ved sjøbunnen først etter at foringsrøret er satt i en dybde, vanligvis på flere hundre fot under sjøbunnen. When drilling an oil or gas well, a large diameter borehole is initially established to a shallow depth. Protective drive pipe or guide pipe, typically 76.2 cm in diameter, is fixed in the shallow borehole, and drilling takes place through this. When drilling at sea, there is a subsea riser that extends from the seabed to the marine drilling platform. Diverter devices are typically arranged under the drill deck and between the guide pipe and the rotary table on the drilling rig with the intention of producing a safe venting of unbalanced well pressure that can produce an upward flow of drilling mud in the guide pipe, with sufficient force to come out on top of the guide pipe and thus constitute a danger to personnel and equipment. Such an event, called a kickback or well kick, which results from the accumulation of gas in fluid in the guide pipe, often occurs in the upper part of the borehole, and makes it necessary to have a diverter device before a drill safety valve is connected to the drilling system, especially for application at sea. A diverter device is considered necessary for the safe operation of a floating drilling rig where drilling safety valves are placed at the seabed only after the casing has been set at a depth, usually several hundred feet below the seabed.

Tidligere kjente avlederinnretninger har primært vært av to typer. Den første krever pakningsinnsatser med forskjellige diametre for å tilpasses rørdeler med forskjellige diametre. Slike avlederinnretninger er ikke istand til å oppnå total avstengning av et uforet hull. Det annet system omfat ter en ringromavstenger plassert over lufteledningen, i hvilken en ventil er plassert i åpen tilstand bare når ringromavstengeren er lukket rundt borerøret eller en annen gjenstand 1 borehullet som følge av et tilbakeslag i borehullets ringrom. Previously known diverter devices have primarily been of two types. The first requires packing inserts of different diameters to accommodate pipe fittings of different diameters. Such diverter devices are not capable of achieving total closure of an unlined hole. The second system comprises an annulus stopper located above the vent line, in which a valve is placed in an open state only when the annulus stopper is closed around the drill pipe or other object in the borehole as a result of a blowback in the borehole annulus.

I den første type avlederinnretning må pakningselementene skiftes ut for forskjellige rørdimensjoner som benyttes under boringen, og må fjernes under uttrekking og innføring av bore-strengen. Et slikt oppdrag er hardt arbeid for riggpersonalet. Borehullet er i alminnelighet ubeskyttet når det ikke er noen gjenstand i borehullet, da avlederinnretningen ikke er istand til å lukke et uforet hull. In the first type of diverter device, the packing elements must be replaced for different pipe dimensions used during drilling, and must be removed during extraction and insertion of the drill string. Such an assignment is hard work for the rigging crew. The borehole is generally unprotected when there is no object in the borehole, as the diverter device is not capable of closing an unlined hole.

I den annen type avlederinnretning kan den kombinerte høyde av ringromavstengeren og av sideutløpene for lufteledningen nedenfor ringromavstengeren kreve for stor høyde under boredekket. In the second type of diverter device, the combined height of the annulus stop and of the side outlets for the air line below the annulus stop may require too much height below the drill deck.

For begge typer avlederinnretninger som har vært benyttet tidligere, har det oppstått alvorlige sikkerhetsproblemer på grunn av at det har vært nødvendig å åpne en ekstern ventil i lufteledningen, og å lukke ventilen som typisk leder til vibrasjonssikten i boreriggens fluidsystem. Tidligere har slike ventiler ofte blitt lukket av riggpersonalet mens man testet avlederinnretningen, men etter at denne har vært satt i drift under boring, har den eksterne ventil uforvarende blitt stående lukket. I noen tilfeller har komponentene i styrings-systemet uforvarende blitt feilkoplet, og resultert i samtidig lukking av alle ventilene i avlederinnretningen og også av selve avlederinnretningen. Hvis de tidligere kjente avlederinnretninger har lukket seg rundt et borerør eller en annen gjenstand i brønnhullet, har slike avlederinnretninger skapt en meget farlig situasjon, og har faktisk i noen tilfeller eksplodert med tap av liv og eiendom. Som eksempler på kjent teknikk på området kan nevnes US patentskrifter nr. 1 455 731, 2 609 836 og 3 791 442, hvorav ingen fullt ut løser ovennevnte problemer. For both types of diverter devices that have been used in the past, serious safety problems have arisen due to the fact that it has been necessary to open an external valve in the air line, and to close the valve that typically leads to the vibrating screen in the drilling rig's fluid system. In the past, such valves have often been closed by the rig staff while testing the diverter device, but after this has been put into operation during drilling, the external valve has inadvertently been left closed. In some cases, the components of the control system have inadvertently been misconnected, resulting in the simultaneous closing of all the valves in the diverter device and also of the diverter device itself. If the previously known diverter devices have closed around a drill pipe or other object in the wellbore, such diverter devices have created a very dangerous situation, and in some cases have actually exploded with loss of life and property. As examples of prior art in the field, US patent documents no. 1,455,731, 2,609,836 and 3,791,442 can be mentioned, none of which fully solves the above-mentioned problems.

Det er derfor generelt ønskelig å frembringe en avlederinnretning som er feilsikker. Det vil si, at om et tilbake slag forekommer under boring av et grunt brønnhull, før bore-sikringsventil er installert, kan ikke tilbakeslaget ved et uhell bli innestengt av selve avlederinnretningen, slik at det bygges opp et trykk som fører til eksplosjon, selv om styringsanordningen er feilkoplet eller funksjonerer feil. It is therefore generally desirable to produce a diverter device that is fail-safe. That is, if a kickback occurs during the drilling of a shallow well, before the drill safety valve is installed, the kickback cannot be accidentally blocked by the diverter device itself, so that a pressure builds up that leads to an explosion, even if the control device is incorrectly connected or functions incorrectly.

Dette ønskemål oppnås ifølge oppfinnelsen ved en avlederinnretning av den innledningsvis angitte art, med de nye og særegne trekk som er angitt i karakteristikken til det etter-følgende krav 1. Fordelaktige utføringsformer av oppfinnelsen er angitt i de øvrige etterfølgende krav. According to the invention, this desired goal is achieved by a diverter device of the kind indicated at the outset, with the new and distinctive features that are indicated in the characteristics of the subsequent claim 1. Advantageous embodiments of the invention are indicated in the other subsequent claims.

En fordel ved oppfinnelsen er at ingen pakningsinnsatser i avlederinnretningen trenger å skiftes ut for forskjellige rørdimensjoner, og dermed sparer man tid, arbeid og avgjørel-ser på boredekket. Strømmen kan trygt omdirigeres når som helst, selv om det ikke er noen gjenstand i boringen i avlederinnretningen. An advantage of the invention is that no packing inserts in the diverter device need to be replaced for different pipe dimensions, thus saving time, work and decisions on the drill deck. The current can be safely diverted at any time, even if there is no object in the bore of the diverter device.

En annen fordel ved foreliggende oppfinnelse er at i tillegg til å sikre avlufting rundt gjenstander av forskjellige diametre som strekker seg gjennom borehullet (eller også fullstendig stengning av borehullet når det ikke er noen gjenstand i dette), eliminerer den også behovet for plassering av en lufteledning nedenfor avlederinnretningen. Another advantage of the present invention is that, in addition to ensuring venting around objects of different diameters extending through the borehole (or also completely closing the borehole when there is no object in it), it also eliminates the need for the placement of a vent line below the diverter device.

Ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende, nærmere beskrivelse i tilknytning til tegnin-gene som viser foretrukne utføringsformer av oppfinnelsen, og hvor: Figur 1 viser en avlederinnretning ifølge tidligere kjent teknikk, hvor en ringromavstenger er plassert over en lufteledning over et konvensjonelt lederør; Figur 2 viser en første foretrukken utførelse av en avlederinnretning ifølge foreliggende oppfinnelse med gjennom-løp for fluidforbindelse fra borehullet til utløpshull i husets vegg; Figur 3 viser avlederinnretningen på figur 2 i lukket stilling, med sitt pakningselement lukket rundt en rørformet del i borehullet; og Figur 4 viser avlederinnretningen på figur 2 med en lufteledning og ventil forbundet med et utløpshull i huset. Figur 5 viser en borerigg på et flytende boreskip, en lekter eller et halvt nedsenket fartøy, til hvilket en annen foretrukken utførelse av avlederinnretningen ifølge oppfinnelsen er forbundet nedenfor boredekket og over borerøret som strekker seg ned til havbunnen; Figur 6 viser en annen foretrukken form av avlederinnretningen på figur 5, på plass inne i et hus og forbundet med lufteledninger og strømningsrør hvor huset og lufteledningene er festet under en boreriggs dekk; Figur 7 viser avlederinnretningen på figur 6, hvor et ringformet pakningselement er lukket rundt et rør i innret-ningens utboring, og hvor en lufteledning er åpnet og et strømningsrør er lukket; Figur 8 viser en innrettingsnøkkel ifølge oppfinnelsen; ved hvilken avlederinnretningen kan bli satt inn i et permanent hus og innrettet vinkelmessig i forhold til det permanente hus; Figur 8A viser i mer detalj innrettingsnøkkelen vist på figur 8; Figurene 9 til 14 viser i forskjellige riss og tverrsnitt en tetning ifølge oppfinnelsen, benyttet til å tette rundt en åpning i avlederinnretningen og som strekker seg enten til lufteledningen eller strømningsrøret; Figurene 15A og 15B viser en tredje alternativ utførelse av avlederinnretningen hvor det er anordnet to stempler, et første stempel som tjener til å åpne og lukke lufteledningene og strømningsrørene, det annet stempel tjener til å tvinge det ringformete pakningselement radielt innover, og en sekvense-ringsanordning for å sikre at det første stempel flytter seg før det annet stempel flytter seg opp; Figurene 16A og 16B viser en fjerde utførelse av avlederinnretningen, hvor to stempler blir brukt til å sikre at strømningsrøret til vibrasjonssikten er lukket, og at lufteledningen som er anordnet for at fluid under trykk skal strøm-me bort fra boredekket er åpen før den ringformete pakningsenhet blir lukket rundt et rør eller annen gjenstand i bore hullet; Figur 17A viser en femte utførelse av avlederinnretningen, hvor et enkelt stempel tjener til ikke bare å lukke den ringformete pakningsenhet, men også til samtidig å lukke strømningsrøret og åpne lufteledningen før pakningsenheten blir lukket; og Figurene 17B og 17C viser avlederinnretningen med et enkelt stempel ifølge figur 17A, med en enkelt åpning til lufteledningen, og hvor et strømningsrør til riggens fluidsystem er anordnet over avlederinnretningen. Figur 1 viser en tidligere kjent installasjon av en ringromavstenger 10, brukt som en avlederinnretning sammen med en lufte- eller avblåsningsledning 11 og en ventil 20 for bruk under boring av den grunne del av en olje- eller gassbrønn. Hensikten med avlederinnretningen er å avlede strømning under trykk i ringrommet mellom lederøret 14 og borerøret 24 bort fra boreriggen og dens personale. Further features and advantages of the invention will be apparent from the following, more detailed description in connection with the drawings which show preferred embodiments of the invention, and where: Figure 1 shows a diverter device according to prior art, where an annular spacer is placed over an air duct over a conventional conduit; Figure 2 shows a first preferred embodiment of a diverter device according to the present invention with passage for fluid connection from the borehole to the outlet hole in the housing wall; Figure 3 shows the diverter device of Figure 2 in a closed position, with its sealing element closed around a tubular part in the borehole; and Figure 4 shows the diverter device in Figure 2 with an air line and valve connected to an outlet hole in the housing. Figure 5 shows a drilling rig on a floating drilling ship, a barge or a semi-submerged vessel, to which another preferred embodiment of the diverter device according to the invention is connected below the drilling deck and above the drill pipe which extends down to the seabed; Figure 6 shows another preferred form of the diverter device of Figure 5, in place inside a housing and connected by vent lines and flow pipes where the housing and vent lines are fixed under the deck of a drilling rig; Figure 7 shows the diverter device in Figure 6, where an annular packing element is closed around a pipe in the device's bore, and where an air duct is opened and a flow pipe is closed; Figure 8 shows an alignment key according to the invention; whereby the diverter device can be inserted into a permanent housing and aligned angularly with respect to the permanent housing; Figure 8A shows in more detail the alignment key shown in Figure 8; Figures 9 to 14 show in different views and cross-sections a seal according to the invention, used to seal around an opening in the diverter device and which extends either to the air line or the flow pipe; Figures 15A and 15B show a third alternative embodiment of the diverter device where two pistons are arranged, a first piston which serves to open and close the air lines and flow pipes, the second piston serves to force the annular packing element radially inwards, and a sequencing device to ensure that the first piston moves before the second piston moves up; Figures 16A and 16B show a fourth embodiment of the diverter device, where two pistons are used to ensure that the flow pipe to the vibrating screen is closed, and that the air line which is arranged for fluid under pressure to flow away from the drill deck is open before the annular packing unit is closed around a pipe or other object in the borehole; Figure 17A shows a fifth embodiment of the diverter device, where a single piston serves not only to close the annular packing unit, but also to simultaneously close the flow tube and open the vent line before the packing unit is closed; and Figures 17B and 17C show the diverter device with a single piston according to Figure 17A, with a single opening for the air line, and where a flow pipe for the rig's fluid system is arranged above the diverter device. Figure 1 shows a previously known installation of an annulus rod 10, used as a diverter device together with an air or blow-off line 11 and a valve 20 for use during drilling of the shallow part of an oil or gas well. The purpose of the diverter device is to divert flow under pressure in the annulus between the guide pipe 14 and the drill pipe 24 away from the drilling rig and its personnel.

Ringromavstengeren 10 er forbundet direkte med lederøret 14 nedenfor boredekket 16. Én eller flere lufteledninger 11 er forbundet direkte nedenfor ringromavstengeren 10, og er dimensjonert til å hindre oppbygging av høyt trykk i brønnhul-let. En rørstump 18 er anordnet til å forbinde lufteledningen 11 og ringromavstengeren 10 med lederøret 14. Et drivrør 22 er vist forbundet med borerøret 24, og ett av disse kan strekke seg gjennom utboringen i ringromavstengeren 10. The annulus stopper 10 is connected directly to the guide pipe 14 below the drill deck 16. One or more air lines 11 are connected directly below the annulus stopper 10, and are sized to prevent the build-up of high pressure in the wellbore. A pipe stub 18 is arranged to connect the air line 11 and the annular stopper 10 with the guide pipe 14. A drive pipe 22 is shown connected to the drill pipe 24, and one of these can extend through the bore in the annular stopper 10.

Strømningsrøret 26 gir normal returstrøm av borefluid som blir pumpet gjennom drivrøret 22, gjennom borerøret 24 til borkronen og opp ringrommet mellom borehullet eller lederøret og borerøret 24. Strømningsrøret 26 tømmes ut i en slamtank, vibrasjonssikt, etc for å fullføre borefluid-kretsen. The flow pipe 26 provides a normal return flow of drilling fluid which is pumped through the drive pipe 22, through the drill pipe 24 to the drill bit and up the annulus between the borehole or guide pipe and the drill pipe 24. The flow pipe 26 empties into a mud tank, vibrating screen, etc to complete the drilling fluid circuit.

Ventilen 2 0 har typisk være anordnet som en hel åpnings-ventil, og blir styrt via en bryter 28 som tilfører åpnings-trykk til ventilen 2 0 når lukketrykk blir påtrykt ringromavstengeren 10. Drifttrykk for ventilene blir levert ved hjelp av akkumulatorenheten 30. The valve 20 has typically been arranged as a full opening valve, and is controlled via a switch 28 which supplies opening pressure to the valve 20 when closing pressure is applied to the annular shut-off valve 10. Operating pressure for the valves is supplied by means of the accumulator unit 30.

Figur 2 viser avlederinnretningen 100 ifølge oppfinnelsen. Et sylindrisk hus 102 er anordnet for pakningselementet Figure 2 shows the diverter device 100 according to the invention. A cylindrical housing 102 is provided for the packing element

104og stempelet 106. Et sylindrisk rør 108 er forbundet med huset 102 og åpninger 110 for fluidforbindelse mellom utboringen 112 i avlederinnretningen og ringrommet 111 mellom huset 104 and the piston 106. A cylindrical tube 108 is connected to the housing 102 and openings 110 for fluid connection between the bore 112 in the diverter device and the annulus 111 between the housing

102og røret 108. Lukkekammeret 114 er anordnet for tilførsel av styrefluid under trykk, for å tvinge stempelet 106 oppover, og dermed å lukke pakningselementet 104 rundt rørformete eller andre gjenstander 24 i åpningen 112, eller for fullstendig å 102 and the tube 108. The closing chamber 114 is arranged for the supply of control fluid under pressure, to force the piston 106 upwards, and thus to close the packing element 104 around tubular or other objects 24 in the opening 112, or to completely

stenge av utboringen 112. Åpningskammeret 116 er anordnet for å returnere stempelet 106 til dets normale stilling, og til å åpne pakningselementet 104. closing the bore 112. The opening chamber 116 is arranged to return the piston 106 to its normal position, and to open the packing element 104.

Gjennomløpene 118 er anordnet i stempelveggen 106 for å gi fluidforbindelse for borehullets fluid i det ringformete rom mellom huset 102 og røret 198. Gjennomløpene 118 ender i utløpshullene 12 0 som med fordel er avlange i form for mest mulig å redusere den vertikale dimensjon av avlederinnretningen 100. Dekselet 122 rundt husveggen 102 gir et fluid-gjennomløp fra utløpshullet 120 til lufteledningen 11. Dimen-sjonen L for huset 102 er gitt slik at huset lett kan senkes gjennom åpningen i rotasjonsbordet og å dekke monteringsrammen126og det tilhørende deksel 122 og lufteledning 11 som fortrinnsvis allerede er montert under borerigg-dekket. Tetnin-gen 124 er anbrakt i spor rundt husveggen for å hindre at fluid lekker rundt veggen av avlederinnretningen. Figur 3 viser en avlederinnretning100hvor stempelet 106 er tvunget oppover og forårsaker at pakningselementet104tetter rundt den rørformete del 24. Borehullfluid er i forbindelse med hullene 120 via gjennomløpene 118. Figur 4 viser avlederinnretningen 100 forbundet med en ventil 20. Bryteren 28 åpner ventilen 20 når hydraulisk fluid blir tilført avlederinnretningen 100 for å lukke pakningselementet . The passages 118 are arranged in the piston wall 106 to provide fluid connection for the borehole fluid in the annular space between the housing 102 and the pipe 198. The passages 118 end in the outlet holes 120 which are advantageously oblong in shape in order to reduce the vertical dimension of the diverter device 100 as much as possible. The cover 122 around the housing wall 102 provides a fluid passage from the outlet hole 120 to the air duct 11. The dimension L for the housing 102 is given so that the housing can be easily lowered through the opening in the rotary table and to cover the mounting frame 126 and the associated cover 122 and air duct 11 which preferably is already mounted under the rig deck. The seal 124 is placed in grooves around the housing wall to prevent fluid from leaking around the wall of the diverter device. Figure 3 shows a diverter device 100 where the piston 106 is forced upwards and causes the packing element 104 to seal around the tubular part 24. Borehole fluid is in communication with the holes 120 via the passages 118. Figure 4 shows the diverter device 100 connected to a valve 20. The switch 28 opens the valve 20 when hydraulic fluid is supplied to the diverter device 100 to close the packing element.

Avlederinnretningen 100 er således kortere i vertikal høyde enn innretninger ifølge tidligere kjent teknikk.Avlederinnretningen 100 ifølge foreliggende oppfinnelse er derfor installasjonsmessig kompakt, og anordner et ringformet pakningselement som er innrettet til å lukke ikke bare et rør i borehullet, men også et uforet borehull. The diverter device 100 is thus shorter in vertical height than devices according to prior art. The diverter device 100 according to the present invention is therefore compact in terms of installation, and arranges an annular packing element which is designed to close not only a pipe in the borehole, but also an unlined borehole.

Figur 5 illustrerer en borerigg 220 på et flytende bore-fartøy, en lekter eller et halvt neddykket borefartøy 221. En annen utførelse av en avlederinnretning ifølge oppfinnelsen, er vist generelt ved 222 og det er anordnet under boreriggen 220 og er i et permanent installert hus 224 som er montert nedenfor rotasjonsbordet 228 på boreriggen 220. Avlederinnretningen 222 er forbundet med et foringsrør 230, i dette tilfelle et kule- eller fleksibelt ledd for å forbindes med det indre løpet 232 i et stigerør. Som i et typisk boresystem på et flytende fartøy, er det en teleskopforbindelse 234 som tillater hiving og svaiing av fartøyet, og stigerørforbindelsen 236 strekker seg til sjøbunnen, hvor en brønnhodedel 238 er anordnet over et 76,2 cm rør 24 0 inn i jordoverflaten. Figure 5 illustrates a drilling rig 220 on a floating drilling vessel, a barge or a semi-submerged drilling vessel 221. Another embodiment of a diverter device according to the invention is shown generally at 222 and it is arranged below the drilling rig 220 and is in a permanently installed housing 224 which is mounted below the rotary table 228 on the drilling rig 220. The diverter device 222 is connected to a casing 230, in this case a ball or flexible joint to connect with the inner barrel 232 of a riser. As in a typical drilling system on a floating vessel, there is a telescoping connection 234 that allows lifting and swaying of the vessel, and the riser connection 236 extends to the seabed, where a wellhead 238 is arranged over a 76.2 cm pipe 240 into the ground surface.

Det skal legges vekt på at mens den foretrukne utførelse i hvilken avlederinnretningen ifølge oppfinnelsen er vist, er med marin boring fra et flytende fartøy, kan oppfinnelsen også bli brukt for marin boring fra en boreplattform på havbunnen eller for boring på land, fra en landbasert rigg. Figur 5 viser også en lufteledning 242 og et strømningsrør i form av en slamreturledning 243 som kan være permanent anordnet og festet til huset 224. Forbindelsen av avlederinnretningen 222 til huset 224 og lufteledningen og strømningsrøret skal for-klares i detalj nedenfor. It should be emphasized that while the preferred embodiment in which the diverter device according to the invention is shown is with marine drilling from a floating vessel, the invention can also be used for marine drilling from a drilling platform on the seabed or for drilling on land, from a land-based rig . Figure 5 also shows an aeration line 242 and a flow pipe in the form of a sludge return line 243 which can be permanently arranged and attached to the housing 224. The connection of the diverter device 222 to the housing 224 and the aeration line and the flow pipe shall be explained in detail below.

Det henvises nå til figur 6, som viser den foretrukne form av denne andre utførelsen av en avlederinnretning ifølge oppfinnelsen. Avlederinnretningen 222 er vist på plass inne i et hus 224 som er montert nedenfor boredekket 244, hvor utboringen 246 i avlederinnretningen 222 er på linje med boringen av rotasjonsbordet 228. Bredden av avlederinnretningen 222 er med fordel konstruert slik at den kan senkes gjennom rotasjonsbordet og inn i kontakt med det permanent monterte huset 224. Huset 224 er festet i forhold til riggdekket 244 ved hjelp av I-bjelkene 246 som er festet ved støttedelene 247 som vist. Reference is now made to Figure 6, which shows the preferred form of this second embodiment of a diverter device according to the invention. The diverter device 222 is shown in place inside a housing 224 which is mounted below the drill deck 244, where the bore 246 in the diverter device 222 is in line with the bore of the rotary table 228. The width of the diverter device 222 is advantageously designed so that it can be lowered through the rotary table and into in contact with the permanently mounted housing 224. The housing 224 is fixed in relation to the rig deck 244 by means of the I-beams 246 which are fixed at the support parts 247 as shown.

Avlederinnretningen 222 består av en generelt sylindrisk hoveddel 250, i hvilken et ringformet pakningselement 252 er anbrakt i den øvre del. Avlederinnretningen omfatter en base 254, hvis øvre del delvis støtter det ringformete pakningselement 252. Et ringformet rom mellom base 254 og den ytre del 250 er anordnet for å inneholde et første stempel, ytre ventilhylse 256, og et annet stempel, ringformet stempel 258. Det ringformete stempel 258 er generelt av den typen som ble brukt i ringromavstengere. Den øvre del 310 av stempelet 258 er i form av en konisk uthulning for å forbindes med pakningselementet 252 på konvensjonell måte. Hodet 260 utformer den øverste del av avledereinnretningen, og er forbundet med hoveddelen 250 ved hjelp av boltene 262. Et avstandsstykke eller slitering 264 holder pakningselementet 252 inne i avlederinnretningens hus. The diverter device 222 consists of a generally cylindrical main part 250, in which an annular packing element 252 is placed in the upper part. The diverter device comprises a base 254, the upper part of which partially supports the annular packing element 252. An annular space between the base 254 and the outer part 250 is arranged to contain a first piston, outer valve sleeve 256, and a second piston, annular piston 258. annular pistons 258 are generally of the type used in annular stoppers. The upper part 310 of the piston 258 is in the form of a conical hollow to connect with the packing element 252 in a conventional manner. The head 260 forms the upper part of the deflector device, and is connected to the main part 250 by means of the bolts 262. A spacer or wear ring 264 holds the gasket element 252 inside the deflector device's housing.

Avlederinnretningen ifølge oppfinnelsen passer inne i utboringen av det permanent monterte huset 224, og er forbundet med dette ved hjelp av en låsemekanisme såsom fler-skuld-rete haker 2 66 som griper inn i komplementære spor i avlederinnretningens hoveddel 250. Hakene 266 blir drevet av et stempel 268 og en stempelstang 270. En låseport 272 er anordnet for å tilføre hydraulisk fluid under trykk bak stempelet 268 for å drive haken 266 inn i forbindelse med avlederinnretningens hoveddel 250. En utløsningsport 274 er anordnet for å drive stempelet 2 68 bort fra avlederinnretningens hoveddel, og derved å utløse hakene 266. Flaten av stempelet 268 på låsesiden 2 69 er med fordel mindre enn på utløsningssiden 269', for å lette utløsning selv om hakene er forkilt. The diverter device according to the invention fits inside the bore of the permanently mounted housing 224, and is connected thereto by means of a locking mechanism such as multi-shouldered hooks 2 66 which engage in complementary grooves in the main part 250 of the diverter device. The hooks 266 are driven by a piston 268 and a piston rod 270. A locking port 272 is arranged to supply hydraulic fluid under pressure behind the piston 268 to drive the hook 266 into connection with the deflector device main part 250. A release port 274 is arranged to drive the piston 268 away from the deflector device main part , thereby releasing the hooks 266. The surface of the piston 268 on the locking side 2 69 is advantageously smaller than on the release side 269', in order to facilitate release even if the hooks are wedged.

Strømningsrør er permanent montert med huset 224 ifølge oppfinnelsen. Lufteledninger 280 og borefluid-strømningsrør 282 er vist permanent forbundet med huset 224. Forbindelsen er for eksempel ved en sveising 283, men strømningsrøret kan med fordel festes med bolter eller andre innretninger. Lufteledningen 280 strekker seg bort fra boreriggen, slik at borefluid under trykk, når avlederinnretningen åpner hullet i borerøret til lufteledningen, blir ført vekk fra boreriggen, og i tilfelle av et borefartøy, kan bli rettet mot fartøyets leside. Strømningsrøret 282 er fortrinnsvis rettet mot boreriggens borefluidsystem, og mest sannsynlig mot vibrasjonssikten, hvor borekutt som er blitt vasket ved at borefluidet blir fjernet fra fluidet, og hvor fluidet kan bli gjeninnført i boresystemet på konvensjonell måte. Flow pipe is permanently mounted with the housing 224 according to the invention. Air lines 280 and drilling fluid flow pipe 282 are shown permanently connected to housing 224. The connection is, for example, by welding 283, but the flow pipe can advantageously be fixed with bolts or other devices. The air line 280 extends away from the drilling rig, so that drilling fluid under pressure, when the diverter device opens the hole in the drill pipe to the air line, is led away from the drilling rig, and in the case of a drilling vessel, can be directed towards the leeward side of the vessel. The flow pipe 282 is preferably directed towards the drilling fluid system of the drilling rig, and most likely towards the vibrating screen, where cuttings that have been washed by the drilling fluid being removed from the fluid, and where the fluid can be reintroduced into the drilling system in a conventional manner.

Ifølge oppfinnelsen er det første stempel eller ventilhylsen 256 utstyrt med to gjennomløp eller hull 284 og 286 i veggen. Likeledes har det ringformete stempel 258 to hull, 288 og 290 i sin vegg som vist på figur 6. I tillegg er hullene 292 og 294 anordnet i veggen av basen 254. Likeledes er hullene 296 og 298 anordnet i veggen 250 av avlederinnretningens hoveddel, og etter innsetting i huset 224 er de på linje med lufteledningen 280 og strømningsrøret 282. According to the invention, the first piston or valve sleeve 256 is equipped with two passages or holes 284 and 286 in the wall. Likewise, the annular piston 258 has two holes, 288 and 290 in its wall as shown in figure 6. In addition, the holes 292 and 294 are arranged in the wall of the base 254. Similarly, the holes 296 and 298 are arranged in the wall 250 of the main part of the diverter device, and after insertion into the housing 224 they are aligned with the air duct 280 and the flow tube 282.

Figur 6 viser avlederinnretningen ifølge oppfinnelsen i dens normale tilstand under hvilken boreoperasjonen blir ut-ført gjennom dens utboring, og i hvilken retur av borefluidene via ringrommet blir ledet. Avlederinnretningens utboring er anordnet for fluidforbindelse med borerøret som er festet under avlederinnretningen 222 som vist på figur 5. Borefluid blir returnert til boreriggens slam- eller fluidsystem via hullet 294 i basen, hullet 290 i det ringformete stempel og derfra gjennom hullet 286 i den ringformete hylse 256 og hullet 298 i veggen av hoveddelen for fluidforbindelse mellom strømningsrøret til boreriggens fluidsystem. På den annen side dekker den øvre del 300 av ventilhylsen 256 hullet 296 som er anordnet i hoveddelen 2 50, slik at intet borefluid fra det indre av avlederinnretningen tillates å komme i forbindelse med lufteledningen 280. Under normal drift er således den ringformete pakning 252 i sin normale hvilestilling, og det er et ringformet rom mellom et rør eller en gjenstand og utboringen av avlederinnretningen, og der er fluidforbindelse mellom utboringen i avlederinnretningen og strømningsrøret 282. Figure 6 shows the diverter device according to the invention in its normal state during which the drilling operation is carried out through its boring out, and in which the return of the drilling fluids via the annulus is led. The diverter device's bore is arranged for fluid connection with the drill pipe which is attached below the diverter device 222 as shown in figure 5. Drilling fluid is returned to the drilling rig's mud or fluid system via the hole 294 in the base, the hole 290 in the annular piston and from there through the hole 286 in the annular sleeve 256 and the hole 298 in the wall of the main part for fluid connection between the flow pipe to the drilling rig's fluid system. On the other hand, the upper part 300 of the valve sleeve 256 covers the hole 296 which is arranged in the main part 2 50, so that no drilling fluid from the interior of the diverter device is allowed to come into contact with the vent line 280. Thus, during normal operation, the annular packing 252 in its normal rest position, and there is an annular space between a pipe or object and the bore of the diverter device, and there is fluid communication between the bore in the diverter device and the flow pipe 282.

Røret 302 for hyfraulisk fluid er forbundet med en kilde (ikke vist) for hydraulisk styrefluid under trykk, via en port 3 04 for å tilføre hydraulisk fluid under trykk under ventil-hylsestempel 256 og det ringformete stempel 258. Under et tilbakeslag kan en operatør åpne porten 3 04 til kilden for hydraulisk fluid under trykk, hvor fluidet under trykk blir tilført regionen 306 nedenfor ventilhylsen 256 og det ringfor- The hyfraulic fluid tube 302 is connected to a source (not shown) of pressurized hydraulic control fluid via a port 304 to supply pressurized hydraulic fluid below the valve sleeve piston 256 and the annular piston 258. During a backlash, an operator can open the port 3 04 to the source of hydraulic fluid under pressure, where the fluid under pressure is supplied to the region 306 below the valve sleeve 256 and the annular

mete stempel 258. mete stamp 258.

Ifølge oppfinnelsen blir ventilhylsen 256 brakt til å bevege seg i en aksiell retning oppover før det ringformete stempel 258, fordi der er større flate under ventilhylsen 256 enn under det ringformete stempelet, på grunn av motstands-effekten av det ringformete pakningselement 252mot den koniske uthulningsdel 310 i det ringformete stempel 258 og på grunn av at det har mindre masse enn det ringformete stempel 258 til å stå imot bevegelsen. Under et tilbakeslag vil hydraulisk fluid under ventilhylsen 256 og det ringformete stempel 258 drive ventilhylsen 256 oppover, slik at hullet 286 i ventilhylsen 256 blir drevet oppover og ut av innretting med hullet 298 i hoveddelens vegg. Samtidig blir hullet 284 i veggen av ventilhylsen 256 drevet oppover og inn i innretting med hullet 296 i veggen av hoveddelen 250. According to the invention, the valve sleeve 256 is brought to move in an axial direction upwards before the annular piston 258, because there is a larger area under the valve sleeve 256 than under the annular piston, due to the resistance effect of the annular packing element 252 against the conical hollow part 310 in the annular piston 258 and because it has less mass than the annular piston 258 to resist the movement. During a blowback, hydraulic fluid under the valve sleeve 256 and the annular piston 258 will drive the valve sleeve 256 upward, so that the hole 286 in the valve sleeve 256 is driven upward and out of alignment with the hole 298 in the main body wall. At the same time, the hole 284 in the wall of the valve sleeve 256 is driven upwards and into alignment with the hole 296 in the wall of the main part 250.

Det ringformete stempel 258 begynner å bevege seg etter ventilhylsen 256, og når dette skjer vil den øvre koniske uthuling 310 i stempelet 258 tvinge pakningselementet 252 radielt innover. Mens ventilhylsen 2 56 beveger seg oppover, er den øvre overflate 311 av hylsen256 innrettet til å komme i kontakt med den nedadvendte skulder 312 på den koniske uthuling 310 på stempelet 258, og vil yte en oppadrettet kraft på stempelet 258 til ventilhylsen når sin øvre grense. Stempelet 258 fortsetter å bevege seg oppover til ringrommet mellom et borerør eller annen gjenstand i borehullet og utboringen i avlederinnretningen er stengt. The annular piston 258 begins to move after the valve sleeve 256, and when this happens the upper conical recess 310 in the piston 258 will force the packing element 252 radially inward. As the valve sleeve 256 moves upward, the upper surface 311 of the sleeve 256 is adapted to contact the downward facing shoulder 312 of the conical recess 310 of the piston 258, and will exert an upward force on the piston 258 until the valve sleeve reaches its upper limit. . The piston 258 continues to move upward until the annulus between a drill pipe or other object in the borehole and the bore in the diverter device is closed.

Figur 7 viser avlederinnrentingen etter at det ringformete stempel 258 og ventilhylsen 256 har beveget seg til sine "aktiverte" stillinger, og har brakt det ringformete pakningselement 252 til å lukke seg rundt røret 312i avlederinnretningens utboring. Hullet 284 i ventilhylsen 256 har flyttet seg slik at det er på linje med hullet 296 og tillater fluidforbindelse via hullet 292 i basen av avlederinnretningen og hullet 288 i veggen av det ringformete stempel 258. Borefluid under trykk i avlederinnretningens utboring kan trygt ledes bort fra boreriggen via lufteledningen 282. Hullet 288 er tilstrekkelig stort til at strøm mellom utboringen i hoved delen via hullet 292 ikke blir hindret når stempelet 258 beveger seg oppover. Figure 7 shows the diverter assembly after the annular piston 258 and valve sleeve 256 have moved to their "activated" positions, and have caused the annular packing element 252 to close around the tube 312 in the diverter assembly bore. The hole 284 in the valve sleeve 256 has moved so that it is aligned with the hole 296 and allows fluid connection via the hole 292 in the base of the diverter device and the hole 288 in the wall of the annular piston 258. Drilling fluid under pressure in the diverter borehole can be safely directed away from the drilling rig via the air line 282. The hole 288 is sufficiently large that flow between the bore in the main part via the hole 292 is not obstructed when the piston 258 moves upwards.

Den lavere del 314 av ventilhylsen 256 som vist i figur 7 dekker hullet 298 som er på linje med strømningsrøret 282, og hindrer dermed videre fluidforbindelse mellom utboringen i avlederinnretningen og strømningsrøret 282 hindrer dermed strøm av mulige brennbare borefluider under trykk til boreriggens borefluidsystem. I tilfelle av en flytende borerigg kan fluidsystemet være i en innesluttet del av borefartøyet, og kunne skape en meget farlig tilstand hvis strømmen av borefluid under trykk med gass fra en underjordisk formasjon ikke kunne avstenges så snart som mulig. The lower part 314 of the valve sleeve 256 as shown in Figure 7 covers the hole 298 which is in line with the flow pipe 282, and thus prevents further fluid connection between the borehole in the diverter device and the flow pipe 282 thus prevents the flow of possible flammable drilling fluids under pressure to the drilling fluid system of the drilling rig. In the case of a floating drilling rig, the fluid system may be in a confined part of the drilling vessel, and could create a very dangerous condition if the flow of pressurized drilling fluid with gas from an underground formation could not be shut off as soon as possible.

Som man best kan se på figur 6 omfatter et annet trekk ved oppfinnelsen en anordning med hvilken ventilhylsen 256 hindres fra å unnlate å lukke strømningsrøret 282 og å åpne lufteledningen 280 under et tilbakeslag. En ring 314 i den nedre del av det ringformete stempel 258 er anordnet for kontakt med en ringformet skulder 316 på ventilhylsen 256. Hvis ventilhylsen 256 skulle bli sittende fast og unnlate å bevege seg oppover ved tilføring av hydraulisk fluid under dens flate 306, ville ringen 314 på stempelet 254 under dets oppadgående bevegelse kontakte skulderen 316, og dermed tvinge ventilhylsen 256 oppover. Ringen 314 ville tvinge hylsen 256 oppover til hullet 284, bli innrettet med hullet 296 og dermed åpne utboringen av avlederinnretningen til lufteledningen 296, og samtidig bringe den endre del av ventilhylsen 256 til å dekke hullet 298 i utboringen av avlederinnretningen, og å hindre videre fluidforbindelse med boreriggens fluidsystem. As can best be seen in figure 6, another feature of the invention includes a device with which the valve sleeve 256 is prevented from failing to close the flow pipe 282 and from opening the vent line 280 during a backlash. A ring 314 in the lower portion of the annular piston 258 is arranged to engage an annular shoulder 316 on the valve sleeve 256. If the valve sleeve 256 were to become stuck and fail to move upward upon the application of hydraulic fluid below its face 306, the ring would 314 of the piston 254 during its upward movement contact the shoulder 316, thus forcing the valve sleeve 256 upwards. The ring 314 would force the sleeve 256 up to the hole 284, align with the hole 296 and thus open the bore of the diverter device to the vent line 296, and at the same time bring the changed part of the valve sleeve 256 to cover the hole 298 in the bore of the diverter device, and to prevent further fluid communication with the drilling rig's fluid system.

Det er en anordning for å bringe avlederinnretningen tilbake til sin normale stilling etter at en nødsituasjon er rettet. Det er anordnet en hydraulisk linje 320 via porten 322 for å forbindes med en kilde av hydraulisk styrefluid under trykk til et område 326 over en skulder anordnet i bunnen av ventilhylsen 256. Når hydraulisk fluid via porten 304 blir fjernet, vil en tilførsel av hydraulisk fluid under trykk via porten 322 drive ventilhylsen 256 nedover til dens normale stilling. Skulderen 316 i kontakt med ringen 413 tvinger det ringformete stempel 258 nedover til dets hvile- eller normale stilling. It is a device for returning the diverter device to its normal position after an emergency has been rectified. A hydraulic line 320 via port 322 is provided to connect with a source of hydraulic control fluid under pressure to an area 326 above a shoulder provided in the bottom of valve sleeve 256. When hydraulic fluid via port 304 is removed, a supply of hydraulic fluid will under pressure via port 322 drive valve sleeve 256 downward to its normal position. The shoulder 316 in contact with the ring 413 forces the annular piston 258 downward to its rest or normal position.

Et flertall tetteinnretninger er anordnet både for å holde hydraulisk fluid under trykk under ventilhylsen 256 og det ringformete stempel 258 eller for å tette rundt andre åpninger og hull i stemplene og veggene. Tetteinnretningene 321 og 322 hindrer for eksempel hydraulisk fluid under trykk nedenfor ventilhylsen 256 fra å slippe inn i det indre av avlederinnretningen. Likeledes tetter ventil-tetningsinnretningene 324 og 326 mot tap av hydraulsik fluid nedenfor det ringformete stempel 258. Tetningsinnretningene 330 og 332 gir tetning for den øvre, konisk uthulte seksjon 310 på det ringformete stempel 258 mens det beveger seg oppover for å tvinge det ringformete pakningselement radielt innover. Integrerte tetninger 340 er anordnet på veggen 2 50 av avlederinnretningen 222 for å tette avlederinnretningens vegg 250 mot veggen av det permanente hus 224 og også for å gi en tetning med ventilhylsen 256 mens den beveger seg over åpningene 296 og 298 i hoveddelens vegg. A plurality of sealing devices are arranged both to keep hydraulic fluid under pressure under the valve sleeve 256 and the annular piston 258 or to seal around other openings and holes in the pistons and walls. The sealing devices 321 and 322 prevent, for example, hydraulic fluid under pressure below the valve sleeve 256 from escaping into the interior of the diverter device. Likewise, the valve sealing means 324 and 326 seal against loss of hydraulic fluid below the annular piston 258. The sealing means 330 and 332 provide a seal for the upper conical hollow section 310 of the annular piston 258 as it moves upward to radially force the annular packing element inwards. Integral seals 340 are provided on the wall 250 of the diverter device 222 to seal the diverter device wall 250 against the wall of the permanent housing 224 and also to provide a seal with the valve sleeve 256 as it moves over the openings 296 and 298 in the body wall.

Det henvises nå til figur 8, som viser en del av et tverrsnitt gjennom linjen 8-8 vist på figur 6. Det er en anordning for å innrette avlederinnretningen 222 inne i det permanent monterte huset 224. Som nevnt ovenfor, er avlederinnretningen innrettet til å fires ned med boreriggens blokk, gjennom rotasjonsbordet og inn i utboringen av huset 224. Det er en anordning for å innrette avlederinnretningen 222 både aksielt og vinkelmessig slik at hullenbe 296 og 298 ligger på linje med den permanent monterte lufteledning 280 og strøm-ningsrøret 282 som er permanent festet til huset 224. Aksiell innretting blir oppnådd ved å anordne en innadvendt ringformet skulder 350 i det permanent hus 224 og en tilsvarende utadvendt skulder 351. Kontakt mellom de komplementære skuldre350 og 351 forårsaker at avlederinnretningen kommer til hvile i den riktige aksielle eller vertikale innretting inne i huset 224. Reference is now made to Figure 8, which shows a portion of a cross-section through the line 8-8 shown in Figure 6. There is a device for aligning the diverter device 222 within the permanently mounted housing 224. As mentioned above, the diverter device is adapted to four down with the drilling rig's block, through the rotary table and into the bore of the housing 224. There is a device for aligning the diverter device 222 both axially and angularly so that the holes 296 and 298 lie in line with the permanently mounted air line 280 and the flow pipe 282 which is permanently attached to the housing 224. Axial alignment is achieved by providing an inwardly facing annular shoulder 350 in the permanent housing 224 and a corresponding outwardly facing shoulder 351. Contact between the complementary shoulders 350 and 351 causes the deflector device to come to rest in the correct axial or vertical arrangement inside the house 224.

Vinkelinnretting blir oppnådd ved hjelp av en innret-tingsnøkkel 360 som strekker seg gjennom veggen 250, ventil hylsen 256 og det ringformete stempel 258 inn i kontakt med basen 254. Hodet 362 av nøkkelen 360 strekker seg delvis utover fra veggen 250 for å komme i kontakt med et aksielt spor 365 anordnet i en del av veggen på huset 224. Nøkkelen 360 tjener til å hindre vinkelmessig rotasjon av ventilhylsen 256 og det ringformete stempel 258, og sikrer dermed at hullene 284 og 286 i ventilhylsen og hullene 288 og 290 i det ringformete stempel 258 ikke beveger seg ut av vinkelmessig innretting når avlederinnretningen en gang er satt på plass i det permanente hus 224. Den utadgående utvidelse av hodet 362 på nøkkelen 360 passer i sporet 3 64 og sikrer at avlederinnretningen 222 er vinkelmessig innrettet i forhold til huset 224, slik at hullet 296 i hoveddelens vegg er på linje med lufteledningen 280, og hullet 298 er på linje med strømnings-røret 282. Sporet 364 i huset er den anordning ved hvilken hodeutvidelsen 3 62 sikrer vinkelmessig innretting. Angular alignment is achieved by means of an alignment key 360 which extends through wall 250, valve sleeve 256 and annular piston 258 into contact with base 254. Head 362 of key 360 extends partially outward from wall 250 to engage with an axial groove 365 arranged in a part of the wall of the housing 224. The key 360 serves to prevent angular rotation of the valve sleeve 256 and the annular piston 258, thereby ensuring that the holes 284 and 286 in the valve sleeve and the holes 288 and 290 in the annular piston 258 does not move out of angular alignment once the deflector device is seated in the permanent housing 224. The outward extension of the head 362 of the key 360 fits in the slot 3 64 and ensures that the deflector device 222 is angularly aligned with respect to the housing 224 , so that the hole 296 in the wall of the main part is in line with the air line 280, and the hole 298 is in line with the flow pipe 282. The groove 364 in the housing is the device whereby the head extension 3 62 ensures angular alignment.

Sporet 3 65 som vist på figur 8A er anordnet i nøkkelen 360 slik at borefluid inne i det ringformete rom mellom hullene 292 og 294 i basen 254 og hullene 288 og 290 i det ringformete stempel 258 ikke hindres fra å bevege seg opp og ned av selve nøkkelen, men kan bevege seg fritt gjennom nøkkelen. Som best kan sees på figurene 6 og 7, er de hydrauliske fluid-portene 304 og 322 også på linje med åpningene 370 og 372 i hoveddelen 250 av avlederinnretningen 222 når innrettings-nøkkelens hode 3 62 passer inn i innrettingssporet 364 i det permanente hus 224. Tetningsinnretningene 380 og 382 gir tetting rundt den hydrauliske fluidåpning 370, mens tetteinnretningene 284 og 286 tetter rundt åpningen 372 i forhold til veggen av det permanente hus 224. Ifølge oppfinnelsen er det således en innretting ved hvilken avlederinnretningen 222 lett kan rettes inn både aksielt og vinkelmessig slik at gjennom-løpene i veggen av avlederinnretningens hoveddel er på linje med lufteledningen og strømningsrøret, og med de hydrauliske porter for å operere avlederinnretningen. The groove 365 as shown in Figure 8A is arranged in the key 360 so that drilling fluid inside the annular space between the holes 292 and 294 in the base 254 and the holes 288 and 290 in the annular piston 258 is not prevented from moving up and down by the the key, but can move freely through the key. As best seen in Figures 6 and 7, the hydraulic fluid ports 304 and 322 are also aligned with the openings 370 and 372 in the body 250 of the diverter assembly 222 when the head of the alignment key 362 fits into the alignment slot 364 in the permanent housing 224. The sealing devices 380 and 382 provide a seal around the hydraulic fluid opening 370, while the sealing devices 284 and 286 seal around the opening 372 in relation to the wall of the permanent housing 224. According to the invention, there is thus an alignment by which the diverter device 222 can be easily aligned both axially and angularly so that the passages in the wall of the diverter device's main part are in line with the air line and the flow pipe, and with the hydraulic ports to operate the diverter device.

Det henvises igjen til figur 6. Stillingen av nøkkelen 360 er vist når avlederinnrentingen er i normal, og ikke aktivert tilstand. Sporene 390 og 392 viser sporene i det første stempel eller ventilhylse 256, og det annet stempel eller ringformet stempel 258 som tillater hylsen og stempelet å bevege seg i forhold til den faste nøkkel 360. Figur 7 viser stillingen av nøkkelen 360 når ventilhylsen 256 og det ringformete stempel 258 er blitt flyttet oppover under en nød-situasjon. Reference is again made to Figure 6. The position of the key 360 is shown when the arrester cleaning is in normal, and not activated, condition. The grooves 390 and 392 show the grooves in the first piston or valve sleeve 256, and the second piston or annular piston 258 which allow the sleeve and piston to move relative to the fixed key 360. Figure 7 shows the position of the key 360 when the valve sleeve 256 and the annular piston 258 has been moved upwards during an emergency situation.

På figur 6 er det vist et utadgående, ringformet rom 400 som er anordnet for å motta et testverktøy, slik at man kan simulere et testrør eller annen gjenstand som strekker seg gjennom utboringen i huset, og rundt hvilket den ringformete pakningsenhet 252 kan lukkes for å teste operasjonen av avlederinnretningen . Figure 6 shows an outwardly extending, annular space 400 which is arranged to receive a test tool, so that one can simulate a test tube or other object extending through the bore in the housing, and around which the annular packing unit 252 can be closed to test the operation of the diverter device.

Figurene 9 til 14 viser den integrerte pakning 340 som er anordnet i veggen 250 av avlederinnretningen 222. Pakningen er innrettet til å festes inne i veggen rundt åpningen 296 eller åpningen 298 i hoveddelens vegg. Hullene 296 og 298 er med fordel avlange på innsiden av hoveddelens vegg, mens de er sirkelrunde på utsiden av veggen. Hensikten med å anordne et slikt gjennomløp gjennom hoveddelens vegg er å minimalisere høyden av hullet i den indre del av veggen mens man opprett-holder en maksimum flate av utløpet slik at man ikke hindrer gjennomstrømningen i vesentlig grad, og dermed hindrer at det oppstår et potensielt farlig returtrykk under nøds-utlufting. Det er en fordel ifølge opfinnelsen å anordne et utløp av minimum høyde på innsiden av avlederinnretningens vegg slik at det kreves mindre aksiell oppadgåpende bevegelse av ventilhylsen 256 for enten å åpne eller å lukke hullet. På den annen side er lufteledningen 280 og strømningsrøret 282 normalt sylindriske rør med en sirkelrundt åpning, og krever således at utløpet på utsiden av veggen er sirkelrund i form. Figures 9 to 14 show the integrated gasket 340 which is arranged in the wall 250 of the diverter device 222. The gasket is designed to be fixed inside the wall around the opening 296 or the opening 298 in the wall of the main part. The holes 296 and 298 are advantageously oblong on the inside of the wall of the main part, while they are circular on the outside of the wall. The purpose of arranging such a passage through the wall of the main part is to minimize the height of the hole in the inner part of the wall while maintaining a maximum area of the outlet so that the flow is not obstructed to a significant extent, and thus prevents a potential dangerous back pressure during emergency venting. It is an advantage according to the invention to arrange an outlet of minimum height on the inside of the diverter device wall so that less axial upward opening movement of the valve sleeve 256 is required to either open or close the hole. On the other hand, the air duct 280 and the flow tube 282 are normally cylindrical tubes with a circular opening, thus requiring the outlet on the outside of the wall to be circular in shape.

Det er således anordnet en inegrert pakning eller tetningsdel 34 0 rundt åpningen i hoveddelens vegg, som er for-delaktig for å tette mot det permanente huset på utsiden av avlederinnretningens vegg og mot bevegelsen av ventilhylsen 256 på innsiden av avlederinnretningens vegg. Pakningen er fortrinnsvis utført i en støpt del, som lett kan produseres og som unødvendiggjør maskinering av to usedvanlig formete hull i hvert avleder-hus, noe som er kostbart og relativt vanskelig å maskinere. Pakningsenheten 340 er således fortrinnsvis en integrert del av et elastomermateriale, og har fortrinnsvis en støttedel innlagt i dette for å gi styrke. Alternativt kan pakningsdelen 340 være en integrert del produsert av ikke-elastomermaterialer. Den kan f.eks. være av støpt stål, kera-mikk eller et komposittmateriale. Figur 9 viser pakningsenheten sett fra utsiden, og viser åpningen 341 på innsiden som sirkelrund og viser det indre avlange hull 342. Utvendige tetningsrnger 343 er vist for å tette det permanente hus 342 mot utsiden av avlederinnretningens hoveddel. Figur 12 viser pakningselementet sett fra innsiden av avlederinnretningen, og viser at innsiden av åpningen 342 er avlang i fasong, hvor høyden av åpningen er mindre enn bredden. Den sirkelrunde ytre åpning 341 er også illustrert. Den indre tetningskant 344 er anordnet for å tette mot ventilhylsen 256 når den enten kommer på linje med åpningen 342 eller tetter åpningen med en øvre del av hylsen hvor lufteledningen er dekket, eller den nedre part av stempelet hvor strømnings-røret er dekket. En tetningsskulder 345 er anordnet for å tette pakningsenheten 340 mot veggen 250. Figur 10 viser formen av pakningselementet sett fra den siden hvor den avlange åpningen 342 er vist, såvel som den sirkelrunde åpning 341. En støttedel av metall 390 er med fordel anordnet i pakningselementet 340, og strekker seg rundt hele den kurvete overflate som dannes av den delen som forbin-der den runde åpningen 342 med den avlange åpningen 342. Figurene 13 og 14 viser i tverrsnitt hvordan støtteele-mentet 390 fortrinnsvis er anbrakt inne i selve pakningselementet . Figurene 15A og 15B viser en annen alternativ utførelse av avlederinnretningen ifølge oppfinnelsen. Figur 15A viser avlederinnretningen i sin normale eller hviletilstand. Figur 15B viser den i den aktiverte eller avledende tilstand. Avlederinnretningen 222' er vist inne i det permanent monterte hus 224 som har et strømningsrør 282 og en lufteledning 280 An integrated gasket or sealing part 340 is thus arranged around the opening in the wall of the main part, which is advantageous for sealing against the permanent housing on the outside of the wall of the diverter device and against the movement of the valve sleeve 256 on the inside of the wall of the diverter device. The gasket is preferably made in a cast part, which can be easily produced and which makes it unnecessary to machine two unusually shaped holes in each diverter housing, which is expensive and relatively difficult to machine. The packing unit 340 is thus preferably an integral part of an elastomer material, and preferably has a support part embedded in it to provide strength. Alternatively, the gasket member 340 may be an integral part manufactured from non-elastomer materials. It can e.g. be made of cast steel, ceramic or a composite material. Figure 9 shows the packing unit seen from the outside, and shows the opening 341 on the inside as circular and shows the inner oblong hole 342. External sealing rings 343 are shown to seal the permanent housing 342 against the outside of the diverter device's main part. Figure 12 shows the sealing element seen from the inside of the diverter device, and shows that the inside of the opening 342 is oblong in shape, where the height of the opening is less than the width. The circular outer opening 341 is also illustrated. The inner sealing edge 344 is arranged to seal against the valve sleeve 256 when it either aligns with the opening 342 or seals the opening with an upper part of the sleeve where the air line is covered, or the lower part of the piston where the flow tube is covered. A sealing shoulder 345 is arranged to seal the sealing unit 340 against the wall 250. Figure 10 shows the shape of the sealing element seen from the side where the elongated opening 342 is shown, as well as the circular opening 341. A support part of metal 390 is advantageously arranged in the sealing element 340, and extends around the entire curved surface formed by the part that connects the round opening 342 with the oblong opening 342. Figures 13 and 14 show in cross section how the support element 390 is preferably placed inside the packing element itself. Figures 15A and 15B show another alternative embodiment of the diverter device according to the invention. Figure 15A shows the diverter device in its normal or rest state. Figure 15B shows it in the activated or diverting state. The diverter device 222' is shown inside the permanently mounted housing 224 which has a flow tube 282 and a vent line 280

festet til huset. Avlederinnretningen 222' har en hoveddel 250 og en basedel 254'. Hullene 296 og 298 er anordnet i hoveddelen for innretting med lufteledningen 280 og strøm-ningsrøret 282. En ventilhylse 256' og et ringformet stempel 258' er anordnet i tillegg til det ringformete pakningselement 252 i den øvre del av avlederinnretningen 222'. Hull er anordnet i ventilhylsen 256' og det ringformete stempel 258', i likhet med de som er vist i den andre utførelsen av oppfinnelsen som vist på figur 6, men alternativ sekvenserings-innretning er anordnet for å sikre at ventilhylsen 256' beveger seg oppover for å lukke hullet 298 for strømningsrøret og åpne hullet 296 for lufteledningen før stempelet 258' er istand til å tvinge det ringformete pakningselement 252 rundt et rør eller annen gjenstand i brønnhullet eller totalt å stenge av et uforet hull. attached to the house. The diverter device 222' has a main part 250 and a base part 254'. The holes 296 and 298 are arranged in the main part for alignment with the air line 280 and the flow pipe 282. A valve sleeve 256' and an annular piston 258' are arranged in addition to the annular packing element 252 in the upper part of the diverter device 222'. Holes are provided in the valve sleeve 256' and the annular piston 258', similar to those shown in the second embodiment of the invention as shown in Figure 6, but alternative sequencing means is provided to ensure that the valve sleeve 256' moves upwards to close the hole 298 for the flow pipe and open the hole 296 for the vent line before the piston 258' is able to force the annular packing element 252 around a pipe or other object in the wellbore or to completely shut off an unlined hole.

Sekvenseringsinnretningen omfatter en anordning for å forbinde en kilde av hydraulisk trykkfluid via røret 500, fra begynnelsen bare under ventilhylsen 256'. Når ventilhylsen beveger seg oppover og kommer til sin endelige stilling slik at den nedre del av ventilhylsen 2 56' dekker hullet 298, og hullet 284' i veggen av ventilhylsen kommer på linje med lufteledningen 280, en port 502 blir avdekket, og tillater det hydrauliske trykkfluid å bli ført under det ringformete stempel 258', slik at dette drives oppover og forårsaker at det ringformete pakningselement 252 lukker seg rundt et rør eller annen gjenstand i brønnhullet, eller at det fullstendig stenger ringrommet av brønnhullet i fravær av en gjenstand i hullet. En tilbakeslagsventil 503 er anordnet, slik at når hydraulisk trykkfluid blir ført inn i røret 505 for å tvinge ventilhylsen 256' nedover, vil den nedadgående bevegelse av det ringformete stempel 258' tvinge hydraulisk fluid ned gjennom røret 506 og tilbakeslagsaventilen 503, og dermed utløse trykket under det ringformete stempel 258'. The sequencing device includes a device for connecting a source of hydraulic pressure fluid via pipe 500, starting just below the valve sleeve 256'. As the valve sleeve moves upward and reaches its final position so that the lower portion of the valve sleeve 2 56' covers the hole 298, and the hole 284' in the wall of the valve sleeve aligns with the vent line 280, a port 502 is uncovered, allowing the hydraulic pressure fluid to be passed under the annular piston 258', so that this is driven upwards and causes the annular packing element 252 to close around a pipe or other object in the wellbore, or to completely close the annulus of the wellbore in the absence of an object in the hole. A check valve 503 is provided so that when hydraulic pressure fluid is introduced into the pipe 505 to force the valve sleeve 256' down, the downward movement of the annular piston 258' will force hydraulic fluid down through the pipe 506 and the check valve 503, thereby releasing the pressure below the annular piston 258'.

Figurene 16A og 16B viser en annen alternativ utførelse av avlederinnretningen ifølge oppfinnelsen. Figur 16A viser avlederinnretningen i dens hviletilstand. Figur 16b viser avlederinnretningen i den avledende tilstand, med pakningsele mentet lukket rundt et hull uten noen gjenstand i det. Avlederinnretningen 222 er igjen innrettet til å passe inne i utboringen av et permanent montert hus 224 nedenfor boredekket på en borerigg, og over et borerør. Strømningsrøret 282 og lufteledningen 280 er anordnet for å forbindes henholdsvis med borefluidsystemet og for å lede fluid under trykk bort fra boreriggen under en nødsituasjon. Som vist på figur 16A, er Figures 16A and 16B show another alternative embodiment of the diverter device according to the invention. Figure 16A shows the diverter device in its rest state. Figure 16b shows the diverter device in the diverting state, with the packing element closed around a hole without any object in it. The diverter device 222 is again arranged to fit inside the bore of a permanently mounted housing 224 below the drilling deck on a drilling rig, and above a drill pipe. The flow pipe 282 and the vent line 280 are arranged to connect respectively to the drilling fluid system and to direct fluid under pressure away from the drilling rig during an emergency situation. As shown in Figure 16A, is

det anordnet to stempler. Det første stempel 600 har to hull i veggen. Hullet 605 er normalt på linje med strømningsrøret 282, mens hullet 602 normalt er nedenfor åpningen 603 i veggen av avlederinnretningen 222. it arranged two stamps. The first piston 600 has two holes in the wall. The hole 605 is normally in line with the flow pipe 282, while the hole 602 is normally below the opening 603 in the wall of the diverter device 222.

Et annet stempel 610 er anordnet generelt over det første stempel 600 for å komme i kontakt med pakningselementet 222. Den innretning ved hvilken sekvensering av det første stempelet er tvunget oppover før det annet stempel 610 er istand til å kontakte pakningselementet 222 består av det øvre hodet 621 av det første stempelet, innrettet for kontakt med en nedre skulder 622 anordnet generelt under det annet stempel A second piston 610 is arranged generally above the first piston 600 to contact the packing element 222. The means by which the sequencing of the first piston is forced upwards before the second piston 610 is able to contact the packing element 222 consists of the upper head 621 of the first piston, arranged for contact with a lower shoulder 622 disposed generally below the second piston

610. En kilde av hydraulisk trykk via røret 620 blir tilført nedenfor det første stempelet 600. Det blir tvunget generelt oppover, slik at det lukker hullet 601 med en del av stempelet 600 nedenfor et hull i veggen 605. Hullet 602 i den første stempelvegg 600 beveges oppover til innretting med hullet 603 rett overfor lufteledningen 280. Et punkt blir nådd hvor hodet 621 av det første stempel 600 kommer i kontakt med den nedadvendte skulder 622 av det annet stempel 610, slik at videre oppadgående bevegelse av stempelet 600 blir overført via stempelet 610 til det ringformete pakningselement 222, slik at det tvinges radielt innover for å lukke seg rundt et rør eller en annen gjenstand som er anbrakt i dets utboring. 610. A source of hydraulic pressure via the pipe 620 is supplied below the first piston 600. It is forced generally upwards so as to close the hole 601 with a part of the piston 600 below a hole in the wall 605. The hole 602 in the first piston wall 600 is moved upwards into alignment with the hole 603 directly opposite the air duct 280. A point is reached where the head 621 of the first piston 600 comes into contact with the downward facing shoulder 622 of the second piston 610, so that further upward movement of the piston 600 is transmitted via the piston 610 to the annular packing element 222 so that it is forced radially inward to close around a pipe or other object placed in its bore.

Figur 16B viser avlederinnretningen i den lukkete stilling, hvor pakningselementet er fullstendig lukket rundt utboringen i avlederinnretningen. Det første stempel 600 har beveget seg oppover slik at strømningsrøret 282 er lukket, og lufteledningen 280 er åpnet. En innretning for å returnere avlederinnretningens stempler til deres normale stillinger er anordnet via røret 623, gjennom hvilket en kilde for hydrau lisk trykkfluid tvinger det første stempel 600 tilbake til dets normale stilling. Stempelet 610 returneres til dets normale stilling på grunn av tyngdekraften og fordi pakningselementet virker til å bevege det tilbake til sin hvilestilling. Som vist på figurene 12A og 12B er således en mekanisk innretning anordnet for å sikre at stemplene 600 og 610 opere-rer i sekvens slik at avlederinnretningens ringrom ikke blir stengt før strømningsrøret er lukket og lufteledningen er åpnet. Figure 16B shows the diverter device in the closed position, where the sealing element is completely closed around the bore in the diverter device. The first piston 600 has moved upwards so that the flow pipe 282 is closed, and the air line 280 is opened. A means for returning the deflector device pistons to their normal positions is provided via pipe 623, through which a source of hydraulic pressure fluid forces the first piston 600 back to its normal position. The piston 610 is returned to its normal position due to gravity and because the packing element acts to move it back to its rest position. As shown in Figures 12A and 12B, a mechanical device is thus arranged to ensure that the pistons 600 and 610 operate in sequence so that the diverter device's annulus is not closed before the flow pipe is closed and the air line is opened.

Figur 17A viser en annen utførelse av avlederinnretningen 222 i hvilken et enkelt stempel 700 er anordnet, ikke bare for å lukke det ringformete pakningselement 2 52 rundt en gjenstand i avlederinnretningens utboring, men også for å lukke et Figure 17A shows another embodiment of the deflector device 222 in which a single piston 700 is arranged, not only to close the annular packing element 2 52 around an object in the bore of the deflector device, but also to close a

strømningsrør 282 og åpne en lufteledning 280 i en nødsitu-asjon. Det enkelte stempel 7 00 har en øvre, konisk uthulet del 702 innrettet for å komme i kontakt med pakningselementet 252 og å tvinge dette radielt innover når stempelet 700 beveger seg aksielt oppover. Et hull 710 i stempelveggen er normalt på linjre med et hull 712 i hoveddelen 250 av avlederinnretningen 222. Det andre hullet 713 i hoveddelen, anordnet på linje med lufteledningen 280, er dekket av stempelveggen 700 når avlederinnretningen er i sin normale tilstand. Når en kilde for hydraulisk fluid under høyt trykk blir innført under stempelet 7 00 via røret 72 0, blir stempelet 700 tvunget oppover, og åpner dermed lufteledningen 280 via hullet 713 og gir fluidforbindelse med utboringen i huset 222. Når stempelet 700 beveger seg oppover, blir hullet 712 i hoveddelens vegg dekket av den nedre del 725 av stempelet 700, og til slutt blir hullet 712 fullstendig dekket av den nedre del 725 av stempelet. flow pipe 282 and open a vent line 280 in an emergency. The individual piston 700 has an upper, conically hollowed part 702 adapted to contact the packing element 252 and to force it radially inwards as the piston 700 moves axially upwards. A hole 710 in the piston wall is normally in line with a hole 712 in the main part 250 of the diverter device 222. The other hole 713 in the main part, arranged in line with the air line 280, is covered by the piston wall 700 when the diverter device is in its normal state. When a source of hydraulic fluid under high pressure is introduced below the piston 700 via the tube 720, the piston 700 is forced upward, thereby opening the vent line 280 via the hole 713 and providing fluid communication with the bore in the housing 222. As the piston 700 moves upward, the hole 712 in the wall of the main part is covered by the lower part 725 of the piston 700, and finally the hole 712 is completely covered by the lower part 725 of the piston.

Det er en innretning for å sikre at pakningselementet 252 ikke lukker seg rundt et rør eller annen gjenstand i borehullet før hullet 712 er dekket, og hullet 713 er åpnet ved å anordne et rom 73 0 over pakningselementet, gjennom hvilket pakningselementet er fri til å bevege seg aksielt oppover uten å bli tvunget radielt innover når den øvre koniske del 702 av stempelet 700 beveger seg oppover. Det er således en innret ning ved hvilken lufteledningen 280 blir åpnet og strømnings-røret 282 blir lukket for fluidforbindelse med avlederinnretningens utboring før det ringformete pakningselement 252 er istand til fullstendig å lukkes rundt et rør eller annen gjenstand i borehullet eller fullstendig å lukke utboringen i avlederinnretningen 222 i fravær av noen gjenstand i utboringen. There is a device to ensure that the packing element 252 does not close around a pipe or other object in the borehole until the hole 712 is covered, and the hole 713 is opened by providing a space 730 above the packing element, through which the packing element is free to move axially upward without being forced radially inward as the upper conical portion 702 of the piston 700 moves upward. It is thus a device in which the vent line 280 is opened and the flow pipe 282 is closed for fluid communication with the diverter device bore before the annular packing element 252 is able to completely close around a pipe or other object in the borehole or completely close the bore in the diverter device 222 in the absence of any object in the borehole.

Alternsativt, som vist på figur 17B, er det mumlig at strømningsrøret 282 ikke er anordnet i stempelveggen i det hele tatt, men at det isteden er anordnet et strømningsrør 282' ovenfor avlederinnretningen, gjennom hvilken strømmen normalt blir rettet mot boreriggens fluidsystem. For denne utforming er det anordnet et enkelt gjennomløp såsom hullet 713 på figur 13A som normalt er dekket av stempelet 700. Pakningselementet tjener til å stenge all fluidforbindelse med strømningsrøret, og lufteledningen tjener til å avlede strøm-men av borefluid under trykk når stempelet beveger seg oppover. Alternatively, as shown in Figure 17B, it is possible that the flow pipe 282 is not arranged in the piston wall at all, but that instead a flow pipe 282' is arranged above the diverter device, through which the flow is normally directed towards the drilling rig's fluid system. For this design, a single passage such as the hole 713 in Figure 13A is provided which is normally covered by the piston 700. The packing element serves to close all fluid connection with the flow pipe, and the vent line serves to divert flow of drilling fluid under pressure as the piston moves. upwards.

Figur 17C viser en alternativ utførelse av avlederinnretningen som vist på figur 17A, hvor stempelet 700 må bevege seg oppover før hullet 713'i hovedelen 250 blir åpnet. Figure 17C shows an alternative embodiment of the diverter device as shown in Figure 17A, where the piston 700 must move upwards before the hole 713' in the main part 250 is opened.

Det har således vært beskrevet forskjellige utførelser av en avlederinnretning, innrettet for å settes inn i et permanent montert hus forbundet med en borerigg. Avlederinnretningen, i et enkelt apparat, frembringer en i det vesentlige feilsikker innretning for å stenge et borerør til hvilket avlederinnretningen er festet, og for å stenge strømningsrøret til boreriggens fluidsystem og å åpne en lufteledning for å avlede borefluid under trykk bort fra boreriggen. Det er en innretning for å sikre at lufteledningen blir åpnet og at strømningsrøret til vibrasjonssikten blir lukket før det ringformete pakningselement stenger ringrommet i borehullet rundt et rør eller en annen gjenstand i brønnen. Det er også vist en tetteinnretning ved hvilken hullene i avlederinnretningens vegg blir innvendig tettet mot et stempel som beveger seg forbi hullet og utvendig mot det permanente huset. Avlederinnretningen ifølge oppfinnelsen er feilsikker idet den eliminerer behovet for eksterne ventiler i lufteledningen i strømningsrøret nedenfor forbindelsen av lufteledningen med avlederinnretningens permanente hus. Slike ventiler, som indikert i bakgrunnsopplysningene, har vært kilden til uaktsomhet og feil når de har vært brukt i tidligere avlederinnretninger, og har forårsaket tap av eiendom og personska-der. Various embodiments of a diverter device, designed to be inserted into a permanently mounted housing connected to a drilling rig, have thus been described. The diverter device, in a single apparatus, provides a substantially fail-safe device for closing a drill pipe to which the diverter device is attached, and for closing the flow pipe to the drilling rig's fluid system and opening a vent line to divert pressurized drilling fluid away from the drilling rig. It is a device to ensure that the vent line is opened and that the flow pipe to the vibrating screen is closed before the annular packing element closes the annulus in the borehole around a pipe or other object in the well. A sealing device is also shown whereby the holes in the diverter device wall are internally sealed against a piston which moves past the hole and externally towards the permanent housing. The diverter device according to the invention is fail-safe in that it eliminates the need for external valves in the vent line in the flow pipe below the connection of the vent line with the diverter device's permanent housing. Such valves, as indicated in the background information, have been the source of negligence and failure when used in earlier diversion devices, and have caused property loss and personal injury.

Claims

1. Diverter device for directing pressurized drilling fluid from a wellbore, away from a drilling rig via a well kick vent line (11; 242), comprising a cylindrical housing (102; 250) with a central bore (112), an outlet opening (120; 296; 603; 713) in a wall of the housing (102; 250) in fluid communication with the air line (11; 242), a piston (106; 256; 258; 256'; 258'; 606, 600; 700) which is arranged in the diverter device (100; 222) and is movable from a first position to a second position, an annular gasket (104; 252) in the diverter device (100;

222), the stamp (106; 256; 258; 256'; 258'; 600, 610;

700) engages with the gasket (104; 242), whereby the gasket, in a first position of the piston (106; 256; 258; 256';

258'; 600, 610; 700), is in a relieved state and the piston in a second position applies radially inward pressure to the gasket (104; 252) for sealing with a pipe (24; 312) or other object in the wellbore to thereby close it, characterized in that in the first position covers a wall portion (300) of the piston (106; 256; 258; 256';

258'; 600, 610; 700) the outlet opening (120; 296; 603; 713) in the housing (102; 250) wall to prevent fluid connection between the central bore (112; 246) and the air line (11; 242), while in the piston's (106; 256; 258 ; 256'; 258'; 600, 610; 700) second position, its wall at least partially uncovers the outlet opening (120; 296; 603; 713) to allow fluid communication between the central bore (112; 246) and the vent line ( 11;

242).

2. Diverter device (100; 222) according to claim 1, characterized in that the annular seal (104; 252) is arranged in the housing (120; 250).

3. Diverter device according to claim 2, characterized by means of preventing the annular packing from sealing around the pipe (24) or other object in the borehole or closing the vertical flow path in the borehole in the absence of any object in the borehole before the piston's (106; 256 ; 258; 256'; 258'; 600, 610; 700) wall portion (300) opens for fluid connection for internal fluid with the outlet opening (120; 296; 603; 713).

4. Diverter device according to claim 2, characterized by the device (280) for connecting the outlet (120; 296; 603; 713) in the housing wall with the well kick vent line (11; 242) to divert fluid away from the drilling rig (220).

5. Diverter device according to claim 4, characterized in that further at least one outlet opening (298; 601; 712) is arranged in the housing wall, that a hole (286; 605; 710) in the piston wall is placed so that the hole (286; 605; 710) in the piston wall is substantially aligned with the further outlet opening (298; 601; 712) in the housing wall when the piston (106; 256; 258; 256'; 258'; 600; 610;

700) is not activated, and that there is a device (282) for connecting the further outlet opening (298; 601; 712) with a mud return line (26; 243) in fluid communication with the drilling rig's fluid system, so that when the piston (106; 256 ; 258; 256'; 258';

600; 610; 700) is activated to apply a radial, inwardly directed force against the gasket (104; 252), moving the piston (106;

256; 258; 256'; 258'; 600; 610; 700) moves axially upwards inside the housing (102; 250), freeing the outlet opening (120; 296; 603;

713) which can be connected to the vent line (11; 242) to divert fluid away from the drilling rig, and covers the additional outlet opening (298; 601; 712) which can be connected to the mud return line (26; 24 3) which is directed to the drilling rig's drilling fluid system.

6. Diverter device according to claim 2, characterized in that the piston (106; 256;

258; 256'; 258'; 600; 610; 700) comprises first and second annular pistons (256; 258; 256'; 258'; 600; 610), which first annular piston (256; 256'; 600) is adapted to be moved from a first position to a second position, so that in the first position the annular piston (256;

256'; 600) drilling fluid in the interior of the housing (102; 250) from contacting the outlet opening (120; 296; 603; 713) in the housing wall, and in the second position the first annular piston (256; 256'; 600) do not prevent fluid communication from the internal drilling fluid with the outlet port (120; 296; 603; 713), another annular piston (258; 258'; 610) arranged in the housing (102; 250) to force the annular packing (104;

252) to close around an object extending through the bore (246) in the housing (102; 250), while moving from a third position to a fourth position in the housing (102; 250), a first actuation means (302 ; 500; 620;

720) to force the first annular piston (256; 256';

600) from the first position to the second position, another actuating means (312; 502; 622) to force the second annular piston (258; 258'; 610) from the third position to the fourth position, where the first and second activation devices (302, 312; 500, 502; 620, 622; 720) are cooperatively arranged to initiate the movement of the first piston (256; 256'; 600) from the first position to the second position before the second piston ( 258; 258'; 610) begins to move from the third position to the fourth position.

7. Diverter device according to claim 6, characterized in that the first annular piston (256; 256'; 600) includes a hole (284; 284'; 602) in the wall, that in the first position covers an upper part (300) of the piston ( 256; 256'; 600) the outlet (120; 296; 603) which is arranged in the wall of the main part, and which is preferably arranged for connection with the air line (11; 242) and that in the second position the hole (284; 284'; 602) in the wall of the first piston (256; 256'; 600) substantially in line with the outlet opening (120; 296; 603; 713).

8. Diverter device according to claim 7, characterized in that the housing (102; 250) has a second outlet opening (102; 250) which is formed in the wall of the main part, the first annular piston (256; 256'; 600;

700) has a first and a second hole (284, 286; 284', 286';

602, 605; 710) in the wall, where in the first position the second hole (286; 286'; 605; 710) in the piston wall is substantially aligned with the second opening (298; 601) formed in the wall of the main part, and where in the second position the first hole (284; 284'; 602) in the piston wall is substantially aligned with the first hole (284; 284'; 602) in the wall of the main part.

9. Diverter device according to claim 8, characterized in that the first and. second activation device (302, 312; 500, 502; 620, 622; 720) comprises a hydraulic circuit device (302; 500; 620; 720) for pressurizing hydraulic fluid to at least a part of the first piston (256; 256' ; 600; 700), a facility shoulder (312;

622) on the second piston (258; 610) arranged for engagement with the head (311; 621) of the first piston (256; 600), and an axial separation between the head (311; 621) of the first piston (256; 600) ) and the shoulder (312; 622) of the second piston (256; 600) so that only the first piston (256; 600) is moved upwards by the hydraulic circuit (302; 620) over a distance equal to the axial separation, the separation being sufficient for the second hole (286; 605) in the first piston (256; 600) to be moved axially upwards until the piston wall part (314; 725) below the second hole (286; 710) covers the second outlet opening (298; 601) ) in the wall of the main body before the second piston (258; 258'; 610) causes the annular packing (104; 252) to come into sealing engagement with a pipe (24; 312) or another object in the wellbore.

10. Diverter device according to claim 8 or 9, characterized in that the first hole (284;

284'; 602) in the first piston (256; 256'; 600) is at least partially aligned with the hole (296; 603; 713) in the housing wall before the second piston (258; 258'; 610) causes the packing ( 104; 252) comes into sealing engagement with a tube (24;

312) or another object in the wellbore.

11. Diverter device according to claim 9, characterized in that the cooperative engagement between the head (311; 621) and the shoulder (312; 622) produces a further upward force against the second piston (258; 610) after the first piston (256; 600) has moved upwards.

12. Diverter device according to claim 8, characterized in that the first activation device (302; 500) comprises a source for hydraulic pressure fluid supplied under both the first piston (256; 256') and the second piston (258; 258'), and a sequencing means for forcing the first piston (256; 256') axially upwards and for closing the second outlet opening (298; 601) in the main body wall and for opening the first outlet opening (120;

296) in the main body wall before the second piston (258; 258') is moved axially upwards to force the annular packing (104; 252) to seal around a pipe or other object in the central bore (112) in the housing (102 ; 250).

13. Diverter device according to claim 12, characterized in that the sequencing device comprises the larger activation surface under the bottom of the first piston (256; 256') than under the bottom of the second piston (258; 258'), the larger mass for the second piston (258; 258') than for the first piston (256; 256') and the engagement between the second piston (258; 258') and the annular gasket (104; 252), so that the first piston (256;

256;), in response to the activation device, moves relatively quickly upwards while the second piston (258; 258') moves relatively slowly upwards.

14. Diverter device according to claim 13, characterized by the safety device to cause the first piston (256) to move axially upwards together with the second piston (258) if the first piston (256) does not move axially upwards when hydraulic pressure fluid is applied during both the first piston (256) and the second piston (258) and that the second piston (258) moves axially upwards before the first piston (256) does, the safety device preferably comprising an outwardly extending shoe (314) connected near the bottom of the second piston (258) in cooperation with an inward facing shoulder (316) near the bottom of the first piston (258).

15. Diverter device according to claim 12, characterized by the deactivation device (326) to deactivate the activation device (302) and to bring the first piston (256) back to its first position and the second piston (258) back to its third position.

16. Diverter device according to claim 12, characterized in that the first and second pistons (256, 258; 256', 258') are placed in an annular space between the outer wall of the main part (250) and an inner annular base part (254; 254') , and that the base part (254; 254') has at least two openings (292, 294) each of which is generally aligned with the first and second outlet openings (296, 298) in the wall of the main body.

17. Diverter device according to claim 12, characterized in that the first and second outlet openings (120; 296; 603; 713, 298; 601) in the wall of the main part have an elongated shape on the inside of the wall, where the elongated shape is larger in width than in height, and generally circular on the outside of the main body (102; 250).

18. Diverter device according to claim 17, characterized by integrated sealing devices (340), one of which is inserted into the wall of the main body around each of the outlet openings (120; 296; 603; 713; 298;

601; 712) in the wall of the main part, where the packing device (340) is intended for sealing against the wall of the first annular piston (256; 256'; 600; 700) and for sealing against a permanent housing (224) in which the diverter device (222) can introduced.

19. Diverter device according to claim 13, characterized in that the second annular piston (258') is placed inside the first annular piston (256') for at least part of its axial extent, that the second annular piston (258') has at least two holes arranged in its wall for fluid communication between the interior of the main part (250) and the first and second outlet openings (296, 298) in the wall of the main part which are not covered by a part of the wall of the first piston (256' ).

20. Diverter device according to claim 12, characterized in that the activation device (500, 502) comprises a first device (500) for directing the hydraulic pressure fluid under the first piston, and a second device (502) for directing the fluid under the first piston (256 ') also under the second piston (258') only after the first piston (256') has moved axially upwards from the first position to the second position.

21. Diverter device according to claim 20, characterized in that the second fluid guide device is a pipeline device (502) inserted in the main part (250) of the housing, that the pipeline device (502) is covered by the wall of the first piston (256') and is only opened if the first piston moves to the second position, thereby allowing hydraulic fluid communication between the piston chamber below the first piston (256') and the piston chamber below the second piston (258').

22. Diverter device according to claim 1, characterized by the sludge return line (20, 26, 243) which is connected to the housing (102; 250) to divert fluid from the housing outlet opening (120; 296; 603; 713) away from the central bore (112 ), which line preferably comprises a collection line (26; 243) connected to the outlet opening (120; 296; 603; 713), and a valve device (20) in the collection line (26; 243), which can be influenced to open the collection line ( 26; 243) before the borehole fluid pressure exceeds a safety level.

23. Diverter device according to claim 22, characterized by the cylindrical pipe device (108) placed coaxially with the housing (102), and with openings (110) to provide fluid connection between fluid in the wellbore and the annulus between the pipe (108) and the housing (102; 250) , as the piston (106; 256; 258;, 256'; 258'; 600; 610; 700) is placed in the annulus between the pipe device (108) and the housing (102) for engagement with the gasket (104; 252), where the passages ( 118) in the piston (106; 256; 258; 256'; 258'; 600; 610; 700) is in fluid connection between fluid in the tube/housing annulus and the outlet opening (120; 296; 603; 713) in the housing wall, and since the outlet opening (120; 296; 603; 713) preferably ends in outlet holes in the wall of the house, since these holes are oblong.

24. Diverter device according to claim 2 or 3, characterized by the activation device for forcing the piston (106; 256; 258; 256'; 258'; 600, 610;

700) axially upwards inside the housing (102; 250), a hole (118;

284; 2841; 602) in the piston wall, placed axially below the outlet opening (120; 296) in the housing wall before the activation device forces the piston axially upwards, so that the hole (118; 284;

284'; 602) in the piston wall, when the piston is forced axially upwards, aligns with the outlet opening (120; 296; 603;

713).

25. Diverter device according to claim 24, characterized in that the housing (102; 250) has a central bore (112) in connection with the bore in the pipeline, and has a second outlet opening (296, 298; 603, 601; 713, 712) in the wall, and a device (282) ) to connect the second outlet opening (298; 601; 712) in the housing with a header device (26; 243) in fluid communication with the rig's drilling fluid system, and a second hole (118; 286; 605; 710) in the piston wall is arranged on line with the second outlet opening (298; 601; 712) in the housing wall (102; 250) before the actuation device forces the piston axially upwards, thereby forming a fluid connection path from the interior of the piston to the collection line (26; 243) of the rig's drilling fluid system , so that, after the piston is forced axially upwards, the second hole (118; 286; 605; 710) in the wall of the piston is moved out of its aligned position to a position above the second hole (298; 601; 712 ) in the housing wall, as the piston wall (314) covers the second hole (298; 601; 712) in the housing v egg.

26. Diverter device according to claim 25, characterized in that the obstacle device comprises that the second hole (118; 286; 605; 710) in the piston which is of an oblong shape.

27 Diverter device according to claim 25, characterized in that the barrier device comprises a space (730) between the gasket (104;252) and an upper plate through which the gasket is relatively free to move axially upwards when it first engages with the piston (700).

28. Diverter device according to claim 4, 5, 10, 18 or 20, designed for installation below the rotary table on a drilling rig and for connection above a drill pipe, characterized in that the rotary table is mounted on a support structure, a support part is mounted on the support structure below the rotary table (228) and has a continuous bore, the ventilation line (11; 242) being attached to the support part (224), the bore being in connection with a pipeline, a device for supporting the housing inside the bore in the support part (224), the device (280) being attached to the support part, a device for forcing the piston (106; 256, 258; 256', 258'; 600, 610; 700) axially upwards in the housing to the second position.

29. Diverter device according to claim 28, characterized by the sealing device (340) to seal between the interior of the piston (106; 256, 258; 256', 258'; 600, 610; 700) and the outlet opening (120; 296;

603; 713) in the housing (102; 250) wall when the piston is not activated.

30. Diverter device according to claim 29, characterized in that the bottom of the piston (106; 256, 258; 256', 258'; 600, 610; 700) engages with an annular shoulder in the housing (102; 250) and that the sealing device is placed between the annular shoulder in the housing and the bottom of the piston.

31. Diverter device according to claim 29, characterized in that when the piston (106; 256,

258; 256', 258'; 600, 610; 700) is not activated, the piston wall (300) covers the outlet opening (120; 296; 603; 713) in the housing (102; 250), and the sealing device is placed between the housing (102; 250) and the wall of the piston below the outlet opening.

32. Diverter device according to claim 29, characterized in that the sludge return line device (26; 243) is attached to the support part.

33. Diverter device according to claim 28, characterized in that the sludge return line device (26; 243) is attached to the support housing part (224).

34. Diverter device according to claim 33, characterized in that the device for supporting the diverter housing inside the permanent housing part (224) comprises hooks (266) mounted in the wall of the support housing (224), designed for releasable, locking attachment in recess devices in the walls of the diverter housing (250).

35. Diverter device according to claim 34, characterized by the device (350, 351) for aligning the diverter housing in line with the support (224), where the first and second outlet opening (120; 296, 298; 603; 601; 713) in the wall (250) to the diverter housing main part (250) is aligned axially and angularly respectively with the air line (11; 242) and the sludge return line (46; 243) which are attached to the support housing (224), where the alignment device preferably comprises an inward-facing contact shoulder (350) arranged in the bore in the support housing part (224) and a cooperating, outward-facing contact shoulder (351) arranged in the main part (250) of the diverter housing, where the axial distance between the contact shoulder in the support housing and the center of the mud return line (46; 243) and the vent line (11; 242) is the same as the axial distance between the contact shoulder in the diverter housing and the center of the respective outlet opening (120; 296, 298; 603, 601; 713) in the wall of the main part of the diverter housing, so that the diverter housing is supported inside the support housing a (224) having a first outlet (120;

296; 603; 713) axially aligned with the aeration line (11; 242) and the sludge return line, (46; 243) and an angle alignment key (360) provided through the wall of the main part (250) of the diverter housing and extending through axial grooves (364) in the first and the second piston (256, 258; 256', 258'; 600, 610) is prevented from angular movement, the angular alignment key having a head portion (362) extending outward from the diverter device wall (222) and a co-operating axial recess (364 ) in the inner wall of the support housing (224), the alignment key (360) having a groove (365) axially along its entire length, arranged to allow the passage of drilling fluid so that it does not obstruct the movement of the first and second pistons (256 . first and second outlet openings (120; 29 6, 298; 603, 601;

713) is essentially the same as the angular distance from the axial recess (364) in the support housing (224) to the air duct (11; 243) and the sludge return duct (46; 243), so that the diverter housing is supported inside the support housing, with its outlet openings ( 120; 296, 298; 603, 601; 713) angularly in line with the air line (11; 242) and the sludge return line (46;

243).