AT382681B - Ventilvorrichtung fuer tiefbohrungen - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung zum Einbau in einem Bohrgestänge über einem Bohrlochsohlen-Motor, mit einem hohlen Gehäuse, das einen Eingang für das fliessende Medium sowie einen Ausgang für dieses durch ein Druckgefälle erzeugende, kalibrierte Bohrungen aufweist, und in dessen Mantelwandung Durchgangsbohrungen zur Verbindung mit dem das Bohrgestänge umgebenden Ringraum ausgedreht wird, sowie mit einer Absperreinrichtung zum Absperren dieser Durchgangsbohrungen während des Bohrvorganges, die innerhalb des Gehäuses untergebracht ist und einen Ventilsitz sowie ein federbelastetes Ventilelement besitzt, welches zufolge des Druckgefälles in axialer Richtung in seine Schliessstellung verstellbar angeordnet ist. 



   Es ist bereits eine Ventilvorrichtung bekannt, die in einem Bohrgestänge über dem Bohrlochsohlen-Motor eingebaut wird und zur Entleerung bzw. Füllung des Bohrgestänges beim Ausund Einbau (sogenannter"Round-trip") sowie zur Trennung des Innenraumes des Bohrgestänges vom dieses umgebenden Ringraum dient (vgl.   z. B.   die US-PS Nr. 3, 661, 218). Diese Ventilvorrichtung enthält ein hohles Gehäuse mit koaxial angeordnetem Ein- und Ausgang zum Durchtritt des fliessenden Mediums sowie mit Durchgangsbohrungen, die in der Mantelwandung zur Verbindung des Inneren des Gehäuses mit dem Ringraum ausgespart sind.

   An seinem Eingang wird das Gehäu- 
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 vorganges ist eine Absperreinrichtung vorgesehen, die einen im Gehäuse unterhalb von dessen
Durchgangsbohrungen eingebauten Sitz und ein in Form eines Absperrkolbens ausgeführtes, gefe- dertes Ventilelement enthält. Innerhalb dieses Absperrkolbens ist eine kalibrierte Axialbohrung zur Erzeugung des gewünschten Druckgefälles ausgeführt, durch dessen Wirkung die Verschiebung des Absperrkolbens in Axialrichtung bis zum Aufsetzen am Ventilsitz zur Abdeckung der Durch- gangsbohrungen im Gehäuse während des Bohrvorganges,   d. h.   zur Trennung des Ringraumes vom
Gehäuseinneren, zustandekommt. Diese Kaliberbohrung stellt gleichzeitig den Ausgang des Gehäu- ses für das fliessende Medium dar. Am Absperrkolben sind aussen Gummidichtungsringe angeordnet. 



   Dabei wird durch Anwendung einer Bohrspülung mit mechanischen Beimengungen als fliessendes Me- dium das Ventil des öfteren in seinem normalen Betrieb gestört. Beim Anhalten des Bohrvorganges (für das Nachsetzen des Bohrgestänges usw.) nimmt der Absperrkolben seine obere Ausgangsstellung (sogenannte Transportstellung) ein, in welcher er den Ringraum mit dem Innenraum des Bohrgestänges verbindet. Der in grosser Menge an der Bohrlochsohle befindliche Schlamm erreicht den
Innenraum zwischen dem Gehäuse der Ventilvorrichtung und der Mantelfläche des Absperrkolbens an der Stelle, wo die Feder angeordnet ist.

   Beim wiederholten Einschalten der Pumpen an der Erdoberfläche verhindert der angesammelte Schlamm die Abwärtsbewegung des Absperrkolbens, was einen teilweisen Durchfluss der Bohrspülung über die geöffneten Durchgangsbohrungen in der Mantelwandung des Gehäuses in den Ringraum verursacht. Falls sich aber der Absperrkolben zufolge der Einwirkung des in seiner kalibrierten Bohrung entwickelten Druckgefälles unter Verkantung in seine untere Arbeitsstellung bewegt, können die sowohl am Ober- als auch am Unterteil des Absperrkolbens aufgesetzten Dichtungsringe beschädigt werden, wonach der weitere Betrieb der Ventilvorrichtung wegen einer beschleunigten Zerstörung der Dichtungsringe und des Ausfalls der Ventilvorrichtung insgesamt unmöglich wird. 



   Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Ventilvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, in der die kalibrierten Bohrungen und die Dichtung derart ausgeführt sind, dass bei einer verhältnismässig einfachen Ausbildung eine Steigerung der Betriebssicherheit und Verlängerung der Betriebsdauer bzw. Lebensdauer der Ventilvorrichtung,   u. zw.   auch bei einem Arbeiten in einem fliessenden Medium, das einen Gehalt an mechanischen Beimengungen aufweist, ermöglicht wird. 



   Die erfindungsgemässe Ventilvorrichtung der eingangs erwähnten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Gehäuses an einer Stelle oberhalb der Durchgangsbohrungen eine den ganzen Querschnitt des Gehäuses einnehmende Zwischenwand angebracht ist, in der die kalibrierten Bohrungen ausgeführt sind, und im Bereich der Durchgangsbohrungen eine mit diesen in Verbindung stehende und oben offene Kammer im Inneren des Gehäuses eingebaut ist, wobei zwischen dieser und dem Gehäuse Durchgangskanäle für das fliessende Medium vorhanden sind und der Ventilsitz am Umfang der oben offenen Kammer befestigt ist, während das Ventilelement einen 

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Schaft aufweist, dessen Ende zumindest bis in die Höhe der Oberseite der Zwischenwand reicht. 



   Die erfindungsgemässe Ventilvorrichtung ist in ihrem Aufbau verhältnismässig einfach sowie äusserst betriebssicher, und sie weist eine verlängerte Lebensdauer auf, was beim Betrieb in einem fliessenden Medium mit einem Gehalt an mechanischen Beimengungen von besonderer Wichtigkeit ist. 



   Durch Anwendung der Zwischenwand mit den kalibrierten Bohrungen sowie des Schaftes am Ventil- element wird ein verbessertes Arbeiten dieser Baugruppe ermöglicht, da gegebenenfalls zwei zentrierende Stützflächen vorhanden sind, die im Betrieb die Gleichachsigkeit bei der Verstellung sichern. Zugleich ist die Anzahl der beweglichen Dichtungselemente auf ein Minimum beschränkt, und ausserdem werden diese Dichtungselemente mit der Spülflüssigkeit ununterbrochen bespült, wo- durch eine verlängerte Lebensdauer beim Betrieb im schmirgelartigen Medium erreicht wird. 



   Von besonderem Vorteil ist es erfindungsgemäss, wenn die Zwischenwand im Gehäuse starr befestigt ist, wobei die kalibrierten Bohrungen an ihrem Umfang ausgeführt sind und in ihrer
Mitte eine Bohrung für den Durchgang des Schaftes des Ventilelements vorgesehen ist. Bei einer solchen Ausführung mit starr befestigter Zwischenwand werden zwei Zentrierstützflächen ermöglicht, von denen eine in der Kammer und die andere in der zentralen Bohrung in der Zwischenwand vorliegt, was zu einer Steigerung der Betriebssicherheit der Ventilvorrichtung führt. 



   Es ist anderseits aber auch vorteilhaft, wenn die Zwischenwand im Gehäuse beweglich angeordnet ist, wobei der Schaft des Ventilelementes mit der Zwischenwand starr verbunden ist. 



  Durch diese Ausbildung wird eine konstruktive Vereinfachung erreicht, wobei aber auch eine zumindest ausreichende Betriebssicherheit und-dauer der Ventilvorrichtung gewährleistet ist, da die Zwischenwand ausser ihrer   Hauptfunktion - Herbeiführung   des Druckgefälles über die kalibrierten Bohrungen - gegebenenfalls noch die Rolle einer Führung für das Ventilelement übernimmt. 



   Die Erfindung wird nachstehend an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei- spielen noch weiter erläutert. Es   zeigen : Fig. l   eine Ventilvorrichtung mit einer starr befestigten
Zwischenwand im Längsschnitt ; Fig. 2 diese Ventilvorrichtung im Querschnitt gemäss der Linie II-II in Fig. l ; Fig. 3 einen Querschnitt durch diese Ventilvorrichtung gemäss der Linie III-III in Fig. l ; Fig. 4 eine Ventilvorrichtung mit einer verstellbaren Zwischenwand im Längsschnitt ; und Fig. 5 eine Ventilvorrichtung mit einer starr befestigten Zwischenwand und einem Ventilelement in Form eines Absperrkolbens, ebenfalls im Längsschnitt. 



   In allen in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsvarianten ist die Ventilvorrichtung in ihrer für einen Transport geeigneten Lage (Transportlage) dargestellt. 



   Die in den Fig. l bis 3 gezeigte Ventilvorrichtung enthält ein hohles   Gehäuse --1--,   das einen   Eingang --2-- für   das fliessende Medium, mit dem das   Gehäuse --1-- an   ein nicht ersichtliches Rohr des Bohrgestänges angeschlossen ist, und einen Ausgang --3-- besitzt, mit dem die Vorrichtung an einen nicht dargestellten Bohrlochsohlen-Motor angeschlossen ist. In der Mantelwandung des   Gehäuses --1-- sind Durchgangsbohrungen --4-- ausgespart,   die das Innere des   Gehäuses-l-mit   dem das Bohrgestänge umgebenden Ringraum verbinden. 



   Im   Gehäuse-l-ist   eine dessen ganzen Querschnitt einnehmende Zwischenwand --5-- in einer Höhe über den Durchgangsbohrungen --4-- befestigt. Zum Durchfluss des fliessenden Mediums, einer Flüssigkeit, sind in der Zwischenwand --5-- kalibrierte Bohrungen --6-- ausgespart, an denen ein Druckgefälle erzeugt wird. Die kalibrierten Bohrungen --6-- sind längs des Umfanges der Zwischenwand --5-- vorgesehen (vgl. insbesondere Fig. 2), wobei sie auf einer Kreislinie gleichmässig verteilt vorliegen. 
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 pelt sind. 



   Im   Gehäuse-l-ist   eine oben offene Kammer --7-- im Bereich der Durchgangsbohrungen - angebracht. Zwischen der Zwischenwand --5-- und der Kammer --7-- ist noch eine Hülse   .-g-untergebracht.   In der Mantelwandung der Kammer --7-- sind Durchgangsbohrungen --9-vorgesehen, die zur Verbindung des Innenraumes der Kammer --7-- mit dem Ringraum mit den   Durchgangsbohrungen --4-- im Gehäuse --1-- fluchten.   Für den Durchgang der Flüssigkeit zum   Ausgang --3-- des Gehäuses --1-- dienen Durchgangskanäle --10-- (Fig. l,   3), die im vorliegenden Beispiel in der Wand der Kammer --7-- in Längsrichtung (achsparallel) verlaufen.

   Um während des Betriebes der Ventilvorrichtung ein Ausströmen der Flüssigkeit aus dem Inneren des 

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Claims (1)

1. <Desc/Clms Page number 5> Querschnitt des Gehäuses einnehmende Zwischenwand (5,24, 29) angebracht ist, in der die kalibrierten Bohrungen (6) ausgeführt sind, und im Bereich der Durchgangsbohrungen (4) eine mit EMI5.1 vorhanden sind und der Ventilsitz (13,31) am Umfang der oben offenen Kammer (7) befestigt ist, während das Ventilelement (14,26, 32) einen Schaft (15,25, 39) aufweist, dessen Ende zumindest bis in die Höhe der Oberseite der Zwischenwand (5,24, 29) reicht.

   2. Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (5,29) im Gehäuse (1) starr befestigt ist, wobei die kalibrierten Bohrungen (6) an ihrem Umfang ausgeführt sind und in ihrer Mitte eine Bohrung (16,40) für den Durchgang des Schaftes (15,39) des Ventilelementes (14,32) vorgesehen ist. EMI5.2