DE1018007B - Verrohrungskopf fuer zwei Steigrohrgestaenge in Tiefbohrloechern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verrohrungskopf für zwei parallele Steigrohrgestänge, d. h. einen Verrohrungskopf, der es ermöglicht, Öl oder Gas aus zwei verschiedenen Zonen zu fördern und bei dem zwei Steigrohrgestänge nebeneinander von den beiden Gewinnungsstellen zur Oberfläche führen, im Gegensatz zu einem üblichen Verrohrungskopf, bei dem nur ein einziges Steigrohrgestänge vorhanden ist und nur aus einer einzigen Gewinnungszone über den zwischen Rohrgestänge und Bohrlochwand vorhandenen Zwischenraum eine Förderung erfolgt.

Erwünscht ist in einem derartigen Verrohrungskopf ein jedem Steigrohrgestänge zugeordneter besonderer Durchlaß, der bis zur Spitze des Verrohrungskopfes geradlinig verläuft, so daß alle üblichen Arbeiten, die im Steigrohrgestänge während des Betriebes vorgenommen werden müssen, zufriedenstellend in jedem Rohr zur zugehörenden Gewinnungszone hin ausgeführt werden können. Besteht in beiden Gewinnungszonen ein hoher Druck, so soll jedes Steigrohrgestänge und der zugehörende Durchlaß von der Außenseite des Verrohrungskopfes durch hohen Drücken widerstehende Wände bis zum Hauptventil und über das Hauptventil hinaus getrennt sein, damit ein Eruptions- oder Ausbruchsschutz vorhanden ist. Diese beiden Erfordernisse ergeben hinsichtlich der Abdichtung und der Aufhängung der beiden Steigrohrgestänge sowie hinsichtlich der' Ausführung des Verrohrungskopfes schwer zu lösende Probleme.

Mit der Erfindung soll nun eine kräftige und verläßliche Steigrohrgestängeaufhängung für einen derartigen Bohrlochaufsatz geschaffen werden.

Weiter soll mit der Erfindung eine Verbindung zwischen den zwei parallelen Rohrleitungen und einem mit zwei Durchflußkanälen ausgerüsteten Halter, z. B. einem Doppelventil oder einem Doppel-T-Stück, geschaffen werden, wobei die Verbindung besonders dort verwendet werden kann, wo die Rohre von einem Verrohrungskopf, einem Anpassungsflansch, einem Ventilkörper oder einer anderen Tragvorrichtung oder von einem Schutzgehäuse ausgehen, das einen Flansch hat, der mit einem passenden Flansch des Doppelventils, des T-Stückes oder eines anderen Körpers verbunden werden kann.

Ferner soll mit der Erfindung eine Abdichtung des Verrohrungskopfes für den Ringraum zwischen den Steigrohrgestängen und dem Verrohrungskopf geschaffen werden.

Andere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungen an Hand der Zeichnungen. In den Zeichnungen sind

Fig. 1 und 2 teilweise geschnittene Seitenansichten des unteren Abschnittes bzw. des oberen Abschnittes eines erfindungsgemäßen Verrohrungskopfes;

Verrohrungskopf für zwei
Steigrohrgestänge in Tiefbohrlöchern

Anmelder:

George Aaron Butler,
Houston, Tex. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. K. Boehmert und Dipl.-Ing. A. Boehmert,
Patentanwälte, Bremen, Feldstr. 24

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 4. April 1955

C. P. Lanmon, Bellaire, Tex. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 3, 4 und 5 sind eine Seitenansicht und waagerechte Schnitte durch eine Abdichtung für den im Verrohrungskopf befindlichen Ringraum, und

Fig. 6 ist eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht einer Abänderung.
Der untere Abschnitt des Verrohrungskopf es (Fig. 1) weist einen Rohrgestängekopf 10 auf, der auf das Futterrohr (nicht dargestellt) aufgesetzt ist und mit diesem über den Flansch 11 verbunden ist. Das obere Ende des Rohrgestänges 13 ist im unteren Ende des Rohrgestängekopfes 10 mittels eines Dichtungsringes 14 abgedichtet.

Der Rohrgestängekopf 10 hat eine Auslaßöffnung 15, an die ein Ventil 16 angeschlossen ist, das die Ausflußmenge aus dem Ringraum regelt.

Das obere Ende des Rohrgestängekopfes 10 hat eine kegelförmige Ausnehmung 17, in der sich eine für ein Doppelsteigrohrgestänge bestimmte Abdichtung 18, wie sie in den Fig. 3, 4 und 5 im einzelnen dargestellt ist, befindet. Die Abdichtung besteht aus einem Ring 21 aus Dichtungsmaterial, der eine kegelförmige Außenfläche 22 und zwei parallele zylindrische öffnungen 23, 24 hat, die auf einem lotrechten Durchmesser eingemittet sind. Der Dichtungsring 21 hat eine lotrechte Trennfuge 25 zwischen Außenfläche 22 und öffnung 23 und hat eine Trennfuge 26 zwischen den Öffnungen 23 und 24. Das zwischen Öffnung 24 und Oberfläche 22 vorhandene Material bildet ein Gelenk, da der Ring aus Kautschuk oder einem ähnlichen Stoff, der biegsam ist und eine gute Abdichtung bildet, hergestellt ist.

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den Schlitzen oder Trennfugen 25 und 26 geteilt. Die Teilung der Abdichtung 18 erfolgt auf einer lotrechten Durchmesserebene, die die Achsen der lotrechten Durchlässe schneidet.

Zwei Rohrstücke 51, 52 (Fig. 1), die die oberen Abschnitte von zwei Steigrohrgestängen bilden, durchsetzen die Abdichtung 18. Die oberen Enden dieser Rohrstücke 51, 52 haben Anstauchungen 53, 54

Der Ring 21 wird zwischen einem oberen ge- Kupplung aufgehängt und abgedichtet, so daß also schlitzten Metallring 31 und einem unteren geschlitzten eine Aufhängung erfolgt, bei der weder eine Drehung Metallring 32 gehalten, und zwar ist der Ring 21 an des Rohrgestänges noch eine Drehung des Aufhängediese Metallringe vulkanisiert oder in anderer Weise ringes erforderlich ist. Diese Aufhängungsart erbefestigt. Der Ring 31 hat einen unteren zylindrischen 5 fordert zwar eine größere Radialabmessung als die Außenabschnitt 33 und einen oberen Kegel abschnitt Gewindeaufhängung, doch ist immer noch genügend 34. Der Ring 31 hat außerdem zwei öffnungen 35 und Metall für eine angemessene Festigkeit vorhanden, 36, die mit den Öffnungen 23, 24 ausgerichtet sind. weil die einfache Gewindeverbindung nicht viel Raum Ferner ist der Ring 31 in Ausrichtung mit den Trenn- beansprucht, sondern sich radial nur auf die Tiefe des fugen oder Schlitzen 25, 26 bei 37, 38, 39 geschlitzt. io Gewindes erstreckt.

Die Hälften des Ringes 31 sind an der einen Seite Auf die Oberseite von Ring 70 ist ein Doppelventil

über ein Gelenk 40 und an der anderen Seite über 90 aufgesetzt, dessen unterer Flansch 91 mit dem Ring einen Riegel 41 verbunden. Der Ring 32 hat eine 70 über einen Dichtungsring 92 aus Stahl gedichtet kegelförmige Außenfläche 42 und zwei mit den öff- ist. Flansche 91 und 60 sowie Ring 70 werden von nungen 24 und 25 ausgerichtete öffnungen und ist 15 Schraubenbolzen 93 zusammengehalten. Hat der Venauch auf einer lotrechten Ebene in Ausrichtungen mit tilflansch 91 einen kleineren Durchmesser als der

Rohrgestängeflansch 60, dann wird an Stelle des Ringes 70 ein Zwischenflansch verwendet.

Das Doppelventil 90 kann von jeder beliebigen geao wünschten Bauart sein. Auf die Oberseite des Ventils 90 ist ein Doppel-T-Stück 100 aufgesetzt, dessen unterer Flansch mit dem oberen Flansch des Ventils 90 mittels des Ringes 101 abgedichtet ist, der an seiner Stelle von dem durchgehenden Schraubenbolzen 102 für das Einschneiden von Gewinden 55, 56. Damit 25 gehalten wird. Auf der Oberseite des Doppel-T-sich die Abdichtung 18 möglichst nahe an den Enden Stückes 100 befindet sich ein zweites Doppelventil der Rohrstücke 51, 52 befindet, werden die öffnungen 103, das in ähnlicher Weise befestigt und abgedichtet 35, 36 mit größeren Ausbohrungen 57, 58 versehen, in ist. Die Oberseite des Ventils 103 wird von einer die sich die angestauchten Enden 53, 54 frei ein- Schutzplatte 104 bedeckt, die mit dem Ventil 103 schieben können. Die Abdichtung 18 wird an ihrer 30 ebenfalls mittels Schraubenbolzen und Dichtungsring Stelle von Schrauben 59 gehalten und wird von diesen dicht verbunden ist.

Schrauben 59 auch zusammengedrückt, die den Die Verbindungen zwischen den Doppelbohrungen

Flansch 60 des Rohrgestängekopfes durchsetzen und von Ring 70, Ventil 90, Doppel-T-Stück 100 und Ventil an der Kegelfläche 34 anliegen. 103 erfolgen über Verbindungsvorrichtungen aus

Vom Flansch 60 wird ein Aufhängering 70 ge- 35 Rohrleitungen und Abdichtungen, die in allen Fällen tragen, der am Flansch 60 mittels eines Dichtungs- die gleichen Ausführungen haben, so daß infolgedessen ringes 71 aus Stahl abgedichtet ist. Der Ring 70 hat lediglich die Verbindung zwischen Doppel-T-Stück 100 zwei Bohrungen 72, 73, die auf einer Durchmesser- und Ventil 103 beschrieben wird. Die Verbindung ebene eingemittet und mit den Rohrstücken 51, 52 aus- weist zwei Rohrleitungen 110, 111 auf, die in Gegerichtet sind. Die Bohrung 72 weist an ihrem unteren 40 windeausbohrungen 112, 113 der Oberseite von Ende ein Gewinde zur Aufnahme des Gewindes 55 Doppel-T-Stück 100 eingeschraubt sind. Die Rohrleivom Rohrstück 51 und an ihrem oberen Ende ein Ge- tungen 110,111 ragen nach oben in eine im Bodenwinde zur Aufnahme des Rohrnippels 80 auf. flansch des Ventils 103 befindliche große Ausbohrung Die Bohrung 73 hat an ihrem unteren Ende einen 114, erstrecken sich dann in zwei kleinere, im Ventilnach innen gerichteten Flansch 81, der eine Rohr- 45 körper befindliche Ausbohrungen 115,116 und liegen kupplung 82 trägt, in deren am unteren Ende befind- schließlich an zwei noch kleineren Ausbohrungen 117, liehen Gewinde das Gewinde 56 des Rohrstückes 52 118 an. Alle Ausbohrungen liegen konzentrisch mit und in deren am oberen Ende befindlichen Gewinde den Durchlässen 119, 120 des Ventils. Die um die der Rohrnippel 83 eingeschraubt wird. Der Außen- Rohrleitungen 110,111 liegenden Packungen 121,122 durchmesser der Rohrkupplung 82 ist kleiner als der 50 in den Ausbohrungen 115, 116 werden von den Durchmesser der Bohrung 73, ausgenommen an dem Packungsringen 123, 124 zusammengedrückt, die am unteren Ende der Rohrkupplung 82 befindlichen wiederum von dem mit zwei Bohrungen versehenen Flansch 84, der in der Bohrung 73 gleitet und die Druckring 125 nach oben geschoben werden, dessen Rohrkupplung 82 einmittet. Eine zwischen Bohrung nach oben erfolgende Verschiebung von mehreren 73 und Rohrkupplung 82 eingesetzte Packung 85 55 Schrauben 126 bewirkt wird, die um den Umfang des wird von einem Ring 86 zusammengedrückt, der in Ventilflansches verteilt sind. Zur Herstellung der Vereine im oberen Ende der Bohrung 73 befindliche bindung wird die obere Einheit, d. h. das Ventil 103, Gewindeausbohrung oder Gewindeerweiterung einge- auf die Oberseite der unteren Einheit, d. h. des schraubt ist. Doppel-T-Stückes 100, aufgesetzt, und dann werden Bei dieser Verbindung der Rohrstücke 51. 52 mit 60 die beiden Rohrleitungen 110, 111 mit den beiden dem Aufhängering 70 kann das eine Rohrstück mit Durchlässen 119, 120 des Ventils 103 durch Festdem Aufhängering mittels einer einfachen Schraub- ziehen der Sperrschrauben 126 dicht verbunden. Geverbindung verbunden werden, die einen kleinsten wünschtenfalls kann die Verbindung durch um-Radialraum einnimmt. Die andere Verbindung kann gekehrte Anordnung ausgeführt sein, wobei die Rohrnicht in der gleichen Weise ausgeführt werden, weil 6g leitungen in die obere Einheit eingeschraubt und ander Ring 70, wenn er auf das erste Rohrstück auf- schließend in die untere Einheit eingeschoben und mit geschraubt worden ist, zwecks Verbindung mit dem einer Packung gedichtet werden.

zweiten Rohrstück nicht gedreht werden kann und In Fig. 6 ist eine Abänderung der in Fig. 1 geweil sich das lange Rohrgestänge nicht leicht drehen zeigten Vorrichtung dargestellt, die ebenfalls einen läßt. Das zweite Rohrgestänge wird daher an einer 7° gleichen Rohrgestängekopf 10 mit einem Flansch 11

aufweist, der auf der Oberseite des Kopfes 12 aufruht, in dem ein Rohrgestänge 13 aufgehängt ist. Das obere Ende des Rohrgestänges ist im Rohrgestängekopf 10 bei 14 abgedichtet. Der Hauptunterschied liegt im Fortfall des Aufhängeringes 70. Das Ventil 5 90 liegt unmittelbar auf der Oberseite des Rohrgestängekopfes 10 auf. Die Rohrgestänge 151 und 152 sind nicht in einem Aufhängering aufgehängt, sondern sind in einem Aufhängeblock 153 befestigt.

Der Aufhängeblock 153 ist von kreisförmigem Querschnitt und hat eine Kegelfläche 154, die auf der Kegelbohrung 117 des Rohrgestängekopfes 10 aufliegt. Mehrere Dichtungsringe 155, 156 werden zwischen dem Aufhängekopf 153 und der Kegelbohrung 17 von Sperrschrauben 59 zusammengedrückt, die auch den Hängeblock 153 in seiner Stellung halten, so wie die Abdichtung 18 der in Fig. 1 dargestellten Ausführung zusammengedrückt und in ihrer Stellung gehalten wird.

Der Aufhängeblock 153 hat wie die Abdichtung 18 zwei Durchlässe 160, 162. Der eine Durchlaß 160 hat an seinem oberen Ende und an seinem unteren Ende Gewinde zum Einschrauben des oberen Gewindeendes von Rohrgestänge 151 und des unteren Gewindeendes von Rohrleitungsnippel 161. Der zweite Durchlaß 162 hat eine Reihe von Ausbohrungen zur Aufnahme der auf das obere Ende von Rohrgestänge 152 aufgeschraubten Rohrkupplung 170, ferner zur Aufnahme der um die Rohrkupplung liegenden Packung 171 und ferner zur Aufnahme des auf der Oberseite der Packung befindlichen Druckringes 172. Die Ausbohrung für den Druckring 172 hat Gewinde, in das der Druckring 172 eingeschraubt wird.

Ein Leitungsrohrnippel 173 ist in die Oberseite der Rohrkupplung 170 eingeschraubt. Die oberen Enden der Rohrleitungen 161 und 173 können im Ventil 90 mit den gleichen Vorrichtungen abgedichtet sein, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, oder sie können mittels einer abgeänderten Anordnung abgedichtet werden, bei der eine in der Ausbohrung 182 gehaltene, eine Doppelbohrung aufweisende einzige Packung 180, deren Außendurchmesser gleich dem Außendurchmesser des mit zwei Bohrungen versehenen Druckringes 125 ist, an die untere Fläche 181 des Ventilkörpers 90 angedrückt wird.

Ein Vergleich der Ausführungen nach den Fig. 1 und 6 zeigt, daß in beiden Ausführungen die Aufhängevorrichtungen, d. h. der Ring oder der Block, durch Drehen der Aufhängevorrichtung um das eine Rohrgestänge auf das eine Rohrgestänge aufgeschraubt werden, während das andere Rohrgestänge in den Aufhängevorrichtungen auf eine Rohrkupplung aufgehängt wird. Diese Rohrkupplung hat vorzugsweise einen größeren Durchmesser als die im übrigen Teil des Rohrgestänges verwendeten Rohrkupplungen, so daß das Rohrgestänge leicht in die Aufhängevorrichtung eingeschoben werden kann.

Unterschiede zwischen den Ausführungen der Fig. 1 und 6 ergeben sich auch beim Verlegen der Rohrgestänge. Bei der Ausführung nach Fig. 1 wird das erste Rohrgestänge durch auf der Oberseite des Rohrkopfes angeordnete Ausbruchssicherungen üblicher Bauart hindurchgeführt, wobei eine ähnlich der unteren Platte der Abdichtung ausgeführte, zeitweilig verwendete Hängevorrichtung mit zwei Bohrungen um das Rohrgestänge gelegt und durch die Ausbruchssicherungen in die Kegelbohrung des Rohrgestängekopfes gesenkt wird. Dieses Rohrgestänge wird dann mittels einer auf der Oberseite der Aufhängevorrichtung ruhenden Rohrkupplung hängend abgestützt. Dann wird das zweite Rohrgestänge durch die Ausbruchssicherungen und die vergrößerte Bohrung der Aufhängevorrichtung hindurchgeführt und schließlich in der zeitweiligen Aufhängevorrichtung mittels einer vergrößerten Rohrkupplung aufgehängt. Die Sicherungen werden dann entfernt, das erste Rohrgestänge wird aus der Hängevorrichtung herausgehoben, und der Aufhängering wird aufgeschraubt. Dann wird das zweite Rohrgestänge angehoben, durch den Zwischenflansch hindurchgeschoben und mit diesem verbunden. Die zeitweilig verwendete Aufhängevorrichtung wird dann aus der Kegelbohrung des Rohrgestängekopfes herausgenommen und dafür die Abdichtung eingesetzt. Der Aufhängering wird auf die Oberseite des Rohrgestängekopf es aufgesetzt und der übrige Teil des Bohrlochaufsatzes aufgebaut.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführung entfällt die zeitweilig verwendete Hängevorrichtung. Nach dem Einziehen des ersten Gestängerohres wird der für dauernd verwendete Aufhängeblock auf das Rohrgestänge aufgeschraubt und in die Kegelbohrung gesenkt. Dann wird das zweite Gestängerohr durch die Ausbruchssicherungen in die verbreiterte öffnung des Hängeblockes eingezogen, und schließlich wird eine größere Rohrkupplung in den Hängeblock eingeschraubt. Das Bohrloch kann auf diese Weise unter Kontrolle gebracht werden, ehe ein Abnehmen der Sicherheitsventile erfolgt und der übrige Teil des Verrohrungskopfes auf der oberen Seite des Rohrgestängekopfes zusammengestellt wird. Wenn das Bohrloch nachbearbeitet werden soll, wird der Verrohrungskopf vom Rohrgestängekopf abgenommen und die Sicherheitsventile auf die Oberseite aufgesetzt. Dann werden die Rohrgestänge aus den Sicherheitsventilen herausgezogen.

Es sind zwar bevorzugte Ausführungen dargestellt und beschrieben, doch können viele Änderungen von Fachleuten vorgenommen werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Alle diese Änderungen fallen in den Bereich der Patentansprüche.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verrohrungskopf für zwei Steigrohre in Tiefbohrlöchern, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einen oberen und einen unteren Abschnitt des Verrohrungskopfes mit radial gerichteten Flanschen (91, 60) ein Aufhängering (70, 153) mit zwei Durchlässen (72, 73; 160, 162) für die Steigrohre (51, 52) sich befindet, von denen der eine Durchlaß (72, 160) an seinem unteren Ende Gewinde trägt und auf das obere Ende des ersten Steigrohrgestänges (51, 151) direkt aufgeschraubt ist, während der zweite Durchlaß (73,162) so groß ist, daß das zweite Rohrgestänge (52, 152) hineinsteckbar ist, wobei der zweite Durchlaß (73,162) einen nach innen gerichteten Flansch (81) hat, auf welchem eine in den Durchlaß eingesteckte muffenartige Rohrkupplung (82, 170) aufliegt, die auf das zweite Rohrgestänge (52, 152) aufgeschraubt ist und dieses trägt, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die in der Aufhängevorrichtung befestigten Steigrohre mit Verlängerungsrohrstücken (80,161; 83, 173) versehen sind, wobei das eine Verlängerungsrohrstück (80, 161) in den Aufhängering und das andere Verlängerungsrohrstück (83, 173) in die Rohrkupplung (82, 170) eingeschraubt ist.

2. Verrohrungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerungsrohrstücke (80, 83; 161, 173) in zwei Strömungsbahnen des oberen Abschnitts des Verrohrungskopfes ragen,

wobei Dichtungen (121, 122; 180) um die Verbindungsstellen der beiden Verlängerungsrohrstücke (80, 83; 161, 173) und Strömungsbahnen liegen, daß ein Druckring (125) um die Verbindungsstellen liegt und daß den Flansch (91) des oberen Abschnittes der Vorrichtung mehrere Sperrschrauben durchsetzen, die sich an den Druckring (125) anlegen und den Druckring gegen die Abdichtung (121, 122; 180) drücken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in dem zweiten Durchlaß (73, 162) befindliche Packung (85, 171), die eine Abdichtung zwischen dem zweiten Durchlaß (73, 162) und der Rohrkupplung (82, 170) herstellt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den ringförmigen Dichtungen (121, 122) und dem Druckstück (125) Packungsringe (123, 124) angeordnet sind.

5. Verrohrungskopf nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Abschnitt des Verrohrungskopfes einen mit einer

konischen Ausnehmung (17) ausgerüsteten Rohrgestängekopf (10) aufweist, in welchem der als Aufhängeblock (153) ausgebildete Aufhängering für die Steigrohre ruht.

6. Verrohrungskopf nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigrohre im unteren Abschnitt des Verrohrungskopfes mit einer Abdichtung (18) versehen sind, welche obere und untere metallische Abschnitte (31, 32) aufweist, zwischen denen sich eine Lage (21) aus kautschukartigem Dichtungsmaterial befindet, und in der Abdichtung (18) die Durchlässe (23, 24) für die beiden Steigrohre quer zur Lage (21) des Dichtungsmaterials und quer zu den Metallteilen (31, 32) verlaufen, wobei die Abdichtung (18) über die Achsen der beiden Durchlässe (23, 24) geschlitzt ist und der Schlitz sich über die Metallabschnitte (31, 32) an bestimmten Stellen (37, 38, 39) erstreckt und (bei 25, 26) von der einen Seite des Abdichtungsmaterials (21) über beide Durchlässe (23, 24) verläuft.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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