DE2652042B2 - - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventileinrichtung

* der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

In Verbindung mit Unterwasserbohrlöchern sind bereits mannigfaltige Ventileinrichtungen bekannt, die als Sicherheitsventile wirken sollen, um einen blow-out zu verhindern, oder aber ein Steigrohr mit der Bohrlochverrohrung wahlweise zu verbinden oder abzutrennen, um z. B. Werkzeuge in die Bohrlochverrohrung einbringen zu können. Viele dieser Ventileinrichtungen arbeiten mit einer Kugel als Ventilschieber, die über Steuerhülsen in einem Rohrstrang geschwenkt und in Längsrichtung so verschoben wird, daß in der öffnenden Stellung eine mit dem Innenquerschnitt des Rohrstrangs im wesentlichen fluchtende Innenbohrung der die Innenbohrung im wesentlichen quer zur Längsachse des Rohrstranges angeordnet ist.

Die bekannten Ventileinrichtungen lassen sich in zwei Gruppen unterteilen, die jeweils in der Ruhestellung mit geöffnetem Ventil oder aber mit gesperrtem Ventil arbeiten, in beiden Fällen wird der Ventiischieber über

eine von einem Druckmittel gesteuerte Betätigungseinrichtung aus der Ruhestellung in die Arbeitsstellung bewegt Ist die Ventileinrichtung also in der Arbeitsstellung geöffnet, so findet ein selbsttätiges Schließen der Ventileinrichtung bei einem unbeabsichtigten oder aber gewollten Abfall des vom Druckmittel ausgeübten Steuerdruckes statt Wird eine solche Ventileinrichtung z. B. zum Einbringen von Werkzeugen oder dergl. in die Bohrlochverrohrung benutzt, so wird der Ventilschieber bei einem unbeabsichtigten Abfall des Steuerdruckes schließen und damit durch die zuvor geöffnete Ventileinrichtung hindurchgeführte Leitungen, Zugseile und dergl. abscheren, was zu einer Beschädigung der Ventileinrichtung oder bei einem mangelnden Schließen der Ventileinrichtung auch zu einem blow-out führen kann. Aber auch Ventileinrichtungen, die bei einem Ausfall des Steuerdruckes automatisch in ihre geöffnete Stellung als Ruhestellung zurückkehren, sind nicht störungssicher, da es auch dann bei einem unerwünschten öffnen der Ventileinrichtung, also bei einem Ausfall des Steuerdrucks im Störungsfall, z. B. zu einem blow-out kommen kann.

Bei einer, aus der DE-OS 23 01 770 bekannten Ventileinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art befindet sich der Ventilschieber im Ruhezustand in seiner sperrenden Stellung. Bei einer Beaufschlagung der ersten Antriebseinrichtung durch die erste Steuerdruckquelle wird der Ventilschieber in seine öffnende Stellung bewegt Die zweite Antriebseinrichtung zum Bewegen des Ventilschiebers in die sperrende Stellung ist durch eine der ersten Antriebseinrichtung entgegenwirkende Rückstellfeder gebildet, die den Ventilschieber in seine sperrende Stellung immer dann zurückbewegt, wenn die erste Antriebseinrichtung nicht mehr von der ersten Steuerdruckquelle beaufschlagt wird. Die mechanische Verriegelungseinrichtung wird durch die zweite Steuerdruckquelle betätigt. Sie verriegelt die erste Antriebseinrichtung bzw. den Ventilschieber in seiner geöffneten Stellung, wenn sie von der zweiten Steuerdruckquelle mit Druckmittel beaufschlagt wird und gleichzeitig die Druckmittelzufuhr von der ersten Steuerdruckquelle auf die erste Antriebseinrichtung vermindert wird. Die mechanische Verriegelungseinrichtung wird entriegelt, wenn das von der zweiten Steuerdruckquelle ihr zugeführte Druckmittel vermindert und gleichzeitig das von der ersten Steuerdruckquelle der ersten Antriebseinrichtung zugeführte Druckmittel erhöht wird. Wenn dann anschließend auch die Druckmittelzufuhr von der ersten Steuerdruckquelle zur ersten Antriebseinrichtung wieder vermindert wird, kehrt der Ventilschieber in seine Ruhestellung, das heißt in seine sperrende Stellung zurück. Wenn bei der bekannten Ventileinvichtung sich der Ventilschieber in seiner öffnenden Stellung befindet und gleichzeitig z. B. aufgrund einer Störung das von beiden Steuerdruckquellen zugeführte Druckmittel ausbleibt oder stark vermindert wird, so kehrt der Ventilschieber unter der Wirkung der als Rückstellfeder ausgebildeten zweiten Antriebseinrichtung selbsttätig in seine Ruhestellung, also seine sperrende Stellung zurück, so daß ein blow-out infolge einer Störung der Ventileinrichtung verhindert wird. Andererseits kann aber bei einer solchen Störung auch ein unbeabsichtigtes und aus Sicherheitsgründen nicht erforderliches Zurückkehren des Ventilschiebers in seine sperrende Stellung erfolgen, wenn z. B. Werkzeuge durch den geöffneten Ventilschiebtr hindurch in die Bohrlochverrohrung eingebracht sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ventileinrichtung zu schaffen, die für jeden denkbaren Betriebs- und Störungsfall stöningssicher ist also bei einem Ausfall eines Steuerdruckes eine Ventilbeschädigung, einen blow-out oder das Abscheren von durch die geöffnete Ventileinrichtung hindurchgeführten Gegenständen sicher unterbindet

Bei einer Ventileinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art ist diese Aufgabe

ίο durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Bei der erfindungsgemäßen Ventileinrichlung dient die erste Antriebseinrichtung zum Bewegen des Ventilschiebers in seine sperrende Stellung, wozu die Antriebseinrichtung einen von der ersten Steuerdruckquelle erzeugten Steuerdruck benötigt Befindet sich also der Ventilschieber z. B. in der öffnenden Stellung, so kann er mit Hilfe der ersten Antriebseinrichtung nur dann in seine sperrende Stellung bewegt werden, wenn von der ersten Steuerdruckquelle ein ausreichender Steuerdruck zur Verfügung gestellt wird. Bei einem Ausfall des Steuerdruckes von der ersten Steuerdruckquelle bleibt dagegen die Ventileinrichtung in der geöffneten Stellung, so daß dann die Ventileinrichtung nicht zu sperren ist Die zweite Antriebseinrichtung zum Bewegen des Ventilschiebers aus seiner sperrenden Stellung in seine öffnende Stellung wird vom Steuerdruck der zweiten Steuerdruckquelle gespeist, so daß auch diese zweite Antriebseinrichtung nur dann arbeiten kann, wenn der Steuerdruck der zweiten Steuerdruckquelle tatsächlich zur Verfügung steht. Außerdem weist die Betätigungseinrichtung noch die mechanische Verriegelungseinrichtung auf, die die erste Antriebseinrichtung immer dann verriegelt, wenn diese in eine Stellung gelangt in der der Ventilschieber seine sperrende Stellung erreicht hat Nach dem Verriegeln der ersten Antriebseinrichtung durch die mechanische Verriegelungseinrichtung kann die erste Antriebseinrichtung unabhängig von der Größe des von der ersten Steuerdruckquelle abgegebenen Steuerdruckes nicht bewegt oder betätigt werden. Auch ein plötzlicher Abfall des von der ersten Steuerdruckquelle abgegebenen Steuerdruckes kann also bei gesperrter Ventileinrichtung nicht zu einem erneuten Öffnen der Ventilein- richtung führen. Vielmehr kann die mechanische Verriegelungseinrichtung nur durch eine Betätigung der zweiten Antriebseinrichtung entriegelt werden, wenn diese von der zweiten Steuerdruckquelle einen Steuerdruck ausreichender Größe erhält. Erst dann wird die mechanische Verriegelungseinrichtung entriegelt und mit Hilfe der betätigten zweiten Antriebseinrichtung der Ventilschieber in seine öffnende Stellung bewegt

In Verbindung mit einem Steigrohr eines Unterwasserbohrloches arbeitet die erfindungsgemäße Ventilein- richtung besonders vorteilhaft und sicher. Soll z. B. über das Steigrohr ein Werkzeug in die Bohrlochverrohrung eingebracht werden, so wird zuerst durch Beaufschlagen der ersten Antriebseinrichtung ir.it einem ausreichenden Steuerdruck von der ersten Steuerdruckquelle der Ventilschieber geschlossen, also der größte Teil des Steigrohrs von der Bohrlochverrohrung druckmäßig abgetrennt, so daß dann in das Steigrohr von oben das in die Bohrlochverrohrung einzubringende Werkzeug eingeführt werden kann. Nach dem Einführen des Werkzeugs in das Steigrohr wird dieses gegenüber der Atmosphäre wieder druckdicht verschlossen und dann in seinem Inneren ein gegenüber dem Bohrlochdruck

zweite Antriebseinrichtung zu betätigen. Der oberhalb des Ventilschiebers in dem Leitungsstrang aufgebaute Innendruck ist also der die zweite Antriebseinrichtung betätigende Steuerdruck der zweiten Steuerdruckquelle. Ein solcher ausreichender Steuerdruck kann in dem % Steigrohr z. B. dann nicht aufgebaut werden, wenn dieses zur Atmosphäre hin nicht ausreichend druckdicht abgeschlossen ist. In diesem Fall kann daher auch keine öffnung der Ventileinrichtung auftreten. Erst wenn der Steuerdruck der zweiten Steuerdruckquelle ausreichend ι ο hoch ist, wird die zweite Antriebseinrichtung betätigt, die mechanische Verriegelungseinrichtung entriegelt und der Ventilschieber in seine öffnende Stellung bewegt, so daß anschließend das in das Steigrohr eingeführte Werkzeug durch die geöffnete Ventileinrichtung hindurch in die Bohrlochverrohrung eingebracht werden kann. Befindet sich auf diese Weise die Ventileinrichtung in ihrer geöffneten Stellung, so ist ein erneutes Sperren der Ventileinrichtung wiederum nur durch eine Betätigung der ersten Antriebseinrichtung möglich, dagegen nicht durch eine gestörte Beaufschlagung der zweiten Antriebseinrichtung. Sollte daher bei geöffneter Ventileinrichtung der Bohrlochdruck plötzlich abfallen, so kann die Ventileinrichtung durch die zweite Antriebseinrichtung trotzdem nicht geschlossen werden.

Diese besonders funktionssichere Arbeitsweise der neuen Ventileinrichtung wird in konstruktiv einfacher Weise gelöst, ohne daß für die zweite Steuerdruckquelle gesonderte Einrichtungen erforderlich sind. *<>

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 ist eine schematische Längsansicht, die eine Offshore-Quellen-Aufstellung und die Abdichtungsventilanordnung zeigt, die als ein Teil des Förderstranges innerhalb einer Außenverrohrung oberhalb des Preventer-Stapels ausgebildet ist.

F i g. 2a, 2b und 2c sind der Reihe nach Längsansich- w ten der vorliegenden Abdichtungsanordnung, wobei das Ventilelement in voll geöffneter Lage gezeigt wird; F i g. 2b ist eine untere Fortsetzung der F i g. 2a, und F i g. 2c ist eine untere Fortsetzung der F i g. 2b.

Fig.3 ist eine Reihe von Ansichten des Ventilelements und seiner unmittelbaren Betätigungsbestandteile, die ein Ventilsteuerstreifengehäuse (obere Ansicht), einen Ventilsteuerstreifen (mittlere Ansicht) und ein Kugelelement (untere Ansicht) zeigen.

Fig.4 ist ein im Detail gezeigter Querschnitt, der so längs der Linie 4-4 in F i g. 2c vorgenommen wurde und das Kugelelement innerhalb der Abdichtungsanordnung in geöffneter Lage und in seinem Eingriff mit dem Ventilbetätigungsmechanismus zeigt

Fig.4a ist eine teilweise Seitenansicht des Ventils und seiner Betätigungsmechanik. Das Kugelelement ist in offener Verbindung mit Strömungsdurchlässen oberhalb und unterhalb der Vorrichtung gezeigt

F i g. 5a, 5b und 5c sind Längsansichten der Abdichtungsanordnung, wobei die Kugel in geschlossener Lage und der Sperrmechanismus in betätigtem Zustand gezeigt sind, um Steuerleitungsdruckbetätigung des Kugelelements in seine offene Lage zu verhindern, wobei F i g. 5b eine untere Fortsetzung der F i g. 5a und F i g. 5c eine untere Fortsetzung der F i g. 5b sind.

Fig.6 ist die Ansicht eines Querschnitts, der längs Linie 6-6 in Fig.5 vorgenommen wurde und das Kugelelement und seinen unmittelbaren Betätigungsmechanismus zeigt, wobei das Ventilelement in geschlossener Lage gezeigt ist.

F i g. 6a ist eine teilweise Seitenansicht des Ventils und seines Betätigungsmechanismus ähnlich der Ansicht, die in Fig.4a gezeigt ist, wobei sich der Ventilmechanismus bezüglich der Strömungsdurchlässe oberhalb und unterhalb der Vorrichtung in geschlossener Lage befindet

F i g. 7 ist eine abgeschlossene Querschnittsansicht des Abdichtungsabschnitts längs der Linie 7-7 in F ig. 5b.

F i g. 8 ist eine Längsschnittansicht des mittleren Abschnitts der Abdichtungsanordnung und zeigt die Klemmfinger des Sperrmechanismus, die zwischen zugehörigen Sperrflächen an Ventilsteuerdorn und Klinkenmanschette während einer relativen Längsbewegung zwischen Steuerdorn und Klinkenmanschette gleiten, und

F i g. 9 ist eine Ansicht, die der in F i g. 8 ähnlich ist und die Sperrmanschette in einer Lage zum Entsperren des Steuerdorns zeigt, wobei Förderleitungsdruck in die Sperrkolbenkammer zur Betätigung der Sperrmanschette eintritt.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben. Die Abdichtungsventilvorrichtung A weist ein Kugelventilelement 1 auf, das von einer offenen Stellung in eine geschlossene Stellung mittels der Längsbetätigung einer Steuerdornmechanik 2 geschoben wird, die wirksam ein Kugelkolbenelement 3, ein längliches Sperrdornteil 4, das hieran angebracht ist, einen Sperrkolbendorn 5, der am Sperrdornteil 4 befestigt ist und ein Schubwagenelement 6 aufweist, das unterhalb des Sperrkolbendorns 5 in Eingriff steht

Das Kugelventilelement 1 und seine unmittelbar damit in Wirkverbindung stehenden Teile sind in F i g. 3 dargestellt Wie gezeigt, weist das Kugelelement 1 einen dieses durchdringenden Strömungsdurchlaß la auf, um die Verbindung zwischen Bohrung und anderen Strömungsmitteln als der der Bohrung, Werkzeugen wie beispielsweise Perforatoren und dergleichen {nicht dargestellt) zu gestatten. Der innere Durchmesser des Kugelelements wird vom Strömungsdurchlaß la dargestellt und ist im wesentlichen dem Innendurchmesser des Steuerdornelements 2 oberhalb hiervon und des unteren Unterteils 7 hierunter gleichwertig, um ein Ventilelement mit voller öffnung vorzusehen. Das Kugelelement 1 ist betätigbar an einem zugehörigen Steuerring 8 befestigt, der in seiner Mitte einen Steuersitz 9 zur Aufnahme eines nach außen vorragenden Steuerstifts 10 am Ventilelement 1 aufweist Der Steuerring 8 ist an der Innenoberfläche 11 eines sich in Längsrichtung erstreckenden Ventilsteuerstreifens 12 befestigt, der an seinem oberen Ende 12a eine Reihe von Sperrteilen 13a und 13Z> um bei der Betätigung des Ventilelements 1 mitzuwirken, sowie ein massives Ventilschwenkungsanschlagteil 14 am unteren Ende 126 des Steuerstreifens in unmittelbarer Nähe und gerade unterhalb des Steuerrings 8 aufweist Der Ventilschwenkungsanschlag 14 weist eine erste und eine zweite Fläche 14a und 146 an jeder seiner Seiten zum Begrenzen der Schwenkung des Kugelelements 1 während der Hin- und Herbewegung auf. Die erste Fläche 14a des Ventilanschlagelements 14 tritt mit einem entsprechenden Schulteranschlagelement 15 in Eingriff, das sich von einer Führungsnut 10a erstreckt, die rund um den Führungsstift 10 auf jeder Seite des Kugelelements 1 ausgebildet ist Wenn das Kugelelement 1 durch Betätigung in seine geschlossene Lage

bewegt wird, dann wird der Steuerstift 10 innerhalb des Steuerrings 8 schwenken. Die Nutbahn 10a des Kugelelements wird in bezug auf das Ventilanschlagelement schwenken, bis die zweite Fläche 146 mit der hervorragenden Gegenlagerwange 16 am Ventilelement 1 in Eingriff tritt, wobei eine weitere Schwenkung und Hin- und Herbewegung des Kugelelements 1 verhindert wird.

Das Kugelelement 1 steht mit dem Ventilsteuerstreifen 12 in Wirkeingriff, wenn sich der Steuerstift 10 innerhalb seines zugehörigen Steuerschlitzes 9 befindet, wobei das Ventilschwenkanschlagteil 14 sich innerhalb der Nutbahn 10a des Ventilelements befindet Zusätzlich steht der Ventilsteuerstreifen 12 innerhalb eines äußeren Ventilsteuerstreifengehäuseteils 17 in Wirkeingriff, das in seinem Inneren eine als Nut eingebrachte Längssteuerstreifenaufnahme 18 zur Aufnahme des Ventilsteuerstreifens 12 aufweist. Von der Innendurchmesserfläche 17a des Ventilsteuerstreifengehäuses 17 ragt ein Ventilbetätigungsstift 19 nach außen, um in Führungseingriff mit seinem Betätigungsschlitz 20 an der Außenoberfläche des Kugelelements 1 zu treten. Wenn der Ventilsteuerstreifen 12 veranlaßt wird, angehoben oder abgesenkt zu werden, dann wird das Kugelelement 1 von der Kraft geschwenkt, die auf den Betätigungsstift 19 und über die sich nach außen erstreckende Fläche 21 des Schlitzes 20 ausgeübt wird.

Das Kugelelement 1, der Ventilsteuerstreifen 12 und das Steuerstreifengehäuse 17 sind umgekehrt innerhalb einer Vorrichtung A in einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden länglichen Ventilgehäuseteil 22 aufgenommen, das an seinem unteren Ende mittels eines Gewindes 23 mit dem unteren Unterteil 7 verbunden ist, das seinerseits an seinem oberen Ende einen nach außen vorstehenden Kopf 24 mit mehreren Pfortenteilen 25 aufweist, die Druckdurchlässe vom Inneren der Vorrichtung A über den Druckdurchlaß 26 in unmittelbarer Nähe des Kopfabschnitts 24 des unteren Unterteils 7 und des Ventilsteuerstreifengehäuses 17 vorsieht, um eine Druckverbindung zwischen der Vorrichtung A während der Wiederöffnungsfolge des Kugelelements 1, wie unten beschrieben, zu ermöglichen. Das untere Unterteil 7 ist an seinem unteren Ende mittels eines Gewindeteils 27 an einem Förderrohrabschnitt 28 angeschlossen, der den Förderrohrstrang nach unten durch die Quelle IV fortsetzt. O-Ringe 29 sind innerhalb ihrer zugehörigen Nuten 29a am unteren Unterteil 7 und am oberen Abschnitt 30 des Förderrohrabschnitts 28 vorgesehen, um einer Strömungsverbindung zwischen dem Förderrohrabschnitt 28 und dem unteren Unterteil 7, bzw. dem unteren Unterteil 7 und dem Ventilgehäuse 22 vorzubeugen.

Das obere und untere sich nach außen erstreckende Wagensperrelement 13a und 136 des Ventilsteuerstreifens 12 sind mit einer zugehörigen Nutenführung 13a, innerhalb des Schubwagens 6 und oberhalb eines sich nach außen bzw. in Umfangsrichtung erstreckenden Anschlags 136' auf dem Differentialkragenteil 31 in Wirkeingriff -bringbar. Die Differentialmanschette 31 weist ein außerhalb von ihr um sie herum hervorragendes Ringelement 32 auf, das an seinem unteren Ende ein längliches Elastomer-Dichtteil 32a zum glatten Eingriff auf der äußeren glatten Oberfläche \b des Kugelelements einschließt Innerhalb des Halterings 32 ist eine Nutführung 326 zur Aufnahme eines O-Rings 32c vorgesehen, um eine Strömungsverbindung zwischen dem Haltering 32 und dem Differentialkragenteil 31 zu verhindern. Der Differentialkragen 31, der eine freischwimmende Vorrichtung ist, außer wenn sich das Ventil in seiner vollgeschlossenen Lage befindet, steht durch den Ventilsteuerstreifen 12 mit dem Schubwagen 6 in Wirkverbindung, unmittelbar oberhalb dessen er ■ wiederum durch Gewinde 33 mit dem Sperrkolbendorn 5 in Eingriff steht, der an seinem äußeren Ende eine Reihe von Drucköffnungen 34 für die Herstellung einer Strömungsverbindung innerhalb des Innenteils der Vorrichtung A und innerhalb einer Belastungskolben- Ii druckkammer 35 aufweist, die zwischen dem Sperrkol bendorn 5 und einem Entlastungskolben 36 ausgebildet ist und dessen oberes Ende unmittelbar außerhalb umgibt. Der Sperrkolbendorn 5 ist mittels eines Gewindes 37 mit dem Sperrdornteil 4 verbunden, das seinerseits ein teilweises Innengehäuse für die unten beschriebene Sperrvorrichtung bildet. Der Sperrdorn 4 steht an seinem oberen Ende mittels eines Gewindes 37' mit dem Kugelkolben 3 in Verbindung, der eine Nut 38a zur Aufnahme des sich in Umfangsrichtung erstrecken-

2i) den O-Rings 38 und um das obere Ende des Sperrdorns 4 aufnimmt, um die Strömungsverbindung zwischen dem Kugelkolben 3 und dem Sperrdorn 4 zu verhindern. Der untere Abschnitt des Kugelkolbens 3 sieht ein äußeres, hervorragendes Halte-Anschlagteil 39 vor, mit

2ϊ dem an seiner Oberseite ein Federsitz 40 in Eingriff steht, der mit dem unteren Ende eines Federelementes 41 in Eingriff steht, das den unteren Abschnitt des Kugelkolbens 3 umgibt wobei das Federelement 41 an seinem oberen Ende von einem zugehörigen Federsitz

i» 42 aufgenommen bzw. eingeschlossen wird, das in Umfangsrichtung rund um den Kugelkolben 3 befestigt ist und gegen eine Verschiebung nach oben mittels einer sich nach außen erstreckenden und nach unten gerichteten Schulter 43 an Ort und Stelle gehalten wird,

die an einem Steuerdruckgehäuse 44 ausgebildet ist, das mit weiteren Einzelheiten unten beschrieben ist.

Den obersten Abschnitt des Kugelkolbens 3 bildet ein sich in Längsrichtung erstreckender Kolbenkopf 45, der eine Nutführung 46a zur Aufnahme eines O-Rings 46 an

seinem oberen und seinem unteren Ende aufweist, um eine Strömungsverbindung zwischen dem Kolbenkopf 45 und dem Steuerdruckgehäuse 44 zu verhindern. Eine ähnliche Führungsnut 44a zur Aufnahme eines entsprechenden O-Rings 47 ist auch auf dem Kolbenkopf 45 vorgesehen, um die Strömungsverbindung zwischen dem Kolbenkopf 45 und dem oberen Unterteil 48 zu vermeiden, wenn der Kolbenkopf 45 längs der äußeren Außenoberfläche 49a und 49b des oberen Unterteils 48 bzw. des Steuerdruckgehäuses 44 während des Betriebs gleitet Der Kolbenkopf 45 weist an seinem oberen Ende eine mittlere Öffnung 50 auf, die in einen Druckdurchlaß 51 eintritt der sich in Längsrichtung durch den Kolbenkopf 45 erstreckt, wobei der Durchlaß 51 bei einer entsprechenden Öffnung 52 am unteren Ende des

Kolbenkopfs 45 endet und mit einer Druckkammer 52a in Verbindung steht die hier unterhalb vom unteren Ende des Kolbenkopfs 45, der Innenwand 44a des Steuerdruckgehäuses 44 und der Außenwand 3a des Kugelkolbens 3 ausgebildet ist und sich weiter unten

zwischen dem äußeren Gehäuse 13 der Vorrichtung A und den Bestandteilen 2 des Steuerdorns 3 fortsetzt, bis ein Widerstand gegen den Druckausgleich von der Wirkung der O-Ringe innerhalb des Steuerdruckgehäuses 44, des Sperrkolbengehäuses 54, des Freigabekol-

ί>5 bens 36, des Sperrkolbendorns 5 und des Sperrdorns 4 aufgebracht wird.

Der Kolbenkopf 45 und der Durchlaß 41 hierdurch stehen mit einer oberen Steuerdruckkammer 55 in

Verbindung, die ihrerseits mit einer Steuerleitungsdurchführung 56 in Verbindung steht, die in den oberen Abschnitt des Steuerdruckgehäuses 44 eingeformt ist. Eine Aufnahmenut 57 am obersten Ende des Steuerdruckgehäuses 44 sieht eine Einrichtung zum Eingriff des unteren Endes 58 einer Strömungsmittelsteuerleitung 59 vor, die sich nach oben und neben dem Äußeren der Vorrichtung A bis zu einem Steuerschaltbrett (nicht dargestellt) auf dem Schiffsdeck, der Bohrplattform oder dergleichen, erstreckt.

Eine Bezugsentlüftungsleitung 60, die sich vom Steuerschaltbrett erstreckt und die einen ähnlichen Aufbau wie die Steuerleitung 59 aufweist, steht mit einer zugeordneten Aufnahmenut 61 hierfür im oberen Ende des Steuerdruckgehäuses 44 und an einer um 90° C gegenüber der Aufnahmenut 57 für die Steuerleitung 59 versetzten Stelle in Eingriff. Die Bezugsentlüftungsleitung 60 steht mit einer Bezugsdruckdurchführung 62 in Verbindung, die sich in Längsrichtung nach unten von hier aus bis in das Innere des Steuerdruckgehäuses 44 erstreckt und an einer unteren öffnung 62a erstreckt, die mit einer Bezugsdruckkammer 63 in Strömungsverbindung steht, die sich in Umfangsrichtung rund um den Kolbenkopf 45 und innerhalb des oberen Abschnitts des Steuerdruckgehäuses 44 erstreckt. Die Bezugsdruckanlage, wie oben beschrieben, wird bezüglich ihrer Wirkungsweise der Reihenfolge nach unten dargestellt

Wenn sich das Kugelelement 1 in offener Lage befindet so daß der Strömungsdurchlaß la hierin mit dem inneren Durchlaß Pund P'oberhalb und unterhalb des Kugelventilelements 1 in Verbindung steht, dann wird die Vorrichtung A und das Kugelventilelement 1 solange nicht betätigt bis der Steuerdruck zugenommen hat womit der Kugelschließzyklus ausgelöst wird.

Dem Kugelschließzyklus ist die Wirkungsweise und Tätigkeit des Sperrsystems zugeordnet, die die nach unten gerichtete Längsbewegung des Schließdorns 4 sowie sein Eintreten und das zugeordneter Teile in gegenseitige Verbindung verhindert, bis der Druck in der Verrohrung die Unwirksamkeit der Sperranlage veranlaßt Die Sperranlage der vorliegenden Erfindung wird dem Grunde nach von einer sich in Längsrichtung erstreckenden, röhrenartigen Sperrmanschette 64, einem Lösekolben 36 und einer Klemmringsperrvorrichtung 65 gebildet Am Steuerdruckgehäuse 44 ist mittels eines Gewindes 66 an einer sich nach oben und innen erstreckenden Büchse 67 eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Sperrklinkerimechanik 68 angeschlossen, die einen Einstelldurchlaß 68a aufweist der sich seitlich bzw. quer durch ihren obersten Abschnitt erstreckt An einem unteren Ende der Sperrklinkenmechanik 68 sind mehrere verformbare fingerartige KJemmringteile 6"> als Teile der Mechanik angeordnet, wobei jedes Teil 65 ein nach innen vorstehendes Löffelelement 69 an seinem Ende zum feststellbaren. Eingriff mit einem zugehörigen Absatz 70 an der Länge des Sperrdorns 4 aufweist

Mit der Sperrklinkenmechanik 68 ist die sich in Längsrichtung erstreckende rphrförmige Sperrmanschette 64 wirkungsmäßig verbunden, die an ihrem oberen Ende 64a offen ist und in ihrem Inneren 646 den Sperrdorn 4 und die Sperrklinkenmechanik 68 aufnimmt Längs der nach innen gerichteten inneren Oberfläche 64ö der Sperrmanschette 64 und in unmittelbarer Nähe des nach außen hervorragenden Absatzes 70 längs des Sperrdorns 4 befindet sich, wenn sich das Kugelelement 1 in seiner offenen Lage befindet eine leicht nach außen hervorragende Schulter 71 zur Zusammenwirkung mit dem Absatz 70 am Sperrdorn 4, um einen Eingriff mit der Außenoberfläche 72 des Klemmringteils 65 zu bilden, damit der nach unten gerichteten Längsbewegung des Sperrdorns 4 Wider stand geleistet wird, nachdem das Kugelelement 1 in seine vollgeschlossene öffnung zurückgeführt wurde.

Der untere Abschnitt der Sperrmanschette 64 dient als äußeres Gehäuse für eine Feder 63, die zusammendrückbar um den unteren Abschnitt des Sperrdorns 4

ίο herumgelegt ist und die gesamte Sperrmanschette 64 in eine nach oben gerichtete Richtung zwingt, wobei dieser Kraft durch eine nach außen hervorragende Schulter 74 am Sperrdorn 4 entgegengewirkt wird, der bzw. die mit einem Widerstandsblcck 75 in Berührung steht, der sich von der Sperrmanschette 64 zum Eingriff mit der Schulter 74 erstreckt Ein Drucklager 76 ist rund um den Widerstandsblock 75 und unterhalb dessen zur Zusammenwirkung mit der Feder 73 vorgesehen. Wie noch näher und in der Reihenfolge der Wirkung beschrieben wird, wird der Sperrdorn 4 veranlaßt, sich nach oben zu bewegen, wenn das Kugelelement 1 in seine geschlossene Lage zurückgeführt werden soll. Die Kraft, die die zusammengedrückte Feder 73 innerhalb der Sperrmanschette 64 enthält, veranlaßt die Sperr manschette 64, sich nach oben zu bewegen. Wenn die innere glatte Oberfläche 78 längs des Löffels 69 des Klenimrings 65 mit dem nach oben gleitenden Absatz 70 am Sperrdorn 4 in Berührung tritt und sich längs dessen bewegt, dann wird sich das Klemmringelement 65 nach außen erweitern, und die nach außen und ein wenig nach unten abgewinkelte äußere Oberfläche 79 des Löffels 69 tritt mit der glatten Oberfläche oder Schulter 71 längs der Sperrmanschette 64 in Eingriff. Diese Lage ist in F i g. 8 gezeigt Wenn der Sperrdorn 4 seine nach oben gerichtete Bewegung fortsetzt, dann wird die Schulterfläche 71 an der Sperrmanschette 64 kurzzeitig mit der Oberfläche 79 am Löffel 69 in Eingriff treten, was einen Widerstand gegenüber einer weiteren, nach oben gerichteten Bewegung der Sperrmanschette 64 erbringt Obwohl die Manschette 64 somit gegen Längsbewegung festgelegt ist, fährt der Sperrdorn 4 mit seiner Bewegung nach oben fort, wobei der Absatz 70 nach oben in Anschlag mit der Oberfläche 78 am Löffel 69 an dieser vorbeiläuft, bis der Absatz 70 sich völlig oberhalb der Oberfläche 78 befindet; zu dieser Zeit wird der Klemmring 65 von der Kraft, die auf ihn von der Schulter 71 ausgeübt wird, wenn diese mit ihrer Gegenfläche 79 in Eingriff steht nach innen in seine normalerweise zurückgezogene Lage gezwungen. Die Kraft die von der Berührungsfläche 71, 79 ausgeübt wird, veranlaßt die Klemmringelemente 65, einzufallen und unter dem Absatz 70 hindurchzugehen, während sich die Bewegung des Sperrdorns 4 nach oben fortsetzt Der Schulter 71 an der Sperrmanschette 64 wird es erlaubt, den Klemmring 65 unter dem Absatz 70 zwangsweise hindurchzuführen und zwar mittels der die Sperrmanschette 64 zwangsweise nach oben führenden Wirkung, die durch die Expansion des Federelements 73 ausgeübt wird, wenn die Sperrmanschette 64 der nach oben gerichteten Bewegung des Sperrdorns 4 folgt

Wenn sich der Klemmring 65 in seiner gesperrten Lage befindet wie in Fig.5b gezeigt dann wird das Kugelelement 1 in seine völlig geschlossene Lage geschwenkt und wegen des nach unten in Längsrich hing gebildeten Widerstandes, der von der Wirkung des Klemmrings 65 in Verbindung mit dem Sperrdorn 4 aufgebracht wird, wird dieser außerstande sein, sich nach unten zu bewegen und das Kugelelement 1 wieder

zu öffnen.

Eine Reihe von Druckdurchlässen 82 ist von der Seite her durch die Sperrmanschette 64 vorgesehen, um den Durchtritt von Steuerströmungsmitteln durch das Steuerdruckgehäuje 44 in unmittelbarer Nähe der Feder 73 zuzulassen.

Der Sperrmechanik der vorliegenden Erfindung und als Einrichtung zum Wiederöffnen des Kugelelements 1, nachdem der Sperrdorn 4 in seine voll gesperrte Lage geführt wurde, ist eine Freigabekolbenmechanik be- ίο trieblich zugeordnet, die mit der Sperrmechanik in Wirkverbindung steht und die anfangs von dem zunehmenden Förderrohrdruck innerhalb des Förderstrangs /und innerhalb des Inneren AA der Vorrichtung A betätigt wird, um ein Differential bzw. eine Differenz ' * gegenüber dem Bohrlochdruck innerhalb der Druckkammerbereiche der Vorrichtung A vorzusehen. Förderstrangdrucköffnungen 34 erstrecken sich in Umfangs- bzw. radialer Richtung durch den Sperrkolbendorn 5, der von einem Gewinde 37 am unteren Ende des Sperrdorns 4 angebracht ist. Ein Freigabekolben 36, der mit dem unteren Ende der Sperrmanschette 64 in Verbindung steht, begrenzt längs seiner inneren Oberfläche eine Kolbendruckkammer 35, die mit den öffnungen 34 verbunden ist. Der Freigabekolben 36 steht mit der Sperrmanschette 64 in funktioneller Verbindung und ist in seiner nach oben gerichteten Längsbewegung durch die Berührung des Widerstandsblocks 75 mit der nach außen hervorragenden Schulter 74 längs der Innenoberfläche des Sperrdorns 4 begrenzt, während der Widerstand gegenüber einer nach unten gerichteten Längsbewegung des Freigabekolbens 36 von einer sich nach außen erstreckenden Schulter 80 daran aufgebracht wird, die mit einer Gegenschulter 81 in Berührung treten kann, die sich außerhalb längs des Sperrkolbengehäuses 54 erstreckt.

Wenn der Druck im Bereich P' von einer Druckzunahme im Bereich P übertroffen wird, dann verursacht der Druckunterschied die Expansion der Kolbenkammer 35 unmittelbar am Freigabekolben 36, und dieser wird zusammen mit der damit in Verbindung stehenden Sperrmanschette 64 zwangsweise leicht nach unten geführt, womit der sich nach außen erstreckenden und nach oben gerichteten Schulter 71 an der Sperrmanschette 64 gestattet wird, aus dem Eingriff mit ihrer Gegenfläche 79 am Klemmring 65 zu treten. Andererseits wird es dem Sperrdorn 4, der von der Tätigkeit des Kugelfederelements 41 nach unten gedrückt wird, das sich in Umfangsrichtung um den unteren Abschnitt des Kugelkolbens 3 erstreckt, gestattet sich nach unten zu bewegen, wenn die Klemmringteile 65 in ihre eingriffslose Lage und weg von dem Absatz 70 längs des Sperrdorns 4 federn. Wenn sich die Klemmringelemente 65 in einer eingriffsfreien Lage befinden, dann bringt die Feder 41, die den Kugelkolben 3 umgibt eine hinlängliche nach unten gerichtete Längsbewegung auf den Sperrdorn 4 und seine beigeordneten Teile auf, um das Kugelelement 1 in seine voll geöffnete Lage zu schwenken.

Die Abdichtungsvorrichtung A ist so ausgebildet daß sie ein integrierbarer Teil des Fördersstrangs /ist wobei Abschnitte des Förderstrangs / durch Gewindeeinrichtungen oder andere Einrichtungen daran angeschlossen werden. Der Förderstrang /wird innerhalb des Risers R und durch die Preventer BP eingeführt, wobei sich der Rohrstrang /durch den Meeresboden Äin das Bohrloch W erstreckt Die Steuer- und Bezugsentlüftungsleitungen 59 und 60 erstrecken sich von ihren entsprechenden Aufnahmevertiefungen 57 und 61 aus innerhalb der Abdichtungsventilanordnung A zu einem Steuerschaltbrett (nicht dargestellt) auf dem Bohrschiff, der Bohrplattform oder dergleichen, und der Steuerleitungsdruck wird über die Steuerleitung 59 zur Abdichtungsvorrichtung geführt, wie in F i g. 2a, 2b und 2c gezeigt ist. Wenn der Druck in der Steuerleitung erniedrigt wird, dann wird der Druck auf den Kolbenkopf 65 einwirken, um den Kugelkolben 3 zu veranlassen, den Sperrdorn 4, der hiermit in Verbindung steht, den Sperrkolbendorn 5 darunter, den Schubwagen 6 und den Ventilsteuerstreifen 12 nach oben zu bewegen und den Betätigungsstift 19 auf der Außenseite 17a des Ventilsteuerstreifengehäuses 17 zu veranlassen, innerhalb seiner zugeordneten Betätigungsnut 20 zu iaufen und die Drehung des Kugelelementes 1 zu verursachen, bis die zweite Oberfläche \Ab am Ventilanschlag 14 mit der Anschlagaufnahme 16 des Kugelelements 1 in Eingriff steht; an diesem Punkt befindet sich das Kugelelement 1 in seiher völlig geschlossenen Lage. Wenn sich das Kugelelement 1 in seiner voll geschlossenen Lage befindet, dann ist der Kugelsteuerstreifen 12 nicht der obere Anschlag für die Kugel, denn die schwimmende Differentialmanschette 31 steigt an, bis die mit dem unteren Abschnitt 54a des Sperrkolbengehäuses 54 in Berührung tritt Die Differentialmanschette 31 verhindert eine weitere Längsbewegung des Kugelelements 1 und sieht hierbei eine Metall-auf-Metall-Dichtung zwischen dem Differentialkragen 31 und Kugelelement 1 vor. Zusätzlich wird die Bezugsentlüftungsleitung 60 bestätigen, daß der Kugelkolben 3 und seine damit in Verbindung stehenden Teile sich in Längsrichtung nach oben innerhalb der Abdichtungsvorrichtung A bewegt haben, und sie liefert somit für die Betätigung des Werkzeugs zum Drehen des Kugelelements 1 in seine geschlossene Lage eine Anzeige und Bestätigung.

Wenn es erwünscht ist, eine Herstellungs- oder Fertigstellungsausrüstung in das Innere des Rohrstrangs / einzuführen, um Funktionen auszuüben, wie beispielsweise Perforieren und dergleichen, dann wird das Kugelelement 1 in seine geschlossene Lage geschwenkt, und die Werkzeuge werden durch den Rohrstrang /und die Ventilanordnung A an einer Drahtleine, einer elektrischen Leitung oder dem Förderstrang eingeführt (nicht gezeigt). Das Kugelelement 1 wird in seine geschlossene Lage durch Erniedrigen des Steuerdrucks geschwenkt, was seinerseits zuläßt, daß der Kugelkolben 3, der Sperrdorn 4, der Sperrkolbendorn 5, der Schubwagen 6 und der Ventilsteuerstreifen 12 sich nach oben bewegen. Wiederholte Änderungen im Steuerdruck werden die geschlossene und gesperrte Lage des Ventils nicht beeinträchtigen.

Wie oben im Zusammenhang mit dem Verfahrensschritt der Betätigung des Kugelelements 1 in seine volle geschlossene Lage festgestellt, ist eine Sperrmechanik vorgesehen, um sicherzustellen, daß das Kugelelement 1 in einer voll und dichtend geschlossenen Lage gehalten wird. Wenn der Druck der Steuerleitung 59 angelegt wird, dann bewegt sich der Sperrdorn 4 nach oben und der Absatz 70 hieran wird eine äußere Ausdehnung der Klemmringelemente 65 an der Sperrklinke 68 veranlassen. Wenn die nach oben gerichtete Bewegung des Sperrdorns 4 und des Kugelkolbens 3 fortfährt, dann bewegt sich die Innenoberfläche der Kiemmringelemente 65 quer zur nach außen vorstehenden Oberfläche 70a des Vorsprungs 70, und die Klemmringelemente 65 werden

zwangsweise in eine leicht zurückgebogene und gesperrte Lage bewegt, wenn die äußere Oberfläche 65a der Klemmringelemente 65 mit der nach außen hervorragenden Schulter 71 längs der Sperrmanschette 64 in Eingriff tritt, was den Klemmring 65 unterhalb des Vorsprungs 70 in einer Lage sperrt, die eine nach unten gerichtete Bewegung des Sperrdorns 4 verhindert Die sich nach außen erstreckende Schulter 71 an der Sperrmanschette 64 erhält eine nach oben gerichtete Kraft auf das Klemmringelement 65 in Verbindung mit dem Sperrdorn 4 durch die Kraft der Feder 73, die innerhalb der Sperrmanschette 64 aufgenommen ist Der Absatz 70 am Sperrdorn 4 wird zwangsweise in Sperrlage mit dem Klemmring 65 und der Sperrmanschette 64 aufgrund der Kraft der Feder 73 gebracht Steuerdruck kann auslecken, und das Ventil bleibt geschlossen.

Wenn das Kugelelement 1 der Abdichtungsanordnung A in seine völlig geschlossene Stellung geschwenkt ist, dann ist die Bohrung W unterhalb abgeschlossen, was somit den Druckablaß oberhalb der Abdichtungsanordnung gestattet und hierbei zuläßt, daß Fertigstellungsausrüstung oder andere Ausrüstung innerhalb des Abdichtungsabschnitts des Förderstrangs / im Riser R fertiggemacht werden kann. Nachdem die Ausrüstung an einem sekundären Förderstrang, einer Drahtleine oder dergleichen fertiggestellt ist wird es notwendig sein, das Kugelelement 1 in die vollgeöffnete Lage zurückzuführen, um die Ausrüstung durch die Abdichtungsanordnung A an die darunter befindliche Bohrung J0 W einzulassen. Wenn sich der Sperrdorn 4 und seine entsprechenden und beigeordneten Teile in gesperrter Lage befinden, dann kann die Betätigung des Kugelelements i, um es in seine offene Lage zu bringen, nur durch ansteigenden Druck innerhalb des Förderstrang- « bereichs P auf eine Höhe durchgeführt werden, die über der des Bohrlochdrucks innerhalb des Förderstrangbereichs P' liegt, die unterhalb des Ventils wirkt, wobei somit eine Differenzdruckbetätigung des Ventilelements 1 in die offene Lage vorgesehen wird. Dieses stellt eine zuverlässige Steuerung dar, denn die Förderleitung muß an der Oberfläche verschlossen und druckdicht sein. Da der Bohrlochdruck im Bereich P größer sein wird als der Druck, der innerhalb des Bereichs P' unterhalb des Kugelventils 1 während der anfänglichen Überführung des Kugelelements 1 in seine offene Lage ist, wird die Differentialmanschette 31 durch Druckbetätigung in Dichteingriff mit der äußeren glatten Oberfläche Xb des Kugelelements 1 geführt, um es zu ermöglichen, daß der Sitz 31a der Manschette 31 mit dem Kugelelement 1 und der Oberfläche Xb in Eingriff tritt und eine Druckdichtung herstellt, öffnet die Kugel erst einmal, dann ist die Metall-auf-Metall-Dichtung nicht länger druckbetätigt, und die Differentialmanschette 31 befindet sich flicht länger in Berührung mit dem Kugelelement 1. Die Differentialmanschette 31 dient dazu, um metallische Reibung zwischen der Oberfläche Xb des Kugelelements 1 und der metallischen Oberfläche des Endes 31a des Differentialkragens 31 zu verhindern, wenn das Kugelelement 1 durch Betätigung in seine offene und geschlossene Lage geführt wird. Zusätzlich bewirken der Haltering 32 und ein elastomeres Dichtungselement 32a es in Zusammenwirkung mit der Differentialmanschette 31, eine Gummi-auf-Metall-Dichtung vorzuse- <"> hen, wenn der Bohrlochdruck im Bereich P \ unerhalb der Kugel größer wird als der Druck oberhalb des Kugelelements 1 im Bereich p.

Um das Kugelelement 1 von seiner geschlossenen in seine offene Lage zu schieben, wird es dem Förderrohrdruck im Bereich P gestattet, in die Entlastungskolbenkammer 35 durch die Drucköffnung 34 im Sperrkolbendorn j einzutreten. Wenn der Druck über den statischen Bohrlochdruck im Bereich P¹ gesteigert wird, dann veranlaßt der Differenzdruck in der Freigabekolbenkammer 35 den Freigabekolben 36 und die Sperrmanschette 64, die hiermit in Verbindung stehen, sich in Längsrichtung nach unten innerhalb des Steuerdruckgehäuses 44 zu bewegen. Wenn sich die Sperrmanschette 64 und der Freigabekolben 36 nach unten bewegen, dann wird die Feder 73, die innerhalb des Sperrkragens 64 untergebracht ist, zusammengedrückt und die nach außen hervorragende Schulter 71, mit der das Klemmringteil 65 zum Zusammenarbeiten mit dem Absatz 70 in Eingriff steht um in Sperreingriff mit dem Dorn 4 zu treten, wird veranlaßt sich von seiner Eingriffsoberfläche 78 am Klemmring 65 zu (ösen. Wenn sich die Sperrmanschette 64 aufgrund eines Förderrohrdruckanstieges nach unten bewegt, dann wird sich der Klemmring 65 ausdehnen und die innere Oberfläche seines flexiblen Elements wird sich rasch über die äußere Längsoberfläche 70a des Absatzteils 70 am Sperrdorn 4 bewegen. Wenn das Klemmringelement 65 außer Eingriff mit dem Vorsprungteil 72 steht, dann werden der Sperrdorn 4 und seine beigeordneten Betätigungselemente zwangsweise durch die Expansion der Feder 41 nach unten gedrückt, die den Kugelkolben 3 umgibt Der Schubwagen 6, der am Sperrkolbendorn 5 befestigt ist drückt den Ventilsteuerstreifen 12 in eine Richtung nach unten, um seinerseits den Bestätigungsstift 19 am Ventilsteuerstreifengehäuse 17 zu veranlassen, innerhalb der Betätigungsnut 20 am Kugelelement 1 zu laufen, um das Kugelelement 1 in die offene Lage zu schwenken. Die Schwenkbewegung des Kugelelements 1 fährt automatisch bis zur vollgeöffneten Lage aufgrund des Drucks der Feder 41, bis die zweite Fläche 14a des Ventilanschlags 14 mit dem Auflageranschlag 16 der Oberfläche 21 des Kugelelements 1 in Eingriff tritt. Der untere Anschlag 24a bringt die Längsbewegung des Kugelelements 1 und seiner beigeordneten Betätigungselemente zum Stillstand. Wenn der Kugelkolben 3 und seine entsprechend wirksamen Teile so betätigt werden, daß sie das Kugelelement 1 in die offene Lage schwenken, dann wird der Steuerströmungsmittelspiegel ein wenig ansteigen, wenn der Kugelkolbenkopf 45 sich nach unten bewegt und die Kugelkolbenkammer 55 sich dementsprechend vergrößert. Somit kann eine nach unten gerichtete Bewegung des Kugelkolbens 3 auf dem Bohrschiff oder der Bohrplattformoberfläche durch einen Abfall im Druck und im Strömungsmittelspiegel in den Anzeigegeräten festgestellt werden, die an der Bezugsentlüftungsleitung 60 angebracht sind. Ein solcher Abfall und eine solche Abnahme beim Strömungsmittelspiegel und -druck liefert eine Anzeige darüber, daß sich das Kugelelement 1 in der offenen Lage befindet. Dementsprechend würde ein Druckanstieg in der Bezugsentlüftungsleitung 60 signalisieren, daß der Kugelkolben 3 und seine entsprechend damit in Beziehung stehenden Bestandteile betätigt wurden, um das Kugelelement 1 in die geschlossene Lage zu schwenken. Vom Obenstehenden ist ersichtlich, daß eine Abdichtungsventilvorrichtung vorgesehen ist, die von einer Zunahme im Steuerleitungsdruck in geschlossene Lage gebracht wird. Eine Abnahme im Steuerleitungsdruck verursacht anschließend nicht eine Umkehrung in der Betriebsweise, um das Kugelelement in seine

offene Lage zurückzuführen. Zusätzlich betätigt das Schließen des Kugelements auch eine Sperrmechanik, die die Bewegung des Kugelelements durch die Betätigung in die offene Lage durch Steigern des Steuerleitungsdrucks verhindert In Verbindung mit jeder der oben genannten Merkmale ist hier eine Einrichtung zum Entsperren der Steuermechanik für das Kugelelement und zum Schwenken des Kugelelements in eine offene Lage vorgesehen, und zwar mittels des ansteigenden Förderrohrdrucks innerhalb der Vorrichtung. In Verbindung mit der Verwendung des Verrohrungsdrucks zu Entsperren und Antreiben des Kugelelements in seine offene Lage ist eine Mechanik zum

Verringern der Reibung vorgesehen, die eine Metallauf-Metall-Dichtung auf die Zunahme des Förderrohrdrucks hin vorsieht

Es kann also aus dem Obenstehenden ersehen werden, daß die Abdichtungsvorrichtung durch Betätigung in eine offene, geschlossene, gesperrte und wieder geöffnete Lage gebracht werden kann, ohne daß das Zurückholen des Werkzeugs zum Bohrschiff oder der Bohrplattform zum Neueinstellen erforderlich ist Dieses Merkmal wird dadurch erzielt, daß man Steuerleitungsdruck und Förderstrangdruck in Kombination verwendet

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Ventileinrichtung mit einem Ventilschieber zum Sperren und Offnen der Strömungsverbindung durch einen Leitungsstrang, insbesondere den Steigrohrstrang eines Unterwasserbohrloches, mit einer durch Druckmittel von zwei Steuerdruckquellen gesteuerten Betätigungseinrichtung zum Bewegen des Ventilschiebers aus der einen in die andere Stellung, die eine von der einen Steuerdruckquelle beaufschlagte erste Antriebseinrichtung zum Bewegen dec Ventilschiebers in die eine Stellung, eine zweite Antriebseinrichtung zum Bewegen des Venlilschiebers in die andere Stellung und eine mechanische Verriegelungseinrichtung zum Verriegeln einer der Antriebseinrichtungen in de,- einen Stellung des Ventilschiebers aufweist, die nur durch Betätigung einer der Antriebseinrichtungen entriegelbar ist, dadurch gekennzeichnet, aaß die zweite Antriebseinrichtung (34, 35,36, 41) von der zweiten Steuerdruckquelle (P) beaufschlagt ist, daß die Verriegelungseinrichtung (64,65,70,73) zum Verriegeln der ersten Antriebseinrichtung (56, 55, 51, 52a, 45) in der sperrenden Stellung des Ventilschiebers (1) unabhängig von dem von der ersten Steuerdruckquelle (59) abgegebenen Druck ausgebildet und durch Betätigung der zweiten Antriebseinrichtung (34,35,36,41) entriegelbar ist,

2. Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Antriebseinrichtung (56, 55, 51, 52a, 45) eine zur Verschiebung des Ventilschiebers (1) vorgesehene, in Längsrichtung verschiebbare Steuerhülse (4,5,6) zugeordnet ist, die am oberen Ende mit einem Kolbenelement (3) verbunden ist, das in einer Aufnahmekammer (55) gleitend geführt ist, die über eine Strömungsmittelleitung (59) mit der ersten Steuerdruckquelle (59) verbunden ist.

3. Ventileinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung (64,65,70,73) eine konzentrisch zur Steuerhülse (4, 5, 6) ortsfest angeordnete Verriegelungshülse (68) mit Verriegelungsfingern (65,69), denen Eingriffsflächen (701 der Steuerhülse zugeordnet sind, und eine Betätigungshülse (36,64) aufweist, die in Längsrichtung verschiebbar und konzentrisch zur Verriegelungshülse angeordnet ist und die Verriegelungsfinger in einer ersten Stellung in der verriegelnden Stellung hält und in einer zweiten Stellung freigibt.

4. Ventileinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungshülse (36, 64) von einer Feder (73), die sich an der Steuerhülse (4,5, 6) abstützt, in Richtung ihrer ersten Stellung beaufschlagt ist.

5. Ventileinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Antriebseinrichtung (34, 35, 36, 41) eine zwischen der Steuerhülse (4,5,6) und der Betätigungshülse (36,64) ausgebildete Arbeitskammer (35), die über die Steuerhülse durchdringende Bohrungen (34) mit dem Innenraum (P) der Steuerhülse verbunden ist, und eine Feder (41) aufweist, die die Steuerhülse (4, 5,6) in eine den Ventilschieber (1) in seine öffnende Stellung bringende Bewegungsrichtung beaufschlagt.

6. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Druckausgleichs- Ventilschiebers (1), mit der der Druck oberhalb und unterhalb des Ventilschiebers bei seiner Bewegung in die öffnende Stellung ausgleichbar ist

7. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Differentialhüise (31), die in dichtender Verlängerung mit der Steuerhülse (4,5,6) oberhalb des Ventilschiebers (1) in Längsrichtung beweglich ist und sich mit dem Ventilschieber in Dichteingriff befindet, wenn sich

ίο dieser in seiner sperrenden Stellung befindet, und sich außer Dichteingriff befindet, wenn sich der Ventilschieber in seiner öffnenden Stellung befindet, wobei die Differentialhülse durch einen Druckunterschied über dem Ventilschieber in die Dichteingriffs- lage drückbar ist und gegenüber dem Ventilschieber reibungsfrei bleibt, wenn kein Druckunterschied über dem Vcntilschieber vorhanden ist

8. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Bezugsdruckquelle

(60) zum Ausüben von Druck auf die erste Antriebseinrichtung (56,55,51,52a, 45) entgegengesetzt dem Druck der ersten Steuerdruckquelle (59), wobei der Ventilschieber (1) unabhängig von der Größe eines unterhalb von ihm wirksamen Druckes (^beweglich ist.

9. Ventileinrichtung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenelement (3) als mit einem Durchlaß (51) für das Strömungsmittel versehener Differentialkolben (45) ausgebildet ist, der bei Zuführung von Strömungsmittel von der ersten Steuerdruckquelle (59) in die Aufnahmekammer (55) sich in eine den Ventilschieber (1) in die sperrende Stellung bringende Richtung beweglich ist und eine mit der Bezugsdruckquelle (60) verbundene zweite Aufnahmekammer (63) begrenzt, deren Volumen durch diese Bewegung gleichzeitig verringerbar ist.

10 Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschie ber (1) eine Kugel ist, die eine mit dem Öffnungsquerschnitt der Leitungsstränge fluchtende Bohrung (ia) hat und im Leitungsstrang durch die Steuerhülse (4,5,6) schwenkbar und längsverschieblich ist.