DE2702662A1

DE2702662A1 - Steuervorrichtung zum totlegen von tiefbohrloechern

Info

Publication number: DE2702662A1
Application number: DE19772702662
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Baker International Corp
Current assignee: Baker International Corp
Priority date: 1976-01-26
Filing date: 1977-01-24
Publication date: 1977-07-28
Also published as: DE2702662B2; DE2702662C3; FR2339118A1; CA1043696A; US4059157A; JPS5291701A; MX144578A; NO763892L; JPS585358B2; GB1540629A; NL7614459A

Description

Steuervorrichtung zum Totlegen von Tiefbohrlöchern

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum Totlegen von Tiefbohrlöchern zur Verwendung in einem in einem Bohrloch angebrachten Förderrohrstrang, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Einlaßöffnung, einer Auslaßöffnung und einem Strömungsmediumkanal zwischen diesen sowie mit einem Verschluß im Gehäuse an einer Seite der Einlaßöffnung, der den Strömungsmediumkaml normalerweise abschließt und bei Beaufschlagung mit einem vorbestimmten Mediumdruck in der Einlaßöffnung in eine Offenstellung überführbar ist.

Steuervorrichtungen dieser Art werden in Rohrstränge eingebaut und im Bedarfsfall geöffnet, um eine Verbindung zwischen dem den Rohrstrang umgebenden Ringraum und dem Inneren des Rohrstrangs ■ ·. herzustellen, damit das Bohrloch durch umgekehrte Zirkulation totgelegt wird, d.h., es wird eine Flüssigkeit durch den Ringraum und den Rohrstrang in die Bohrlochformation

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hineingepumpt. Bei einer bekannten derartigen Steuervorrichtung ist eine Abscherscheibe vorgesehen, die bei Beaufschlagung mit einem vorbestimmten Differenzdruck zwischen dem Ringraumdruck und dem Rohrstrangdruck zerbricht. Während der Erschließung des Bohrlochs mit Säure, kann der Rohrstrangdruck beträchtlich höher als der Formationsdruck oder der Druck der Flüssigkeit im Ringraum zwischen Rohrstrang und Bohrlochmantel sein. Bei Förderung des Bohrlochs kann hingegen der Rohrstrangdruck bedeutend niedriger als der ursprüngliche statische Druck des Bohrlochs sein. Wegen der unterschiedlichen im Bohrloch auftretenden Bedingungen, muß der Abecherwert der Scheibe so hoch sein, daß sie den hohen Rohrstrangdrücken beim Erschließen des Bohrlochs standhält. Infolge-dessen ist ein hoher Ringraum« druck notwendig, um die Scheibe zu zerbrechen oder abzuscheren, wenn das Bohrloch totgelegt werden soll. Dieser Ringraumdruck variiert auch mit dem sich unter den oben erwähnten unterschiedlichen Bedingungen ändernden Rohrstrangdruck.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steu-ervorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die gegenüber dem Rohrstrangdruck unempfindlich ist und darch Hinzufügung eines vorbestimmten Ringraumdrucks zu dem normalen hydrostatischen Flüssigkeitsdruck im Ringraum ungeachtet des Rohrstrangdruckes oder starker

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Schwankungen im Rohrstrangdruck in einer Offenstellung überführbar ist.

Diese Aufgabe findet nach der Erfindung ihre Lösung dadurch,daß ein weiterer Verschluß im Gehäuse an einer Seite der Auslaßöffnung im Abstand vom ersten Verschluß angeordnet ist, der mit diesem einen für Strömung medium innerhalb und außerhalb des Rohrstrangs unzugänglichen Raum des Mediumkanals begrenzt, und daß bei Beaufschlagung des ersten Verschlusses mit dem vorbestimmten Mediumdruck und öffnen des begrenzten Raums des Mediumkanals der zweite Verschluß durch Druckbeaufschlagung innerhalb des begrenzten Raums in eine Offenstellung für ein Strömen des Mediums durch die Einlaßöffnung, den begrenzten Raum und die Auslaßöffnung überführbar ist.

Unbeeinflußt von Änderungen im Rohrstrangdruck und Temperaturverminderungen wird bei dieser Ausgestaltung die Steuervorrichtung bei einer Erhöhung des Ringraumdrucks über den normalen hydrostatischen Druck der Flüssigkeit im Ringraum zwischen Rohrstrang und Bohrlochmantel betätigt. Diese Druckerhöhung im Ringraum kann dadurch bewirkt werden, daß von der Oberfläche des Bohrlochs aus die Flüssigkeit im Ringraum mit Druck beaufschlagt wird. Die Druckerhöhung im Ringraum kann auch durch andere Umstände herbeigeführt werden,

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z.B. durch ein Leck im Rphrstrang unterhalb des Christbaume, wodurch sich der Röhrstrangdruck auf die Flüssigkeit im Ringraum auswirkt und sein Druck dem hydrostatischen Flüssigkeitsdruck im Ringraum hinzuaddiert wird, was zum öffnen der Steuervorrichtung führt. Wenn sich z.B. ein Rohrleck nahe der Oberfläche einer Gasbohrung bildet, so bewirkt der Bohrlochsohlengasdruck bei entsprechender Höhe ein öffnen der Steuervorrichtung, so daß die Formation mit Ringraumflüssigkeit beaufschlagt wird und die Bohrung sowie der Gasstrom aus dieser totgelegt werden. Wird das Bohrloch nicht totgelegt, so wird der zu hohe Bohrlochmanteldruck entlastet. Findet ein solches automatisches öffnen der Steuervorrichtung durch das Hochdruckgas nicht statt, so würde sich dessen Druck dem ursprünglichen hydrostatischen Druck im Ringraum hinzuaddieren, was zu einem überdruck des Bohrlochmantels oder einem Einbeulen des Rohrstrangs führen könnte.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bestehen bei einem aus Metall bestehenden Gehäuse der Steuervorrichtun die beiden Verschlüsse ebenfalls aus Metall und sind am Gehäuse unter Ausbildung von Metall-auf-Metall-Dichtungen mit diesem befestigt. Bei dieser Ausgestaltung sind elastomere Dichtungen zum Abdichten des begrenzten Raums des Mediumkanals vermieden, die bei längerem Pörder betrieb allmählich für Gas durchlässig werden und den

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Druck in dem abgeschlossenen Raum in unerwünschter Weise auf den des Bohrlochmediums ansteigen lassen.

Die beiden Verschlüsse können jew-eils von einer sich quer über den Mediumkanal erstreckenden Berstscheibe gebildet sein, wobei der Ringraumdruck auf die stromaufwärts gelegene Seite der oberen Berstscheibe und der Druck des abgeschlossenen Raums des Mediumkanals, der im wesentlichen dem atmosphärischen Druck entspricht, auf die stromabwärts gelegene Seite wirkt. Der Auslösedruck der Steuervorrichtung ist daher eine Punktion der Festigkeit der oberen Berstscheibe, wobei kein Ausgleich für den Rohrstrangdruck oder Temperaturschwankungen vorgesehen zu sein braicht.

Bei dieser Ausgestaltung können einfache Berstscheiben verwendet werden, was in Verbindung mit der Tatsache, daß die anderen Teile der Steuervorrichtung verhältnismäßig billig sind, zu niedrigen Gestehungskosten der gesamten Steuervorrichtung führt.

Anstatt beide Verschlüsse von Berstscheiben zu bilden, ist es auch möglich, nur für den oberen Verschluß eine Berstscheibe vorzusehen und den zweiten Verschluß von einem Stopfen zu bilden, der mittels des Mediumdrucks im abgegrenzten Raum des Mediumkanals in diesem in Längsrichtung in eine die Auslaßöffnung freilegende Stellung

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verschiebbar ist.

Ferner kann innerhalb des Gehäuses der Steuervorrichtung ein Rückschlagventil zwischen der Einlaßöffnung und dem ersten Verschluß für eine Flüssigkeitsströmung von der Einlaßöffnung zur Auslaßöffnung unter Verhinderung einer umgekehrten Strömung angeordnet sein.

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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung veranschaulicht ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines in einem Bohrloch befindlichen Rohrstrangs mit eingebauter Steuervorrichtung, teilweise in Ansicht und teilweise im Längsschnitt;

Fig. 2a gemeinsam einen teilweise als Ansicht ge- und 2b

zeichneten Längsschnitt nach der Linie 2-2

der Fig. 1 in größerem Maßstab, wobei Fig. 2b eine untere Fortsetzung der Fig. 2a darstellt; und

Fig. 3 einen Längsschnitt entsprechend Fig. 2b, wöbe: die Steuervorrichtung im offenen Zustand dargestellt ist.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein Förderrohrstrang T innerhalb eines Bohrlochmantels C angeordnet, wobei das untere Ende des Rohrstrangs abdichtend mit einem Bohrlochpacker P verbunden ist. Dieser ist in abdichtendem Zustand in den Bohrlochmantel oberhalb einer Mehrzahl von Perforationen S des Bohrlochmantels eingesetzt, die das Fördermedium aus einer Formationszone Z in den Bohr-

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lochmantel und von dort in das untere Ende des Rohrstrangs für eine Förderung durch diesen zum oberen Ende des Bohrlochs strömen lassen. Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung ist zu Veranschaulichungszwecken rein scheraatisch dargestellt.

Eine Steuervorrichtung 10 ist im Rohrstrang angeordnet, und zwar in einem Seitentaschendorn M desselben. Dieser Dorn ist in an sich bekannter Weise an einer Seite des Rohrstrangs angeordnet, um einen ununterbrochenen Strömungsweg durch den gesamten Rohrstrang hindurch zu belassen. Der Seitentaschendorn und die Steuervorrichtung 10 sind vorzugsweise in der Nähe und oberhalb des Packers P angeordnet. Flüssigkeit in dem Ringraum A zwischen Rohrstrang und Bohrlochmantel kann durch eine Mehrzahl von öffnungen bzw. Perforationen 11 in der Seitentasche M in deren Innenraum strömen. Wenn die Steuervorrichtung offen ist, kann die Flüssigkeit abwärts durch die Steuervorrichtung und in das Innere des Rohrstrangs strömen.

Wie insbesondere aus den Fig. 2a und 2b ersichtlich ist, umfaßt die Steuervorrichtung einen oberen Gehäuseteil 12, dessen unteres Ende mit einem unteren Gehäuseteil bzw. Dorn 13 verschraubt ist. Das untere Ende des Doms 13 ist seinerseits mit einer rohrförmigen Abschlußkappe 14 verschraubt. Flüssigkeit, die aus dem Ringraum A durch die

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Perforationen 11 strömt, kann durch die öffnungen 15 des Gehäuses hindurchströmen, jedoch zunächst nicht aus dem Gehäuse abwärts strömen, da eine zerreißbare bzw. Berstscheibe 16 vorgesehen ist, die den Gehäusekanal 17 abdeckt. Die Berstscheibe 16 ist zwischen einem Haltering 18 und dem oberen Ende des Dorns 13 angeordnet und sowohl mit dem Ring 18 als auch mit dem Dorn 13 durch eine Schweißung l8a fest verbunden. Wie gezeigt, hat die Berstscheibe 16 eine konkave Form und ist aus ein zerreißfähigen Material hergestellt, so daß sie bei Beaufschlagung mit einem vorbestimmten Druck zerreißt oder birst. Der untere Bereich des Dorns 13 ist anfangs durch eine Berstscheibe l6a geschlossen. Diese ist zwischen einem unteren Haltering l8b und dem unteren Ende des Dorns 13 angeordnet und mit dem Haltering und dem Dorn durch eine Schweißung 18c fest verbunden. Die untere Berstscheibe l6a wird gegenüber einem Ausbiegen nach oben durch einen über ihr angeordneten Stützring 100 abgestützt, der sich gegen eine nach unten gerichtete Schulter 13a des Dorns abstützt. Die obere Berstscheibe 16 und die untere Berstscheibe l6a bilden zunächst einen abgeschlossenen Raum 22, der Luft mit atmophärisehern Druck oder ein anderes geeignetes Gas enthält. Die untere Berstscheibe ist dünner als die obere, so daß sie bei einer geringeren auf ihre obere Stirnfläche ausgeübten Kraft zerreißt. Eine Kraft aber, die auf ihre untere Stirnfläche ausgeübt wird, kann aufgrund der durch

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den Stützring 100 bewirkten rückseitigen Unterstützung nicht zu ihrem Zerreißen führen.

In der Abschlußkappe I¹I befinden sich verhältnismäßig große Auslaßöffnungen 23. Wenn die obere Berstscheibe 16 geplatzt ist, kann der über ihr liegende Flüssigkeitsdruck den Raum 22 beaufschlagen und auf den Stützring IOC und die untere Berstscheibe l6a einwirken, so daß diese platzt und der Stütz-ring 100 durch den Haltering 18a hindurch in das untere Ende der Abschlußkappe l4 unterhalb der Auslaßöffnungen 23 gedrückt wird, wobei das Ende der Abschlußkappe als Anschlag 2¹I wirkt (Pig. 3). Unter den soeben beschriebenen Bedingungen kann Flüssigkeit durch die Perforationen 11 und die Gehäuseöffnungen 15 in das Innere des Gehäuses sowie abwärts durch den geöffneten atmosphärischen Raum 22 im Dorn hindurch und in die Ab3chlußkappe 14 strömen, um durch deren

Auslaßöffnungen 23 in das Innere des Rohrstrangs/auszuströmen.

Auf dem Dorn 13 ist eine untere Dichtung 25 zwischen dem oberen Ende der Abschlußkappe 14 und einer Schulter 101 des Doms angeordnet, während eine obere Dichtung 26 am Gehäuse zwischen einer Schulter 27 des oberen Gehäuseteils und dem unteren Ende eines Adapters 28 angebracht ist. Der Adapter 28 ist mit dem oberen Ende des Gehäuseteils 12 sowie mit einem Anschlagglied 28 mit einem

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Außenflansch 29 verschraubt, der mit einer Aufsetzschulter 30 des Seitentaschendorns in Eingriff bringbar ist. Wenn das Anschlagglied 28a auf der Schulter 30 aufsitzt, steht die obere Dichtung 26 abdichtend mit der Innenwand 31 der Seitentasche oberhalb ihrer Perforationen 11 in Dichtungseingriff. Die untere Dichtung 25 dichtet die Innenwand der Seitentaache unterhalb der Perforationen 11 ab.

Die Steuervorrichtung 10 kann bereits in den Rohrstrang eingebaut sein, bevor dieser in den Bohrlochmantel C und in Dichtungseingriff mit dem Bohrlochpacker P eingesetzt wird. Statt dessen kann sie durch den Rohrstrang in den Seitentaschendorn M abgesenkt werden, um in diesen die in der Zeichnung gezeigte Stellung bei eingefahrenem Rohrstrang einzunehmen. Hierzu dient ein geeignetes, zurückholbares Setzwerkzeug L mit einer lösbaren Verriegelungsvorrichtung 32, die das mit dem Adapter 28 verbundene Anschlagglied 28a umfaßt und mit dem oberen Ende des Gehäuses verschraubt ist, wobei das Anschlagglied 28a auf der Aufsetzschulter 30 ruht. Das Anschlagglied 28a ist mit dem unteren Ende einer Riegelstange 33 verschraubt, die einen spitz zulaufenden Kopf 3^ und eine Schulter 35 an dessen unterem Ende für einen Eingriff mit einem geeigneten Laufwerkzeug (nicht gezeigt zum Absenken der Steuervorrichtung in den Rohrstrang und

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in den Seitentaschendorn M aufweist. Eine Verriegelungshülse 36 ist gleitbar auf der Riegelstange 33 aufgesetzt und auf dieser anfangs durch einen querliegenden Scherstift 37 in der unteren Stellung nach Fig. 2a gehalten, in der ihr unteres Ende mit dem Anschlagglied 28a in Eingriff 13t. Das obere Ende der Verriegelungshülse 36 besitzt eine Schulter 38 für einen Eingriff mit einem Ziehwerkzeug (nicht gezeigt) zum Entriegeln der Verriegelungsvorrichtung und zu deren Herausholen aus dem Seitentaschendorn durch den Förderrohrs tr anjg T zum oberen Ende des Bohrlochs. Das untere Ende der Verriegelungshülse 36 hat eine Vergrößerung 39, die von einem Sperring 40 umgeben werden kann, der in seine untere Stellung nach Fig. 2a durch eine Schraubendruckfeder 41 gedrückt wird, die zwischen den Sperring 40 und eine Schulter 38a gespannt ist.

Wenn die Verriegelungsanordnung 32 durch den Rohrstrang T abgelassen wird, läuft die Steuervorrichtung 10 in die Seitentasche M ein und der Sperring 40 kommt mit einer Sperrschulter 42 der Seitentasche oberhalb der Aufsetzschulter 30 in Eingriff, wodurch der Sperring 40 gehindert ist, sich an der Sperrschulter 42 vorbei ab wärts zu bewegen. Im übrigen bewegt sich die Verriegelungsvorrichtung 32 weiterhin in bezug auf den Ring 40 abwärts, um die Vergrößerung 39 von diesem abzuziehen, bis er infolge eines Bereichs 43 kleineren Durchmessers

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der Verriegelungshülse oberhalb einer abgeschrägten, sich von der Vergrößerung 39 nach oben erstreckenden Hülsenschulter 44 durch die Sperrschulter 42 seitlich abgedrückt wird. Der Sperring 40 kann sich dann an der Sperrschulter 42 vorbeibewegen. Sobald sich die Schraubenfeder 4l unterhalb der Sperrschulter befindet, dehnt s sich aus und schiebt den Sperring 40 in seine unterste Stellung, in der er die Hülsenvergrößerung 39 umgibt. Dabei ist der Sperring in einer Stellung für einen Eingriff mit dem geneigten unteren Bereich 42a der Sperrschulter gehalten, wodurch das Maß der Aufwärtsbewegung der Steuervorrichtung 10 in der Seitentasche M begrenzbar ist.

Wenn die Steuervorrichtung 10 von der Seitentasche gelöst und abgenommen werden soll, wird ein geeignetes Ziehwerkzeug (nicht gezeigt) durch den Rohrstrang T abgelassen, das sich über die Verriegelungshülse 36 in eine Eingriffsstellung mit der Hülsenschulter 38 bewegt. Hierauf kann auf die Verriegelungshülse 36 ein Aufwärtszug ausgeübt werden, um die gesamte Vorrichtung in der Seitentasche anzuheben, bis der Sperring 40 mit der Iperrschulter 42 in Eingriff gelangt. Eine Steigerung der aufwärts gerichteten Zugkraft führt sodann zu einem bscheren des Scherstifts 37 und einer Aufwärtsbewegung er Verriegelungshülse, die durch ihren Eingriff mit er oberen Schulter 35 begrenzt ist. Dabei wird die Hülsen

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vergrößerung 39 in eine Stellung oberhalb des Sperrrings 40 verschoben, so daß dieser durch eine Querbewegung außer Eingriff mit der Sperrschulter 42 gelangen kann. Hierdurch wird die gesamte Steuervorrichtung 10 im Seitentaschendorn endgültig für ein Aufheben durch den Rohrstrang T zum oberen Ende des Bohrlochs freigegeben.

Wenn die Steuervorrichtung installiert ist, ist die Berst scheibe 16 zunächst intakt und verhindert, daß Flüssigkeit in den von der Berstscheibe 16 und der unteren Berstscheibe l6a abgeschlossenen Raum 22 eindringt. Dieser Raum bleibt unter atmosphärischem Druck, obwohl ggf. ein geeignetes Gas,beispielsweise Stickstoff, im Raum unter einem gewünschten niedrigen Druck über dem Atmosphärendruck vorgesehen sein kann (Fig. 2a, 2b). Angenommen, der Raum 22 enthält Luft unter Atmosphärendruck, so steht die obere Berstscheibe unter dem Druck der Flüssigkeit im Ringraum A zwischen dem Förderrc

T
strang/und dem Bohrlochmantel C. Die obere Berstscheibe steht aufgrund der oberen und unteren Dichtungen 26,25» die zu beiden Seiten der Perforationen 11 der Seitentasche angeordnet sind, nicht unter dem Druck des Mediums im Rohrstrang T. Der Rohrdruck kann ferner die untere Berstscheibe nicht zum Bersten bringen, da sie rückseitig durch den an der Dornschulter 13a anliegenden Stützring 100 abgestützt ist. Der Mediumdruck im

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Rohrstrang wird zwar in Abwärtsrichtung auf die Steuervorrichtung ausgeübt, jedoch hat dieser Druck keine Auswirkung auf die Steuervorrichtung, da diese von der Aujf setzschulter 30 des Seitentaschendorns abgestützt ist.

Die obere Berstscheibe 16 ist so gewählt, daß sie bei einem vorbestimmten Druck platzt, der größer als der hydrostatische Druck der Flüssigkeit in dem Ringraum zwischen Rohrsystem und Bohrlochmantel ist. Zum Beispiel können Beretscheiben gewählt werden, die auf einen Berstdruck von etwa 200,250,300,550,600 etc. at ausgelegt sind. Der Berstdruck der ausgewählten Scheibe ist hierbei viel größer als der hydrostatische Druck der Flüssigkeit im Ringraum zwischen Rohrsystem und Bohrlochmantel. Wenn die Scheibe zum Bersten gebracht werden soll, wird der Flüssigkeitsdruck im Ringraum über den normalen hydrostatischen Druck hinaus erhöht . Wenn die Druckfestigkeit der oberen Scheibe überschritten wird bzw. der Berstdruck erreicht ist, platzt sie und der hydrostatische Flüssigkeitsdruck sowie die an der Oberfläche vorgenommene Erhöhung des Flüssigkeitsdrucks gelangen in den unter atmosphärischem Druck stehenden Raum 22 und führen zum Platzen der unteren Scheibe, wobei der Stützring 100 vom Dorn abgeworfen wird und auf den Boden der Verschlußkappe 14 fällt, so daß die Austrittsöffnungen 23 (Fig. 3) vollkommen frei sind. Die Flüssigkeit zum Totlegen der Bohrung kann dann".

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durch den Ringraum A und durch die offene Steuervorrichtung in den Rohrstrang T hinabgepumpt werden, von de aus sie ihre Druckkraft gegenüber dem unter Druck stehenden Medium in der Bohrloch-Förderzone entfaltet. Durch den Ringraum A kann ausreichend Flüssigkeit in das Bohrloch hineingepumpt werden, um die Bohrung stillzulegen.

Im FaI]^ daß der Rohrstrang T leckt, entsteht eine Verbindung zwischen dem Inneren des Rohrstrangs und dem Ringraum A. Dann kann das unter höherem Druck stehende Medium im Förderrohrstrang in den Ringraum A gelangen und dessen Druck erhöhen. Wenn der Gesamtdruck im Ringraum A dann die Druckfestigkeit der Berstscheibe 16 übersteigt, platzt diese, so daß die Flüssigkeit zum Totlegen der Bohrung im Ringraum A durch die Steuervorrichtung 10 in den Rohrstrang strömen kann und einen Druck zum Totlegen der Bohrung bereitstellt. Wenn der Druck im Bohrlochmantel C, der von dem Rohrleck her stammt, zu groß werden sollte, würde die unter Druck stehende Flüssigkeit durch die öffnung der Steuer-

10 Vorrichtung/entlastet werden.

Es zeigt sich somit, daß eine Steuervorrichtung geschafft ist, deren öffnen vom Druck im Rohrstrang unabhängig ist, da die stromabwärts gelegene Seite der Berstscheibe nur atmosphärischem Druck ausgesetzt ist und nicht dem

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Rohrstrangdruck. Der Gesamtdruck, bei dem die Berstscheibe 16 zum öffnen der Steuervorrichtung platzen soll ist bei entsprechender Dicke und Festigkeit der ausgewählten Scheibe vorbestimmt. Es ist nur erforderlich, den Druck der Flüssigkeit im Ringraum A ausreichend über den hydrostatischen Druck der Flüssigkeit zu erhöhen, um das Bersten der oberen und der unteren Berstscheibe herbeizuführea. Diese Druckerhöhung ist völlig unabhängig von dem Druck, der im Rohrstrang vorherrscht. Die Flüssigkeit zum Totlegen der Bohrung kann mit hoher Geschwindigkeit durch die Steuervorrichtung in dae Bohrloch gepumpt werden, so daß jede Tendenz der Bohrung,die Förderung fortzusetzen, beseitigt wird, obwohl das Einpumpen der Flüssigkeit durch den Ringraum verhältnismäßig langsam erfolgt. Wie oben ausgeführt, kan die Steuervorrichtung in den Rohrstrang eingebaut werden, bevor dieser in das Bohrloch eingesetzt wird, oder sie kann an ihren Platz abgesenkt werden, nachdem der Rohrstrang in den Bohrlochpacker oberhalb der Perforationen des Bohrlochmantels eingesetzt worden X3t. Nachdem die Bohrung totgelegt ist, kann die Steuervorrichtung ohne weiteres durch ein geeignetes Ziehwerkzeug aufgeholt werden, das mit der Verriegelungsvorrichtung verbunden wird. Es kann dann eine neue Steuervorrichtung durch den Rohrstrang in ihre richtige Stellung abgelassen werden, um einen Verschluß zwischen dem Ringraum A und dei Inneren des Rohrstrangs T herbeizuführen.

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Durch die Verwendung des unter atmosphärischem Druck stehenden Raumes 22 ist ein konstanter Basisdruck an der stromaufwärts gelegenen Seite der Berstscheibe 16 vorgesehen, gegen die der Druck im Ringraum wirkt. Der Auslösedruck der Berstscheibe 16 ist allein eine Punktion der Festigkeit der Berstscheibe und wird in keiner Weise durch den Rohrstrangdruck oder Temperaturschwankungen beeinflußt, insofern, als der Rohrstrangdruck in keiner Weise auf die Berstscheibe wirken kann. Der ,atmosphärische Raum 22 ist anfangs durch Metall-auf-Metall-Dichtungen geschlossen, die von den Berstscheiben gebildet sind und verhindern , daß Gas in den atmosphärischen Raum hineingelangt und dort einen Druck aufbaut, der dem Druck im Ringraum A entgegengesetzt ist.

Die Steuervorrichtung enthält ein Rückschlagventil 200, welches ein Strömen von Flüssigkeit aus dem Ringraum A in den Rohrstrang ermöglicht, jedoch die Flüssigkeit an einem Strömen in umgekehrter Richtung hindert. Wie in der Zeichnung dargestellt, ist das Rückschlagventil in das Gehäuse 12 eingebaut und umfaßt eine Ventilhülse 201, die in einer zylindrischen Bohrung 202 im oberen Gehäuseabschnitt oberhalb der öffnungen 15 gleitbar angeordnet ist. Die Ventilhülse 201 besitzt einen zentralen ganz durch sie hindurchgehenden Kanal 203 und ist mit einem oberen Ringkolbenbereich 204,der: entlang der Wand

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der
205/zylindrischen Bohrung gleitfähig ist, sowie mit

einem unteren Kopf 206 versehen, der nach unten mit dem Haltering l8 der oberen Berstscheibe in Ein-

mit
griff bewegbar ist, um/diesem eine Metall-auf-Metall-Dichtung zu bilden, wobei der Haltering als Ventilsitz wirkt. Eine geeignete Dichtung 207 ist am Kolben für einen gleitbaren Dichtungseingriff mit der Wandung 205 der Zylinderbohrung angebracht. Eine Schraubendruckfeder 208 in der Zylinderbohrung 22 liegt an deren obere Ende sowie an der Ventilhülse 201 an und drückt diese nach unten in Eingriff mit ihrem Ringsitz l8.

Der Dichtungsdurchmesser zwischen dem oberen Kolben 204 und der Zylinderwand 205 ist größer als der Dichtungsdurchmesser des Ventilkopfes 206 gegenüber dem Haltering 18. Daraus ergibt sich ein Flächenunterschied R bzw. eine Differenzfläche, gegen die der Druck auf die Ventilhülse wirken kann, und zwar entweder, um sie nach oben in eine Offenstellung in bezug auf ihren Sitz l8 oder nach unten in Eingriff mit ihrem Sitz l8 zu schieben. Im Falle, daß die Vorrichtung schon in den Seitentaschendorn M eingebaut in das Bohrloch eingefahren wird, oder wenn sie in das Bohrloch an einem Drahtseil durch den Bohrstrang eingefahren und dann in den Seitentaschendorn eingesetzt wird, wirkt der hydrostatische Druck im Ringraum A über die ringförmige Differenzfläche R der Ventilhülse 201 nach oben und

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schiebt diese gegen die Kraft der Feder 2o8 aufwärts in eine offene Stellung, so daß Flüssigkeit in die Zylinderbohrung 202 innerhalb des oberen Gehäuseabschnitt oberhalb der Berstscheibe 16 eintritt. Dieser Flüssigkeit druck kann in dem Maße erhöht werden, daß die obere und die untere Berstscheibe platzt, in der gleichen Weise als ob das Ventil im oberen Gehäuseteil 12 nicht vorhanden wäre.

Nachdem beide Scheiben geborsten sind, wird die Ventilhülse 201 durch den Druck der zum Totlegen der Bohrung Anwendung findenden Flüssigkeit in ihrer geöffneten Stellung gehalten. Im Falle, daß der Druck im Rohrstrang T den Druck im Ringraum A übersteigt, drückt die Feder 208 die Ventilhülse 201 nach unten mit ihrem Ventilsitz 18 in Eingriff, wobei die Ventilhülse in dieser Stellung durch den Differenzdruck gehalten wird, der über die Ringfläche R zwischen der oberen Dichtung 207 der Ventilhülse und dem Dichtungsdurchmesser des Kopfes 206 gegenüber dem Ventilsitz 18 wirkt: Somit kann Flüssigkeit aus dem Ringraum A in das Innere des Rohrstrangs strömen, indem die Ventilhülse 201 mit Abstand über dem Haltering bzw. Ventilsitz 18 gehalten wird, jedoch kanrfdie Flüssigkeit nicht in umgekehrter Richtung aus dem Rohrstrang T in den Ringraum A strömen, da in diesem Fall die Hülse 201 in ihre untere Stellung verschoben und in Anlage am Ventilsitz 18 gehalten wird.

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Claims

Patentansprüche:

1. Steuervorrichtung zum Totlegen von Tiefbohrlöchern zur Verwendung in einem in einem Bohrloch angebrachten Förderrohrstrang, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Einlaßöffnung, einer Auslaßöffnung und einem Strömungsmediumkanal zwischen diesen sowie mit einem Verschluß im Gehäuse an einer Seite der Einlaßöffnung, der den Strömungsmediumkanal normalerweise abschließt und bei Beaufschlagung mit einem vorbestimmten Mediumdruck in der Einlaßöffnung in eine Offenstellung überführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Verschluß im Gehäuse an einer Seite der Auslaßöffnung im Abstand vom ersten Verschluß angeordnet ist, der mit diesem einen für Strömungsmedium innerhalb und außerhalb des Rohrstrangs (T) unzugänglichen Raum (22) des Mediumkanals begrenzt^ und daß bei Beaufschlagung des ersten Verschlusses mit dem vorbestimmten Mediumdruck und öffnen des begrenzten Raums (22) des Mediumkanals der zweite Verschluß durch Druckbeaufschlagung innerhalb des bregeneten Raumes in eine Offenstellung für ein Strömen des Mediums durch die Einlaßöffnung (15), den begrenzten Raum und die Auslaßöffnung (23) überführbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgegrenzte Raum (22) des Mediumkanals an-

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fangs ein Gas mit im wesentlichen atmosphärischem Druck enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verschluß unterhalb der Einlaßöffnung (15) am oberen Ende des abgegrenzten Raums (22) und der zweite Verschluß oberhalb der Auslaßöffnung (23) am unteren Ende des abgegrenzten Raums (22) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verschluß von einer im Gehäuse befestigten, sich quer über den Mediumkanal erstreckenden Berstscheibe (16) gebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bie 4, mit,einem aus Metall bestehenden Gehäuse,dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verschlüsse ebenfalls aus Metall bestehen und am Gehäuse unter Ausbildung von Metall-auf-Metall-Dichtungen mit diesem befestigt sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Verschlüsse jeweils von einer sich quer über den Mediumkanal erstreckenden Berstscheibe (l6,l6a) gebildet sind.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die beiden Berstscheiben (I6,l6a) jeweils mit dem Vorrichtungsgehäuse verschweißt sind.

8· Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich-net, daß die beiden Berstscheiben (l6,l6a) jeweils mit einer Seite am Gehäuse anliegen und auf ihrer anderen Seite von einem Haltering (l8,l8b) abgestüt sowie am Gehäuse und am jeweiligen Haltering befestigt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die beiden Berstscheiben (l6,l6a) jeweils durch eine Schweißung (l8a;l8c) sowohl mit dem Gehäuse als auch mit dem zugehörigen Haltering (I8,l8b) fest verbunden sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Berstscheibe (l6a) gegen eine zum Inneren des abgeschlossenen Raums (22) gerichtete Bewegung abgestützt ist,

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verschluß von einem Stopfen gebildet ist, der mittels des Mediumdrucks im abgegrenzten Raum (22) des Mediumkanals in diesem in Längsrichtung in eine die Auslaßöffnung (23)

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freilegende Stellung verschiebbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in deren in einen in einem Bohrloch angeordneten Förderrohrstrang (T) eingebautem Zustand die Einlaßöffnung (15) des Gehäuses mit dem Ringraum (A) zwischen Rohrstrang (T) und Bohrlochmantel (C) und die Auslaßöffnung (23) des Gehäuses mit dem Inneren des Rohrstrangs (T) in Verbindung steht.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses ein Rückschlagventil (200) zwischen der Einlaßöffnung (15) und dem ersten Verschluß für eine Flüssigkeitsströmung von der Einlaßöffnung zur Auslaßöffnung (23) unter Verhinderung einer umgekehrten Strömung angeordnet ist,

_Il|e Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (200) eine Ventilhülse (201) umfaßt, die durch einen Mediumdifferenzdruck in der Einlaßöffnung (15) in eine Offenstellung und durch einen Mediumdifferenzdruck in der Auslaßöffnung (23) in eine Schließstellung verschiebbar ist,

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mit einem Ventilsitz (18) und einer Zylinderbohrung (202) versehen ist, die Ventil-

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hülse (201) einen Durchgangskanal (203) , einen Ringkolbenbereich (204) in der Zylinderbohrung (202)
und einen mit dem Ventilsitz in Schließeingriff
bewegbaren Kopf (206) aufweist und daß der Dichtungsdurchmesser des Ringkolbenbereichs (20Ί) gegenüber der Zylinderbohrung (202) größer als der Dichtungsdurchmesser des Hülsenkopfes gegenüber dem Ventilsitz ist.

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