DE2702662C3

DE2702662C3 - Steuervorrichtung zum Totpumpen einer Förderbohrung

Info

Publication number: DE2702662C3
Application number: DE2702662A
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: 1980-12-18
Also published as: DE2702662A1; US4059157A; DE2702662B2; NL7614459A; MX144578A; JPS585358B2; NO763892L; JPS5291701A; GB1540629A; CA1043696A; FR2339118A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum Totpumpen einer Förderbohrung, welche in einen Förderrohrstrang einsetzbar ist, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Einlaßöffnung, einer Auslaßöffnung,

einem Strömungsmediumkanal zwischen den beiden Öffnungen und einem Verschluß innenseitig der Einlaßöffnung, durch den der Strömungsmediumkanal abschließbar und bei Beaufschlagung mit einem vorbestimmten Mediumdruck zu öffnen ist.

Steuervorrichtungen dieser Art werden in Rohrstränge von Förderbohrungen eingebaut und im Bdarfsfall geöffnet, um eine Verbindung zwischen dem den Rohrstrang umgebenden Ringraum und dem Inneren des Rohrstrangs herzustellen, damit die Bohrung durch umgekehrte Zirkulation totgepumpt wird, d. h., es wird eine Flüssigkeit durch den Ringraum und den Rohrstrang in die Bohrungsformation 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 der Bohrung mit Säure kann der Rohrstrangdruck beträchtlich höher als der

Formationsdruck oder der Druck der Flüssigkeit im Ringraum zwischen Rohrstrang und Bohrlochmantel sein. Bei Förderung der Bohrung kann hingegen der Rohrstrangdruck bedeutend niedriger als der ursprüngliche statische Druck des Bohrlochs sein. Wegen der unterschiedlichen im Bohrloch auftretenden Bedingungen muß der Abscherwert der Scheibe so hoch sein, daß sie den hohen Rohrstrangdrücken beim Erschließen des Bohrlochs standhält- Infolgedessen ist ein hoher Ringraumdru^k notwendig, um die Scheibe zu zerbre- ι ο chen oder abzuscheren, wenn die Bohrung totgepumpt werden solL Dieser Ringraumdruck variiert auch mit dem sich unter den oben erwähnten unterschiedlichen Bedingungen ändernden Rohrstrangdruck.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die gegenüber dem Rohrstrangdruck unempfindlich ist und durch Hinzufügung eines vorbestimmten Ringraumdrucks zu dem normalen hydrostatischen Flüssigkeitsdruck im Ringraum ungeachtet des Rohr-Strangdruckes oder starker Schwankungen im Rohrstrangdruck in eine Offensieliung überführbar ist

Diese Aufgabe findet nach der Erfindung ihre Lösung dadurch, daß ein weiterer Verschluß irr. Gehäuse innenseitig der Auslaßöffnung und im Abstand vom ersten Verschluß vorgesehen ist, der mit dem ersten Verschluß einen gegen das innerhalb und außerhalb des Förderstrangs befindliche Strömungsmedium abtrennbaren Raum des Strömungsmediumskanals begrenzt und nach öffnen des ersten Verschlusses mit dem vorbestimmten Mediumdruck gleichfalls in eine Offenstellung überführbar ist, wobei ein Strömungsfluß des Mediums durch die Einlaßöffnung, den abtrennbaren Raum und die Auslaßöffnung freigegeben ist.

Unbeeinflußt von Änderungen im Rohrstrangdruck und Temperaturverminderungen wird bei dieser Ausgestaltung die Steuervorrichtung bei einer Erhöhimg 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, z. B. durch ein Leck im Rohrstrang unterhalb des Christbaums, wodurch sich der Rohrstrangdruck 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 Oberi'läche 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 totgepumpt werden. Wird die Bohrung nicht iotgepumpt, 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 Steuervorrichtung die beiden Verschlüsse ebenfalls aus Metall und sind am Gehäuse unter Ausbildung von Metall-auf-Metall-Dichtungen befestig. Bei dieser Ausgestaltung sind elastomere Dichtungen zum Abdichten des begrenzten Raums des Mediumkanals vermieden, die bei längerem Förderbetrieb allmählich für Gas durchlässig werden und den Druck in dem abtrennbaren Raum in unerwünschter Weise auf den des Bohrlochmediums ansteigen lassen.

Die beiden Verschlüsse können jeweils 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 abtrennbaren Raums des Mediumkanals, der im wesentlichen dem atmosphärischen Druck entspricht, auf die stromabwärts gelegene Seite wirkt Der Auslösedruck der Steuervorrichtung ist daher eine Funktion der Festigkeit der oberen Berstscheibe, wobei kein Ausgleich für den Rohrstrangdruck oder Temperaturschwankungen vorgesehen zu sein braucht

Bei dieser Ausgestaltung können einfache Berstscheiben verwendet werden, was in Verbindung mit der Tatsache, daß die anderen Teile der Steuervorrichtung verhältnismäßig billig sind, zu nied? i^.en Gestehungskosten der gesamten Steuervorrichtung fü'f xt

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

Ferner kann innerhalb des Gehäuses der Steuervorrichtung ein Rückschlagventil zwischen der Einlaßöffnung und dem ersten Verschluß angeordnet sein, durch welches eine Flüssigkeitsströmung von der Einlaßöffnung zur Auslaßöffnung freigegeben und in umgekehrter Richtung blockiert ist

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

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines in einem Bciirloch befindlichen Rohrstrangs mit eingebauter Steuervorrichtung, teilweise in Ansicht und teilweise im Längsschnitt;

F i g. 2a und 2b gemeinsam einen teilweise als Ansicht gezeichneten Längsschnitt nach der Linie 2-2 der F i g. 1 in größerem Maßstab, wobei Fig.2b eine untere Fortsetzung der F i g. 2a darstellt; und

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

Wie in F i g. 1 gezeigt ist ein Förderrohrstrang T innerhalb eines Bohrlochmantels C angeordnet, wobei das "itere Ence des Rohrstrangs abdichtend mit einem Bohrlochpacker P verbunden ist. Dieser ist in abdichtendem Zustand in den Bohrlochma.itffl oberhalb einer Mehrzahl von Perforationen 5 des Bohrlochman· tels eingesetzt, die das Fördermedium aus einer Formationszone Z in den Bohrlochmantel und von dort in das untere End»; des Rohrstrangs für eine Förderung durch diesen zum oberen Ende des Bohrlochs strömen lassen. Die in F i g. 1 gezeigte Anordnung ist zu Veranschaulichungszwecken rein schematisch dargestellt

Eine Steuervorrichtung 10 ist im Rohrstrang angeordnet, und zwar in einein Seitentaschendorn Mdesselben. Dieser Dorn ist in an sich bekannter Weise an einer Seite des Rohrstrangs angeordnet, um einen ununter-

brocherien 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 tischen Rohrstrang und Bohrlochmantel kann durch eine Mehrzahl von öffnungen bzw. Perforationen 11 in der Seitentasche M in deren Innenraum strömen. Wenn die Steuervorrichtung 10 offen ist, kann die Flüssigkeit abwärts durch die Steuervorrichtung und in das Innere des Rohrstrangs strömen.

Wie insbesondere aus den Fi g. 2a und 2b ersichtlich ist, umfaßt die Steuervorrichtung einen oberen Gehäuseteil 12, dessen unteres Ende mit einem unteren Gehäuseteil bzw. Dorn 13 verschraub! ist. Das untere Ende des Doms 13 ist seinerseits mit einer rohrförmigen Abschlußkappe 14 verschraubt. Flüssigkeit, die aus dem Ringraum A durch die Perforationen 11 strömt, kann durch die öffnungen 15 des Gehäuses hindiirchströmen. 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 18a fest verbunden. Wie gezeigt, hat die Berstscheibe 16 eine konkave Form und ist aus einem 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 16a geschlossen. Diese ist zwischen einem unteren Haltering 18f> und dem unteren Ende des Dorns 13 angeordnet und mit dem Haltering und dem Dorn durch eine Schweißung 18c fest verbunden. Die untere Berstscheibe 16a wird gegenüber einem Ausbiegen nach oben durch eine über ihr angeordnete Stützplatte 100 abgestützt, der sich gegen eine nach unten gerichtete Schulter 13a des Dorns abstützt. Die obere Berstscheibe 16 und die untere Berstscheibe 16a bilden zunächst einen abgeschlossenen Raum 22, der Luft mit atmosphärischem Druck oder ein anderes geeignetes Gas enthält. Die uniere Berstscheibe ist dünner ais die obere, so UaG :>ie bei einer geringeren auf ihre obere Stirnfläche ausgeübten Kraft zerreißt. Eine Kraft aber, die auf ihre untere Stirnfläche ausgeübt wird, kann aufgrund der durch die Stützplatte 100 bewirkten rückseitigen Unterstützung nicht zu ihrem Zerreißen führen.

In der Abschlußkappe 14 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 die Stützplatte 100 und die untere Berstscheibe 16a einwirken, so daß diese platzt und die Stützplatte 100 durch den Haltering 18a hindurch in das untere Ende der Abschlußkappe 14 unterhalb der Auslaßöffnungen 23 gedruckt wird, wobei das Ende der Abschlußkappe als Anschlag 24 wirkt (Fig. 3). Unter den soeben beschriebenen Bedingungen kann Flüssigkeit durch die Perforationen 11 und die Gehäuseöffmingen 15 in das Innere des Gehäuses sowie abwärts durch den geöffneten atmosphärischen Raum 22 im Dorn hindurch und in die Abschlußkappe 14 strömen, um durch deren Auslaßöffnungen 23 in das Innere des Rohrstrangs T auszuströmea

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 ArTu-hlrx^lied 28 mit einem 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

in Seitentasche oberhalb ihrer Perforationen 11 in Dichtungseingriff. Die untere Dichtung 25 dichtet die Innenwand der Seitentasche unterhalb der Perforationen 11 ab.

Die Steuervorrichtung 10 kann bereits in den

'■> Rohrstrang T eingebaut sein, bevor dieser in den Bohrlochmantel C und in Dichtungseingriff mit dem Bohrlochpacker ^eingesetzt wird. Statt dessen kann sie durch den Rohrstrang in den Seitentaschendorn M abgesenkt werden, um in diesem die in der Zeichnung

je 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

j> Gehäuses verschraubt ist, wobei das Anschlagglied 28a auf der Aufsetzschulter 30 ruht. Das Anschlagglied 28a ist mit dem unteren Ende einer Riegelstange 3.3 versch-aubt, die einen spitz zulaufenden Kopf 34 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 in den Seitentaschendorn M aufweist. Eine Verriegelungshülse 36 ist gleitbar auf der Riegelstange 33 aufgesetzt und auf dieser anfangs durch

ü einen querliegenden Scherstifi: 37 in der unteren Stellung nach F i g. 2a gehalten, in der ihr unteres Ende mit dem Anschlagglied 28a in Eingriff ist. Das obere Ende der Verriegelungshülse 36 besitzt eine Schulter 38 für einen Eingriff mit einem Ziehwerkzeug (nicht

jo gezeigt) zum Entriegeln der Verriegelungsvorrichtung und zu deren Herausholen aus dem Seitentaschendorn durch den Förderrohrstrang T zum oberen Ende des Cull! !uiJis. Dab untere Eiiiie der Vci ncgc!ung3MÜ!ac 35 hat eine Vergrößerung 39, die von einem Sperring 40 umgeben werden kann, der in seine untere Stellung nach F i g. 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 Λ/ein und der Spernng 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 abwärts 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 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 41 unterhalb der Sperrschulter befindet, dehnt sie 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 Engriff mit dem geneigten

unleren Bereich 42a der Sperrschulter gehalten, wodurch das MaB der Aufwärtsbewegung der Steuervorrichtung 10 in der Seitentasche Mbegrenzbar ist.

Wenn die Steuervorrichtung 10 von der Seitentasche gelöst und abgenommen werden soll, wird ein ϊ geeignetes Ziehwerkzeug (nicht gezeigt) durch den Rohrstrang T abgelassen, das sich über die Verriege-Iu! g-jhülse 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 Sperrschulter 42 in Eingriff gelangt. Eine Steigerung der aufwärts gerichteten Zugkraft führt sodann zu einem Abscheren des Scherstifts 37 und einer Aufwärtsbewegung der Verriegelungshülse, die durch ihren Eingriff mit der oberen Schulter 35 begrenzt ist. Dabei wird die HülsenvergröBerung 39 in eine Stellung oberhalb des

C an LL IfI Λ' 1 U

Querbewegung außer Eingriff mit der Sperrschulter 42 gelangen kann. Hierdurch wird die gesamte Steuervorrichtung 10 im Seitentaschendorn endgültig für ein Aufheben durch den Rohrstrang Tzurn oberen Ende des Bohrlochs freigegeben.

Wenn die Steuervorrichtung installiert ist. ist die Berstscheibe 16 zunächst intakt und verhindert, daß Flüssigkeit in den von der Berstscheibe 16 und der unteren Berstscheibe 16,i abgeschlossenen Raum 22 eindringt. Dieser Raum bleibt unter atmosphärischem Druck, obwohl ggf. ein geeignetes Gas, beispielsweise )o S'.'kstoff. im Raum 22 unter einem gewünschten niedrigen Druck über dem Atmosphärendruck vorgesehen sein kann (F i g. 2a, 2b). Angenommen, der Raum 22 enthält Luft unter Atmosphärendruck, so steht die obere Berstscheibe unter dem Druck der Flüssigkeit im S5 Ringraum A zwischen dem Förderrohrstrang 7"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 die an der Dornschulter 13a anliegenden Stützplatte 100 abgestützt ist. Der Mediumdruck im Rohrstrang wird zwar in Abwärtsrichtung auf die Steuervorrichtung ausgeübt, jedoch hat dieser Druck keine Auswirkung auf die Steuervorrichtung, da diese von der Aufsetzschulter 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 Berstscheiben 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 Bohriochmantei. 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 Fiüssigkeitsdrucks gelangen in den unter atmosphärischem Druck stehenden Raum 22 und führen zum Platzen der unteren Scheibe, wobei die Stützplatte 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 durch den Ringraum A und durch die offene Steuervorrichtung in den Rohrstrang T hinabgepumpt werden, von dem 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 Falle, daß der Rohrstrang T leckt, entsteht eine Verbindung zwischen dem Inneren des Rohrstrangs und dein 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 zürn Tot!e^CTen der Bohrun¹⁷ irn Rin^r^.'.'rn ^ 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 herstammt, zu groß werden sollte, würde die unter Druck stehende Flüssigkeit durch die Öffnung der Steuervorrichtung 10 entlastet weiden.

Es zeigt sich somit, daß eine Steuervorrichtung geschaffen ist, deren öffnen vom Druck im Rohrstrang unabhängig ist, da die stromabwärts gelegene Seite der Berstscheibe nur atmosphärischem Druck ausgesetzt ist und nicht dem 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 herbeizuführen. 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 das 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, kann 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 ist. 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 dem Inneren des Rohrstrangs T herbeizuführen.

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 Funktion 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 205 der zylindrischen Bohrung gleitfähig ist, sowie mit einem unteren Kopf 2öö versehen, der nach unieri mii dem Kaiiering iS uei oberen Berstscheibe in Eingriff bewegbar ist, um mit 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 oberem Ende sowie an der Ventilhülse 201 an und drückt diese nach unten in Eingriff mit ihrem Ringsitz 18.

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 18 oder narh unten in Eingriff mit ihrem Sitz 18 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 /?der Ventilhülse 201 nach oben und schiebt diese gegen die Kraft der Feder 208

ίο aufwärts in eine offene Stellung, so daß Flüssigkeit in die Zylinderbohrung 202 innerhalb des oberen Gehäuseabschnitts oberhalb der Berstscheibe 16 eintritt. Dieser Flüssigkeitsdruck 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 d<e Ventilhülse 201 durch den Druck der /um Totlegen der Bunruilg Anwendung fiMucfiuGfi riüSSigKCii ΐΠ ihrer geöffneten Stellung gehalten. Im Falle, daß der Druck im Rohrstrang 7*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 kann die Flüssigkeit nicht in umgekehrter Richtung aus dem Rohrstrang Tin den Ringraum A strömen, da in diesem Fall die Hülse 201 in ihre untere Stellung verschoben und in Anlage am Ventilsitz 18 gehalten wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuervorrichtung zum Totpumpen einer Förderbohrung, weiche in einen Förderrohrstrang einsetzbar ist, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Einlaßöffnung, einer Auslaßöffnung, einem Strömungsmediumkanal zwischen den beiden öffnungen und einem Verschluß innenseitig der Einlaßöffnung, durch den der Strömungsmediumkanal abschließbar und bei Beaufschlagung mit einem vorbestimmten Mediumdruck zu öffnen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Verschluß im Gehäuse innenseitig der Auslaßöffnung (23) und im Abstand vom ersten Verschluß vorgesehen ist, der mit dem ersten Verschluß einen gegen das innerhalb und außerhalb des Förderstrangs (T) befindliche Strömungsmedium abtrennbaren Raum (22) des Strömungsmediumkanals begrenzt und nach öffnen des ersten Verschlusses mit dem vorbestimmten Mediumdruck gleichfalls in eine Oilcnstellung überführbar ist, wobei ein Strömungsfiiiß des Mediums durch die Einlaßöffnung (15), den abtrennbaren Raum (22) und die Auslaßöffnung (23) freigegeben ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (22) des Mediumkanais bei geschlossenen Verschlüssenein 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 abtrennbar"Mi Raums (22) und der zweite Verschluß oberhalb der Auslaßöffnumr (23) am unteren Ende des abtrennbaren Raums (22) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem rler Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dab 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 bis 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 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 (16,16a,>gebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Berstscheiben (16, \%a) jeweils mit dem Vorrichtungsgehäuse verschweißt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Berstscheiben (16, \ba) jeweils mit einer Seite am Gehäuse anliegen und auf ihrer anderen Seite von einem Haltering (18, \%b) abgestützt sowie am Gehäuse und am jeweiligen Haltering befestigt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Berstscheiben (16, \6a) jeweils durch eine Schweißung (18a; 18ς^sowohl mit dem Gehäuse als auch mit dem zugehörigen Haltering (18,18^fest verbunden sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Berstscheibe (16a^ 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 abtrennbaren Raum (22) in Längsrichtung des Mediumkanais in eine die Auslaßöffnung (23) freilegende Stellung verschiebbarist

IZ Vorrichtung nach einem der Ansprüchr 1 bis

11, zum Einbau in einen Förderstrang mit Radialöffnungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (15) des Gehäuses über die Radialöffnungen (11) des Förderstrangs (T) mit dem Ringraum (A) zwischen Förderstrang (T) und Bohrlockmantel (C) und die Auslaßöffnung (23) des Gehäuses mit dem

'- 5 Inneren des Förderstrangs (T) in Verbindung stehen.

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 angeordnet ist durch welches eine Flüssigkeitsströmung von der Einlaßöffnung (15) zur Auslaßöffnung (23) freigegeben und in umgekehrter Richtung blockiert ist

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (200) eine

Ventilhülse (201) umfaßt, die durch einen Mediumdifferenzdruck in der Einlaßöffnung (15) in die Offenstellung und durch einen Mediumdifferenzdruck in der Auslaßöffnung (23) in die Schließstellung verschiebbar ist

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mit einem Ventilsitz und einer Zylinderbohrung (202) versehen ist die Ventilhülse (201) einen Durchgangs-

kanal (203), einen Ringkolbenbereich (204) in der Zylinderbohrung (202) und einem mit dem Ventilsitz in Schließeingriff bewegbaren Kopf (206) aufweist, wobei der Dichtungsdurchmesser des Ringkolbenbereichs (204) gegenüber der Zylinderbohrung (202)

größer ist als der Dichtutgsdurchmesser des Hülsenkopfes (206) gegenüber dem Ventilsitz.