DE3017883C2

DE3017883C2 - Schieberanordnung und Hänger

Info

Publication number: DE3017883C2
Application number: DE3017883A
Authority: DE
Inventors: Bruce J. Rancho Palos Verdes Calif. Watkins
Original assignee: Regan Offshore International Inc
Current assignee: Baker Hughes Co
Priority date: 1979-05-10
Filing date: 1980-05-09
Publication date: 1985-11-28
Also published as: JPS599715B2; DE3017883A1; FR2456272B1; GB2049765B; US4333526A; GB2049765A; JPS56495A; FR2456272A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schieberanordnung und einen Hänger der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 5 angegebenen Art

Bei Erdölbohr- und -förderarbeiten sowohl in Landais auch in untermeerischen Lagerstätten werden öl, Schlamm und Hydraulikfluids normalerweise durch einen Ringraum hindurchgeleitet, der zwischen aufeinanderfolgenden, insgesamt konzentrischen Verrohrungen gebildet ist. Insbesondere werden solche Fluids durch einen Ringraum übertragen, der durch eine Erdölbohrlochverrohrung und einen in der Verrohrung aufgehängten Rohrstrang gebildet ist. Ziemlich häufig werden diese Fluids unter sehr hohem Druck mit Strömungsrichtungen durch den Ringraum übertragen, die während verschiedener Arbeiten an dem Erdölbohrloch entgegengesetzt gerichtet sind.

Es ist seit langem ein Problem, den Durchfluß dieser Hochdruckfluids durch den durch die konzentrischen Leitungen gebildeten Ringraum effektiv zu steuern. Eine mögliche Lösung dieses Problems besteht beispicls-

weise darin, den Ringraum durch Dichtungselemente in der Verrohrung abzudichten, um den Fluiddurchgang durch den Ringraum zu verhindern. Eine Zugangsöffnung in den Ringraum wird dann über die Dichtungselemente geschaffen. Der Fluidfluß in den abgedichteten Ringraum hinein und aus diesem hinaus wird mittels eines außerhalb der Dichtungselemente an der Zugangsöffnung angeordneten Ventils gesteuert. Eine solche Anordnung bringt viele Probleme mit sich, insbesondere wenn die Verrohrung nicht ohne weiteres zugänglich ist, wie es bei untermeerischen Erdölbohr- und -förderarbeiten der Fall ist, bei denen sich der Verrohrungskopf auf dem Meeresboden hunderte von Metern unterhalb einer Bohrplattform befinden kann, von der aus die Bohr- und Förderarbeiten geleitet werden. Dar- is über hinaus wird bei diesem Typ von Anordnung der Fluiddurchfluß in dem Ringraum nicht vom Inneren des Ringraums selbst aus gesteuert, sondern muß über ein Ventil außerhalb des Ringraums geleitet werden. Das erfordert zusätzliche Rohrleitungen und Steuereinrichtungen, die bei untermeerischen Erölbohr- und -förderarbeiten unerwünscht sind. Es ist besonders wesentlich, daß die Möglichkeit besteht, den Ringraum bei solchen untermeerischen Arbeiten leicht und effektiv verschließen zu können, da andere Fluidsteuereinrichtungen beispielsweise in der Bohrlochabsperrvorrichtung oder in einem Förderungssteuerbaum, im Verlauf der Bohr- und Förderarbeiten periodisch herausgenommen werden müssen.

Eine weitere Lösung, die aus der US-PS 33 60 048 bekannt ist, besteht darin, eine Schieberanordnung an einem Hänger aufzuhängen, der abgedichtet bis zum Anschlag in eine Erdölbohrlochverrohrung eingeführt ist. Die Schieberanordnung unterteilt den Ringraum zwischen Rohrstrang und Verrohrung in zwei Teile, zwischen denen Kanäle vorgesehen sind. Eine Verschlußeinrichtung ist vorgesehen, um die Öffnung zwischen den Teilen des Ringraums zu verschließen und so den Hindurchfluß von Fluid zu verhindern. Diese Verschlußeinrichtung wird durch Drahtleitungswerkzeuge betätigt, welche in der Hängerbohrung angeordnet sind. Ein Problem besteht bei einer solchen Anordnung jedoch darin, daß ein Werkzeug, das in der Lage ist, die Verschlußeinrichtung zu betätigen, notwendigerweise in die Hängerbohrung eingeführt werden muß. Darüber hinaus ist eine solche Verschlußeinrichtung ein diskretes Bauteil in dem Bohrstrang, das Raum in dem Strang beansprucht, in den sonst ein anderes Werkzeug oder eine andere Vorrichtung eingeführt werden könnte.

Da Hydrauliköl in Erdölbohrlöchern zum Steuern von verschiedenen Vorrichtungen innerhalb des Bohrloches häufig benutzt wird, ist es vorteilhafter, die Abhängigkeit von Drahtleitungswerkzeugen oder anderen deratigen Vorrichtungen zum Betätigen einer Schieberanordnung zu eliminieren und statt dessen Hydrauliköl zur Betätigung zu benutzen.

Von dieser letztgenannten Möglichkeit wird bei einer Schieberanordnung und einem Hänger der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 5 angegebenen Art Gebrauch gemacht, die aus der US-PS 41 25 155 bekannt sind. Diese bekannte Schieberanordnung ist mit einem auf dem Hängerkörper verschiebbar angeordneten, zylindrischen, hülsenförmigen Schieberkolben versehen, der mittels Hydraulikölzufuhr über einen Zufuhranschluß aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung bewegbar ist, aus welch letzterer er durch die Vorspanneinrichtung in die erste Stellung zurückbewegbar ist, wenn die Hydraulikölzufuhr aufhört, in der ersten Stellung ist der Ringraum blockiert, wogegen in der zweiten Stellung der Ringraum vom unteren Ende des Hängers aus nach oben hin über eine Öffnung offen ist. Der Druck des Hydrauliköls, das über den Zufuhranschluß zugeführt wird, drückt den Schieberkolben nach unten, um die Verbindung zwischen dem Ringraum zwischen der Verrohrung und dem Rohrstrang und einer Stelle oberhalb des Hängers zu öffnen. Bei dieser bekannten Schieberanordnung und diesem bekannten Hänger wird also das Hydrauliköl zum Bewegen des Schieberkolbens über den Zufuhranschluß zugeführt der in einem Christbaumanschlußstück vorgesehen ist. Das Christbaumanschlußstück befindet sich auf der Außenseite des Hängers. Der Schieberkolben der bekannten Schieberanordnung muß deshalb in unmittelbarer Nähe des Zufuhranschlusses und der Öffnung vorgesehen sein, um den Fluiddurchfluß durch die Öffnung in den Ringraum steuern zu können. Außerdem kann der Hängerkörper nicht einfach an den Christbaum angeschlossen werden, vielmehr ist das Christbaumanschlußstück erforderlich, das die Baulänge der Anordnung oberhalb der Verrohrung vergrößert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schieberanordnung und einen Hänger der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 5 angegebenen Art so auszubilden, daß das Öffnen und Schließen des Fluiddurchflußkanals in dem Hängerkörper an einer vom oDeren Ende der Verrohrung entfernten Stelle erfolgen und der Hängerkörper direkt an einen Christbaum artgeschlossen werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen der Patentansprüche 1 bis 5 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Schieberanordnung und dem Hänger nach der Erfindung ermöglicht der Dorn, Hydrauliköl von einer Öffnung in dem Christbaum weit nach unten zu dem unteren Ende des Hängerkörpers zu leiten. Der Fluiddurchfluß durch den zwischen der Verrohrung und dem darin aufgehängten Rohrstrang gebildeten Ringraum läßt sich dadurch steuern, ohne daß gesonderte Steuerelemente, die außerhalb der Verrohrung oder innerhalb der Rohrstrangbohrung angeordnet sind, erforderlich sind. Bei der Schieberanordnung und dem Hänger nach der Erfindung erstreckt sich der Dorn von dem Christbaum aus durch den Hängerkörper des Hängers und enthält wenigstens einen Kanal, der mit wenigstens einem der im Hänger ausgebildeten Hydraulikölzufuhrkanäle in Verbindung steht, damit dem am unteren Ende des Hängerkörpers innerhalb des Ringraums angeordneten Schieberkolben Hydrauliköl zugeführt werden kann. Bei der Schieberanordnung und dem Hänger nach der Erfindung besteht daher die Möglichkeit, das Öffnen und Schließen des in dem Hängerkörper ausgebildeten Fluiddurchflußkanals an einer vom obe.en Ende der Verrohrung entfernten Stelle am unteren Ende des Hängerkörpers vorzunehmen. Da außerdem kein besonderes Christbaumanschlußstück erforderlich ist, wird auch die Baulänge oberhalb der Verrohrung nicht vergrößert. An dem Schieberkolben der Schieberanordnung nach der Erfindung gleichen sich die auf dessen entgegengesetzte Seiten ausgeübten Fluiddrücke aus, so daß sich deren Auswirkungen bei öffnungs- und Schließvorgängen unter hohen Fluiddrücken in einem Bohrloch aufheben, was die Betätigung des Schieberkolbens erleichtert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im fol-

genden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Hängers und einer Schieberanordnung nach der Erfindung,

F i g. 2 eine Längsschnittansicht des Hängers und der Schieberanordnung nach Fig. 1, die lediglich beispielshalber in einer Meereserdölbohranlage gezeigt sind, und

F i g. 3 eine Detaillängsschnittansicht der Schieberan-Ordnung nach F i g. 2.

F i g. 2 zeigt einen Teil einer exemplarischen Form eines Meeres- oder Unterseebohrlochkopfchristbaums 12, der auf einer Erdölbohrlochverrohrung 48 sitzt. Der Christbaum 12 ist an der Verrohrung 48 durch eine zylindrische Verriegelungsvorrichtung 14 befestigt. Die Verriegelungsvorrichtung 14 ist an der Verrohrung 48 durch ein Verschraubungsstück 30 befestigt und hält den Christbaum 12 an der Verrohrung 48 mittels eines Verriegelungsflansches 28 fest, der in eine Haltenut 86 in dem Christbaum 12 einfaßt.

In den F i g. 1 und 2 ist ein Hänger 10 mit einer Schieberanordnung gezeigt. Der Hänger 10 hat einen insgesamt zylindrischen oberen Hängerkörper 36 und einen insgesamt zylindrischen unteren Hängerkörper 62 kleineren Durchmessers. Der Hänger 10 ist bis zum Anschlag in die Verrohrung 48 abgedichtet eingeführt Demgemäß ruht der Hänger 10 auf einer Anschlagfläche 46 in der Verrohrung 48. Eine Dichtungsanordnung 44 und ein Druckring 88 dichten den Bereich zwischen der Verrohrung 48 und dem Hänger 10 ab.

An dem Hänger 10 ist ein innerer Rohrstrang in Form von einer Reihe von Bohrrohren 72 aufgehängt. Die Bohrrohre 72 sind an dem Hänger 10 mittels Gewinden 74 in dem unteren Teil des Hängers 10 befestigt Auf diese Weise sind die Bohrrohre 72 an dem Hänger 10 insgesamt konzentrisch in der Verrohrung 48 aufgehängt, und die Axialbohrung 92 fluchtet mit der Axialbohrung 94 .der Bohrrohre 72. Durch diese Ausrichtung ist ein Ringraum 70 unterhalb des Hängers 10 zwischen der Verrohrung 48 und den darin durch den Hänger 10 aufgehängten Bohrrohren 72 vorhanden.

Ein Dorn 18 ist an dem Christbaum 12 befestigt und in der Axialbohrung 92 des Hängers 10 angeordnet. Der Dorn 18 ruht auf einer Anschlagfläche in dem Hänger 10 und ist in dem Hänger 10 durch die Verriegelungsvorrichtung 14 sowie durch eine Büchse 34 befestigt, die an entsprechenden Flächen in dem Hänger 10 anliegt Der Dorn 18 ist an dem Christbaum 12 mittels Dichtringen 22 abgedichtet und mittels Dichtringen 32 und 53 in dem Hänger 10 bzw. in dem oberen Hängerkörper 36 abgedichtet positioniert Diese besondere Orientierung des Doms 18 in dem Hänger 10 führt dazu, daß die zentrale Bohrung 20 des Dorns 18 in einer Linie mit der Axialbohrung 92 und der Axialbohrung 94 ist Darüber hinaus führt diese Orientierung dazu, daß oberhalb des Hängers 10 zwischen der Verrohrung 48 und dem Dorn 18 ein Ringraum 24 gebildet ist Dieser Ringraum 24 ist gemäß F i g. 2 der Oberseite des Hängers 10 unmittelbar benachbart Der Ringraum 70 unter dem Hänger 10 und der Ringraum 24 über dem Hänger 10 werden hier als der untere bzw. obere Teil eines einzigen Ringraums zwischen den Bohrrohren 72 und der Verrohrung 48 betrachtet der durch den Hänger 10 unterteilt ist

Während Erdölbohr- und/oder -förderarbeiten ist es häufig erforderlich, den Fluiddurchfluß zwischen dem oberen Ringraum 24 und dem unteren Ringraum 70 zu steuern. Dieser Fluiddurchfluß kann zwischen den Ringräumen 24, 70 entweder aufwärts oder abwärts gehen und mit dem aufwärts oder abwärts gerichteten Fluidstrom innerhalb der Axialbohrung 94 in Verbindung stehen. Gemäß F i g. 2 ist der obere Ringraum 24 mit dem Christbaum 12 über einen Kanal 26 verbunden. Der Kanal 26 ist mit anderen Vorrichtungen in dem Christbaum 12 verbunden, die den Fluiddurchfluß durch den Ringraum 24 ausnutzen oder erzeugen. Für die Zwecke der Beschreibung des hier gewählten Ausführungsbeispiels des Hängers 10, der eine integrierte Schieberanordnung aufweist, ist es der Fluiddurchfluß zwischen dem unteren Ringraum 70 und dem oberen Ringraum 24, der zu steuern ist Deshalb ist die hier beschriebene exemplarische Ausführungsform des Hängers 10 vorgesehen, um den Fluiddurchfluß zwischen diesen Ringräumen 24 und 70 zu steuern. Es ist jedoch klar, daß dessen Schieberanordnung in Verbindung mit jedem zwischen der Verrohrung 48 und den Bohrrohren 72 gebildeten Ringraum, ob insgesamt konzentrisch oder nicht benutzt werden kann und daß die vorliegende Beschreibung einer Meereserdölbohranlage, in welcher der Hänger 10, der eine integrierte Schieberanordnung aufweist, benutzt werden kann, keineswegs die einzige Verwendungsmöglichkeit der Schieberanordnung darstellt.

Es wird nun auf die Seitenansicht von F i g. 1 und auf die Detaillängsschnittansichten von F i g. 2 und 3 Bezug genommen. Der Hänger 10 hat, wie erwähnt, den insgesamt zylindrischen Hängerkörper 36, der bis zum Anschlag in die Verrohrung 48 eingeführt worden und an dieser abgedichtet ist. Innerhalb des Hängerkörpers 36 befinden sich ein oder mehrere Fluiddurchflußkanäle 56, die sich von dem oberen Ringraum 24 durch den Hängerkörper 36 in den unteren Ringraum 70 erstrecken. Durch diese Kanäle 56 strömt Fluid zwischen dem unteren Ringraum 70 und dem oberen Ringraum 24 hindurch. Der Christbaumkanal 26 verteilt wie erwähnt, Fluid zwischen dem oberen Ringraum 24 und anderen Vorrichtungen, die mit dem Christbaum 12 verbunden sind.

An dem unteren, äußeren Teil des Hängerkörpers 36 ist ein insgesamt zylindrischer, hülsenförmiger Schieberkolben 57 verschiebbar gelagert Der Schieberkolben 57 ist so angeordnet daß er Fluiddurchflußkanalöffnungen 58 zu dem unteren Ringraum 70 hin öffnen und schließen kann. Die Fig.2b und 3 zeigen die Fluiddurchflußkanalöffnungen 58, die infolge der Relativposition des Schieberkolbens 57 gegenüber dem unteren Ringraum 70 geschlossen bzw. geöffnet sind. Mehrere Dichtringe 96 an dem Hängerkörper 36 verhindern, daß Fluid zwischen den Durchflußkanälen 56 und dem unteren Ringraum 70 hindurchgeht wenn der Schieberkolben 57 in geschlossener Stellung ist die in Fig.2b gezeigt ist Die Dichtringe 96 stehen von dem Hängerkörper 36 nach außen vor und liegen dicht an dem Schieberkolben 57 an.

Die Schieberanordnung des Hängers 10 besteht somit aus den Fluiddurchflußkanälen 56, die eine Verbindung zwischen dem oberen Ringraum 24 und dem unteren Ringraum 70 herstellen, dem Schieberkolben 57, der den Durchfluß von Fluid durch die Kanäle 56 gestattet oder verhindert, und der Betätigungseinrichtung zum Verschieben des Schieberkolbens, die im folgenden beschrieben ist

Die Bewegung des Schieberkolbens 57 relativ zu den Kanalöffnungen 58 erfolgt durch hydraulische Steuerung. Zu diesem Zweck sind eine oder mehrere Hydra ulikölzufuhrkanäle 54 in dem Hängerkörper 36 vorgesehen. Diese Hydraulikölzufuhrkanäle 54 stellen eine Vcr-

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bindung zwischen Hydraulikölkanalöffnungen 60 an dem Schieberkolben 57, die in eine diesem zugeordnete Ringkammer 63 münden, und öffnungen 61 her, die mit der Axialbohrung 92 in Verbindung stehen. Die öffnungen 61 in der Axialbohrung 92 stehen mit einer Kammer 55 um die Außenoberfläche des in den Hängerkörper 36 eingeführten Dorns 18 in Verbindung. Die Kammer 55 ist mit einem oder mehreren Hydraulikölkanälen 80 in dem Dorn 18 verbunden. Die Kammer 55 wird benutzt, um eine Verbindung zwischen den Hydraulikölkanälen 80 in dem Dorn 18 und den Hydraulikölzufuhrkanälen 54 in dem Hängerkörper 36 herzustellen. Das heißt, um die Notwendigkeit einer genauen Positionierung des Dorns 18 in dem Hängerkörper 36 zu vermeiden, ist die Kammer 55 vorgesehen, die eine Verbindung zwischen den Hydrauliköizuführkanälen 54 in dem Hänger 10 und den entsprechenden Kanälen 80 des Dorns 18 gestattet, wenn das Einführen des Dorns in den Hänger noch nicht vollständig beendet worden ist.

Die Hydraulikölkanäle 80 in dem Dorn 18 sind mit einem Hydrau'ikölzufuhrkanal 82 in dem Christbaum 12 über eine Kammer 84 verbunden. Die Hydraulikölzufuhrkanäle 82 in dem Christbaum 12 sind mit einer Hydrauliksteuerleitung 16 über einen Nippel 17 verbunden. Die Hydrauliksteuerleitung 16, die zum Steuern der Schieberanordnung benutzt wird, kann außerdem zum Steuern von mehreren weiteren Vorrichtungen innerhalb der Bohrlochverrohrung 48 benutzt werden.

Die öffnungen 60 des Hydraulikölzufuhrkanals 54 in dem Hängerkörper 36 sind oberhalb einer ringförmigen Schulter 100 angeordnet, die an der Innenseite des Schieberkolbens 57 an einem Ende der Ringkammer 63 gebildet ist. Auf diese Weise gelangt Hydrauliköl aus den Hydraulikölzufuhrkanälen 54 zu dem Schieberkolben 57. Die Dichtringe 96 an dem Hängerkörper 36 liegen an dem Schieberkolben 57 oberhalb der Schulter 100 an, und mehrere Dichtringe 98 an dem Schieberkol-.bcn liegen an dem Hängerkörper 36 unterhalb der Schulter 100 an, um zu gewährleisten, daß der untere Ringraum 70 gegenüber jedwedem Hydrauliköl völlig abgedichtet ist

Unterhalb des Schieberkolbens 57 befindet sich der untere Hängerkörper 62. Der untere Hängerkörper 62 in an dem oberen Hängerkörper 36 mittels mehrerer Schrauben 66 befestigt, die durch Bohrungen in dem unteren Hängerkörper 62 hindurch in Gewindelöcher in dem Hängerkörper 36 eingeschraubt sind. Der untere Hängerkörper 62 trägt mehrere Federn 64, die an der unteren Fläche 57a des Schieberkolbens 57 anliegen. Die Federn 64 spannen den Schieberkolben 57 in eine Position vor, in der die Fluiddurchflußkanalöffnungen 58 gegenüber dem unteren Ringraurr. 70 verschlossen sind.

Im Betrieb wird der Schieberkolben 57 durch die Federn 64 so vorgespannt, daß er die Fluiddurchflußkanalöffnungen 58 verschließt, wenn kein Hydrauliköl den Hydraulikölzufuhrkanälen 54 in dem Hängerkörper 36 über die Hydrauliksteuerleitung 16 und die Kanäle 82 in dem Christbaum 12 sowie die Kanäle 80 in dem Dorn 18 zugeführt wird. Wenn Hydrauliköl aus der Hydraulik-Steuerleitung 16 durch diese Hydraulikölkanäle geleitet wird, wird das Hydrauliköl durch den Hydraulikölzufuhrkanal 54 in dem Hängerkörper 36 zu der Schulter 100 in dem Schieberkolben 57 geleitet Wenn der Druck des Hydrauliköls auf der Schulter 100 größer als die Kraft ist, die die Federn 64 auf die untere Fläche 57a des Schieberkolbens 57 ausüben, wird der Schieberkolben 57 durch das Hydrauliköl von den Fluiddurchflußkanal-

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50 öffnungen 58 wegbewegt, wodurch diese Öffnungen gegenüber dem unteren Ringraum 70 freigelegt werden. Somit kann Fluid zwischen dem unteren Ringraum 70 und dem oberen Ringraum 24 fließen. Der Schieberkolben 57 bleibt in dieser offenen Stellung gegenüber den Fluiddurchflußkanalöffnungen 58, bis der Druck des Hydrauliköls auf der Schulter 100 kleiner als die Kraft wird, die die Federn 64 auf die untere Fläche 57a des Schieberkolbens 57 ausüben, woraufhin der Schieberkolben wieder durch die Federn 64 so vorgespannt wird, daß er die Fluiddurchflußkanalöffnungen 58 bedeckt und somit den Durchgang von Fluid zwischen dem unteren Ringraum 70 und dem oberen Ringraum 24 stoppt

Die in den Hänger 10 integrierte Schieberanordnung arbeitet also folgendermaßen. Zuerst drücken die Federn 64 den Schieberkolben 57 derart zu den Fluiddurchflußkanalöffnungen 58, daß der Schieberkolben 57 die Öffnungen 58 verschließt, bis Hydrauliköl, dessen Druck größer als die Kraft ist, die durch die Federn 64 ausgeübt wird, gegen die Schulter 100 in dem Schieberkolben 57 gerichtet wird. Zu dieser Zeit bewegt das Hydrauliköl den Schieberkolben 57 von den Öffnungen 58 weg und gestattet somit eine Verbindung zwischen dem unteren Ringraum 70 und dem oberen Ringraum 24.

In der obigen Beschreibung sind Hydrauliköl und Federn als Mittel erwähnt worden, durch die der Schieberkolben 57 zum Öffnen und Schließen der Fluiddurchflußkanalöffnungen 58 bewegt wird. Es ist jedoch klar, daß andere Steuerfluide und andere Vorspanneinrichtungen benutzt werden könnten, um den Schieberkolben 57 so zu bewegen, daß er die Fluidkanaldurchflußöffnungen 58 freilegt bzw. bedeckt.

Gemäß den F i g. 2 und 3 ist der untere Hängerkörper 62 mit einem oder mehreren Kanälen 102 versehen, damit eine Hilfshydrauliksteuerleitung 104 durch den unteren Hängerkörper 62 hindurch zu den Hydraulikölzufuhrkanälen 54 in dem Hängerkörper 36 geführt werden kann. Diese Steuerleitung 104 ist mit den Hydraulikölzufuhrkanälen 54 in dem Hängerkörper 36 über einen Nippel 68 verbunden. Wenn die Hilfssteuerleitung 104 nicht benutzt wird, wird der Nippel 68 durch einen Stopfen oder eine ähnliche Vorrichtung ersetzt, um das untere Ende des Hydraulikölzufuhrkanals 54 zu verschließen und Hydrauliköl am Eindringen in den unteren Ringraum 70 zu hindern.

Die Hilfssteuerleitung 104 könnte benutzt werden, um beispielsweise Hydrauliköl zu anderen Vorrichtungen innerhalb der Bohrlochverrohrung 48 zu leiten. Die Hydraulikölzufuhrkanäle in dem Christbaum 12, dem Dorn 18 und dem Hängerkörper 36 sowie der durch die Hilfssteuerleitung 104 gebildete Hydraulikölkanal können alle zusätzlich einen Steuerkanal zu einem unterirdischen Sicherheitsventil aufweisen. Ein solches Ventil könnte so ausgebildet sein, daß das Bohrloch aktiviert wird, wenn Hydrauliköl in den Steuerkanal geleitet wird. Wenn die Verbindung zwischen dem Christbaum 12 und der Verrohrung 48 aus irgendeinem Grund unterbrochen würde, würde das Hydrauliköl nicht mehr durch die Kanäle hindurchgehen und das Nicht Vorhandensein des Hydrauliköls würde das Sicherheitsventil betätigen, um den Bohrlochkopf zu verschließen. Das heißt wenn der Schieberkolben 57 mittels der Schulter 100 durch das Hydrauliköl weggedrückt war, um die Fluiddurchflußkanalöffnungen 58 gegenüber dem unteren Ringraum 70 freizulegen, würde das plötzliche Unterbrechen der Verbindung zwischen dem Christbaum 12 und der Verrohrung 48 den Hydraulikdruck in dem

Hydraulikölzufuhrkanal 54 auf einen vernachlässigbaren Wert verringern und dadurch den Federn 64 gestatten, den Schieberkolben 57 in eine Position zu drücken, in der er die Fluiddurchflußkanalöffnungen 58 gegenüber dem unteren Ringraum 70 verschließt. Das würde, wie erläutert, bewirken, daß die Verbindung zwischen dem oberen Ringraum 24 und dem unteren Ringraum 70 sofort aufhört.

Aus der vorangehenden ausführlichen Beschreibung einer exemplarischen Ausführungsform des Hängers 10 mit der Schieberanordnung ist ohne weiteres zu erkennen, daß die Schieberanordnung in der Lage ist, eine zwangsweise Verbindung zwischen dem oberen und dem unteren Ringraum 24 bzw. 70 in einer Meereserdölbohranlage durch die Verwendung von Hydrauliköl zum Bewegen des zylindrischen Schieberkolbens 57 aus einer geschlossenen Stellung in eine offene Stellung relativ zu den Fluiddurchflußkanalöffnungen 58 herzustellen. Weiter wird der Hänger 10 mit der integrierten Schieberanordnung in dem Bohrloch durch das Absenken und Aufsitzen des Hängers innerhalb der Verrohrung 48 leicht und automatisch betriebsbereit positioniert. Die hohen Bohrlochfluiddrücke, die auf den Schieberkolben 57 des Hängers 10 ausgeübt werden, werden durch die Auslegung des unteren Teils des Hängers effektiv ausgeglichen, und der Schieberkolben 57 läßt sich leicht betätigen, um eine Verbindung zwischen dem oberen und dem unteren Ringraum 24 bzw. 70 herzustellen.

Nachdem somit eine exemplarische Ausführungsform eines Hängers mit einer integrierten Schieberanordnung zum Steuern des Fluiddurchflusses durch einen oberen und einen unteren Teil eines zwischen einer Erdölbohrlochverrohrung und einem Rohrstrang und einem Dorn, der darin vorzugsweise konzentrisch angeordnet ist, gebildeten Ringraums beschrieben worden ist, sei angemerkt, daß die verschiedenen Modifizierungen, Anpassungen, Änderungen und Abänderungen möglich sind. So könnten beispielsweise die Fluiddurchflußkanäle in dem Hängerkörper anders orientiert sein, um mit dem oberen und dem unteren Rohr-Verrohrung-Ringraum 24 bzw. 70 in Verbindung zu kommen; der Schieberkolben 57 könnte anders als beschrieben geformt und ausgerichtet sein; die mit der Verrohrung 48 in Verbindung stehenden Hydraulikölkanäle könnten benutzt werden, um Hydrauliköl zu dem Schicberkolben 57 zu leiten und ein Öffnen der Fluiddurchflußkanä-Ie zu bewirken; und es könnten statt Hydrauliköl andere Steuerfluide zum Steuern des Schieberkolbens 57 benutzt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schieberanordnung zum Steuern eines Fluiddurchflusses durch einen Ringraum zwischen einer Verrohrung (48) und einem dazu konzentrischen inneren Rohrstrang (72), mit einem Hänger (10), welcher den Rohrstrang (72) trägt, bis zum Anschlag in die Verrohrung (48) eingeführt ist, den Ringraum verschließt und einen Hängerkörper (36) mit einer Axialbohrung (92) hat, die mit der Axialbohrung (94) des Rohrstranges (72) in Verbindung steht, mit einem Fluiddurchflußkanal (56), der in dem Hängerkörper (36) angeordnet ist und eine Verbindung zwischen dem Ringraum (70) am unteren Ende des Hängerkörpers (36) und einer Stelle oberhalb des Hängerkörpers bildet, mit einem auf dem Hängerkörper (36) verschiebbar angeordneten, zylindrischen, hülsenförmigen Schieberkolben (57) zum öffnen und Verschließen des Fluiddurchflußkanals (56), mit einer hydraulischen Betätigungseinrichtung (60, 61. 82. 100) zum Verschieben des Schieberkolbens (57) durch Hydraulikölzufuhr in eine dem Schieberkolben zugeordnete Ringkammer, und mit einer Vorspanneinrichtung (64), die an dem Hängerkörper (36) angeordnet ist und den Schieberkolben (57) in die Schließstellung drängt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Axialbohrung (92) des Hängerkörpers (36) ein Dorn (18) angeordnet ist, der eine zentrale Bohrung (20) hat die mit der Axialbohrung (94) des Rohrstranges (72) in Verbindung steht, daß der Schieberkolben (57) ringraumseitig auf dem Hängerkörper (36) angeordnet ist, daß die Ringkammer (63) zum Verschieben des Schieberkolbens (57) zwischen dem Schieberkolben (57) und dem Hängerkörper (36) gebildet ist und daß die Betätigungseinrichtung (54,60,61,63,80,82,100) wenigstens einen in dem Dorn (18) gebildeten Kanal (80) aufweist, der wenigstens einen der im Hänger (10) ausgebildeten Hydraulikölzufuhrkanäle (54, 82) mit der Ringkammer (63) verbindet.

2. Schieberanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens einen in dem Hängerkörper (36) gebildeten Kanal (54), der die Ringkammer (63) über die Axialbohrung (92) des Hängerkörpers (36) mit den in dem Dorn (18) bzw. in dem Hänger (10) gebildeten Kanälen (80,82) verbindet, und durch eine ringförmige Schulter (100), die an der Innenseite des Schieberkolbens (57) an einem Ende der Ringkammer (63) gebildet und zum öffnen des Fluiddurchflußkanals (56) mit dem zugeführten Hydrauliköl beaufschlagbar ist.

3. Schieberanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mehrere ringförmige Dichtungen (96, 98), die außen an dem Hängerkörper (36) bzw. innen an dem Schieberkolben (57) oberhalb und unterhalb der Schulter (100) angeordnet sind.

4. Schieberanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (54, 80, 82) der Betätigungseinrichtung mit einer Hilfshydraulik-Steuerleitung (104) in Verbindung stehen, die sich von dem Hängerkörper (36) aus in den unteren Teil des Ringraums (70) erstreckt.

5. Hänger für einen Rohrstrang einer Erdölbohrausrüstung, mit einer integrierten Schieberanordnung zum Steuern eines Fluiddurchflusses durch einen Ringraum zwischen einer Verrohrung und dem dazu konzentrischen Rohrstrang, der mit dem Hänger verbunden ist, welcher in die Verrohrung bis zum Anschlag und abgedichtet eingeführt ist und den Ringraum verschließt, mit einem Hängirkörper (36) mit einer Axialbohrung (32), die fluchtend mit der Axialbohrung (94) des Rohrstranges (72) angeordnet ist, mit einem Fluiddurchflußkanal (56), der in dem Hängerkörper (36) angeordnet ist und eine Verbindung zwischen dem Ringraum (70) am unteren Ende des Hängerkörpers (36) und einer Stelle oberhalb des Hängerkörpers bildet, mit einem auf dem Hängerkörper (36) verschiebbar angeordneten, zylindrischen, hülsenförmigen Schieberkolben (57) zum öffnen und Verschließen des Fluiddurchflußkanals (56), mit einer hydraulischen Betätigungseinrichtung (60,61,82,100) zum Verschieben des Schieberkolbens (57) durch Hydraulikölzufuhr in eine dem Schieberkolben zugeordnete Ringkammer, und mit einer Vorspanneinrichtung (64), die an dem Hängerkörper (36) angeordnet ist und den Schieberkolben (57) in die Schließstellung drängt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Axialbohrung (92) des Hängerkörpers (36) ein Dorn (18) angeordnet ist, der eine zentrale Bohrung (20), die mit der Axialbohrung (94) des Rohrstranges (72) in Verbindung steht, und einen Kanal (80) hat, der die Betätigungseinrichtung (54,60,61,80,82,100) mit der Ringkammer (63) zum Verschieben des Schieberkolbens (57) über einen in dem Hänger (10) gebildeten Hydraulikölzufuhrkanal (54, S2) verbindet

6. Hänger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberkolben (57) ringraumseitig auf dem Hängerkörper (36) angeordnet ist

7. Hänger nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch wenigstens einen in dem Hängerkörper (36) gebildeten Kanal (54), der die Ringkammer (63) über die Axialbohrung (92) des Hängerkörpers (36) mit den in dem Dorn (18) bzw. in dem Hänger (10) gebildeten Kanälen (80,82) verbindet

8. Hänger nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch mehrere ringförmige Dichtungen (96,98), die außen an dem Hängerkörper (36) bzw. innen an dem Schieberkolben (57) oberhalb und unterhalb einer am Schieberkolben (57) ausgebildeten Innenschuller (100) angeordnet sind.