DE3122469A1 - Bohrlochabsperrvorrichtung - Google Patents
BohrlochabsperrvorrichtungInfo
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Description
ft Λ * '
Stand der Technik
Die US-PS 3 667 721 beschreibt allgemein eine ringförmige Bohrlochabsperrvorrichtung zum Schließen und
Abdichten eines offenen Loches, eines Gehäuses, eines Bohrlochrohres, von Röhren oder eine Mitnehmerstange,
wobei in der Vorrichtung die Innenfläche des oberen Gehäuses eine sphärische Fläche darstellt.
Die Erfindung betrifft eine verbesserte ringförmige Bohrlochabsperrvorrichtung, bei der die Gesamthöhe
kürzer, das hydraulische Volumen, das zur Betätigung der Bohrlochabsperrungsvorrichtung erforderlich ist,
mindestens 50% reduziert wird, wodurch die Größe des erforderlichen hydraulischen Betätigungssystems verringert
wird, die Schließzeit der Bohrlochabsperrvorrichtung um mindestens 50% vermindert wird und die
Kosten der Bohrlochabsperrvorrichtung wesentlich verringert werden.
Zusammenfassung
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Bohrlochabsperrvorrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen
Patentansprüchen enthalten.
Die Erfindung ist somit auf eine Bohrlochabsperrvorrichtung zur Verwendung bei öl- oder Gasbohranlagen
gerichtet und weist ein unteres Gehäuse, ein oberes Gehäuse, eine elastische Dichtungsvorrichtung zwischen
den Gehäusen und einen Kolben zur Betätigung der Dichtungsvorrichtung
auf, wobei die Innenfläche des oberen Gehäuses eine sphärische Fläche ist, die Innenfläche
des unteren Gehäuses sphärisch ausgebildet ist und die elastische Dichtungsvorrichtung obere und untere sphärische
Flächen zum Zusammenwirken mit den sphärischen Flächen des oberen Gehäuses bzw. des unteren Gehäuses
aufweist.
In einer Weiterbildung sind die sphärischen Flächen des oberen Gehäuses und des unteren Gehäuses konzentrisch
ausgebildet.
Ferner umfaßt die Dichtungsvorrichtung Stahlsegmente, die sich zwischen der Oberseite und der Unterseite
der Dichtungsvorrichtung erstrecken, wobei die Oberseite und die Unterseite der Stahlsegmente sphärische
Flächen haben.
Darüberhinaus ist es zweckmäßig, daß sich die innere
sphärische Fläche des oberen Gehäuses und des unteren Gehäuses bis zu der koaxialen Bohrung des Gehäuses erstrecken und die sphärischen Flächen konzentrisch sind.
Die Dichtungsvorrichtung umfaßt Stahlsegmente, die sich zwischen der Oberseite und der Unterseite der Dichtungsvorrichtung erstrecken, wobei die Oberseite und Unterseite
der Dichtungsvorrichtung und der Stahlsegmente konzentrische sphärische Flächen bilden, die mit den
sphärischen Flächen des oberen und unteren Gehäuses zusammenwirken. Das obere und untere Gehäuse umfassen
jeweils eine senkrechte Wand, die sich von den sphärischen Flächen des oberen und unteren Gehäuses abwärts
erstrecken, wobei der senkrecht bewegbare Kolben an den senkrechten Wänden abdichtend anliegt.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen
dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels der
Erfindung, wobei gleiche Bezugszeichen ähnliche Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 ist eine schaubildliche Ansicht einer Unterwasserbohranlage,
in der die Bohrlochabsperrvorrichtung gemäß der Erfindung verwendet werden
kann,
Fig. 2 ist ein senkrechter Querschnitt der bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung in der offenen
und nicht abdichtenden Stellung mit einem Bohrstrang innerhalb der Vorrichtung,
Fig. 3 eine weggebrochene Ansicht, teilweise im Querschnitt, gemäß Linie 3-3 in Fig. 2,
Fig. 4 ist eine weggebrochene Ansicht im Querschnitt, welche die Bohrlochabsperrvorrichtung gemäß
der Erfindung in der geschlossenen Stellung um den Bohrstrang herum zeigt,
Fig. 5 ist eine weggebrochene Ansicht im Querschnitt, die die Bohrlochabsperrvorrichtunggemäß
der Erfindung in einer geschlossenen Stellung in der offenen Bohrung zeigt, und
Fig. 6 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der metallischen Übertragungssegmente des
Dichtungselementes.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Die Bohrlochabsperrvorrichtung gemäß der Erfindung ist
im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet und wird.
W W ft W V
wie Fig. 1 nur als Beispiel zeigt, in einem Offshore-Unterwasserbohrbetrieb
verwendet, bei dem die Bohrloch-Absperrvorrichtung 10 von einer schwimmenden
Bohrinsel 11 aus durch Steuerleitungen 12 und 14 betätigt wird. Die vorliegende Vorrichtung 10 kann indessen bei
allen Bauarten von Bohranlagen oder -gesteilen verwendet werden, gleichgültig, ob sie sich unter Wasser befinden
oder nicht.
Die Bohrloch-Absperrvorrichtung 10 kann, wie Fig. 2
am besten zeigt, ein oberes Gehäuse 16 und ein unteres
Gehäuse 18 umfassen, die durch einen Sperrmechanismus
miteinander lösbar befestigt sind, der allgemein durch das Bezugszeichen 20 bezeichnet ist.
Axial zueinander ausgerichtete, das Bohrwerkzeug aufnehmende Öffnungen 22 und 24 sind in dem oberen Gehäuse 16
bzw. dem unteren Gehäuse 18 zur Aufnahme eines Bohrwerkzeugs oder Bohrstranges 26 vorgesehen, der innerhalb
einer koaxialen Bohrung 28 in den Gehäusen 16 und 18 axial bewegbar ist.
Das allgemein mit dem Bezugsζeichen 30 versehene Dichtungselement
umfaßt eine elastische Dichtungsvorrichtung 32,
die zwischen dem oberen Gehäuse 16 und dem unteren Gehäuse 18 positioniert und wahlweise zwischen einer nicht abdichtenden
Stellung, die Fig. 2 zeigt, und einer abdichtenden Stellung gemäß den Fig. 4 und 5 bewegbar ist.
Die Dichtungsvorrichtung 32 kann einen kontinuierlichen Ring aus elastischen Material, wie z.B. Natur- oder
künstlichem Gummi, umfassen. Die Dichtungsvorrichtung enthält eine Innenbohrung 34, die annähernd dem Durchmesser
der Gehäusebohrung 2 8 gleich ist.
Das Dichtungselement 30 umfaßt außerdem mehrere in
radialem Abstand voneinander angeordnete Übertragungsmittel oder Stahlsegmente 36, die für ein verschiebbares
Zusammenwirken mit dem oberen Gehäuse 16 und dem unteren
Gehäuse 18 zur Umwandlung der vertikalen Bewegung einer
Betätigungsvorrichtung, wie z.B. des Kolbens 38, in eine einwärts gerichtete Bewegung der Dichtungsvorrichtung
30 vorgesehen sind/ um eine Abdichtung in der Gehäusebohrung 28 zu erzielen. Vorzugsweise sind die in radialem
Abstand angeordneten Stahlsegmente an den elastischen Dichtungsring 32 angeklebt. Die Betätigungsvorrichtung
oder der Kolben 38 ist doppeltwirkend ausgebildet und wird über die Flüssigkeitssteuerleitungen 12 und 14
senkrecht bewegt.
Während beliebige geeignete Sperrmittel verwendet werden können, um das obere Gehäuse 16 gegenüber dem unteren
Gehäuse 18 festzulegen und das obere Gehäuse 16 auf einen
Adapterring 40 aufzusetzen, kann die Sperrvorrichtung einen äußeren Sperring 42 mit abgewinkelten Zähnen umfassen,
die mit einer Sperrnut 44 in dem unteren Gehäuse zusammenwirken, wobei ein Verriegelungsring 46 mit einer
verjüng-cen Oberfläche versehen ist, die an der verjüngten
Rückseite des Verriegelungsringes 42 anliegt, während Bolzen 48 zur Befestigung des Verriegelungsringes
an dem oberen Gehäuse 16 dienen.
Die innere Oberfläche 50 des oberen Gehäuses 16 ist als sphärische Fläche ausgebildet, die sich bis zu der
Bohrung 22 erstreckt. Zusätzlich ist die Innenfläche des unteren Gehäuses 18 als sphärische Fläche ausgebildet,
die sich bis zur Bohrung 28 erstreckt. Die sphärischen Flächen 50 und 52 verlaufen konzentrisch und dienen der
Führung und Steuerung des Dichtungselementes 30.
Außerdem umfaßt das Dichtungselement 30 eine obere Oberfläche 54, in der sowohl die elastische Dichtungsvorrichtung
tr « Vt* «
34 als auch die Stahlsegmente 36 eine sphärische Fläche haben, die mit der sphärischen Fläche 50 des oberen
Gehäuses 16 übereinstimmt und mit dieser zusammenwirkt. In ähnlicher Weise ist das Dichtungselement 30, das
die elastischen Dichtungsvorrichtung 32 und die Stahlsegmente
36 umfaßt, mit einer unteren Oberfläche 56 versehen, die sphärisch ist und mit der unteren sphärischen
Fläche 52 des unteren Gehäuses 18 zusammenwirkt.
Die metallischen Übertragungsmittel oder Stahlsegmente
36 umfassen, wie a'us den Fig. 2 bis 6 am besten ersichtlich ist, im allgemeinen eine Bodenplatte 60 mit eimr
gekrümmten sphärischen Fläche 62, die mit der sphärischen Fläche 52 übereinstimmt, sowie eine Kopfplatte 64
mit einer gekrümmten sphärischen Fläche 66, die mit der sphärischen Fläche 50 zusammenwirkt. Die Bodenplatte
60 und die Kopfplatte 64 sind durch eine Rippe 68 miteinander verbunden. Die Flächen 62 und 66 wirken mit
den Flächen 52 und 50 zusammen und ergeben eine Gleitfläche geringer Reibung für aufeinander gleitende Metallteile
während der einwärts gerichteten Schließwirkung des Dichtungselementes 30 im Sinne einer glatten Führung
des Dichtungselementes 30 zwischen den sphärischen Flächen 50 und 52.
Die Innenfläche des oberen Gehäuses 16 umfaßt auch eine senkrechte Wand 70, die sich von der sphärischen Fläche
50 abwärts erstreckt. Die Innenfläche des unteren Gehäuses 18 umfaßt ebenfalls eine senkrechte Wand 72, die
sich von der sphärischen Fläche 52 abwärts erstreckt. Der sich senkrecht bewegende Kolben 38 liegt abdichtend
an den senkrechten Wänden 70 und 72 an und bewegt sich aus der in Fig. 2 gezeigten kontrahierten oder zurückgezogenen
Stellung in die in den Fig. 4 und 5 gezeigte
- 'S '- ' "' 3 Ί 22469
Betriebsstellung, d.h. in den Raum zwischen den sphärischen Flächen 50 und 52. Es ist anzumerken, daß die
sphärischen Flächen 50 und 52 die Bewegung des Dichtungselementes 30 steuern und begrenzen, um eine positivere
Steuerung der Bewegung und der Dichtungswirkung zu erzielen, wenn sich der Kolben 38 nach oben bewegt, wie
die Fig. 4 und 5 am besten zeigen. Zusätzlich wird durch die Konstruktion gemäß der Erfindung die Gesamthöhe
der Bohrlochabsperrvorrichtung 10 reduziert, das hydraulische Volumen um mindestens 50% vermindert,
das zum Schließen der Bohrlochabsperrvorrichtung 10 erforderlich ist, wodurch die Größe des hydraulischen
Steuersystems vermindert werden kann, während die Schließzeit um etwa 50% verringert wird und ebenso die Kosten
für die Herstellung der Bohrlochabsperrvorrichtung wesentlich verringert werden. Nachdem eine erste Abdichtung
erreicht ist, trägt ein auf die Unterseite des Kolbens 38 wirkender Druck dazu bei, die Bohrlochabsperrvorrichtung
in der abgedichteten Stellung zu halten. Das öffnen der Bohrlochabsperrvorrichtung 10 wird durch
die Abwärtsbewegung des Kolbens 38 in Richtung seiner Ausgangsstellung erreicht, wodurch die elastischen Eigenschaften
der Dichtungsvorrichtung 32 diese veranlassen, sich nach außen in die Offenstellung zwischen den sie
begrenzenden beiden sphärischen Flächen 50 und 52 zu bewegen.
Die vorliegende Erfindung ist deshalb sehr gut dazu geeignet, sowohl die Aufgaben zu erfüllen und die Ziele
und Vorteile zu erreichen, die oben erwähnt wurden, als auch andere, die hierin einbegriffen sind. Während
vorliegend eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
zum Zwecke der Beschreibung angegeben wurde, können
- ίο -
zahlreiche Änderungen in Einzelheiten der Konstruktion und der Anordnung der Teile vorgenommen werden, die
sich für den Fachmann von selbst ergeben und von der Erfindung umfaßt werden sowie in den Schutzumfang der
beigefügten Ansprüche fallen.
Leerseite
Claims (4)
1. Bohrlochabsperrvorrichtung (10) zur Verwendung auf
einer öl- oder Gasbohranlage, mit einem unteren Gehäuse (18), einem oberen Gehäuse (16) r einer
elastischen Dichtungsvorrichtung (32), die zwischen der. Gehäusen angeordnet ist, sowie einem Kolben
(38) zur Betätigung der Dichtungsvorrichtung (32), dadurch gekennzeichnet r daß die Innenfläche
(50) des oberen Gehäuses (16) eine sphärische Fläche ist, daß die Innenfläche (52) des
unteren Gehäuses (18) eine sphärische Fläche ist, daß die sphärischen Flächen (50,52) des oberen Gehäuses
(16) und des unteren Gehäuses (18) konzentrisch sind und daß die elastische Dichtungsvorrichtung
(32) obere und untere sphärische Flächen (54,56) für das Zusammenwirken mit den sphärischen
Flächen (50,52) des oberen Gehäuses (16) und des unteren Gehäuses (18) in Abhängigkeit von der Beaufschlagung
der elastischen Dichtungsvorrichtung (32) durch den Kolben (38) nach dessen Betätigung aufweist.
SIEnERTSTH. 4 · 8000 MÜNCHEN 80 · POB 800340 · KABEI.: RHEINPATENT · TEL. (080) 471079 · TELEX 5-SS650
2. Bohrlochabsperrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet , daß die Dichtungsvorrichtung (30) Stahlsegmente (36) umfaßt, die sich
zwischen der Oberseite und der Unterseite der Dichtungsvorrichtung (30) erstrecken, wobei die Kopfplatte
und die Bodenplatte der Stahlsegmente sphärische Flächen haben.
3. Bohrlochabsperrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
mit einer senkrechten koaxialen Bohrung in einem oberen Gehäuse (16) und einem unteren Gehäuse (18),
dadurch gekennzeichnet , daß sich
die sphärische Innenfläche (50) des oberen Gehäuses (16) bis zu der Bohrung (22) erstreckt, daß die
sphärische Innenfläche (52) des unteren Gehäuses (18) sich bis zu der Bohrung (28} erstreckt, daß
die sphärischen Flächen der Kopfplatten und Bodenplatten der Stahlsegmente und der Dichtungsvorrichtung
mit den sphärischen Flächen des oberen Gehäuses (16) und des unteren Gehäuses (18) zusammenwirken
und daß der senkrecht bewegbare Kolben (38) in den Raum zwischen den sphärischen Flächen des oberen
und unteren Gehäuses (16,18) zur Bewegung der Dichtungsvorrichtung in Richtung der Bohrung (22,2 8)
bewegbar ist.
4. Bohrlochabsperrvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das obere und
untere Gehäuse (16,18) jeweils eine senkrechte Wand (70, 72) aufweisen, die sieb von den sphärischen
Flächen (50,52) des oberen Gehäuses (16) und des unteren Gehäuses (18) abwärts erstrecken, und daß
der Kolben (38) an den senkrechten Wänden (70,72) abdichtend anliegt.
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