DE3312049C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leitungsverbinder mit Metall-Metall-Dichtung zur Verbindung von miteinander fluchtenden, im Abstand voneinander befindlichen Strömungs­ leitungen, welche ein mit einer der zu verbindenden Strö­ mungsleitungen verbindbares Rohr, ein das Rohr umgebendes, auf diesem verschiebbares Verbindungselement mit einem Spannflansch, der an einen Spannflansch der anderen Strö­ mungsleitung angepaßt ist, Betätigungseinrichtungen zum Ausfahren und Zurückziehen des Verbindungselementes bezüg­ lich des Rohres und Einrichtungen zur Verbindung des Spannflansches des Verbindungselementes mit dem Spann­ flansch der anderen Strömungsleitung in der ausgefahrenen Stellung des Verbindungselementes für den Eingriff mit der anderen Strömungsleitung aufweist.

Ferner betrifft die Erfindung einen Unterwasser-Bohrloch­ kopf mit einem nahe dem Meeresboden endenden Förderstrang, einer den Förderstrang umgebenden, auf dem Meeresboden ruhenden Halterungstruktur, einer vom Förderstrang aus­ gehenden Förderleitung, an deren Ende ein Rohr angebracht ist, das von einem verschiebbar angeordneten Verbindungs­ element umgeben ist, Einrichtungen zum Ausfahren und Zurückziehen des Verbindungselementes bezüglich des Rohres, wodurch ein Flansch am Verbindungselement mit einem Flansch einer anderen Strömungsleitung verbindbar ist, nachdem das Verbindungselement zum Eingriff mit der anderen Strö­ mungsleitung ausgefahren wurde.

Leitungsverbinder sowie Unterwasser-Bohrlochköpfe dieser Art sind bekannt (US-PS 30 52 299). Bei ihnen erfolgt die Herstellung der Abdichtung durch Dichtringe, die häufig keine ausreichende Dauerfestigkeit haben und die insbesondere weder fernbetätigbar noch unabhängig von der Ausführung der Ausfahr- und Zurückziehbewegung des Verbindungselementes bezüglich des Rohres in ihrer Dicht­ stellung verriegelbar sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Leitungsverbinder sowie einen Unterwasser-Bohrlochkopf zu schaffen, der eine gesondert betätigbare und vorzugsweise fernbetätigbare, verriegelbare Metall-Metall-Dichtung ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Leitungsverbinder der eingangs erwähnten Art ausgestaltet durch einen aus Metall bestehenden Dichtring zur Abdichtung zwischen Rohr und Verbindungselement und durch eine auf Druck ansprechbare Einrichtung zum Aktivieren des Dichtringes in die Dichtstellung.

Ein Unterwasser-Bohrlochkopf der eingangs erwähnten Art wird erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, daß zwischen dem Rohr und dem Verbindungselement ein aus Metall beste­ hender Dichtring vorgesehen ist, der mittels einer auf Druck ansprechenden Einrichtung in seine Dichtstellung bringbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Leitungsverbinder und bei dem erfindungsgemäßen Unterwasser-Bohrlochkopf wird also ein Dichtring aus Metall vorgesehen und so angeordnet, daß er durch eine Einrichtung, die beim Aufbringen von Druck anspricht, in seine Dichtstellung gebracht wird, wodurch einerseits eine dauerfeste Dichtung erhalten und andererseits eine gesteuerte Betätigung dieser Dich­ tung ermöglicht wird.

Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Leitungsver­ binders und des erfindungsgemäßen Unterwasser-Bohrloch­ kopfes ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert:

Fig. 1 zeigt schematisch einen Unterwasser-Bohrlochkopf mit einer Unterwasser-Leitung und einem Leitungs­ verbinder.

Fig. 2 zeigt in einem Teilschnitt einen Leitungsverbin­ der im unverbundenen oder zurückgezogenen Zu­ stand.

Fig. 2A zeigt in einem Teilschnitt die Metall-Metall- Dichtung und ihre Betätigungseinrichtung im ge­ öffneten Zustand.

Fig. 3 zeigt in einem Teilschnitt den Leitungsverbinder im verbundenen und abgedichteten Zustand.

Fig. 3A zeigt in einem Teilschnitt die Metall-Metall- Dichtung und die Betätigungseinrichtung im abge­ dichteten, verriegelten Zustand.

Der in Fig. 1 dargestellte Leitungsverbinder 10 ermög- Licht eine Strömungsverbindung zwischen den vom Bohrloch­ kopf 14 ausgehenden Förderleitungen 12 und den Unterwasser-Leitungen 16, die in einem Einzugsgehäuse 18 gehalten sind. Das Einzugsgehäuse 18 ist auf einer Abstüt­ zung 20 befestigt. Der obere Teil des Bohrlochkopfes 14 einschließlich Förderleitungen 12 und Leitungsverbinder 10 ist in eine Stellung abgesenkt, in der die Förderlei­ tungen 12 und der Leitungsverbinder 10 axial mit den Lei­ tungen 16 fluchtet.

Der Leitungsverbinder 10 hat eine Teleskop-Dichtanord­ nung 22 und einen fernbetätigten Spannverbinder 24. Ein derartiger Aufbau ermöglicht eine fernbetätigte Verbin­ dung zwischen den Förderleitungen 12 und den Leitungen 16 mittels zwangsweiser Metall-Metall-Dichtungs- und Verrie­ gelungseinrichtung 26, um die Dichtanordnung 22 in ihrer dichtenden Stellung zu halten.

Die Förderleitungen 12 weisen in Segmente aufgeteilte Flansche 28 auf, die mittels Bolzen 32 und Muttern 34 mit einem Stützflansch 30 verbunden sind. Die in Segmente unterteilten Flansche 36 der Rohre 38 sind an der gegen­ überliegenden Seite des Stützflansches 30 mittels Bol­ zen 40 und Muttern 41 angebracht. Durch den Stützflansch 30 erstrecken sich Öffnungen 42, die die Strömungsverbin­ dungen zwischen den Leitungen 12 und den Rohren 38 her­ stellen. Am Stützflansch 30 sind Betätigungseinrichtun­ gen 44 befestigt, die mit ihren Armen 45 am Flansch 46 des Elementes 48 angebracht sind, um dieses wegzubewegen und heranzuziehen. Das Element 48 hat Innenbohrungen 50 und 52 zur verschiebbaren Aufnahme der Rohre 38. Das ge­ genüberliegende Ende des Elementes 48 weist einen Spann­ flansch 54 auf, der mit einem Spannflansch 56 der Leitun­ gen 16 verbunden werden kann, wie dies später beschrieben werden wird.

Der Spannverbinder 24 ist ähnlich dem Spannverbinder auf­ gebaut, der im "Composite Catalog of Oilfield Equipment and Service 1976-77" der Firma World Oil, eine Gulf Pub­ lishing Company, auf Seite 1420 gezeigt ist. Er enthält Verriegelungssegmente 58, einen Nocken 60 und Nockenbe­ tätiger 62, die am Flansch 46 gehalten sind. Der Nocken 60 ist mit einer Platte 64 verbunden, die von Betätigerar­ men 66 bewegt wird. Die Verriegelungssegmente 58, die auf Bewegungen des Nockens 60 ansprechen, kommen in Eingriff mit den Spannflanschen 54 und 56 und verbinden diese fest miteinander, nachdem die Betätigungseinrichtungen 44 aus­ gefahren wurden.

Sind die Spannflansche 54 und 56 in der vorstehend be­ schriebenen Weise fest miteinander verbunden worden, wird die Teleskop-Dichtanordnung 22 in der nachstehend be­ schriebenen Weise betätigt, um Dichtringe 68 in dichten­ den Eingriff zwischen dem Element 48 und den Rohren 38 zu bringen. Wie Fig. 2A zeigt, weist jeder Dichtring 68 einen Grundring 70 und Flansche 72 auf. Die Dichtringe 68 werden durch Bewegung von Spreizringen 74 zwischen die Flansche 72 in dichtende Lage gebracht, indem die Flan­ sche 72 in dichtenden Eingriff mit den Flächen 76 des Elementes 48 und dem Äußeren der Rohre 38 gedrückt wer­ den. Die Spreizringe 74 werden in das Element 48 ge­ schraubt. Die Dichtringe 68 werden von einer Dichtkap­ pe 77 gehalten, die die Rohre 38 eng umgibt und auf diesen verschiebbar ist. An der Dichtkappe 77 sind mit­ tels Schrauben 80 Platten 78 befestigt, die die Dichtrin­ ge 68 in ihrer Lage auf der Dichtkappe halten. Schrauben 82 halten die Dichtkappe 77 auf einer Buchse 84, die den Bereich des Elementes 48 umgibt, der die Rohre 38 auf­ nimmt und auf diesem verschiebbar ist. Das Äußere des Elementes 48 ist abgesetzt, um Flächen 86, 88 und 90 zu bilden. Auf das Äußere des Elementes 48 ist ein Ring 92 aufgeschraubt, der dichtend am Inneren der Buchse 84 und der Fläche 86 des Elementes 48 anliegt. Zwischen der Flä­ che 94 am Zwischenbereich der Buchse 84 und der Fläche 88 sowie zwischen der Fläche 90 des Elementes 48 und der Fläche 96 der Buchse 84 sind jeweils Dichtungen vorgese­ hen. Ein Kanal 98 (Fig. 3A) erstreckt sich durch die Buchse 84 zu einer Stelle zwischen den Flächen 86 und 88, und ein Kanal 100 erstreckt sich durch die Buchse 84 zu einer Stelle zwischen den Flächen 88 und 90 (Fig. 3A).

In einer Aussparung 104 zwischen einer Fläche 106 und der Innenfläche 108 einer auf die Buchse 84 aufgeschraubten Buchse 110 befindet sich ein Ringkolben 102. Das Innere der Buchse 110 ist abgesetzt, so daß Flächen 112 und 114 gebildet sind. Der Ringkolben 102 ist ebenfalls abge­ setzt, um entsprechende Dichtungen zur Abdichtung gegen­ über den Flächen 112 und 114 sowie zur Abdichtung zwi­ schen sich und der Fläche 106 der Buchse 84 zu tragen.

Die Innenfläche 116 des Ringkolbens 102 verjüngt sich, um mit Verriegelungszapfen 118 in Fenstern 120 der Buchse 84 zusammenzuwirken. Wenn sich daher der Ringkolben 102 auf den Flansch 46 des Elementes 48 zubewegt hat, kommen die Zapfen 118 in Eingriff mit Aussparungen 122 in der Flä­ che 90 des Elementes 48, wodurch eine Bewegung der Buch­ se 84 bezüglich des Elementes 48 verhindert wird. Ein Kanal 124 (Fig. 2A) steht in Verbindung mit der Aus­ sparung 104 links vom Ringkolben 102, wie dies in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, und ein Kanal 126 (Fig. 2A) ist mit dem Äußeren des Kolbens 102 zwischen seiner Dichtung gegenüber der Fläche 112 und seiner Dichtung gegenüber der Fläche 106 verbunden. Das Äußere der Roh­ re 38 ist mittels eines Balges 128 geschützt, der die Rohre 38 nahe dem Flansch 36 umgibt und mit seinem ande­ ren Ende an der Dichtkappe 77 befestigt ist.

Ist das Element 48 teleskopartig auf den Rohren 38 ange­ ordnet, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, so befindet sich sein Flansch 54 im Abstand vom Flansch 56 der Lei­ tungen 16. Wird die Verbindung hergestellt, so wird dem Kanal 100 (Fig. 3A) Druck zugeführt, um sicherzustellen, daß der Dichtring 68 aktiviert ist, und dem Kanal 124 (Fig. 2A) wird Druck zugeführt, um sicherzustellen, daß sich der Ringkolben 102 in seiner zurückgezogenen oder unverriegelten Lage befindet. Der dem Kanal 124 zugeführ­ te Druck wirkt auf einen Ringbereich zwischen den Flächen 112 und 114, um den Ringkolben 102 nach links zu bewegen.

In der dargestellten Lage sind außerdem die Arme 66 der Nockenbetätiger 62 ausgefahren, um den Nocken 60 nach links zu bewegen, wodurch die Verriegelungssegmente 58 in ihre unverriegelte Stellung gekippt werden.

Um die Verbindung zwischen den Förderleitungen 12 und den Leitungen 16 herzustellen, werden die Betätigungseinrich­ tungen 44 in ihre ausgefahrene Lage gebracht, so daß das Element 48 nach außen verlagert wird, wodurch der Flansch 54 in Eingriff mit dem Flansch 56 kommt. Dann werden die Nockenbetätiger 62 aktiviert, um ihre Arme 66 zurückzuziehen und den Nocken 60 entlang der Verriege­ lungssegmente zu bewegen, so daß diese in klemmenden Eingriff mit den Schultern der Flansche 54 und 56 kommen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.

Zur Aktivierung der Dichtanordnung 22 wird der Kanal 98 mit Druck beaufschlagt, der auf den Ringbereich zwischen den Flächen 86 und 88 wirkt und die Buchse 84 nach rechts bzw. nach außen bezüglich des Elementes 48 bewegt. Diese Bewegung preßt die Dichtringe 68 auf die Spreizringe 74, so daß die Flansche 72 in engen Metall-Metall-Dichtungs­ eingriff mit dem Äußeren der Rohre 38 und dem Inneren des Elementes 48 gekeilt werden. Die getrennte Aktivierung der Dichtanordnung 22 führt zu einer zwangsweisen Betäti­ gung, durch die eine zwangsweise Metall-Metall-Dichtung sichergestellt wird. Die Dichtanordnung wird in ihrer Lage durch Druckzufuhr zum Kanal 126 verriegelt oder fest­ gelegt, wobei dieser Druck den Ringkolben 102 nach rechts bewegt, so daß die Verriegelungszapfen 118 in Eingriff mit den Aussparungen 122 gepreßt werden, um eine Trenn­ bewegung der Buchse 84 bezüglich des Elementes 48 zu ver­ hindern.

Die Dichtanordnung 22 wird dadurch gelöst, daß zunächst dem Kanal 124 Druck zugeführt wird, um den Ringkolben 102 zurückzuziehen, worauf der Kanal 100 mit Druck beauf­ schlagt wird, so daß sich die Buchse 84 nach links bzw. nach innen bezüglich des Elementes 48 bewegt. Diese Bewe­ gung führt zu einer Zurückziehung der Ringe 68 von den Spreizringen 74. Das Element 48 kann dann durch Druckzu­ fuhr zum Kanal 124 außer Eingriff mit den Leitungen 16 gebracht werden, wobei diese Druckzufuhr bewirkt, daß die Nockenbetätiger 62 den Nocken 60 auf den Verriegelungsseg­ menten 58 nach innen bewegen, so daß Verriegelungssegmen­ te 58 außer Eingriff mit den Schultern der Flansche 54 und 56 und in ihre Freigabestellung kommen. Das Element 48 kann dann von den Betätigungseinrichtungen 44 zurückge­ zogen werden.

Claims (9)

1. Leitungsverbinder mit Metall-Metall-Dichtung zur Verbin­ dung von miteinander fluchtenden, im Abstand voneinander befindlichen Strömungsleitungen (12, 16), welcher ein mit einer der zu verbindenden Strömungsleitungen (12, 16) verbindbares Rohr (38), ein das Rohr (38) umgebendes, auf diesem verschiebbares Verbindungsele­ ment (48) mit einem Spannflansch (54), der an einen Spannflansch (56) der anderen Strömungsleitung (16) angepaßt ist, Betätigungseinrichtungen (44, 45) zum Ausfahren und Zurückziehen des Verbindungselementes (48) bezüglich des Rohres (38) und Einrichtungen (58, 60, 62, 66) zur Verbindung des Spannflansches (54) des Verbindungselementes (48) mit dem Spannflansch (56) der anderen Strömungsleitung (16) in der ausgefah­ renen Stellung des Verbindungselementes (48) für den Eingriff mit der anderen Strömungsleitung (16) auf­ weist, gekennzeichnet durch einen aus Metall bestehen­ den Dichtring (68) zur Abdichtung zwischen Rohr (38) und Verbindungselement (48) und durch eine auf Druck ansprechende Einrichtung (84) zum Aktivieren des Dicht­ ringes (68) in die Dichtstellung.

2. Leitungsverbinder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verriegelungseinrichtung (118, 122) zur Verriegelung der auf Druck ansprechenden Einrichtung (84) in der Dichtstellung.

3. Leitungsverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rohr (38) und dem Verbindungselement (48) eine verlängerbare Dichtung (128) vorgesehen ist.

4. Leitungsverbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die verlängerbare Dichtung einen das Rohr (38) umgebenden Balg (128) aufweist, der mit einem Ende am Rohr (38) und mit dem anderen Ende am Verbin­ dungselement (48) befestigt ist.

5. Leitungsverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (68) einen Grundring (70) sowie sich von dessen innerem und äußerem Umfang in im wesentlichen axialer Richtung erstreckende Flansche (72) aufweist und daß zwischen die Flansche (72) bei Aktivierung der auf Druck ansprechenden Ein­ richtung (84) ein Spreizring (74) bewegbar ist, der die Flansche (72) in ihre Dichtstellung preßt.

6. Leitungsverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein zweites Rohr (38), das eben­ falls von dem Verbindungselement (48) umgeben ist und auf dem das Verbindungselement (48) verschiebbar befestigt ist, und durch einen zweiten aus Metall bestehenden Dichtring (68) zur Herstellung einer Dich­ tung zwischen diesem zweiten Rohr (38) und dem Verbin­ dungselement (48), wobei die auf Druck ansprechende Einrichtung (84) auch den zweiten Dichtring (68) in die Dichtstellung bewegt.

7. Unterwasser-Bohrlochkopf mit einem nahe dem Meeres­ boden endenden Förderstrang, einer den Förderstrang umgebenden, auf dem Meeresboden ruhenden Halterungsstruk­ tur, einer vom Förderstrang ausgehenden Förderleitung (12), an deren Ende ein Rohr (38) angebracht ist, das von einem verschiebbar angeordneten Verbindungs­ element (48) umgeben ist, Einrichtungen (44, 45) zum Ausfahren und Zurückziehen des Verbindungselementes (48) bezüglich des Rohres (38), wodurch ein Flansch (54) am Verbindungselement (48) mit einem Flansch (56) einer anderen Strömungsleitung (16) verbindbar ist, nachdem das Verbindungselement (48) zum Eingriff mit der anderen Strömungsleitung (16) ausgefahren wurde, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rohr (38) und dem Verbindungselement (48) ein aus Metall bestehender Dichtring (68) vorgesehen ist, der mittels einer auf Druck ansprechenden Einrichtung (84) in seine Dichtstellung bringbar ist.

8. Unterwasser-Bohrlochkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (54, 56) Spannflansche sind.

9. Unterwasser-Bohrlochkopf nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rohr (38) nahe dessen Verbindung mit der Förderleitung (12) und dem Verbin­ dungselement (48) eine verlängerbare Dichtung (128) vorgesehen ist.