DE3877185T2

DE3877185T2 - Untergetauchter betaetigungsmechanismus.

Info

Publication number: DE3877185T2
Application number: DE8888303674T
Authority: DE
Inventors: Peter Breese
Original assignee: Cooper Industries LLC
Current assignee: Cooper Industries LLC
Priority date: 1988-04-22
Filing date: 1988-04-22
Publication date: 1993-05-06
Anticipated expiration: 2008-04-23
Also published as: EP0338154B1; ATE84116T1; DE3877185D1; EP0338154A1; US4869535A

Description

Bei Erdölbohrungen werden häufig Gleitkolbenzylinderbetätigungsmechanismen zu vielerlei Zwecken verwendet. Bei solchen Bohrungen ist es wichtig, daß Taschen in ringförmigen Zwischenräumen zwischen den Zylindern und den Rohrbauteilen, mit denen sie zusammenwirken, nicht mit Flüssigkeit gefüllt werden, die eine hydraulische Verriegelung hervorrufen könnte, die eine einwandfreie Arbeit des beweglichen Zylinders verhindern würde. Die vorliegende Erfindung betrifft einen verbesserten Zylinderbetätigungsmechanismus, bei dem der Zwischenraum zwischen dem Zylinder und dem rohrförmigen Bauteil, mit dem dieser zusammenwirkt, die Bohrflüssigkeiten vovm Eintritt ausschließt, so daß keine hydraulische Verriegelung eine exakte Arbeitsweise verhindert.
Die US-PS 4,662,663 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verformen eines Rohres einer Unterwasserpipeline in ein weiteres Rohr mit hervorstehenden Abschnitten und Nuten zur Aufnahme des verformten Teils, wobei die Nuten mit einer Struktur gefüllt sind, die den Druck kompensiert, der während des Verformungsschritts entsteht. Dieses Patent schlägt die Verwendung von einem Gas-gefüllten Rohr oder die Verwendung eines Materials vor, welches aus mehreren Mikrokugeln in einer Epoxidmaterix zusammengesetzt ist. In dem Patent ist dieses Material als geeignet beschrieben, um hinreichend Flüssigkeit (Seewasser) aus den Nuten auszuschließen, so daß dann, wenn das innere Rohr eingeformt ist, dieses Material zusammenfällt, um jeglichen Druckaufbau in den Nuten zu verhindern, der eine korrekte Vervollständigung des Verformungsschrittes behindern könnte.
Die US-A-4076278 beschreibt einen Strömungsleitungsverbinder mit einem rohrförmigen Gehäuse und einem Dorn, der axial innerhalb des Gehäuses bewegbar ist. Der Dorn kann in dem Gehäuse mittels Verriegelungsklauen in seiner Position verriegelt werden, die in eine Aussparung in dem rohrförmigen Gehäuse mittels eines Betätigungsmechanismuszylinder verkeilt werden können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Bohrrohrkonstruktion vorgesehen mit einem rohrförmigen Bohrungsgehäuse mit einer inneren Verriegelungsaussparung und einer nach oben weisenden Schulter oberhalb dieser Aussparung, einem Rückverbindungsstück, das auf der Gehäuseschulter angeordnet werden kann und eine obere Innenfläche, eine untere Innenfläche eines kleineren Durchmessers als die obere Innenfläche und eine nach oben weisende innere Schulter zwischen der oberen und der unteren Fläche hat, einer Betätigungshülse mit einer oberen Außenfläche, die dicht in das Innere der oberen Rückverbindungsstückinnenfläche sitzt, mit Verriegelungselementen mit integralen oberen Flächen, die nach unten und einwärts geneigt sind und von dem Rückverbindungsstück getragen sind und mit einer geneigten Fläche an dem unteren Außenabschnitt der Betätigungshülse, die so angeordnet ist, daß sie zu der geneigten Fläche der Verriegelungselemente paßt, so daß eine Abwärtsbewegung der Betätigungshülse in dem Bohrgehäuse die Verriegelungselemente in die innere Gehäuseaussparung verkeilt, um das Rückverbindungsstück in dem Gehäuse zu befestigen, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungshülse eine untere Außenfläche mit einem kleineren Durchmesser als die obere Außenfläche hat und dicht im Inneren der unteren Innenfläche des Rückverbindungsstücks sitzt, daß eine Schulter zwischen den oberen und unteren Abschnitten ausgebildet ist, die der Rückverbindungsstückschulter zugewandt ist, und daß ein zusammenfallendes Druckkompensationsmaterial im wesentlichen das Volumen des ringförmigen Raumes zwischen der Rückverbindungsstückschulter und der Hülsenschulter an dem Maximumpunkt ausfüllt, wodurch Flüssigkeiten aus dem ringförmigen Raum ausgeschlossen sind, und wobei die Anordnung so getroffen ist, daß bei der relativen Bewegung der Schultern des ersten Bauteils und des Betätigungsbauteils aufeinander zu das Material zusammenfällt, wodurch sein Volumen entsprechend dem Volumen des ringförmigen Raums verringert wird.
Die vorliegende Erfindung sieht ein Betätigungsorgan zum Zusammenwirken mit einem rohrförmigen Bauteil und ein bewegbares Element vor, dessen einwandfreie Betätigung nicht durch Eintreten von Flüssigkeiten in den Raum zwischen dem Betätigungsorgan und dem rohrförmigen Bauteil beeinträchtigt ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beisiels mit besonderem Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine partielle Querschnittsansicht einer Betätigungshülse in einem Bohrlochgehäuse mit einem darin angeordneten Rückverbindungsstück, wobei die Hülse axial entsprechend einem Druck bewegt wird und die Verriegelungselemente betätigt, um das Rückverbindungsstück an dem Gehäuse zu befestigen, und
Fig. 2 ähnlich wie Figur 1 das Betätigungsorgan in der Einbaulage zur Erläuterung des Zusammenfallens des Druckkompensationsmaterials.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Die in den Zeichnungen dargestellte Bohrlochkonstrukton 10 enthält ein erstes rohrförmiges Bauteil oder Gehäuse 12, ein zweites rohrförmiges Bauteil oder Rückverbindungsrohrstück 14 und ein Hülsenbetätigungsglied 16, der darin angeordnet ist, um das Verriegelungselement wie Verriegelungselemente oder Klauen 18 zu betätigen, die in Aussparungen in dem unteren Ende des Rückverbindungsstücks 14 gehalten sind, wie dargestellt ist. Das Hülsenbetätigungsglied 16 ist an einem Laufwerkzeug 20 abgestützt, wobei das Rückverbindungsstück 14 dadurch getragen ist. Die Anordnung wird innerhalb des Gehäuses auf dem laufenden Bohrzug 20 abgesenkt. Das Rückverbindungsstück 14 wird auf dem oberen Ende des Gehäuses 12 angeordnet, und seine Verriegelungselemente 18 tragenden Aussparungen bzw. Fenster werden in dem Inneren des Gehäuses 12 positioniert, wie Figur 1 zeigt. Eine nach unten weisende äußere Schulter 24 an dem Rückverbindungsstück 14 setzt sich auf die nach oben weisende Schulter 26 des Gehäuses 12. Die Innenfläche 28 des Gehäuses 12 enthält Verriegelungsaussparungen 30, die so angeordnet sind, daß sie Verriegelungselemente 18 aufnehmen können. Eine Dichtung 32 ist in einer Nut 34 am Äußeren des Rückverbindungsstücks 14 unterhalb der Schulter 24 positioniert und dichtet, wie die Figuren zeigen, gegen die Innenfläche 28 des Gehäuses 12 ab, wenn das Rückverbindugnsrohrstück 14 exakt darin positioniert ist. Die Fenster 36 erstrecken sich durch das untere Ende des Rückverbindungsrohrstücks 14.
Das Hülsenbetätigungsglied 16 und das Rückverbindungsrohrstück 14 werden innerhalb des Gehäuses 12 in die in Figur 1 dargestellte Position an dem Laufwerkzeug 20 abgesenkt, welches auf dem laufenden Rohrzug 22 gehalten ist. Das Hülsenbetätigungsglied 16 ist so bemessen, daß es innerhalb des Rückverbindungsrohrstücks 14 und des Gehäuses 12 angeordnet werden kann, mit einer Dichtung 38 innerhalb einer Nut 40 in der oberen Außenfläche 42 oberhalb der nach unten weisenden Schulter 44. Die Dichtung 38 liegt an der Innenfläche 46 des Rückverbindungsrohrstücks 14 an. Die Fläche 48 an der Außenseite des Hülsenbetätigungsglieds l16 unterhalb der Schulter 44 enthält eine Nut 50, in der ein Dichtungsring 52 zur Abdichtung gegen die Rückverbindungsrohrstückinnenfläche 54 unterhalb der Schulter 56, die nach oben weist, angeordnet ist. Ein Volumenausgleichsmaterialring 58 umgibt die Hülse 16 unter der Schulter 44. Der Materialring 58 hat einen Außendurchmesser, der entweder mit dem Durchmesser der Fläche 42 übereinstimmt oder geringfügig kleiner ist, so daß er vollständig in die Fläche 46 des Rückverbindungsrohrstücks 14 eintritt. Jedes geeignete Volumenausgleichsmaterial 60 kann für den Ring 58 verwendet werden, wenn es Flüssigkeiten aus dem ringförmigen Zwischenraum 62 zwischen den Schultern 44 und 56 und zwischen den Flächen 46 und 48 ausschließt und die Fähigkeit hat, unter Betätigungsdruck zusammen zu fallen, um eine völlige Bewegungsfreiheit der Betätigungshülse 16 zum Einsetzen der Verriegelungselemente in die Gehäuseaussparung 30 zuläßt. Ein geeignetes Material sind Mikrokugeln, die in eine Epoxidmatrix eingebettet sind. Die Funktion des Druckausgleichmaterials besteht darin, Flüssigkeiten aus dem ringförmigen Zwischenraum 62 auszuschließen, ohne zusammen zu fallen, jedoch zusammen zu fallen, wenn eine Kraft oberhalb der örtlichen Umgebung ausgeübt wird, um eine Bewegung der Betätigungshülse 16 hervorzurufen. Das Material 60 verhindert so die Entstehung einer hydraulischen Verriegelung, ohne selbst einen nennenswerten Widerstand gegen die Betätigung des Hülsenbetätigungsgliedes 16 hervorzurufen.
Die Verriegelungselemente 18 werden in Fenstern 36 in dem unteren Ende des Rückverbindungsrohrstücks gehalten, wobei eine Nockenfläche 64 am Äußeren der Hülse 16 mit oberen inneren Nockenflächen 66 an dem Element 18 übereinstimmt. Ein Spaltring 68 greift in eine Nut 70 im unteren Teil der Hülse 16 ein und hält die Verriegelungselemente 18 zur Betätigung in Position.
Die Hülse 16 ist auf dem Äußeren des Laufwerkzeugs 20 von mehreren federbeaufschlagten Haltestiften 72 gehalten, die in Aussparungen in der unteren Außenseite des Werkzeugs 20 positioniert sind. Die äußeren Ende der Stifte 72 haben eine Kegelstumpfform, die der inneren geneigten Fläche 74 am unteren Ende der Hülse 16 entspricht. Die Hülse 16 ist um das Äußere des Werkzeugs 20 zwischen Stiften 72 und einem oberen Lauwerkzeugflansch 76 positioniert. Ein Dichtungsring 78 sitzt in einer Nut 80 um das Äußere des unteren Abschnitts des Laufwerkzeugs 20 und dichtet gegen die Innenfläche 82 der Hülse 16 ab.
In der in Figur 1 dargestellten Position der Hülse 16 kann sie betätigt werden, um die Verriegelungselemente 18 in Eingriff mit der inneren Aussparung 30 des Gehäuses 12 zu bringen. Druck wird um das Äußere des Laufzuges 22 oberhalb des Aufwerkzeugs 20 aufgebracht. Dieser Druck reicht aus, um die Hülse nach unten in die in Figur 2 dargestellte Position zu bewegen. Die Hülse 16 ist wegen der Dichtungsringe 78 und 38 einem Druckdifferential ausgesetzt. Die Abwärtsbewegung der Hülse 16 hat zur Folge, daß der Volumenausgleichsmaterialring 58 zusammenfällt, wenn der ringförmige Zwischenraum, indem er angeordnet ist, sein Volumen durch diese Abwärtsbewegung der Hülse 16 reduziert. Die Verriegelungselemente 18 sitzen in dem unteren Teil ihrer Fenster 36 in dem Rückverbindungsrohrstück 14, und die zusammenpassenden Nockenflächen 64 und 66 an der Hülse 16 und den Verriegelungselementen 18 wirken zusammen und bewegen die Verriegelungselemente 18 nach außen in einen Verriegelungseingriff innerhalb der Aussparung 30. Die Abwärtsbewegung der Hülse 16 hat auch zur Folge, daß die Stifte 72 nach innen in ihre Aussparungen gedrückt werden, so daß das Werkzeug 20 nach Beendigung der Positionierung der Verriegelungselemente 18 aus der Hülse 16 zurückgezogen werden kann.

Claims

1. Bohrlochkonstruktion (10) mit einem rohrförmigen Bohrlochgehäuse (12) mit einer inneren Verriegelungsaussparung (30) und einer nach oben weisenden Schulter (26) oberhalb der Aussparung (30), einem Rückverbindungsrohrstück (14), das auf der Gehäuseschulter (26) angeordnet werden kann und eine obere Innenfläche (46), eine untere Innenfläche (54) kleineren Durchmessers als die obere Innenfläche (46) und eine nach oben weisende innere Schulter (56) zwischen der oberen und der unteren Fläche (46, 54) aufweist, einer Betätigungshülse (16) mit einer oberen Außenfläche (42), die dicht in dem Inneren der oberen Innenfläche (46) des Rückverbindungsrohrstücks sitzt, Verriegelungsbauteilen (18) mit einer integralen oberen Fläche, die nach unten und einwärts geneigt ist und von dem Rückverbindungsrohrstück (14) getragen ist, und mit einer geneigten Fläche an dem unteren äußeren Teil der Betätigungshülse (16), die so angeordnet ist, daß sie mit der geneigten Fläche an den Verriegelungsbauteilen (18) übereinstimmt, so daß eine Abwärtsbewegung der Betätigungshülse (16) innerhalb des Bohrlochgehäuses (12) die Verriegelungselemente (18) in die innere Gehäuseaussparung (30) verkeilt, um das Rückverbindungsrohrstück (14) in dem Gehäuse (12) zu befestigen,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Betätigungshülse (16) eine untere Außenfläche (48) mit einem kleineren Durchmesser als die obere Außenfläche (42) hat und dicht in dem Inneren der unteren Innenfläche (54) des Rückverbindungsrohrstücks sitzt, wobei eine Schulter (44) zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt gbildet ist, und der Rückverbindungsrohrstückschulter (56) zugewandt ist, und daß ein zusammensinkbares Druckausgleichsmaterial (60) im wesentlichen das Volumen des ringförmigen Zwischenraums (62) zwischen der Rückverbindungsrohrstückschulter (56) und der Hülsenschulter (44) an ihrem Maximumpunkt ausfüllt, wodurch Flüssigkeiten von dem ringförmigen Zwischenraum (62) ausgeschlossen sind, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß bei der relativen Bewegung der Schultern (44, 56) des ersten Bauteils und des Betätigungsgliedes aufeinander zu das Material (60) zusammensinkt, um sein Volumen entsprechend der Volumenverringerung des ringförmigen Zwischenraums (62) zu verringern.

2. Bohrlochkonstruktion (10) nach Anspruch 1, mit einer Einrichtung zum Halten der Verriegelungselemente (18) und des Rückverbindungsrohrohrstücks (14) außen auf der Betätigungshülse (16) unter der unteren geneigten Fläche während des Einführens in das Bohrlochgehäuse (12).

3. Bohrlochkonstruktion (10) nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Einrichtung (38) zum Abdichten zwischen der oberen Außenfläche (42) der Betätigungshülse (16) und der oberen Innenfläche (46) des Rückverbindungsrohrstücks (14) und eine Einrichtung (52) zum Abdichten zwischen der unteren Außenfläche (48) der Betätigungshülse (16) oberhalb der unteren geneigten Fläche und der unteren Innenfläche des Rückverbindungsrohrstücks (14), wodurch ein oberhalb der Betätigungshülse (16) ausgeübter Druck eine Abwärtskraft auf die Betätigungshülse (16) ausübt, um diese nach unten in das Rückverbindungsrohrstück (14) zu bewegen und die Verriegelungselemente (18) in Verriegelungseingriff mit der Aussparung (30) zu bringen.

4. Bohrlochkonstruktion (10) nach jedem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Laufwerkzeug (20) zum Absenken der Betätigungshülse (16), des Rückverbindungsrohrstücks (14) und der Verriegelungselemente (18) in das Bohrlochgehäuse (12), wobei das Laufwerkzeug (20) eine Einrichtung zum Halten der Betätigungshülse (16) auf seiner Außenseite und eine Einrichtung zur Verbindung mit einem Laufzug (22) enthält.