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Steigrohraufhängung für Verrohrungsköpfe von Tiefbohrlöchern Die Erfindung
betrifft eine Steigrohraufhängung für Verrohrungsköpfe von Tiefbohrlöchern mit einem
sich auf dem Verrohrungskopf abstützenden, daran befestigten Rohrträgerkörper, dessen
oberes Ende eine Ausnehmung zur Aufnahme von Rohrhängern aufweist.
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Eine bekannte Steigrohraufhängung weist einen sich auf dem Verrohrungskopf
abstützenden Rohrträgerkörper mit einer senkrechten Bohrung auf, deren oberes Ende
eine konische Stützfläche für einen Einsatz bildet. Dieser Einsatz ist mit zwei
vertikalen Bohrungen versehen, deren untere Enden sich konisch verjüngen und Anlageflächen
für Klemmbacken bilden, die mit einer Zahnung an den Steigrohren angreifen. Die
Klemmbacken weisen eine der sich konisch verjüngenden Bohrungen angepaßte Form auf
und sind dreiteilig ausgebildet, wobei in die oberen Enden der Bohrungen Klemmringe
eingeschraubt sind, welche die Klemmbacken gegen die Steigrohrwandungen pressen.
Bei dieser bekannten Aufhängung werden die Steigrohre nur durch die von den Klemmbacken
ausgeübte Reibung getragen. Außerdem können die Steigrohrstränge, nachdem sie eingebaut
sind, nicht mehr ohne weiteres verdreht werden, was oft erwünscht ist.
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Bei einer anderen bekannten Steigrohraufhängung ist der eine Steigrohrstrang
unmittelbar in den Rohrträgerkörper eingeschraubt, während der andere Steigrohrstrang
in eine Rohrmuffe eingeschraubt ist, die sich auf einer unteren Schulter einer den
Rohrträgerkörper durchsetzenden Bohrung abstützt. Die Rohrmuffe ist mit einem unteren,
radial vorstehenden Flansch versehen, der als Anlage für eine die Rohrmuffe umgebende
Packung einer Stopfbuchse ausgebildet ist. Diese bekannte Vorrichtung ist mit verschiedenen
Mängeln behaftet. Beim Einbau der Steigrohrstränge muß die Ausbruchsicherung vor
dem Einschrauben des ersten Steigrohrstranges in den Rohrträgerkörper entfernt werden.
Weiterhin kann die Aufhängung für den zweiten Steigrohrstrang erst dann mit dem
Steigrohrstrang verbunden werden, wenn der Rohrträgerkörper eingebaut ist. Beim
Einbau dieser bekannten Vorrichtung ist, wie ersichtlich, das obere Ende des Bohrloches
während vieler Zeiträume unkontrolliert offen, so daß Ausbrüche auftreten können.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß die Steigrohre
infolge ihrer Schraubverbindung mit dem Rohrträgerkörper nicht verdreht werden können.
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Diese Nachteile sollen erfindungsgemäß vermieden werden; es soll eine
Steigrohraufhängung geschaffen werden, bei der ein oder mehrere Steigrohrstränge
durch eine Ausbruchsicherung hindurch in das Bohrloch eingeführt und an einem unterhalb
der Ausbruchsicherung befestigten Verrohrungskopf abgedichtet eingebaut werden können.
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Ferner soll der Rohrhänger so ausgebildet sein, daß ein oder mehrere
an einem oberen Ventilaufbau befestigte Steigrohrstränge angehoben oder gesenkt
werden können, ohne die Rohrstränge vom Ventilaufbau zu trennen und die Abdichtung
des die Steigrohrstränge aufnehmenden, innerhalb des Verrohrungskopfes liegenden
Raums zu beeinträchtigen.
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Ferner soll es der neue Rohrhänger möglich machen, ein oder mehrere
Steigrohrstränge, ohne den Ventilaufbau auszubauen, unter Lösung der Rohrstränge
von ihren Ringdichtungen anzuheben, damit unter Aufrechterhaltung der zwischen Verrohrungskopf
und den Steigrohrsträngen bestehenden Abdichtung das Bohrloch stillgelegt werden
kann.
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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Boden
der Ausnehmung im Rohrträgerkörper durch eine ebene, nach oben weisende Stützfläche
gebildet ist, in der ein muffenartiger Rohrhänger zum Aufhängen eines Steigrohrstranges
aufgenomen ist, und daß der Rohrhänger eine nach unten weisende äußere Ringschulter
aufweist, deren Außendurchmesser kleiner als der Bohrungsdurchmesser ist, und daß
der Rohrhänger einen im Außendurchmesser größer als der Bohrungsdurchmesser gehaltenen,
sich auf der Stützfläche der Ausnehmung abstützenden Ring durchsetzt, auf dem sich
die Ringschulter des Rohrhängers abstützt.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung der in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispiele
des Gegenstandes der Erfindung zu entnehmen. In den Zeichnungen ist Fig. 1 ein senkrechter
Schnitt durch einen Verrohrungskopf mit eingebautem Hängeraufbau, Fig. 2, 3, 4 und
5 waagerechte Schnittansichten gemäß den Schnittlinien 2-2, 3-3, 4-4 und 5-5 der
Fig.1. Fig. 6 ein Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform, bei der nur einer
der Rohrstränge zusammen mit dem Ventilaufbau gegenüber dem Verrohrungskopf bewegbar
ist, und Fig.7 ein waagerechter Teilschnitt gemäß der Schnittlinie 7-7 der Fig.
6.
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Der Verrohrungskopf 10 (Fig. 1, 4 und 5) ist am oberen Ende einer
nicht gezeigten Verrohrung befestigt. Seine Bohrung 12 ist an ihrem oberen Ende
bei 14 erweitert. Der erweiterte Teil 14 ist mit dem unteren Ende der Bohrung 12
über eine sich verjüngende kegelstumpfförmige Sitzfläche 16 verbunden. Zwei Dichtungsträger
18 und 20 (Fig. 1, 4 und 5) mit sektorförmigem Querschnitt liegen mit ihren flachen
Seiten 22 und 24 nebeneinander, wenn die Vorrichtung im Verrohrungskopf 10 abgestützt
ist. Die gekrümmten Außenflächen der Dichtungsträger 18 bzw. 20 sind mit :ich nach
unten und innen verjüngenden, kegelig verlaufenden Schulterflächen 26 und 28 versehen,
die auf der Sitzfläche 16 ruhen. Die Dichtungsträger 18 und 20 weisen an ihren kegeligen
Schulterflächen kreisbogenförmige Dichtungselemente 30 und 32 auf. Zwischen den
flachen Seiten 22 und 24 der Dichtungsträger sind Dichtungsstreifen 34 und 36 angeordnet.
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Der Dichtungsträger 18 hat eine senkrechte Ausbohrung 38, die an ihrem
oberen Ende bei 40 mit einer Einsenkung versehen ist, so daß eine nach oben weisende
Schulter 42 gebildet wird. Ein Dichtungsaufbau 43 mit einem eine Packung 46 tragenden
Spaltrin-44 ist in die Einsenkung so eingesetzt, daß der Spaltring an der Schulter
42 anliegt. Oberhalb der Packung 46 ist ein weiterer Spaltring 48 eingesetzt, der
durch eine in das obere Ende der Einsenkung 40 eingeschraubte, mit Außengewinde
versehene Hülse 50 gegen die Packung gepreßt wird. In der Ausbohrung 54 des Dichtungsträgers
20 ist ein ähnlicher Dichtungsaufbau 51 und ein entsprechender Spaltring 52 eingesetzt.
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Ein Rohrträgeraufbau 56 (Fig. 1, 2 und 3) ist oberhalb des oberen
Flansches 58 des Verrohrungskopfes 10 angeordnet und mittels einer in Rillen 60,
62 des Verrohrungskopfes und des Rohrträgeraufbaus 56 angeordneten Ringdichtung
59 abgedichtet. Der Verrohrungskopf 10 und der Rohrträgeraufbau 56 werden durch
Stiftschrauben 63 zusammengehalten, die in den Trägeraufbau 56 eingeschraubt und
unterhalb des Verrohrungskopfflansches 58 mit Muttern 64 versehen sind.
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Der Verrohrungsaufbau 56 wird von zwei senkrechten Bohrungen 65 und
66 durchsetzt. Der obere Teil des Hängeraufbaus weist eine Einsenkung 68 auf, deren
flache Oberfläche 72 zur Abstützung der eigentlichen Rohrhänger 76 und 78 dient.
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Da die Rohrhänger 76 und 78 sich völlig gleichen., wird im folgenden
nur der Rohrhänger 76 beschrieben. Der Rohrhänger 76 ist rohrförmig, und sein größter
Außendurchmesser ist kleiner als der Durchmesser der Bohrung 65 des Rohrträgeraufbaus
56. In der Nähe seines oberen Endes weist der Rohrhänger 76 einen Teil 80 von größerem
Durchmesser auf, so daß eine nach unten weisende Schulter 82 gebildet wird. Der
Rohrhänger ist von einem Spaltring 84 umgeben, dessen oberes Ende an der nach unten
weisenden Schulter 82 und dessen unteres Ende auf der nach oben weisenden Fläche
72 aufliegt. Das untere Ende des Rohrhängers 76 ist mit Innengewinde versehen, in
welches das mit Außengewinde 88 versehene obere Ende des Rohrstrangs 90 eingeschraubt
wird. Der Rohrhänger 76 kann also den Rohrstrang 90 in einer sich durch die Ringdichtung
46 hindurcherstreckenden Stellung abstützen. An der Außenseite des unteren Endes.
des Hängers 76 ist ein Bund 92 angeordnet, der eine äußere Ringnut 94 hat, die einen
Dichtungsring 96 aufnimmt, der an der Wandung der Bohrung 65 anliegt.
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Die besondere Ausgestaltung der den Hänger 76 durchsetzenden Bohrung
ist nicht von ausschlaggebender Wichtigkeit. Im vorliegenden Falle ist die Hängerbohrung
98 so ausgebildet, daß in ihr ein nicht gezeigtes Rückdruckventil abgestützt werden
kann, das, wie noch beschrieben wird, beim. Einbau des Rohrhängers und auch bei
anderen Arbeitsvorgängen Verwendung findet.
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Das obere Ende des Rohrhängers 76 ist mit einem während des Einbaus
des Hängers verwendeten Innengewinde 100 und ferner mit einer konischen Sitzfläche
102 versehen. Ein Dichtungsring 104 liegt auf der Sitzfläche 102 auf, auf welcher
wiederum ein hülsenförmiges Verbindungsglied 106 mit einer untere». nach innen konisch
verlaufenden Fläche 108 aufliegt. Das Verbindungsglied 106 hat eine obere, nach
innen konisch verlaufende Außenfläche 110, auf der ebenfalls ein Dichtungsring 112
aufliegt. Ein gewöhnlich als Weihnachtsbaum bezeichneter Ventilaufbau 114 üblicher
Art ist am oberen Ende des Rohrträgeraufbaus 56 mittels Stiftschrauben befestigt.
Die Stiftschrauben 116 sind im oberen Teil des Aufbaus 56 eingeschraubt und an ihren
oberen, oberhalb des unteren Flansches 118 des Ventilaufbaus vorstehenden Enden
mit Muttern 117 versehen. Der Ventilaufbau 114 weist eine mit der Bohrung 65 des
Rohrträgeraufbaus 56 fluchtende Bohrung 119 auf und ferner eine Bohrung 120, die
mit der Bohrung 66 des Trägeraufbaus fluchtet. Ventilaufbau 114 und der Trägeraufbau56
sind gegeneinander durch eine Dichtung 122 abgedichtet, welche in ringförmigen Nuten
125 und 126 der sich gegenüberliegenden Flächen dieser Teile angeordnet ist. Die
unteren Enden jeder der Bohrungen 119 und 120 sind konisch nach außen erweitert,
so daß konische Sitzflächen 128 gebildet werden, an denen die Dichtungsringe 112
anliegen.
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Bei Beginn des Einbaus der Vorrichtung wird eine Ausbruchssicherung
üblicher Art (nicht gezeigt) an dem oberen Flansch 58 des Verrohrungskopfes 10 befestigt.
Darauf wird der Steigrohrstrang90 zusammengesetzt und durch die Ausbruchssicherung
hindurch in die Verrohrung eingeführt. Anschließend wird der Dichtungsträger 18
auf die letzte Rohrtour des Strangs 90 aufgestreift und der Rohrhänger 76 auf das
obere Ende des Strangs 90 aufgeschraubt. Der Rohrhänger 76 und der Dichtungsträger
18 werden dann durch die Ausbruchssicherung abgesenkt. Der andere Rohrstrang 130,
der Dichtungsträger 20 und der Rohrträger 78 werden in ähnlicher Weise zusammengebaut
und durch die Ausbruchssicherung abgesenkt. Die Dichtungsträger 18 und 20 werden
so auf der konischen Sitzfläche 16 des Verrohrungskopfes 10 abgestützt und dort
in geeigneter Weise in ihrer Lage gesichert, beispielsweise mittels der Halteschrauben
132 (s. Fig.5), welche sich radial durch den Flansch 58 hindurch in Öffnungen 134
der Dichtungsträger 18 und 20 erstrecken. Dann werden Rückdruckventile in beide
Hänger 76 und 78 eingebaut, so daß das Bohrloch
völlig abgedichtet
ist, und zwar einerseits durch die nicht gezeigten Rückdruckventile und andererseits
durch die Dichtungsaufbauten 43 und 51 sowie die Dichtungen 30, 32, 34 und 36. Die
Ausbruchssicherung kann dann ausgebaut werden.
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Nach dem Ausbau der Ausbruchssicherung wird der Trägeraufbau 56 auf
die oberen Enden der Rohrhänger 76 und 78 aufgesetzt und mit dem Flansch 58 des
Verrohrungskopfes 10 verbunden. Eine nicht gezeigte Anhebevorrichtung wird dann
in das Gewinde 100 am oberen Ende des Rohrhängers 76 eingeschraubt und der Hänger
mit dem an ihm abgestützten Rohrstrang 90 angehoben. Der Spaltring 84 wird dann
am Hänger 76 zwischen dem Bund 92 und der nach unten weisenden Schulter 82 angebracht.
Danach wird der Hänger 76 wieder abgesenkt, bis der Ring 84 auf der Fläche 72 des
Rohrträgeraufbaus 56 aufliegt. Ein weiterer Spaltring 84 wird dann am Hänger 78
in ähnlicher Weise eingebaut, so daß auch der zweite Rohrstrang durch den Trägeraufbau
56 abgestützt ist. Darauf wird das Verbindungsstück 106 am oberen Ende des Rohrhängers
76 und ein ähnliches Verbindungsstück am oberen Ende des Rohrhängers 78 angebracht.
Anschließend wird der Ventilaufbau 114 auf das obere Ende des Trägeraufbaus 56 aufgeschraubt.
Die Rückdruckventile können dann aus den Hängern 76 und 78 entfernt werden, worauf
die zum Inbetriebsetzen des Bohrlochs erforderlichen Arbeitsgänge durchgeführt werden
können.
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Es ist also ersichtlich, daß mit der oben beschriebenen Vorrichtung
die Steigrohrstränge 90 und 130 fest mit dem Ventilaufbau verbunden sind und daß
nach Lösen der Muttern 64 der Ventilaufbau und die an ihm sitzenden Rohrstränge
90 und 130 sicher angehoben und abgesenkt werden können, ohne daß dabei die zwischen
dem Verrohrungskopf und den Steigrohrsträngen bestehenden Dichtungen zerstört werden.
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In der in Fig. 6 gezeigten abgewandelten Ausführungsform ist das in
der Zeichnung rechts liegende Steigrohr 140 in der in den an Hand der Fig. 1 und
4 beschriebenen Weise eingebaut, so daß es zusammen mit dem Ventilaufbau 114 bewegt
werden kann. Das linke Rohr 142 ist jedoch mit dem Verrohrungskopf 10 verbunden.
Bei dieser Vorrichtung ist der Dichtungsträger 18 in der gleichen Weise ausgeführt
wie der entsprechende Dichtungsträger gemäß Fig.1. Der zweite Träger 144 ist an
seiner Außenseite in der gleichen Weise ausgebildet wie der Dichtungsträger 20.
Seine Bohrung ist jedoch in der gleichen Weise ausgebildet wie die der Rohrhänger
76 oder 78. Das Rohr 142 ist in das untere Ende des Trägers 144 bei 146 eingeschraubt.
Der Trägeraufbau 56a weist in diesem Falle eine Bohrung 148 auf, die der Bohrung
65 der zuerst beschriebenen Ausführungsform entspricht und eine Einsenkung 68a aufweist,
die eine flache Oberfläche 72a hat. Die zweite Bohrung 150 des Trägeraufbaus 56a
ist oben und unten mit konischen Sitzflächen 152 und 154 versehen, die zur Aufnahme
von Verbindungsgliedern 156 und 158 dienen, um eine Verbindung mit der Bohrung 160
des Ventilaufbaus 114 und mit der durch den Träger 144 gehenden Bohrung herzustellen.
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Es ist ersichtlich, daß bei dem letzterwähnten Ausführungsbeispiel
nur der Rohrstrang 140 mit dem Ventilaufbau verbunden und zusammen mit diesem bewegbar
ist, Wenn der Trägeraufbau 56 a vom Verrohrungskopf 10 gelöst wird, um den Rohrstrang
140 manipulieren zu können, kann in den Träger 144 ein Rückschlagventil eingebaut
werden, um das obere Ende des Rohrstranges 142 zu verschließen.