DE2423346A1

DE2423346A1 - Verfahren und vorrichtung zur vermeidung einer abnutzung an einer unterwasserbohrkopfeinheit

Info

Publication number: DE2423346A1
Application number: DE2423346A
Authority: DE
Inventors: Bruce J Watkins
Original assignee: Regan Forge and Engineering Co
Current assignee: Regan Forge and Engineering Co
Priority date: 1973-06-21
Filing date: 1974-05-14
Publication date: 1975-01-16
Also published as: GB1429070A; FR2234449B3; US3884298A; DE2423346C2; FR2234449A1

Description

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REGAN FORGE & ENGINEERING COMPANY

Verfahren und Vorrichtung zur Vermeidung einer Abnutzung an einer Unterwasser - Bohrkopfeinheit .

Priorität: 21. Juni 1973; USA, Serial Number 372 169

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermeidung einer Abnutzung an Unterwasser-Bohrkopfeinheiten.

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Zur Ölbohrung werden Ausblas- bzw. Ausbruchsventile , die nachstehend als B.0.P.-Zugrohre oder - Schachte bezeichnet sind, an Unterwasser-Bohrkopfeinheiten befestigt, um den Druck innerhalb des Schacht-Bohrlochs beizubehalten, welches mit der Bohrkopf-Einheit in Verbindung steht und außerdem Fasser von dem Bohrloch fernzuhalten. Im allgemeinen enthalten derartige Anordnungen Kuge!verbindungen an der Oberseite, die ein Steigrohr aufnehmen, welches einen Bohrrohrstrang trägt, das zur Ausführung der Bohrungen verwendet wird. Der Rohrstrang verläuft durch einen konventionellen B.0.P.-Schacht abwärts in das Schacht-Bohrloch.

Da das Schiff oder die Plattform an der Oberfläche, die diese Tätigkeiten ausführen, sich gegenüber der Bohrkopfeinheit bewegt oder um diese herumschwimmt, biegt sich der vergleichsweise lange Rohrstrang aufgrund verschiedener Winkel zwischen der Bohrkopfeinheit und dem Schiff oder der Plattform. Der Rohrstrang, der sich während der Bohrtätigkeit dreht, kann selbst im unteren Teil der Kugelverbindung selbst oder im oberen Teil der stationären Bohrkopfeinheit eine Nut oder dergleichen aufweisen. Ist es erforderlich, den Rohrstrang herauszuziehen, so kann er festgefahren sein und es erweist sich äusserst schwierig, wenn nicht unmöglich, ihn herauszuziehen. Außerdem kann eine Abnutzung bzw. ein Abschliff an jeder Stelle , sogar am Rohr selbst , auftreten. Eine derartige Abnutzung kann die gesamte Bohrtätigkeit schwächen und ist äusserst unerwünscht.

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Es wurde bereits vorgeschlagen, die B.O.P. - Zugrohre oder - Schächte mit einer stationären Schutzeinrichtung gegen Abnutzung zu versehen, die mit dem Bohrrohr in Berührung bzw. in Eingriff steht. Es ist jedoch bei der Bohrtätigkeit notwendig, Werkzeuge oder dergleichen durch die Zugrohre nach unten in das Bohrloch zu verbringen. Eine derartige stationäre Schutzeinrichtung gegen Verschleiß begrenzt die Durchführung derartiger Werkzeuge und muß entfernt werden, bevor die Bohrungen ausgeführt werden.

Der Erfindung liegt daher in erster Linie die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verhinderung eines Verschleißes bzw. einer Abnutzung an einer Unterwasser-Bohrkopfeinheit während der Bohrtätigkeit von einem auf der Wasseroberfläche schwimmenden Schiff oder einer Plattform aus zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von der Wasseroberfläche eine hydraulische Flüssigkeit unter Druck und in Flüssigkeitsverbindung mit allen Kolben gleichzeitig zur selektiven Bewegung der Kolben aus einer ersten Stellung, in der die von den Kolben getragenen Verschleißpuffer gegen den Rohrstrang anliegen und diesen berühren, in eine zweite Stellung, in welcher die Verschleißpuffer außer Berührung mit dem Rohrstrang stehen, eingeführt wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. .

Vorteilhafterweise schafft die Erfindung eine Vorrichtung, bei der die Werkzeuge oder dergleichen durch die Schutzvorrichtung von der Wasseroberfläche in das Bohrloch eingesetzt bzw. durchgeführt werden können. Es ist vorteilhaft, daß die erfindungsgemäße

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Vorrichtung in einer Entfernung von der Wasseroberfläche betätigt-werden kann bzw. daß Werkzeuge oder dergleichen in einer Entfernung von der Wasseroberfläche eingeführt werden können. Weiter vorteilhaft ist, daß die Bewegung zwischen dem Rohrstrang und der Bohrkopfeinheit eingeschränkt wird und schließlich ein schneller und leichter Austausch beliebiger Teile der Schutzvorrichtung während der Bohrtätigkeit ausgeführt werden kann.

Gemäß der Erfindung ist ein B.0.P.-Zugrohr auf einer Unterwasser-Bohrkopfeinheit angeordnet, welche einen durch die Bohrkopfeinheit verlaufenden Rohrstrang enthält. An dem B.0.P.-Zugrohr sind eine Vielzahl von Kolben in Abstand zueinander angeordnet und können in einer im wesentlichen senkrechten Richtung zur mittleren Längsachse des Rohrstrangs bewegt werden. Jeder Kolben trägt einen, entfernbaren Verschleißpuffer und alle Kolben sind gleichzeitig aus einer ersten Stellung , in der sie sich außer Berührung mit dem Rohrstrang befinden, in eine zweite Stellung bewegbar, in der die Verschleißpuffer am Rohrstrang anliegen und ihn umgeben, um dessen Bewegung einzuschränken. Auf diese Weise wird jeder Verschleiß bzw. jeder Abrieb des Rohrstrangs gegenüber dem B.0.P.-Zugrohr von den Verschleißpuffern aufgenommen, die entfernt und im Bedarfsfall ausgetauscht werden können. Eine hydraulische Flüssigkeit kann zur Fernbetätigung der Kolben zwischen den beiden Stellungen benützt werden.

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Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, die im allgemeinen über einem Unterwasserbohrloch auf einer Bohrkopfeinheit befestigt ist,

Figur 2 eine teilweise im Schnitt gehaltene Aufsicht auf einen Teil der Vorrichtung gemäß Fig. 1 entlang der Linie II - II ,

Figur 3 eine Fig. 2 ähnliche Ansicht, welche die Bewegung der Kolben darstellt,

Figur 4 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht eines Kolbens gemäß den Fig. 2 und entlang der Linie IV - IV ,

Figur 5 eine Einzelheiten wiedergebende Schnittansicht der Vorrichtung entsprechend Fig. entlang der Linien V - V ,

Figur 6 eine Einzelheiten wiedergebende Schnittansicht ähnlich Fig. 4 zur Veranschaulichung der Bewegung bestimmter Teile und

Figur 7 eine teilweise im Schnitt gehaltene Aufsicht entlang der Linien VII - VII in Fig. 4.

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In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 ist ein Bohrloch 10 dargestellt, das von einer nichtgezeigten schwimmenden Plattform, einem Turm, einem Schiff oder dergleichen , die sich an der Meeresoberfläche in an sich bekannter Weise befinden, in den Meeresboden 11 am Grunde eines Ozeans 12 gebohrt ist.

Das Bohrloch 10 weist über sich einen konventionellen Bohrkopf 13 auf, der einen Bohr-Einstellehrring bzw. einen Bohrungs-Führungsring l4 mir einer oberen tellerförmigen Schulter 15 umfasst. Der Einstelllehrring l4 enthält normalerweise eine in Fig. 1 nicht dargestellte mittlere Bohrung mit ebenfalls aus Fig. 1 nicht ersichtlichen seitlichen Durchgängen bzw. Querdurchgängen, die durch den Einstelllehrring reichen und mit dem Meer 12 in Verbindung stehen; die Durchgänge und die Bohrung können in an sich bekannter Weise mit Beton gefüllt werden.

Der Bohr-Einstellehrring l4 weist über sich einen Führuügs- Stützrahmen l6 mit einem sich nach unten erstreckenden zylindrischen äusseren Bohrrohr 171 welches an seinem oberen Ende mit einem auf der Schulter 15 des Einstellehrrings lk sitzenden Zwischenabschnitt l8 in der gezeigten Weise verbunden ist. In dem Einstellehrring l4 ist eine nicht sichtbare Aufhängung für ein inneres Bohrrohr zur Halterung eines herabhängenden inneren Bohrrohrs 19 angeordnet, welches sich in das Bohrloch 10 zur Aufnahme von Beton erstreckt, der sich zwischen dem Bohrrohr 19 und dem Bohrloch 10 in bekannter Weise befindet.

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Der Zwischenabschnitt l8 ist mit einem oberen rechteckigen Teil 20 verbunden. Der obere Teil 20 weist eine Vielzahl von vertikalen und sich nach oben erstreckenden Führungsstangen 21 mit Kabelbefestigungen 22 an ihren oberen Enden auf, an -welchen Kabel 23 der Oberflächen-Plattform oder des Schiffes in bekannter Weise befestigt sind·

Eine bekannte Christbaumeinheit 24 mit einer unteren Führung 25 * die ihrerseits einen unteren rohrförmigen Vorsprung 26 aufweist, ist in einer flüssigkeitsverbindenden Anordnung mit dem Bohrrohr 19 vorgesehen. Die Einheit 24 weist eine Vielzahl bekannter Ausbruchsventile bzw. Ausblaseventile 27 auf, die an der Einheit 24 unterhalb einer Vielzahl von in Abstand zueinander befindlichen oberen Führungselementen 28 befestigt sind. Das unterste Ausblaseventil 27 besitzt bekannte Flüssigkeits-Zuführungs-und Rückführungsleitungen, die in der Zeichnung nicht dargestellt und in bekannter Weise an das Ausblaseventil angeschlossen sind.

Die Einheit 24 wird von der Oberfläche entlang von Kabeln 23 und auf Führungsstangen 21 abgesenkt, um durch eine Vielzahl von konischen Führungselementen 29 » die von Führungselementen 25» 28 getragen werden, und ganz oben befindlichen Führungsarmen 30 ausgerichtet bzw. zentriert zu werden; der untere rohrförmige Vorsprung 26 reicht in die Mittelbohrung des Führungs-Stützrahmens l6. Die Füh-

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rungsarme 30 tragen eine Verbindungseinrichtung bzw. Schlauchverbindung 31 » die Flüssigkeit-Steuerleitungen für die Ausblaseventile aufweist - es ist nur die Leitung 32 dargestellt - , um das Öffnen und Schliessen der Ausblaseventile 27 vom Schiff oder der Plattform an der Meeresoberfläche in bekannter Weise zu steuern₍

Durch die Führungselemente 28 hindurch ist eine Verbindung 33 vorgesehen, um das ganz oben gelegene Ausblaseventil 27 an dem unteren Ende eines Werkzeugs 3*t zur Halterung der Aufhängung zu befestigen. Das Werkzeug 3*t kann geeignete Klinken- bzw. Sperreinrichtungen zur Ankupplung an einem Bohrrohr-Betriebswerkzeug aufweisen, wie dies bekannt ist.

Das obere Ende des Werkzeugs 3^t ist mit dem unteren Ende einer Steigleitung 35 verbunden, die vom Schiff oder der Plattform an der Meeresoberfläche herunterführt. Das Steigrohr 35 kann eine Gabelung 36 aufweisen, die um das Steigrohr 35 reicht und der Befestigung von Flüssigkeitsleitungen 37» 38 von der Verbindungseinrichtung 31 zum Steigrohr 35 in bekannter Weise dient.

Ein drehbarer Strang eines Bohrrohrs 39 oder dergleichen , welches in der Zeichnung gestrichelt dargestellt ist, erstreckt sich in der Mitte des Steigrohrs 35 und des Bohrkopfs 13 nach unten; das untere Ende des untersten Rohrs dieses Strangs ist mit dem im Werkzeug 3^ zur Halterung der Aufhängung angeordneten Werkzeug zum Antreiben des Bohrrohrs verbunden und es ist seinerseits mit dem Schacht-Bohrloch 10 in bekannter Weise verbunden.

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Das Steigrohr 35 gemäß Fig. 1 steht mit einer konventionellen Tiefsee-Leitungsverbindung bzw. - Verriegelungseinrichtung 40 in einer Sp.errklinkenverriegelung; die Verriegelungs-oder Sperrklinkeneinrichtung 40 besitzt eine in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnete Kugelverbindung bzw. Kugellagerverbindung 4l zur Ermöglichung einer Schwenkbewegung des Steigrohrs 35 in bekannter Weise. In der US-PS 3 332 484 ist eine geeignete Kuge!verbindung 4l beschrieben, die hier verwendet werden kann. Die Verriegelungseinrichtung 40 ist betrieblich mit einer B.O.P.-Einrichtung, beispielsweise einem B.0.P.-Zugrohr oder Schacht 42 verbunden, der gemäß der Erfindung angeordnet und aufgebaut ist; der Aufbau des Zugrohrs oder Schachts 42 wird nachstehend näher erläutert.

Vorstehend wurde eine konventionelle Einrichtung für Unterwasserarbeiten beschrieben. In den Fig.2 bis 7 ist das B.0.P.-Rohr näher erläutert.

Er-findungsgemäß soll insbesondere eine Einrichtung zur Vermeidung einer Abnutzung bzw. eines Verschleisses vorgesehen werden, um die Bohrkopf-Einrichtung zu schützen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist eine derartige Schutzvorrichtung ein B.O.P.- Zugrohr 42 gemäß Fig. 2 auf, das ein Gehäuse 43 mit einer Vielzahl von Druckkolben-Kammern 44 enthält, die mit einer inneren Kammer 45 des Gehäuses 43 in einer Flüssigkeitsverbindung stehen und die im allgemeinen um 9o° in Abstand zueinander angeordnet sind. Die Gesamtzahl der Anordnung dieser Kammern kann natürlich variieren.

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Jede Kammer 44 steht mit einem Kolben 46 in Verbindung, wobei in jeder Kammer 44 ein Kolben 46 angeordnet ist. Geeignete Ringnuten 48 können im Gehäuse 43 vorgesehen sein und umschliessen mit in ihnen befindlichen O-Ringen 49 den Kolben 46 zur Unterstützung der Kolben 46 während deren Ausdehnung und Zurückbevegung. Der Kopf 50 jedes Kolbens 46 weist zwei im allgemeinen bogenförmig geformte Führungsarme oder Backen 51» 52 auf. Zwischen den Backen 51, 52 befindet sich eine Gleit- bzw. Verschleißlag33f> fanne oder Puffer 53 und ist betrieblich mit dem Kopf 50 ( Fig. 3 ) verbunden. Jeder Verschleißpuffer 53 weist im allgemeinen eine bogenförmige Innenfläche 54 auf, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Aus Fig. 2 ergibt sich, daß bei einer Ausdehnung der Kolben 46 die Fläche 54 am Rohr 39 anliegt und es umgibt, um dessen Bewegung zu begrenzen und den eingangs erwähnten Verschleiß bzw. Abrieb zu verhindern. Wie nachstehend näher erläutert wird, überlappt die Spitze 55 jedes Backens die Spitze 55 des benachbarten Bakkens und ist gegenüber der Spitze des benachbarten Backens versetzt; beispielsweise überlappt die Spitze 55 des in Fig. 2 erkennbaren Backens 51 am Kolben 4b auf der rechten Seite die Spitze 55 des Backens 51 des sich auf der linken Seite befindlichen Kolbens. Die Spitze 55 des Backens 52 des linker Hand befindlichen Kolbens 46 überlappt die Spitze 55 des sich auf der rechten Seite befindlichen Backens 52. Das gleiche trifft auf die übrigen Backen 5I, 52 zu, die in Fig. 2 nicht erkennbar sind. Die Backen 51, 52 sind in solcher Weise an den Köpfen 50 plaziert, damit diese sich überlappenden Beziehungen ergeben.

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Bei einem selektiven Anlegen einer Flüssigkeit, beispielsweise einer hydraulischen Flüssigkeit - dies wird nachstehend näher erläutert - von der Oberfläche, wobei eine derartige Vorbindung durch jede geeignete Einrichtung vorgesehen werden kann, können die Kolben 47 selektiv ausgedehnt und zurückgezogen werden, um an dem in Fig. 2 ersichtlichen Rohr 39 anzugreifen und dann das Rohr 39 gemäß Fig. 3 aus diesem Eingriff freizugeben. Die Puffer bzw. Lagerpfannen 531 54 können im Bedarfsfall entfernt und ersetzt werden. Der selektive Eingriff und die selektive Freigabe des Rohrs 39 gestattet es, werkzeuge oder dergleichen durch den Schacht 42 in das Schacht-Bohrloch 10 hinabgeführt werden kennen. Dies bedeutet, daß gemäß Fig. 3 die Kammer 45 größer als der Innendurchmesser des Steigrohrs 35 ist, so daß jeder durch das Steigrohr 35 hinabgesandte Gegenstand an der Kammer 45 vorbeigelangen kann.

Während der Bohrtätigkeit kann das Schiff oder die Plattform, von der diese Tätigkeit ausgeführt wird, gegenüber dem Steigrohr 35 und dem Rohrstrang 39 auf der Meeresoberfläche schwimmen. Gleichzeitig verbleibt der Bohrkopf 13 natürlich stationär. Da sich das Rohr 39 dreht, trägt das Rohr 39 während den üblichen Bohroperationen in dem Fall, in dem es keine Einrichtung zur Verhinderung eines Verschleisses bzw. Abriebs in der oben erläuterten Weise verwendet, entweder im unteren Teil der Kugelverbindung 41 der Verriegelung 40 oder im oberen Teil des Bohrkopfes in der oben erläuterten Weise eine Keilnut.

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Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Verhinderung eines Verschleisses bzw. Abriebs wirkt somit als Schutzvorrichtung und verhindert einen Abrieb bzw. Verschleiß am Rohr 39 oder an jedem beliebigen Teil des Bohrkopfes 13. Ein Abrieb würde bezüglich der Puffer 53 auftreten. Diese Puffer 53 können im Bedarfsfall ersetzt und zurückgezogen werden, um den Durchgang von Werkzeugen, Rohren, Bohrern usw. hierdurch zu erlauben.

Die hydraulischen Kolben ermöglichen es, die Puffer 53 gegen das Rohr 39 zu bewegen bzw. zu sperren und ein Wackeln bzw. eine Bewegung des Rohres 39 zu begrenzen und gleichzeitig einen Abrieb bzw. Verschleiß zwischen dem Rohr 39 und den Bohrrohrauf hängung en kleineren Durchmessers weiter unten auf das Schacht-Bohrloch 10 zu , d.h. jedem konzentrischen Bohrrohr, das durch konzentrische Bohrrohr-Aufhängungseinrichtungen in dem Bohrkopf 13 unterhalb des B.0.P.-Schachts 42 aufgehängt ist, zu verhindern. Da die Führungsarme 51» 52 in der oben erläuterten Weise sich gegenseitig überlappen, wird eine Vertikalbewegung des Rohrs 39 verhindert, wenn es mit den Puffern 53 in Eingriff steht.

Ferner sind erfindungsgemäß Einrichtungen zur Betätigung der Kolben 46 vorgesehen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist diese Betätigungseinrichtung einen Kolben 46 gemäß Fig. 4 auf, der ein im wesentlichen zylindrisches Außengehäuse 56 besitzt, das durch eine Endplatte 57 abgeschlossen ist. Geeignete Schrauben 58 oder dergleichen können zur lösbaren Befestigung der Platte 57 am Gehäuse 56 verwendet werden.

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Das Außengehäuse 56 umschliesst ein im wesentlichen zylindrisches Innengehäuse 59· Ein oder mehrere geeignete O-Ringe 60 können in Ringnuten 6l vorgesehen sein, die um die Außenfläche des Innengehäuses 59 verlaufen» In ähnlicher Weise sind O-Ringe, bei spielsweise ein O-Ring 62 in einer Ringnut bzw« ringförmigexi Rille 63 vorgesehen, die um die Aussenfläche eines sich nach innen erstreckenden , reduzierten Abschnitts 64 einer Endplatte bzw. Seitenplatte verläuft* Wie sich aus Fig. 4 ergibt, stößt die Stirnseite des reduzierten Abschnitts 64 gegen das rückwärtige Ende des Innengehäuses 59 an, während das rückwärtige Ende des Außengehäuses 56 an dem Außenumfang des reduzierten Abschnitts und der Stirnseite der Endplatte 57 anliegt.

Ein Teil des Außenumfangs 65 des Innengehäuses 59 ist weggeschnitten, um einen Durchgang 66 zwischen dem Äussenumfang und der inneren zylindrischen Wand 67 des Außengehäuses zu schaffen. Wie sich aus Fig.4 ergibt, steht der Durchgang 66 mit dem Durchgang in einer Verbindung für eine Flüssigkeit, wobei sich der Durchgang 68 im allgemeinen senkrecht zum Durchgang 66 erstreckt und im äusseren Gehäuse 56 gebildet wird. Der Durchgang bzw. Kanal 68 erstreckt sich nicht über seinen gesamten Verlauf durch das Außengehäuse 58, sondern steht mit einem Durchgang bzw. Kanal 59 in. Verbindung bzw. in Flüssigkeitsverbindung; der Durchgang 69 ist hierbei im vorderen Ende des Außengehäuses 56 atisgebildet, dessen Ende gegen die rückwärtige Stirnfläche 70 eines im wesentlichen zylindrischen Glieds 57 anstößt. Das Glied 71 umgibt gleichfalls das vordere Ende des Innengehäuses 591

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wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, und weist einen Durchgang 72 auf, der mit dem Durchgang bzw. Kanal 69 im Außengehäuse 56 axial ausgefluchtet ist. Die zueinander ausgefluchteten Durchgänge 69»

72 verlaufen somit im wesentlichen parallel zum Durchgang 66. Ein weiterer Durchgang bzw. Kanal

73 ist durch das Glied Jl hindurch vorgesehen. Die in diesen letztgenannten Durchgang 73 führende Öffnung ist durch einen Verschlußstopfen 75» beispielsweise durch eine Schweißkuppe oder dergleichen verschlossen. Eine Leitungsabzweigung l49 ist zwischen dem Verschlußstopfen 75 "und dem Kanal 73 vorgesehen und steht mit diesen in einer Flüssigkeit s-Verbindung.

Gemäß Fig. 4 ist ein Hülsenglied 76 mit einer axialen Öffnung 77 zwischen den Kanälen 69 und 72 angeordnet. Dies wird dadurch erreicht, daß der Kanal 69 größeren Durchmesser als der Kanal 72 aufweist und die Öffnung in den abgeflachten Kanal, beispielsweise am abgeflachten bzw. abgeschrägten Abschnitt 78/ führt. Das Hülsenglied 76 enthält einen vergrößerten Kopfabschnitt 79 und einen integralen, reduzierten Abschnitt 80. Der Kopfabschnitt 79 stößt an den abgeschrägten Abschnitt 78 mit dem reduzierten Teil 80 an, welcher sich in den Kanal 72 erstreckt. Eine Vielzahl geeigneter O-Ringe 8l oder dergleichen können in Ringnuten 82 vorgesehen sein, die entlang des Hülsenglieds 76 verlaufen. Auf diese Weise kann ein Flüssigkeitstrom zwischen den Kanälen 72, 73 > 69 durch die Öffnung 77 im Hülsenglied 76 ohne einem Leck zwischen den Elementen 71 j 56 und 69 gebildeten Verbindungen vorhanden sein.

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Ein Hülsenglied 76' und Kanäle 69', 72', 73' am Boden des Querschnitts des Innengehäuses 56 und des Glieds 71 sind,dem Teil 76 und den Kanälen 69* 72 und 73 jeweils ähnlich. Anstelle des Kanals 69*1 der mit dem dem Kanal 68 ähnlichen Kanal in Verbindung steht, ist ein Kanal 83 im Innengehäuse 56 angeordnet, der sich im wesentlichen parallel zum Kanal 66 erstreckt und mit einem Ende mit dem Kanal 69' und mit seinem anderen Ende mit einem Kanal 84 in Verbindung steht, wobei der Kanal 84 sich im wesentlichen senkrecht zum Kanal 83 befindet und sich an der Stoßstelle der Seitenplatte 571 des Außengehäuses 56 und des inneren Gehäuses 59 in der gezeigten Weise öffnet. Eine Flüssigkeit kann zwischen diesen Teilen fliessen,wie es nachstehend erläutert ist.

Eine Ringnut 87 kann in der inneren Umfangswand des Teils 71 zur Aufnahme eines O-Rings 89 vorgesehen sein.

Der Kopf 50 wird durch einen Gleitring zusammengedrückt bzw. zusammengehalten, welcher die Form eines ringförmigen Glieds 90 aufweist, und das vordere Ende des Tnnengehäuses 59 umgibt, wie es insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich ist. Das Ringglied 90 enthält einen sich ringförmig erstreckenden Kanal 91» der an der Innenfläche des Glieds 90 ausgebildet ist und das Ende 93 von zwei einander gegenüberliegenden Anschlägen 92 oder dergleichen aufnimmt. Biese Anschläge 92 stoßen an der vorderen Stirnfläche des Inneugehäuses 59 an und weisen

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längliche Nuten 9¹I an ihren vorderen Flächen 95 auf. Diese Nuten 9¹I sind zur Aufnahme der Stielansätze von Schrauben oder Bolzen 96 ausgelegt ( Fig. 7 )·

Jeder Puffer 53 enthält einen rohrförmigen'Abschnitt 971 der in eine kreisförmige Ausnehmung 98 eines ringförmigen Glieds 99 passt. Aus Fig. 5 ergibt sich, daß der Umfang 100 des Glieds 99 in die innere Umfangswand 101 des Ringglieds 90 passt, während es gegen die vorderen Flächen 95 der Anschläge 92 anstößt. In dem ringförmigen Glied 99 können zur Aufnahme der Köpfe 103 der Schrauben bzw. Bolzen 96 versenkte Öffnungen 102 vorgesehen sein, wobei die Stielansätze derSchrauben durch entsprechende Offnungen im Glied 99 in die Schlitze 9^ hineingeschraubt sind. Die Anschläge 92 können aufgrund der Schrauben 96 gegenüber dein Glied 99 entlang der Nuten 9^ gleiten.

Die Puffer 53 können am Glied 99 entfernbar befestigt sein , indem eine Vielzahl von versenkten Öffnungen 104 an der Außenfläche des Glieds 99 zur Aufnahme von Schrauben IO5 vorgesehen werden. Die Köpfe IO6 stoßen gegen die Fläche IO7 des Glieds 99 an und deren Schaftansätze IO8 sind in das Glied 99 eingeschraubt, wie es sich auch aus Fig. 4 ergibt.

Aus Fig. k läßt sich erkennen, daß jeder Führungsarm oder Backen 51» 52 einen äusseren Spitzen- oder Armabschnitt 109 aufweist, der einteilig mit einem abgebogenen oder abgesetzten inneren Armabschnitt 110 ausgebildet ist. Ein Ende 111

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des Artnabschnitts 110 ist fest am Außenumfang 112 des Ringglieds 90 angebracht. An den Backen 51»52 kann eine Vielzahl von Winkel-Verstärkungsplatten 113 befestigt sein, die sich in Richtung auf das Innengehäuse 59 erstrecken und an diesem in der gezeigten Weise anstoßen.

Im Außenumfang 65 des reduzierten Endes II5 sind, wie sich insbesondere aus Fig. 7 erkennen läßt, auf beiden Seiten Nuten Il4 ausgebildet; ähnliche Nuten 114¹ können im Kopf 50 vorgesehen sein. Das Ringglied 90 stößt gegen die Schulter II6 des Endes 115 an. Eine Öffnung 117 erstreckt sich durch jede Seite des Ringgliedes 90> in de^r ein Stift II8 fest angeordnet ist. Wenn sich die Stifte II8 in den Nuten 11*1 und Il4' befinden, werden die Puffer bzw. Auflagen 53 entsprechend gegenüber der Achse des Bohrlochs 10, d.h. des Rohrs 39 ausgerichtet.

Das Ende 111 des Armabschnitts 110 weist an seiner Außenfläche einen Vertiefungsabschnitt 119 auf,der der Spitze eines Anschlags 120 einen Sitz liefert, wobei der Anschlag 120 in einer Öffnung 121 des Glieds 71 gleitfähig angeordnet ist. Der Anschlag 120 weist außerdem einen Schlitz 122 zur Aufnahme der Spitze 123 eines Gewindebolzens 124 auf, der in die Öffnung 125 des Glieds 71 eingeschraubt ist und sich im wesentlichen senkrecht zur Öffnung erstreckt» Der Anschlag 120 ist gegenüber der Spitze 123 des Bolzens 125 aufgrund des Schlitzes 122 bewegbar.

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Ein Durchgang bzw. Kanal 126 verläuft im wesentlichen senkrecht zur Öffnung 121 durch das Glied 71. Im Kanal 126 ist ein Dorn 127 angeordnet und weist umfangsmässig mehrere O-Ringe 128 auf. Koaxial zum Dorn bzw. zum Kanal 126 ist ein Kanal 129 va.±t größerem Durchmesser ausgerichtet. Der Sechskant-Kopfabschnitt 130 des Dorns 127 stößt an der Schulter des Kanals 129 an und ist in diesen eingeschraubt. Eine Freigabe des Dorns 127 läßt den Anschlag 120 entlang des Schlitzes 122 nach unten gleiten und das Ende 111 des Armabschnitts 110 wird freigegeben.

Gemäß den Fig. 4 bis 6 erstreckt sich ein axialer Kanal 132 durch das Innengehäuse 59 und steht an der hinteren Seite mit einer Öffnung 133 in der Seitenplatte 57 sowie an der Vorderseite oder dem vorderen Ende mit einem Raum 134 zwischen den Anschlägen 92 in Verbindung. Der Kanal 132 weist einen ersten Abschnitt 135 auf, der größeren Durchmesser als ein zweiter Abschnitt I36 besitzt. Der erste Abschnitt 135 ist an der Innenseite mit einem Gewinde versehen, wie dies beispielsweise durch die Gewindegänge 137 dargestellt ist; ein Dorn I38 befindet sich im Kanal 132. Der Dorn 138 weist einen ersten Gewindeabschnitt 139 mit einem gegenüber einem zweiten Abschnitt größeren Durchmesser auf. Die Spitze des Dorns läuft spitz zu, wie dies durch den «ich verjüngenden Abschnitt l4l dargestellt ist. In geeigneten Nuten um den Umfang des zweiten Abschnitts l40 sind eine Vielzahl von O-Ringen l42 angeordnet, um eine Flüssigkeitsdichtung des hinteren Teils gegenüber der Öffnung 133 zu schaffen. Am Eingang der Öffnung ist zur Aufnahme eines mit Gewinde versehenen , hinterschnittenen VerschlußStopfens l44 ein Sitz l43 vorge-

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sehen, wobei der Vorschlußstopfen l44 in einteiliger Ausbildung eine sechseckige bzw. sechskantige Schraubenmutter 1A5 umfasst. Der erste Abschnitt 139 des Dorns I38 weist eine sechseckige Öffnung l48 zur Aufnahme eines Sechskantstiftschlüssels oder dergleichen auf, so daß der Dorn aus dem Gewindeabschnitt 135 herausgeschraubt werden kann. Durch die Entfernung des Verschlußstopfens l44 mittels der sechskantigen Schraubenmutter l45 kann der Stift 138 durch die sechseckige Öffnung l48 losgeschraubt und auf diese Weise aus dem Kanal 132 heraus bewegt werden.

Der Dorn 138 trennt aufgrund des sich verjüngenden Abschnitts l4l die Anschläge 92, wenn er sich im Raum 134 ( Fig. 5 ) befindet. Wenn der Dorn 138 nach Entfernung des Stopfens l44 ( Fig. 6 ) herausgezogen ist, bewegen sich die Anschläge 92 nach innen und geben das Ringglied 90 frei. Die Endplatte 57 kann nun durch Lösen der Schrauben 58 entfernt werden und das gesamte Innengehäuse 59 j welches die Puffer bzw. Auflageelemente 53 trägt, kann herausgestoßen werden; die Puffer- bzw. Lagerelemente 53 können dann durch Lösung der Schrauben IO5 entfernt werden. Die Stifte II8 gleiten gemäß Fig. 6 entlang der Nuten Il4, sodaß keine Störung auftritt. Die Backen 51» 52 können erwünschterweise ebenfalls entfernt werden, wie dies bereits beschrieben wurde.

Es wurde bereits dargelegt, daß der Kanal 73 in einer ringförmigen Kammer oder einer Leitungsabzweigung endet, die durch den Verschlxißstopfen 75 abgeschlossen

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ist. Ein ähnlicher Verschlußstopfen 75 schließt den Boden-Kanal 73' ab; die Leitungsabzweigung 1A9 steht ebenfalls mit dem Kanal 73' in einer Flüssigkeitsverbindung, d.h. die Leitungsabzweigung l49 erstreckt sich um das Glied 71·^νGemäß den gestrichelt, eingezeichneten Linien l49' kann eine geeignete Verbindung zwischen der Leitungsabzweigung l49 und einer Quelle für eine hydraulische Flüssigkeit vorgesehen sein, wie es beispielsweise durch die Leitungen 150» 151 dargestellt ist. Dies bedeutet, daß eine einzige Leitungsverbindung eine hydraulische Flüssigkeit an alle vier Kolben 46 gleichzeitig anlegt. Geeignete hydraulische Verbindungen 150» 151 können gemäß Fig. zwischen dem Rohr 42 angeordnet werden, die von einer entfernten Stelle auf der Meeresoberfläche zur selektiven Zufuhr einer unter Druck befindlichen hydraulischen Flüssigkeit an beide Seiten der ringförmigen Kammer 1Λ9 gesteuert werden.

Eine Flüssigkeit von der Leitungsabzweigung 1Λ9 tritt somit in die Kanäle 73', 72', 69', 83 und 84 ein und fliesst in den Raum zwischen der Seitenplatte 57 und dem rückwärtigen Ende des Innengehäuses 59 bis hinauf in den Raum 133· Die mit diesen Kanälen in Verbindung stehenden O-Ringe, das Hülsenglied 7b und die Elemente 57 und 59 verhindern hierbei ein Lecken der Flüssigkeit, Die Flüssigkeit zwingt somit die gesamte Kolbeneinheit nach vorne und läßt die Backen 51, 52 an dem Rohr 39 entsprechend der in Fig. 2 dargestellten Position angreifen. Damit die Flüssigkeit die Kolbeneinheit in entgegengesetzter Richtung arbeiten laßt, wird die Flüssigkeit in den vorgenannten Kanälen beispielsweise durch nichtdargestellte geeignete Ventileinrichtungen in einen geeigneten Behälter oder dergleichen, der

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ebenfalls nicht dargestellt ist, abgezogen und es wird ein Flüssigkeitsdruck durch die andere Leitung, beispielsweise die erste Leitung 15O und dann über die Leitung 151 angelegt. Die Flüssigkeit wird dann über die L«itungsabzweigung iA9 durch die Kanäle 73,72,69,68 und'66 geleitet und zwingt die gesamte Kolbeneinheit in die in Fig.3 dargestellte Lage. Die mit diesen Kanälen in Vorbindung stehenden O-Ringe sowie die Elemente 56 und 59 verhindern wiederum ein Lecken der Flüssigkeit zwischen letztgenannten Teilen.

Die Erfindung betrifft somit eine Zugrohr- bzw. Schacht-Schutzeinrichtung, bei der mit ihr in Verbindung stehende Kolben zum selektiven Angriff an einem Rohrstrang oder dergleichen gesteuert werden können. Diese Kolben tragen Verschleißpuffer oder dergleichen, die selektiv auswechselbar sind, wenn aufgrund eines Verschleisses bzw. Abriebs , der sich durch die Lagerung des RohrStrangs gegen derartige Puffer ergibt, ausgewechselt werden können· Darüberhinaus beschränkt ein derartiges positives Umgreifen bzw. Angreifen das Schwanken des Bohrrohrs* Gemäß der vorstehenden Beschreibung werden die Kolben zurückgezogen, um Werkzeuge oder dergleichen in das Schacht-Bohrloch hinab zu führen·

Die Erfindung beschreibt somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermeidung eines Verschleisses bzw· eines Abriebs bei einer Unterwasser-Bohrkopfeinheit oder dergleichen, wobei ein B.O.P. - Rohr auf der Bohrkopfeinheit angeordnet ist und einen Rohrstrang aufweist, der sich durch die Bohrkopf-

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einheit in das Bohrloch erstreckt. Eine Vielzahl von Kolben ist an in Abstand voneinander befindlichen Positionen an dem B.0.P.-Rohr festangeordnet; diese Kolben sind in einer im wesentlichen senkrechten Richtung zur mittleren Längsachse des RohrStrangs bewegbar. Jeder Kolben trägt einen zurückbewegbaren Verschleißpuffer und alle Kolben werden gleichzeitig aus einer ersten Position, in der sie nicht mit dem Rohrstrang in Berührung stehen, in eine zweite Position bewegt, in der die Verschleißpuffer gegen den Rohrstrang anstoßen und ihn umgeben. Auf diese Weise wird jeder Verschleiß bzw. jede Abnutzung zwischen dem Rohrstrang und dem B.O.P. - Rohr von den Verschleißpuffern aufgenommen, die entfernt und erforderlichenfalls ausgewechselt werden können. Darüberhinaus wird ein Schwanken bzw. hin-und her-wackeln durch die Berührung des Rohrs begrenzt. Zur Betätigung bzw. Steuerung der Kolben in Entfernung von diesen Kolben kann eine hydraulische Flüssigkeit verwendet werden, wobei die Kolben zwischen ersten und zweiten Stellungen bewegbar sind.

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Claims

MO 4485 242334$ Patent ansprü cn e

1. Verfahren zur Verhinderung eines Abriebs bzw. einer Abnutzung an einem Unterwasserbohrkopf oder dergleichen, wobei ein B.O.P.- Schacht bzw. Ztigrohr auf einem Bohrkopf angeordnet ist, das Zugrohr eine zentrale Öffnung mit einem sich durch das Zugrohr erstreckenden Rohrstrang aufweist, das Zugrohr im wesentlichen mit der mittleren Längsachse der Öffnung übereinstimmt, wobei das Zugrohr ferner eine Vielzahl von Kolben enthält, die an ihren freien Enden Verschleißpuffer tragen,

an den anderen Enden gleitfähig und in Abstand an dem Zugrohr angeordnet und in einer im wesentlichen zur mittleren Längsachse senkrechten Richtung bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß von der Wasseroberfläche eine hydraulische Flüssigkeit unter Druck und in Flüssigkeitsverbindung mit allen Kolben gleichzeitig zur selektiven Bewegung der Kolben aus einer ersten Stellung, in der die von den Kolben getragenen Verschleißpuffer gegen den Rohrstrang anliegen und diesen berühren, in eine zweite Stellung, in welcher die Verschleißpuffer außer Berührung mit dem Rohrstrang stehen, eingeführt wird.

2. Vorrichtung zur Verhinderung eines Abriebs bzw. einer Abnutzung an einer Bohrkopfeinheit, die mit dem Schachtbohrloch in einer Flüssigkeitsverbindung steht, wobei sich das Bohrloch in eine Unterwasserformation erstreckt und die Bohrkopfeinheit einen Rohrstrang enthält, der sich durch die Wasseroberfläche im wesentlichen in koaxialer Ausfluchtung zur Bohrkopfeinheit und in das Schacht-Bohrloch erstreckt, dadurch gekennzeichnet , daß ein B.0.P. - Zugrohr bzw. - Schacht ( k2 ) betrieblich mit der Bohr-

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kopfeinheit ( 13 ) verbunden ist, daß der Rohrstrans ( 39 ) in wesentlichen koaxial durch die Bohrkopfeinheit ( 13 ) verläuft , daß das Zurrohr ( 42 ) eine Vielzahl von in Abstand voneinander befindliche Kolben ( 46 ) aufweist, die aus einer ersten Stellung, in der sie mit den Rohr in Eingriff stehen, in eine zweite Stellung bewegbar sind, in welcher sie außer Eingriff mit dem Rohr ( 39 ) stehen, daß an den freien Enden der Kolben ( 46 ) entfernbare Verschleißpuffer ( 53 ) zum Angriff an dem Rohr ( 39 ) bei sich in der zweiten Stellung befindlichen Kolben befestigt sind und daß eine hydraulische Fliissigkeitseinr-ichtung mit der Bohrkopfeinheit ( 13 ) in Verbindung steht, die zur gleichzeitigen Bewegung sämtlicher Kolben ( 46 ) zwisehen der ersten und zweiten Stellung betrieblich mit den Kolben verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von in Abstand zueinander befindlichen Führungsarmen ( 5I₅ 52 ) mix jedem Kolben ( 46 ) in Verbindung steht und daß die Führungsarme mit den Kolben in eine sich überdeckende bzw. überlappende Beziehung bewegbar sind, wenn die Kolben in die erste Stellung verschoben sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3j dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben ( 46 ) ein Innengehäuse ( 59 ) enthalten, welches die Verschleißpuffer ( 53 ) an einem Ende desselben tragen, sowie ein Außengehäuse ( 56 ) aufweisen, welches das denjenigen Enden gegenüberliegende Ende des Kolbens abschliessen, welche die Verschleißpuffer trage^ und alle Kolben umgibt, daß die Kolben gleitfähig angeordnet und selektiv aus dem Außengehäuse herausverschiebbar sind,daß

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die hydraulische Flüssigkeitseinrichtung einen ersten, zwischen dom Außengehäuse in Flüssigkeitsverbindung mit einer ersten Kammer befindlichen Kanal bzw. Durchgang aufweist, wobei die erste Kammer zwischen den Kolben und der Inneirwand dos Außengehäuses gebildet ist, daß die erste Kammer zwischen dem abgeschlossenen Ende der Kolben und dem die Verschleißpuffer tragenden Ende liegt, daß ein zweiter Kanal innerhalb des Außengehäuses in einer Flüssigkeitsverbindung nit einer zweiten Kaeiner vorgesehen ist, Vielehe zwischen den abgeschlossenen Kolbenenden und dem Außengehäuse liegt, daß die zweite Kammer flüssigkeitsdicht gegenüber der ersten Kammer abgedichtet ist, daß eine Leitungsabzweigung ( l^;i9 ) in einer Flüssigkeitsverbindung mit beiden Kanälen steht und daß eine Einlaßeinrichtung für hydraulische Flüssigkeit zur selektiven Zufuhr von unter Druck stehender· hydraulischer Flüssigkeit zum ersten oder zweiten Kanal mit der Leitungsabzweigung in betrieblicher Verbindung steht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben ( 46 ) jeweils ein am vorderen Ende angeordnetes Flanschelement aufweisen, welches die Führungsarme ( 5I ι 52 ) trägt, daß die Kolben ( 46 ) eine Einrichtung zur Führung der Führungsarme aufweist, welche mit den Kolben zur Führung der Arme in eine gegenüber der Längsachse des Rohrs feste Stellung verbunden ist, daß jeder Kolben eine sich in axialer Richtung ausdehnende Kammer mit einem darin befindlichen Dorn ( 138 ) aufweist _τ

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der selektiv aus einer ersten Stellung, in der er das Inneiigehäuse gegenüber den Flanschglied festlegt, in eine zweite Stellung bewegbar ist, in welcher das Innengehäuse gegenüber der,i Flanschglied freigegeben ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse ( 56 ) eine Einrichtung zur wiederlösbaren Sperrung des Flanschglieds gegenüber dem Außengehäuse aufweist.

7· Anwendung der Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 6 bei einer Vorrichtung zur Ausführung von Unterwasserarbeiten, dadurch gekennzeichnet , daß die Zugrohr-bzw. Schacht-Einrichtung eine mit ihr in Verbindung stehende Schutzeinrichtung zur Verhinderung eines Abriebs bzw. einer Abnutzung durch den durch das Zugrohr verlaufenden Rohrstrang aufweist, daß die Kolben ( 46 ) in der ersten Stellung mit dem Rohrstrang (39 ) in Berührung stehen, daß die Kolben in die zweite Stellung in einer im wesentlichen quer zur Längsachse des Rohrstrangs liegenden Richtung bewegbar sind und daß die an den Kolben angeordneten Verschleißpuffer zur Berührung und Bewegung gegen den Rohrstrang vorgesehen sind.

8. Anwendung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißpuffer ( 53 ) an den vorderen Enden der Kolben ( 46 ) angeordnet sind.

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9. Anwendung nach Anspruch 7i dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsarme ( 511 52 ) der Kolben wenigstens einen Boreich der Führungsarme der anderen Kolben übei-decken, wenn sich die Kolbon in ihrer ersten Stellung befinde^.

10. Anwendung nach Anspruch 9i dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsarme ( 51 j 52 ) und die Vor sch Ie iP,-puffer ( 53 ) das Rohr ( 39 ) vollständig umgeben, vrenn sich die Kolben ( ^iG ) in der ersten Stellung befinden.

11. Anwendung der Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 6 bei einen Ausblasventil, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Haupt- Zugrohrabschnitt ( ^ιί2 ) und eine im wesentlichen mittig durch den Haupt-Zugrohrabschnitt verlaufende Öffnung aufweist.

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