DE3305310A1 - Aufhaengereinsatz - Google Patents
AufhaengereinsatzInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
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Description
Die Erfindung betrifft einen Aufhängereinsatz mit Sägezahnverbindung
für eine Vielzahl von Rohrhän<jern zum Einsatz in einem Unterwasser-Bohrlochkopf.
Das verstärkte Niederbringen von Bohrungen im küstennahen Bereich bedingt vergrößerte Arbeitsdrucke, so daß
anzunehmen ist, daß bei neu zu erschließenden Bohrlöchern
Arbeitsdrucke von 1054,65 kp/cm2 (= 10,342 χ 107 N/m2=
15.000 ps;i) auftreten werden. Um mit diesen hohen Ar-IG
beitsdrucken beim Unterwasserbohren und bei der Verrohrung fertig zu werden, sind neue Bohrlochköpfe erforderlich.
Bohrlöcher mit Arbeitsdrucken bis zu 1054,65
2
kp/cm werden zur Zeit vor der Küste von Kanada und in der Nordsee erschlossen, in Tiefen über 90 Meter (300 Fuß). Für derartige Bohrungen sind im allgemeinen schwimmende Bohrinseln erforderlich, die mit einem Dühnungsausgleich für das Steigrohr und das Bohrgestänge versehen sind, die sich bis zur Eruptionsabsperrvorrichtung und dem Bohrlochkopf am Meeresboden erstrecken. Die Eruptionsabsperrvorrichtung ist üblicherweise mit einem 20 Zoll-Rohr (= 50,8 cm) verbunden, wobei sich das Steigrohr bis zur Oberfläche erstreckt. Oftmals ist eine schnell lösbare Verbindung.auf der Eruptionsabsperrvorrichtung vorgesehen,während eine Gelenkverbindung Bewegungen der Bohrinsel ermöglicht. Die beiden größten Schwierigkeiten bei Unterwasser-Bohrlochköpfen , die bei derart hohen Arbeitsdrücken einzusetzen ist, treten zum einen bei der Tragschulter auf, die das Futterrohr trägt und dem vollen Druck ausgesetzt ist sowie bei der Abdichtung zwischen Futterrohrhänger und Bohrlochkopf, die von dem Arbeitsdruck beaufschlagt wird und diesem widerstehen muß.
kp/cm werden zur Zeit vor der Küste von Kanada und in der Nordsee erschlossen, in Tiefen über 90 Meter (300 Fuß). Für derartige Bohrungen sind im allgemeinen schwimmende Bohrinseln erforderlich, die mit einem Dühnungsausgleich für das Steigrohr und das Bohrgestänge versehen sind, die sich bis zur Eruptionsabsperrvorrichtung und dem Bohrlochkopf am Meeresboden erstrecken. Die Eruptionsabsperrvorrichtung ist üblicherweise mit einem 20 Zoll-Rohr (= 50,8 cm) verbunden, wobei sich das Steigrohr bis zur Oberfläche erstreckt. Oftmals ist eine schnell lösbare Verbindung.auf der Eruptionsabsperrvorrichtung vorgesehen,während eine Gelenkverbindung Bewegungen der Bohrinsel ermöglicht. Die beiden größten Schwierigkeiten bei Unterwasser-Bohrlochköpfen , die bei derart hohen Arbeitsdrücken einzusetzen ist, treten zum einen bei der Tragschulter auf, die das Futterrohr trägt und dem vollen Druck ausgesetzt ist sowie bei der Abdichtung zwischen Futterrohrhänger und Bohrlochkopf, die von dem Arbeitsdruck beaufschlagt wird und diesem widerstehen muß.
Die herkömmlichen Bohrlochköpfe wiesen ausreichende Stützkräfte für aufeinanderfolgende Futterrohrhänger auf.
Bei erhöhten Arbeitsdrucken jedoch und bei dem Niederbringen und Abstützen von vielfachen Futterrohrkolonnen
und mehreren Steigrohren innerhalb des Bohrlochkopfes ist
eine schmale Tragschulter der Belastung nicht mehr gewachsen. Man könnte daran denken, diese Schwierigkeit dadurch
zu beseitigen, daß die Tragschulter groß genaug ausgestaltet wird zur Aufnahme der Hänger und um dem Druck
zu widerstehen, jedoch bedingt ihr Eingreifen in das Bohrloch im Bohrlochkopfgehäuse einen verringerten Zugang zu
den Hängern unterhalb des Bohrlochkopfgehäuses für Bohrzwecke. Bei früheren Meeresbohrungen erforderten Unterwasser-Bohrlochköpfe
von 16 3/4 Zoll (= 42, 545 cm) ein Nachbohren. Zu dieser Zeit waren die meisten schwimmenden
Bohrinseln mit 16 3/4 Zoll (= 42, 545 cm) Eruptionsabsperrvorrichtungen
versehen um die bis dahin erforderliche Doppelvorrichtung von 20 Zoll (= 50, 8 cm) und
13 5/8 Zoll (= 34, 60 cm) und das Zwei-Steigrohrsystem
zu ersetzen. Bei der Anpassung von Bohrlochköpfen an
2 2
Arbeitsdrucke von 703,1 kp/cm anstelle von 351,55 kp/cm wurde eine diesen Druck aushaltende Tragschulter von
18 3/4 Zoll (= 47, 625 cm) entwickelt zur Abstützung der Hänger unter Beibehaltung der vollen Zugangsmöglichkeit
zu den Hängern unterhalb des Bohrlochkopfgehäuses.
Eine zweite Schwierigkeit liegt in der Abdichtung. Die
2 Abdichtung muß in der Lage sein, Drucke von 1054,65 kp/cm
aufzunehmen und ihnen zu widerstehen. Herkömmliche Energiequellen zur Betätigung der Abdichtungsvorrichtungen arbeiten
mit Gewicht, hydraulischem Druck und Drehkraft. Jede Abdichtungsvorrichtung erfordert unterschiedliche
Energiebeträge um betätigt zu werden. Die Einwirkung von Gewicht ist unerwünscht aufgrund der schwierigen Handhabung
der Bohrmuffen, die das Gewicht ausüben und obendrein zeitraubend. Das übertragen von hydraulischen
Drucken über das Bohrgestänge erfordert eine entsprechende Verkabelung zum Aussenden und Empfangen von Signalen der
hydraulisch zu betätigenden , die Dichtung bewegenden Antriebe. Werden keine Signale verwendet, so ist der Einsatz
von sogenannten "naßen Rohren" äußerst umständlich und bei Bohrmannschaften entsprechend unbeliebt. Wird zum
JdUbJIU
Antrieb der Abdichtungsvorrichtung die Einweg-Futterrohrhänger-Technik
verwendet, so kann das Abdichtungsfluid Schwierigkeiten im hydraulischen System bedingen,
das zur Betätigung der Abdichtungsvorrichtung verwendet wird, wobei auch der Unterhalt Schwierigkeiten mit sich
bringt. Die Verwendung von Drehkraft ist zwar zur Betätigung der Abdichtung wünschenswert, jedoch gibt es
Grenzen der anzulegenden Kraft, die von der Oberfläche aus übertragen wird, aufgrund von Reibungsverlusten an
der Steigleitung, in der Eruptionsabsperrvorrichtung,den verschiedenen Gewindeübertragungen und im Bohrgestänge
selbst.
Die erfindungsgemäße Bohrlochkopfanlage überwindet die
bekannten Nachteile und bietet gleichzeitig eine Menge Vorteile. Die Anordnung ist einfach, weist weniger als
50 Bauteile auf und ist für denfl-,s~Einsatz geeignet. Die
Anordnung ist für Einwegauslegung gedacht, kann aber auch für Mehrwegverfahren verwendet werden. Alle Hänger sind
untereinander austauschbar, so daß sie in tiefere Stellungen eingebracht werden können. Die Dichtungsteile sind
untereinander austauschbar und werden mit Energie beaufschlagt, um einem Druck standzuhalten, der größer als der
anzunehmende Arbeitsdruck im Bohrloch ist. Abfangdichtungen sind verwendbar. Die Dichtungen werden nicht
entaktiviert. Die Hänger können ohne Absperrvorrichtungen eingelassen werden und die Dichtanordnungen
sorgen für Abdichtung,selbst wenn die Hänger oben anstoßen.
Der Gehäuseeinsatz hält Belastungen von mehr als 2.718.000 kg aus (Arbeitsdruck und Gewicht des Rohrgutes oder Testdruck) ohne überschreiten von 150 %
der Widerstandsfestigkeit des Materials gegen Kompressionsdruck. Der Bohrlochkopf läßt einen Bohrmeißel
mit 17 1/2 Zoll (=44,45 cm) Durchmesser hindurch. Die vorliegende Erfindung vermeidet ein Abstützen auf zwei
Arten von Einsätzen zugleich oder zugleich auf zwei Ein-
Sätzen. Der Gehäuseeinsatz ist unempfindlich gegen die
Aufnahme von Verunreinigungen während des Bohrens oder während des Einlassens von Rohren mit 13 3/8 Zoll
(= 33,97 cm) Durchmesser. Der Gehäuseeinsatz erfordert fernerhin keinen extra Einlaßvorgang, noch erfordert
er Einsatzringe in der Bohrung.
Die Hängerverriegelung hält eine Kraft von 900.000 kg aus. Die Verriegelung wird mechanisch zurückgezogen,
wenn der Hängerkörper aufgeholt wird und ist rait dem Einwegverfahren kompatibel. Die Hängerverriegelung wird
gelöst zum Aufholen des Futterrohrhängers, wenn die Dichtungsanordnung gelöst ist. Die Hängerverriegelung ist
auch mit dem Mehrwegverfahren kompatibel und ermöglicht
ein Einlassen des Hängers mit oder ohne der Verriegelungsvorrichtung. Die Abdichtvorrichtung arbeitet, auch wenn
die Verriegelungsvorrichtung nicht verwendet. Die Hängerverriegelung ist wieder verwendbar und weist eine minimale
Anzahl von Toleranzen auf. zwischen den Verriegelungsnuten.
Die Dichtungsvorrichtung der Erfindung dichtet wirksam eine,
ringförmige Fläche von ungefähr 18 1/2 Zoll (= 46,99 cm) Außendurchmesser ab und 17 Zoll (= 43, 18 cm) Innendurch-
messer und übt einen Druck von mehr als 1050 kp/cm
(14 00 kp/cm Nominal) aus, wenn sie beaufschlagt wird
2 und einem Druck ausgesetzt ist von mehr als 1050 kp/cm .
Der den Druck von 1050 kp/cm übersteigende Druck verbleibt in der Abdichtvorrichtung, nachdem das Einlaßwerkzeug
entfernt worden ist. Die Abdichtvorrichtung wird zusätzlich betätigt zur Aufrechterhaltung des vollen
Drucks , auch wenn.sie nicht mit dem vollen Druck beaufschlagt worden ist oder den vollen Druck nicht gehalten
hat. Der Druck ander Abdichtvorrichtung wird nicht abgelassen. Die Abdichtvorrichtung weist eine relativ große
Abdichtfläche auf um Fehler des Gehäuses und/oder Verunreinigungen
zu kompensieren. Ferner weist sie in erster Linie eine Metall-Metall-Abdichtung auf, die
gleichzeitig ein Hervordringen der zusätzlichen Elastomerdichtungen
bei hohem Druck verhindert. Die erfindungsgemäße Abdichtvorrichtung ermöglicht ein Lösen der
Metall-Metall-Abdichtung bevor sie aufgeholt wird, wobei auch die Elastomerabdichtung sich während des Aufholens
entspannt und wiederverwendbar ist. Die Abdichtungsvorrichtung sorgt für eine im wesentliche metallische Verbindung
zwischen dem Oberteil und dem Boden der Dichtfläche um den unteren Ring aufholen zu können. Die An-Ordnung
ermöglicht einen Einwegbetrieb. Es sind keine diskontinuierlichen Metallteile in der Dichtfläche vorhanden,
die zu unregelmäßigen Drucken führen können . Die Abdichtanordnung enthält eine minimale Anzahl von
parallelen Dichtflächen um so Leckstellen zu verhindern.
Die Dichtungsvorrichtung ist derart sicher befestigt, daß sie während des Betriebs auch bei Vorbeifließen von
Fluid nicht beeinträchtigt wird. Die Ausgestaltung ermöglicht ebenfalls einen Mehrwegbetrieb und ist für
alle Futterrohrhänger von normalen Größen einsetzbar.
Eine Anordnung zur Betätigung der Abdichtungsvorrichtung
2 beaufschlagt diese mit einer Kraft von 1400 kp/cm .
Dies ist möglich sowohl beim Einwegbetrieb als auch beim Mehrwegbßtrieb. Sie ist ferner für alle Futterrohrhänger
innerhalb des Bohrlochkopfsystems geeignet. Die Beaufschlagungseinrichtung
bringt die Abdichtvorrichtung in ihre Dichtstellung, selbst wenn der Futterrohrhänger
oben hängt, wobei der volle Druck nach der Betätigung erhalten bleibt. Die Beaufschlagungseinrichtung erfordert
kein entferntes Eingreifen in Verriegelungsgewinde und sie weist keine Scherstifte auf; sie ist
wieder verwendbar und vermeidet das ferngesteuerte Eingreifen in ein Verriegelungsgewinde bei Verschiebung
der Dichtungsmutter.
Das Einlaßwerkzeug für den Futterrohrhänger enthält eine Verbindung zwischen dem Einlaßwerkzeug und dem Hänger,
die ein Rohrgewicht von mehr als 317.000 kg aushält. Das
Einlaßwerkzeug kann eine Axialkraft von mehr als 4 07.000 kg erzeugen zur Betätigung der Abdichtvorrichtung. Es
kann ferner in den Futterrohrhänger zurückgezogen werden,
ohne daß ein entgegengesetztes Drehmoment ausgeübt wird.
Das Einlaßwerkzeug kann entweder im Rohrgut oder im Rohrgestänge
betätigt werden.
Erfindungsgemäß wird also ein Aufhängereinsatz mit Säge—
zahnverbindung für eine Unterwasser-Bohrlochkopfanordnung vorgeschlagen, die für Meeresbohrungen bis zu Arbeitsdrucken
2 in der Größenordnung von 1050 kp/cm geeignet ist. Die
Anordnung enthält einen Bohrlochkopf, den Aufhängereinsatz, eine Dichtanordnung zur Abdichtung des Aufhängereinsatzes
innerhalb des Bohrlochkopfes mit einem anderen Rohrhänger sowie einen oder mehrere andere Rohrhänger,
die von dem Aufhängereinsatz getragen werden.
Der Bohrlochkopf weist eine durchgehende Bohrung von 17 9/16 Zoll (= 44,16 cm) für das Einfahren eines herkömmlichen
17 1/2 Zoll (= 44, 45 cm) Bohrmeißels auf.
Der Aufhängereinsatz mit angehängten Rohren wird eingebracht und mit dem Bohrlochkopf zur Unterstützung einer
oder mehrerer Rohrhänger innerhalb des Bohrlochkopfes verbunden, wobei er dem Arbeitsdruck innerhalb des Bohrloches
widersteht und diesen Arbeitsdruck hält. Eine Sägezahnverbindung ist zwischen Bohrlochkopf und dem
Einsatz vorgesehen, wobei der Aufhängereinsatz in den Bohrlochkopf eingesetzt wird und weniger als 360° verdreht
wird um diese Verbindung herzustellen. Diese Sägezahnverbindung weist sechs Gruppen von jeweils sechs
Zähnen auf, wobei sie im Abstand voneinander angeordnet sind und keine Gewindesteigung aufweisen. Entsprechende
Schlitze sind zwischen benachbarten Gruppen von Zähnen angeordnet um so einen natürlichen Durchlaß des Bohrlochfluids
zu ermöglichen. Der Aufhängereinsatz weist einen oberen ringförmigen Flansch auf zur Beendigung
der Abwärtsbewegung des Einsatzes in den Bohrlochkopf. Dieser ringförmige Flansch weist Rillen auf, die mit den
OOUOO IU
Schlitzen für den Durchlaß des Bohrlochfluids fluchten.
Die Rillen sind enger als die Schlitze um zu verhindern, daß der Aufhängereinsatz durch den Bohrlochkopf wandert.
Die obere Fläche des ringförmigen Flansches weist eine Stützfläche auf zur Aufnahme eines oder mehrerer anderer
Rohrhänger. Die Stützfläche des Hängereinsatzes trägt das Gewicht der Hänger und Rohre zusätzlich zu dem Arbeitsdruck
von 1050 kp/cm . Die Stützfläche der Sägezähne ist größer als diejenige des Hängereinsatzes für
den nächsten Rohrhänger.
Die Abdichtung dichtet den Hängereinsatz mit dem Bohrlochkopf und den nächsten Rohrhänger ab. Sie weist An-Ordnungen
auf zur Prüfung der Wirksamkeit der erzielten Abdichtungen.
Nach dem Einbringen, Verbinden, Abdichten und Prüfen des Hängereinsatzes wird der nächste Rohrhänger mit dem
Rohr auf die Oberseite des Hängereinsatzes aufgebracht. Eine Verriegelungs- und Abdichtanordnung zwischen dem
Bohrlochkopf und dem nächsten Rohrhänger zur Verriegelung und Abdichtung des nächsten Rohrhangers tritt dann in
Aktion. Anschließend werden zweite und dritte Rohrhänger nacheinander in das Bohrlochkopf eingebracht und in ähnlicher
Weise mit dem Bohrlochkopf dichtend verbunden. Der Aufhängereinsatz trägt die drei Rohrhänger mit angehängten
Rohren und widersteht zur gleichen Zeit und hält
2
den Arbeitsdruck von 1050 kp/cm (15.000 psi).
den Arbeitsdruck von 1050 kp/cm (15.000 psi).
Bei einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
kann der Körper des Hängereinsatzes verlängert werden, wobei eine Verriegelungs- und Abdichtanordnung zwischen
dem Hängereinsatz und dem Bohrlochkopf vorgesehen sein kann. Die Verriegelungs- und Abdichtanordnung weist ein
Dichtteil auf mit einer Vielzahl von kegelstumpfförmigen
Metallringen, die über Z-förmige Metallringe miteinander verbunden sind. Benachbarte Metallglieder bilden ring-
förmige Nuten zur Aufnahme von elastischen Materialien
aus Elastomer. Ein Werkzeug ist vorgesehen zur übertragung eines Drehmoments und eines hydraulischen Drucks
auf die Verriegelungs- und Abdichtanordnung um so eine erste Metall-Metall-Abdichtung herzustellen sowie eine
zweite Elastotnerabdichtung herzustellen zwischen dem Aüfhängereinsatz
und dem Bohrlochkopf.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher
erläutert, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Gesamtanlage;
Figuren
2A,2B,2C
2A,2B,2C
Figur 3
Schnitte durch den Bohrlochkopf, den Druckring des Hängers, die Einlaßanordnung des Futterrohrhängers,
die Dichtungs- und Verriegelungsanordnung sowie eine schematische Ansicht eines Teils der Eruptionsabsperrvorrichtung für das
in Figur 1 gezeigte Unterwasserbohrloch;
eine auseinandergezogene Ansicht des Hängereinsatzes mit Sägezahnverbindung und eines
Teils des Bohrlochkopfes von Figur 2;
Figur 3A eine vergrößerte Ansicht des in Figur 3 dargestellten Teils;
Figur 4 einen Schnitt durch die Dichtungsanordnung in der Einlaßstellung und
Figur 4A einen Schnitt durch die Dichtungsanordnung in
der Dichtungsstellung;
Figuren
5A,5B,5C Schnitte durch den Bohrlochkopf mit Futterrohrhängern
für die 16 Zoll (=40,64 cm), 13 3/8 Zoll (= 33,97 cm), 9 5/8 Zoll, (= 24,45 cm) und 7 Zoll
(= 17,78 cm) eingelassenen Futterrohrkolonnen in der verriegelten und der abgedichteten Stellung.
Die erfindungsgemäße Bohrlochkopfanordnung eignet sich zum
Einlassen, Tragen, Abdichten, Verriegeln und Testen von Futterrohrhängern innerhalb eines Bohrlochkopfes für öl-
oder Gasquellen. Obwohl sich die Erfindung für alle möglichen Anwendungsgebiete eignet, ist in Figur 1 schematisch
eine typische Anordnung für Futterrohrhänger und eine Futterrohrkolonne dargestellt samt einem Bohrlochkopf auf dem
Grunde des Meeres für eine Seebohrung.
In Figur 1 ist mit 10 das in dem Seeboden 12 zu bohrende
Bohrloch bezeichnet und zwar durch das Wasser 14 hindurch ausgehend von einer Bohrinsel 16, die auf der Wasseroberfläche
18 schwimmt. Mit 20 ist eine Führungsanordnung bezeichnet,
mit 22 ein Führungsrohr, mit 24 der Bohrlochkopf, mit 26 die Eruptionsabsperrvorrichtung mit einer
Drudkontrol!einrichtung und mit 28 ein Steigrohr, das von·
der schwimmenden Bohrinsel 16 herabgelassen wird und in den Meeresboden 12 eindringt. Das Führungsrohr 22 kann so
weit in den Meeresboden 12 eingelassen werden, bis der Bohrlochkopf 24 in der Nähe des Meeresbodens 12 ruht oder,
wie Figur 1 zeigt, in ein erweitertes Bohrloch 30 eingreift, das zum Einlassen des Führungsrohrs 22 in den
Meeresboden gebohrt wird. Die Führungsvorrichtung 20 wird am oberen Ende des Führungsrohrs 22 am Seeboden 12 befestigt
und das Führungsrohr 22 wird im Bohrloch 30 mittels einer Zementsäule 32 , die sich entlang eines wesentlichen
Teils erstreckt, verankert. Die Eruptionsabsperrvorrichtung 26 ist lösbar über eine geeignete Verbindung mit dem
Bohrlochkopf 24 verbunden, der auf der am Meeresboden 12 ·
angeordneten Führungsvorrichtung 20 angeordnet ist und eine oder mehrere Eruptionsabsperrvorrichtungen, wie z.B. 40,
aufweist. Derartige Eruptionsabsperrvorrichtungen weisen eine Anzahl von dichten Greiferbacken , wie z.B. 34, auf,
die vom Gehäuse der Eruptionsabsperrvorrichtung aus betätigt werden können zum dichtenden und lösenden Eingriff
mit einem Rohr z.B. einem Bohrgestänge, das sich in herkömmlicher Weise durch die Eruptionsabsperrvorrichtung 40
erstrockt. Das Steigrohr 28 reicht von der Oberseite der Eruptionsabsperrvorrichtung 26 bis zur schwimmenden Bohrinsel
16. Die Eruptionsabsperrvorrichtung 26 weist "Förderund Totpunktleitungen" 36 und 38 auf, die bis zur Ober-
fläche 18 reichen. Diese Leitungen werden unter anderem
dazu benötigt, die Greiferbacken 24 der Absperrvorrichtung 40 zu testen. Zu diesem Zweck wird ein TesLi;topfen
durch das Steigrohr 28 in das Bohrloch eingelassen um dieses abzudichten in Höhe des Bohrlochkopfes 24. Danach
werden die Greiferbacken 34 betätigt und geschlossen, während durch die Totpunktleitung 38 Druck zugeführt wird,
wobei ein Ventil an der Förderleitung 36 zum Testzweck der Greiferbacken 34 geschlossen ist.
10
10
Das Bohrgestänge einschließlich eines herkömmlichen 17 1/2 Zoll (= 44,45 cm) Bohrmeißels wird durch das Steigrohr
28 und das Führungsrohr 22 niedergebracht um das Bohrloch 22 im Meeresboden für das Futterrohr 44 zu vertiefen.
Ein Futterrohrhänger 40,der in Figur 2C mit dem Futterrohr
44 dargestellt ist, wird durch das Führungsrohr 22 abgesenkt bis der Hänger 50 aufsitzt und mit dem Bohrlochkopf
24 verbunden wird wie es noch näher erläutert werden wird. Weitere innere Steigrohre und Futterrohre werden anschließend
niedergebracht und im Bohrlochkopf 24 befestigt, wie es noch im Zusammenhang mit den Figuren 5A, 5B und
5C beschrieben werden wird.
Der in Figur 2C dargestellte Bohrlochkopf 24 weist ein'Gehäuse
26 mit verringertem Durchmesser am unteren Ende 48 auf sowie eine nach unten gerichtete, nach innen konisch
abnehmende Schulter 52. Das untere Ende 48 mit geringerem Durchmesser weist ein verkleinertes rohrförmiges Teil 25
an seinem Ende auf, das eine-weitere nach unten gerichtete
und nach innen konisch zunehmende kleinere Schulter 56 bildet. Das Führungsrohr 22 ist ein Rohr· mit einem Außendurchmesser
von 20 Zoll (= 50,8 cm) und ist am rohrförmigen Teil 54 am Grunde des Bohrlochkopfes 24 angeschweißt. Die
Wandstärke des Führungsrohrs 22 beträgt 1/2 Zoll (= 1,24 cm) bei einem Innendurchmesser 62 von 19 Zoll (= 48,26 cm) um
anfänglich das Bohrzeug und dem Meißel zur Bohrung des Loches 42 aufzunehmen und später das Futterrohr 44 wie es
in Figur 1 dargestellt ist. Das Gehäuse 46 des Bohrloch-
kopfes weist eine öffnung 60 mit einem Durchmesser von ungefähr
18/11/16 Zoll auf (= 47,47 cm), das ein wenig
kleiner als die Innenöffnung 62 des Führungsrohrs 22 ist.
Im Inneren der Bohrlochkopföffnung 60 sind eine Vielzahl
von Sperrasten 64, von Verschlußteilzähnen 66 sowie vier ringförmige Nuten (siehe Figur 5B) wie z.B. die Nut 68,
angeordnet und zwar oberhalb der Verschlußteilzähne 66. Die Zähne 66 weisen ungefähr einen Innendurchmesser von
17 9/16 Zoll (= 44,61 cm) zum Durchlaß von herkömmlichen 17 1/2 Zoll (- A'i, 45 cm) Bohrmeißeln für das Bohrloch
Der Bohrlochkopf 24 weist einen abnehmbaren Einsatz für den Futterrohrträger oder Verschlußstückgehäuseeinsatz
70 auf, das in der öffnung 60 abgesenkt werden kann und mit den Zähnen 66 verbindbar ist. Der Einsatz 70 umfaßt
einen festen ringförmigen hohlen Ring 72 mit einer glatten Innenöffnung 74, äußeren VerschlußStückzähnen 76, die zum
Eingriff mit den Verschlußstückzähnen 66 des Bohrlochkopfgehäuses 46 geeignet sind, ferner eineinach oben gerichteten
, nach unten konisch abnehmenden Einsatz oder Tragschulter 80 zur Aufnahme des Futterrohrhängers 50
und eine Teilanordnung 78 zum festen Verbinden des Einsatzes 70 innerhalb des Bohrlochkopfgehäuses 46.
Die Bohrung 74 des festen Ringes 72 hat einen Innendurchmesser von 16,60 Zoll (= 40,79 cm) und bedingt dadurch
eine effektive waagrechte Dicke der konischen Trag-......
schulter 60 von ungefähr 1,3 Zoll (= 3,30 cm) zur Aufnähme
des Futterrohrhängers 50. Der Einsatz 70 hat eine Wanddicke, die groß genug ist um ein.Verformen des Einsatzes
70 bei einem senkrechten Kompressionsdruck von
2
6328 kp/cm zu verhindern. Dies ist von Bedeutung, da der Bohrlochkopf 24 aufgrund seiner Größe, seines Gewichts und seiner Dicke ein sehr steifes Bauteil ist verglichen mit dem Gehäuseinsatz 70 der relativ flexibel ist.
6328 kp/cm zu verhindern. Dies ist von Bedeutung, da der Bohrlochkopf 24 aufgrund seiner Größe, seines Gewichts und seiner Dicke ein sehr steifes Bauteil ist verglichen mit dem Gehäuseinsatz 70 der relativ flexibel ist.
Wie Figur 3 zeigt, weist der Gehäuseeinsatz 70 eine Viel-
zahl von Gruppen 82 aus Segmenten bestehender Zähne 76
auf, mit Flächen oder Abständen 86 dazwischen, zur Aufnahme entsprechender Gruppen 88 von in Segmenten unterteilter
Zähne 66 im Bohrlochgehäuse 46, das in Figur 2C dargestellt ist. Die Zähne 66, 76 können Steigungen aufweisen,
sind aber vorteilhafterweise Zähne ohne Steigungen. Sie sind ferner nicht derart ausgestaltet, daß sie sich bei
Verdrehung des Einsatzes 70 zur Verbindung mit dem Bohrlochkopf 24 gegenseitig stören. Die Zähne 66 des Bohrlochkopfes
verjüngen sich nach innen und unten um das Durchlassen des Meißels zu erleichtern. Würden die Zähne 66
rechteckigen Querschnitt oder Sägezahnquerschnitt aufweisen, so könnten sie den Meißel beim Absenken durch den
Bohrlochkopf 24 zur Bohrung des Loches 4 2 für das Futterrohr 44 behindern. Die Zähne 76 sind von angepaßter Gestalt
um sicher in die Zähne 66 des Bohrlochkopfes eingreifen
zu können. Die Gruppen 82, 88 weisen jeweils sechs Reihen von in Segmenten unterteilter Zähne auf,
deren Dicke von der Grundfläche zur Oberfläche ungefähr 1/2 Zoll (= 1,27 cm) beträgt. Die Gewindefläche der
sechs Zahnreihen 66, 76 überschreitet die Schulterfläche
der Tragschulter 80. Ein kontinuierlicher oberer ringförmiger Flansch 85 am Einsatz 70 oberhalb der Zähne 76
begrenzt das Eingreifen der Zahngruppen 82 in die Räume
87. Der obere ringförmige Flansch 85 verhindert den Durch-• gang des Einsatzes 70 durch den Bohrlochkopf 24. Das
unterste Zahnsegment 84 ist überdimensioniert um eine vorzeitige Verdrehung des Einsatzes 70 innerhalb des Bohrlochkopfes
24 zu verhindern, bevor der Einsatz 70 auf den ringförmigen Flansch 85 ruht.
Die sechs Reihen oder Gruppen 82, 88 von Zähnen 66, 76 ' stellen eine gerade Reihenzahl dar zum gleichmäßigen
Stützen und Verteilen der Belastung. Eine derartige Ausgestaltung
verteilt die Kräfte gleichmäßig auf die in Segmente unterteilten Zähne 66, 76. Durch das Vorsehen
von sechs Zahngruppen können die Zähne 66, 76 durch Verdrehung des Gehäuseeinsatzes 70 um 30° miteinander ver-
bunden werden, d.h. geteilt durch die Zahl der Gruppen um 180°. Wären die in Segmente unterteilten Zähne 66, 76
länger, so müßte der Gehäuseinsatz 70 zur Verbindung um einen größeren Winkel verdreht werden. Vorzugsweise sind
die in Segmente unterteilten Zähne 66, 76 gleich lang um so eine maximale Berührfläche zur Aufnahme der Belastung
zu erhalten.
Die Zähne 66, 76 können auch kreisförmige Nuten sein, mit Schlitzen oder Aussparungen 86, 87 zum Verbinden. Die
Zähne 66, 76 weisen einen Steigungswinkel 0 auf und verjüngen sich zur Erhöhung der Gewindefläche , so daß die
Gewinde 66, 76 einer größeren Scherbeanspruchung standhalten. Die Verjüngung der Zähne 66, 76 ist größer als
30° und vorzugsweise ungefähr 55°, so daß die Gewindefläche erheblich erhöht ist. Dieses Zahnprofil ist dazu
geeignet, die Beanspruchungen über alle in Segmente unterteilten Zähne 66, 76 auszugleichen, so daß die Zähne 66,
76 nicht verformt werden.
Die Zähne 66, 76 können auch sägezahnförmig ausgestaltet
sein. Ein rechteckiger Querschnitt der Zähne 66, 76 würde Verunreinigungen aus der Ölquelle aufnehmen. Ein
weiterer Vorteil dieser Sägezahnverbindung zwischen dem Bohrlochkopf 24 und dem Gehäuseeinsatz 70 besteht darin,
daß die in Segmente unterteilten Zähne 76 die in Segmenten unterteilten Zähne 66 reinigen, wenn der Einsatz
70 innerhalb des Bohrlochkopfes 24 verdreht wird. Die Zähne 76 befreien die Zähne 66 von jeglicher Verunreinigung,
wobei diese in die freien Flächen 86, 87 fallen.
Durchgehende Gewinde haben mehrere Nachteile. Zur Verbindung ist eine Vielzahl von Umdrehungen erforderlich, wobei
zu Beginn eine geringe Rückdrehung erforderlich ist, bi£j durch ein geringes Absenken des Gewindeanfangs ein
erster Eingriff erfolgt. Ferner wird bei der Drehbewegung immer die gleiche Stellung beaufschlagt. Die Sägezahnverbindung
zwischen dem Gehäuseinsatz 70 und dem Bohrloch-
kopf 24 vermeidet diese Nachteile. Wird der Einsatz 70
in den Bohrlochkopf 24 durch ein geeignetes Einlaßwerkzeug abgesenkt, so greift das unterste Zahnsegment 84
am Einsatz 70 in das oberste Zahnsegment der Zahnsegmente 66 am Gehäuse des Bohrlochkopfes 24 ein. Der Einsatz 70
wird dann um weniger als 30° verdreht, so daß die Gruppen 82 am Einsatz 70 innerhalb der freien Stellen 87 zwischen
den Gruppen 88 am Bohrlochkopf 24 zu liegen kommen. Das nachfolgende Absenken von ungefähr 12 Zoll (= 30,48 cm)
ist von wesentlicher Bedeutung und kann leicht an der Oberfläche festgestellt werden um sicherzugehen, daß der
Gehäuseeinsatz 70 in den Bohrlochkopf 24 eingegriffen hat, und durch Verdrehung in Sägezahnverbindung gebracht werden
kann. Die erfindungsgemäße Sägezahnverbindung ermöglicht
eine einwandfreie Anzeige, daß der Einsatz 70 vollständig in den Bohrlochkopf 24 eingegriffen hat. Die Sägezahnverbindung
weist den weiteren Vorteil auf, daß der Einsatz vollständig in den Bohrlochkopf 24 eingesetzt werden kann
und durch eine Verdrehung von 30° eine vollständige Verbindung zwischen dem Einsatz 70 und dem Bohrlochkopf 24
erfolgt.
In den Figuren 2.C, 3 und 3A ist die Kellverbindung 78 dargestellt,
die eine Vielzahl von in Richtung nach außen unter Vorspannung stehender Anschläge 92 aufweist , die
jeweils gleitend in einer nach außen gerichteten Aussparung 94 im jeweils niedrigsten Zahnsegment 84 des
festen Ringes 72 angeordnet sind. Der Anschlag 92 weist flache Seiten 90 , sich verjüngende obere und untere
Seiten 91 auf, sowie eine Bohrung 96 an seiner Innenseite zur Aufnahme einer Feder 98. Dichtungen 93 sind mittels
Schrauben 95 in der Aussparung 94 auf jeder Seite des ' Anschlags 92 vorgesehen unter Freilassung eines Schlitzes
für den Anschlag 92. Das andere Ende der Federn 98 greift in das Bodenteil der Aussparung 94 um den Anschlägen 92
ein nach außen gerichtete Vorspannung zu erteilen. Eine Sperraste 64 ist zwischen allen sechs Gruppen 88 vorgesehen,
sodaß der Anschlag 92 am festen Ring 72 derart
angeordnet ist, daß er einer Sperraste 64 benachbart ist, nach vollständigem Eingreifen der inneren und äußeren Zähne
66, 76 des Bohrlochkopfes 24 und des Gehäuseeinsatzes Der Anschlag 92 wird in die Sperraste 64 durch Verdrehung
des Ringes 72 innerhalb des Gewindes 66 vorgespannt und beendet damit die Drehbewegung des Ringes 72. Eine Öffnung
102 durchsetzt den Ring 72 bis in die Aussparung 94 um den Anschlag 92 zu lösen.
Bisher waren die Tragschultern für die Futterrohrhänger ein Bestandteil des Bohrlochkopfgehäuses und groß genug
um die Futterrohre und die Druckbelastungen auszuhalten. Bei diesen integrierten Tragschultern war jedoch die
Bohrung im Bohrlochkopfgehäuse für den vollen Zugang der Futterrohre unterhalb des Bohrlochkopfgehäuses für Bohrzwecke
begrenzt. Die Verwendung einer ausreichend großen
2 integrierten Schulter für Arbeitsdrucke von 1055 kp/cm
würde die Bohrung derart begrenzen, daß ein herkömmlicher 17 1/2 Zoll (= 44,45 cm) Meißel nicht passieren könnte.
Derartige Untersee-Bohrlochkopfanordnungen erforderten.
demzufolge ein Nachbohren.
Gemäß der Erfindung ist der sägezahnförmig einsetzbare Einsatz 70 eine zusätzliche Tragschulter, die nur dann eingebaut
wird in das Bohrlochkopfgehäuse 46, wenn größere Arbeitsdrucke
auftreten. Der Einsatz 70 wird erst dann eingebaut, wenn der Bohrvorgang für das Futterrohr 44 vollendet
ist, so daß ein voller Bohrlochkopfzugang gewährleistet
ist. Da für Bohrzwecke für das äußere Futterrohr 44 nur normale Drucke angetroffen werden, ist eine größere
Tragschulter nicht erforderlich. Nach Beendigung des Bohrvorgangs für das Futterrohr 44 wird der Einsatz 70 eingebaut
zur Aufnahme der Rohre und Belastungen bis hin zu 1055 kp/cm . Dadurch erhält man eine ausreichende Öffnung
vor dem Einbau des Einsatzes 70 um den 17 1/2 (= 40,45 cm) Meißel einzuführen.
Zum Einbau des Einsatzes 70 wird dieser mit einem nicht
-29-dargefetellten Einlaßwerkzeug verbunden und zwar über
Scherstifte/von denen ein Teil mit 104 bezeichnet ist. Das Einlaßwerkzeug am Bohrgestänge senkt dann den Einsatz
70 in die Bohrung 60 des Bohrlochkopfes 24 ab, bis das untereste Zahnsegment 84 am obersten Zahnsegment
aufsitzt. Der Einsatz 70 wird dann so lange verdreht, bis die Zahngruppen 88 am Bohrlochkopf 24 an den glatten
Flächen 86 entlanggleiten und die Zahngruppen 82 am Ring 72 in entsprechenden Flächen 87 der Bohrlochkopfzähne
entlanggleiten. Der kontinuierliche ringförmige Flansch 85 sitzt auf dem obersten Zahnsegment der Zähne 66 im
Bohrlochkopf 24 auf. Der Einsatz 70 wird dann durch das Bohrgestänge und das Einlaßwerkzeug so lange verdreht
bis die Teile 78 an die Sperrasten 84 zur Beendigung der Drehbewegung anschlagen. Ein Drucktest kann durchgeführt
werden um sicher zu sein, daß der Einsatz 70 abgesenkt ist. Die Stifte , die den Einsatz 70 mit dem Einiaßwerkzeug
verbinden, werden bei 104 abgeschert um so das Einlaßwerkzeug freizugeben.
.
Figur 2C zeigt das Aufsetzen des obersten Rohrhängers am Gehäuseeinsatz. 70 innerhalb des Bohrlochkopfes 24.
Der Hänger 50 weist einen im allgemeinen rohrförmigen Körper 110 auf, der ein unteres mit Gewinde versehenes
Teil 112 aufweist, das im Gewindeeingriff mit dem oberen
. Verbindungslieil des Rohrs 44 steht um dieses innerhalb
des Bohrloches 4 2 zu halten sowie einen verdickten oberen Abschnitt 140 mit einer nach außen vorspringenden radialen
ringförmigen Schulter 116 und einer Vielzahl von ringförmigen Nuten 120 (siehe Figur 2B) am Innenumfang des
Körpers 110 zur Verbindung mit dem Einlaßwerkzeug 200
wie es noch näher beschrieben werden wird.
In den Figuren 2A und 2B sind Gewinde 118 vorgesehen, die sich von oben über eine wesentliche Länge des Äußeren
des ringförmigen Körpers 110 erstrecken zum Eingriff mit
einer Verriegelungs- und Abdichtungsanordnung 180, die noch näher beschrieben wird·
w r
Das Einzementieren für das obere Futterrohr 44 im Bohrloch
42 erfordert einen Durchgang vom unteren Ring 130 zwischen dem Rohr 44 und dem Führungsrohr 22 zum oberen
Ring 134 zwischen dem Bohrlochkopf 24 und dem Bohrgestange 236 mit Rückkehr zur Oberfläche. Eine Vielzahl
von oberen und unteren Rillen oder Zirkulationsöffnungen 122, 124 erstrecken sich durch den oberen Abschnitt 114
zum Durchlaß eines Fluids z.B. zum festen Einbau um den
Hänger 50 herum. Die unteren Rillen 122 ermöglichen den Durchgang eines Fluids durch die radiale ringförmige
•Schulter 116 und die oberen Rillen 124 ermöglichen den
Durchgang eines Fluids durch das obere Gewindeende des rohrförmigen Körpers 110 um das Fluid um die Verriegelungsund
Abdichtungsvorrichtung 180 herum zu führen.
Das Gewinde 126 ist am Außenumfang des oberen Abschnitts 114 unterhalb der ringförmigen Schulter 116 vorgesehen»
zum Gewindeeingriff mit dem mit Gewinde versehenen Schulterring 128 um den Hänger 50 herum. Der Schulterring
128 weist eine nach unten gerichtete und sich verjüngende konische Fläche 132 auf/ die an die nach oben
gerichtete sich nach unten konisch verjüngende Tragschulter 80 eingepaßt istuid in dieser eingreift am Gehäuseeinsatz
70. Der Rohrhänger 50 sitzt demzufolge am Einsatz 70 nach dem Eingreifen der konischen Fläche 132
des Hängeschulterrings 128 auf sowie auf der Tragschulter 80 des Gehäuseeinsatzes , wobei der Einsatz 70
den so angeordneten Rohren und den Arbeitsdrucken standhalten muß.
Bohrlöcher mit Arbeitsdrücken in der Größenordnung von
1055 kp/cm erzeugen besondere Belastungen. Der Bohrlochkopf
muß nicht nur das Gewicht der Rohrhänger mit ihren angehängten Rohren und einer oder mehrerer Steigrohrhänger
mit ihren angehängten Rohren aushalten/ sondern auch diesen Arbeitsdruck aufnehmen und ihm widerstehen.
Das bedeutet/ daß der Bohrlochkopf sowohl das Gewicht der Rohre als auch den Druck aufnehmen muß. Ein Bohrloch-
-31-2
kopf für 1055 kp/cm Arbeitsdruck muß genügende Trag- und Sitzfläche aufweisen , so daß bei senkrechter Beaufschlagung mit dem Druck keine Verformung der Tragflächen entsteht. Obwohl bei geringeren Arbeitsdrucken Materialien Verwendung finden, die Belastungen von 31.700 kg aushalten, wird für Bohrlochköpfe bei einem Einsatz von Arbeits-
kopf für 1055 kp/cm Arbeitsdruck muß genügende Trag- und Sitzfläche aufweisen , so daß bei senkrechter Beaufschlagung mit dem Druck keine Verformung der Tragflächen entsteht. Obwohl bei geringeren Arbeitsdrucken Materialien Verwendung finden, die Belastungen von 31.700 kg aushalten, wird für Bohrlochköpfe bei einem Einsatz von Arbeits-
drucken von 1055 kp/cm ein Mindestwiderstand gegen Belastungen von 38.500 kg gefordert. Der erfindungsgemäße
Bohrkopf jedoch kann eine Belastung von über 2.718.000 kg aushalten, da seine Stützfläche in der Größenordnung von
2
420 bis 450 cm liegt. Diese Stützfläche muß während des Entwerfens derart ausgelegt sein, daß die auftretende Belastung die Verformfestigkeit des Materials in senkrechter Beaufschlagung um nicht mehr als 25 % übersteigt.
420 bis 450 cm liegt. Diese Stützfläche muß während des Entwerfens derart ausgelegt sein, daß die auftretende Belastung die Verformfestigkeit des Materials in senkrechter Beaufschlagung um nicht mehr als 25 % übersteigt.
Die Stützfläche zwischen dem untersten Rohrhänger 50 und dem Gehäuseeinsatz 70 und zwischen dem Gehäuseeinsatz 70
und der Zahnverbindung 66 am Bohrlochkopf 24 muß ausreichend bemessen sein um derartige Belastungen auszuhalten,
ohne daß die Materialfestigkeit in senkrechter Beansprudung die Formfestigkeit um mehr als 25 % übersteigt.
Die erfindungsgemäße Bohrlochkopfanordnung erfüllt diese Forderung.
Um eine ausreichende Stützfläche zwischen dem Rohrhänger 50 und dem Einsatz 70 zu erhalten, ist der Schulterring
28 des Hängers auf die radiale ringförmige Schulter 160, die sich vom oberen Abschnitt 150 des Hängerkörpers 110
erstreckt, aufgeschraubt. Der Schulterring 128 bildet eine sich um 360° erstreckende konische Fläche 132 zur
Aufnahme der Trageschulter 80 des Gehäuseeinsatzes 70 und ermöglicht so einen vollständigen Kontakt zwischen
Schulter 80 und konischer Fläche 132. Ohne den Schulterring 128 des Hängers verhindern die Rillen oder Zirkulationsöffnungen
122 durch die Schulter 116 eine 360° Stützfläche zwischen Hänger 50 und Gehäuseeinsatz 70.
Das Zusammenwirken zwischen der Tragschulter 80 und der konischen Fläche 132 ermöglicht eine zusätzliche
Stützfläche, die durch den Innendurchmesser des Bohrloch-
kopfes von 17 9/16 Zoll (= 44,61 cm) und den Innendurchmesser
des Gehäuseeinsatzes 70 von 16,06 Zoll (= 40,8 cm) bestimmt. Dadurch beträgt die Stützfläche
2 zwischen Schulter 80 und Fläche 132 ungefähr 450 cm ,
so daß die gesamte Stützfläche einer Belastung von mehr als 2.720.000 kg aushalten kann.
Die inneren und äußeren Verbindungszähne 66, 76 des Bohrlochkopfes
24 und des Gehäuseeinsatzes 70 sind so ausgestaltet, daß sie eine ausreichende Stützfläche aufweisen
um die oben genannte Last aufzunehmen. Wie bereits erwähnt, weisen die Zahnreihen 66, 76 sechs Gruppen 82/
88 an Zähnen auf am Bohrlochkopf 24 und am Gehäuseeinsatz 70. Jede Gruppe 82, 88 weist sechs Zähne 66, 76 zur
Lastaufnahme auf. Die Stützfläche der Sägezahnverbindung 66, 76 ist größer als die Stützfläche zwischen Schulter
80 und konischer Fläche 132. Die Anzahl von Zähnen wird durch die Verringerung der Stützfläche aufgrund der
sechs öffnungen 86, 87 zur Aufnahme entsprechender Gruppen 82, 88 während des Zusammenbaus bestimmt.
In Figur 2C erstreckt sich die radiale ringförmige
Schulter 116 vom oberen Abschnitt 114 des Hängerkörpers
110 aus, wobei sie eine nach oben gerichtete nach unten und außen sich verjüngende konische Nockenfläche 136 aufweist,
mit einer ringförmigen Nut 138, die sich an ihrem
Grundteil nach oben erstreckt. Eine ringförmige Kammer 142 erstreckt sich von der oberen Seite der Nut 138 zu
einer ringförmigen senkrechten Dichtungsfläche 140, die
sich wiederum von der Nut 138 zum unteren Ende des Gewindes 118 erstreckt. Die radiale ringförmige Schulter
116 ist unterhalb der ringförmigen Verriegelungsnut 68
im Bohrlochkopfgehäuse 56 angeordnet, nachdem der Hänger
50 innerhalb des Bohrlochkopfes 24 aufsetzt. Die Nockenfläche 136 endet mit ihrer unteren ringförmigen Kante
gerade oberhalb des unteren Endes der Nut 68.
Der Rohrhänger 50 weist einen Verriegelungsring 144 auf,
der auf der radialen ringförmigen Schulter 160 angeordnet
ist. Der Verriegelungsring 144 kann ein geschlitzter Ring sein, der durch Ausziehen in die Nut 68
gelangt zum Eingriff mit dem Bohrlochkopfgehäuse 46, zum Verriegeln des Hängers 50 innerhalb des Bohrlochkopfes
24. Die Bohrlochkopfnut 68 weist eine senkrechte Grundwand 146 auf, mit einer sich nach oben und einer sich
nach unten verjüngenden Wand. Der Verriegelungsring 144 weist eine senkrechte Grundfläche 148 auf, mit einer
sich nach unten verjüngenden Fläche entsprechend dem Ausmaß der sich nach oben verjüngenden Wand der Nut 68 und
eine nach unten sich verjüngende Fläche parallel zur nach unten sich verjüngenden Wand der Nut 68, so daß bei
Ausdehnung des Verriegelungsringes 144 die senkrechte Fläche 148 des Ringes 144 an der senkrechten Wand 146
der Nut 68 anliegt. Fernerhin weist der Verriegelungsring 144 eine nach unten gerichtete sich nach außen und
unten verjüngende untere Nockenfläche 152 auf, die mit einer nach oben gerichteten Nockenfläche 136 der radialen
ringförmigen Schulter 160 zusammenwirkt , wobei eine nach innen gerichtete ringförmige Rippe 154 in die ringförmige
Nut 138 im eingezogenen Zustand eingreift und ein nach • oben und nach innen gerichteter Nockenkopf 156 zum Zusammenwirken
mit der Verriegelungs- und Dichtungsan-Ordnung 180 zusammenwirkt, wie es noch erläutert werden
wird. Zwischen dem Nocken 156 und der ringförmigen Rippe 154 ist eine sich verjüngende Fläche 158 parallel zur
Wand der Kammer 142.
Die vorstehende ringförmige Rippe 154 greift in die Nut
138 des Rohrhängers 50 ein und verhindert, daß der Verriegelungsring 144 aus der Nut 138 herausgezogen wird,
wenn der Rohrhänger 50 in das Bohrloch eingeführt wird. Während dieses Einführens des Hängers 50 ist es erforderlich,
daß der Verriegelungsring 144 mehrmals einen geringeren Durchmesser einnimmt, z.B. beim Durchgang
durch die Eruptionsabsperrvorrichtung 40. Diese Vorrichtung 40 weist oftmals eine ringförmige Gummidichtung
β tu
auf, die es erforderlich macht, daß der Rohrhänger durch diese Dichtung gepreßt wird. Wäre die ringförmige Rippe
154 nicht in der Nut 138 angeordnet, so könnte der Ring 144 an einem derartigen verengten Querschnitt hängen
bleiben und an der Außenfläche entlanggleiten. Dadurch könnte er aus der Nut 138 gelangen,am Hänger 50 nach
oben gleiten bis er die Dichtungsanordnung 210 erreicht. Dadurch würde nicht nur die Betätigungsvorrichtung 212
für die Verriegelung blockiert, sondern auch die Betätigung der Dichtung 210. Die ringförmige Kammer 142
weist so viel Spielraum auf, so daß die Nut 138 die ringförmige Rippe 154 aufnehmen kann. Dies verhindert
auch, daß der Verriegelungsring 144 einer nach oben gerichteten Belastung ausgesetzt ist.
Die Verriegelungs- und Abdichtvorrichtung 180 ist in den Figuren 2B und 2C dargestellt und zwar im Eingriff
mit einem Einlaßwerkzeug 200 in der Verriegelungsstellung. Die Vorrichtung 180 weist ein stationäres
Teil 184 auf, das drehbar an einem Drehteil oder einer
Dichtungsmutter 182 mittels eines Teils 186 befestigt ist. Die Dichtungsmutter 182 weist einen ringförmigen
Körper auf mit einem unteren Stift 188 und einem durchbrochenen oberen Ende 198 mit nach oben vorspringenden
Anschlägen 202. Die Innenwand der Mutter 182 weist ein Gewinde 204 auf, das in das Außengewinde 118 des Futterrohrhängerkörpers
110 eingreift.
Das stationäre Teil 184 weist einen ringförmigen Körper 216 auf und enthält eine Dichtungsanordnung 210 zum Abdichten
der inneren Bohrungswand 61 .des Bohrlochkopfes 24 und der äußeren Dichtfläche 140 des Futterrohrhängers
50 sowie eine Betätigungsvorrichtung 212 zum Verriegeln durch Einwirkung auf den Verriegelungsring 144 / der in
Verriegelungseingriff innerhalb der Nut 68 des Bohrlochkopfes 24 gelangt. Der ringförmige Körper 216 ist ein
kontinuierliches und integrales Metallteil mit einem oberen Antriebsstück 280 , einem Z-förmigen Zwischen-
-35-teil 220 und einem unteren Nockenteil 222.
Das obere Antriebsteil 280 weist eine obere Gegenbohrung 190 auf, zur drehbaren Aufnahme des unteren Stifts
188 der Dichtungsmutter 182. Das Teil 116 weist innere und äußere Laufrillen in der Gegenbohrung 190 und im
Stift 188 auf zur Aufnahme von Wälzrollen oder Kugeln 196. Das Halteteil 186 wird nicht belastet und nicht zur
übertragung eines Drehmoments oder eines Stoßes von der Dichtungsmutter 182 zum stationären Teil 184 benötigt.
Ein Stützteil 205 ist oberhalb der Dichtungsanordnung 210 vorgesehen und weist Stützringe 206/ 208 auf, die
zwischen dem Boden der Gegenbohrung 190 und dem unteren Ende des Stifts 188 vorgesehen sind. Die Stützringe 206,
208 weisen einen geringen Reibungskoeffizienten auf und erlauben einen gleitenden Eingriff zwischen ihnen nach
Betätigung der Antriebsvorrichtung 212 und der Dichtungsanordnung 210. Die Stützanordnung 205 wird also benutzt
um Kraft von der Dichtungsmutter 182 auf das stationäre Teil 184 zu übertragen. Die Haltekugeln 196 dienen ausschließlich
der drehbaren Lagerung des stationären Teils 184 auf der Dichtungsmutter 182.
Die Verriegelungs-Betätigungsvorrichtung 212 weist ein unteres Nockenteil 222 auf mit einer nach unten und außen
gerichteten Nockenfläche 224 (siehe Figur 2C) zum nockenförmigen
Eingriff in den Nocken 156 des Verriegelungsringes 144, sowie ein oberes Antriebsteil 280 und ein
Z-förmiges Zwischenstück 220 zur Kraftübertragung an der Dichtungsmutter 182 zum unteren Nockenteil 222.
Die Dichtungsanordnung 210 weist ein Z-förmiges Stück 220 und elastische Abfangdichtungen 330, 332 auf, die
in Zusammenhang mit Figur 4 noch näher beschrieben werden sowie ein oberes Antriebsteil 280 und ein unteres
Nockenteil 222 zur Druckbeaufschlagung des Zwischenstücks 220. Die Dichtungsanordnung 210 ist in erster
Linie eine metallische Dichtungsanordnung und erst in
zweiter Linie eine elastische Anordnung. Eine metallische Dichtung weist den Vorteil einer größeren Lebensdauer
gegenüber einer elastischen Dichtung auf.
Die Verriegelungs- und Dichtungsanordnung 180 wird durch
den Futterrohrhänger 50 und ein Einlaßwerkzeug 200 in
das Bohrloch eingebracht. Das Werkzeug 200 weist einen Bolzen 230 auf, der den Hauptteil des Werkzeugs 200 darstellt,
ein Verbindungsteil oder eine Manschette 240, einen Rand oder eine äußere Manschette 250 und eine
Mutter 260. Der Bolzen 230 weist ein oberes Ende 232 mit Innengewinde 234 zur Verbindung mit dem untersten
Rohrstück eines Bohrgestänges 236 auf, das bis zur Oberfläche
18 reicht und ein unteres Ende 238 ebenfalls mit Innengewinde. Oberhalb des Endes 238 ist eine ringförmige
Nut 242 vorgesehen. Ein anderes Teil mit verringertem Durchmesser 248 ist oberhalb der Nut 242 vorgesehen und
bildet eine ringförmige Rippe 252. Unterhalb des oberen Endes 232 und oberhalb des Teils 248 ist ein drittes
mit Gewinde versehenes Teil 254 verringerten Durchmessers (siehe Figur 2A) vorgesehen, dessen Durchmesser kleiner als derjenige der Teile 24 2 und 248 ist. -
Das Verbindungsteil oder die Manschette 240 weist eine Bohrung 246 auf, die so dimensioniert ist, daß sie sich
teleskopisch über die ringförmige Rippe 252 und das Ende 238 erstrecken kann. Das Verbindungsteil 240 wird
ausziehbar von dem durch den Bolzen 230 und den Rand 250 gebildeten Ring aufgenommen. Die Rippe 252 weist
ringförmige Dichtungsnuten 258, 262 auf, in denen O-Ringe 264, 266 sitzen zur Abdichtung der Innenfläche
der Bohrung 246. Das oberste Ende des Verbindungsteils
240 weist einen nach innen gerichteten radialen ringförmigen Flansch 268 auf, der gleitbar auf der Fläche
248 sitzt. Das untere Ende des Verbindungsteils 240
weist ein Teil 270 mit verringertem Durchmesser auf, das so dimensioniert ist, daß es in die Bohrung 272
des Futterrohrhängers 50 gleitbar paßt. Das Teil 270
33G5310
bildet eine nach unten gerichtete ringförmige Schulter 274 , das das obere Endteil 276 des Futt.errohrhängers
nach dem Einlassen des Werkzeugs 200 der Verriegelungsund Dichtungsanordnung 180 auf dem Futtorrohrhänger 50
in den Bohrlochkopf 24 aufnimmt. Das Teil 270 weist eine Vielzahl von entlang seinem Umfang verteilten Schlitzen
oder Fenstern 278 auf, in denen gleitbar Segmente oder Anschläge 280 angeordnet sind mit einer Vielzahl von
Zähnen 282 zur Aufnahme durch die Nuten 120 des Futterrohrhängers
50 um so das Einlaßwerkzeug 200 mit dem Futterrohrhänger 50 zu verbinden. Die Anschläge 280 haben einen
oberen Vorsprung 284 , der in eine ringförmige Nut 286 entlang dem oberen inneren Umfang der Fenster 278 eingreift.
Oberhalb der Fenster 278 sind eine Vielzahl von Dichtungsnuten 288 , 290 mit O-Ringen 292, 294 vorgesehen
zur Aufnahme der Dichtungsbohrung 272 des Futterrohrhängers 50. In der Nähe des oberen äußeren Endes des
Verbindungsteils 240 ist eine Ringnut 296 vorgesehen mit einem Klemmring 298 zum Zusammenbau mit dem Einlaßwerkzeug
200. Die Anschläge 280 springen in die Nuten 24 2 zurück,nachdem das untere Ende 238 seine untere Stellung
einnimmt, wie dargestellt, durch Anwendung von Drehkraft auf das Werkzeug 200 um die Verriegelungs- und Dichtungsanordnung
180 einzubauen.
Die äußere Manschette 250 weist einen im allgemeinen ringförmigen Körper auf mit einem oberen nach innen
gerichteten radialen Teil 300 , einem Mittelteil 302, einem Übergangsteil 304 und einem unteren Betätigungsteil
306. Die Teile 300, 302, 304 und 306 hängen zusammen und sind derart bemessen, daß sie teleskopisch
das obere Ende 276 des Hängers 50 , das Verbindungsteil 240 und den Bolzen 230 aufnehmen können. Das untere
Betätigungsteil 306 weist ein durchbrochenes unteres Ende 308 auf, das das obere durchbrochene Ende 198 der
Dichtungsmutter 182 aufnimmt, so daß ein Drehmoment von dem Einlaßwerkzeug 200 auf die Verriegelungs- und
Abdichtungsvorrichtung 81 übertragen werden kann. Der
M ■+ t m-
innendurchmesser des Betätigungsteils 306 ist ausreichend
groß um ein Spiel mit dem Außendurchmesser des Gewindes 118 des Rohrhängers 50 zu ermöglichen.
Das Mittelteil 302 ist gleitbar mit dem Verbindungsteil
240 verbunden. Das Teil 302 weist eine innere ringförmige Nut 310 auf zur Aufnahme eines Klemmringes 298
am Verbindungsteil 240 nach Lösen vom Einlaßwerkzeug 200 von der Verriegelungsvorrichtung 180 und vom Futterrohrhänger
50. Das Teil 302 weist eine Vielzahl von Gewindebohrungen 312 auf, die sich von dem äußeren Umfang zur
Nut 310 erstrecken, so daß nicht dargestellte Bolzen in die Nut 310 eingeschraubt werden können um ein Freigeben
des Klemmringes 298 auf der Nut 310 während des Eingriffs des Einlaßwerkzeugs 200 in einem anderen Hänger zu verhindern.
Der Klemmring 298 weist eine obere Nockenfläche 360 auf zum Eingriff der Bolzenenden. Nach Eingreifen
des Verbindungsteils 240 in das obere Teil der ringförmigen durch die äußere Manschette 52 gebildeten Fläche
und des Bolzens 230 , wobei sich der Klemmring 298 oberhalb der Nut 310 befindet, kann das Verbindungsteil 240
nicht mehr ohne Klemmring 298 entfernt werden. Um das Verbindungsteil 240 nach dem Einsetzen des Einlaßwerk-,
zeugs 200 zu lösen, werden die Bolzen in die Bohrungen 312 geschraubt um so die Nut 310 zu verschließen und zu
verhindern, daß der Klemmring 298 in diese Nut eingreift. Dadurch kann das Verbindungsteil 2 40 am Bolzen 230 nach
unten gleiten,
Das Ubergangsteil 304 grenzt an das .Betätigungsteil 306
und das Mittelteil 302 und gleicht den Wechsel der Durchmesser aus. Durchlaßöffnungen 318 sind im Ubergangsteil
304 vorgesehen und ermöglichen den Rückfluß vom Zement durch die äußere Manschette 250 in den Ringraum 134.
Das obere radiale Ende 300 weist eine durchbrochene ringförmige Innenfläche auf und kann mittels Splinten
η ir Λ
mit den Bolzen 230 zur übertragung von Drehkräften verbunden
werden.
Die in den Figuren 2A und 2B dargestellte Verbindungsmutter
260 weist ein Innengewinde 324 zur Schraubverbindung bei 322 mit dem Gewinde 235 des Teils 254 des
Bolzens 230 auf. Die untere Endfläche der Mutter 260 stützt sich auf dem oberen Ende der äußeren Manschette
250 ab um diese auf dem Bolzen 230 festzustellen.
Im Betrieb ist die Dichtungsmutter 282 nur teilweise auf das obere Gewinde 118 des Futterrohrhängers 50 aufgeschraubt/
so daß der Bolzen 230 in seiner Einlaßstellung auf dem Hänger 50 angeordnet ist. In dieser Stellung
stützt sich die Rippe 252 auf der durch den radialen ringförmigen Flansch 268 auf dem Verbindungsteil 240 gebildeten
Schulter 269 ab. Die äußere ringförmige Fläche des Endes 238 greift in die Innenseite der Anschläge
ein, so daß die Zähne 282 unter Vorspannung in die Nuten 120 des Hängers 50 eingreifen und ein Lösen des Einlaßwerkzeugs
200 und des Hängers 150 verhindern, wenn diese am Bohrgestänge 236 in das Bohrloch eingebracht werden.
Die Einlaßstellung des Einlaßwerkzeugs 200 ist nicht dargestellt.
Nach dem Aufsetzen der Fläche 132 auf die Schulter 128
des Futterrohrhängers 50 auf der Tragschulter 80 des Einsatzes 70 im Bohrlochkopf 24, wird das Futterrohr 44
innerhalb des Bohrlochs 42 einzementiert. Nach dem Einzementieren wird das Einlaßwerkzeug 200 verdreht
und eine Kraft auf die Verriegelung?- und Dichtungsanordnung 180 ausgeübt um diese in der in.den Figuren
2B und 2C dargestellten Verriegelungsstellung zu halten.
Eine Verdrehung des Bohrgestänges 236 an der Oberfläche 18 bewirkt eine Verdrehung des Bolzens 230 und damit
eine Verdrehung der äußeren Manschette 250 aufgrund der Splintverbindung 320. Das Drehmoment von der Manschette
250 wird dadurch der Dichtungsmutter 182 über-
-4 ΟΙ tragen durch die Verbindung von Anschlägen 202 der
Mutter 182 und dem unteren Ende 308 der Manschette 250. Die Mutter 182 übt eine axiale Kraft auf die Verriegelungsund
Abdichtungsanordnung 180 aus, so daß das Nockenteil 222 der Betätigungsvorrichtung 212 in kämmendem Eingriff
mit dem Nocken 156 des Verriegelungsringes 144 gelangt. Dadurch wird der Verriegelungsring 144 in die Nut 68
des Bohrlochkopfes zum Eingriff mit dem Bohrlochkopf 146 gebracht um so den Hänger innerhalb des Bohrlochkopfes
zu halten und zu verriegeln, wie es in Figur 2 dargestellt
ist. Die Dichtungsanordnung 210 ist bis dahin noch nicht betätigt worden zur Abdichtung zwischen dem Ringraum 134
und dem Ringraum 130. Der Verriegelungsring 144 erfordert eine vorgegebene Betätigungskraft und weist eine vorgegebene
Kontraktionsspannung auf. Der Querschnitt der Dichtungsanordnung 210 ist derart gewählt, daß sie nicht
vorzeitig durch die Betätigung und den Eingriff des Ringes 144 durch die Betätigungsanordnung 212 zusammengedrückt
wird. Die erforderliche Kompressionskraft für die Dichtungsanordnung 210 ist erheblich größer als diejenige
zum Erweitern und Betätigen des Ringes 144. Der Bolzen 230 bewegt sich mit dem Rand 240 nach Betätigung ·
der Verriegelungs- und Dichtungsanordnung 180 nach unten.
Durch diese Abwärtsbewegung des Bolzens 230 werden die Anschläge 280 gelöst.
Die Dichtungsanordnung 210 ist in den Figuren 4 und 4A
dargestellt und zwar in der Einlaß- und Verriegelungsstellung und in der Dichtungsstellung. Die Anordnung 210
weist ein metallisches Z-förmiges Teil 220 , obere und untere elastische Teile 330, 332 auf und ein oberes
Antriebsteil 218 und ein unteres Nockenteil 222 um das Z-förmige Teil 220 zu komprimieren sowie elastische
Teile 330, 332. Das metallische ringförmige Z-förmige Teil 220 weist eine Vielzahl von ringförmigen Zwischengliedern
334, 336, 338 auf, die eine Schrägstellung nach dem Lösen vom Bohrlochkopf 24 und dem Hänger 50
nach Freigeben und Lösen der Dichtungsanordnung 210 und
der Betätigungsvorrichtung 212 vom Bohrlochkopf 24 einnehmen
können.Die Zwischenglieder bilden ferner eine
.Metallverbindung, die sich vom Antriebst ei 3 218 bis v.um
unteren NockenteJl 222 erstreckt um so das Anlegtin einer
nach oben gerichteten Kraft auf das untere Nockenteil 522 nach dem Lösen zu ermöglichen. Aus diesem Grunde
sind die Verbindungsringe 240, 242, 244 und 246 vorteilhaft, die sonst entfallen könnten.
Die Verbindungsringe 344, 346, die dem Antriebsteil bzw. dem Nockenteil 222 benachbart sind , müssen eine
Mindestlänge aufweisen um einen abdichtenden Eingriff der ringförmigen Zwischenglieder 234 und 238 zu gewährleisten.
Sind die Ringe 244, 246 zu kurz,erhält man keine genügende Durchbindung um ein Berühren der
Flächen 61, 41 der Zwischenglieder■234 und 238 zu ermöglichen.
Da das Antriebsteil 280 und das Nockenteil 222 erheblich massiver als die Verbindungsringe
244 und 246 sind, biegen sich die Teile 218 und 222 nicht durch zum dichtenden Eingriff mit den Zwischengliedern
334, 338. Es ist daher wesentlich, daß die Verbindungsringe 344, 346 ein derariges Durchbiegeverhalten
aufweisen. Die Verbindungsringe 340, 342, 344 und 346 stellen einzelne hochbelastbare Stellen
im metallischen Z-förmigen Teil 220 dar.
Das Z-förmige metallische Teil 220 besteht aus einem sehr weichen verformbaren Stahl , wie z.B. rostfreiem
Stahl 316. Die Fließgrerize eines'derartigen Materials
2
wird bei ungefähr 2812 kp/cm erreicht, was weniger als die Hälfte der Fließgrenze von ungefähr 6000 kp/cm' des Materials des Bohrlochkopfes 24 und des Hängers ist. Beim dichtenden Eingreifen des Z-förmigen metallischen Teils 220 beginnt sich dieses plastisch zu deformieren, während die Fläche 61 des Bohrlochkopfes 24 und die Fläche 144 des Hängers 50 zu einer elastischen Deformation neigen. Sind Unregelmäßigkeiten in den Flächen §1 und 41 vgrhanjen. # §© bewirkt dig
wird bei ungefähr 2812 kp/cm erreicht, was weniger als die Hälfte der Fließgrenze von ungefähr 6000 kp/cm' des Materials des Bohrlochkopfes 24 und des Hängers ist. Beim dichtenden Eingreifen des Z-förmigen metallischen Teils 220 beginnt sich dieses plastisch zu deformieren, während die Fläche 61 des Bohrlochkopfes 24 und die Fläche 144 des Hängers 50 zu einer elastischen Deformation neigen. Sind Unregelmäßigkeiten in den Flächen §1 und 41 vgrhanjen. # §© bewirkt dig
keit des Materials des ringförmigen Z-fÖrmigen Teils 220 ,
daß das Material in die Unregelmäßigkeiten der Flächen 61 und 41 eindringt um so eine hohe metallische Druckverbindung
zubilden. Das metallische Z-förmige Teil 220 kann demzufolge einen festen Preßsitz mit den Wänden
61/ 41 des Bohrlochkopfes 24 und des Futterrohrhängers
50 bei Betätigung bilden.
Die oberen, mittleren und unteren ringförmigen Zwischenglieder
334, 336, 338 weisen jeweils rautenförmigen Querschnitt auf. Da die Querschnitte der Zwischenglieder
334, 336, 338 im wesentlichen gleich sind, benügt eine Beschreibung des Zwischengliedes 336. Er weist im wesentlichen
parallele obere und untere ringförmige Seiten 348, 350 auf, wobei die obere Seite 348 im allgemeinen
nach oben weist und die untere Seite 350 im allgemeinen nach unten weist sowie im allgemeinen parallele, innere
und äußere ringförmige Flächen 352, 354 , wobei die äußere Seite 352 radial nach außen weist und die Innenseite
354 radial nach innen weist sowie parallele, innere und äußere ringförmige Dichtrippen'356, 358. Die Zwischenglieder
334, 338 haben vergleichbare obere und untere Seiten , innere und äußere Seiten und innere
und äußere Dichtrippen.
In der Verriegelungsstellung werden die Dichtungsrippen der Zwischenglieder 334, 336, 338 im wesentlichen
parallel zur Bohrungswand 61 des Bohrlochkopfgehäuses
46 und der Außenwand 140 des Futterrohrhängers 50 deformiert.
Der obere Verbindungsring 344 erstreckt sich vom unteren Ende 364 des oberen Antriebteils 280 bis
zur oberen Seite 335 des oberen Zwischengliedes 334 und bildet einen ringförmigen Kanal 366. Der metallische
Verbindungsring 34 0 erstreckt sich von der Unterseite 337 des oberen Zwischengliedes 334 zur Oberseite 348 des
Zwischengliedes 336 und bildet einen ringförmigen Kanal 368 , während sich der metallische Verbindungsring 342
von der unteren Seite 350 des Zwischengliedes 336 zur
oberen Seite 339 des unteren Zwischengliedes 338 erstreckt um einen ringförmigen Kanal 370 zu bilden. Der
untere Verbindungsring 346 erstreckt sich von der unteren Seite 341 des unteren Zwischengliedes 338 zum oberen Ende
372 des unteren Nockenteils 222 um einen ringförmigen Kanal 374 zu bilden. Die ringförmigen Kanäle 366, 368,
370 und 372 zwischen benachbarten Stegen erleichtern das Durchbiegen des Z-förmigen Teils 220 an vorgegebenen
Stellen, nämlich an den Verwindungsringen 340, 342, 344 und 346. Das untere Ende 346 des Antriebsteils 218 ist
im wesentlichen parallel zur Oberseite 335 des oberen Zwischengliedes 334 und das obere Ende 372 des Nockenteils
222 ist im wesentlichen parallel zur unteren Seite 341 des unteren Zwischengliedes 338. In der Einlaßstellung
und in der Verriegelungsstellung weisen die äußeren und inneren Dichtungsrippen den gleichen Durchmesser auf
wie die äußeren und inneren Durchmesser des oberen Antriebsteils 218 bzw. des unteren Nockenteils 222.
Die oberen und unteren elastischen Teile 330, 332 sind
derart geformt, daß sie an die Gestalten der ringförmigen Nuten 376, 378/ die durch die Zwischenglieder 334, 336, '
338 gebildet werden, angepaßt sind und sind an diese • angeklebt. Die oberen und unteren elastischen Teile 330,
332 weisen äußere und innere ringförmige senkrechte Dichtflächen 380 bzw. 382 auf, zum dichtenden Anliegen
an die Bohrungswand 61 und die Außenwand 140 in der Dichtstellung. Die oberen und unteren ringförmigen
Stege, die durch die Dichtflächen 380, 382 gebildet werden, sind abgeschrägt um eine Deformation in die
Dichtstellung der Teile 330,332 bei .Kompressionsdruck
zu ermöglichen. Die elastischen Teile 330, 332 sind ebenfalls abgeschrägt um eine vorgegebene Deformation der
Teile 330, 332 zwischen den Zwischengliedern 334, 336, 338 zu ermöglichen. Obwohl die Querschnitte der elastischen
Teile 330, 332 im wesentlichen die gleichen sind, können die inneren elastischen Teile 332 stärker abgeschrägt
oder zulaufend ausgestaltet sein als die äußeren
elastischen Teile 330 um ein vorzeitiges Verformen der
Teile 330, 332 vor den Zwischengliedern 334, 336, 338 zu verhindern und damit eine Frühabdichtung mit der Wand 61
des Bohrlochkopfes 24 und der äußeren Fläche 140 des
Futterrohrhängers 50.
Vorzugsweise weist die Dichtungsanordnung 210 wenigstens drei Zwischenglieder auf. Diese Anzahl ist vorteilhaft»
da sie eine gute Verbindung mit den elastischen Teilen 330, 332 gewährleistet und eine symmetrische Ausgestaltung
ermöglicht. Die Dichtungsanordnung 210 kann jedoch auch mehr Zwischenglieder aufweisen mit einer Vielzahl
von elastischen Teilen. Die Flächen 364 und 372 des Antriebteils 218 und des unteren Nockenteils 222 verjüngen
sich vorteilhafterweise in dieselbe Richtung wie die benachbarten
Zwischenglieder 334 und 338 , wie es im bevorzugten Ausführungsbeispiel dargestellt ist.
Die rautenförmige Ausgestaltung der Zwischenglieder 334, 336, 338 ermöglicht sehr steife Zwischenteile der
einzelnen Zwischenglieder, so daß die Endteile verringerter Dicke der Zwischenglieder diejenigen Stellen
sind, die sich verformen oder durchbiegen zur Berührung mit den Verbindungsringen 340, 342, 344, 346. Es ist
unerwünscht, daß die Mittenteile der Zwischenglieder 334, 336, 338 sich verformen oder durchbiegen. Der dargestellte
rautenförmige Querschnitt ist leicht herzustellen; die Zwischenglieder können auch kontinuierlich
konvex oder ellipsoidförmig hergestellt werden mit vorspringendem Mittelteil. Würden die Querschnitte der Zwischenglieder
334, 336, 338 gleiche Dicke aufweisen, so würden sie dazu neigen an ihren Mittelstellen sich durchzubiegen.
Obwohl es vorteilhaft ist, verdickte Mittelfi tollen der Zwischenglieder 334, 336, 338 vorzusehen,
um die Durchbiegungsstellen an den Rippen für vorgegebene plastische Deformationen festzulegen und keine
Störungen der Mittelpunkte der Zwischenglieder zuzulassen, können diese doch als kegelstumpfförmige Metall-
ringe ausgestaltet sein, deren Querschnitt gleichförmig ist.
In Figur 4A ist die Dichtungsanordnung 210 in dei Dichtungsstellung
dargestellt. Die Anordnung 210 wird zusammengedrückt,
wenn die Betätigungsanordnung 212 am Ende ihres Vorschubes am Verriegelungsring 144 anliegt
und die Dichtungsrnutter 182 ihre Abwärtsbewegung am Gewinde 118 des Hängers 50 fortsetzt wie in den Figuren
2B und 2C dargestellt.
Die Metall-Metall-Dichtungsanordnung 210 wird wiederholt von oben nach unten betätigt. Das heißt, das unterste
Zwischenglied 338 deformiert sich als erstes aufgrund der Kompression der Dichtungsanordnung 210 und ist das
erste Zwischenglied, das einen dichtenden Kontakt mit der Fläche 61 und 140 hat. Diese Serienbetätigung ist vorteilhaft
um den Widerstand der oberen Zwischenglieder 334, 336 entlang den Flächen 61, 140 bei Betätigung
der oberen Glieder vor dem dichtenden Eingriff des unteren Zwischengliedes 338 zu verringern. Vorzugsweise
wird eine genau vorgegebene Kraft auf das obere Zwischenstück 334 ausgeübt.
Die elastischen Teile 330, 332 bilden die Anfangsdichtung. Sie liegen an den Flächen 61, 140 vor den Rippen
der Zwischenglieder 334, 336, 338 an. Ein Verformen der elastischen Dichtungen 330, 332 über die Rippen
hinaus nach einem Anfangskompressionsdruck von etwa
2
200 kp/cm auf die Anordnung 210 ist zu verhindern.
200 kp/cm auf die Anordnung 210 ist zu verhindern.
Die Zwischenglieder 334, 336, 338 bilden Stützen für die Teile 330 und 332 und nehmen sie auf. Daher ist es
wünschenswert, daß die Rippen der Zwischenglieder 33'·, 336, 338 die Flächen 61, 140 vor den elastischen Teilen
330 und 332 berühren, die über die benachbarten Rippen hinausragen. Das Auftreten von elastischem Material
zwischen den Rippen und den Wänden 61, 140 ist für eine Abdichtung schädlich; die Größe der elastischen Teile
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-46-
330 und 332 ist entsprechend klein gewählt, so daß die Rippen die Flächen 61, 140 zuerst berühren.
Die Zwischenglieder 334, 336, 338 sind dünn genug ausgestaltet
um sich zu einem dichtenden Eingriff zu verformen, wenn ein Kompressionsdruck von ein paar Hundert kp/cm
ausgeübt wird. Die Vervindungsringe 340, 342, 346 bilden
Druckpunkte oder Schwachstellen um das Z-förmige Teil 220, so daß die Durchbiegungen des Te'ils 220 an vorgegebenen
Stellen erfolgt und so die inneren und äußeren Rippen des Teils 220 sich dichtend an die Wände 61 und
anschmiegen. Bei Betätigung liegen die Rippen an den Wänden 61 und 41 an und bilden so eine Metall-Metall-Abdichtung
zwischen Bohrlochkopf 24 und Hänger 50, wobei auch der obere Ringraum 134 vom unteren Ringraum
abgedichtet wird. Die Dichtanordnung 210 ist so ausgestaltet, daß keine Fluidöffnung zwischen den Flächen
und 140 besteht.
In der Dichtungsstellung verbiegt sich das untere Zwischenglied 338 in Richtung des Verbindungsringes 346 ,
wodurch sich die Außenseite 343 des unteren Zwischengliedes 338 nach unten bewegt und am oberen Ende 372 des
unteren Nockenteils 2.22 anliegt. Die Verjüngung der Fläche 372 des unteren Nockenteils 222 sorgt für eine
Anfangsdeformation für das untere Zwischenglied 338. Die Fläche 372 sorgt auch dafür, daß das Glied 338 sich nicht
horizontal ausrichtet , so daß ein Lösen des Gliedes beim Entfernen der Dichtungsanordnung 210 unterbleibt.
Wenn sich das untere Ende 364 des Antriebsteils 218 nach unten bewegt, biegt sich das Glied 334 am Verbindungsring 344 durch/ wodurch die Innenseite 333 des oberen.
Gliede.-s 334 am unteren Ende 364 anliegt, wenn das Ende
364 das Z-förmige Teil 220 beaufschlagt. Das Zwischen glied
336 bewegt sich aus seiner Schrägstellung in eine eher waagrechte Stellung. Die elastischen Teile 330,
werden zwischen den Gliedern 334, 336, 338 zusammengedrückt und liegen dichtend an der Wand 61 und der Außen-
wand 140 an. Die inneren Rippen der Glieder 334, 336,
bilden ringförmige Dichtkontakte mit der Außenwand 140 des Futterrohrhängers 50 bei 83, 382 und 384 und die
Mußeren Rippen der Glieder 334, 336, 338 bilden einen
ringförmigen dichtenden Kontakt mit der Wand 61 des Bohrlochkopfes 24 bei 386, 388 und 390. Die Dichtungsanordnung
210 ermöglicht also sechs ringförmige Motall-Metall-Dichtflachen.
Der Dichtkontakt der inneren und äußeren Rippen bewirkt , daß die Glieder 334, 336, 338
Rückhalteanordnungen für die elastischen Teile 330, 332 sind, die als Zusatzdichtungen zu der Metalldichtung
wirken.
Wenn sich die Glieder 334, 336, 338 aus ihrer geneigten Stellung in eine eher waagrechte Stellung bei Betätigung
begeben, gelangt jedes Ende oder jede innere und äußere Rippe der Glieder in Berührung mit den Wänden 61 und 140,
wobei die Glieder 334, 336, 338 nicht waagrecht ?u liegen
kommen. Es ist wesentlich, daß die inneren und äußeren Rippen der Glieder 334, 336 und 338 unter Druck oegen
die Wände 61 des Bohrlochkopfes 24 und 140 des Futterrohrhängers 50 anliegen. Die inneren und äußeren Rippen
jedes Gliedes werden durch die anderen mit Kraft beaufschlagt. Stützt sich 2,B. die innere Rippe 356 des
Gliedes 336 auf der Hängerwand 140 ab, so bewirkt dieser Kontakt eine Reaktionskraft an der äußeren Rippe 358,
die gegen die Wand 61 gedrückt wird. Hätten die Glieder keine gegenüberliegenden Rippen, so würde das Glied
so lange nach unten gleiten, bis seine Seite am benachbarten Glied anliegt, anstatt dichtend an den Wänden 61
oder 140 anzuliegen. Dieses Abstützen der inneren und äußeren Rippen erfordert eine Verhinderung des Verwerfens
oder Verbiegens der Mittelteile der Glieder. Dies wird aber gerade durch die rautenförmige Gestalt des Quer-Schnitts
erzielt, wodurch das Mittelteil besonders steif ist. Ein waagrechtes Ausrichten der Glieder 334, 336,
338 würde dazu führen, daß die Toleranzen zwischen dem Innendurchmesser des Bohrlochkopfes 24 und dem Außen-
ij
durchmesser des Futterrohrhängers 50 kritisch wäre. Durch Anordnung der Glieder 334, 336, 338 unter einem Winkel,
läßt sich auch leichter das Z-förmige Teil 220 beim Herausziehen der Dichtungsanordnung 210 lösen. Die Fläche
des Antriebteils 218 und die Fläche 372 des unteren Nocken-
teils 222 verjüngen sich und verhindern so, daß die Glieder 334 und 338 sich waagrecht ausrichten.
Es sei betont, daß Dichtungen 330, 332 aus einem Elastomer dann überflüssig sind, wenn die Rippen der
Glieder 334, 336, 338 in ausreichendem Maße an den Wänden 61 und 140 anliegen um einen hydraulischen Druck
in dem ringförmigen Raum 134 anlegen zu können. Für einige Anwendungen können also die Teile 330 und 332
fortgelassen werden, so dals dt»r Raum zwischen den Zwischenglieder
334, 336 und 338 leer bleibt. Es ist ferner auch möglich, die Teile 330 und 332 durch Abstandsstücke
zu ersetzen, die eine Verformung der Zwischenglieder 334, 336, 338 um einen vorgegebenen Betrag ermöglichen.
Wie oben ausgeführt, bilden die Teile 330 und 332 aus einem Elastomer derartige Abstandsstücke.
Die Erfindung umfaßt aber auch andere Materialien als Elastomere; die Teile 330 und 332 können auch anderem
nachgiebigem Material bestehen wie z.B. Grafoil, das von der Firma DuPont hergestellt wird. Dieses feuerfeste
Material ist in den beiden folgenden Veröffentlichungen beschrieben: "Grafoil - Ribbon Pack, Universal Flexible
Graphite Packing for Pumps and Valves" von F.W. Russell (Precision Products) Ltd. in Great Runmow, Essex, England und "Grafoil Brand Packin<
von Crane Packing Company in Morton Grove, Illinois.
In dem Fall , in dem eine Abdichtung mit metallischen Flachem unerwünscht ist, können die Kanäle 368, 370
und 374 dazu verwendet werden, Material aus einem Elastomer an die Flächen 61 und 140 zu bringen, wobei
dieser Kontakt zuerst hergestellt wird. Sollen die Elastomere 330, 332 die ersten Dichtungen sein, so
dienen die ringförmigen Zwischenglieder 334, 336, 338
als Haltestücke für die Elastomere 330, .332. In diesem
Fall können die Haltedichtungen nicht in ihrer Stellung
gedrückt werden.
Die vorliegende Erfindung eignet sich für Arbeitsdrucke
bis 1050 kp/cm2 (15.000 psi), so daß die Abdichtanordnung
210 zur Sicherheit mit einem Kompressionsdruck
von 1400 kp/cm (20.000 psi) beaufschlagt wird.
Zu diesem Zweck wird die Abdichtanordnung 210 sowohl
mit einem Drehmoment als mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt. Zuerst wird ein Drehmoment von etwa 1380
kgm (10.000 ft.ibs.) dem Bohrgestänge 236 an der Oberfläche 18 erteilt. Das Drehgestänge 236 überträgt dieses
Drehmoment dem Einlaßwerkzeug 200 und beaufschlagt die Abdichtvorrichtung 210. Das Drehgestänge 236 verdreht
den Bolzen 230, der wiederum die äußere Manschette 250 aufgrund der Splintverbindung 320 mitnimmt. Die Manschette
250 nimmt die Dichtungsmutter 182 aufgrund der Kronenverbindung 198,308 mit. Die Mutter 182 stützt sich
auf dem Antriebsteil 28 ab und überträgt die Kraft über die Stützfläche 205. Da die Betätigungsanordnung 212 bereits
vorher ihren untersten Wert der Abwärtsbewegung erreicht hat, bis zum Verriegelungsring 144 in Richtung
der Verriegelungsstellung, werden die Abdichtvorrichtung 210 und insbesondere das Z-förmige Teil 220
zwischen dem Antriebsteil 218 und dem unteren Nockenteil 222 zusammengedrückt. Dieses Drehmoment bewirkt eine
Axialkraft von ungefähr 68.000 kg.
Nachdem das Z-förmige Teil 220 zwischen dem Antriebsteil 218 und dem unteren Nockenteil 220 zusammengedrückt
worden ist, werden die Elastomere 330, 332 zwischen de" Gliedern 334, 336, 338 zusammengedrückt, während diese
in eine eher waagrechte Stellung bewegt werden. Bei diesem Kompressionsvorgang füllen die Elastomere 330, 332 vollständig
die Nuten zwischen den Gliedern 334, 336, 338 aus, in denen sie eingesetzt sind. Die Menge an Elastomer
wird so gewählt, daß die Glieder 334, 33f, 338 in eine
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-50-
eher waagrechte Stellung gelangen und ausreichenden. Kontakt mit den Wänden 61 des Bohrlochkopfes 24 und
140 des Hängers 50 aufnehmen und dabei verhindert, daß die Elastomere 330, 332 hervorspringen. Insbesondere verhindern
die inneren ringförmigen Kontaktflächen 382, 384 ein Hervorspringen des inneren Elastomers 332
während die ringförmigen Kontaktflächen 386, 388 ein
Hervorspringen des äußeren Elastomers 330 verhindern. Der erste Dichtvorgang erfolgt also durch die Glieder
334, 336, 338, bevor die Elastomere 330, 332 ihre Kontakte herstellen. Es ist wichtig, daß die Teile 330,
332 aus Elastomer die richtige Größe aufweisen und die richtige Ausgestaltung, so daß bei der Kompression der
Abdichtvorrichtung 210 ein metallischer Dichtkontakt hergestellt ist, bevor die Elastomere 330, 332 ihren
Dichtkontakt herstellen.
Der eigentliche Zweck der Erstzuführung eines Drehmoments besteht darin, die Abfangdichtungen 330, 332 aus Elastomer
richtig einzustellen, ohne daß bereits der vollständige Metall-Metall-Dichtkontakt zwischen den Flächen 61,
des Bohrlochkopfes 24 und des Hängers 50 hergestellt wird. Das zuerst zugeführte Drehmoment reicht nicht aus um
die Dichtvorrichtung 210 vollständig zu betätigen aufgrund von Reibungsverlusten im Steigrohr in der Eruptionsabsperrvorrichtung
im Bohrgestänge selbst und insbesondere aufgrund der zahlreichen Gewinde, wie z.B. 118. Diese
Reibungsverluste begrenzen die vom Bohrgestänge 236 zu übertragende Kraft auf die Dichtungsvorrichtung 210.
Zur Erzielung der gewünschten Kompressionsdruckbeaufschlagung der Dichtungsvorrichtung 210 und zur Herstellung
einer vollständigen Metall-Metall-Abdichtung wird ein hydraulischer Druck verwendet. In den Figuren
ö5 2A und 2B weist die schematisch dargestellte Eruptionsabspei
rvorrichtung 40 Backen 34 auf, wobei die Totpunktleitung
38 mit dem ringförmigen Raum 134 unterhalb der Greiferbacken 34 in Verbindung steht. Diese Lei-
■33Ub31U
tung 38 ist üblicherweise unterhalb der untersten Backen
angeordnet. Sollte hingegen die Leitung 36 aus irgendeinem Grunde die unterste Leitung in der Vorrichtung 40
sein, so würde der hydraulische Druck durch diese« Leitung
36 zugeführt werden.
Beim Zuführen von Druck durch die Leitung 38 in den Ringraum
134 muß dieser abgedichtet sein. Die Figur 2A zeigt, daß die Leitung 38 in Phase mit den Backen 34 angeordnet
ist, tatsächlich jedoch aber um 90° phasenverschoben hergestellt wird. Dies bedeutet, daß die Greiferbacken 34
geschlossen werden und das Bohrgestänge 236 abdichten, wobei Ringdichtungen 264, 266 die Dichtung zwischen
Bolzen 230 und Manschette 240 bewirken, Ringdichtungen 292, 294 die Abdichtung zwischen Manschette 240 und
der Innenwand 272 des Hängers 50 bewirken und wie oben ausgeführt, die Dichtungsvorrichtung 210 die Erstabdichtung
des Ringraumes 134 vornimmt. Der hydraulische Druck kann demzufolge durch die Leitung 38 in den Ringraum
134 geleitet werden.
Aufgrund des Korkenziehereffektes , der durch Anlegung
eines Drehmoments an ein Bohrgestänge 236 erfolgt, wird die Obergrenze zur Übertragung eines Drehmoments bei
1380 kgm gesehen, für den Unterwasserbetrieb. Im vorliegenden
Fall bedingt ein übertragenes Drehmoment von 1380 kgm eine Abdichtung des Ringraums 134, die
2 einem hydraulischen Druck von einigen Hundert kp/cm
widerstehen könnte. Diese relativ geringe Druckabdichtung würde dann eine Unterdrucksetzung des Ringraums
134 ermöglichen um so die Abdichtvorrichtung 210 weiter zu komprimieren, wodurch die Abdichtung im Ringraum
134 steigt und einem weiteren hydraulischen Druck standhält. Das metallische Z-förmige Teil 220 mit ringförmigen
Zwischengliedern 334, 336, 338 ist so bemessen, daß die Glieder 334, 336, 338 dünn genug sind, um einen
Metall-Metall-Dichtkontakt zusammen mit den Elastomeren 330, 332 herzustellen, der einem hydraulischen Druck
2
yon einigen Hundert kp/cm standhält, beim Anlegen eines Drehmoments von etwa 1380 kgm.
yon einigen Hundert kp/cm standhält, beim Anlegen eines Drehmoments von etwa 1380 kgm.
Bei Beaufschlagung der Vorrichtung 210 mit Druck Sind die
tatsächlichen Druckflächen der Durchmesser der Dichtung 264 des Einlaßwerkzeugs weniger dem Durchmesser des Bohrgestänges
236 und zusätzlich die ringförmige Dichtfläche der Vorrichtung 210. Da die ringförmige Dichtfläche für
einen bestimmten Bohrlochkopf und einen Futterrohrhänger festliegt, ist die hauptsächliche Variable zur Bestimmung
der Druckkraft die Differenz der Druckfläche zwischen der Dichtung 264 für das Einlaßwerkzeug und
das Bohrgestänge 236. Diese Differenz kann verändert werden zur Erzielung einer bestimmten Kompressionskraft
auf der Vorrichtung 210. Die Differenz des Durchmessers kann z.B. zwischen 12 und 25 cm variieren.
Das Anlegen des hydraulischen Drucks liefert eine Axial-
kraft, die die Vorrichtung 210 mit 1400 kp/cm beaufschlagt, ohne dabei die Druckgrenzen in der Bohrlochkopfanordnung
zu überschreiten. Das Anlegen des Drehmomentes an der Mutter 182 nach dem hydraulischen Druck, '
bewirkt, daß diese Mutter dem Weg der Vorrichtung 210 folgt, wenn dieses unter Druck nach unten bewegt wird
und sein Entspannen verhindert, wenn die hydraulische Kraft entfällt. Es ist wesentlich, daß ein hohes Drehmoment,
d.h. 1380 kgm im Bohrgestänge 236 aufrechterhalten wird, so daß die Dichtungsmutter 182 der Vorrichtung
210 folgt, da sonst die Mutter 182 die Abwärtsbewegung
der Vorrichtung 210 verhindern könnte.
Dieses Verfahren wird öfters wiederholt bei zunehmender Erhöhung des hydraulischen Drucks bis die Dichtungsmutter 182 eine ausreichende Anzahl von Umdrehungen zu
rückgelegt hat um so sicherzustellen, daß der Komprossionsdruck
von 1400 kp/cm auf die Vorrichtung 2' übertragen worden ist.
Das Einlaßwerkzeug 200 ist ein Kombinationswerkzeug
gur Übertragung ©inei Drehmoments zur Verriegelungs·-
\mä &bdiehtv©rriehtung 180 und zum Zuführen von hydraulischem
Druck zu dieser Vorrichtung 81. Di© Verdrehung
des Bohrgestänges 230 zur Übertragung des Drehmomentes
über das Sinlaßwerkseug 200 sur Vorrichtung 180 ermöglicht
das Abdichten der Vorrichtung 210 im Ringraum 1.34 sswisehen
Bohrlochkopf 24 und Hänger 50, so daß anschließend
hydrauüeeher Druck dem Ringraum 134 zugeführt werden
kann um die Vorrichtung 210 iu aktivieren. Eine ständige
unä kontinuierlich© Erhöhung de§ hydraulieehen Drueki
im linfsaum 134 durch die Leitung 38 bewirkt, daß die
210 wtittr komprimiert wird und tine stärkere ätr Filehin 11 dei !©hrloehkopfei 24 und der
Flieh© 140 äee Hlngere SO bewirkt. Bei erhöhter Äbdishtunf
verträgt die Vorrichtung 210 auch höhere Eing«
druete©» Der durch die Leitung 38 lugeführte Druck kann
demzufolge i© weit erhöht werden, biü die Vorrichtung
210 mit einem Ke-mpreiiionidruek von ungefähr 1400 kp/em
beaufsehlagt ist. Der hydrauliiche Druck in der Leitung
3S und im Ringraum 134 überiehreitet nicht die Druckfsengen
dei iyatemi. All© Syiteme wt'iien einenStandardauf,
der nicht überschritten werden darf.
©as System der vorliegenden Irfindung ist £ür einen Ärbeitsdruek
von 10S0 kp/em auigelegt, so daß ein hydrau»
ligeher Druck im Ringraum 134 gur vollständigen Betätigung
der Vorrichtung 210 den Wert von 1050 kg/cm
nicht Übersehreitet, obwohl ein Komgressionsdruek von
1400 kg/cm wünschenswert ist. Die Erfindung ermöglicht ©int Kompresiion der Vorrichtung 210 mit 1400 kp/em ,
©hne Verwendung eines hydrauliichen Drucks , der 1050 kp/cm
übersteigt.
Aufgrund dei gunthmend höheren hydraulischen Drucks im
Eingraum 134 gur Irgielung des Kompre^sionsdrucks von
1400 kp/em2 auf der Vorrichtung 210 wird die Dichtungimutter
112 aufgrund der kontinuierlichen Zuführung des
Drehmoment! von 1380 kgm an das Bohrgestänge 236 und
damit an den Rand 250 der Vorrichtung 210 naeh unten im
ν/ \j \j>
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Ringraum 134 entlang dem Gewinde 204. Wird kein .hydraulischer
Druck mehr durch die Leitung 38 und dem Raum 134 zugeführt, dann verhindert die Dichtungsmutter 182 ein
2
Nachlassen des 1400 kp/cm -Kompressionsdrucks auf die Vorrichtung 210 durch das Gewinde 204 mit dem Futterrohrhänger 50.
Nachlassen des 1400 kp/cm -Kompressionsdrucks auf die Vorrichtung 210 durch das Gewinde 204 mit dem Futterrohrhänger 50.
Es ist wichtig, daß die Dichtungen 330, 332 aus Elastomer
erst dann ihren Dichtkontakt ausüben, nachdem das erste Drehmoment durch das Bohrgestänge 236 übertragen worden
ist. Liegen die Teile 330, 332 nicht an, so wäre die Anlegung des hydraulischen Drucks durch die Leitung 38
durch Abfuhr in den unteren Ringraum 130 wirkungslos auf die Vorrichtung 210. Die Dichtwirkung der Teile 330,
332 muß nur so groß sein, daß sie einen zusätzlichen
2 hydraulischen Druck in der Leitung 38 von etwa 35 kp/cm
aushält. Nach dem ursprünglichen Dichtvorgang bewirkt die Zufuhr von..größeren hydraulischen Drucken eine weitere
Kompression des Z-förmigen Teils 220 und der Elastomere 330, 332, so daß die Metall-Metall-Abdichtung und die elastische Abdichtung mit den Wänden 61,
140 erhöht wird. Dieser höhere Dichtkontakt ermöglicht die weitere Zufuhr von hydraulischem Druck durch die
Leitung 38 zur weiteren Betätigung der Vorrichtung 210.
Die oben beschriebene Betätigungsvorrichtung für die Abdichtung ist eine Vereinfachung von bekannten Betätigungsanordnungen.
Dabei wurde der Druck durch das Bohrgestänge nach unten gebraucht um ein eingebautes
mit Schlitzen versehenes Kolbensystem zu betätigen.
Das Ende der Rohrleitung für die Druckzufuhr zum Kolbensystem wurde abgedichtet, wodurch Druck der Dichtung
zugeführt wurde. Obwohl ein derartiges herkömmliches Betätigungssystem Verwendung finden könnte, ist die erfindungsgemäße
Ausgestaltung vorteilhaft.
Es kann notwendig sein, das ursprünglich dem Bohrgestänge 236 zugeführte Drehmoment zu erhöhen, nach dem
3 3Ό53Ίϋ
Schließen der Greiferbacken 34. Obwohl der Gummikontakt
zwischen den Greiferbacken 34 und dem Bohrgestänge 236 keinen derartigen Reibungsverlust erzeugt, wie es ein
Metall-Metall-Kontakt tuen würde, entsteht zusätzlicher Reibungsverlust. Demzufolge sollte, wenn möglich, ein
zusätzliches Drehmoment dem Bohrgestänge 236 zur Kompensation dieses Reibungsverlustes erteilt verden. Das. Bohrgestänge 236 verdreht die Greiferbacken 34 in die geschlossene
Stellung. Der Ringraum zwischen der Steigleitung und dem Bohrgestänge 236 enthält Bohrlochfluid, das
zwischen die Greiferbacken 34 und das Bohrgestänge 236 bei Schließen der Eruptionsabsperrvorrichtung 40 gelangt.
Es wird angenommen, daß dadurch das Drehmoment von 1380 kgm nicht wesentlich verringert wird. Muß aber die Reibung
zwischen den Greiferbacken 34 und dem Bohrgestänge 236 verringert werden, so kann ein nicht dargestellter
spezieller Rohrverbinder zusätzlich im Bohrgestänge 236 vorgesehen werden, so daß die Backen 34 in ein stationäres
rohrförmiges Teil eingreifen, das von einem Drehteil durchsetzt wird um das Drehmoment auf die andere Seite der
Greiferbacke 34 zu übertragen. Dieser Rohrverbinder könnte
Drehdichtungen zwischen dem stationären und dem drehenden Teil aufweisen um einen Pluiddurchgang zu verhindern.
In den Figuren 5A, 5B und 5C ist der vollständige Zusammenbau
des Bohrlochkopfes 24 mit einem 16 Zoll (= 40,64 cm) Futterrohrhänger 420 einem 13 3/8 Zoll
(= 33, 97 cm) Futterrohrhänger 50 einem 9 5/8 Zoll
(= 24,45 cm) Futterrohrhänger 4 00 und einem 7 Zoll (17, 78 cm) Futterrohrhänger 410 dargestellt. Der Hänger
50 ist in Figur 5B ander Verriegelungs- und Abdichtstellung
dargestellt, die im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 4 beschrieben ist, wobei die Verriegelungs- und
Abdichtvorrichtung 180 in dieser Stellung ist. Der Hänger 400 ist oben am Hänger 50 bei 402 befestigt und weist
ebenfalls eineVerriegelungs- und Abdichtvorrichtung 404
auf, die vergleichbar zur Vorrichtung 180 des Hängers ist. Der Hänger 410 ist oben am Hänger 400 bei 412 be-
festigt und weist eine Verriegelungs- und Abdichtvor- ·· :
richtung 414 auf/ die ähnlich der Vorrichtung 81 ist. Die Figuren 5A und 5B zeigen die Verriegelungsnuten des
Bohrlochkopfes 24 t d.h. die Nut 68 für den Hänger 5Ö»
die Nut 406 für den Hänger 400 und die Nut 416 für den
Hänger 410.
Die Hänger 400 und 410 erfordern keine Ringschultern
so wie die Ringschulter 128 für den Hänger 50. Da die Hänger 400 und 410 geringere Lasten tragen, benötigen
sie geringere Stützflächen als der Hänger 50 / dessen Kontaktfläche 100 % betragen muß. Die Schultern der
Hänger 400, 410 sind rechteckig und liegen gleichförmig
oben auf dem sie tragenden Hänger auf.
Figur 5C zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel für einen abnehmbaren Stützeinsatz für den Hänger wie er in Figur'2
mit 70 bezeichnet ist. Dieser sägezahnförmig ausgestaltete
Einsatz 420 in Figur 5C ist geeignet , in die Bohrung 60 eingelassen zu werden und eine Verbindung mit den Zähnen
66 des Bohrlochkopfes 24 herzustellen.
Da es bestimmte Bodenformationen gibt unterhalb der 20 Zoll (= 50,8 cm) Rohre , die dem auftretenden Bodendruck
nicht standhalten. In diesem Fall ist es erforderlieh,
ein 16 Zoll (= 40/64 cm) Rohr niederzubringen, bevor das Bohrloch für das 13 3/8 Zoll (= 33,97 cm) Rohr
gebohrt wird. Der dargestellte Einsatz 420 trägt dabei das 16 Zoll Rohr. Der Einsatz 420 wirktdamit sowohl
als Tragschulter für den Hänger 50 als auch als Hänger für das 16 Zoll Rohr 422.
Der Einsatz 420 weist einen festen rohrförmigen Ring 424 und einen Dichtring 426 auf. Der Ring 424 weist äußere
sägezahnförmig angeordnete Zähne 428 auf, die im wesentlichen gleich aussehen wie die Zähne 76 des Einsatzes
70. Der Ring 424 weist eine nach oben gerichtete sich konisch verjüngende Tragschulter 430 auf zum Eingriff
9 · Λ
-57-
mit dem Dichtungsring 426. Ferner weist or eine Vielzahl
von Teilen 432 auf, die ähnlich den Teilen 92 von Figur 2C sind zur Klemmverbindung des Einsatzes 4 20 innerhalb
des Bohrlochkopfgehäuses 46. Der Ring 424 ist mit einem
Ende 434 für schraubenden Eingriff mit dem oberen Rohrteil des Rohrs 422 versehen.
Der obere Teil des Ringes 424 weist eine Gegenbohrung 438 zur Aufnahme eines Stiftes 440 des Ringes 426 auf.
Der Ring 426 besitzt ein Außengewinde zum schraubenden
Eingriff mit dem Innengewinde der Gegenbohrung 438 des Ringes 424 bei 442. Der Ring 426 weist eine nach oben
gerichtete Schulter 450 auf zum Anlegen an die nach unten gerichtete Schulter 132 des Hängers 50. Ringdichtungen
444 und 446 sind in ringförmigen Nuten entlang des oberen
Endes des Ringes 426 vorgesehen zum Abdichten der Wand 61 des Bohrlochkopfes 24. Der Ring 426 weist auch Dichtungsringe
452/ 454 auf/ in ringförmigen Nuten oberhalb des Gewindes 442 am Stift 440 um die Wand der Gegenbohrung
438 des Ringes 424 abzudichten. Eine Testöffnung 456 ist zwischen den Dichtungen 452 und 4 54
vorgesehen um den Ring 426 zu testen.
Da das 16 Zoll (= 40/64 cm) Rohr fest verankert werden
muß, weist der Einsatz, 420 Rillen 435 auf, die in Figur
5C gestrichelt dargestellt sind. Die Rillen 435 schließen das natürliche Vorbeifließen entlang den Zwischenräumen
86/ 87 des Einsatzes 70 und des Bohrlochkopfes 24 gemäß Figur 3 ein sowie eine Reihe von entlang dem Umfang ver-
QQ teilten Schlitzen durch den kontinuierlichen ringförmigen
Flansch 85, der oberhalb der öffnungen 86, 87 vorgesehen ist. Die Schlitze des Flansches 85 sind enger als die
' Stellen 86/ 87,so daß der Einsatz 420 nicht durch den
Bohrlochkopf 24 paßt. Nach dem Festsetzen wird der Ring 426 mit dem Ringraum 134 versehen. Zum Testen des Rings
426 werden die Greiferbacken der Eruptionsabsperrvorrichtung geschlossen und das Einlaßwerkzeug wird unterhalb
der Testöffnung 4 56 abgedichtet und der Ringraum
-58- f
134 unter Druck gesetzt. Befindet sich ein Leck zwischen dem Bohrlochkopf gehäuse 46 und dem Ring 426 oder sswischen
dem Ring und der Gegenbohrung 438, so kann der Ringraum 134 nicht unter Druck gesetzt werden. Ferner würde
ihm über die Leitung 38 eine ständige Menge an Hydraulikflüssigkeit
zugeführt werden. Der Ring 426 braucht :%.ke ine
sehr hohe Dichtungskraft aufzuweisen, da bei dieser Stufe der Verrohrung eines Bohrloches die meisten Drucke
in der Größenordnung von weniger als 350 kg/cm liegen.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Einsatz und der Hänger 50 einstückig ausgeführt sein, wobei Binsatz
70 und Hänger 50 in dem Bohrlochkopf 24 gemeinsam abgesenkt werden. Der Hänger 50 kann z.B. Zähne aufweisen
für direkten Eingriff in die Zähne 66 des Bohrlochkopfes.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Längsausdehnung des Rings 424 des Einsatzes 420 verlängert
werden, wobei eine Abdichtanordnung 210 und/oder Betätigungsvorrichtung 212 für die Verriegelung direkt
am Einsatz 420 angeordnet sein können und zwischen dem Einsatz 4 20 und dem Bohrlochkopf 24 zum Verriegeln und
Abdichten mit diesem. In diesem Fall würde der Ring .426 entfallen können.
Leerseite
Claims (52)
1. Aufhängereinsatz für eine Anzahl von Rohrhängern innerhalb
eines Bohrlochkopfes, die zur Aufnahme von Rohren für ein Bohrloch geeignet sind, gekennzeichnet durch:
ein im Bohrlochkopf angeordnetes , rohrförmiges Teil;
eine an diesem rohrförmigen Teil angeordnete Verbindungsanordnung um das rohrförmige Teil mit dem Bohrlochkopf
lösbar zu verbinden;
eine Schulteranordnung an dem rohrförmigen Teil um den
untersten Rohrhänger aufzunehmen und eine Aufhängevorrichtung am rohrförmigen Teil zur Aufnahme
des Rohrs.
2, Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schulteranordnung mit einer Stützfläche versehen ist,
die in der Lage ist, das Gewicht des Rohrhängers und des daran angehängten. R,©h,£Sj injier-haljg cles gghglQclikopfes sowie
2 einen Arbeitsdruck von 1050 kp/cm zu tragen.
3. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulteranordnung eine Stützfläche aufweist, die das Gewicht
der Rohrhänger und angehängten Rohre zusammen mit einem Arbeitsdruck des Bohrloches erträgt, ohne daß die
Material Streckgrenze bei senkrechter Kompression des rohrförmigen Teils überschritten wird.
4. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulteranordnung eine Stützfläche aufweist, die
eine senkrechte Kompressionskraft von mehr als 2,9 Millionen kg aushält.
5. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulteranordung eine ringförmige Tragschulter
aufweist mit einer tatsächlichen waagrechten Dicke von wenigstens 3,3 cm.
6. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulteranordnung eine sich verjüngende ringförmige
Schulter mit einem Verjüngungswinkel von größer als aufweist.
7. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
er zusätzlich Verriegelungsanordnungen zur Verriegelung des rohrförmigen Teils innerhalb des Bohrlochkopfes aufweist.
8. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
er eine Anordnung zum lösbaren Verbinden eines Einlaßwerkzeugs mit dem rohrförmigen Teil aufweist.
9. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verbindungsanordnungen Gewinde am Kopfteil und am
Tragteil aufweisen zur Schraubverbindung der Teile bei Verdrehung des Tragteils.
10. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verbindungsanordnung durch eine 30p-Verdrehung des
rohrförmigen Teils betätigt wird.
11. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verbindungsanordnung eine Sägezahnverbindung aufweist.
12. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verbindungsanordnung Zähne aufweist, deren Profil den Druck über alle Zähne verteilt.
13. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verbindungsanordnung Gewinde zum Schraubeingriff mit dem Rohr aufweist.
14. Vorrichtung zum Tragen eines Hängers mit angehängtem
Rohr innerhalb eines Bohrloches, gekennzeichnet, durch: ein Kopfteil;
ein teleskopisch aufgenommenes Tragteil innerhalb des Kopfteils zur Aufnahme des Hängers;
eine Vielzahl von entlang dem Umfang im Abstand voneinander angeordneter und keine Steigung aufweisender Gewinde
am inneren Umfang des Kopfteils und am Außenumfang des Tragteiles;
•Gewinde an jedem Teil, die zu den Zwischenräumen des
Gewindes am anderen Teil ausgerichtet sind, wobei die Gewinde derart ineinandergreifen können, daß sie die
Teile von einer Axialbewegung bei Anlegung einer axialen Kraft abhalten;
-4-
wobei das Tragteil in das Kopfteil eingreifen kann und
eine Stützanordnung zur Aufnahme des Hängers und des Rohres für das Bohrloch bildet.
15. Vorrichtung zur Aufnahme eines Rohrhängers mit angehängtem
Rohr innerhalb eines Bohrloches, gekennzeichnet durch:
ein Kopfteil;
ein Tragteil zur Aufnahme des Rohrhängers, wobei das Tragteil in das Kopfteil einsetzbar ist;
Zähne, sowohl am Kopfteil als auch am Tragteil zur lösbaren Verbindung der Teile miteinander durch Verdrehung
des Tragteils;
wobei die Zähne eine Vielzahl von im Abstand voneinander angeordnete Zahngruppen aufweisen, wobei die Gruppen des
Tragteils zwischen die Gruppen des Kopfteiles einsetzbar sind während des Einsetztens des Tragteils in das Kopfteil.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zähne durch Verdrehung des Tragteils um weniger als eine vollständige Umdrehung vollständig eingreifen.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne ohne Anstieg sich verjüngen zur Vergrößerung
der Scherfläche der Zähne.
18. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zähne am Tragteil ohne Störung in die Zähne am Kopfteil eingreifen.
19. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet/ daß
die Zähne ein anderes als rechteckiges Schulterprofil
aufweisen zur Verhinderung der Ansammlung von Verunreinigungen an den Zähnen.
20. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zahngruppen Zahnsegmente aufweisen, so daft boi Vordrehung
in Richtung des Eingreifens die Drehung der Zuhnsegmehte
des Tragteils die Zahnsegmente des Kopfteils
säubern.
21. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne ein Zahnprofil aufweisen zur gleichmäßigen Verteilung
des Druckes über alle Zähne.
22. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
alle Zähne gleiche Länge aufweisen, daß die Anzahl der
Gruppen am Kopfteil gleich der Anzahl der Gruppen am
Tragteil ist und daß die Teile eine gerade Anzahl von
Gruppen aufweisen, so daß bei Eingriff die Drucke und
Belastungen gleichmäßig zwischen den Zähnen verteilt
sind.
Gruppen am Kopfteil gleich der Anzahl der Gruppen am
Tragteil ist und daß die Teile eine gerade Anzahl von
Gruppen aufweisen, so daß bei Eingriff die Drucke und
Belastungen gleichmäßig zwischen den Zähnen verteilt
sind.
23. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Teil sechs Gruppen und sechs Zwischenräume aufweist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gruppe sechs Zahnreihen aufweist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
das Tragteil einen Zahn aufweist, dessen axiale Breite
größer als die anderen Zähne des Tragteils sind um einen
vorzeitigen Schraubeingriff zwischen den Teilen zu verhindern.
größer als die anderen Zähne des Tragteils sind um einen
vorzeitigen Schraubeingriff zwischen den Teilen zu verhindern.
26. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Teil ausziehbare gewindelose Flächen zylindrischer
Ausgestaltung aufweist.
Ausgestaltung aufweist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 15/ dadurch gekennzeichnet/ daß
die Zahngruppen am Kopfteil im wesentlichen die gleiche Umfangsausdehnung als die Zahngruppen am Tragteil aufweisen.
28. Vorrichtung nach Anspruch 15/ dadurch gekennzeichnet, daß
sie eine Anordnung zur Verhinderung des relativen Verdrehens der beiden Teile zueinander aufweist.
29. Vorrichtung nach Anspruch 28/ dadurch gekennzeichnet/ daß diese Anordnung einen Anschlag an einem der Teile im
Eingriff mit dem anderen Teil aufweist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 28/ dadurch gekennzeichnet/ daß
die Anordnung bei Verdrehung des Tragteils um weniger als eine volle Umdrehung wirksam ist.
31. Vorrichtung nach Anspruch 28/ dadurch gekennzeichnet/ daß die Anordnung zur Verhinderung der Verdrehung ein bewegliches
Teil an einem der beiden Teile aufweist/ die in einer Aussparung des anderen Teils angeordnet ist.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet/ daß
das bewegliche Teil bewegbar ist um ein Lösen des Teils durch relative Verdrehung ohne relative Axialbewegung
zu ermöglichen/ gefolgt von einer relativen Axialbewegung des Tragteils um sich vom Kopfteil bei Fehlen der relativen
Umdrehung zu entfernen.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32/ dadurch gekennzeichnet/ daß das Tragteil Anordnungen aufweist zur Bewegung des beweglichen
Teils in Richtung zum Lösen.
34. Vorrichtung nach Anspruch 15/ dadurch gekennzeichnet/ daß
der Vorbeigang der Zahngruppen am Tragteil zwischen den Zahngruppen des Kopfteils eine Anzeige auslöst/ daß
die Zähne durch Verdrehung des Tragteils in Eingriff ge-
langt sind.
35. Vorrichtung nach Anspruch 15, mit einer Dichtanordnung
zur Herstellung einer Abdichtung zwischen dem Kopfteil und dem Tragteil, gekennzeichnet durch folgende Teile:
eine Vielzahl von kegelstumpfförmig gestalteten Metallringen,
die übereinander angeordnet sind, wobei jeder Ring abwechselnd kegelstumpfförmige Gestalt aufweist;
eine ringförmige Schulter am Tragteil; ein Betätigangsteil, das wechselnd am rohrförmigen Teil
angeordnet ist, wobei die ringförmige Schulter und das Betätigungsteil zusammenwirkende/ gegenüber angeordnete
Flächen aufweisen, die die Endteile der aufeinander gestapelten Metallringe bei der Abdichtung aufnehmen;
wobei die Metallringe die ringförmige Schulter und das Betätigungsteil einen Außendurchmesser aufweisen, der
kleiner als der Durchmesser der Bohrung ist; und eine Betätigungsanordnung zur Zuführung einer Axialkraft
auf das BetätigungsV so daß dieses an den Metallringen anliegt und die inneren und äußeren Ränder der
Ringe in einer Metall-Metall-Abdichtungsverbindung mit dem Tragteil und dem Kopfteil bringt.
36. Dichtanordnung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallringe ausreichende radiale Breiten für die innere und äußeren Ränder der Metallringe aufweisen
zum zusammenwirkenden und dichtenden Eingriff des rohrförmigen Teils mit der Innenwand der Bohrung bei Deformierung
zu einem kleineren Kegelwinkel.
37. Dichtanordnung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallringe zwischen der ringförmigen Schulter
und dem Betätigungsteil bis jenseits ihrer Fließgrenze komprimiert werden.
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38. Dichtanordnung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet,
daß ringförmige Glieder zwischen den Metallringen der ringförmigen Schulter und dem Betätigungsteil vorgesehen
sind/ die eine feste Verbindung zwischen dem ringförmigen Teil und dem Betätigungsteil herstellen.
39. Dichtanordnung nach Anspruch 38/ dadurch gekennzeichnet/
daß benachbarte Metallringe eine ringförmige Nut zur Aufnahme einer Elastomerdichtung bilden.
40. Dichtanordnung nach Anspruch 35/ dadurch gekennzeichnet,
daß sie Abstandsstücke zwischen benachbarten Metallringen aufweist.
41. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet,
daß sie ferner folgende Teile aufweist: eine ein Drehmoment übertragende Anordnung im Eingriff
mit dem Betätigungsteil zur übertragung eines Drehmoments auf und Verdrehung des Betätigungsteils;
wobei das Betätigungsteil im Schraubeingriff mit dem Tragteil ist, so daß ein dem Tragteil übertragenes Drehmoment
in einer Richtung eine Abwärtsbewegung des Betätigungsteils am Tragteil über eine bestimmte Strecke ermöglicht um die
Dichtanordnung im dichtenden Eingriff zu bringen; eine hydraulische Anordnung zur Zufuhr eines hydraulischen
Drucks an die Dichtanordnung, so daß die Metallringe der Dichtanordnung in Metall-Metall-Abdichtungseingriff mit
dem Kopfteil und dem Tragteil gelangen;
wobei das Betätigungsteil bei Betätigung der Dichtanordnung nach unten wandert am Tragteil um so ein Lösen
der Dichtanordnung bei Entfernen des hydraulischen Drucks
zu verhindern.
42. Bohrvorrichtung zum Anhängen von Rohren innerhalb eines
Bohrloches und zur Aufnahme einer Vielzähl von übereinander angeordneten Rohrhängern mit angehängten Rohren, gekenn-
zeichnet durch folgende Teile:
ein Kopfteil;
ein Kopfteil;
ein Tragteil mit einer ersten Stützfläche zur Aufnahme des untersten Rohrhängers, wobei das Tragteil am Oberteil
eines Bohrgestänges befestigt ist;
eine Zahnanordnung sowohl am Kopfteil als auch am Tragteil
zur lösbaren Verbindung der beiden Teile miteinander, wobei
die Zahnanordnung eine zweite Stützfläche zur Aufnahme des Tragteils am Kopfteil aufweist;
wobei die ersten und zweiten Stützflächen ausreichende Fläche aufweisen , so daß das Gewicht der Rohrhänger mit
den angehängten Rohren und der Arbeitsdruck des Bohrloches die Materialfestigkeit bei senkrechter Kompression des
Tragteils und Kopfteils nicht wesentlich übersteigen.
43. Bohranordnung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kopfteile eine Bohrung von 17 9/16 Zoll (= 44,61 cm)
zur Aufnahme eines herkömmlichen 17 1/2 Zoll (= 44, 45 cm) Bohrmeißels aufweist um so das Loch für das am untersten
Rohrhänger angehängte Rohr zu bohren.
44. Bohrvorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kopfteil und das Tragteil aus einem Material be-
stehen, dessen Bruchfestigkeit größer als 5976 kp/cm ist.
45. Bohrvorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützflächen eine Last von mehr als 2,9 Millionen kg aushalten.
46. Bohrvorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stützfläche eine sich verjüngende ringförmige
Schulter am Tragteil aufweist, deren Verjüngungswinkel größer als 30° ist.
47. Bohrvorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zahnanordnung eine Vielzahl von segmentierten t
kreisförmigen Nuten an jedem Teil aufweist, wobei die segmentierten Nuten des Tragteils zwischen segmentierte
Nuten des Kopfteils passen.
48. Vorrichtung zur Aufhängung eines Rohrs innerhalb eines Bohrloches und zur Aufnahme von Rohrhängern mit angehängten
Rohren für das Bohrloch, gekennzeichnet durch folgende Teile:
ein Bohrlochkopf;
einen sich teleskopisch veränderbaren Hängereinsatz im Bohrlochkopf, der im Schraubeingriff mit dem oberen Bohrte
il eines Rohrgestänges zur Aufnahme des Bohrgestänges innerhalb des Bohrloches steht;
eine Vielzahl von umfangsmäßig im Abstand voneinander angeordneter ., keine Steigung aufweisender Gewinde am
Innenumfang des Bohrlochkopfes und am Außenumfang des Hängereinsatzes;
wobei diese Gewinde bei einer Verdrehung des Hängereinsatzes um weniger als 360° ineinander eingreifen;
wobei der Hängereinsatz eine nach oben gerichtete konische Fläche aufweist;
und ein Dichtring,ein unteres zylindrisches Teil und ein
oberes ringförmiges schulterförmiges Flanschteil aufweist, wobei der Flansch mit einer nach unten gerichteten Flacher:
zum Eingriff mit der nach oben gerichteten konischen Fläche versehen ist;
und das zylindrische Stück des Dichtringes mit Außengewinde zum Schraubeingriff mit dem Innengewinde des Hängereinsatzes
versehen ist;
mit einer Dichtanordnung zur Abdichtung zwischen dem Hängereinsatz
und dem Dichtungsring;
mit anderen Dichtanordnungen zur Abdichtung des Schulterflansches mit dem Bohrlochkopf;
wobei der Dichtungsring eine obere St.üi zfIM 'he aufweist
zum Eingriff init dam Rohrhänger.
49. Vorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter eine Anordnung zum Testen der Dichtanordnung und
der anderen Dichtanordnung aufweist.
50. Vorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtanordnung obere und untere Ringdichtungen aufweist,
die in zylindrischen Stücken des Dichtungsringes sitzen und daß die Testanordnung eine sich zwischen den
oberen und unteren Dichtungsringen angeordnete Tostöffnung aufweist.
51. Vorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner sich längs durch die Zahnanordnung erstreckende
Rillen aufweist.
52. Verfahren zur Verrohrung eines Unterwasser-Bohrloches, gekennzeichnet durch folgende Schrittes
a) Anordnung einer Bohranordnung am Unterwasser-Bohrloch;
b) Einbauen eines Führungsrohrs in den Meeresboden mit einem Bohrlochkopf, einer Eruptionsabsperrvorrichtung
und einem damit verbundenen Steigrohr an einem Punkt in der Nähe des Meeresbodens, wobei sich das Steigrohr
bis zur Bohranordnung erstreckt;
c) Einlassen eines Bohrgestänges mit einem herkömmlichen 17 1/2 Zoll (= 44, 45 cm) Bohrmeißels durch den Bohrlochkopf
und das Führungsrohr;
d) Bohren eines Loches zum Anordnen eines anderen Futter-•
rohres innerhalb des Bohrlochkopfes und des Führungsrohres;
e) Absenken eines Hängereinsatzes in das Bohrloch bis es in den Bohrlochkopf ragt;
f) Verdrehen des Hängereinsatzes um weniger als 360° um
es mit dem Bohrlochkopf zu verbinden;
g) Verriegeln des Hängereinsatzes innerhalb des Bohrlochkopfes;
h) Bohren eines Loches zum Einbringen eines anderen Futterrohres innerhalb des Bohrlochkopfes;
i) Einlassen eines Futterrohrhängers mit einem Futterrohr
durch das Steigrohr in den Bohrlochkopf? und
j) Befestigen des Futterrohrhängers am Hängereinsatz.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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---|---|---|---|---|
CA1255208A (en) * | 1985-04-26 | 1989-06-06 | Martin B. Jansen | Retrievable packoff |
US4842061A (en) * | 1988-02-05 | 1989-06-27 | Vetco Gray Inc. | Casing hanger packoff with C-shaped metal seal |
GB2216965B (en) * | 1988-04-08 | 1992-04-15 | Cooper Ind Inc | Energisation of sealing assemblies |
GB8821982D0 (en) * | 1988-09-19 | 1988-10-19 | Cooper Ind Inc | Energisation of sealing assemblies |
GB8918517D0 (en) * | 1989-08-14 | 1989-09-20 | Cameron Iron Works Inc | Location of tubular members |
US5290126A (en) * | 1991-12-13 | 1994-03-01 | Abb Vectogray Inc. | Antirotation device for subsea wellheads |
DE69223623T2 (de) * | 1992-10-16 | 1998-06-18 | Cooper Cameron Corp | Stützring |
US5620052A (en) * | 1995-06-07 | 1997-04-15 | Turner; Edwin C. | Hanger suspension system |
US7163054B2 (en) * | 2003-06-23 | 2007-01-16 | Control Flow Inc. | Breechblock connectors for use with oil field lines and oil field equipment |
BRPI0419084B1 (pt) | 2004-10-12 | 2015-05-26 | Cameron Int Corp | Dispositivo de trancamento |
US7798231B2 (en) | 2006-07-06 | 2010-09-21 | Vetco Gray Inc. | Adapter sleeve for wellhead housing |
CN103696740A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-04-02 | 中国海洋石油总公司 | 一种炮栓式隔水导管接头 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3421580A (en) * | 1966-08-15 | 1969-01-14 | Rockwell Mfg Co | Underwater well completion method and apparatus |
US3442536A (en) * | 1968-05-09 | 1969-05-06 | Rockwell Mfg Co | Pipe joint having circumferentially spaced teeth coupling means |
US3800869A (en) * | 1971-01-04 | 1974-04-02 | Rockwell International Corp | Underwater well completion method and apparatus |
US3948545A (en) * | 1974-03-11 | 1976-04-06 | Mcevoy Oilfield Equipment Co. | Mechanically operated breech block |
US3974875A (en) * | 1971-01-04 | 1976-08-17 | Mcevoy Oilfield Equipment Co. | Underwater well completion method and apparatus |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1488597A (fr) * | 1966-08-02 | 1967-07-13 | Ventura Tool Company | Système de suspension de tubage actionné hydrauliquement |
US3528686A (en) * | 1968-06-24 | 1970-09-15 | Vetco Offshore Ind Inc | Rotatable casing hanger apparatus |
US3649032A (en) * | 1968-11-01 | 1972-03-14 | Vetco Offshore Ind Inc | Apparatus for sealing an annular space |
US3638725A (en) * | 1970-05-15 | 1972-02-01 | Vetco Offshore Ind Inc | Direct drive casing hanger apparatus |
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1983
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3421580A (en) * | 1966-08-15 | 1969-01-14 | Rockwell Mfg Co | Underwater well completion method and apparatus |
US3442536A (en) * | 1968-05-09 | 1969-05-06 | Rockwell Mfg Co | Pipe joint having circumferentially spaced teeth coupling means |
US3800869A (en) * | 1971-01-04 | 1974-04-02 | Rockwell International Corp | Underwater well completion method and apparatus |
US3974875A (en) * | 1971-01-04 | 1976-08-17 | Mcevoy Oilfield Equipment Co. | Underwater well completion method and apparatus |
US4053023A (en) * | 1971-01-04 | 1977-10-11 | Mcevoy Oilfield Equipment Co. | Underwater well completion method and apparatus |
US3948545A (en) * | 1974-03-11 | 1976-04-06 | Mcevoy Oilfield Equipment Co. | Mechanically operated breech block |
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