DE68908526T2

DE68908526T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Abstützung eines rohrförmigen Elementes in einem anderen.

Info

Publication number: DE68908526T2
Application number: DE89311104T
Authority: DE
Inventors: Christopher Richard King
Original assignee: Cooper Industries LLC
Current assignee: Cameron International Corp
Priority date: 1988-11-07
Filing date: 1989-10-27
Publication date: 1993-12-02
Anticipated expiration: 2009-10-28
Also published as: US4982795A; EP0368515B1; GB8826005D0; DE68908526D1; NO894434L; EP0368515A1; NO894434D0; JPH02176091A; CA2002373A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abstützung eines ersten rohrförmigen Elementes in einem zweiten rohrförmigen Element. Die Vorrichtung hat besondere Bedeutung für Bohreinrichtungen, bei denen es z. B. manchmal notwenig ist, einen Futterrohrabschnitt in einem Bohrlochkopf abzustützen.
Beim Einbringen von Bohrausrüstungen werden sukzessive Futterrohrverbindungen durch den Bohrlochkopfabschnitt in das Bohrloch eingeführt. Dabei können Situationen eintreten, bei der ein Rohrabschnitt nicht bis zu seiner vollen Tiefe verlegt werden kann und steckenbleibt. In einer solchen Situation ist es notwendig, den Rohrabschnitt innerhalb des Bohrlochkopfes zu halten. Dies kann bei konventioneller Ausrüstung zu einem Problem werden, weil über dem Bohrlochkopf gewöhnlich ein Bohrlochschieber angeordnet ist und weil durch das Vorhandensein von Futterrohrkupplungen es normalerweise nicht möglich ist, Zugang zu dem ringförmigen Spalt zwischen dem Bohrlochkopf und dem Futterrohr ohne Entfernung des Bohrlochschiebers zu erlangen. Dies ist ungünstig.
Das US-Patent 3 098 525 beschreibt ein Einführwerkzeug, um eine Aufhängung für ein Bohrlochfutterrohr in das Oberteil eines Unterwasser-Bohrloch-Futterrohres einzuführen und wieder herauszuholen. Das Werkzeug umfaßt einen durch einen Kolben angetriebenen Halter, um die Futterrohraufhängung mit dem Oberteil eines Futterrohres zu verbinden. Ein Haltestift wirkt mit den Haltesegmenten zusammen, um die Gleitelemente in Ruhelage zu halten, bis das Einführwerkzeug eingeführt ist und die Gleitelemente sich sodann nach unten auf die Außenseite der Futterrohraufhängung bewegen, um das Innere des aberteils des Futterrohres zu erfassen, weil sie durch Federn nach unten gedrückt werden.
Das US-Patent 4 249 601 beschreibt ein Verlege- und Befestigungswerkzeug für Futterrohraufhängungen, welche einen hydraulischen Kolben zur Übertragung relativer Längsbewegung auf zwei bewegliche Rohrelemente beinhaltet, um die eingreifenden Gleitflächen, welche die Aufhängungen im Bohrloch verankern, festzusetzen.
Das US-Patent 3 468 559 beschreibt die Anwendung des hydraulisch angetriebenen Verschließens und Öffnens.
Das US-Patent 4 067 388 beschreibt ein Werkzeug zum Betreiben einer Unterwasser-Futterrohraufhängung, welche einen elastischen, gespaltenen Ring besitzt, um das Werkzeug mit der Aufhängung zu verbinden und die hydraulische Mittel oder Rotationsbewegungen benutzt, um das Werkzeug von der Aufhängung zu trennen.
Die US-Patentanmeldung 3 206 227 beschreibt ein Gerät, das zwischen einem Bohrlochkopf und einem Futterrohr angeordnet werden kann. Das Gerät beinhaltet einen Gleitteilträger, welcher einen Gleitbecher und eine Vielzahl von Gleitelementen trägt. Die Gleitelemente können in Klemmeingriffsstellung zwischen Becher und Futterrohr gebracht werden.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die in den Spalt zwischen z. B. dem Bohrlochkopf und einem Futterrohr abgesenkt werden kann, ohne daß der Bohrlochschieber entfernt werden muß.
Entsprechend der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Abstützung eines rohrförmigen Elementes, z. B. eines Futterrohrabschnittes, innerhalb eines anderen rohrförmigen Elementes, z. B. eines Bohrlochkopfes, bereitgestellt, umfassend ein im wesentlichen rohrförmiges Werkzeug, welches in den ringförmigen Spalt zwischen den genannten Elementen abgesenkt werden kann, einen Gleitteilträger, der von dem Werkzeug und einer Gleiteinheit, die von dem genannten Gleitteilträger gehalten ist, abgestützt wird, wobei die Gleitflächeneinheit einen Gleitbecher beinhaltet, welcher gegen eines der rohrförmigen Elemente und eine Vielzahl von winklig beabstandeten Gleitelementen, die in Klemmeingriffsstellung zwischen den Gleitbecher und das andere rohrförmige Element gedrückt werden können, abgestützt werden kann, wobei die Gleitelemente, die normalerweise durch den Gleitteilträger mittels lösbarer erster Scherbolzen in einer nicht im Eingriff befindlichen Lage abgestützt werden und eine im Werkzeug enthaltene Einrichtung, die die Gleitelemente in die Klemmeingriffsstellung bringt, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitbecher mit dem Gleitteilträger durch zweite Scherbolzen verkoppelt ist, wobei jeder solche zweite Scherbolzen derart angeordnet ist, daß er bei einer größeren Scherkraft als derjenigen schert, mit der die ersten Scherbolzen, die die Gleitelemente abstützen, scheren.
Das Werkzeug kann hydraulisch betreibbar sein.
Das Werkzeug kann innere und äußere rohrförmige Abschnitte umfassen, welche in Abhängigkeit des auf sie ausgeübten hydraulischen Druckes axial zueinander bewegt werden können, wobei eines der rohrförmigen Elemente so angeordnet ist, daß es die Gleitelemente nach unten in Reibkontakt mit dem Gleitbecher drückt.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem ein Verfahren zur Abstützung eines Futterrohrabschnittes innerhalb eines Bohrlochkopfes bereit, welches die Absenkung einer Vorrichtung, wie es vorstehend beschrieben ist, in den ringförmigen Spalt zwischen dem Futterrohrabschnitt und dem Bohrlochkopf, so daß der Gleitbecher auf einer Schulter oder einer ähnlichen Stützfläche des Bohrlochkopfes aufsetzt, sowie die Betätigung des Werkzeuges, um die ersten Scherbolzen abzuscheren und die Gleitelemente in Klemmeingriffsstellung zwischen dem Futterrohr und dem Gleitbecher zu drücken und Anheben des Werkzeuges und des Gleitteilträgers beinhaltet, um die zweiten Scherbolzen abzuscheren und das Werkzeug und den Gleitteilträger zurückzuholen.
Die Erfindung soll nachfolgend, lediglich als Beispiel, unter besonderer Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben werden. Die Zeichnungen zeigen:
Figur 1 eine Schnittansicht durch eine Bohrlochkopfstruktur, die die Vorrichtung in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung mit dem Futterrohr und dem Werkzeug vor Erreichen der Stützfläche innerhalb des Bohrlochkopfes zeigt,
Figur 2 eine ähnliche Darstellung, die das Werkzeug zeigt, nachdem es auf einer stützfläche innerhalb des Bohrlochkopfes aufgesetzt hat,
Figur 3 eine weitere ähnliche Ansicht, die das Lösen der Gleitelemente zum Zusammenwirken mit der Außenseite des Futterrohres zeigt,
Figur 4 eine weitere ähnliche Ansicht, die das Drücken der Gleitelemente in einen engen Klemmeingriff mit dem Futterrohr zeigt,
Figur 5 eine weitere ähnliche Ansicht, die das Lösen des Werkzeuges vom Gleitbecher zeigt,
Figur 6 eine weitere ähnliche Ansicht, die das Zurückholen des Werkzeuges innerhalb des Bohrlochkopfes darstellt,
Figur 7 einen Querschnitt durch die Gleitelemente, wobei diese auf der linken Seite in unbelasteter oder zurückgezogener Stellung und auf der rechten Seite in Arbeitsstellung gezeigt werden,
Figur 8 einen Längs schnitt durch eine modifizierte Form der Anordnung der Gleitelemente,
Figur 9 eine teilweise geschnittene Ansicht, wie sie sich entlang der Linie 9-9 (in Figur 8) ergibt und die modifizierte Form der Anordnung der Gleitelemente,
Figur 10 eine weitere teilweise geschnittene Darstellung entlang der Linie 10-10 (in Figur 8) und ebenfalls die modifizierte Form der Anordnung der Gleitelemente.
Figur 1 zeigt ein rohrförmiges Futterrohr 10, das sich innerhalb eines rohrförmigen Bohrlochkopfes 11 befindet. Das Futterrohr besitzt eine konventionelle Rohrverbindung 12. Die innere Oberfläche des Bohrlochkopfes ist mit einer Aufsatzschulter 14 versehen.
Die Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung kann in den ringförmigen Zwischenraum zwischen dem Futterrohr 10 und dem Bohrlochkopf 11 abgesenkt werden. Diese Vorrichtung umfaßt ein Werkzeug, wie es insgesamt als 15 bezeichnet ist, einen Gleitteilträger 16, der von dem Werkzeug und einer Gleiteinheit, wie sie insgesamt mit 17 bezeichnet ist, welche von dem Gleitteilträger 16 gehalten ist, gestützt werden. Das Werkzeug 15 besitzt innere und äußere, relativ zueinander bewegliche rohrförmige Elemente 20, 21. Das obere Endteil des äußeren rohrförmigen Elementes 20 hat, mit diesem verbunden, eine Vielzahl von winklig beabstandeten Augenbolzen 22, durch die die Seile 24 gezogen sind. Die Seile erstrecken sich nach oben zur Ausrüstung an der Oberfläche, um zu ermöglichen, daß die Vorrichtung in die in Figur 1 dargestellte Position abgesenkt werden kann. An dem äußeren rohrförmigen Element 20 ist ebenfalls eine innere Schulter 26 angeformt. Eine Bohrung 28 erstreckt sich axial durch das äußere rohrförmige Element und hat eine Öffnung, die an die Schulter 26 angrenzt. Das obere Ende der Bohrung 28 ist mit einer hydraulischen Versorgungsleitung verbunden, die nach oben zur Ausrüstung an der Oberfläche führt.
Das innere rohrförmige Element 21 ist mit einem sich nach außen erstreckenden ringförmigen Teil 30 versehen, welches eine Schulter 31 bildet, die sich unterhalb der Schulter 26 befindet. Die Schultern 31 und 26 bilden einen Raum, in welchen hydraulisches Fluid unter Druck durch den Kanal 28 eingedrückt werden kann. Dieser Raum ist durch die ringförmigen Dichtungen 34, 35 abgedichtet.
Der untere Teil des äußeren rohrförmigen Elementes 20 ist bei 38 mit Gewinde versehen; dieses Gewinde greift in ein gleichartiges Gewinde am Oberteil des Gleitteilträgers 16 ein. Die Gleiteinheit 17 besitzt einen ringförmigen Gleitbecher 40 mit im wesentlichen keilförmigen Querschnitt, welcher mit dem Gleitteilträger 16 durch Scherbolzen 41 verbunden ist. Die äußere Oberfläche des Gleitbechers 40 ist mit einer Schulter 42 versehen, welche passend zur Schulter 14 geformt ist, die sich an der inneren Oberfläche des Bohrlochkopfes befindet.
Die Gleiteinheit 17 besitzt außerdem eine Vielzahl von im Winkel beabstandeten, im wesentlichen keilförmigen Gleitelementen 44. Jedes Gleitelement 44 ist mit dem Gleitteilträger 16 durch einen Scherbolzen 46 verbunden. Die Scherbolzen 46 sind so geformt, daß bei einer scherkraft abscheren, die geringer ist als die Scherkraft, die benötigt wird, um die Bolzen 41 abzuscheren. Die innere zylindrische Oberfläche jedes Gleitelementes 44 besitzt daran angeformte, nach oben weisende Zähne 45 und die äußere zylindrische Oberfläche hat an diese angeformte, nach unten weisende Zähne.
Aus Figur 7 ist zu erkennen, daß sechs Gleitelemente 44 vorhanden sind, die winklig beabstandet um die zentrale Achse angeordnet sind. Die Gleitelemente werden durch Gewindebolzen 50 geführt, welche zwischen benachbarten Gleitelementen angeordnet sind. Die Oberteile der Bolzen können in Bohrungen 57 gleiten. Die rechte Seite der Figur 7 zeigt die zurückgezogene Lage der Gleitelemente, während die linke Seite die Gleitelemente zeigt, nachdem sie in ihre Eingriffsstellung bewegt worden sind, was im nachfolgenden beschrieben wird.
Bei ihrer Anwendung wird die Vorrichtung in den ringförmigen Raum zwischen dem Futterrohr 10 und dem Bohrlochkopf 11 abgesenkt. Es ist günstig, daß der Aufbau der Vorrichtung es erlaubt, daß sie an Einzelteilen, wie z. B. der Futterrohrverbindung 12 und dem Bohrlochschieber (nicht dargestellt) vorbei abgesenkt werden kann. Die Vorrichtung wird abgesenkt, bis der Gleitbecher 40 auf der Schulter 14 aufsetzt, wie dies in Figur 2 dargestellt ist. Nunmehr wird hydraulischer Druck über den Kanal 28 auf den Raum zwischen den Schultern 31 und 26 ausgeübt. Dies verursacht eine nach unten gerichtete Kraft, die auf das innere rohrförmige Element 21 wirkt, was das Abscheren der Bolzen 46 bewirkt. So werden die Gleitelemente 44 veranlaßt, sich nach unten zu bewegen, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Der hydraulische Druck veranlaßt die Gleitelemente 44, sich zwischen dem Futterrohr und dem Gleitbecher 40 zu verkeilen, wie dies in Figur 4 der Zeichnungen gezeigt ist. Die Zähne 45 an den Gleitelementen 44 greifen in die Oberfläche des Futterrohres ein.
Im nächsten Schritt wird der hydraulische Druck zwischen den inneren und äußeren rohrförmigen Elementen 21 und 20 erhöht. Es ist festzustellen, daß in der Lage, wie sie in Figur 4 dargestellt ist, sich das innere rohrförmige Element 21 nicht weiter nach unten bewegen kann und der erhöhte hydraulische Druck eine nach oben auf das äußere rohrförmige Element 20 gerichtete Kraft verursacht, welche das Abscheren der Scherbolzen 41 verursacht. Auf diese Weise wird der Gleitteilträger 16 von dem Gleitbecher 40 gelöst, wie dies in Figur 5 der Zeichungen dargestellt ist. Daraus folgend können das Werkzeug und der Gleitteilträger zurückgeholt werden, wie dies in Figur 6 der Zeichnungen dargestellt ist. Dies vollendet die Anordnung der Gleiteinheit im Raum zwischen dem Futterrohr und dem Bohrlochkopf, so daß das Futterrohr durch den Bohrlochkopf gestützt wird.
Wenn notwendig kann anschließend eine Dichtungsvorrichtung über der Gleiteinheit angeordnet werden, wie dies für Experten selbstverständlich ist.
Figur 8 zeigt eine alternative Anordnung mit vier Gleitelementen.

Claims

1. Vorrichtung zur Abstützung eines rohrförmigen Elementes, z. B. eines Futterrohrabschnittes (10), innerhalb eines anderen rohrförmigen Elementes, z. B. eines Bohrlochkopfes (11), umfassend ein im wesentlichen rohrförmiges Werkzeug (15), welches in den ringförmigen Spalt zwischen den genannten Elementen abgesenkt werden kann, einen Gleitteilträger (16), der von dem Werkzeug und einer Gleiteinheit (17), die von dem Gleitteilträger gehalten ist, abgestützt wird, wobei die Gleiteinheit einen Gleitbecher (40) beinhaltet, welcher gegen eines der genannten rohrförmigen Elemente und eine Vielzahl von winklig beabstandeten Gleitelementen (44), die in Klemmeingriffsstellung zwischen den genannten Gleitbecher und das andere rohrförmige Element gedrückt werden können, abgestützt werden kann, wobei die Gleitelemente (44) normalerweise durch den Gleitteilträger (16) mittels lösbarer erster Scherbolzen (46), in einer nicht im Eingriff befindlichen Lage abgestützt werden und und eine im Werkzeug (15) enthaltene Einrichtung, die die Gleitelemente in die Klemmeingriffsstellung bringt, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitbecher mit dem Gleitteilträger durch zweite Scherbolzen (41) verkoppelt ist, wobei jeder solche zweite Scherbolzen (41) derart angeordnet ist, daß er bei einer größeren Scherkraft als derjenigen schert, mit der die ersten Scherbolzen (46), die die Gleitelemente abstützen, scheren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (15) hydraulisch betreibbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug innere und äußere rohrförmige Abschnitte (20, 21) umfaßt, welche in Abhängigkeit des auf sie ausgeübten hydraulischen Druckes axial zueinander bewegt werden können, wobei eines der rohrförmigen Elemente (20) so angeordnet ist, daß es die Gleitelemente nach unten in Reibkontakt mit dem Gleitbecher (40) drückt.

4. Verfahren zur Abstützung eines Futterrohrabschnittes (10) innerhalb eines Bohrlochkopfes (11), gekennzeichnet durch Absenkung einer Vorrichtung entsprechend den vorhergehenden Ansprüchen in den ringförmigen Spalt zwischen dem Futterrohrabschnitt (10) und dem Bohrlochkopf (11), so daß der Gleitbecher (40) auf einer Schulter (42) oder einer ähnlichen Stützfläche des Bohrlochkopfes auf setzt, Betätigung des Werkzeuges, um die ersten Scherbolzen (46) abzuscheren und die Gleitelemente (44) in Klemmeingriffsstellung zwischen dem Futterrohr und dem Gleitbecher zu drücken und Anheben des Werkzeuges und des Gleitteilträgers, um die zweiten Scherbolzen (41) abzuscheren und das Werkzeug und den Gleitteilträger rückzuholen.