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Dokumentenidentifikation DE69529387T2 15.05.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0709543
Titel Vorrichtung und Verfahren zum Befüllen von Futterrohren und Spülungszirkulation
Anmelder Halliburton Energy Services, Inc., Duncan, Okla., US
Erfinder Briscoe, David P., Duncan, Oklahoma 73533, US
Vertreter Weisse und Kollegen, 42555 Velbert
DE-Aktenzeichen 69529387
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 27.10.1995
EP-Aktenzeichen 953076965
EP-Offenlegungsdatum 01.05.1996
EP date of grant 15.01.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.05.2003
IPC-Hauptklasse E21B 21/10
IPC-Nebenklasse E21B 33/126   E21B 34/06   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Methode und ein Gerät für das Einfüllen und das Zirkulieren von Flüssigkeit durch eine Bohrlochgehäuseanordnung während dieselbe in ein Bohrloch eingeführt wird, und für das Verhindern eines Verschüttens derselben Flüssigkeit wenn Verrohrungsfugen zu derselben Anordnung hinzugefügt werden, oder wenn das Gerät für das Einfüllen und das Zirkulieren anderweitig aus der Gehäuseanordnung entfernt wird.

Bei der Konstruktion von Öl- und Gasbohrlöchern wird gewöhnlich ein Bohrloch in eine oder mehrere Untergrundformation oder in Zonen hineingebohrt, welche Öl und/oder Gas enthalten, das produziert werden soll. Ein solches Bohrloch wird gewöhnlich mit Hilfe einer Bohrplattform gebohrt, welche auf ihrem Boden einen Drehtisch umfasst, welcher während des Bohrens und während anderer Verfahren ein Bohrgestänge rotiert. Die Bohrplattform kann weiter einen oberen Antriebsmechanismus für das Rotieren des Bohrgestänges umfassen, welcher zusätzlich zu oder anstelle des Drehtisches in den mitlaufenden Block der Plattform integriert ist.

Während eines Bohrlochbohrverfahrens wird Bohrflüssigkeit (welche auch Bohrschlamm genannt wird) durch das Bohrloch zirkuliert, indem dieselbe abwärts durch die Bohrkette und durch die Bohrkrone, und dann wieder aufwärts und durch den Ringraum zwischen den Wänden des Bohrlochs und der Bohrkette hindurch zurück an die Erdoberfläche gepumpt wird. Das Zirkulieren der Bohrflüssigkeit dient der Feuchthaltung der Bohrkrone, entfernt die während des Bohrens produzierten Schnittstücke aus dem Bohrloch, und übt einen hydrostatischen Druck auf die unter Druck stehende Flüssigkeit aus, welche in Formationen enthalten ist, die von dem Bohrloch durchbrochen werden, und verhindert auf diese Weise mögliche Ausbrüche.

In den meisten Fällen wird die Bohrkette nach dem Bohren des Bohrlochs aus demselben entfernt und eine Gehäuseanordnung in dasselbe eingeführt, während ausreichend Bohrflüssigkeit in dem Bohrloch vorhanden ist um Ausbrüche usw. zu verhindern. Während des Einführens der Gehäuseanordnung, d. h. wenn eine Gehäuseanordnung in das Bohrloch herabgelassen wird, ist es nicht ungewöhnlich, dass diese Gehäuseanordnung sich in dem Bohrloch festsetzt. In solchen Fällen wird die Gehäuseanordnung meist von der zirkulierenden Flüssigkeit, welche normalerweise aus Bohrschlamm besteht, wieder frei gesetzt, welche dann durch die Verrohrung hindurch und durch das untere Ende derselben hindurch Sand oder anderen Schutt aus der Verrohrung herausspült. Die Gehäuseanordnung muss während des Einführens der Verrohrung ausserdem jederzeit mit Flüssigkeit gefüllt sein, um den Aufbau eines übergrossen Flüssigkeitsdruckdifferentials über der Gehäuseanordnung, und mögliche dadurch verursachte Ausbrüche zu verhindern. Flüssigkeit wird daher normalerweise immer dann in die Gehäuseanordnung eingefüllt, wenn eine neue Verrohrungsfuge zu der Anordnung hinzugefügt wird, während die Anordnung in das Bohrloch herabgelassen wird.

Um die Gehäuseanordnung während des Herablassens derselben mit, Flüssigkeit zu füllen und dieselbe Flüssigkeit durch die Gehäuseanordnung zu zirkulieren wenn sich diese festsetzt, wird das obere Ende der Verrohrung mit einem Gerät abgedichtet, welches es ermöglicht, Flüssigkeit in die Gehäuseanordnung hinein zu pumpen wenn diese herabgelassen oder gelöst werden soll. Ein Beispiel eines solchen Gerätes für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung wird in der US-Anmeldung Nr. 4.997.042 vom 5. März 1991 beschrieben, welche von Jordan u. a. eingereicht Wurde. Obwohl das von Jordan u. a. beschriebene Gerät und die Methode für das Anwenden desselben ein erfolgreiches Einführen einer Gehäuseanordnung in ein Bohrloch und das Einfüllen derselben mit Flüssigkeit, sowohl wie das zirkulieren der Flüssigkeit wenn erforderlich ermöglichen mag, um ein Festsetzen der Gehäuseanordnung zu vermeiden, besteht dennoch ein Problem mit diesem Gerät und anderen vorher entwickelten und angewendeten Geräten für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung, nämlich das Verschütten von Flüssigkeit. Dies bedeutet, dass das Gerät für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung jedes Mal, wenn eine Verrohrungsfuge zu der Gehäuseanordnung hinzugefügt wird, aus der Gehäuseanordnung entfernt und erneut in dem oberen Bereich der neuen Verrohrungsfuge installiert werden muss. Aufgrund der Tatsache, dass der Flüssigkeitsdruck innerhalb der Gehäuseanordnung oft höher ist als der Flüssigkeitsdruck innerhalb des Gerätes für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung wenn dieses Gerät aus der Gehäuseanordnung entfernt wird, verursacht der resultierende Druckaustritt oft ein Verschütten der Flüssigkeit auf der Bohrplattform, welches eine Gefahr für das Plattformpersonal repräsentiert. Das Flüssigkeitsdruckdifferential zwischen dem Gerät für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung und der Gehäuseanordnung wird durch ein Rückschlagventil verursacht, welches in dem Gerät vorhanden ist, und welches den Rückfluß von Flüssigkeit während des Herablassens der Gehäuseanordnung in das Bohrloch verhindern soll.

Es besteht daher ein Bedarf für ein verbessertes Gerät für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung und eine Methode für das Anwenden dieses Gerätes, mit welchen eine Gehäuseanordnung wirkungsvoll konstruiert und in ein Bohrloch herabgelassen werden kann, ohne Bohrflüssigkeit zu verschütten.

Ein Gerät gemäß der Einleitung zu Anspruch 1 ist dem Fachmann aus der US-Anmeldung 5.191.939 A bekannt.

Die vorliegende Erfindung liefert ein verbessertes Gerät für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung und eine Methode für das Anwenden dieses Gerätes während der Konstruktion eines Bohrlochs, welche die Nachteile von Geräten nach dem aktuellen Stand der Technik beseitigen oder reduzieren. Das verbesserte Gerät für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung der vorliegenden Erfindung umfasst ein rohrförmiges Verbindungsstück; eine rohrförmige Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung, welche mit einem Ende des vorgenannten Verbindungsstücks verbunden ist; eine Druckablaß- und Abdichtungsvorrichtung, welche mit der vorgenannten Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung verbunden ist, um auf diese Weise den Druck aus der vorgenannten Verrohrung ablassen zu können; eine rohrförmige Verrohrungsabdichtungskörpervorrichtung, welche mit der vorgenannten Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung verbunden ist; ein Rückschlagventil, welches mit dem Innenraum der vorgenannten Verrohrungsabdichtungskörpervorrichtung verbunden ist und auf diese Weise ein Verschütten und einen Rückfluß von Flüssigkeit durch das vorgenannte Gerät für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung verhindert, ausser wenn die vorgenannte Druckablaß- und Abdichtungsvorrichtung einen solchen Rückfluß erlaubt; eine Verrohrungsabdichtungsvorrichtung, welche mit der Aussenseite der vorgenannten Verrohrungsabdichtungskörpervorrichtung verbunden ist, um auf diese Weise den Innenraum der vorgenannten Gehäuseanordnung abzudichten, wenn sie in dieselbe eingeführt wird; und eine rohrförmige Leitspitze, welche mit der vorgenannten Verrohrungsabdichtungskörpervorrichtung verbunden ist und welche dadurch charakterisiert wird, dass die vorgenannte rohrförmige Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung ein oberes zylindrisches Teil umfasst, welches über ein zugespitztes Verbindungsstück mit einem vergrösserten unteren zylindrischen Teil verbunden ist, wobei das vorgenannte obere zylindrische Teil und das vorgenannte zugespitzte Verbindungsstück jeweils mindestens eine laterale Öffnung umfassen, und wobei die vorgenannte Druckablaß- und Abdichtungsvorrichtung eine Rollmembranvorrichtung für das Erstellen einer Einwegdichtung innerhalb eines ringförmigen Durchgangs umfasst, welcher an der Aussenseite des vorgenannten oberen zylindrischen Teils der vorgenannten Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung über der vorgenannten lateralen Öffnung befestigt ist; und ein Gehäuse; welches abdichtend an der vorgenannten Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung über der vorgenannten Rollmembranvorrichtung und über den darin befindlichen lateralen Öffnungen befestigt ist, wobei das vorgenannte Gehäuse den vorgenannten ringförmigen Durchgang mit der vorgenannten Rollmembranvorrichtung formt und die vorgenannten lateralen Öffnungen in der vorgenannten Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung miteinander verbindet, wobei die vorgenannte Rollmembranvorrichtung den vorgenannten Durchgang abdichtet, wenn ein Druckdifferential in dem vorgenannten ringförmigen Durchgang von der vorgenannten lateralen Öffnung in dem vorgenannten oberen zylindrischen Teil der vorgenannten Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung zu der vorgenannten lateralen Öffnung in dem vorgenannten zugespitzten Verbindungsstück auftritt, und wobei die vorgenannte Rollmembranvorrichtung das vorgenannte Druckdifferential ablässt und den Durchfluß von Flüssigkeit durch den vorgenannten Durchgang ermöglicht, wenn ein Druckdifferential in der gegenüber liegenden Richtung auftritt.

Die vorliegende Erfindung liefert weiter eine Methode für das Einfüllen und Zirkulieren von Flüssigkeit durch eine Gehäuseanordnung, welche eine Reihe von Verrohrungsfugen umfasst, während des Einführens derselben in ein Bohrloch und für das Verhindern eines Verschüttens der Flüssigkeit, wenn Verrohrungsfugen zu der Gehäuseanordnung hinzugefügt werden, wobei das Gerät für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung einen Flüssigkeitsdurchgang umfasst, welcher mit der Flüssigkeitspumpausrüstung in Verbindung steht; wobei diese Methode die folgenden Stufen umfasst:

(a) das Einführen des vorgenannten Gerätes für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung in das oberste Ende der obersten Verrohrungsfuge der vorgenannten Gehäuseanordnung;

(b) das Einpumpen von Flüssigkeit durch den vorgenannten Flüssigkeitsdurchgang des vorgenannten Gerätes für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung und das Abdichten desselben innerhalb der vorgenannten obersten Verrohrungsfuge, wobei die vorgenannte Verrohrung mit Flüssigkeit gefüllt wird oder Flüssigkeit durch dieselbe hindurch zirkuliert wird;

(c) das Beenden des vorgenannten Pumpverfahrens;

(d) das Verhindern eines Rückflusses von Flüssigkeit durch den vorgenannten Flüssigkeitsdurchgang des vorgenannten Gerätes für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung, wenn die vorgenannte Gehäuseanordnung herabgelassen wird;

(e) das Ablassen von Flüssigkeit unter Druck, welche in der vorgenannten Gehäuseanordnung eingeschlossen ist, wobei ein Verschütten der Flüssigkeit verhindert wird, wenn das vorgenannte Gerät für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung aus der vorgenannten Gehäuseanordnung entfernt wird; und

(f) das Entfernen des vorgenannten Gerätes für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung aus der vorgenannten Gehäuseanordnung, welches dadurch charakterisiert wird, dass der Durchflußdurchgang zum Teil durch eine rohrförmige Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung definiert wird, welche ein oberes zylindrisches Teil umfasst, welches über ein zugespitztes Verbindungsstück mit einem vergrösserten unteren zylindrischen Teil verbunden ist, wobei das vorgenannte obere zylindrische Teil und das vorgenannte zugespitzte Verbindungsstück jeweils mindestens eine laterale Öffnung umfassen, und wobei das Ablassen der eingeschlossenen, unter Druckstehenden Flüssigkeit gemäß Stufe (e) mit Hilfe einer Druckablaß- und Abdichtungsvorrichtung erzielt wird, welche eine Rollmembranvorrichtung für das Erstellen einer Einwegdichtung in einem ringförmigen Durchgang umfasst; und welche an der Aussenseite des oberen zylindrischen Teils der Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung über der vorgenannten lateralen Öffnung befestigt ist; und ein Gehäuse, welches abdichtend an der vorgenannten Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung über der vorgenannten Rollmembranvorrichtung und über den vorgenannten lateralen Öffnungen befestigt ist, wobei das vorgenannte Gehäuse den vorgenannten ringförmigen Durchgang formt, welcher die vorgenannte Rollmembranvorrichtung umfasst und die vorgenannten lateralen Öffnungen in der vorgenannten Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung miteinander verbindet, wobei ein Druckdifferential in dem vorgenannten ringförmigen Durchgang von der vorgenannten lateralen Öffnung in dem vorgenannten oberen zylindrischen Teil der vorgenannten Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung zu der vorgenannten lateralen Öffnung in dem vorgenannten zugespitzten Verbindungsstück auftritt, wobei die vorgenannte Rollmembranvorrichtung den vorgenannten Durchgang abdichtet, und wobei die vorgenannte Rollmembranvorrichtung das vorgenannte Druckdifferential ablässt und einen Durchfluß von Flüssigkeit durch den vorgenannten Durchgang ermöglicht, wenn ein Druckdifferential in der gegenüber liegenden Richtung auftritt.

Das Rückschlagventil umfasst vorzugsweise einen Tellerventilsitz und ein Verbindungsstück in dem vorgenannten inneren Hohlraum der vorgenannten Verrohrungsabdichtungskörpervorrichtung; ein Tellerventil für das Abdichten der Innenoberflächen des vorgenannten zugespitzten Verbindungsstücks der vorgenannten Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung über der vorgenannten lateralen Öffnung, welches in den vorgenannten Sitz und das Verbindungssstück eingeschoben werden kann; und eine Federvorrichtung für das Vorspannen des vorgenannten Tellerventils in Richtung der vorgenannten Druckablaß- und Abdichtungsvorrichtung zwischen dem vorgenannten Tellerventil und dem vorgenannten Sitz und dem Verbindungsstück.

Die Verrohrungsabdichtungsvorrichtung umfasst vorzugsweise eine ringförmige Zentriervorrichtung, welche auf der Aussenoberfläche der vorgenannten Verrohrungsabdichtungskörpervorrichtung befestigt ist; eine ringförmige elastomerische Backup-Vorrichtung, welche auf der Aussenoberfläche der vorgenannten Verrohrungsabdichtungskörpervorrichtung befestigt ist; und eine ringförmige elastomerische Rollmembranvorrichtung für das Abdichten der vorgenannten Verrohrung, welche auf der vorgenannten Aussenoberfläche der vorgenannten Verrohrungsabdichtungskörpervorrichtung befestigt ist.

Die Methode der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise ein Gerät für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung, welches die oberste Verrohrungsfuge der vorgenannten Gehäuseanordnung abdichtet, wenn Flüssigkeit gemäß der Stufe (b) durch Erstellen einer Verrohrungsabdichtungsvorrichtung auf einer Aussenoberfläche des vorgenannten Gerätes durch das vorgenannte Gerät hindurch gepumpt und so positioniert wird, dass es Kontakt mit der vorgenannten Verrohrungsfuge aufnimmt und dieselbe abdichtet. Es ist weiter bevorzugt, dass die unter Druck stehende, in der vorgenannten Verrohrung eingeschlossene Flüssigkeit gemäß der Stufe (e) mit Hilfe einer Druckablaß- und Abdichtungsvorrichtung innerhalb des vorgenannten Gerätes für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung aus derselben abgelassen wird, was wiederum das Ablassen der unter Druck stehenden Flüssigkeit aus der vorgenannten Verrohrung durch einen Rückfluß durch den vorgenannten Durchgang des vorgenannten Gerätes verursacht.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nun verschiedene bevorzugte Ausführungsformen derselben zur Veranschaulichung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei

Fig. 1 einen seitlichen Querschnitt des oberen Teils einer Ausführung eines Gerätes für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung der vorliegenden Erfindung repräsentiert, welches in eine Gehäuseanordnung eingeführt ist.

Fig. 2 einen seitlichen Querschnitt eines unteren Teils des auf Fig. 1 geoffenbarten Gerätes darstellt.

Fig. 3 einen seitlichen Querschnitt des oberen Teils des auf Fig. 1 geoffenbarten Gerätes darstellt, aber das Gerät hier während des Pumpens von Bohrschlamm durch dasselbe hindurch zeigt.

Fig. 4 einen seitlichen Querschnitt des unteren Teils des auf Fig. 3 geoffenbarten Gerätes darstellt.

Mit Bezugnahme auf die Zeichnungen, und besonders mit Bezugnahme auf Fig. 1 und 2, wird hier ein verbessertes Gerät für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und allgemein mit der Nummer (10) versehen. Das Gerät (10) wird hier als in das obere offene Ende einer Verrohrungsfuge (12) eingeführt dargestellt, welche eine Verrohrungsmanschette (14) umfasst, welche wiederum über ein Gewinde mit derselben verbunden ist, und welche einen Teil einer Gehäuseanordnung vor dem Einfüllen von Flüssigkeit in dieselbe mit Hilfe des Gerätes (10) repräsentiert.

Wie hier geoffenbart umfasst das Gerätes für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung (10) ein rohrförmiges Flüssigkeitsverbindungsstück (16), eine rohrförmige Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung (18), welche mit dem unteren Ende des Verbindungsstücks (16) verbunden ist, eine Druckablaß- und Abdichtungsvorrichtung (20), welche mit der Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung (18) verbunden ist, eine rohrförmige Verrohrungsabdichtungskörpervorrichtung (22), welche mit der Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung (20) verbunden ist, ein Rückschlagventil (24), welches mit dem Innenraum der Verrohrungsabdichtungskörpervorrichtung (22) verbunden ist, eine Verrohrungsabdichtungsvorrichtung (26), welche mit der Aussenseite der Verrohrungsabdichtungskörpervorrichtung (22) verbunden ist, und eine rohrförmige Leitspitze (28), welche mit dem unteren Ende der Verrohrungsabdichtungskörpervorrichtung (22) verbunden ist.

Ein Fachmann auf diesem Bereich wird hier sofort erkennen, dass das rohrförmige Verbindungsstück (16) an seinem oberen Ende über ein Gewinde mit einer Flüssigkeitsablaßkupplung (nicht dargestellt) verbunden ist, welche wiederum an dem mitlaufenden Block oder dem oberen Antrieb der Bohrplattform befestigt ist. Ein Verrohrungsaufzug (nicht dargestellt) ist weiter an diesem mitlaufenden Block oder dem oberen Antrieb befestigt, um auf diese Weise eine lösbare Verbindung für eine Verrohrungsfuge zu erstellen, so dass diese Verrohrungsfuge mit einer Gehäuseanordnung verbunden werden kann, und die Gehäuseanordnung in ein Bohrloch herabgelassen werden kann usw. Jedes Mal wenn der Aufzug mit einer Verrohrungsfuge verbunden wird, wird das Gerät für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung (10) wie auf den Zeichnungen geoffenbart in das obere offene Ende der Fuge eingeführt.

Das gestreckte rohrförmige Verbindungsstück (16) umfasst einen ersten Gewindehohlraum (30) für das lösbare Verbinden der weiter oben schon erwähnten Flüssigkeitskupplung, und einen zweiten Gewindehohlraum (32) für das Einschrauben der Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung (18). Zwischen dem Verbindungsstück (16) und der Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung (18) befindet sich ein gewöhnlicher O-Ring (34), welcher ein Leck an dieser Stelle verhindert.

Die Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung (18) umfasst eine kreisförmige Vorrichtung mit einem oberen zylindrischen Teil (36), welches über ein zugespitztes Verbindungsstück (38) mit einem vergrösserten unteren zylindrischen Teil (40) verbunden ist. Eine Reihe von lateralen Öffnungen (42) befinden sich in dem oberen zylindrischen Teil (36) der Körpervorrichtung (18), und eine Reihe von lateralen Öffnungen (44) sind auch in dem zugespitzten Verbindungsstück (38) derselben angeordnet. Das obere zylindrische Teil (36) der Vorrichtung (18) umfasst ein externes Gewindeteil (46) für das Verbinden der Körpervorrichtung (18) mit dem Gewindehohlraum (32) des Verbindungsstücks (16). Wie auf Fig. 2 gut sehbar dargestellt umfasst das untere vergrösserte zylindrische Teil (40) der Körpervorrichtung (18) einen internen Gewindehohlraum (48) für das Einschrauben in die Verrohrungsabdichtungskörpervorrichtung (22).

Unter wiederholter Bezugnahme auf Fig. 1 ist die Druckablaß- und Abdichtungsvorrichtung (20) hier mit der Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung (18) verbunden, welche eine Rollmembranvorrichtung (50) für das Erstellen einer Einwegdichtung in einem ringförmigen Durchgang umfasst, und ein Gehäuse, welches allgemein mit der Nummer (56) versehen ist, und welches weiter unten noch eingehender beschrieben werden soll. Die Rollmembranvorrichtung (50) ist auf der Aussenoberfläche des zylindrischen Teils (36) der Körpervorrichtung (18) über den darin enthaltenen lateralen Öffnungen (42) befestigt. Die Rollmembranvorrichtung (50) umfasst einen Backup-Ring (52), welcher die externe Oberfläche des zylindrischen Teils (36) der Körpervorrichtung (18) mit Hilfe einer O-Ring-Dichtung (54) abdichtet, welche sich innerhalb einer Rille in der Backup-Vorrichtung (52) befindet.

Das Gehäuse (56) der Druckablaß- und Abdichtungsvorrichtung (20) umfasst eine innere zylindrische Wand (58) und eine äussere zylindrische Wand (60). Die innere zylindrische Wand (58) ist abdichtend an dem unteren Ende des oberen zylindrischen Teils (36) der Körpervorrichtung (18) und unter den darin befindlichen O-Ring-Dichtung (74). Unter spezifischer Bezugnahme auf Fig. 2 umfasst die Verrohrungsabdichtungskörpervorrichtung (22) eine rohrförmige Vorrichtung mit einem Innenhohlraum (76) für das Einführen des Rückschlagventils (24) und eine äussere ausgesparte Oberfläche (78) für das Einführen der Verrohrungsabdichtungsvorrichtung (26).

Das Rückschlagventil (24) verhindert das Verschütten der Flüssigkeit, welche in dem. Gerät (10) über dem Ventilteil des Rückschlagventils enthalten ist, wenn das Gerät (10) aus der Verrohrungsfuge (12) entfernt wird und verhindert weiter einen Rückfluß von Flüssigkeit durch das Gerät (10), ausser wenn das Druckablaßventil einen solchen Rückfluß erlaubt. Das Rückschlagventil (24) umfasst einen Tellerventilsitz und eine Leitspitze (80) mit einer ringförmigen zylindrischen Basis (82), welche eine Reihe von axialen Durchflußöffnungen (84) umfasst. Diese Basis (82) umfasst ausserdem einen zentralen Hohlraum (86), und eine integrale zylindrische Tellerventilleitvorrichtung (88) dehnt sich über eine gewisse Strecke hinweg von der Oberseite der Basis (82) hinweg nach oben aus.

Das Gerät umfasst weiter ein Tellerventil (90), welches wiederum einen gestreckten Stamm (92) umfasst, welcher in den zentralen Hohlraum (86) der Sitz- und Leitvorrichtung (80) eingeschoben werden kann; und ein Ventilteil (94), welches so zugespitzt ist, dass es in die zugespitzte Innenoberfläche (95) des zugespitzten Verbindungsstücks (38) der Körpervorrichtung (18) eingepaßt werden kann. Eine elastomerische Abdeckung (96) befindet sich auf der oberen Oberfläche des Ventilteils (94) und stellt sicher, dass hier eine flüssigkeitsdichte Dichtung zwischen dem Ventilteil (94) und den Oberflächen (95) des zugespitzten Verbindungsstücks (38) erzeugt wird. Eine Feder (98) ist zwischen dem zylindrischen Teil (88) der Stütz- und Leitvorrichtung (80) und der Unterseite des Ventilteils (94) um den Stamm (92) des Tellerventils (90) herum angebracht. Diese Feder (98) spannt das Tellerventil (90) nach oben vor, so dass eine Abdichtung mit den inneren Oberflächen (95) des zugespitzten Verbindungsstücks (38) der Körpervorrichtung (18) entsteht.

Die Verrohrungsabdichtungsvorrichtung (26) umfasst eine ringförmige Zentriervorrichtung (100), welche auf einer ausgesparten zylindrischen Oberfläche (102) der Abdichtungskörpervorrichtung (22) befestigt ist. Eine ringförmige elastomerische Backup-Vorrichtung (104) ist auf der ausgesparten zylindrischen Oberfläche (78) der Körpervorrichtung (22) befestigt, und eine ringförmige elastomerische Rollmembranvorrichtung (106) für das Abdichten der inneren Oberflächen der Verrohrung (12) ist weiter direkt unter der Backup-Vorrichtung (104) auf der Oberfläche (78) befestigt. Die Rollmembranvorrichtung (106) umfasst einen Backup-Ring (108) mit einer O-Ring-Dichtung (110), welche in einer darin befindlichen Rille angebracht ist und auf diese Weise einen Austritt von Flüssigkeit zwischen dem Backup-Ring (108) und der Oberfläche (78) der Körpervorrichtung (22) verhindert.

Die Körpervorrichtung (22) umfasst eine ausgesparte Gewindeoberfläche (112) an ihrem unteren Ende, welche in ein passendes weiteres Gewinde (114) am oberen Ende der Leitspitze (28) eingeschraubt ist. Die Leitspitze (28) besteht aus einer gestreckten rohrförmigen Vorrichtung mit einer zylindrischen Aussenoberfläche (116), welche an ihrem unteren Ende mit einer kegelstumpfen Oberfläche (118) verbunden ist. Die Oberflächen (116) und (118) sind mit einer elastomerischen Beschichtung (120) beschichtet.

Betrieb des Gerätes (10)

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 wird das Gerät (10) hier in einer Position in dem oberen offenen Ende der Verrohrungsfuge (12) geoffenbart. Das rohrförmige Verbindungsstück (16) ist hier über ein Gewinde an seinem oberen Ende mit einer Flüssigkeitsablaßkupplung (nicht dargestellt) verbunden, welche an dem mitlaufenden Block oder an dem oberen Antrieb einer Bohrplattform befestigt ist. Normalerweise wird die Ablaßkupplung, mit welcher das Verbindungsstück (16) des Gerätes (10) verbunden ist, mit den Bohrschlammpumpen der Bohrplattform verbunden, wobei der Bohrschlamm wahlweise auch durch den Durchflußdurchgang in dem Gerät (10) und in die Gehäuseanordnung hineingepumpt werden kann, welche in ein Bohrloch herabgelassen wird. Das Gerät (10) wird mit der Flüssigkeitsablaßkupplung verbunden und ist im Verhältnis zu einem Verrohrungsaufzug (nicht dargestellt) positioniert, welcher auch an dem mitlaufenden Block oder an dem oberen Antrieb befestigt ist, wobei das Gerät (10) für das Einfüllen und Zirkulieren wie auf den Zeichnungen dargestellt in das obere offene Ende der Fuge eingeführt wird, wenn die Aufzüge mit einer Verrohrungsfuge verbunden werden. Solange die Verrohrungsfuge an den Bohrplattformaufzügen befestigt ist, wird das Gerät (10) für das Einfüllen und Zirkulieren wie auf Fig. 1 und 2 dargestellt innerhalb der Verrohrungsfuge verbleiben. Dies bedeutet, dass die Rollmembranvorrichtung (50) der Druckablaß- und Abdichtungsvorrichtung (20) sich in einer Position befindet, wo sie mit den zylindrischen Seiten der inneren Wand (58) in Kontakt steht, und wo Flüssigkeit frei durch die lateralen Öffnungen (44), die Durchgänge (68) und (62), welche von dem Gehäuse (56) geformt werden, und die lateralen Öffnungen (42) fliessen kann, aber nicht in die entgegen gesetzte Richtung. Auf eine ähnliche Weise ist die Rollmembranvorrichtung (106) der Verrohrungsabdichtungsvorrichtung (26) so positioniert, dass sie mit den Innenoberflächen der Verrohrungsfuge (12) in Kontakt steht. Das Tellerventil (90) des Rückschlagventils (24) befindet sich ausserdem in seiner höchsten Position, so dass das Ventilteil (94) die inneren Oberflächen (95) der Körpervorrichtung (18) abdichtet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 fließt Flüssigkeit anfänglich durch die lateralen Öffnungen (42) in der Körpervorrichtung (18) und in den Durchgang (62) hinein, wenn Flüssigkeit in das Gerät (10) für das Einfüllen und Zirkulieren eingepumpt wird, wird aber von der Druckablaß-Rollmembranvorrichtung (50) daran gehindert, durch den Durchgang (62) zu fliessen, da diese die zylindrischen Seiten der Innenwand (58) abdichtet. Es wird dann ein Flüssigkeitsdruck auf das Ventilteil (94) des Rückschlagventils (24) ausgeübt, welcher den Widerstand der Feder (98) bezwingt und wie auf Fig. 3 und 4 geoffenbart eine Abwärtsbewegung des Tellerventils (92) erzwingt, wobei Flüssigkeit durch das Gerät (10) für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung un in die Verrohrungsfuge (12) hineinfließt.

Die Rollmembranvorrichtung (106) der Verrohrungsabdichtungsvorrichtung (26), welche mit den internen Oberflächen des Gehäuses (12) in Kontakt steht, dichtet das Gerät (10) innerhalb der Verrohrungsfuge (12) ab und verhindert einen aufwärtigen Fluß von Flüssigkeit um das Gerät (10) herum nach oben.

Wenn der Durchfluß von Flüssigkeit durch das Gerät (10) für das Einfüllen und Zirkulieren unterbrochen wird, bewegt sich das Tellerventil (90) des Rückschlagventils (24) nach oben und dichtet mit Hilfe der Feder (98) wie auf Fig. 1 und 2 geoffenbart die Oberflächen (95) ab. Wenn der Druck innerhalb der Verrohrung (12) und in dem Teil des Gerätes (10) unter dem Ventilteil (94) auf eine Stufe ansteigt, welche grösser ist als der Druck innerhalb des Gerätes (10) über dem Ventilteil (94) wird das Druckdifferential durch einen Rückfluß durch das Verbindungsstück (16) des Gerätes (10) abgelassen. Dies bedeutet, dass die beiden Seiten des Druckdifferentials miteinander verbunden werden und dass der Flüssigkeitsdurchfluß von unter dem Ventilteil (94) bis über dem Ventilteil (94) mit Hilfe der lateralen Öffnungen (44) stattfindet, und dann durch die Durchgänge (62) und (68) des Gehäuses (56) und an der Rollmembranvorrichtung (50) vorbeifliesst, welche sich einfach aus diesem Bereich und ausser Kontakt mit den zylindrischen Seiten der Innenwand (58) und durch die lateralen Öffnungen (42) hindurch in das Verbindungsstück (16) des Gerätes (10) hinein bewegt. Wenn das Druckdifferential durch einen solchen Rückfluß ausgeglichen ist, können die Aufzüge von der Verrohrungsfuge (12) abgetrennt werden, und das Gerät (10) kann frei bewegt und aus dem Innenraum der Verrohrungsfuge (12) entfernt werden, ohne dass aufgrund eines Druckdifferentials Flüssigkeit verschüttet wird. Das geschlossene Tellerventil (90) des Rückschlagventils (24) verhindert das Ausfliessen der in dem Teil des Gerätes (10) über dem Ventilteil (94) enthaltenen statischen Flüssigkeit aus dem Gerät (10) und ein mögliches Verschütten derselben, wenn das Gerät (10) aus der Verrohrungsfuge (12) entfernt wird.

Der Fachmann wird sich daher nun sofort darüber im Klaren sein, dass das verbesserte Gerät (10) für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung der vorliegenden Erfindung automatisch funktionieren wird, um ein Verschütten der dadurch hindurch fliessenden Flüssigkeit zu verhindern, wenn es nicht in eine Verrohrungsfuge eingeführt ist, und dass es sich innerhalb einer solchen Verrohrungsfuge selber abdichtet, um einen Rückfluß zu verhindern, wenn die Gehäuseanordnung herabgelassen wird und Flüssigkeit in dieselbe hinein gepumpt wird, und einen ebensolchen Rückfluß dann erlauben wird, wenn ein umgekehrtes Druckdifferential auf das Gerät (10) ausgeübt wird, d. h. wenn der Druck innerhalb der Verrohrung grösser ist als der Druck innerhalb des Verbindungsstücks (16) des Gerätes (10). Dementsprechend kann das Gerät (10) für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung der vorliegenden Erfindung schnell und einfach für das Zusammenstellen und das Herablassen einer Gehäuseanordnung in ein Bohrloch angewendet werden, ohne dass irgendeine Form von manueller Manipulierung des Gerätes erforderlich ist, um dasselbe abzudichten oder es wieder zu öffnen, und ohne dass eine Verschüttung von Flüssigkeit auftritt.


Anspruch[de]

1. Ein Gerät für das Einfüllen und das Zirkulieren einer Verrohrung während des Einführens einer Gehäuseanordnung in ein Bohrloch, wobei das Gerät ein rohrförmiges Verbindungsstück (16) umfasst; eine rohrförmige Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung (18), welche mit einem Ende des vorgenannten Verbindungsstücks (16) verbunden ist; eine Druckablaß- und Abdichtungsvorrichtung (20), welche mit der vorgenannten Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung (18) verbunden ist, und mit welcher Druck aus der vorgenannten Verrohrung abgelassen werden kann; eine rohrförmige Verrohrungsabdichtungskörpervorrichtung (22), welche mit der vorgenannten Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung (18) verbunden ist; ein Rückschlagventil (24), welches mit der Innenseite der vorgenannten Verrohrungsabdichtungskörpervorrichtung (22) mit verbunden ist und auf diese Weise Verschüttungen und einen Rückfluß von Flüssigkeit durch das vorgenannte Gerät für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung verhindert, ausser wenn die vorgenannte Druckablaß- und Abdichtungsvorrichtung (20) einen solchen Rückfluß ermöglicht; eine Verrohrungsabdichtungsvorrichtung (26), welche mit der Aussenseite der vorgenannten Verrohrungsabdichtungskörpervorrichtung (22) verbunden ist und auf diese Weise die Innenseite der vorgenannten Gehäuseanordnung abdichtet, wenn sie in dieselbe eingeführt wird; und eine rohrförmige Leitspitze (28), welche mit der vorgenannten Verrohrungsabdichtungskörpervorrichtung (22) verbunden ist, und welche dadurch charakterisiert wird, dass die vorgenannte rohrförmige Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung (18) ein oberes zylindrisches Teil (36) umfasst, welches über ein zugespitztes Verbindungsteil (38) mit einem vergrösserten unteren zylindrischen Teil (40) verbunden ist, wobei das vorgenannte obere zylindrische Teil (36) und das vorgenannte zugespitzte Verbindungsstück (38) jeweils mindestens eine laterale Öffnung (42, 44) umfassen, und wobei die vorgenannte Druckablaß- und Abdichtungsvorrichtung (20) eine Rollmembranvorrichtung (50) für das Erstellen einer Einwegdichtung in einem ringförmigen Durchgang (62) umfasst, welche an der Aussenseite des vorgenannten oberen zylindrischen Teils (36) der vorgenannten Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung (18) über der vorgenannten lateralen Öffnung (42) befestigt ist; und ein Gehäuse (56), welches abdichtend mit der vorgenannten Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung (18) über der vorgenannten Rollmembranvorrichtung (50) und über den vorgenannten lateralen Öffnungen (42, 44) verbunden ist, wobei das vorgenannte Gehäuse (56) den vorgenannten ringförmigen Durchgang (62) formt, welcher die vorgenannte Rollmembranvorrichtung (50) umfasst, und welcher die vorgenannten lateralen Öffnungen (42) mit der vorgenannten Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung (18) verbindet, wobei die vorgenannte Rollmembranvorrichtung (50) den vorgenannten Durchgang (62) abdichtet, wenn ein Druckdifferential in dem vorgenannten ringförmigen Durchgang (62) von der vorgenannten lateralen Öffnung (42) in dem vorgenannten oberen zylindrischen Teil (36) der vorgenannten Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung (18) zu der vorgenannten lateralen Öffnung (44) in dem vorgenannten zugespitzten Verbindungsstück (38) auftritt, und wenn ein Druckdifferential in der entgegen gesetzten Richtung auftritt, lässt die vorgenannte Rollmembranvorrichtung (50) das vorgenannte Druckdifferential ab und ermöglicht den Durchfluß von Flüssigkeit durch den vorgenannten Durchgang (62).

2. Ein Gerät nach Anspruch 1, bei dem das vorgenannte Verbindungsstück (16) aus einer gestreckten rohrförmigen Vorrichtung besteht.

3. Ein Gerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die vorgenannte rohrförmige Verrohrungsabdichtungskörpervorrichtung (22) einen inneren Hohlraum (76) für das Einführen des vorgenannten Rückschlagventils (24) und eine Aussenoberfläche für das Einführen der vorgenannten Verrohrungsabdichtungsvorrichtung (26) umfasst.

4. Ein Gerät nach Anspruch 3, bei dem das vorgenannte Rückschlagventil (24) einen Tellerventilsitz und eine Leitvorrichtung (80) innerhalb des vorgenannten inneren Hohlraums (76) der vorgenannten Verrohrungsabdichtungskörpervorrichtung (22) umfasst; ein Tellerventil (90), welches für das Abdichten der Innenoberflächen des Vorgenannten zugespitzten Verbindungsstücks (38) der vorgenannten Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung (18) über der vorgenannten lateralen Öffnung (44) ausgestattet ist, und welche zusammen mit dem vorgenannten Sitz und der Leitvorrichtung (80) eingeschoben werden kann; und eine Federvorrichtung (98) für das Vorspannen des vorgenannten Tellerventils (90) in Richtung der vorgenannten Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung (18), welche sich zwischen dem vorgenannten Tellerventil (90) und dem vorgenannten Sitz und der Leitvorrichtung (80) befindet.

5. Ein Gerät nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei dem die vorgenannte Verrohrungsabdichtungsvorrichtung (26) eine rohrförmige Zentrierungsvorrichtung (100) auf der Aussenoberfläche der vorgenannten Verrohrungsabdichtungskörpervorrichtung (22) umfasst; eine ringförmige elastomerische Backup-Vorrichtung (104), welche auf der Aussenoberfläche der vorgenannten Verrohrungsabdichtungskörpervorrichtung (22) befestigt ist; und eine ringförmige elastomerische Rollmembranvorrichtung (106) für das Einschieben in die vorgenannte Verrohrungsabdichtung und das Abdichten derselben, welche auf der vorgenannten Aussenoberfläche der vorgenannten Abdichtungskörpervorrichtung (22) befestigt ist.

6. Eine Methode für das Einfüllen und Zirkulieren von Flüssigkeit durch eine Gehäuseanordnung, welche eine Reihe von Verrohrungsfugen umfasst, und welche während des Einführens der Gehäuseanordnung in ein Bohrloch Verschüttungen der Flüssigkeit verhindert, wenn der Gehäuseanordnung mit Hilfe des Gerätes für das Einfüllen und Zirkulieren von Verrohrungsfugen ein Durchflußdurchgang hinzugefügt wird, welcher in Flüssigkeitsverbindung mit der Flüssigkeitspumpausrüstung steht; wobei diese Methode die folgenden weiteren Stufen umfasst:

(a) das Einführen des vorgenannten Gerätes für das Einfüllen und Zirkulieren des obersten Endes der obersten Verrohrungsfuge der vorgenannten Gehäuseanordnung;

(b) das Pumpen von Flüssigkeit durch den vorgenannten Flüssigkeitsdurchfluß des vorgenannten Gerätes für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung, und das Abdichten des vorgenannten Gerätes innerhalb der obersten Verrohrungsfuge, wobei die vorgenannte Verrohrung mit Flüssigkeit gefüllt wird oder Flüssigkeit durch dieselbe hindurch zirkuliert wird;

(c) das Beenden des vorgenannten Pumpverfahrens;

(d) das Verhindern eines Rückflusses von Flüssigkeit durch den vorgenannten Flüssigkeitsdurchgang des vorgenannten Gerätes für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung, wenn die vorgenannte Gehäuseanordnung herabgelassen wird;

(e) das Ablassen von Flüssigkeit unter Druck, welche in der vorgenannten Gehäuseanordnung eingeschlossen ist, wobei eine Verschüttung des Flüssigkeit verhindert wird, wenn das vorgenannte Gerät für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung aus der vorgenannten Gehäuseanordnung entfernt wird; und

(f) das Entfernen des vorgenannten Gerätes für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung aus der vorgenannten Gehäuseanordnung, welches dadurch charakterisiert wird, dass der Durchflußdurchgang zum Teil durch eine rohrförmige Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung (18) definiert wird, welche ein oberes zylindrisches Teil (36) umfasst, welches über ein zugespitztes Verbindungsstück (38) mit einem vergrösserten unteren zylindrischen Teil (40) verbunden ist, wobei das vorgenannte obere zylindrische Teil (36) und das vorgenannte zugespitzte Verbindungsstück (38) jeweils mindestens eine laterale Öffnung (42, 44) umfassen, und wobei das Ablassen der eingeschlossenen, unter Druck stehenden Flüssigkeit gemäß Stufe (e) mit Hilfe einer Druckablaß- und Abdichtungsvorrichtung (20) erzielt wird, welche eine Rollmembranvorrichtung (50) für das Erstellen einer Einwegdichtung in einem ringförmigen Durchgang (62) umfasst, und welche an der Aussenseite des oberen zylindrischen Teils (36) der Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung (18) über der vorgenannten lateralen Öffnung (42) befestigt ist; und ein Gehäuse (56), welches abdichtend an der vorgenannten Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung (18) über der vorgenannten Rollmembranvorrichtung (50) und über den vorgenannten lateralen Öffnungen (42, 44) befestigt ist, wobei das vorgenannte Gehäuse (56) den vorgenannten ringförmigen Durchgang (62) formt, welcher die vorgenannte Rollmembranvorrichtung (50) umfasst und die vorgenannten lateralen Öffnungen (42) in der vorgenannten Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung (18) miteinander verbindet, wobei ein Druckdifferential in dem vorgenannten ringförmigen Durchgang (62) von der vorgenannten lateralen Öffnung (42) in dem vorgenannten oberen zylindrischen Teil (36) der vorgenannten Druckablaß- und Abdichtungskörpervorrichtung (18) zu der vorgenannten lateralen Öffnung (44) in dem vorgenannten zugespitzten Verbindungsstück (38) auftritt, wobei die vorgenannte Rollmembranvorrichtung (50) den vorgenannten Durchgang (62) abdichtet, und wobei die vorgenannte Rollmembranvorrichtung (50) das vorgenannte Druckdifferential ablässt und einen Durchfluß von Flüssigkeit durch den vorgenannten Durchgang (62) ermöglicht, wenn ein Druckdifferential in der gegenüber liegenden Richtung auftritt.

7. Eine Methode nach Anspruch 6, bei der das vorgenannte Gerät für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung innerhalb der obersten Verrohrungsfuge der vorgenannten Gehäuseanordnung eine Dichtung formt, wenn Flüssigkeit durch das vorgenannte Gerät gemäß Stufe (b) hindurch gepumpt wird und auf der Aussenoberfläche des vorgenannten Gerätes eine Verrohrungsabdichtungsvorrichtung erstellt, welche so positioniert ist, dass sie die Verrohrungsfuge abdichtet.

8. Eine Methode nach Anspruch 6 oder 7, bei der Flüssigkeit unter Druck, welche in der, vorgenannten Verrohrung eingeschlossen ist, aus derselben gemäß Stufe (e) mit Hilfe einer Druckablaß- und Abdichtungsvorrichtung innerhalb des Gerätes für das Einfüllen und Zirkulieren einer Verrohrung abgelassen wird, welches das Ablassen der vorgenannten unter Druck stehenden Flüssigkeit aus der Verrohrung mit Hilfe eines Rückflusses derselben durch den Durchflußdurchgang des vorgenannten Gerätes veranlasst.







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