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Absperrschieber für Erdöl-oder Erdgasbohrlocher.
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Die vorliegende Erfindung beruht nun auf dem Gedanken, einen einzigen Absperrschieber so auszubilden, dass er das Absperren des Bohrloches zulässt, u. zw. gleichgültig, ob das Bohrgestänge ausgehoben oder eingesenkt ist. Selbst wenn dabei die Bauhöhe dieses Schiebers grösser angenommen werden würde als die eines einzelnen Schiebers der bisher angewendeten Bauart, würde sich immer noch eine Verringerung der Bauhöhe gegenüber einem Aufsatz mit zwei übereinander angeordneten Schiebern der bekannten Art ergeben.
Es ist aber auch möglich, den kombinierten Schieber bei völliger Gewährleistung seiner Widerstandsfähigkeit gegenüber den in Betracht kommenden Drücken so auszubilden, dass seine Bauhöhe nicht grösser ist als die der einzelnen Schieber der bekannten zylindrischen Bauart und nicht wesentlich grösser als ein Schieber der flachen Bauart, so dass sich eine sehr beträchtliche Verminderung der Bauhöhe des Bohrlochaufsatzes ergibt.
Der angeführte Gedanke kann auf zweierlei Art konstruktiv verwirklicht werden. Man kann entweder in einem Schiebergehäuse zwei Paare von Absperrkörpern anordnen, von denen das eine zum Absperren bei ausgehobenem Bohrgestänge und das andere zum Absperren bei eingesenktem Bohrgestänge dient, oder aber man kann ein Paar Absperrkörper verwenden, die so ausgebildet sind, dass sie in zwei verschiedenen Stellungen wirksam gemacht werden können und in der einen Stellung zum Abschliessen bei ausgehobenem Bohrgestänge und in der andern Stellung zum Abschliessen bei eingesenktem Bohrgestänge dienen. Im Rahmen jeder dieser beiden prinzipiellen Ausführungsmöglichkeiten gibt es dann noch verschiedene Möglichkeiten der konstruktiven Verwirklichung.
Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei Ausführungsformen der ersten Art, während Fig. 3 eine Ausführungform der zweiten Art zeigt.
Bei der Ausführungsfofm nach Fig. 1 besteht das Gehäuse des Schiebers aus einem waagreehten zylindrischen Teil 1 mit zwei in der Richtung des Bohrloches angeordneten lotrechten Stutzen 2, wie dies bei derartigen Schiebern üblich ist. Zu beiden Seiten der Stutzen 2 ist in dem zylindrischen Teil des Gehäuses 1 je ein kolbenartiger Absperrkörper 3 in waagrechter Richtung verschiebbar angeordnet.
Die Stossflächen der beiden Absperrkörper 3 sind je mit einer Ausnehmung 4 versehen. Sind die beiden Absperrkörper 5 gänzlich aneinandergerückt, wie dies Fig. 1 zeigt, so bilden die beiden Ausnehmungen 4 einen von oben nach unten durchgehenden zylindrischen Kanal, dessen Achse mit der Achse der Stutzen 2 und mit der Achse des Bohrloches zusammenfällt. Dieser durch die Ausnehmungen 4 gebildete Kanal gibt dem eingesenkten Bohrgestänge, das die Stutzen 2 durchsetzt, Raum. Es kann also durch das Gegeneinanderschieben der Absperrkörper 3 bei eingesenktem Bohrgestänge das Bohrloch abgeschlossen werden.
Jeder der beiden Absperrkörper besitzt nun einen zentralen zylindrischen Hohlraum 5 und in jedem dieser Hohlräume J ist ein kolbenartiger Absperrkörper 6 waagrecht beweglich eingesetzt. Die beiden Stossflächen der Absperrkörper 6 sind so ausgebildet, dass sie dicht aneinandersehliessen, wenn die beiden Absperrkörper 6 ihre innerste Stellung einnehmen. Die beiden Absperrkörper 6 können aber nur dann gänzlich aneinandergeschoben werden, wenn das Bohrgestänge ausgehoben ist, und bilden also den Abschluss des Bohrloches bei ausgehobenem Bohrgestänge.
Die beiden Absperrkörper 6 können im Verhältnis zu den Absperrkörpern 3 so weit zurückgezogen werden, dass sie vor die Begrenzungsfläche der Ausnehmungen 4 der Absperrkörper 3 nicht vorragen.
Befindet sich also das Bohrgestänge im Bohrloch, so werden die Absperrkörper 3 gegeneinander bewegt, wogegen die Absperrkörper 6 in der zurückgezogenen Lage verbleiben. Ist das Bohrgestänge ausgehoben, so werden die Absperrkörper 6, nachdem die Absperrkörper 3 ganz gegeneinander geschoben worden sind, relativ zu diesen vorgeschoben und sperren den durch die Ausnehmungen 4 gebildeten lotrechten Kanal ab.
Die gegenläufige Bewegung der Absperrkörper 3 kann durch Sehraubenspindeln 7 mit Links-und Rechtsgewinde, die in entsprechende Muttergewinde der Absperrkörper eingreifen, von einer Seite her bewirkt werden, wobei eine Mehrzahl von Schraubenspindeln y durch Zahnräder oder andere Getriebe so miteinander verbunden sind, dass die Betätigung einer der Schraubenspindeln genügt. Diese Schraubenspindeln sind bei der Ausführungsform nach Fig. 1 durch das Schiebergehäuse hindurchgeführt. Jeder der beiden Absperrschieber 6 steht mit einer Schraubenspindel 8 in Eingriff, die in Ausnehmungen der Absperrkörper 3 gelagert und durch Bunde 9 an einer relativen Verschiebung in bezug auf die Absperrkörper 3 gehindert ist. Die Spindeln 8 sind durch Stopfbüchsen aus den Gehäusedeckeln herausgeführt.
Die eine Spindel 8 trägt Linksgewinde, die andere Rechtsgewinde, und die beiden Spindeln 8 sind durch ein Getriebe derart miteinander verbunden, dass, wenn die eine gedreht wird, der Antrieb auf die andere übertragen wird, wodurch die beiden Absperrkörper 6 innerhalb der Absperrkörper 3 relativ einwärts oder auswärts geschoben werden können. Gewöhnlich befinden sich die Absperrkörper 6 innerhalb der Absperrkörper 3 in gänzlich zurückgezogener Stellung. Soll der Schieber bei eingesenktem Bohrgestänge geschlossen werden, so wird eine der Spindeln 7 von aussen her angetrieben, wodurch die Absperrkörper 3 gegeneinander bewegt werden, wobei sie die Absperrkörper 6 in der zurückgezogenen Stellung mitnehmen.
Soll der Schieber bei ausgehobenem Bohrgestänge geschlossen werden, so wird gleichfalls eine der Spindeln 7 so angetrieben, dass die beiden Absperrkörper 3 gegeneinander bewegt werden, bis sie dicht aneinanderschliessen ; dann aber wird noch eine der Spindeln 8 so angetrieben, dass auch die Absperr-
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körper 6 innerhalb der Absperrkörper 3 gegeneinander bewegt werden. Selbstverständlich können bei ausgehobenem Bohrgestänge auch beide Antriebe gleichzeitig ausgeführt werden, so dass also schon bei der Gegeneinanderbewegung der Absperrkörper 3 auch die Absperrkörper 6 innerhalb der Absperrkörper 3 gegeneinander bewegt werden.
Die Absperrkörper 3 und 6 enthalten in Ausnehmungen Dieh- tungsstreifen 10, 11, 12, li aus elastischem Material, etwa Gummi, u. zw. sowohl an den zylindrischen Gleitflächen als auch an den Stossflächen.
Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 vor allem dadurch, dass für die Gleit- und Stossflächen der Absperrkörper nicht je besondere Dichtungsorgane verwendet sind, sondern dass die Absperrkörper 14 und 15 an ihrer Mantelfläche je eine Manschette 16 bzw. 17 aus Gummi
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die Abdichtung an den Stossflächen, weil sie beim Gegeneinanderdrücken der Stossflächen der zusammengehörigen Absperrkörper gegeneinander und bei den Absperrkörpern 14, die die Ausnehmungen für das Bohrgestänge enthalten, gegen dieses gedrückt werden.
Ein weiterer Unterschied der Ausführungsform nach Fig. 2 gegenüber der nach Fig. 1 besteht darin, dass die inneren Absperrkörper 15 mit Spindeln 18 versehen sind, die ausserhalb des Gehäuses mit Gewinde versehen sind, womit sie in eine mit Muttergewinde versehene Büchse 19 eingreifen, die in einem Querhaupt 20 fest eingesetzt ist. Dieses Querhaupt 20 trägt an jedem Ende eine mit Muttergewinde versehene Büchse 21, in die Schraubengewinde 22 einer ausserhalb des Gehäuses gelagerten Spindel 23 eingreifen.
Die beiden Spindeln 23 sind durch ein Getriebe miteinander verbunden, so dass, wenn die eine der beiden Spindeln von einer Seite her angetrieben wird, die Querhäupter 20 (da jede der Spindeln 23 auf einer Seite Links-und auf der andern Seite Rechtsgewinde trägt) gegen das Gehäuse zu oder von diesem weg bewegt werden. Jedes der Querhäupter ist durch zwei Stangen 24 mit einem der Absperrkörper 14 verbunden, so dass die Absperrkörper 14 die Ein-und Auswärtsbewegung der Querhäupter 20 mitmachen. Das Gleiche gilt auch für die Absperrkörper 15, die durch die Spindeln 18 mit den Quer- häuptern 20 verbunden sind. Durch Drehung der Spindeln 18 können aber die Absperrkörper 15 noch relativ zu den Absperrkörpern 14 verstellt werden.
Die Wirkungsweise und Handhabung der Ausführungsform nach Fig. 2 ist gleich der der Ausführungsform nach Fig. 1.
Natürlich ist es auch möglich, bei Ineinanderanordnung der Absperrkörper, wie sie die Fig. 1 und 2 zeigen, die Absperrkörper mit der Ausnehmung für das Bohrgestänge innen und die Absperrkörper ohne die Ausnehmung aussen anzuordnen. Man kann aber auch die beiden Paare von Absperrkörpern anstatt ineinander übereinander anordnen, wobei dann jeder der Absperrkörper beispielsweise einen halbkreisförmigen Querschnitt erhalten kann.
Da im Sinne der Erfindung nur ein einziger Schieber zum Schliessen des Bohrloches bei ausgehobenem oder bei eingesenktem Bohrgestänge verwendet wird, so kann man in Ansehung der damit erreichbaren Verminderung der Bauhöhe ohne weiteres wieder zu der zylindrischen Ausbildung des Gehäuses übergehen, die ja in bezug auf Berechenbarkeit und Widerstandsfähigkeit flachen Gehäusen vorzuziehen ist. Es wäre selbstverständlich aber auch denkbar, den kombinierten Schieber gemäss der Erfindung flach auszubilden.
Die Ausführungsform nach Fig. 3 gehört zu der zweiten der eingangs erwähnten prinzipiellen Verwirklichung des Erfindungsgedankens. In dem zylindrischen Gehäuse 25 sind zwei kolbenartige Absperrkörper 26 in axialer Richtung beweglich eingesetzt. Jeder dieser Absperrkörper 26 ist mit einer Ausnehmung 27 für das Bohrgestänge versehen und trägt eine elastische Dichtungsmanschette 28, die über die Stossfläche etwas vorragt. Stossen die beiden Absperrkörper 26 in der Mitte aneinander, so bilden die beiden Ausnehmungen 27 einen lotrechten Kanal, durch den das Bohrgestänge hindurchgeht, wobei die vorragenden Ränder der Dichtungsmanschette 28 die Abdichtung des Abschlusses bilden. So wird also dieser Schieber verwendet, wenn das Bohrloch bei eingesenktem Bohrgestänge abgeschlossen werden soll.
Soll aber das Bohrloch bei ausgehobenem Bohrgestänge abgeschlossen werden, so werden die beiden Absperrkörper 26 um ihre waagrechte Achse um 900 oder mindestens so weit gedreht, dass die beiden Enden des durch die Ausnehmungen 27 gebildeten Kanals von der zylindrischen Wandung des Gehäuses 25 abgeschlossen sind. Damit ist der Durchgang zwischen den beiden lotrechten Stutzen 29 vollkommen gesperrt. Die beiden aneinandergerückten Absperrkörper 26 werden also, wenn das Bohrgestänge ausgehoben ist, wie ein mit einem Querkanal versehener Drehschieber oder wie ein Hahnküken um die waagrechte Achse so lange gedreht, bis ein vollkommener Abschluss zustande kommt.
Das Verdrehen der beiden Absperrkörper kann selbstverständlich auch vorgenommen werden, bevor sie noch gegeneinander gedrückt worden sind, und man kann das Vorschieben und Verdrehen auch gleichzeitig ausführen.
Zum Antrieb der beiden Absperrkörper 26 kann eine ähnliche Einrichtung verwendet werden, wie sie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 für die Absperrkörper 14 vorhanden ist. Zum Verdrehen der Absperrkörper um ihre waagrechte Achse sind an den Spindeln. 30 ausserhalb des Gehäuses Zahn-
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sektoren 31 befestigt, in die Zahnräder 32 eingreifen, die auf einer Welle 33 sitzen, so dass durch Drehung dieser Welle von einer Seite her beide Absperrkörper 26 im gleichen Masse gedreht werden können.
Alle dargestellten Ausführungsformen können in konstruktiver Beziehung in mannigfacher Weise abgeändert werden. Der Antrieb zum Öffnen und Schliessen der Absperrkörper kann entweder unmittelbar von Hand aus oder motorisch oder auch aus grösserer Entfernung durch eine Kraftübertragung oder eine Fernsteuerung bewirkt werden.
Bei Anwendung der Dichtungsmanschetten aus elastischem Material, wie sie in den Fig. 2 und 3 dargestellt sind, kann man die vor den Stossflächen vorragenden Ränder dieser Manschetten dort, wo sie in der Geschlossenstellung einander unmittelbar berühren, auch so ausbilden, dass sie einander überlappen oder wie Feder und Nut ineinander eingreifen, wodurch schon an sich ein hoher Grad der Abdichtung erreicht wird.
Es ist bei Schiebern der besprochenen Art bekannt, den Raum des Gehäuses hinter den Ansperr- körpern mit dem Eintrittsstutzen des Gehäuses zu verbinden, so dass der im Bohrloch herrschende Öl-oder Gasdruck zur Schaffung eines Druckausgleiches an den Absperrkörpern herangezogen wird, wodurch eine Entlastung der Bestandteile des Schieberantriebes erreicht wird. Der Schliessdruck kann gemäss
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Absperrkörper bzw. zwischen den Stossflächen der Absperrkörper und dem Bohrgestänge (wenn dieses eingesenkt ist) mit der Aussenluft in Verbindung bringt.
Hiedurch wird erreicht, dass zwischen den Rück- seiten der Absperrkörper und dem Zwischenraum zwischen den Absperrkörpern stets eine grosse Druck- differenz besteht, die einen hohen Anpressdruck der Dichtungsorgane aneinander bzw. an das Bohrgestänge bedingt, wodurch unter allen Umständen eine bessere Abdichtung erzielt wird. Die Verbindung des Zwischenraumes zwischen den Stossflächen der Absperrkörper untereinander bzw. zwischen den Stossflächen und dem Bohrgestänge mit der Aussenluft kann in einfacher Weise durch eine Längsbohrung in den die Absperrkörper betätigenden Spindeln geschehen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Absperrschieber für Erdöl- oder Erdgasbohrlöcher mit gegeneinander zu bewegenden, in der Längsmitte des Durchgangskanals des Gehäuses zusammenstossenden Absperrkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schiebergehäuse Absperrkörper angeordnet sind, die zwecks Sperrung des Durchgangskanals in zwei Stellungen gebracht werden können, wobei in der einen Stellung, die bei ausgehobenem Bohrgestänge angewendet wird, der gesamte Querschnitt des Durchgangskanals gesperrt wird und in der andern Stellung, die bei eingesenktem Bohrgestänge angewendet wird, Ausnehmungen der Stossflächen der Absperrkörper dem Bohrgestänge Raum geben und dieses dicht umschliessen.