DE3885909T2

DE3885909T2 - Ausbruchsventil.

Info

Publication number: DE3885909T2
Application number: DE88904675T
Authority: DE
Inventors: Rune Askeland; Vidar Larsen
Original assignee: PEDER SMEDVIG A S STAVANGER
Current assignee: Smedvig Technology Stavanger No AS
Priority date: 1987-05-14
Filing date: 1988-05-13
Publication date: 1994-05-05
Anticipated expiration: 2008-05-14
Also published as: DK728488D0; DK170260B1; DK728488A; WO1988008917A1; US4905958A; EP0417084B1; NO871995D0; DE3885909D1; EP0417084A1; BR8807053A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verhindern des Austretens von Gas, insbesondere beim Bohren der oberen Bohrabschnitte, d.h. der Bohrabschnitte in der Nahe des Meeresgrundes, wobei die Vorrichtung das Austreten von Gas aus dem Bohrloch verhindert. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist von der Art, wie sie im Oberbegriff des Anspruches 1 definiert ist.
Beim Bohren der oberen Bohrungsabschnitte im Bereich des Meeresgrundes kann man Taschen treffen, die Gas enthalten. Wenn das geschieht, wird gemäß konventioneller Verfahren auf der Anlage ein Ableitungssystem an der Ausrüstung verwendet, um das Gas durch ein Leitungssystem abzuziehen. Dieses Verfahren bringt jedoch eine erhöhte Explosionsgefahr an Bord der Anlage mit sich.
Um eine Vorrichtung zu verwenden, die einen Austritt von Gas in ein Bohrloch beim Bohren verhindert, ist es notwendig, die geologischen Verhältnisse im oberen Bereich der Bohrung d.h. die Eigenschaften der Deckformationen über Sandschichten, die das Gas enthalten, zu untersuchen.
Die Vorrichtung zum Verhindern des Austretens von Gas gemäß der Erfindung ist primär zu verwenden, um zufällige Austrittserscheinungen zu verhindern, die beim Bohren durch das Vorhandensein von Taschen, die Gas enthalten auftreten können. Man will auf diese Weise die Risiken vermeiden, die mit dem Einleiten eines nach unten strömenden Gases durch eine Zuleitung verbunden sind. Das Prinzip der Erfindung besteht darin, einen Gaseintritt an der Quelle zu unterbinden.
Eine Vorrichtung zum Verhindern des Austretens von Gas gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist durch die US-A-3283823 bekannt geworden. Eine ähnliche Vorrichtung, abgesehen von der Federlast in der ausgedehnten teleskopischen Lage ist durch die GB-A-1378596 bekannt geworden. Um das Packelement der bekannten Vorrichtungen zu aktivieren, ist es notwendig, daß der Bohrkopf auf dem Boden der Bohrung ruht, damit die Teleskopteile zusammengedrückt werden können. Diese Vorrichtung kann demgemäß nicht benutzt werden, um eine Bohrung in einem Zwischenbereich abzudichten, z.B. dann, wenn das Ausströmen von Gas durch einen sogenannten Schwappeffekt beim Herausziehen des Bohrgestänges erfolgt. Die Anwendbarkeit der bekannten Vorrichtung ist demgemäß sehr begrenzt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Verhindern des Austretens von Gas gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart auszubilden, daß sie in jeder Position in der Bohrung aktiviert werden kann, die in sehr einfacher Art und Weise arbeitet und einen hohen Grad an Zuverlässigekeit und Sicherheit hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, wie es im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegeben ist.
Die Vorrichtung zum Verhindern des Austretens von Gas kann überall auf der gesamten Länge des Bohrgestänges unter dem Bohrtopf angeordnet sein, beispielsweise unmittelbar unter oder unmittelbar über dem unteren Stabilisator des Drillgestänges.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird im folgenden im Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben . Darin zeigen:
Fig. 1 in Seitenansicht und im Längsschnitt eine Ansicht der gesamten Vorrichtung in der inaktiven "standby"- Postition (Anfangsposition),
Fig. 2 in größerem Maßstab eine Seitenansicht bzw. einen Longitudinalschnitt des oberen Teils der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in der inaktiven "standby"-Position,
Fig. 3 - 13 in gleichem Maßstab wie Fig. 2 Längsschnitte durch die rechte Hälfte verschiedener Längsteile der Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei die verschiedenen bewegbaren Teile der Vorrichtung in verschiedenen Positionen zur Herbeiführung verschiedener Verfahrenssschritte, die weiter unten beschrieben werden, dargestellt sind.
In der nachfolgenden Beschreibung beziehen sich die Ausdrücke "oben", "unten" und dgl. auf die Vorrichtung zur Verhinderung des Austretens von Gasen in ihrer vertikalen Gebrauchsstellung. "Innen", "außen" und dgl. beziehen sich auf Bereiche in radialer Richtung in Bezug auf die Längsachse der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die Vorrichtung zur Verhinderung des Austretens von Gas, die in der Zeichnung dargestellt ist, besteht (beim Vorgehen von oben nach unten) aus einer inneren Teleskophülse 1 und einer äußeren Teleskophülse 2, die konzentrisch zu der Hülse 1 angeordnet ist und mit dieser zusammenarbeitet.
Die beiden miteinander zusammenarbeitenden Hülsen 1 und 2 haben zwei Stellungen, nämlich eine solche (s. Fig. 1 und 2), bei der sie auseinanderliegen, und eine solche (s.Fig. 3), bei der sie zusammenliegen. In der zuletzt genannten Stellung befindet sich eine Bodenfläche 1' der inneren Teleskophülse 1, anliegend an einer oberen Fläche 2' der äußeren Teleskophülse 2. Die miteinander zusainmenarbeitenden Flächen 1' und 2' begrenzen die Bewegung der inneren Teleskophülse 1 relativ zu der äußeren Teleskophülse 2. Letztere ist fest mit dem zylindrischen äußeren Gehäuse 8 der Vorrichtung zur Verhinderung des Austretens von Gasen verbunden. Die Befestigung erfolgt über ein Schraubgewinde zwsichen der Hülse 2 und dem Gehäuse 8.
Die äußere Hülse 1 und die innere Hülse 2 weisen Nuten und Zähne 3 auf, die miteinander zusammenwirken. Sie verhindern eine relative Rotation der Hülsen zueinander aber ermöglichen eine axiale Bewegung der Hülsen relativ zueinander.
Zwischen einem Stoppring 4, der auf die innere Teleskophülse aufgeschraubt ist, mit einer in axialer Richtung verlaufenden Leitung 5, durch die ein Druckausgleich erfolgen kann, und einem Abstandsring 6, der ebenfalls eine Durchgangsleitung 7 aufweist und mit dem Gehäuse 8 zusammenwirkt derart, daß der Abstandsring 6 nicht nach unten bewegt werden kann, befinden sich Tassenfedern 9 innerhalb eines Raumes 10 zwischen der inneren Hülse 1 und dem Gehäuse 8. Diese Federn sind komprimierbar. Der Raum ist mit Schmiermittel gefüllt, das bei Kompression der Federn 9 durch die Leitung 7 in dem Abstandsring 6 in einen Ringraum 11 unter dem Ring 6 entweichen kann. Bei normaler Belastung der inneren Hülse 1 und der mit ihr verbundenen Teile, z.B. beim Bohren, halten die Federn 9 die Hülsen 1 und 2 in einer Lage, in der sie voneinander entfernt sind (s. die Fig. 1 und 2). Es ist dies die inaktive "stand by"-Position.
In der Nähe des unteren Endes der inneren Teleskophülse 1 befindet sich eine Übergangshülse 12, die fest mit der Hülse 1 verbunden ist und breiter ist als diese. Ferner ist sie fest mit einer Aktivierungshülse 13 verbunden, die von der Übergangshülse 12 nach unten abragt.
Am unteren Ende der Übergangshülse 12 befindet sich ein quer verlaufender Stift 14, der auf Scherung anspricht und mit einem Blockierungsarm 15 zusammenarbeitet. Letzerer sitzt drehbar mit seinem gegenüberliegenden Ende an einem Stift 16, der ebenfalls an der Übertragungshülse 12 sitzt. Der Blockierungsarm 15 dient dazu, eine Kugel 17 zu tragen, deren Funktion weiter unten im Zusammenhang mit dem Mechanismus 14 bis 16 beschrieben wird.
Mit 18 ist eine Druckausgleichsleitung bezeichnet. Mit 19 ist ein oberer, ringförmiger Raum bezeichnet, der zwischen der Aktivierungshülse 13 und dem Gehäuse 8 angeordnet ist. Ein Stift 21, der von einer Feder 20 beaufschlagt wird, befindet sich in dem Gehäuse 8 und kann mit einem hülsenförmigen Ventilgleiter 22 zusammenwirken. Zusätzlich zu der Nut, mit der der Stift 21 zusammenwirkt (s.Fig. 1), ist eine weitere Nut 23 vorgesehen, in die der Stift 21 bei einer bestimmten Arbeitsstellung des Erfindungsgegenstandes einrasten kann. Darauf wird weiter unten eingegangen.
Auf der Außenseite des Ventilgleiters 22 besitzt das Gehäuse 8 Zirkulationskanäle 24. Mit 26 ist ein oberer Füllkanal in dem Gehäuse 8 bezeichnet. Mit 27 ist ein Gleitkanal in dem Gleiter 22 bezeichnet. Mit 28 ist ein Füllkanal in der Aktivierungshülse 13 bezeichnet. Mit 29 ist ein unterer Füllkanal in dem Gehäuse 8 und mit 30 eine axial verlaufende Leitung in diesem Gehäuse bezeichnet. Die Leitung 30 kann Bohrschlamm zu dem Packelement oder den Packelementen des erfindungsgemäßen Gegenstandes führen, um diese Elemnente auszudehnen, wenn sich Gas in dem Bohrloch befindet. Mit 31 ist ein Füllkanal in dem Gleiter 22 bezeichnet.
Eine Sitzhülse 32 für die Kugel 17 wird rastbar und bewegbar in der Aktivierungshülse 13 gehalten. Diese Verbindung wird mittels eines Haltestifts 21' bewirkt, der von einer Feder 20 beaufschlagt ist. Die Art der Verbindung entspricht der Verbindung zwischen dem Gleiter 22 und dem Gehäuse 8 mittels der Teile 20 und 21. Die Sitzhülse 32 ist ebenfalls mit einer weiteren Nut 33 versehen, in die ebenfalls der Stift 21' einrasten kann.
Die Sitzhülse 32 hat einen oberen Sitz 34 für die Kugel 17. Sie besitzt ferner einen äußeren Ringraum 35, axial verlaufende Kanäle 36 und Ausgangskanäle 37, die den Ringraum 35 mit der inneren Bohrung der Sitzhülse 32 verbinden. Das untere Ende der Sitzhülse 32 ist mit Zirkulationskanälen 38 versehen.
Die Aktivierungshülse 13 wirkt mit dem Gleiter 22 über einen Stift 39 zusammen, der von einer Feder beaufschlagt wird und in der Aktivierungshülse sitzt. Er kann mit einer Haltenut 40 in dem Gleiter 22 zusammenwirken.
Mit 41 ist ein unterer Ringraum bezeichnet, der zwischen der Aktivierungshülse 13 und dem Gehäuse 8 der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet ist.
Das untere Ende der Aktivierungshülse 13 ist mit einer Führungsmutter 42 versehen, die auf die Hülse aufgeschraubt ist. Wie sich aus Fig. 1 ergibt, sind die Sitzhülse 32, die Aktivierungshülse 13 und die Führungsmutter 42 zueinander ausgerichtet. Diese Teile haben konische Flächen, mit denen sie aneinanderstoßen. Die Grenzfläche der Aktivierungshülse 13 ist mit 44 bezeichnet. Bei bestimmten Operationen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wirkt diese Fläche 44 mit einer entsprechenden, nach oben gerichteten konischen Fläche 45 eines Ventilstoppers 46 zusammen. Letzerer ist gegenüber dem Gehäuse 8 mittels Haltelemente 47 fixiert, die einen Flüssigkeitsstrom in zentraler Richtung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in dem Bereich des Stoppers 46 sichern, wenn die Flächen 44 und 45 einen Abstand voneinander haben (s. Fig. 1). 48 bezeichnet eine Durchflußleitung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung neben dem Stopper 46.
Vom unteren Ende der Leitung 30 des Gehäuses 8 verläuft ein Füllkanal 49, der in einem Winkel nach unten durch eine Kraftübertragungshülse 50 läuft, die fest mit dem Gehäuse 8 verbunden ist. 51 bis 51''' bezeichnen äußere Schutzrippen.
Eine axial verlaufende Ringleitung 52 befindet sich zwischen der Hülse 50 und einer in radialer Richtung innen befindlichen Hülse 58. Diese Leitung 52 führt weg von dem Kanal 49.
Mit 53 ist eine Verbindungsschraube bezeichnet, die einen Blockierungsring 54 zur Blockierung der Hülse 50 blockiert. Diese Blockierung erfolgt gegenüber einer oberen Stahlhülse 55. 56 ist ein auf Scherung ansprechender Stift, der die Hülse 50 mit der oberen Stahlhülse 55 vebindet. Dieser Stift kann bei einer bestimmten Operation, die weiter unten beschrieben wird, abgeschert werden.
57 ist ein Rückschlagventil in der Hülse 50.
68 ist ein Ringspalt auf der Innenseite eines ringförmigen Packelementes 59. Letzteres ist mit seinem aktiven Teil in einem Raum zwischen der oberen Stahlhülse 55 und einer unteren Stahlhülse 69 angeordnet. Das Packelement 59 ist elastisch deformierbar in bekannter Weise, es kann sich also ausdehnen und zusammenziehen. In seiner expandierten Form liegt es an der Wand des ringförmigen Raumes der Bohrung an, die die erfindungsgemäße Vorrichtung umgibt. Auf diese Weise wird das Austreten des Gases aus der Bohrung verhindert. In der zusammengezogenen Form (diese ist in Fig. 1 dargestellt) liegt die äußere Grenzfläche des Packelementes 59 radial innerhalb der äußeren Grenzfläche des oberen Teils der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Der Durchgang durch den Ringraum der Bohrung ist damit offen. Das Packelement 59 hat Befestigungsflansche 60', 70' über die es mit den Stahlhülsen 55 und 69 verbunden ist.
61 ist eine Blockierungsschraube, um eine Abstandshülse 62 zu blockieren. Diese liegt axial unter dem Packelement 59. Unter der Hülse 62 befindet sich ein Packelement 59', das in Reihe mit dem Packelement 59 liegt. Teile, die der Packvorrichtung zugeordnet oder mit dieser verbunden sind, zu der das zweite Packelement 59' gehört, und die identischen Teilen hinsichtlich Struktur und Funktion der ersten Packvorrichtung entsprechen, sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, weisen aber einen Index auf, z.B. 53', 54', 56', 57', 60', 68', 69' und 70'.
Am unteren Ende unterhalb des zweiten Packelementes 59' öffnet sich die Leitung 52 in eine Druckbegrenzungsleitung 63, die sich in einem unteren Hülsenteil 64 befindet. Dieser ist mit der Kraftübertragungshülse 50 verbunden. Der Hülsenteil 64 hat außerdem eine Leckleitung 65 und ein Rückschlagventil 66 mit einem Kanal 67, der mit der Ringleitung 52 in Verbindung steht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verhinderung des Austretens von Gas arbeitet folgendermaßen:
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sitzt in einem Bohrgestänge. Beim Bohren eines oberen Bohrlochabschnittes ist der Bohrkopf mit z.B. 5 t belasted. Unter einer solchen, nach unten gerichteten Kraft werden die teleskopartig bewegbaren Teile, z.B. die innere Hülse 1 und die Aktivierungshülsen 12 und 13 einerseits und z.B. die äußere Hülse 2 und das äußere Gehäuse 8 anderereits in ihren inaktiven "standby"-Positionen gehalten.
Beim Bohren befinden sich also die Teleskopteile in ihrer ausgestreckten Form, d.h. die innere Teleskophülse 1, die Aktivierungshülse 12, 13 und die Führungsmutter 42 befinden sich in ihrer oberen Position. Gemäß Fig. 1 wird die Aktivierungshülse aus zwei voneinander getrennten Hülsen, die zusammengeschraubt sind, gebildet, von denen eine die sogenannte Übergangshülse 12 ist. Im Falle der Fig. 3 bis 13 besteht die Aktivierungshülse 12,13 aus einem Stück. Wenn es die technischen Gegebenheiten erlauben, dann kann die Aktivierungshülse 12,13 auch mit der inneren Teleskophülse aus einem Stück bestehen.
Beim Bohren mit den Teilen, die in den Fig. 1 und 2 dargestellt sind, wird der Bohrschlamm durch den inneren Raum (representiert durch die Durchflußleitung 48) nach unten gepumpt. Er fließt dann durch den Bohrkopf nach außen. Die Sitzhülse 32 wird in ihrer blockierten Lage gegenüber der Aktivierungshülse 12,13 mittels des federbelasteten Stiftes 21' gehalten. Der hülsenförmige Ventilgleiter 22 ist gegenüber dem Gehäuse 8 mittels des federbelasteten Stiften 21 blockiert.
Der Flüssigkeitsdurchtritt zu den Packelementen 59 und 59' durch die Leitung 30 im äußeren Gehäuse 8 ist unterbrochen, so daß die Packelemente 59, 59' in ihrer zusammengezogenen inaktiven Form (s.Fig. 1) sind.
Beim Bohren befindet sich die Kugel 17 nicht in der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die federbelasteten Stifte 20,21 und 20',21' und ferner auch 39 sind in einem von zwei miteinander zusammenarbeitenden Teilen so angeordnet, daß sie in eine entsprechende Nut des anderen Teils greifen derart, daß ein federbelasteter Stift aus seiner Aufnahme herausgebracht werden kann, wenn eine entsprechende Translationskraft entsprechender Größe zwischen den Teilen wirkt. Wenn diese Kraft unter diesem Wert liegt, werden die Teile derart zusammengehalten, daß der Gleiter 22 gegenüber dem Gehäuse 8 gehalten wird, und die Sitzhülse 32 sich zusammen mit der Aktivierungshülse 12,13 bewegt. Wenn sich der Stift 39 unter dem Gleiter 22 befindet (s.Fig. 5), wird die nach oben gerichtete Translationsbewegung der Aktivierungshülse 12,13 die Wirkung des Stiftes 21 überwinden. Für die Stifte 21, 21' sind zwei Nuten in dem anderen Teil vorgesehen. Der Gleiter 22 hat zusätzlich zu der Nut, in die der Stift 21 einrasten kann, eine Blockierungsnut 23, während die Sitzhülse 32 zusätzlich zu der Nut, in die der Stift 21' einrasten kann, eine Blockierungsnut 33.
Um die erfindungsgemäße Vorrichtung zu aktivieren, bei der der Drillkopf sich am Boden der Bohrung befindet, wird folgendermaßen vorgegangen: Das Drillgestänge wird nach unten bewegt, bis der Bohrkopf in Kontakt mit dem Boden der Bohrung ist. Dann wird eine zusätzliche Belastung, z.B. von 25 t auf das Bohrgestänge und damit auf den oberen inneren Teleskopteil 1 aufgegeben. Das hat zur Folge, daß dieser Teil nach unten in Richtung auf den unteren Teleskopteil 2 bewegt wird, bis die Fläche 1' gegen die obere Fläche 2' der unteren Teleskophülse 2 stößt (s. Fig. 3). Die Tassenfedern 9 werden dann komprimiert. Um die Kompressionsgeschwindigkeit zu steuern, wird Schmiermittel aus dem Ringraum 10 der Federn 9 durch die Leitung 7 in dem Ring 6 in den Ringraum 11 gepreßt. Dessen Volumen vergrößert sich, während eine Komprimierung der Teile 1 und 2 erfolgt. Ebenso erhöht sich das Volumen des Ringraumes 69 zwischen der äußeren Teleskophülse 2 und den Stoppring 4.
Die Aktivierungshülse 12,13, die auf der inneren Teleskophülse 1 aufgeschraubt ist, folgt der nach unten gerichteten Bewegung der letzteren. Das hat zur Folge, daß die Sitzhülse 32, die fest mit der Aktivierungshülse 12,13 über den Stift 21' verbunden ist, sich aus der Lage, die in Fig. 4 dargestellt ist, nach unten bewegt bis ihr unteres Ende gegen die konische Fläche 45 des Ventilstoppers 46 stößt. Wenn der Kontakt zwischen der Sitzhülse 32 und dem Ventilstopper 46 hergestellt ist (Fig.5 ), dann ist die relative Translationskraft zwischen der Sitzhülse 32 und der Aktivierungshülse 12,13 von solcher Größe, daß die Schnappwirkung des federbelasteten Stifts 21' überwunden wird, was zur Folge hat, daß die Aktivierungshülse 12,13 sich in bezug auf die Sitzhülse 32 nach unten bewegt. Die untere konische Fläche 44 der Aktivierungshülse 12,13 tritt in Kontakt mit der entsprechenden Fläche 45 des Ventilstoppers 46. In dieser Lage (Fig. 5) ruht der Stift 21' in der Blockierungsnut 33 der Sitzhülse 32.
In der in Fig. 5 dargestellten Position schließen die miteinander zusammenwirkenden Flächen 44 und 45 der Aktivierungshülse 12,13 und des Ventilstoppers 46 den Durchgang durch den inneren Raum 48 der erfindugnsgemäßen Vorrichtung. Parallel dazu wird eine Flüssigkeitsverbindung von dem inneren Raum 48 der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu der Leitung 30 geschaffen, die zu den Packelementen 59, 59' führt. Diese Leitung läuft durch den Kanal 36 und den Ringraum 35 in der Sitzhülse 32, den Füllkanal 28 in dem Gleiter 22 und den unteren Füllkanal 29 in dem Gehäuse 8. Von der Leitung 30 wird eine Verbindung zu den Packelementen 59,59' über die Leitungen 49,52,57 und 68 geschaffen, was dazu führt, daß die Packelemente in ihre aktivierte Form gebracht werden. Der Bohrschlamm wird nun in die Packelemente 59,59' gepumpt, und die Rückschlagventile 57, 57' halten den Druck des Bohrschlamms in den Packelementen 59, 59'.
Wenn man wünscht, daß eine Verbindung besteht zu dem Gas, das in die Bohrung strömt, oder wenn der Druck dieses Gases gemessen werden soll, dann geht man folgendermaßen vor: Aus der Position, die Fig. 5 veranschaulicht, wird das Bohrgestänge angehoben, so daß die Teleskopteile sich ausdehnen und die Teile eine Stellung annehmen, die die Fig. 6 veranschaulicht.
Während der Aufwärtsbewegung der Aktivierungshülse 12,13 wird der Ventilgleiter 22 über den federbelasteten Stift 39 relativ zu dem Gehäuse angehoben, wenn der Blockierungsstift 21 aus der oberen Nut 71 des Gleiters während der Translationsbewegung des Gleiters 22 herauskommt. Diese Bewegung erfolgt, bis er in die untere Blockierungsnut 23 des Gleiters einrastet. Der Durchgang durch die Leitung 48 der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nunmehr offen, und man kann den Druck an der Bohrspitze ablesen. Die Situation ist stabil. Man kann jetzt entscheiden, ob das Gewicht des Bohrschlamms verwendet wird, um das einströmende Gas zu stoppen.
In dieser Situation (Fig.6) wünscht man eventuell, schweren Bohrschlamm nach nunten in den Ringraum der Bohrung oberhalb der Packelemente 59,59' einzufüllen, um die Stabilität der Bohrung wieder herzustellen. Das Teleskop wird zusammengedrückt, was zur Folge hat, daß die konische Fläche 44 der Aktivierungshülse 12,13 in Kontakt mit der konischen Fläche 45 des Ventilstoppers 46 tritt, so daß der Durchgang durch den inneren Raum 48 der erfindungsgemäßen Vorrichtung geschlossen ist (s. Fig. 7).
Der Teil des inneren Raumes 48 der erfindungsgemäßen Vorrichtung, der oberhalb der Flächen 44,45 der Aktivierungshülse 12,13 und des Ventilstoppers 46 liegt, steht in Verbindung mit dem Ringraum der Bohrung außerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und zwar über die Kanäle 22', 27 und 24 der Akivierungshülse 12,13 des Ventilgleiters 22 und des Gehäuses 8.
Schwerer Bohrschlamm kann jetzt in den Ringraum der Bohrung gepumpt werden und anschließend wieder hoch bis zu der Oberfläche (Fig .7). Bei der Wiederholung der Entspannung und Komprimierung des Teleskops kann man die Verbindung zu dem Boden der Bohrung über den inneren Raum 48 der erfindungsgemäßen Vorrichtung wählen, oder man pumpt den Bohrschlamm in den Ringraum, indem man das Bohrgestänge anhebt oder absenkt (Fig. 6 und 7). In der oberen Position (Fig. 6) kann man, wenn es wünschenswert ist, ebenfalls schweren Bohrschlamm pumpen (und zwar unter die Packelemente 59,59') über die Bohrspitze, um den Gasfluß zu stoppen. In dieser Position kann man auch das unerwünschte Gas über den inneren Raum 48 zur Oberfläche führen, wo das Gas z.B. verbrannt oder verteilt wird. Man hat nun die Situation unter Kontrolle.
Wenn der Gasaustritt unterbunden ist, sollte die erfindungsgemäße Vorrichtung herausgezogen werden. Man dreht das Bohrgestänge, und diese Drehung wird auf die Stifte 56, 56', die auf Scherung ansprechen, übertragen, weil die Packelemente 59,59' gegen die Bohrungswand drücken. Die Stifte 56, 56' werden abgeschert und ihre äußeren Teile werden durch den hydraulischen Druck, der im Innern der Packelemente 59,59' herrscht, nach außen gedrückt. Die Packelemente gehen dann in ihre inaktive, zusammengezogene Form zurück (Fig.1) . Das Bohrgestänge kann nunmehr nach oben gezogen werden.
Eine Verschließung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dann, wenn der Bohrkopf nicht auf dem Boden der Bohrung ruht, erfolgt folgendermaßen: Die Anfangssituation zeigt die Fig. 4.
Die Kugel 17 fällt von der Bohrplattform durch das Bohrgestänge und wird von dem Arm 15 (Fig. 8) aufgefangen. Dieser Arm 15 sitzt in der Aktivierungshülse 12,13. An einem Ende ist er mit dem Stift 16 verbunden und am anderen Ende mit dem auf Scherung ansprechenden Stift 14.
Dann wird Bohrschlamm durch das Bohrgestänge nach unten gepumpt. Es fließt an der Kugel 17 vorbei. Der Druck des Bohrschlamms oberhalb der Kugel 17 vergrößert sich, bis der Stift 14 bricht. Der Arm 15 dreht sich nun nach unten (Fig. 9). Die Kugel 17 fällt auf den konischen Sitz 34 der Hülse 32. Durch ihr Gewicht stößt sie die Hülse 32 nach unten gegen den Ventilstopper 46, so daß der Fluß durch die Kanäle 36,35 und 37 gestoppt wird (Fig. 10). Parallel dazu wird eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem inneren Raum 48 und der axialen Fülleitung 30 des Gehäuses 8 über die Kanäle 28,27 und 26 der Aktivierungshülse 12,13 des Ventilgleiters 22 und dem äußeren Gehäuse 8 geschaffen, so daß die Packelemente 59,59' ausgedehnt werden. Die Folge davon ist, daß das Gleiche geschieht, was oben bereits beschrieben worden ist.
Der Kontakt der Packelemente 59,59' mit der Bohrwand ermöglicht die Übertragung einer Last. Es ist also so, daß die Packelemente die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Bohrung festhalten.
Dann drückt man die Teleskopeinrichtung (Fig. 11) zusammen, was zur Folge hat, daß die Leitung 48 der erfindungsgemäßen Vorrichtung geschlossen wird. Parallel dazu wird eine Flüssigkeitsverbindung zu der Fülleitung 30, für die Packelemente 59,59' über den Kanal 36 und den Ringraum 35 in der Sitzhülse 32, den Kanal 28 in der Aktivierungshülse 12,13, den Kanal 31 des Gleiters 22 und den Kanal 29 in dem Gehäuse 2 geschaffen, was zur Folge hat, daß das geschieht, was oben beschrieben wurde.
Wenn man die Verbindung mit dem einfließenden Gas in dieser Situation herstellen will, wird das Bohrgestänge wie vorher angehoben (Fig. 12). Der Strom nach oben kann die Kugel 17 anheben oder der Strom fließt durch die Kanäle 37, 35 und 36 der Sitzhülse 32, um den Druck zu messen. Um schweren Bohrschlamm in den Ringraum der Bohrung einzufüllen, wird das Teleskop wie vorher belastet (Fig .13). Das Bohrgestänge wird gedreht, um es freizugeben, s. obige Beschreibung.

Claims

1. Vorrichtung zum Verhindern des Austretens von Gas insbesondere beim Bohren von Bohrungsabschnitten im Bereich des Meeresgundes, die das Austreten von Gas aus dem Bohrloch verhindert, bestehend aus mindestens einem ringförmigen, vorzugsweise elastisch ausdehnbaren und zusammenziehbaren Packelement (59,59'), das sich bei radialer Ausdehnung dichtend der Wand des Bohrlochs anlegt und dabei den Durchgang durch den Ringraum des Bohrloches schließt, einem inneren Hülsenelement (1), das, in bezug auf ein äußeres Gehäuse (8) der Vorrichtung begrenzt teleskopisch verschiebbar ist und durch eine Feder (9) in die ausgedehnte Teleskoplage bewegt wird, wenn es nicht einer zusätzlichen Gewichtsbelastung unterliegt, und Mitteln, die in der zusammengezogenen Teleskoplage des Hülsenelementes (1) und des äußeren Gehäuses (8) den Durchgang durch den inneren Raum (48) der Vorrichtung verschließen und eine Flüssigkeitsverbindung zu dem(den) Packelement(en) (59,59') zwecks seiner(ihrer) Ausdehnung schaffen, wobei das innere, teleskopisch verschiebbare Hülsen-Element (1) eine Aktivierungshülse (12,13) umfaßt, die in der zusammengezogenen Teleskoplage mit einem Zentralelement (46) zusammenarbeitet, um den Durchgang durch den inneren Raum (48) der Vorrichtung um das Element herum zu verschließen, und wobei die Aktivierungshülse (12,13) mit mindestens einem Kanal (28) versehen ist, der in der zusammengezogenen Teleskoplage mit einer Leitung (30) im äußeren Gehäuse (8) ausgerichtet ist, die mit dem(den) Packelement(en) (59,59') in Verbindung steht, dadurch gekennzeichent, daß sich im unteren Bereich, radial innerhalb der Aktivierungshülse (12,13) eine Sitzhülse (32) befindet, die einen oberen, vorzugsweise konkav konischen Sitz (34) für einen Körper (17) hat, der eine Gewichtslast für das innere teleskopisch verstellbare Hülsenelement (1) mit der Aktivierungshülse (12,13) sein kann, wenn der Bohrkopf nicht am Boden des Bohrloches aufliegt, wobei die Sitzhülse (32) lösbar mit der Aktivierungshülse (12,.13) verbunden ist, so daß sie sich in einer Position zusammen mit der Aktivierungshülse (12,13) und in einer anderen Position relativ zu dieser bewegen kann, wobei die Sitzuhülse (32) Kanäle (36,37) hat, die in einer Position mit einem Kanal (35) in der Aktivierungshülse (12,13) und mit vorzugsweise zueinander ausgerichteten Kanälen (31,29) in einem Ventilgleiter (22) und dem äußeren Gehäuse (8) verbunden sind, und wobei der Ventilgleiter (22) radial außerhalb der Aktivierungshülse (12,13) zwischen dieser und dem äußeren Gehäuse (8) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende der Sitzhülse (32) mit Zirkulatinskanälen (38) in Form von Eck-Entfernungen versehen ist und daß das untere Ende der Sitzhülse (32) mit einer um diese Kanäle (38) herumlaufenden, vorzugsweise konkav konischen Anschlagfläche für ein Zusammenwirken mit der oberen, vorzugswiese konvex konischen Anschlagfläche des stationären Zentralelements (46) in der zusammengezogenen teleskopischen Lage versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierungshülse (12,13) in geeignetem Abstand oberhalb des oberen Endes der Sitzhülse (32) Halteorgane (14-16) für ein zeitweiliges Halten des Körpers (17) aufweist, wobei die Halteorgange am einen Ende mit der Aktivierungshülse über einen Gelenkzapfen (16) und am gegenüberliegenden Ende über einen auf Scherung ansprechenden Stift (14) verbunden sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierungshülse (12,13) wenigstens einen weiteren Kanal (22') aufweist, der in der zusammengezogenen teleskopischen Lage mit einem Kanal (24) im äußeren Gehäuse (8) verbunden ist, um eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem inneren Raum (48) der Vorrichtung und dem Ringraum der Bohrung zu schaffen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende der Aktivierungshülse (12,13) eine vorzugsweise konkav konische Anschlagfläche (44) aufweist, die mit einer entsprechenden vorzugsweise konvex konischen Anschlagfläche (45) des Zentralelements (46) zusammenwirkt, wenn der Durchgang durch den inneren Raum (48) der Vorrichtung in der zusammengezogenen teleskopischen Lage geschlossen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilgleiter (22) mit mindestens zwei Kanälen (27,31) versehen ist, die in verschiedenen Höhen angeordnet sind und mit dem Kanal (24) im äußeren Gehäuse (8), der zu dem Ringraum der Bohrung führt, und mit der Leitung (30) im äußeren Gehäuse (8) verbunden sind, die zu den Packelementen (59,59') führt, wobei der Ventilgleiter (22) lösbar mit dem äußeren Gehäuse (8) und mit der Aktivierungshülse (12,13) verbunden ist, so daß er in einer Position fest im äußeren Gehäuse (8) gehalten wird, sich in einer zweiten Position relativ zur Aktivierungshülse (12,13) bewegen kann und sich in einer dritten Position relativ zu der Aktivierungshülse (12,13) bewegen kann.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompressionsfeder (9) in dem Raum (10) zwischen dem inneren Hülsenelement (l) und dem äußeren Gehäuse (8) angeordnet ist, wobei der Raum (10) mit Schmiermittel gefüllt ist, das bei Zusammendrücken der Feder (9) durch einen engen Durchgang (9) entweicht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Packelemente (59,59') im Abstand voneinander vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (30) mit der Außenseite des äußeren Gehäuses (8) unterhalb des(der) Packelementes(te) (59,59') über ein Rückschlagventil (66) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüch 1 b is 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (30) mit der Außenseite des äußeren Gehäuses (8) unterhalb des (der) Packelementes(te) (59,59') über eine Leckleitung (65) verbunden ist.