DE69231713T3

DE69231713T3 - Bohrlochkopf

Info

Publication number: DE69231713T3
Application number: DE69231713T
Authority: DE
Inventors: Hans Paul Aberdeen Scotland Hopper; Thomas Gus Cassity
Original assignee: Cooper Cameron Corp
Current assignee: Cameron International Corp
Priority date: 1992-06-01
Filing date: 1992-06-01
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2012-06-02
Also published as: DE69231713T2; US5544707A; US20080017368A1; AU4403193A; AU664634B2; EP0719905A1; EP1233145A2; US20050173122A1; US7093660B2; US7308943B2; US20050155774A1; US7117945B2; US20060272822A1; EP0989283B1; EP0989283A2; NO940958L; DE69226630T2; US6039119A; US6547008B1; DE69232736D1

Description

Herkömmlicherweise entstehen Bohrlöcher auf Öl- und Gasfeldern, indem ein Bohrlochgehäuse mit einem Ausbruchsschieber bzw. Blow-Out Preventer (BOP) errichtet wird und daraufhin durch Bohren das Bohrloch entsteht, während nacheinander konzentrische Rohrfahrten installiert werden, die an den unteren Enden einzementiert und an den oberen Enden mit mechanischen Dichtungsvorrichtungen verschlossen werden. Um das verrohrte Bohrloch für die Förderung betriebsbereit zu machen, wird durch den BOP ein Bohrgestänge gezogen und eine Verrohrungsabhängervorrichtung an dessen oberem Ende auf den Bohrlochkopf aufgesetzt. Danach wird der BOP entfernt und durch ein Eruptionskreuz mit mindestens einer Förderöffnung, welche Betätigungsventile enthält und sich vertikal zu den seitlichen Förderfluid-Auslassöffnungen in der Wand des Eruptionskreuzes erstreckt, ersetzt.
Bei dieser Vorrichtung gab es Probleme, die bislang als unvermeidbar akzeptiert wurden. Dementsprechend wurden sämtliche Arbeitsschritte unten im Bohrloch auf die Verwendung von Werkzeugen beschränkt, die durch die Förderbohrung passen, deren Durchmesser gewöhnlich nicht größer als 5 Zoll (12,7 cm) ist, sofern nicht zuerst das Eruptionskreuz entfernt und durch einen BOP-Satz (BOP Stack) ersetzt wird. Allerdings müssen hierbei Stopfen oder Ventile gesetzt werden, die möglicherweise unzuverlässig sind, weil sie schon längere Zeit nicht mehr unten im Bohrloch verwendet worden sind. Während das Eruptionskreuz und der Blow-out Preventer in einem zeitaufwendigen Vorgang gegeneinander ausgetauscht werden und sich keines/keiner von beiden in der eigentlichen Position befindet, ist das Bohrloch völlig ungeschützt. Auch dann, wenn die endgültige Verrohrung gezogen werden muss, die im Wesentlichen aus dem Rohrgestänge auf dessen Abhängervorrichtung besteht, muss zuerst das Eruptionskreuz entfernt und durch einen BOP-Stack ersetzt werden. Dabei wird meist das Bohrloch verstopft oder totgepumpt.
Eine weitere Schwierigkeit besteht vor allem bei Unterwasser-Bohrlöchern in der Ausrichtung der einzelnen Funktionselemente, wie beispielsweise Fluidbohrungen sowie elektrische und hydraulische Leitungen, im richtigen Winkel zueinander, wenn die Bohrlochkopfausrüstung, einschließlich Verrohrungsabhängervorrichtung, Eruptionskreuz, BOP-Stack und Notausschalteinrichtungen, übereinander angeordnet werden. Eine exakte Ausrichtung ist erforderlich, wenn die einzelnen Vorrichtungen beim Herunterlassen und Aufeinandersetzen ohne Beschädigung sauber mit einander verbunden werden sollen. Bei Unterwasserbohrlöchern wird dieses Problem noch dadurch verstärkt, dass die einzelnen aufeinanderzusetzenden Vorrichtungen auf Führungspfeilern heruntergelassen werden oder ein Führungstrichter von einer Führungsbasis aus nach oben hervorsteht. Die Aufnahmebehälter der Pfeiler, die sich nach unten auf die Führungspfeiler bewegen, oder die Eintrittsführungen in den Trichtern weisen ein beträchtliches Spiel auf. Unvermeidlich bringt dieses Spiel eine gewisse Unsicherheit bei der Ausrichtung mit sich, weshalb die Gesamtfluchtlinienabweichung nach dem Aufeinandersetzen mehrerer Vorrichtungen unannehmbar groß sein kann. Des Weiteren hängt die exakte Ausrichtung von der genauen Position der Pfeiler oder Längskeile auf der speziellen Führungsbasis und der Führungen auf einem konkreten Fahrwerkzeug oder BOP-Stack ab, die sehr unterschiedlich sein kann. Demzufolge ist es günstiger, wenn für einen Bohrlochkopf immer dieselben Fahrwerkzeuge oder BOP-Stacks verwendet werden, da ansonsten unter Umständen für einen bestimmten Bohrlochkopf ein neues Werkzeug oder ein Stack speziell modifiziert werden muss. Weitere Fehlausrichtungen können durch die Art der Verschraubung der Führungsbasis an der Leitrohrfahrt des Bohrlochkopfes hervorgerufen werden.
In WO-A-86/01852 ist ein Unterwasser-Bohrlochkopf mit einem frei beweglichen Körper offenbart, in dem eine Verrohrungsabhängervorrichtung direkt aufgesetzt und aufgenommen wird.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Bohrlochkopf geschaffen, der ein Bohrlochkopfgehäuse, ein Passkreuz, das an dem Gehäuse befestigt und abgedichtet ist und wenigstens einen seitlichen Förderfluid-Auslassanschluss aufweist, der mit einem Ventil verbunden ist, sowie eine Verrohrungsabhängervorrichtung, die in dem Passkreuz an einer vorgegebenen Winkelposition aufgesetzt ist, an der der seitliche Förderfluid-Auslassanschluss in der Verrohrungsabhängervorrichtung mit dem in dem Passkreuz fluchtend ist, umfasst, wobei wenigstens eine vertikale Förderfluidbohrung in der Verrohrungsabhängervorrichtung über dem entsprechenden seitlichen Förderfluid-Auslassanschluss mit einem herausnehmbaren Stopfen abgedichtet ist und die Bohrung durch das Passkreuz hindurch über der Verrohrungsabhängervorrichtung mit einem zweiten herausnehmbaren Stopfen abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Aufwältigungsanschluss seitlich durch die Wand des Passkreuzes hindurch von einer Position zwischen den beiden Stopfen aus erstreckt, sich ein Verrohrungs-Ringraum-Fluidanschluss seitlich durch die Wand des Passkreuzes hindurch von dem Verrohrungs-Ringraum aus erstreckt, und diese beiden Anschlüsse durch das Passkreuz hindurch über eine externe Ringleitung miteinander verbunden sind, die wenigstens ein Ventil enthält.
Unter Passkreuz (spool tree) ist ein Kreuz zu verstehen, das ein herkömmliches Eruptionskreuz ersetzt, sich aber von diesem dadurch unterscheidet, dass es eine relativ große vertikale Durchgangsbohrung ohne Innenventile aufweist und mindestens groß genug ist, um die endgültige Verrohrung aufzunehmen. Die Vorteile eines solchen Passkreuzes im Hinblick auf die Sicherheit und den Betriebsnutzen sind beträchtlich.
Dadurch kann im Falle einer Aufwältigung die endgültige Verrohrung, die im Wesentlichen aus dem Rohrgestänge besteht, durch einen BOP-Stack hindurch gezogen werden, ohne dabei das Passkreuz und folglich die Druckverhältnisse im Bohrloch zu beeinträchtigen. Somit ist über die große Bohrung im Passkreuz ein vollständiger Zugriff durch die Förderrohre auf das Bohrloch gewährleistet. Als BOP kann ein geeigneter Aufwältigungs-BOP oder ein beliebiger Bohr-HOP dienen, und es muss kein speziell für dieses Bohrloch eingerichteter BOP sein.
Vorzugsweise sind an der Verrohrungsabhängervorrichtung und dem Passkreuz zusätzliche Führungseinrichtungen vorhanden, mit denen beim Herablassen der Verrohrungsabhängervorrichtung bis auf ihre Absetzstelle die Verrohrungsabhängervorrichtung in eine vorgegebene Winkelposition zum Passkreuz gedreht wird. Dadurch kann das Passkreuz in jeder beliebigen Winkelausrichtung auf das Bohrlochkopfgehäuse aufgesetzt werden, während die Führungseinrichtung sicherstellt, dass sich das Rohrgestänge direkt dreht und so exakt die richtige Winkelausrichtung zum Passkreuz, und zwar relativ unabhängig von jeder Beeinflussung von außen, erhält. Diese Führungseinrichtung zur Rotationssteuerung der Verrohrungsabhängervorrichtung in die vorgegebene Winkelausrichtung zum Passkreuz kann durch zusätzliche schräge Randflächen geschaffen werden, von denen eine an einer von der Verrohrungsabhängervorrichtung herabhängenden Ausrichtbuchse nach unten weist und die andere auf einer vom Passkreuz gehaltenen Ausrichtbuchse nach oben weist.
Wenngleich moderne Bohrlochtechnologien einen ununterbrochenen Zugang zum Verrohrungs-Ringraum um das Rohrgestänge herum bieten, wurde es bislang als schwierig, wenn nicht gar als unmöglich angesehen, eine kontinuierliche Entlüftung und/oder Drucküberwachung im Förderrohr-Ringraum, d. h. im Ring um die innerste Rohrfahrt herum, zu gewährleisten. Denn der Förderrohr-Ringraum muss abgedichtet sein, während das Eruptionskreuz anstelle des BOP angebracht wird. Dabei wurde das Eruptionskreuz erst montiert, nachdem der Verrohrungsstrang und die Abhängervorrichtung heruntergelassen worden waren, und zwar notwendigerweise in der Förderrohr-Abhängervorrichtung, so dass die Förderrohr-Abhängervorrichtung nicht mehr für die Öffnung eines Kanals vom Förderrohr-Ringraum zugänglich war. Demgegenüber bietet die neue Konstruktion, bei der das Passkreuz vor dem Hinunterlassen des Rohrstranges montiert wird, einen angemessenen geschützten Zugriff zur Förderrohr-Abhängervorrichtung durch den BOP und das Passkreuz hindurch, sodass eine Steuerung eines Durchtritts vom Förderrohr-Ringraum möglich ist.
Dazu kann der Bohrlochkopf folgende Teile aufweisen: eine Förderrohr-Abhängervorrichtung, die unter dem Passkreuz im Bohrlochkopfgehäuse aufsetzt, eine Isolierbuchse, die an ihrem unteren Ende zur Förderrohr-Abhängervorrichtung hin und am oberen Ende zum Passkreuz hin abgedichtet ist, wodurch ein ringförmiger Hohlraum zwischen der Isolierbuchse und dem Gehäuse entsteht, und ein Adapter im Ringraum, der einen Teil des Durchtritts vom Förderrohr-Ringraum zu einer Förderrohr-Ringraum-Drucküberwachungsöffnung im Passkreuz bildet, wobei der Adapter über ein Ventil zum Öffnen und Schließen des Durchtritts verfügt, welches sich nach dem Hochziehen der Isolierbuchse durch das Passkreuz hindurch über das Passkreuz betätigen lässt. Am Ventil kann sich eine Stopfbuchsenmutter befinden, die innerhalb eines Adapterkörpers hoch- und heruntergeschraubt werden kann, wodurch die Teile des Durchtritts in der Stopfbuchsenmutter bzw. im Adapterkörper zueinander gefluchtet oder versetzt ausgerichtet werden können. Die Ausrichtbuchse für die Verrohrungsabhängervorrichtung kann sich in der Isolierbuchse befinden.
Anschließend kann die Drucküberwachung im Förderrohr-Ringraum eingerichtet werden, und zwar mittels eines Verfahrens zur endgültigen Verrohrung eines Bohrlochs, bei dem eine Förderrohr-Abhängervorrichtung angebracht und über eine Dichtungsvorrichtung zum Bohrlochkopfgehäuse hin abgedichtet wird, wobei das Verfahren umfasst: bei am Gehäuse installiertem BOP das Entfernen der Dichtungsvorrichtung und deren Ersatz durch einen Adapter, welcher zwischen einer Konfiguration, in der er einen Durchtritt vom Förderrohr-Ringraum nach oben entlang der Förderrohr-Abhängervorrichtung öffnet, und einer, in der er diesen Durchtritt schließt, hin- und herbewegt werden kann; bei geschlossenem Durchtritt das Entfernen des BOP und Anbringen eines Passkreuzes mit Innenaufnahmevorrichtung für eine Verrohrungsabhängervorrichtung; das Installieren eines BOP auf dem Passkreuz; das Hinunterlassen eines Werkzeugs durch den BOP und das Passkreuz zwecks Betätigung des Ventils und Öffnung des Durchtritts; durch den BOP und das Passkreuz hindurch das Einsetzen einer Isolierbuchse, welche sowohl das Förderrohr als auch das Passkreuz abdichtet und somit zwischen der Buchse und der Verrohrung einen ringförmigen Zwischenraum bildet, durch den der Durchtritt zu einer im Passkreuz befindlichen Drucküberwachungsöffnung für den Förderrohr-Ringraum führt; und das Hinunterlassen einer Rohrfahrt durch den BOP und das Passkreuz hindurch solange, bis die Verrohrungsabhängervorrichtung auf dem Passkreuz aufsetzt und dabei die seitlichen Aus lassöffnungen in der Verrohrungsabhängervorrichtung und im Passkreuz zwecks Gewährleistung der Förderfluidströmung zueinander gefluchtet sind.
Das Passkreuz kann mit einem herabhängenden Ausrichtdorn versehen sein, der genau in eine Bohrung des Bohrlochkopfgehäuses passt. Durch das genaue Zusammenpassen zwischen Ausrichtdorn des Passkreuzes und dem Bohrlochkopfgehäuse wird eine sichere Befestigung gewährleistet, welche unvermeidliche Biegespannungen von der schweren Ausrüstung, z. B. von einem BOP, der von oben aus dem Bohrlochkopfgehäuse hervorsteht, auf das Gehäuse überträgt, weshalb keine übermäßig robusten Verbindungen mehr notwendig sind. Der Ausrichtdorn kann als integraler Teil des Passkreuzkörpers oder aber als ein separates Teil ausgebildet sein, das an dem Körper befestigt, ausgerichtet und abgedichtet wird.
Die Aufrechterhaltung des Drucks zwischen dem Bohrlochkopfgehäuse und dem Passkreuz kann durch zwei in Serie angeordnete Dichtungen gewährleistet werden, von denen die eine eine Dichtung zwischen Bohrlochkopf und Passkreuz nach außen zur Umwelt hin bildet und die andere eine Förderdichtung zwischen dem Ausrichtdorn und entweder dem Bohrlochkopfgehäuse oder der Förderrohr-Abhängervorrichtung.
Bei Aufwältigungsarbeiten lässt sich der Förderrohr-Ringraum erneut schließen, indem die oben genannten Schritte in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden, gegebenenfalls nach dem Einsetzen von Stopfen oder Einfachschiebern unten im Bohrloch.
Wenn die Überwachung des Drucks im Förderrohr unnötig ist und somit auch keine Isolierbuchse erforderlich ist, dann kann die am Passkreuz gehaltene Ausrichtbuchse zum Führen und Drehen der Verrohrungsabhängervorrichtung hinunter bis in die korrekte Winkelausrichtung Teil des Passkreuz-Ausrichtdorns selbst sein.
Im Allgemeinen wird zur Beibehaltung des Drucks in einem Bohrloch eine doppelte Sperrisolation, d. h. zwei nacheinander folgende Sperren, benötigt. Wenn anstelle eines konventionellen Eruptionskreuzes ein Passkreuz zum Einsatz kommt, sind in der vertikalen Förderbohrung und der Ringraum-Fluidströmungsbohrung keine Ventile im Passkreuz vorhanden, sondern es sind andere Maßnahmen zu ergreifen, um die Bohrung bzw. die Bohrungen von der Oberseite des Passkreuzes her abzudichten, die für den Eintritt von Drahtseilen oder Bohrgestänge ausgelegt ist.
Erfindungsgemäß wird mindestens eine vertikale Förderfluidbohrung in der Verrohrungsabhängervorrichtung oberhalb des jeweiligen seitlichen Förderfluid-Auslassanschlusses mit einem herausnehmbaren Stopfen und die Bohrung durch das Passkreuz hindurch oberhalb der Verrohrungsabhängervorrichtung mittels eines zweiten herausnehmbaren Stopfens abgedichtet.
Bei dieser Anordnung hat der erste Stopfen die Funktion eines herkömmlichen Pistonierventils (swab valve), bei dem es sich um einen mittels Seil eingesetzten Stopfen handelt. Der zweite Stopfen könnte ein Absperreinrichtung sein, die oberhalb der Verrohrungsabhängervorrichtung beispielsweise mit Hilfe eines Bohrgestänge-Fahrwerks in das Passkreuz eingesetzt wird. In der Absperreinrichtung könnte mindestens ein Stopfen enthalten sein, der mittels Seil zurückzuholen ist und einen Zugang zum Bohrloch ermöglichen würde, wenn lediglich Seilarbeiten auszuführen sind. Der zweite Stopfen könnte eine Abdichtung schaffen und innerhalb des Passkreuzes fest eingesetzt werden, da er eine Sperre zum Bohrloch bildet, wenn ein BOP oder ein Interventionsmodul verwendet wird. Von besonderem Vorteil ist bei dieser doppelten Stopfenanordnung, dass zwei unabhängige Sperrvorrichtungen in mechanisch voneinander getrennten Teilen vorgesehen sind, konkret die Verrohrungsabhängervorrichtung mit dazugehörigem Stopfen und der zweite Stopfen im Passkreuz, wodurch auch die Vorgaben der Behörden in einigen Ländern erfüllt wären.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, dass der Aufwältigungsanschluss seitlich durch die Wand des Passkreuzes, von dem Raum zwischen den beiden Stopfen ausgehend, verläuft und ein Verrohrungs-Ringraum-Fluidanschluss vom Verrohrungs-Ringraum her seitlich durch die Wand des Passkreuzes verläuft und die beiden durch das Passkreuz verlaufenden An schlösse über eine externe Strömungsleitung mit mindestens einem Betätigungsventil miteinander verbunden sind. Die Bohrung vom Verrohrungs-Ringraum kann dann am Anschluss im Passkreuz enden, weshalb kein Seilzugang durch das Passkreuz hindurch zur Bohrung des Verrohrungs-Ringraums notwendig ist, da die Bohrung des Verrohrungs-Ringraums über den Zwischenraum zwischen den Stopfen mit den Neutralisier- oder Druckentlastungsleitungen, d. h. einem BOP-Ringraum, verbunden werden kann, so dass weiterhin eine Zirkulation unten im Bohrloch vorhanden ist. Danach braucht lediglich bei einer Aufwältigung noch ein Seilzugang zu der/den Förderbohrung/en gewährleistet zu werden. Dadurch wird der Aufbau des Aufwältigungs-BOP und/oder des Steigrohrs erheblich vereinfacht. Bei gleichzeitiger Verwendung mit dem Stopfen oben am Passkreuz entsteht also durch den Passkreuzstopfen oberhalb der Verrohrungsabhängervorrichtung bzw. das Aufwältigungsventil die gewünschte doppelte Sperrisolierung gegenüber der Förderströmung.
Hat das Bohrloch mehrere Förderbohrungen und verfügt dessen Verrohrungsabhängervorrichtung über mindestens zwei vertikale Förderbohrungen mit je einer zu dem entsprechenden Auslass im Passkreuz ausgerichteten seitlichen Förderfluid-Strömungsöffnung, dann können mindestens zwei dazugehörige Verbindungsstücke zur wahlweisen Verbindung eines einzigen Drahtseil-Fahrwerkzeugs mit entweder der einen oder der anderen Förderbohrung vorgesehen werden. Jedes Verbindungsstück hat einen Keil, der in eine zusätzliche oben am Passkreuz ausgebildete Stelle passt und so das Verbindungsstück im vorgegebenen Winkel zum Passkreuz ausrichtet. Mit derartigen alternativen Verbindungsstücken kann man mittels Drahtseil oder anderem Fahrwerkzeug auf verschiedene Funktionsverbindungsstücke, z. B. elektrische oder hydraulische Kupplungen, am oberen Ende der Verrohrungsabhängervorrichtung zugreifen.
Die Entwicklung und Fertigstellung eines erfindungsgemäßen Unterwasser-Bohrlochkopfes ist in den beigefügten Zeichnungen verdeutlicht, wobei:
die 1 bis 8 vertikale Achsschnitte sind, die aufeinanderfolgende Schritte bei der Entwicklung und Fertigstellung des Bohrlochkopfes aufzeigen, wobei die Bezugsziffern mit dem Buchstaben A Erweiterungen des Teils mit derselben Ziffer ohne A aus den entsprechenden Zeichnungen sind.
9 ist ein Schaltdiagramm, das die externen Verbindungsstücke des Passkreuzes 3 zeigt;
10 ist ein senkrechter Achsenschnitt durch ein verrohrtes Doppelförderbohrloch während der Förderung;
die 11 und 12 sind senkrechte Achsenschnitte von anderen Verbindungsstücken am oberen Ende des Doppelförderbohrlochs während der Wiederaufwältigung, und
13 zeigt im Detail, wie eines der Verbindungsstücke im Passkreuz sitzt.
1 zeigt das obere Ende eines verrohrten Bohrlochs mit einem Bohrlochkopfgehäuse 20, bei dem die Verrohrungsabhängervorrichtung, einschließlich einer obersten Förderrohr-Abhängervorrichtung 21 für beispielsweise ein 9 5/8'' oder eines 10 3/4'' Förderrohrs konventionell montiert ist. In 1 sieht man einen herkömmlichen Bohr-BOP 22 mit Werkzeugschieber (ram) 23 und Neutralisierleitungen 24, die mittels Bohr-Verbindungsstück 25 mit dem oberen Ende des Gehäuses 20 verbunden sind.
Wie deutlicher aus 1A hervorgeht, sind die üblichen mechanischen Dichtungsvorrichtungen zwischen der Förderrohr-Abhängervorrichtung 21 und dem sie umgebenden Bohrlochkopfgehäuse 20 entfernt und durch den BOP mit Adapter 26 ausgetauscht worden, der aus einem äußeren ringförmigen Körper 27 und einer inneren ringförmigen Stopfbuchsenmutter 28 besteht, die mittels Gewinde eine Verbindung mit dem Körper 27 herstellt, sodass sie durch Verschrauben zwischen zwei Positionen hin- und herbewegt werden kann: einer unteren Position (rechts in der 1A), in der die radialen Kanäle 29 und 30 im Körper 27 bzw. in der Mutter 28 miteinander verbunden sind, und einer erhöhten Position (links in der 1A), in der die Kanäle nicht miteinander in Verbindungen stehen. Kanal 29 ist über eine Leitung 31 zwischen einem herabhängenden Teil des Körpers 27 und dem Gehäuse 20 sowie über eine durch die Förderrohr-Abhängervorrichtung 21 verlaufende Leitung 32 mit dem die Förderrohre umgebenden Ringraum verbunden. Die Leitung 30 steht über die Kanäle 33 in der radialen Innenfläche der Mutter 28 mit einem noch zu beschreibenden Hohlraum in Verbindung. Zusammen wirken die Stopfbuchsenmutter 28 und der Körper 27 des Adapters wie ein Ventil, das einen Durchgang von dem Förderrohr-Ringraum nach oben entlang der Förderrohr-Abhängervorrichtung öffnet und schließt. Nach geeigneten Tests wird ein Werkzeug durch den BOP eingelassen, und durch die radial hervorstehenden Federansätze, die mit den Kanälen 33 in Eingriff kommen, dreht es die Stopfbuchsenmutter 28 in die geschlossene Ventilposition (in 1A links). Auf diese Weise ist das Bohrloch wieder verschlossen und der Bohr-BOP 22 kann zeitweilig herausgenommen werden.
Wie in den 2 und 2A abgebildet, wird dann der Körper eines Passkreuzes 34 auf einem Passkreuz-Installierwerkzeug 35 bei gleichzeitiger Ausrichtung mittels herkömmlichem Führungsständer oder im Falle größerer Wassertiefen mittels Führungstrichter soweit hinuntergelassen, bis ein Passkreuzdorn 36 zu ihm gefluchtet und eng an ihm anliegend in das obere Ende des Bohrlochkopfgehäuses 20 hineingleitet. Dort wird das Passkreuz mit Förder-Verbindungsstück 37 und Bolzen 38 befestigt. Bei dem Dorn 36 handelt es sich um ein separates Teil, das an dem Rest des Passkreuzkörpers angeschraubt und abgedichtet wird. Aus 2A ist besonders gut ersichtlich, dass eine gewichtseingestellte AX-Dichtung 39 eine gekapselte Metall-Metall-Dichtung zwischen Passkreuzkörper und Bohrlochkopfgehäuse 20 bildet. Darüber hinaus entsteht durch zwei Sätze von Dichtungsringen 40, die in Serie mit der gekapselten Dichtung angeordnet sind, eine Förderfluiddichtung außen zwischen den Enden des Passkreuzdorns 36 und dem Passkreuzkörper bzw. dem Bohrlochkopfgehäuse 20 bilden.
Der Eingriffshohlraum kann über eine Prüföffnung 40A getestet werden. Wahlweise kann auch ein Adapter 26 vorhanden sein. Falls nicht, bildet das untere Ende des Passkreuzdorns 36 direkt an der Förderrohr-Abhängervorrichtung 21 eine Förderdichtung. Anschließend wird näher darauf eingegangen, warum der obere radiale Innenrand des Passkreuzdorns radial von der Innenfläche des darüberliegenden Passkreuzkörpers nach innen hervorsteht und so eine Aufsetzschulter 42 bildet und mindestens eine ausgearbeitete Keilnut 43 nach unten durch die Aufsetzschulter ausgearbeitet ist.
In 3 wird der Bohr-BOP 22 wieder auf dem Passkreuz 34 installiert. Das zum Einrichten des Adapters aus 1 verwendete Werkzeug 44 mit den Federhaken 45 wird soweit heruntergefahren, bis es auf der Absetzschulter 42 aufsetzt und die Federhaken 45 mit den Kanälen 33 in Eingriff kommen. Anschließend wird das Werkzeug gedreht, damit die Stopfbuchsenmutter 28 innerhalb des Körpers 27 des Adapters 26 nach unten gedreht und in die offene Position gebracht wird (1A rechts). Jetzt kann der Förderrohr-Ringraum sicher geöffnet werden, da das Bohrloch mittels BOP geschützt ist.
Als Nächstes wird auf einem geeigneten Werkzeug 44A eine kombinierte Isolier- und Orientierungsbuchse 45 durch den BOP und das Passkreuz eingeführt (4 und 4A). Diese setzt auf der Schulter 42 oben am Passkreuzdorn auf und wird solange gedreht, bis ein Keil an der Buchse in die Keilnut 43 des Dorns fällt. Dadurch wird die Winkelausrichtung zwischen der Buchse 45 und dem Passkreuz 34 sichergestellt, die im Gegensatz zu der willkürlichen Winkelausrichtung zwischen Passkreuz 34 und Bohrlochkopfverrohrung notwendig ist. Die Buchse 45 besteht aus einem externen zylindrischen Teil, dessen oberen Außenfläche mit Hilfe von Rinddichtungen 46 zum Passkreuz 34 hin verschlossen ist, und dessen unterer Außenrand mit der Ringdichtung 47 zur Förderrohr-Abhängervorrichtung 21 abgedichtet ist. Somit ist zwischen der Buchse 45 und der umgebenden Bohrlochkopfverrohrung 20 ein Zwischenraum 48, mit dem die durch die Buchse 45 radial nach innen entstandenen Kanäle 33 in Verbindung stehen. Der Zwischenraum 48 ist wiederum über eine Leitung 49 durch den Dorn und den Körper des Passkreuzes 34 hindurch mit einer seitlichen Öffnung verbunden. Daher ist es möglich, den Druck im Förderrohr-Ringraum über die Kanäle 32, 31, die Leitungen 29 und 30, die Kanäle 33 aus 1A, den Zwischenraum 48 und die Leitung 49 sowie durch die seitliche Öffnung im Passkreuz zu überwachen und abzulassen. In den Zeichnungen sieht es so aus, als ob die radiale Öffnung der Leitung 49 mit einem Verrohrungs-Ringraum in Verbindung stünde, doch in Wirklichkeit sind die Offnungen von den beiden Ringräumen im Winkel zueinander und radial voneinander beabstandet.
Im zylindrischen Teil der Buchse 45 befindet sich eine Auskleidung, die im zylindrischen Teil befestigt oder aber nach der Innenbearbeitung der Buchse weggelassen werden kann. Durch diese Auskleidung entsteht eine Ausrichtbuchse mit einem oberen Rand, der einen Nocken 50 bildet. Der unterste Teil des Nockens führt in eine Keilnut 51.
Wie in die 5, 6 und 6A zu sehen ist, wird ein Strang von Förderrohren 53 auf einer Verrohrungsabhängervorrichtung 54 durch den BOP 22 und das Passkreuz 34 auf einem Werkzeug 55 soweit eingeschoben, bis die Verrohrungsabhängervorrichtung mit Hilfe einer Keilschulter 56 auf einem Absatz im Passkreuz unten aufsetzt und mit einer herkömmlichen Vorrichtung 57 dort verankert wird.
Die Verrohrungsabhängervorrichtung 54 verfügt über eine herabhängende Ausrichtbuchse 58 mit einem schrägen unteren Rand, der einen Nocken 59 bildet, welcher mit dem Nocken 50 in der Buchse 45 zusammenwirkt, und am unteren Ende des Nockens über einen nach unten hervorstehend Keil 60, der zur Keilnut 51 passt. Durch die Nocken 50 und 59 wird die Verrohrungsabhängervorrichtung 54 unabhängig von der Winkelausrichtung des Rohrgestänges während des Einführens in ihre richtige Winkelausrichtung in Bezug auf das Passkreuz gedreht, und durch den Eingriff des Keils 60 in die Keilnut 51 wird diese Ausrichtung zwischen der Verrohrungsabhängervorrichtung und dem Passkreuz verankert, sodass die seitliche Förderfluid- und die Verrohrungs-Ringraum-Fluidströmungsöffnung 61 und 62 in der Verrohrungsabhängervorrichtung 54 durch die Wand des Passkreuzes hindurch zu den dazugehörigen seitlichen Förderfluid- und Verrohrungs-Ringraum-Fluidströmungsöffnungen 63 und 64 ausgerichtet sind. Metallische Ringdichtungen 65, die durch das Gewicht des Rohrgestänges gesetzt werden, bilden Förderfluiddichtungen zwischen der Verrohrungsabhängervorrichtung 54 und dem Passkreuz 34. Oben an der Verrohrungsabhängervorrichtung 54 kann ein Stopfen 66 mittels Seil angebracht werden. Die als Keil ausgelegte Schulter 56 der Verrohrungsabhängervorrichtung setzt auf einer dazu passenden ausgearbeiteten Stufe im Passkreuz 34 auf und gewährleistet so die endgültige Ausrichtgenauigkeit zwischen der Verrohrungsabhängervorrichtung 54 und dem Passkreuz 34.
In 7 ist der letzte Schritt bei der Verrohrung des Passkreuzes dargestellt. Dabei wird auf dem Bohrrohr 67 durch den BOP hindurch eine innere Isolationssperre 68 heruntergefahren, die innerhalb der Oberseite des Passkreuzes 34 ei ne Dichtung herstellt und eine Öffnung aufweist, die an Ort und Stelle mit einem per Seil betätigten Stopfens 69 geschlossen wird. Anschließend kann der BOP entfernt werden, während das Bohrloch im Fördermodus verbleibt, wobei am oberen Ende des Passkreuzes durch die Stopfen 66 und 69 und die Sperre 68 eine doppelte Sperrisolierung vorhanden ist. Der Förderfluidauslass wird über ein Hauptsteuerventil 70 und der Druck an den Verrohrungs-Ringraum-Auslassöffnungen 62 und 64 über ein Ringraum-Hauptventil 71 angesteuert. Die andere Seite dieses Ventils ist über ein Aufwältigungsventil 72 mit einer seitlichen Aufwältigungsöffnung 73 verbunden, die durch die Wand des Passkreuzes hindurch zum Zwischenraum zwischen den Stopfen 69 und 66 verläuft. Bei dieser Konstruktion ist der Seilzugriff zum Verrohrungs-Ringraum in der bzw. hinter der Verrohrungsabhängervorrichtung unnötig, da über die Ventile 71 und 72, die Öffnungen 62, 64 und 73 und die Neutralisier- oder Choke-Leitungen eines installierten BOP jederzeit eine Fluidzirkulation stattfinden kann. In 8 ist das Passkreuz im endgültigen Fördermodus abgebildet.
9 zeigt die zur Verrohrung gehörende Ventilschaltung und zusätzlich zu den früheren Ansichten auch ein Förderfluid-Isolierventil 74, ein Verrohrungs-Ringraumventil 75 und ein Umschaltventil 76. Mit dieser Anordnung lassen sich unten im Bohrloch unter Nutzung der Förderbohrung und des Verrohrungs-Ringraums zusammen mit den vom BOP ausgehenden und durch den gewöhnlichen Steigrohrstrang verlaufenden Choke- und Neutralisierleitungen verschiedene Zirkulationswege schaffen. Im unbetätigten Zustand sind alle Ventile störungssicher geschlossen.
Bei der Vorrichtung aus den 1 bis 9 handelt es sich um einen Bohrlochkopf für eine Einzelförderbohrung, zu der man mittels Einzelseil- oder -bohrrohr gelangt. Durch den Außenring von der Verrohrungs-Ringraumöffnung zu dem Hohlraum zwischen den beiden Stopfen oben am Passkreuz wird hier der Seilzugang zur Verrohrungs-Ringraumbohrung unnötig.
10 entspricht 8, zeigt jedoch einen Bohrlochkopf für ein 5 1/2 × 2 3/8 – Zoll-Doppelförderbohrungs-Bohrloch mit Primär- und Sekundärförderrohr 53A und 53B. Die Entwicklung und endgültige Verrohrung erfolgen wie bei dem Einzelboh rungs-Bohrlochkopf, außer dass das Passkreuz 34A und die Verrohrungsabhängervorrichtung 54A länger gestaltet sind und dadurch die seitlichen Auslassöffnungen 61A, 63A für die Primärförderfluidströmung von einer Primärbohrung 80 in der Verrohrungsabhängervorrichtung zu einem primären Förderhauptventil 70A und die seitlichen Auslassöffnungen 62A, 64A für die Sekundärförderfluidströmung von einer Sekundärbohrung 81 in der Verrohrungsabhängervorrichtung zu einem Sekundärförderhauptventil 70B aufnehmen können. Die oberen Enden der Bohrungen 80 und 81 werden mit Seilstopfen 66A und 66B verschlossen. In einer Absperreinrichtung 68A, die das obere Ende des Passkreuzes 34A verschließt, befinden sich zu den Stopfen 66A und 66B ausgerichtete Öffnungen, die mit den Seilstopfen 69A und 69B verschlossen werden.
In den 11 und 12 sieht man, wie ein Seil 77 durch ein einzelnes Bohrrohr derart angelegt werden kann, dass es wahlweise den einen oder den anderen der beiden Seilstopfen 66A bzw. 66B in den Förderbohrungen 80 und 81 betätigt. In diesen Vorgang ist auch eines der beiden Verbindungsstücke 82 und 83 einbezogen. In der Praxis wird dabei ein Bohr-BOP 22 installiert und die Absperreinrichtung 68A entfernt. Anschließend wird das Verbindungsstück 82 oder 83 auf dem Bohrrohr oder Bohrgestänge heruntergefahren, bis es auf dem Passkreuz 34A aufsetzt, an ihm befestigt und verschlossen wird. 13 zeigt, wie die korrekte Winkelausrichtung zwischen dem Verbindungsstück 82 oder 83 und dem Passkreuz 34A unter zu Hilfenahme von Flügelkeilen 84 erreicht wird, die durch Y-förmige Nuten 85 im oberen Innenrand des Passkreuzes geführt werden, wodurch zuerst die Verbindungsstücke in die richtige Winkelposition gebracht werden und danach zwecks Ausrichtung die relative Axialbewegung zwischen den Teilen ermöglicht wird, wenn das Seilverbindungsstück mit den dazugehörigen Taschen (pockets) über dem Stopfen 66A oder 66B ineinander greift. Zur Gewährleistung gleicher Aufsetzkräfte und eines konzentrischen Erstkontakts wird der Einsatz von zwei Keilen 84A und 84B empfohlen. Beim langsamen Drehen des Fahrwerkzeugs unter einem neuen Steuergewicht ist es entscheidend, dass das Werkzeug nur in einer feststehenden Richtung eintritt. Deshalb ist Keil 84A breiter als Keil 84B und dessen dazugehörige Y-förmigen Nuten. Darüber hinaus verfügt eines der beiden Verbindungsstücke 82 über einen Führungskanal 86, der das Seil zum Stopfen 66B lenkt, während das andere Verbindungsstück 83 einen ebensolchen Führungskanal 87 hat, der das Seil zum anderen Stopfen 66A lenkt.

Claims

Bohrlochkopf, der ein Bohrlochkopfgehäuse (20), ein Passkreuz (spool tree) (34), das an dem Gehäuse befestigt und abgedichtet ist und wenigstens einen seitlichen Förderfluid-Auslassanschluss (63) aufweist, der mit einem Ventil (70) verbunden ist, sowie eine Verrohrungsabhängervorrichtung, die in dem Passkreuz an einer vorgegebenen Winkelposition aufgesetzt ist (54), an der der seitliche Förderfluid-Auslass-anschluss (61) in der Verrohrungsabhängervorrichtung mit dem in dem Passkreuz fluchtend ist, umfasst, wobei wenigstens eine vertikale Förderfluidbohrung in der Verrohrungsabhängervorrichtung (54) über dem entsprechenden seitlichen Förderfluid-Auslassanschluss (61) mit einem herausnehmbaren Stopfen (66) abgedichtet ist und die Bohrung durch das Passkreuz (34) hindurch über der Verrohrungsabhängervorrichtung mit einem zweiten herausnehmbaren Stopfen (68) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Aufwältigungsanschluss (73) seitlich durch die Wand des Passkreuzes hindurch von einer Position zwischen den beiden Stopfen (66, 68) aus erstreckt, sich ein Verrohrungs-Ringraum-Fluidanschluss (64) seitlich durch die Wand des Passkreuzes hindurch von dem Verrohrungs-Ringraum aus erstreckt, und diese beiden Anschlüsse durch das Passkreuz hindurch über eine externe Ringleitung miteinander verbunden sind, die wenigstens ein Ventil (71, 72) enthält.
Bohrlochkopf nach Anspruch 1, wobei der erste Stopfen ein Drahtseilstopfen (66) ist und der zweite Stopfen ein Absperrteil (68) ist, das wenigstens eine Öffnung enthält, die mit einem Drahtseilstopfen (69) verschlossen wird.