DE1925912C3 - Vorrichtung zum Herabziehen eines Unterwasser-Standrohres von einer schwimmenden Plattform zu einem Unterwasser-Bohrlochkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herabziehen eines Unterwasser-Standrohres von einer schwimmenden Plattform zu einem Unterwasser-Bohrlochkopf, mit einer auf der Plattform angeordneten, am oberen Standrohrende befestigten und dieses nach oben vorspannenden nachgiebigen Unterstützung, einer im festen Abstand vom Bohrlochkopf gehaltenen Seilrolle und einem über diese und über eine auf der Plattform angeordnete Seilrolle geführten Zugseil, dessen eines Ende mit dem Standrohr und dessen anderes Ende mit einer auf der Plattform angeordneten Seilwinde verbunden ist und mittels welchem das Standrohr entgegen der Kraft der nachgiebigen Unterstützung nach unten ziehbar ist.

Eine Vorrichtung dieser Art ist bekannt (US-PS 30 21909). Die Unterstüzung wird hierbei durch das übliche Hebezeug des auf einem Schiff befestigten Bohrturms gebildet. Mit dieser bekannten Vorrichtung kann ein Bohrkopf durch das Wasser bis zum Bohrlochkopf ohne Verwendung von Führungsseilen abgesenkt werden, selbst wenn sich der Bohrturm nicht genau oberhalb des Bohrlochkopfes, sondern durch den Einfluß von Wasserströmungen auf das Schiff mehr oder weniger seitlich gegenüber dem Unterwasser-Bohrlochkopf versetzt befindet. Solche quer verlaufenden Bewegungen und Verschiebungen des Schiffes erfolgen sehr langsam, und zwar sowohl der Größe als auch der Richtung nach. Mil diese bekannten Vorrichtung könnten keine au! den Wellengang zurückzuführenden vertikalen Auf- und Abbewegungen des Schiffes ausgeglichen werden, da solche vertikalen Bewegungen des Schiffes infolge des ajf das Schiff wirkenden Wellenganges im allgemeinen eine iciaiiv hohe Frequenz und auch große Amplituden besitzen und die bekannte Vorrichtung diese schnellen und großen vertikalen Bewegungen des Schiffes nicht folgen kann. Das Hebezeug des Bohrturms kann nämlich nicht mit der erforderlichen Schnelligkeit betätigt werden, um das untere Ende des Standrohres auch bei solchem Wellengang in einem besten Abstand vom Unterwasser-Bohrlochkopf zu halten. Das Zugseil wird deshalb auch bei dieser bekannten Vorrichtung durch die

ίο erwähnten vertikalen Auf- und Abbewegungen des Schiffes überlastet und kann schließlich sogar reißen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden und zu verbessern, daß auch dieser Einfluß des Wellenganges auf das abzusenkende Standrohr kompensierbar ist und damit Beschädigungen des unteren Endes des Standrohres bei dessen Aufsetzen auf den Unterwasser-Bohrlochkopf vermieden werden.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst

Durch die Verwendung einer bei Bohrlochverbindungen an sich bekannten hydraulischen Spannvorrichtung (US-PS 32 08 728) als Unterstützung für das obere Ende des Standrohres bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art anstelle des bekannten Hebezeuges und die im Anspruch 1 aufgezeigte spezielle Führung von Führungseil und Zugseil wird erreicht, daß auch bei extrem großen und schnellen vertikalen Auf- und Abbewegungen der Plattform der Abstand des unteren Endes des Unterwasser-Standrohres gegenüber dem Bohrlochkopf konstant gehalten werden kann. Damit wird auch vermieden, daß das Zugseil durch diese vertikalen Bewegungen überlastet wird. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher

to erläutert.

F i g. 1 zeigt eine verkürzte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher das Standrohr noch nicht mit dem Bohrlochkopf verbunden ist.

+5 F i g. 2 zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 weitere Einzelheiten eines Teils des. Fahrzeugs und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herabziehen der Baugruppe und zum Ausgleichen der Bewegungen des Fahrzeugs.

F i g. 3 zeigt in einer vergrößerten Seitenansicht einen Teil einer Klemmen- und Seilrollenanordnung, die einen Bestandteil der Anordnung nach F i g. 2 bildet.

Fig.4 und 5 veranschaulichen schematisch die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Bewegungsausgleichsvorrichtung bei Aufwärts- und Abwärtsbewegungen des Wasserfahrzeugs.

Gemäß Fig. 1 schwimmt ein beliebiges geeignetes Fahrzeug bzw. ein Kahn 11 auf der Oberfläche eines Gewässers 12 und wird über einer vorbestimmten Bohrstelle bzw. einem Bohrloch durch geeignete Lagebestimmungsvorrichtungen in seiner Position gehalten, oder es ist am Meeresboden 13 durch nicht dargestellte, mit Ankerseilen 14 und 15 verbundene Anker verankert. Solche finrichtungen können benutzt

^h~> werden, wenn an einer Tiefbohrung Nacharbeiten in einer Wassertiefe von etwa 30 bis 500 m oder darüber durchgeführt werden müssen. Das Fahrzeug 11 ist mit

bekannten Hilfseinrichtungen ausgerüstet, die zur Ausführung von Nacharbeiten an einer Tiefbohrung benötigt werden und z. B. einen Drehtisch 17, eine nicht dargestellte Hebevorrichtung usw. umfassen. Der Bohrturm 16 ist vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise auf einer erhöhten Plattform 18 angeordnet, die über einem Schlitz oder einer Öffnung 20 durch eine Rahmenkonstruktion 19 unterstützt ist Bei der Benutzung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Schlitz 12 entweder in der Mitte des Fahrzeugs angeordnet sein oder sich von einer Seite des Fahrzeugs aus nach innen erstrecken. Jedoch ist es auch möglich, die betreffenden Arbeiten über eine Bordwand des Fahrzeugs 11 hinweg, d.h. ohne Benutzung eines Schlitzes durchzuführen, z. B. von einem über ein Ende des Fahrzeugs hinausragenden Teil der Arbeitsplattform aus.

Die in F i g. 1 dargestellte, insgesamt mit 21 bezeichnete Unterwasser-Bohrlochkopfkjnstruktion umfaßt eine auf dem Meeresboden 13 angeordnete Grundplatte 22, die an einem Steigrohr oder einem einen großen Durchmesser aufweisenden Futterrohr 23 befestigt ist, das sich nach unten in eine vorher angelegte Tiefbohrung hinein erstreckt und vorzugsweise in diese einzementiert ist. An der Grundplatte 22 sind zu einem noch zu erläuternden Zweck zwei senkrecht nach oben ragende Führungssäulen 24 und 25 befestigt, zwischen denen eine allgemein auf bekannte Art ausgebildete Produktions-Bohrlochkopfbaugruppe 26 angeordnet ist Diese Baugruppe 26 umfaßt mindestens eine durch eine Kupplung mit einer Unterwasserrohrleitung 266 verbundene Produktionsrohrleitung 26a Die Baugruppe 26 wird durch eine Bohrlochkopf-Anschlußvorrichtung 27 in betriebsmäßiger Verbindung mit dem Futterrohr 23 gehalten. Am obersten Teil der Baugruppe 26 ist mit seinem unteren Ende ein langgestreckter Führungsdorn bzw. eine Eintrittsleitung 28 fest verbunden. Von der Eintrittsleitung bzw. dem Führungsdorn 28 aus ragt radial nach außen ein Befestigungsbock 29, an dem eine senkrecht nach oben ragende einzelne Führungssäule 30 befestigt ist

Am oberen Ende der einzelnen Führungssäule 30 ist ein einziges sich nach oben zu dem Fahrzeug 11 erstreckendes Führungsseil 31 befestigt das mit der Säule 30 dauerhaft verbunden sein oder daran mit Hilfe einer Verriegelungsvorrichtung befestigt werden kann, die vorher mit Hilfe einer von dem Fahrzeug 11 aus betätigten Vorrichtung in Eingriff mit der Säule 30 gebracht worden ist; beispielsweise kann man zu diesem Zweck eine besonders konstruierte Vorrichtung mit Vorrichtungen zum Aufsuchen der Bohrlochkopfbaugruppe und zur Lagebestimmung, z. B. einer Fernsehkamera und/oder einer Schailortungsvorrichiung, mit Hilfe eines Rohrstrangs von einem Fahrzeug aus zu der Bohrlochkopfbaugruppe herablassen, um eine Verriegelungsvorrichtung und ein daran befestigtes Führungsseil an der Säule 30 zu verankern. Wie schon erwähnt, kann jedoch das Seil 31 ständig mit der Säule 30 verbunden sein, und man benutzt Greifhaken oder ähnliche Vorrichtungen, um anfänglich eine Verbindung zwischen dem freien Ende des Seils und dem Fahrzeug herzustellen. Gemäß Fi j;:. 1 und 2 läuft das Führungsseil Ή über eine auf einem Arm 33 drehbar gelagerte Seilrolle 32 und von dieser aus zu einer auf einem Deckteil 35 des Fahrzeugs 11 fest verankerten Winde 34 von bekannter Konstruktion.

Von den; Fahrzeug 11 hängt ein Unierwasserstandrohr 3fi herab, in dem Rohrstränee 36a und 36fc angeordnet sind; dieses Unterwasserstandrühr ist durch eine hydraulische Spannvorrichtung 37 bekannter Art mit einer vorbestimmten, im wesentlichen konstanten Kraft nach oben vorgespannt Die in F i g. 2 schematisch dargestellte Spannvorrichtung 37 umfaßt im wesentlichen ein Gehäuse 38, in dem ein doppeltwirkender hydraulischer Kolben 39 gelagert ist, der mit dem oberen Teil des Standrohrs 36 fest verbunden ist Auf den Kolben 39 und damit auch auf das Standrohr 36 wird über eine Zuleitung 40 mit Hilfe eines hydraulischen Druckmittels eine im wesentlichen konstante, nach oben gerichtete Druckkraft aufgebracht Mit der Leitung 40 und einer entsprechenden Leitung 41 nahe dem oberen Ende des Gehäuses 38 steht eine nicht dargestellte hydraulische Akkumulatoranordnung bekannter Art in Verbindung, um die nach oben wirkende Kraft auf einem im wesentlichen konstanten Wert zu halten. Es sei bemerkt daß man anstelle der soeben beschriebenen hydraulischen Spannvorrichtung zum Erzeugen einer nach oben wirkenden Kraft auch andere äquivalente Vorrichtungen, z. B. eine Anordnung mit Gegengewichten, verwenden kann.

Gemäß F i g. 1 ist mit dem unteren Ende des Standrohrs 36 eine Bohrlochkopf-Anschlußvorrichtung 42 beliebiger geeigneter Art verbunden. Die Anschlußvorrichtung 42 ist so bemessen und mit einer Bohrung von einem solchen Durchmesser versehen, daß sie sich auf den Führungsdorn 28 der Bohrlochkopfbaugruppe 26 aufschieben läßt, wobei eine Abdichtung nach außen bewirkt wird. Gegebenenfalls können mit der Anschlußvorrichtung 42 durch eine Rahmenkonstruktion Führungsseil-Befestigungsvorrichtungen verbunden sein, um die Verlegung von Führungsseilen 43 und 44 zwischen dem Fahrzeug 11 und der Unterwasser-Bohrlochkopfkonstruktion 21 zu ermöglichen. Diese Vorrichtungen zum Befestigen der Führungsseile bilden nicht einen Gegenstand der Erfindung, doch sind sie hier der Deutlichkeit halber dargestellt. Es sei lediglich bemerkt, daß diese Vorrichtungen zylindrische Gehäuseteile 45 und 46 umfassen, in denen Verankerungsteile 47 und 48 frei bewegbar gelagert sind. Die Verankerungsteile 47 und 48 werden dadurch in ihrer in F i g. 1 gezeigten Stellung gehalten, daß die Führungsseile 43 und 44 von dem Fahrzeug 11 aus mit Hilfe von Hebevorrichtungen 49 und 50 unter einer konstanten Spannung gehalten werden. Die Hebevorrichtung 49 und 50 zum Aufbringen dieser konstanten Zugspannung können von beliebiger Konstruktion und so ausgebildet sein, daß sie Zugkräfte auf die Führungsseiie 43 und 44

so aufbringen, um Bestandteile der Verankerungsteile 47 und 48 bildende trichterförmige Bauteile 51 und 52 in Anlage an den unteren Enden der zylindrischen Gehäuseteile 45 und 46 zu halten. Es sei bemerkt, daß die Hebevorrichtungen 49 und 50 wirkungslos gemacht werden können, so daß die Verankerungsteile 47 und 48 innerhalb der zylindrischen Gehäuseteile 45 und 46 frei herabfallen. Wie schon erwähnt, bilden jedoch die Vorrichtungen zum Anschließen der Führungsseile nicht einen Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

w) Gemäß F i g. 1 ist mit der Anschlußvorrichtung 42 ein Führungsgehäuse 53 mit einer durchgehenden Bohrung durch eine Rahmenkonstruktion verbunden. Das einzelne Führungsseil 31 erstreckt sich durch die Bohrung des ¹ ühiungsgehäuses 53. um die AnschlulWrrichtung ^Λ2

''"■ und weitere zugehörige Vorrichtungen während ihres Herabblassens von dem Fahrzeug 11 aus zu stabilisieren. Diese Arbeiten werden weiter unten näher erläutert.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist ein zum Niederziehen dienendes Seil 54 durch ein Befestigungsteil 55 mit einem gegenüber einem oberen Abschnitt des Unterwasserstandrohrs 36 nach außen ragenden Ansatz 56 verbunden. Das Seil 54 läuft unter einer Seilrolle 57 hindurch, die in einem vorbestimmten Abstand unterhalb des Ansatzes 56 gegenüber dem einzelnen Führungsseil 31 drehbar gelagert ist. Zwar könnte man eine beliebige geeignete Vorrichtung benutzen, um die Seilrolle 57 mit dem einzelnen Führungsseil 31 zu verbinden, doch wird die Verwendung einer hydraulischen Klemmvorrichtung bevorzugt, denn diese bietet den Vorteil, daß eine Bedienungsperson die Seilrolle 57 jederzeit mit jedem gewünschten Teil des einzelnen Führungsseils 31 verbinden kann, und daß der aufgebrachte hydraulische Druck gewährleistet, daß das einzelne Führungsseil 31 von der Klemmvorrichtung zuverlässig erfaßt wird. In Fig.2 und 3 ist eine zu diesem Zweck geeignete Ausführungsform einer hydraulischen Klemmvorrichtung 58 dargestellt. Derartige Vorrichtungen sind bekannt, und daher dürfte sich eine nähere Beschreibung erübrigen. Es sei lediglich bemerkt, daß die Klemmvorrichtung 58 relativ zueinander bewegbare Klemm- oder Backenteile 59 und 60 umfaßt, die durch Zuführen eines hydraulischen Druckmittels über Leitungen 61 und 62 in feste Anlage an dem einzelnen Führungsseil 31 gebracht werden können.

Jenseits der Seilrolle 57 läuft das zum Niederziehen dienende Seil 54 nach oben und über eine weitere Seilrolle 63, die auf dem freien Ende des Arms 33 drehbar gelagert ist, und von dort aus zu einer auf dem Deckteil 35 des Fahrzeugs 11 angeordneten Hebevorrichtung bzw. einer kraftbetätigten Winde 64. Der Arm 33 ist fest mit der Kolbenstange 65 eines hydraulischen Kolbens verbunden, der in einem an der Arbeitsplattform 18 befestigten Zylinder 66 arbeitet. An dem Zylinder 66 ist ein hydraulischer Akkumulator 67 befestigt, der auf bekannte Weise so mit dem Innenraum des Zylinders verbunden ist. daß die Kolbenstange 65 -to nach oben vorgespannt ist, um eine vorbestimmte Zugkraft sowohl auf das über die Seilrolle 32 laufende einzelne Führungsseil 31 als auch auf das über die Seilrolle 63 laufende, zum Niederziehen dienende Seil 54 aufzubringen.

F i g. 4 und 5 veranschaulichen schematisch die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung. F i g. 4 zeigt die relative Stellung der verschiedenen Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung für den Fall, daß das Fahrzeug 11 unter der Einwirkung von Wellen oder anderen Einflüssen seine tiefste Lage einnimmt, d. h. wenn sich das Fahrzeug in seinem kleinsten Abstand von der Unterwasser-Bohrlochkopfkonstruktion 21 befindet Fig.5 zeigt dagegen das Fahrzeug 11 in seiner höchsten Stellung, bei der ein maximaler Abstand zwischen dem Fahrzeug und der Bohrlochkopfkonstruktion 21 vorhanden ist Es sei bemerkt, daß in beiden Fällen die Bohrlochkopf-Anschlußvorrichtung 42 im wesentlichen durch die gleiche mit X bezeichnete Strecke von der Bohrlochkopfkon- «> struktion 21 getrennt ist Dies ist in erster Linie darauf zurückzuführen, daß die vorstehend beschriebene, das Kolbenteil 65, den Zylinder 66 und den Akkumulator 67 umfassende Anordnung im wesentlichen als eine pneumatische Feder arbeitet die es dem Arm 33 "5 ermöglicht, sich gegenüber dem Zylinder 66 nach außen oder innen zu bewegen. Diese Anordnung hält das einzelne Führungsseil 31 ohne Rücksicht auf die Aufwärts- und Abwärtsbewegungen des Fahrzeugs 11 ständig gespannt, wobei sich das Kolbenteil 65 in dem Zylinder 66 hin- und herbewegt, um diese Bewegungen des Fahrzeugs auszugleichen. Jeder bestimmte Punkt, z. B. der Punkt A auf dem einzelnen Führungssteil 31, behält daher gegenüber dem Meeresboden 13 seine Lage im wesentlichen unverändert bei. Wie schon beschrieben, sind die Seilrolle 32 für das einzelne Führungsseil 31 und die Seilrolle 63 beide auf dem Arm 33 drehbar gelagert. Daher wird ein bestimmter Punkt, z. B. der Punkt B auf dem zum Niederziehen dienenden Seil 54 zwischen der Seilrolle 63 und der Seilrolle 57 eine im wesentlichen unveränderliche Lage sowohl gegenüber dem Punkt A auf dem Führungsseil 31 als auch gegenüber dem Meeresboden 13 auch dann einnehmen, wenn sich das Fahrzeug 11 nach oben oder unten bewegt.

Da die auf das Kolbenteil 65 aufgebrachte pneumatische Kraft etwas größer ist als die auf den Kolben 39 wirkende Kraft, behält das Unterwasserstandrohr 36 seine Lage gegenüber dem Meeresboden 13 bei, während es sich bei Aufwärts- und Abwärtsbewegungen des Fahrzeugs gegenüber dem Fahrzeug bewegt. Daher wird die am unteren Ende des Standrohrs 36 aufgehängte Anschlußvorrichtung 42 trotz der Bewegungen des Fahrzeugs 11 in einem im wesentlichen festen Abstand X von der Unterwasser-Bohrlochkopfbaugruppe 21 gehalten. Wenn die Anschlußvorrichtung 42 und das Standrohr 36 auf die Bohrlochkopfbaugruppe 21 abgesenkt werden sollen, wird die Winde 64 auf dem Fahrzeug 11 betätigt, um das zum Niederziehen dienende Seil 54 einzuholen. Da die Zugkraft der Winde 64 größer ist als die durch den Kolben 39 auf das Standrohr 36 aufgebrachte, nach oben wirkende Kraft, werden das Standrohr 36 und die Anschlußvorrichtung 42 nach unten gezogen, bis zunächst das Führungsgehäuse 53 (Fig. 1) auf die einzelne Führungssäule 30 aufgeschoben wird. Beim weiteren Herablassen des Standrohrs 36 wird die Anschlußvorrichtung 42 auf den Führungsdorn 28 der Bohrlochkopfbaugruppe 21 aufgeschoben. Die einzelne Führungssäule 30 und das Führungsgehäuse 53 sind vorzugsweise mit einer nicht dargestellten Orientierungsvorrichtung versehen, die z. B. mit Schlitzen zusammenarbeitende Führungsbolzen umfaßt, um zu gewährleisten, daß die Anschlußvorrichtung 42 die richtige Stellung gegenüber dem Führungsdorn 28 einnimmt, bevor diese Teile in Eingrifl miteinander gebracht werden. Da diese Vorrichtung nicht einen Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, dürfte sich eine nähere Beschreibung erübrigen.

Nachdem die Bohrlochkopf-Anschlußvorrichtung 42 durch bekannte Verankerungsvorrichtungen an dem Führungsdorn 28 befestigt worden ist, wird die Spannung der Führungsseile 43 und 44 beseitigt, so daß die Verankerungsteile 47 und 48 herabfallen und auf die Führungssäulen 24 und 25 gleiten, um eine feste Verbindung zwischen den Führungssäulen und der Seilen 43 und 44 herzustellen. Wie schon erwähnt, bildet auch dieses Merkmal nicht einen Gegenstand dei vorliegenden Erfindung, und es wurde nur zui Erleichterung des Verständnisses der Erfindung beschrieben.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herabziehen eines Unterwasser-Standrohrs von einer schwimmenden Plattform zu einem Unterwasser-Bohrlochkopf, mit einer auf der Plattform angeordneten, am oberen Standrohrende befestigten und dieses nach oben vorspannenden nachgiebigen Unterstützung, einer im festen Abstand vom Bohrlochkopf gehaltenen Seilrolle und einem über diese und über eine auf der Plattform angeordnete Seilrolle geführten Zugseil, dessen eines Ende mit dem Standrohr und dessen anderes Ende mit einer auf der Plattform angeordneten Seilwinde verbunden ist und mittels welchem das Standrohr entgegen der Kraft der nachgiebigen Unterstützung nach unten ziehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Unterstützung eine das Standrohr (36) mit einer im wesentlichen konstanten Vorspannkraft beaufschlagende hydraulische Spannvorrichtung (37) ist, und daß an der Plattform (11) eine weitere Spannvorrichtung angeordnet ist, von der die das Zugseil (54) auf der Plattform (11) führende Seilrolle (63) und eine weitere Seilrolle (32) gehalten sind, über die ein am Bohrlochkopf (21) befestigtes Führungsseil (31) geführt ist, dessen anderes Ende mit einer weiteren Seilwinde (34) auf der Plattform (11) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im festen Abstand vom Bohrlochkopf (21) gehaltene Seilrolle (57) für das Zugseil (54) vom Führungsteil (31) getragen ist.