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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bohranlage bzw. Bohrvorrichtung,
insbesondere eine Tiefbohrvorrichtung, die im Offshore-Bereich zum
Einsatz gelangt, und ein Montageverfahren für diese, wobei
der Einsatz dieser Tiefbohrvorrichtung bevorzugt beim Vertikalbohren
zur Erschließung von Lagerstätten erfolgt. Der
Begriff „Lagerstätte” beinhaltet dabei
insbesondere das Vorkommen eines Stoffes in flüssiger,
gasförmiger oder fester Form oder das Vorliegen von energetisch
nutzbaren Verhältnissen in geologischen Strukturen, insbesondere in
Bezug auf Erdöl, Erdgas und geothermische Energie.
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Stand der Technik
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Das
Vertikalbohren gelangt zur Ausbeutung von Öl- und Gasfeldern
aber auch bei der Gewinnung geothermischer Energie zum Einsatz.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vertikalbohranlage vom Typ VDD
370 der Max Streicher GmbH & Co.
KG aA bekannt, die in 1 beispielhaft wiedergegeben
ist und nachfolgend kurz beschrieben ist.
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Der
Bohrmast 1 ist an einem Schwenklager 2 gelagert,
um in Bezug auf die Bohrplattform 4 verschwenkbar zu sein.
Dadurch lässt sich eine einfache und sichere Montage des
Bohrmastes 1 umsetzen. An den Bohrmast 1 ist ein
vertikal beweglicher Vorschubschlitten 6 befestigt, der
ein Aufnahmevorrichtung 8 für Bohrstangen aufweist.
Die Bohrstangen 10 werden über einen Pipehandler 12 zugeführt
und an der Aufnahmevorrichtung 8 befestigt und anschließend
in das Bohrloch eingebracht. Die Bohrplattform 4 ist auf
einem Unterbau 14 angeordnet, der eine Mehrzahl von Segmenten 16 aufweist,
die nebeneinander und übereinander gestapelt sind.
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Eine
derartige Anlage ist in den PCT-Anmeldungen
PCT/EP2005/000452 ,
PCT/EP2005/000453 ,
PCT/EP2005/000454 und
PCT/EP2005/000455 beschrieben.
Ein Einsatz dieser Bohranlage ist auch im Offshore-Bereich möglich.
Dabei wird die Bohranlage entweder im zusammengebauten Zustand an
den Bohrplatz gebracht oder während der Schleppzeit zumindest
teilweise zusammengebaut.
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Während
die genannte Offshore-Bohranlage dafür vorgesehen ist,
an einem Standort neu errichtet zu werden, bestehen bei der heutigen
Offshore-Ausbeutung von Öl- und Gasfeldern zunehmend Probleme
darin, dass die Bohranlagen existierender Plattformen technisch
veraltet und häufig nicht mehr in Betrieb genommen werden
können, jedoch die Ausbeutung unter Verwendung bestehender
Bohrlöcher gewünscht wird.
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Der
Abbau vorhandener Bohranlagen und die Neuerrichtung von Bohranlagen
ist zeit- und kostenintensiv, insbesondere aufgrund der großen, über See
mit Spezialschiffen zu verbringenden Bestandteile der Bohranlage
und der Vielzahl an auszuführenden Verbindungsvorgängen,
insbesondere von Schweißvorgängen.
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Darüber
hinaus sind Platzbegrenzungen, insbesondere bei der Errichtung von
neuen Bohrmasten, auf bestehenden Plattformen vorhanden. Wenn ein
teleskopartiger Bohrmast verwendet wird, ergeben sich Nachteile
bei der gleichmäßigen Führung eines Vorschubschlittens
und in Bezug auf die Stabilität unter schwierigen Witterungsverhältnissen
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Bohranlage vorzusehen, mit der ein
ein schneller Transport und ein schneller Zusammen- und Abbau möglich sind
und die den strengen Sicherheitsvorschriften bei Offshore-Bohranlagen,
beispielsweise in Bezug auf den Norsok-Standard, Rechnung tragen.
Darüber hinaus soll ein Montageverfahren für eine
derartige Bohranlage vorgesehen, durch das ein schnelles und sicheres
Errichten und Abbauen der Bohranlage ermöglicht wird.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Bohranlage nach Anspruch 1 und Montageverfahren
nach Anspruch 7 und 11 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird
eine Bohranlage zum Einsatz auf einer Bohrplattform mit einem, mit
einem Vorschubschlitten versehenen, zumindest zwei Segmente aufweisenden
Bohrmast vorgesehen, der in einer solchen Weise errichtbar ist,
dass zumindest ein Segment mittels des Vorschubschlittens aufwärts bewegt
wird. Dadurch kann eine Bohranlage auch auf engem Raum realisiert
werden und kann das Errichten des Bohrmastes mit geringem Platzbedarf
erfolgen. Aufgrund der Verwendung des Vorschubschlittens zur Aufwärtsbewegung
kann auf eine Krananlage zur Errichtung des vollständigen
Bohrmastes verzichtet werden und können somit Kosten eingespart
werden.
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Es
wird bevorzugt, dass das mittels des Vorschubsschlittens aufwärts
bewegbare Segment zumindest eine Zahnstange zum Eingriff mit dem
Vorschubschlitten aufweist. Dadurch kann mit geringem mechanischem
Aufwand unter Verwendung von zum Beispiel Zahnrädern am
Vorschubschlitten die Aufwärtsbewegung des Segmentes erfolgen
und kann somit auf zusätzliche Einrichtungen zur Errichtung des
Bohrmastes verzichtet werden.
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Der
Bohrmast kann an einem Unterbau angebracht sein und zumindest ein
Segment vor der Aufwärtsbewegung mittels des Vorschubschlittens
in den Unterbau einbringbar sein. Somit ist die erfindungsgemäße
Bohranlage nicht nur bei einem Vorsehen des Bohrmastes oberhalb
eines Extra-Zwischendecks einsetzbar, sondern kann auf einer bestehenden
Bohrplattform ein Unterbau vorgesehen werden, in dem das Segment
vor seiner Aufwärtsbewegung einbringbar ist. Somit bedarf
es zur Errichtung des Bohrmastes lediglich der Grundfläche
des Unterbaus.
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Der
Unterbau kann eine Aussparung ausweisen, in die ein Mastsegment
einbringbar ist und oberhalb von der das Mastsegment am Unterbau
befestigbar ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass sich
bereits beim Einbringen des Mastsegmentes dieses unterhalb der späteren
Position befindet und ein Verschieben des Vorschubschlittens zusammen mit
dem Mast zum vollständigen Errichten des Bohrmastes vermieden
wird.
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Der
erfindungsgemäße Bohrmast weist bevorzugt vier
Mastsegmente auf, von denen zumindest drei durch den Vorschubschlitten
aufwärts bewegbar sind. Diese Unterteilung des Mastes ermöglicht
es, dass eine einfache Transportierbarkeit des Bohrmastes, beispielsweise
mit einer Massenbegrenzung von bzw. gleich 25 Tonnen, stärker
bevorzugt 22 Tonnen, bzw. 17 Tonnen, 15 Tonnen und am stärksten
bevorzugt 11 Tonnen umgesetzt werden kann und neben einer einfachen
Montage des Bohrmastes ein einfacher Transport der Bohrsegmente zur
Bohrplattform umsetzbar ist.
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Erfindungsgemäß wird
ein Montageverfahren für einen zumindest zwei Segmente
aufweisenden Bohrmast vorgesehen, das die Schritte aufweist: Fixieren
eines Vorschubschlittens, Vorsehen eines Mastsegment unterhalb des
Vorschubschlittens und Aufwärtsbewegen des Mastsegments
durch den Vorschubschlitten. Auf diese Weise ist ein einfaches Montageverfahren
für den Bohrmast bei geringem Platzbedarf und ohne zusätzliche
Einrichtungen umsetzbar.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Montageverfahren wird bevorzugt,
dass vor dem Vorsehen des nachfolgend als zweites Mastsegment bezeichneten Mastsegments
ein erstes Mastsegment am Vorschubschlitten angebracht wird. Dieses
Mastsegment kann auf beliebige Art am Vorschubschlitten angebracht
werden, beispielsweise durch eine Krananlage, die aufgrund der geringen
Höhe des Mastsegments nur eine geringe Höhe aufweisen
muss und nur eine geringe Tragkraft haben muss. Das erste Segment
kann auch auf beliebige Art zum Vorschubschlitten geführt
werden. Dadurch lässt sich ein einfacher Zusammenbau bei
geringem Platzbedarf umsetzen.
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Es
wird bevorzugt, wenn der Bohrmast an einem Unterbau montiert wird
und vor dem Schritt des Fixierens des Vorschubschlittens der Unterbau
vorgesehen wird, an dem der Bohrmast anschließend fixiert
wird. Auf diese Weise kann alternativ zum Vorsehen eines Bohrmastes
oberhalb eines Extra-Zwischendecks ein Unterbau vorgesehen werden,
so dass die Montage des Bohrmastes komplett oberhalb der Bohrplattform
erfolgen kann. Somit kann eine Vielzahl an konstruktiven Besonderheiten
der Bohrplattform Rechnung getragen werden.
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Das
Aufwärtsbewegen des Mastsegments kann über zumindest
an einem Mastsegment angebrachte Zahnstangen ausführbar
sein. Somit kann durch einfache mechanische Kraftübertragungseinrichtungen
ein Errichten des Mastes umgesetzt werden.
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Der
Unterbau ist vorzugsweise in Bezug auf die Bohrplattform verschiebbar.
Somit kann auch ein mobiler Bohrmast mit einem einfachen und platzsparenden
Errichtungsvorgang aufgebaut werden.
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Erfindungsgemäß wird
ein Montageverfahren vorzugsweise als Weiterführung des
vorstehend beschriebenen Montageverfahrens für einen zumindest
zwei Etagen aufweisenden Unterbau einer Bohranlage vorgesehen sein,
bei der der Unterbau in Bezug auf die Bohrplattform verschiebbar
ist und bei dem der Unterbau etagenweise aus Einzelelementen zusammengebaut
wird, deren jeweilige Masse ein Massengrenzwert von unterhalb von
bzw. gleich 25 Tonnen, vorzugsweise 11 Tonnen nicht überschreitet. Der
modulare Aufbau im Zusammenhang mit einem einfachen Errichtungsverfahren
für den Bohrmast erlaubt ein kostengünstiges Zusammensetzen
der Bohranlage und vorzugsweise gleichzeitig einen platzsparenden
und kostengünstigen Errichtungsvorgang für den
Bohrmast.
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Darüber
hinaus wird bevorzugt, dass der Unterbau etagenweise zusammen mit
einer gemeinsamen mit dem Unterbau in zumindest eine Richtung gemeinsam
verschiebbaren hydraulischen Versorgungseinrichtung zusammengebaut
wird. Das etagenweise Errichten ermöglicht einen schnellen
Errichtungsvorgang für die Bohranlage, da gleichzeitig an
unterschiedlichen Abschnitten im Unterbau bzw. in der hydraulischen
Versorgungseinrichtung Arbeiten ausgeführt werden können.
Statt oder in Ergänzung zur hydraulischen Versorgungseinrichtung
können auch Spülungspumpen und/oder eine Spülungsaufbereitungseinrichtung
und/oder der Spülungstank zusammen mit dem Unterbau verschiebbar
sein. Somit kann eine kompakte Anlage umgesetzt werden, bei der
wichtige Funktionselemente auch bei einer Verschiebung des Bohrmastes
den gleichen Standort zum Bohrmast behalten.
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Erfindungsgemäße
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben,
in denen
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1 eine
Bohrvorrichtung nach dem Stand der Technik zeigt,
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2 eine
schräge Draufsicht von links der erfindungsgemäßen
Bohranlage zeigt,
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3 eine
Draufsicht auf die erfindungsgemäße Bohranlage
zeigt,
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4 eine
Ansicht von links auf die erfindungsgemäße Bohranlage
zeigt,
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5 eine
Ansicht von vorn auf die erfindungsgemäße Bohranlage
zeigt,
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6 einen
Ausschnitt einer Ansicht von links der erfindungsgemäßen
Bohranlage zeigt,
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7 einen
Ausschnitt der Draufsicht auf die erfindungsgemäße
Bohranlage zeigt,
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8 eine
Ansicht des oberen Mastendes mit Topdrive und Führung für
die Schleppkette der erfindungsgemäßen Bohranlage
zeigt,
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9 einen
Ausschnitt der Vorderansicht auf die erfindungsgemäße
Bohranlage zeigt,
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10 eine
vergrößerte Ansicht des Ausschnitts auf der Vorderansicht
der erfindungsgemäßen Bohranlage zeigt,
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11A eine Ansicht von links auf die Spülungsaufbereitung
und die Hydraulikaggregate zeigt, 11B eine
Draufsicht auf Spülungsaufbereitung und die Hydraulikaggregate
zeigt, 11C eine Schnittansicht an der
Linie A-A aus 11A zeigt, 11D eine Schnittansicht an der Linie B-B aus 11A und 11E eine
Schnittansicht an der Linie C-C in 11A zeigt,
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12A eine Schnittansicht durch einen Generator
der erfindungsgemäßen Bohranlage zeigt, 12B eine geschnittene Draufsicht auf die Generatoren
der erfindungsgemäßen Bohranlage zeigt, 12C eine Schnittansicht an der Linie D-D der Generatoren
zeigt und 12D eine Schnittansicht an der
Linie E-E in 12B der Generatoren der erfindungsgemäßen
Bohranlage zeigt,
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13 eine
perspektivische Draufsicht auf den Unterbau von links hinten zeigt,
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die 14A–D Montageschritte zum Errichten des
Unterbaus, der Spülungsaufbereitung und der Hydraulikaggregate
zeigt,
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die 15A–C Schritte im Montageverfahren für
den Bohrmast zeigen,
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die 16A–D Schritte zum Montieren des Pipehandlers,
der Kräne und des Racks für die Bohrstangen zeigen.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Eine
Offshore-Vertikal-Tiefbohranlage entsprechend der vorliegenden Erfindung
ist in 2 in der Schrägansicht von links gezeigt.
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Die
Offshore-Vertikal-Tiefbohranlage 20 befindet sich auf einer
Unterstruktur, z. B. auf einer Bohrplattform 22, die, wie
es in 2 gezeigt ist, einen beispielsweise durch Stützen 24 erhöhten
Bohrplattformabschnitt 26 haben kann. Die Bohrplattform 22 weist
eine Längsrichtung X und eine Querrichtung Y auf. Parallel
zur Anordnung der Bohrlöcher befinden sich vorzugsweise
2 Führungsschienen 28a und 28b. Auf den
Führungsschienen 28a, 28b befinden sich
die Bohreinheit 32 und die Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34.
Die Einheiten 32 und 34 sind auf den Führungsschienen 28a, 28b in
Querrichtung Y verschiebbar ausgebildet.
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Das
Bohrmodul 32 ist über einen Rahmen 36 auf
die Führungsschienen 28a, 28b aufgebracht,
auf dem das Bohrmodul 32 in Längsrichtung X der
Bohrplattform verschiebbar ist. Auf diese Weise kann die Bohreinheit über
einem gewünschten Bohrloch 30 durch Verschiebung
sowohl in X- als auch in Y-Richtung positioniert werden. Die Hydraulik-
und Aufbereitungseinheit 34 ist über Rahmenelemente 37a, 37b auf
die Führungsschienen 28a, 28b aufgebracht.
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Um
unterschiedlichen Positionen der Bohrlöcher 30 Rechnung
zu tragen, können die Positionen von Bohreinheit 32 und
Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 vertauscht werden.
In 5 ist eine Vorderansicht der Bohreinheit 32 und
der Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 in der in 2 gezeigten
Position dargestellt. Bei vertauschten Einheiten 32 und 34 befindet
sich im Gegensatz zu 5 dann die Bohreinheit 32 auf
der linken Seite, während die Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 auf
der rechten Seite angeordnet ist.
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Zughörig
zu der Bohranlage sind der hydraulische Druckspeicher 38 für
den Blow-Out-Preventer, eine elektronische Steuereinrichtung 40,
elektrische Energieverteilermodule 42a, 42b und
Generatoren 44a und 44b vorgesehen. Der Bohreinheit 32 und
der Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 wird die elektrische
Energie von der elektronischen Steuereinrichtung 40 und
den elektrischen Energieverteilermodule 42a, 42b zugeführt.
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3 ist
eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Tiefbohranlage 20 dargestellt.
Wie 3 entnehmbar ist, ändert sich bei einer
Bewegung der Bohreinheit 32 und der Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 auf
den Führungsschienen 28, 28b in Y-Richtung
der Relativabstand zu den elektrischen Energieverteilermodule 42a, 42b und
der elektronischen Steuereinrichtung 40. Zur Berücksichtigung der Änderung
dieses Relativabstands werden in der vorliegenden Erfindung nicht
dargestellte Führungsketten zum Einsatz gebracht, so dass
bei unterschiedlicher Relativposition der Einheiten 32 und 34 auf
der Bohrplattform 22 eine sichere Energieversorgung von
den Einrichtungen 40, 42a, 42b gewährleistet
ist.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Tiefbohranlage besteht darin, dass diese
modular zusammengesetzt ist. Dabei werden Anforderungen an durch
Plattformkräne zu bewegende Lasten Rechnung getragen. Beispielsweise
kann die obere Grenze für alle zu transportierenden Einzelelemente,
aus denen die Bohranlage zusammengesetzt ist, 20 t oder 17 t, 15 t,
13 t, oder bevorzugt 11 t betragen. Das Einhalten der Maximalgrenze
für die Masse der Einzelelemente bzw. Module ermöglicht
es, dass mit herkömmlichen Plattformkränen die
Einzelelemente für die erfindungsgemäße
Bohranlage be- und entladen werden können. Darüber
hinaus werden zur Verbindung der Einzelelemente mechanische Verbindungseinrichtungen
für die Montage auf der Bohrplattform 22 ohne
Schweißen bevorzugt.. Der Einsatz herkömmlicher
Transportschiffe zum Transport der Einzelelemente ermöglicht
ferner, dass die Module auch bei schwierigen Wetterlagen und stärkerem
Seegang zur Bohrplattform befördert werden können.
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Nachfolgend
werden auch unter Bezugnahme auf die in 4 gezeigte
Seitenansicht von links, die in 6 gezeigte
vergrößerte Darstellung der Seitenansicht von
links, die in 5 gezeigte Vorderansicht und
die in den 8 bis 10 gezeigten Einzelheiten
aus der Vorderansicht aus 5, auf die
Draufsicht von 3 und die in 7 gezeigten Einzelheiten
dieser Draufsicht aus 3 sowie unter Bezugnahme auf
die Detailansichten aus 11 der Aufbau
der Bohreinheit 32 und der Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 erläutert.
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Die
Bohreinheit 32 ist in der Gesamtansicht 5 entnehmbar
und weist auf dem Rahmen 36 einen Unterbau 46 auf,
auf dem sich die 10 entnehmbare Arbeitsbühne 48 befindet.
Oberhalb der Arbeitsbühne 48 erstreckt sich von
dieser im Wesentlichen senkrecht der Bohrmast 50. Unmittelbar
oberhalb der Arbeitsbühne 48 sind Windschutzelemente 52a, 52b vorgesehen
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Der
Unterbau 46 weist, wie es auch der Ansicht von links hinten
aus 13 entnehmbar ist, im vorliegenden Ausführungsbeispiel
3 Etagen auf, die über Wendeltreppen miteinander verbunden
sind. Im Unterbau 46 ist der Blow.out-Preventer 54 angeordnet
Der Trip-Tank 56 ist oberhalb des Blow-out-Preventer 54 vorgesehen.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf das Vorsehen des
Unterbaus mit 3 Etagen und das Vorsehen von Wendeltreppen zur Verbindung
der Etagen beschränkt, sondern es kann eine beliebige,
an die Bohranforderungen angepasste Etagenanzahl mit auch beispielsweise
einer Leiterverbindung zwischen den Etagen vorgesehen werden.
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Der
Bohrmast 50 weist in der in 5 gezeigten
Ausführung vier Einzelsegemente 58a–d
auf, die mechanisch miteinander verbunden sind. Durch die Erfinder
wurde herausgefunden, dass diese Unterteilung des Bohrmastes 50 in
Segmente für ein Errichten auf Offshore-Plattformen von
Vorteil ist. Einzelheiten zum Montageverfahren des Bohrmastes werden
weiter unten näher ausgeführt.
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Am
Bohrmast 50 sind in seiner Längsrichtung Z Zahnstangen 59 und
Laufschienen angebracht, an denen ein in 8 näher
gezeigter Vorschubschlitten 60 in Längsrichtung
Z verfahrbar ist, Dabei wird zumindest ein Zahnrad am Vorschubschlitten 60 durch
zumindest einen Vorschubmotor angetrieben. Ferner sind am Vorschubschlitten
Haltebremsen ausgebildet, über die der Vorschubschlitten 60 am
Bohrmast 50 ortsfest angeordnet werden kann. Der Vorschubschlitten 60 weist
ferner einen Drillmotor 62 mit Aufnahmevorrichtung 8 zum
Anbringen der Bohrstangen sowie einen Stabschaft 65 mit angebrachtem
Elevator 64 auf. Dieser Stabschaft 65 dient zum
schnellen Entfernen des Bohrgestänges aus dem Bohrloch
und erneuten Einbringen von diesem bis auf die bereits gebohrte
Tiefe. Während des Bohrvorgangs, bei dem das Drehmoment
vom Drillmotor 62 über die Aufnahmevorrichtung 8 auf
den im Bohrloch befindlichen Bohrkopf aufgebracht wird, wird der
Stabschaft 65 mit dem Elevator 64 weggeschwenkt.
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Die
Leitungen zur Versorgung des Drillmotors 62 und Vorschubschlittens 60 sind
an einem Führungselement 70 befestigt, das sich
bei am Bohrmast 50 oben befindlichem Vorschubschlitten 60 über
das obere Segment 58a des Bohrmastes hinaus erstreckt.
Wie es der in 4 gezeigten Ansicht von links
entnehmbar ist, weist das Führungselement 70 ein
Segment mit einer Längserstreckung in Längsrichtung
X auf, wodurch mehrere Hydraulikleitungen für den Drillmotor 62 nebeneinander
nur mit geringer gegenseitiger Beeinflussung gehalten werden können.
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Wie
es den 9 und 10 entnehmbar sind, sind am
Bohrmast 50 benachbart zur Arbeitsbühne 48 eine
Bohrstangenhandhabevorrichtung 66 und eine Verschraubeinrichtung 68 vorgesehen.
An der Arbeitsbühne 48 ist ein nicht dargestellter
Keil bzw. ein Keilsystem befestigt, über die/das die bereits in
das Bohrloch eingebrachten Bohrstangen während des Verschraubens
gehalten werden können. Zum Anbringen einer weiteren Bohrstange
wird diese über die Bohrstangen-Handhabevorrichtung 66 senkrecht über
der in das Bohrloch eingebrachten Bohrstange angeordnet und vermittels
der Verschraubeinrichtung 68 verschraubt. Die verschraubten
Bohrstangen werden dann über den Drillmotor 62 am
Vorschubschlitten 60 angetrieben, so dass die über
die Bohrstangen-Handhabevorrichtung 66 angebrachte Bohrstange
in das Bohrloch einbringbar ist. Die Verwendung der Bohrstangen-Handhabevorrichtung 66 wird
detaillierter weiter unten dargestellt.
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Das
Anbringen der Bohrstangen wird über eine Steuerkabine 72,
die benachbart zur Arbeitsbühne 48 vorgesehen
ist, überwacht. Die Steuerkabine 72 weist bevorzugt
zwei Arbeitsplätze auf, über die die gleichen
Bedienaufgaben umsetzbar sind. Diese Redundanz weist auf einen zweiten,
optional erzielbaren Vorteil der Erfindung hin, dass bevorzugt zumindest
zentrale Einrichtungen bei der erfindungsgemäßen
Offshore-Vertikal-Tiefbohranlage 20 redundant vorgesehen
sind, so dass bei dem Ausfall von einer Einrichtung über
die zweite Einrichtung mit identischer Grundfunktion der Betrieb
der Tiefbohranlage aufrecht erhalten werden kann. Auf diese Weise
wird eine hohe technische Gesamtverfügbarkeit der Bohranlage
erreicht, was insbesondere bei Offshore-Anlagen von Vorteil ist,
wo einmal notwendige Reparaturen immer mit einem großem
Zeit- und Kostenaufwand verbunden sind.
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Nun
wir die Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 auch in
Bezug zur Bohreinheit 32 näher erläutert.
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Wie
es der Vorderansicht in 9, der Ansicht von links aus 11A und der geschnittenen Draufsicht in 11E entnehmbar ist, sind auf den zwei nebeneinander in
einem vorbestimmten Abstand a angeordneten, im Wesentlichen rechteckigen Rahmenelementen 37a, 37b,
die sich jeweils in der Längsrichtung X der Bohrplattform 22 erstrecken, vier
Quermodule 74a–d vorgesehen, die parallel angeordnet
sind. Jedes dieser Quermodule 74a–d weist einen
jeweiligen Rahmen 75a–d auf, in den eine jeweilige
Spülpumpe 76a–d mit Getriebe eingebracht ist.
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Herkömmlicherweise
werden weniger als 4 Spülpumpen bei einer Vertikalbohranlage
eingesetzt. Im vorliegenden Fall hat es sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt,
vier Spülpumpen zu verwenden. Aufgrund der von den Erfindern
vorgeschlagenen Massenbeschränkung für die Einzelelemente
wird jeder der Rahmen 75a–d einzeln und jede der
Spülpumpen 76a–d transportiert. Dabei
werden die Spülpumpen mit Getriebe vorzugsweise so ausgewählt,
dass die jeweilige Pumpenmasse unterhalb der Massenbeschränkung,
beispielsweise 11 t liegt. Mit dem Vorsehen von vier Spülpumpen
kann darüber hinaus das Konzept der Erfinder, die Einrichtungen
bei der Bohranlage redundant auszubilden, umgesetzt werden.
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Auf
die vier Quermodule 74a–d sind in Längsrichtung
X zwei Längsmodule 78a, 78b aufgebracht,
in denen sich die Tanks für die Bohrspülung befinden.
Eine Schnittansicht der Tanks ist in 11D mit
dem Schnitt B-B in 11A wiedergegeben. Auch hier
wird die redundante Ausbildung der Einrichtungen bevorzugt. Ferner
ist das Vorsehen von zwei Tanks mit unterschiedlichem Fassungsvermögen
im Längsmodul 78a und von drei Tanks im Längsmodul 78b nur
beispielhaft und es kann eine beliebige Tankkonfiguration, die mit
den Spülpumpen 78a–d abgestimmt ist,
in den Längsmodulen zum Einsatz gelangen. Die zwei Längsmodule 78a, 78b haben
einen Abstand b zueinander und können durch eine Brücke
miteinander verbunden sein. Der Abstand b ist durch sicherheitstechnische Überlegungen
bedingt. Andrerseits soll eine kompakte Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 vorgesehen sein.
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Auf
den Längsmodulen 78a, 78b befinden sich
zwei Längsmodule 80a, 80b. Im Längsmodul 80a befindet
sich, wie es der Schnittansicht A-A in 11C entnehmbar
ist, die Siebeinheit, während im Längsmodul 80b die
Hydraulikaggregate 82, 84 für den Drillmotor 62,
genauer gesagt zum Rotieren und zum Verfahren von Aufnahmevorrichtung 8 und
Vorschubschlitten 60, vorgesehen sind.
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Die
vorstehend beschriebene Ausgestaltung der Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 ist
jedoch nur ein Beispiel und es kann eine beliebige Abwandlung hinsichtlich
der Anzahl und der Funktion der Module bzw. Einzelelemente dieser
Einheit 34 vorliegen. Zwar ist es unter energetischen Gesichtspunkten günstig,
die Hydraulik für den Vorschubschlitten 60 in den
obersten Modulen vorzusehen. Doch auch diese kann an beliebiger
Stelle in der Einheit 34 vorgesehen sein. Darüber
hinaus kann die Spülungsaufbereitung stationär
auf der Bohrplattform 22 ausgebildet sein.
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In
der Ansicht von links in 6 sind die Brücken 87 wiedergegeben, über
die die Quermodule 74a–d und die Längsmodule 78a–d
zugänglich sind.
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Das
gemeinsame Vorsehen und das gemeinsame Bewegen der Bohreinheit 32 und
der Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 stellt einen
Unterschied zu herkömmlichen stationären Onshore-Tiefbohranlagen
dar, bei denen die Tankanlage, die Spülpumpen und die Hydraulikaggregate
zum Antrieb des Topdrives zumindest teilweise stationär in
Bezug auf die Bohrplattform 22 untergebracht sind.
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Den
Hydraulikaggregaten in der Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 wird
die elektrische Energie von den elektrischen Energieverteilermodule 42a,
b und den Generatoren 44a, 44b zugeleitet. Auch
ist es möglich, dass Steuersignale für die Hydraulikaggregate
in der elektronischen Steuereinheit 40 erzeugt werden und
der Einheit 34 zugeführt werden.
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Auch
die elektrischen Energieverteilermodule 42a, b, die Generatoren 44a, 44b und
die elektronische Steuereinheit 40 sind entsprechend der
Masseeinschränkung für Einzelelemente der Bohranlage konstruiert.
Dieses ist beispielhaft unter Bezugnahme auf einen Generator 44a in
den 12A bis 12D gezeigt,
wobei 12A eine geschnittene Seitenansicht
des Generators 44a darstellt, 12B eine
geschnittene Draufsicht, 12C eine
Schnittansicht an der Linie D-D in 12A und 12D eine Schnittansicht E-E in 12B.
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Herkömmlicherweise
sind die Generatoren für Offshore-Anlage als einstückige
Module ausgebildet. Bei der vorliegenden Erfindung wurde zum Einhalten
der durch die Erfinder als vorteilhaft erkannte Massebeschränkung
auf beispielsweise 11 t das Generatormodul 44a in vier
Module 86a–d unterteilt. Im Modul 86a sind
Wärmetauscher 88 für die Wärmeübertragung
von Motor-, Generator-, Diesel- und Restwärme und ein Kraftstofftank 90 vorgesehen.
Im Modul 86b befindet sich der Antriebsmotor für
den Generator, der ebenfalls so bemessen ist, dass dieser zumindest
ohne den Rahmen des Moduls 86b die festgelegte Massengrenze
von beispielsweise 11 t nicht überschreitet. Es wird vorzugsweise
ein Antriebsmotor mit einer Leistung oberhalb von 1000 kW bevorzugt.
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Da,
wie es 5 entnehmbar ist, vier Generatoren 44a–d
zum Einsatz kommen können, wird somit die Mindestleistung
der Generatoren über 4000 kW liegen. Es kann jedoch eine
beliebige andere, an die notwendigen Bohrarbeiten angepasste Leistung mit
einer beliebigen Anzahl von Generatoren vorgesehen werden. Auch
die Generatoren sind bevorzugt redundant ausgebildet, so dass bei
Havariefällen das Bohrloch mit verringerter Leistung gesichert
werden kann.
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Im
Modul 86c befindet sich der Generator mit entsprechender
Wärmeabführung, während das Modul 86d eine
Eingangsschleuse 92 und ein Steuerungsfeld 94 aufweist.
Durch diese modulartige Ausgestaltung ist eine Zerlegung in Funktionsblöcke
bei gleichzeitiger Sicherstellung einer an die Anforderung von Offshore-Plattformen
angepassten Leistung des Generators erfolgt.
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In
den elektrischen Energieverteilermodule 42a, b, die ebenfalls
im Hinblick auf die Massenbeschränkung modular ausgebildet
sind, befinden sich elektrische Einrichtungen, um an entsprechenden Anschlüssen
die elektrischen Abnehmer der Bohranlage zu speisen, beispielsweise
befinden sich dort die Frequenzumrichter für die Hydraulikpumpen
in der Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 und die Leistungsschalter.
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Durch
die elektronische Steuereinheit 40 werden die Steuersignale
für den Bohrprozess zur Verfügung gestellt und
die Signalaufbereitung von und zur Steuerkabine 72 vorgenommen.
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In 2 nicht
dargestellt ist die Kraftstofftankanlage zu Versorgung der Generatoren.
Der Kraftstoff, vorzugsweise Diesel, in den Kraftstofftanks 90 ist
lediglich als Tagesreserve vorgesehen. Beispielsweise können
Dieseltanks auf der Energieerzeugungsplattform 26 zwischen
der Bohreinheit 32 und dem elektrischen Energieverteilermodul 42b vorgesehen
sein.
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An
der Arbeitsbühne 48 ist an der zum Windschutz 52a entgegengesetzten
Seite und benachbart zum Windschutz 52b und der Steuerkabine 72 ein Bohrstangen-Rack 96 befestigt,
wie es in 2 gezeigt ist. Auf diesem Bohrstangen-Rack 96 befinden sich
die Bohrstangen, die an das Bohrloch unmittelbar einzubringen sind.
In den Zeichnungen nicht dargestellt ist ein Bohrstangenlager, auf
dem eine größere Anzahl an Bohrstangen als auf
dem Bohrstangen-Rack, vorzugsweise für eine Vielzahl an
Tagen, gelagert ist.
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Der
Transport der Bohrstangen zwischen dem nicht dargestellten Bohrstangenlager
und dem Bohrstangen-Rack erfolgt über einen Kran 100,
der vorzugsweise um 360° verschwenkbar ist und der ein Befüllen
des Bohrstangen-Racks bei unterschiedlichen Relativpositionen der
Bohreinheit 32 auf den Führungsschienen 28a, 28b gestattet.
Durch die unter Bezugnahme auf 10 bereits
erläuterte Bohrstangen-Handhabevorrichtung 66 erfolgt
die Aufnahme der in 9 waagerecht auf dem Bohrstangen-Rack 96 befindlichen
Bohrstangen 98, die senkrechte Ausrichtung von diesen und
das Verschrauben von diesen vermittels der Verschraubeinrichtung 68 mit
dem durch das Keilsystem in Bezug auf die Bohrplattform gehaltenen
Bohrgestänge im Bohrloch.
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An
der Arbeitsbühne 48 ist ferner ein Inspektions-
und Wartungskran 102 befestigt, an dem ein Mannkorb 104 anbringbar
ist. Auf diese Weise kann das Wartungspersonal schnell zu den gewünschten Orten
gelangen.
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Wie
es 2 und 6 ferner entnehmbar ist, ist
auf der Hydraulik- und Aufbereitungseinheit 34 eine Zugangsplattform 106 mit
Treppe 108 vorgesehen, über die die Einheit 34 zugänglich
ist. Die Zugangsplattform 108 ist über eine Treppe 110 mit
einem Zugang zur Steuerkabine 72 verbunden. Die Treppe 108 ist
bevorzugt so angeordnet, dass sich bei einem Verfahren der Einheiten 32 und 34 über
die gesamte Länge der Führungsschienen 28a, 28b die Treppe 108 am
Kran 100 für die Bohrstangen vorbeibewegen kann.
Alternativ dazu kann auch ein zeitweiliges Entfernen des Krans 100 stattfinden,
um die Einheiten 32, 34 zu verfahren. Wenn der
Einsatz der erfindungsgemäßen Tiefbohranlage nur
in einem bestimmten Bereich der Führungsschienen 28a, 28b gewünscht
ist, kann der Installationsort von Treppe 106 und Plattform 108 entsprechend
angepasst sein.
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Wie
es insbesondere 6 entnehmbar ist, sind die Brücken 87 und
die Plattform 106 mit zugeordneten Treppen einerseits so
ausgebildet, dass eine Bewegung über die gewünschte
Streckung in Querrichtung Y möglich ist, ohne mit Einrichtungen an
oder auf der Plattform zu kollidieren. Andrerseits stellt die Anordnung
der Treppen sicher, dass die Einheiten 32, 34 ständig
zugänglich sind.
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Unter
Bezugnahme auf die 14A bis D, 15A bis D und 16A bis
D wird nun ein Montageverfahren für die erfindungsgemäße
Tiefbohranlage erläutert.
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Wie
es aus 14A hervorgeht wird nach dem
Vorsehen der Führungsschienen 28a, 28b auf dieser
der Rahmen 36 für die Bohreinheit 32 und
die Rahmenelemente 37a, 37b für die Hydraulik-
und Aufbereitungseinheit 34 aufgebracht. Anschließend werden,
wie es aus 14B hervorgeht, auf den Rahmen 36 die
erste Etage des Unterbaus 46 sowie auf die Rahmenelemente 37a, 37b die
Quermodule 74a–d mit den Spülpumpen 76a–d
aufgebracht und mit dem Rahmen 36 bzw. dem jeweiligen Rahmenelement 37a, 37b mechanisch
verbunden. Nun wird die zweite Etage des Unterbaus 46 auf
die erste Etage aufgebracht und die Längsmodule 78a, 78b mit den
Spültanks auf die Quermodule 74a–d aufgebracht
und mit diesen mechanisch verbunden. In dem in 14C gezeigten Schritt werden die zwei Längsmodule 80a, 80b mit
den Hydraulikaggregaten und den Siebeinheiten auf die Längsmodule 78a, 78b aufgebracht
und mit diesen verbunden sowie die dritte Etage des Unterbaus 46 vorgesehen.
Wie es aus 14D hervorgeht, wird die Arbeitsbühne 48 auf der
dritten Etage des Unterbaus 46 befestigt und die Steuerkabine 72 mit
entsprechendem Zugang vorgesehen.
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Im
Gegensatz zum Stand der Technik wird der Bohrmast 50 segmentweise
durch Aufwärtsschieben am Vorschubschlitten 60 errichtet.
Dieses Vorgehen ermöglicht eine sichere Offshore-Errichtung
in kurzer Zeit.
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Zum
Umsetzen dieses Verfahrens ist im Unterbau 46 an der Seite,
an der sich oberhalb des Unterbaus später der Mast erstrecken
soll, eine Ausnehmung 112 mit an den Mast angepasstem,
vorzugsweise rechteckigem Querschnitt im gezeigten Ausführungsbeispiel über
alle drei Etagen des Unterbaus 46 vorgesehen. Durch diese
Ausnehmung 112 wird ermöglicht, dass die in 5 gezeigten
Mastsegmente 58a–e einzeln im Unterbau eingeschoben werden
können und von unten durch die Arbeitsbühne 48 ausgeschoben
werden können. Um ein Errichten mit Hilfe des Vorschubschlittens 60 umzusetzen, wird
der Vorschubschlitten 60 in einem in 15A gezeigten ersten Schritt an einer Befestigungseinrichtung 114 in
einer solchen Weise waagerecht befestigt, dass die Ausrichtung den
Schlittens in Richtung der X- und Y-Richtung (siehe 2)
der späteren Ausrichtung am Bohrmast 50 entspricht.
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Die
Befestigungseinrichtung 114 weist zwei Vertikalstreben 115a,
b zur Aufnahme des Vorschubschlittens 60 und zwei Stützstreben 116a,
b zum in Y-Richtung versetzten Abstützen der Vertikalstreben 115a,
b auf. Die Vertikalstreben 115a, b sind über in den
Fig. nicht gezeigte Verbindungsstreben aneinander befestigt.
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In
einem zweiten, in 15B gezeigten Montageschritt
zum Errichten des Bohrmastes 50 wird das oberste Mastsegment 58a an
dem Vorschubschlitten 60 in einer solchen Weise befestigt, dass
die untere Fläche des Mastsegmentes 58a in ausreichender
Höhe angeordnet ist. Anschließend wird das zweite
Mastsegment 58b in die Aussparung 112 des Unterbaus 46 eingebracht
und am obersten Mastsegment 58a befestigt. Nun kann der
Vorschubschlitten 60 das zweite Mastsegment 58b nach
oben schieben, wie es in 15C gezeigt
ist, bis die untere Fläche des zweiten Mastsegments 58b passend angeordnet
ist. In gleicher Weise wie das zweite Mastsegment 58b können
nun, wie es in 15D gezeigt ist, das dritte
und vierte Mastsegment 58c, 58d über
die Aussparung 112 eingesetzt und den Vorschubschlitten 60 nach
oben verschoben werden.
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Der
Vorteil des vorstehend genannten Errichtungsverfahrens besteht darin,
dass der Bohrmast 50 mit dem Vorschubschlitten 60 selbst
errichtend ist und keine speziellen Krananlagen zum Errichten des
Bohrmasts vorgesehen werden müssen. Das Aufwärtsschieben
der Bohrmastsegmente wird platzsparend ausgeführt und kann
in kurzer Zeit abgeschlossen sein.
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Zur
weiteren Montage der Tiefbohranlage werden nun in dem in 16A gezeigten Schritt der Vorschubschlitten 60 am
Bohrmast 50 nach oben verschoben und es wird die Bohrstangen-Handhabevorrichtung 66 an
der Arbeitsbühne 48 vorgesehen. Dann wird entsprechend 16B das Bohrstangen-Rack 96 unterhalb
der Handhabevorrichtung 66 an der Bohreinheit 32 befestigt
und entsprechend 16C der Kran 100, der
Inspektions- und Wartungskran 102 sowie der Windschutz 52a,
b, so dass entsprechend 16D die
Bohrstangen 98 auf das Bohrstangen-Rack 96 aufbringbar
sind.
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Die
vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Reihenfolge des Vorsehens
der entsprechend den 16A bis D beschränkt,
sondern es kann eine beliebige Reihenfolge bei der Montage realisiert
werden.
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Auch
ist die Erfindung nicht auf das etageweise Errichten beider Module 32 und 34 in
den 14A bis D beschränkt,
sondern die Module können beispielsweise auch nacheinander
etageweise errichtet werden.
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Es
wird eine Bohranlage zum Einsatz auf einer Bohrplattform mit einem
Bohrmast vorgesehen. Diese Bohranlage ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Bohrmast und/oder die Energieversorgung und/oder die Erzeugungseinrichtung
für hydraulische Energie aus Einzelelementen zusammengesetzt
ist, deren jeweiligen Massen ein Massengrenzwert von unterhalb von
25 Tonnen nicht überschreiten. Dadurch kann ein schneller
Zusammen- und Abbau der Bohranlage ermöglicht werden. Eine
Anlage aus Bohrmast und Unterbau lässt sich dabei beispielsweise
in zwei oder drei Tagen auf- bzw. abbauen. Als Einzelelemente werden
nachfolgend bevorzugt diejenigen Elemente bezeichnet, die zusätzlich
beispielsweise auf eine existierende Bohrplattform aufgebracht werden
können und die ohne Schweißen, vorzugsweise form-
oder kraftflüssig, stärker bevorzugt durch ein
Schnellverbindersystem, wie zum Beispiel ein semi automated twist
lock bzw. einen Stubverschluß verbindbar sind, um die notwendige
Funktion umzusetzen. Mit der Bohranlage werden bevorzugt Gestänge
in ein Bohrloch eingeführt, wobei das Bohren mit Einzelbohrstangen
bevorzugt ist. Auch kann mit der Bohranlage ein Loch hergestellt
und ein Gestänge eingebracht werden oder ein Gestänge
in ein bestehendes Loch eingebracht werden. Die Erfindung kann jedoch
auf beliebige Bohrverfahren angewendet werden. Die Bohrplattform
ist bevorzugt eine Offshore-Bohrplattform, wobei diese beispielsweise auf
dem Meeresboden abgestützt sein kann oder schwimmfähig
sein kann. Darüber hinaus kann der Bohrmast an einem Unterbau
angebracht sein oder es kann ein Extra-Zwischendeck unterhalb des
Bohrmastes vorgesehen sein. In dem Platz unterhalb des Bohrmastes
ist dann der Blow-out-preventer vorgesehen.
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Die
Bohranlage kann einen Unterbau aufweisen, an dem der Bohrmast angebracht
ist und der zusammen mit dem Bohrmast auf der Bohrplattform zumindest
in eine Richtung gemeinsam verschiebbar ist. Dadurch kann eine erhöhte
Mobilität des Bohrmastes in Anpassung an einzubringende
oder bestehende Bohrlöcher umgesetzt werden. Darüber
hinaus kann der Bohrmast mit einem Vorschubschlitten versehen sein,
an dem vorzugsweise ein Rotationsantrieb vorgesehen ist und der über
einen hydraulischen und/oder elektrischen Antrieb antreibbar ist, der
gemeinsam mit dem Unterbau und dem Bohrmast verschiebbar ist. Auf
diese Weise lässt sich eine kompakte Baueinheit umsetzen,
an der Funktionselemente zur Vornahme des Bohrvorgangs nahe am Bohrmast
vorgesehen sind.
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Mit
dem Bohrmast kann eine hydraulische Versorgungseinrichtung gemeinsam
verschiebbar sein, über die beispielsweise ein Vorschubschlitten und/oder
eine Bohrstangen-Handhabevorrichtung speisbar ist. Auf diese Weise
kann ein Energieverlust verringert werden und kann die gesamte Bohranlage kompakt
umgesetzt werden.
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Mit
dem Bohrmast kann ferner eine Aufnahmeeinrichtung für Bohrstangen
und/oder sonstigen Bohrzubehör gemeinsam verschiebbar sein.
Dadurch verringern sich die Wege zum Einbringen des Bohrgestänges
in das Bohrloch und kann Energie gespart werden.
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Entsprechend
einer vorteilhaften Ausführung beträgt die Hakenlast
am Vorschubschlitten zumindest 200 amerikanische Tonnen, vorzugsweise
ungefähr 400 amerikanische Tonnen. Unter „amerikanischer
Tonne” wird die mit tn. sh. abgekürzte Maßeinheit
der Masse ”short ton” angesehen, wobei eine tn. sh.
907,1874 Kilogramm entspricht. Somit kann eine hohe Hakenlast bei
einer kompakten Gestaltung der Bohranlage realisiert werden und
kann dennoch eine gute Beweglichkeit des Bohrmastes sichergestellt werden.
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Der
Unterbau hat bevorzugt eine Grundfläche von größer
gleich 6 m × 6 m und kleiner bzw. gleich 12 m × 12
m. Ein Unterbau mit einer derartigen Grundfläche lässt
sich einfach bewegen und auch in einem Rahmen in einer Richtung
bewegen, während der Rahmen in einer Richtung senkrecht
zu dieser ersten Bewegungsrichtung verschiebbar ist. Auf diese Weise
kann auch die Bohranlage bei Bohrlöchern eingesetzt werden,
nahe denen Hindernisse angeordnet sind.
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Darüber
hinaus kann eine Bohrstangen-Handhabeeinrichtung vorgesehen sein,
die mit dem Bohrmast gemeinsam verschiebbar ist. Dadurch kann unabhängig
von der Position des Bohrmastes durch die Bohrstangen-Handhabeeinrichtung
die Bohrstange in das Bohrloch eingebracht werden bzw. aus diesem
entfernt werden.
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Bei
der Bohranlage wird bevorzugt, dass die Bohranlage ortsfest in Bezug
auf die Bohrplattform zumindest einen Generator und eine elektrische
Einrichtung zum Bereitstellen der Energie aufweist. Diese Energie
kann sowohl für elektrische Einrichtungen als auch für
hydraulische Einrichtungen, wie zum Beispiel Spülungspumpen,
vorgesehen sein. Auf diese Weise kann die Energieerzeugung getrennt
vom Bohrmast, der auch verschiebbar ausgeführt sein kann,
vorgesehen werden und somit den Energieaufwand zum Verschieben verringert
werden und eine sichere Energieerzeugung in einer stationären
Anordnung umgesetzt werden.
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Darüber
hinaus kann bevorzugt werden, dass die stationären und/oder
die mobilen Bestandteile der Bohranlage zumindest teilweise, vorzugsweise
vollständig, aus Einzelelementen zusammengesetzt sind,
deren jeweilige Masse den genannten Massengrenzwert nicht überschreitet.
Somit kann die Bohranlage mit bestehenden Krananlagen auf Plattformen
in kurzer Zeit aufgebaut werden. Beispielsweise sind ein Aufbau
und eine Inbetriebnahme der gesamten Anlage beispielsweise in sieben
oder zehn Tagen möglich. Bei bisherigen Anlagen mit wesentlich
größeren Modulen, beispielsweise einem wesentlich
schwereren, massiven Bohrmast, sind derartige kurze Aufbau- bzw.
Abbauzeiten nicht realisierbar gewesen. Die Einzelelemente können
bevorzugt ohne Schweißen miteinander verbunden werden,
um auch dem Explosionsschutz auf der Bohrplattform Rechnung zu tragen.
Die genannte form- bzw. kraftschlüssige Verbindung ist
zu bevorzugen. Der Massengrenzwert beträgt vorzugsweise
22 Tonnen, stärker bevorzugt 17 Tonnen oder 15 Tonnen und
beträgt vorzugsweise 11 Tonnen. Diese Werte erlauben den Erfindern
die vorstehend genannte kurzen Aufbau- bzw. Abbauzeit für
die Bohranlage umzusetzen. Dieser Wert wird auch durch die Hubkraft
der daraufbestehenden Bohrplattform vorhandenen Kräne beeinflusst,
wobei mit den genannten Werten der Einsatz der Bohranlage auf eine
Vielzahl von Bohrplattformen ermöglicht wird.
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Der
Bohrmast kann auf einem Rahmen in eine erste Richtung verschiebbar
und der Rahmen kann auf der Bohrplattform in eine zweite Richtung verschiebbar
sein, die zur ersten Richtung im Wesentlichen rechwinklig verläuft.
Dadurch ist eine Zweiteilung in Bohrmast und Versorgungsanlagen möglich
und kann eine schnelle Verschiebbarkeit des Bohrmastes umgesetzt
werden.
-
Bevorzugt
ist der Bohrmast auf den Rahmen in die erste Richtung ohne hydraulische
Versorgungseinrichtung verschiebbar und in die zweite Richtung zusammen
mit der hydraulischen Versorgungseinrichtung verschiebbar. Dadurch
lässt sich der Energieaufwand zum Verschieben in die erste Richtung
minimieren und auch ein schnelles Verschieben des Bohrmastes in
die erste Richtung umsetzen. Bei der Bohranlage kann die hydraulische Versorgungseinrichtung
in Bezug auf die zweite Richtung alternativ an entgegengesetzten
Seiten des Bohrmastes angeordnet werden.
-
Dadurch
kann auf konkrete Gegebenheiten der Bohrplattform reagiert werden
und können auch Bohrlöcher nahe Hindernissen bedient
werden und gleichzeitig ein gemeinsames Verfahren einer hydraulischen
Versorgungseinrichtung mit dem Bohrmast umgesetzt werden. Eine derartig
flexible Anordnung ermöglicht kurze Einsatzzeiten der Bohranlage auf
den Bohrplattformen. In Kombination mit den kurzen Auf- bzw. Abbauzeiten
können kurzzeitige Einsätze realisiert werden.
-
Der
Unterbau kann die Höhe von zumindest 2, vorzugsweise 3
Standardcontainern aufweisen, wodurch Standardmaße auch
bei der Errichtung des Unterbaus umsetzbar sind.
-
Der
Einsatz der Bohranlage bei einer Offshore-Bohrplattform ist von
besonderen Vorteilen, da der Transport von Einzelelementen zu einer
derartigen Bohrplattform durch Witterungseinflüsse, die Transportkapazität
von Schiffen und die Tragkraft von Kränen entweder auf
den Transportschiffen oder auf der Bohrplattform mitbestimmt wird.
Standardmaße und die Gewichtsbeschränkung, die
bevorzugt auf eine Vielzahl von Einzelelementen angewendet wird, ermöglicht
auch den Transport und das Be- bzw. Entladen von Transportschiffen
bei ungünstigen Witterungsverhältnissen.
-
Die
Funktionselemente zum Ansteuern, zum Versorgen und zum Betreiben
eines Bohrgerätes und/oder der Peripherie sind zumindest
teilweise redundant ausgebildet. Dadurch kann die Bohranlage auch
bei Ausfall von Einzelelementen noch betrieben werden und kann ein
Aufgeben des Bohrloches aufgrund des Steckenbleibens, beispielsweise
vom Bohrgestänge, verhindert werden. Ein derartiger Notbetrieb
muss nicht mit voller Leistung erfolgen, sondern die Elemente können
dahingehend angepasst sein, dass der Betrieb eines jeweiligen Funktionselements
eine Grundversorgung des Bohrloches zulässt.
-
Die
Steuereinrichtung zum Überwachen des Bohrvorgangs kann
redundant ausgebildet sein, so dass auch bei Ausfall einer Bedienungsperson
oder Beschädigung eines Arbeitsplatzes eine Überwachung
des Bohrvorgangs möglich ist.
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Es
wird eine Energieversorgungseinrichtung vorzugsweise für
eine Bohranlage, stärker bevorzugt für eine Offshore-Bohranlage
vorgesehen, bei der eine Brennkraftmaschine und der Generator in
zwei Modulen vorgesehen sind und die jeweilige Masse der Brennkraftmaschine
des Generators jeweils einen Massengrenzwert von unterhalb von bzw.
gleich 25 Tonnen, vorzugsweise 11 Tonnen nicht überschreitet.
Die Trennung von Brennkraftmaschine und Generator ermöglicht
es, dass beispielsweise Generatorleistungen von beispielsweise zumindest
500 kVA umsetzbar sind und dennoch ein einfacher Transport der Einzelelemente
zu Offshore-Bohrplattformen möglich ist.
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Die
Module können gasdicht miteinander verbindbar sein, wodurch
dem Explosionsschutz Rechnung getragen wird. Optional kann ein weiteres Modul,
in dem ein Wärmetauscher und ein Kraftstofftank vorgesehen
sind, bei der Energieversorgungseinrichtung vorgesehen sein und
ein noch weiteres Modul mit Eingangsschleuse und Steuerungsfeld vorgesehen
sein. Alternativ dazu lassen sich diese Module auch in das Modul
der Brennkraftmaschine und/oder des Generators integrieren. Eine
derartige modulare Unterteilung ermöglicht ein striktes
Beachten eines Massengrenzwertes und eine volle Funktionsfähigkeit
mit hoher Leistung auf Bohranlagen, bevorzugt Offshore-Bohranlagen.
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Es
werden ferner Spülungspumpen, vorzugsweise für
eine Bohranlage, stärker bevorzugt für eine Offshore-Bohranlage
vorgesehen, zum Pumpen der Bohrspülung mit zumindest zwei,
vorzugsweise vier Pumpen, deren Masse einen Massengrenzwert von
unterhalb von 25 Tonnen, vorzugsweise 11 Tonnen nicht überschreiten,
vorgesehen. Dadurch kann eine redundante Ausbildung der Pumpen umgesetzt werden,
was einen Notbetrieb der Anlage auch bei einem Teilausfall ermöglicht.
Darüber hinaus kann eine einfache Transportierbarkeit der
Einzelelemente sichergestellt werden.
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Es
kann darüber hinaus eine Vorrichtung zum Erzeugen von hydraulischer
Energie für einen Top-Drive und/oder eine Handhabevorrichtung
vorgesehen werden, wobei die die Vorrichtung bildenden einzelnen
Funktionselemente redundant ausgebildet sind. Auf diese Weise kann
beispielsweise für eine Bohranlage, bevorzugt eine Offshore-Bohranlage
ein Notbetrieb für den Betrieb des Top-Drive und der Handhabevorrichtung
umgesetzt werden, um bei einem Teilausfall der Anlage den Betrieb
der Anlage sicherzustellen.
-
Es
wird somit eine Bohranlage zum Einsatz auf einer Bohrplattform mit
einem, mit einem Vorschubschlitten versehenen, zumindest zwei Segmente
aufweisenden Bohrmast vorgesehen, der in einer solchen Weise errichtbar
ist, dass zumindest ein Segment mittels des Vorschubschlittens aufwärts bewegt
wird. Ein erfindungsgemäßes Montageverfahren für
einen zumindest zwei Segmente aufweisenden Bohrmast sind folgende
Schritte vorhanden: Fixieren eines Vorschubschlittens, Vorsehen
eines Mastsegments unterhalb des Vorschubschlittens und Aufwärtsbewegen
des Mastsegments durch den Vorschubschlitten. Auf diese Weise kann
auf zusätzliche Hilfseinrichtungen zum Errichten des Bohrmastes verzichtet
werden und eine Platzersparnis umgesetzt werden.
-
- 1
- Bohrmast
- 2
- Schwenklager
- 4
- Bohrplattform
- 6
- Vorschubschlitten
- 8
- Aufnahmevorrichtung
- 10
- Bohrstange
- 12
- Pipehandler
- 14
- Unterbau
- 16
- Segment
- 20
- Offshore-Vertikal-Tiefbohranlage
- 22
- Bohrplattform
- 24
- Stütze
- 26
- erhöhter
Bohrplattformabschnitt
- 28a,
b
- Führungsschiene
- 30
- Bohrloch
- 32
- Bohreinheit
- 34
- Hydraulik-
und Aufbereitungseinheit
- 36
- Rahmen
- 37a,
b
- Rahmenelement
- 38
- Druckspeicher
BOP
- 40
- elektronische
Steuereinheit
- 42a,
b
- elektrisches
Energieverteilermodul
- 44a,
b
- Generator
- 46
- Unterbau
- 48
- Arbeitsbühne
- 50
- Bohrmast
- 52a,
b
- Windschutzelement
- 54
- Blow-out-preventer
- 56
- Trip-Tank
- 58a–e
- Einzelsegment
- 59
- Zahnstange
- 60
- Vorschubschlitten
- 62
- Drillmotor
- 63
- Aufnahmevorrichtung
- 64
- Elevator
- 65
- Stabschaft
- 66
- Bohrstangen-Handhabevorrichtung
- 68
- Verschraubeinrichtung
- 70
- Führungselement
- 72
- Steuerkabine
- 74a–d
- Quermodul
- 75a–d
- Rahmen
- 76a–d
- Spülpumpe
- 78a,
b
- Längsmodul
- 80a,
b
- Längsmodul
- 82
- Hydraulikaggregat
- 84
- Hydraulikaggregat
- 86a–d
- Module
- 87
- Brücke
- 88
- Wärmetauscher
- 90
- Kraftstofftank
- 92
- Eingangsschleuse
- 94
- Steuerungsfeld
- 96
- Bohrstangen-Rack
- 98
- Bohrstange
- 100
- Kran
- 102
- Inspektions-
und Wartungskran
- 104
- Mannkorb
- 106
- Zugangsplattform
- 108
- Treppe
- 110
- Treppe
- 112
- Ausnehmung
- 114
- Befestigungseinrichtung
- 115a,
b
- Vertikalstrebe
- 116a,
b
- Stützstrebe
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 2005/000452 [0004]
- - EP 2005/000453 [0004]
- - EP 2005/000454 [0004]
- - EP 2005/000455 [0004]