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Einrichtung zum Durchführen von Arbeiten an einem Unterwasser-Bohrlochkopf
Zusatz zum Patent: 1150 638
In dem Hauptpatent ist eine Einrichtung zum Durchführen
von Arbeiten an einem unter der Oberfläche eines Gewässers befindlichen Bohrlochkopf
vorgeschlagen, die mindestens eine an dem Bohrlochkopf angebrachte waagerechte Schiene
und eine Betätigungsvorrichtung umfaßt, die von einer Bedienungsstelle oberhalb
der Wasserfläche gesteuert, durch das Wasser hindurch herabgelassen und lösbar auf
der Schiene angeordnet werden kann und eine Antriebseinrichtung besitzt, mit der
sie wahlweise längs der Schiene um den Bohrlochkopf herumbewegt werden kann, sowie
mindestens einen Arm aufweist, der wahlweise an bewegbaren Teilen des Bohrlochkopfes
angreifen und sie betätigen kann.
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Bei der Einrichtung nach dem Hauptpatent dient also eine an dem Bohrlochkopf
angebrachte waagerechte Schiene zum Tragen der fernsteuerbaren Betätigungsvorrichtung.
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Bei der Einrichtung nach der Erfindung wird in Weiterbildung die Anordnung
zum Tragen der Betätigungsvorrichtung von einem zum Festspannen der Betätigungsvorrichtung
ausgebildeten Rohrabschnitt am Bohrlochkopf und einer an der Betätigungsvorrichtung
vorgesehenen Spanneinrichtung gebildet, welche zum Anbringen der Betätigungsvorrichtung
an den Bohrlochkopf den Rohrabschnitt umgreifen kann.
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Vorzugsweise ist auf der Außenseite des Rohrabschnitts ferner noch
ein Führungsring zum Unterstützen und Sichern der am Rohrabschnitt angebrachten
Betätigungsvorrichtung gegen senkrechte Bewegungen vorgesehen.
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Bei der Ausbildung der Einrichtung gemäß der Erfindung ist eine sichere
Führung der Betätigungsvorrichtung gegenüber dem Bohrlochkopf gewährleistet, so
daß die an der Betätigungsvorrichtung vorgesehenen Werkzeuge jedem zu bewegenden
Teil des Bohrlochkopfes genau gegenübergestellt werden können.
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Zweckmäßigerweise umfaßt die Spanneinrichtung bewegliche Spannarme,
die an einer Stelle in der Nähe des Führungsringes um den Rohrabschnitt greifen
können, um die Betätigungsvorrichtung an dem Rohrabschnitt anzubringen, aber dennoch
zulassen, die Betätigungsvorrichtung in einer waagerechten Ebene um den Rohrabschnitt
herumzubewegen.
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Für das zwangsweise Herumbewegen der Betätigungsvorrichtung um den
Rohrabschnitt kann an dessen Außenfläche ein als Zahnkranz oder Schneckenrad ausgebildeter
Antriebsring befestigt sein, wobei dann die Antriebseinrichtung der Betätigungsvorrichtung
ein Zahnrad oder eine Schnecke umfaßt, das bzw. die in Eingriff mit dem Antriebsring
bringbar ist, wenn die Betätigungsvorrichtung an dem Rohrabschnitt angebracht ist.
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Alternativ dazu kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die Antriebseinrichtung
ein von der Betätigungsvorrichtung vorspringendes Reibrad umfaßt, das reibungsschlüssig
an der Außenfläche des Rohrabschnitts angreift, wenn die Betätigungsvorrichtung
an dem Rohrabschnitt angebracht ist.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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F i g. 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Ausbildungsform
einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung, die auf einem Bohrlochkopf oder
einer Bohrlochverrohrung angeordnet ist, welche aus dem Meeresboden nach oben herausragt;
F i g. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1;
F i
g. 3 ist eine perspektivische Darstellung des Bohrlochkopfes bzw. der Verrohrung
nach Fig. 1;
F i g. 4 zeigt die Unteransicht der Betätigungsvorrichtung
nach F i g. 1;
F i g. 5 ist eine teilweise als Längsschnitt
gezeichnete Teilansicht einer weiteren Ausbildungsform einer auf der erfindungsgemäßen
Betätigungsvorrichtung angeordneten Antriebseinrichtung.
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In F i g. 1 und 3 erkennt man einen Bohrlochkopf
11 in Form eines Leitungsrohrs 12 bzw. des obersten Futterrohrs einer im
Meeresboden 13 oder in einer unter Wasser liegenden Formation niedergebrachten
Tiefbohrung. Bei dem hier gezeigten Beispiel befindet sich der Bohrlochkopf
11 in der Nähe des Meeresbodens 13. In manchen Fällen jedoch, z. B.
wenn der Meeresboden stark verschlammt ist, kann es zweckmäßig sein, den Bohrlochkopf
11 in einem gewissen Abstand oberhalb des Meeresbodens 13 auf dem
oberen Ende des Leitungsrohrs 12 anzuordnen.
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Unter der Bezeichnung »Bohrlochkopf« ist hier das obere Ende eines
Steigrohrstrangs oder eines Futterrohrstrangs sowie jedes Aggregat von Teilen zu
verstehen, die fest oder lösbar direkt oder indirekt mit dem oberen Ende eines oder
mehrerer Rohrstränge verbunden sind, welche sich während des Niederbringens der
Tiefbohrung, bei der Komplettierung des Bohrlochs, zur Produktion, bei Aufarbeitungen
oder während der Wartung in den Meeresboden oder eine andere unter Wasser liegende
Formation hineinerstrecken. Während des Niederbringens einer Tiefbohrung kann der
Bohrlochkopf somit bestimmte Teile umfassen, z. B. Preventer, ein Unterwasser-Standrohr
mit den zugehörigen Abdichtungen, zum Ausgleichen des Verschleißes dienende Buchsen
oder andere Einrichtungen, die auf oder in einer Verrohrung oder einem. Leitungsrohr
angeordnet sind und' die während des Niederbringens der Tiefbohrung noch nicht vorhanden
sind. Ferner könnte es erforderlich werden, bestimmte Teile des Bohrlochkopfes einer
produzierenden Tiefbohrung zu entfernen, um bestimmte Wartungsarbeiten durchzuführen.
Um ein Beispiel zu geben, ist hier das obere Ende des Behrlochkopfes 11 gezeigt,
das zu einer niederzubringenden Tiefbohrung gehört und augenblicklich keine Behreinrichtungen
trägt; somit ist hier der Zustand vor dem Anbringen eines Bohrlochverschlusses und/oder
eines der Produktion dienenden Bohrlochkopfes gezeigt.
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An dem Rohr 12 ist vorzugsweise nahe dem oberen Ende desselben ein
Lagerring oder eine Führungsschiene 14 befestigt, die vorzugsweise gegenüber der
Außenfläche des Rohrs 12 nach außen vorspringt, wie es in F i g. 3 gezeigt
ist; gegebenenfalls kann die Führung jedoch auch in Form einer in die Außenfläche
des Rohrs 12 eingeschnittenen Nut ausgebildet sein, wenn ein dickwandiges Rohr verwendet
wird. An der Außenfläche des Rohrs 12 kann vorzugsweise in einem Abstand von dem
Lagerring oder der Führung 14 ein gezahnter Antnebsnng 15 befestigt sein,
dem= Oberseite ebenfalls einen der oberen Führung 14 ähnelnden Lagerring
bzw. eine Führung bilden kann. Alternativ können die Zähne des Ringes
15 in die äußere oder untere Fläche des Lagerrings bzw. der Führungsschiene
14 eingeschnitten sein.
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Der Lagerring 14 undioder der Antriebsring 15
dienen zum Aufnehmen
und Anbringen der in F i g. 1
gezeigten, insgesamt mit 20 bezeichneten Betätigungsvorrichtung,
die mindestens eine Trageinrichtung zum Befestigen der Betätigungsvorrichtung an
dem Leitungsrohr 12 aufweist Gemäß F i g. 2 kann die Trageinrichtung in Form
eines halbrunden Rahmens 21 ausgebildet sein, der an der Betätigungsvorrichtung
20 nahe dem oberen Ende derselben befestigt ist; vorzugsweise sieht man jedoch zwei
Tragrahmen vor, und zwar nahe dem oberen und dem unteren Ende der Betätigungsvorrichtung
20. Der Tragrahmen 21 hat vorzugsweise eine halbrunde Form, und sein Innendurchmesser
ist etwas größer als der Außendurchmesser des Rohrs 12. An den äußeren Enden des
Tragrahmens 21 sind mittels Lagerbolzen 22 und 23 zwei Greifarine 24 und
25 angelenkt, die in ihrer in F i g. 2 gezeigten Betriebsstellung
um das Rohr 12 herumgreifen. Die Greifarme 24 und 25 sind mit nach außen
vorspringenden Abschnitten 26 bzw. 27 versehen, die z. B. mittels
Lagerbolzen 30 und 31
an Gestängeteilen 32 bzw. 33 angelenkt
sind, welche die Kolbenstangen von hier nicht gezeigten, in Zylindem 34 und
35 angeordneten Kolben bilden. Die Zylinder 34 und 35 können von einem
femliegenden Punkte aus oder aber mit Hilfe der Betätigungsvorrichtung 20 selbst
pneurnatisch oder hydraulisch betätigt werden, um die Greifarine 24 und
25 nach Wunsch zu schließen. Ergänzend sei bemerkt, Zaß man die Gestängeteile
32 und 33 elektrisch oder mechanisch betätigen könnte, um die Greifarme
24 und 25 zu betätigen.
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Zwar könnte man die Betätigungsvorrichtung 20 mit den Greifarinen
24 und 25 so auf dem Rohr 12 anordnen, daß sie das Rohr oberhalb des Lagerrings
14 umschließt, doch werden die Greifarme 24 und 25
vorzugsweise mit einem
Satz von Führungsrollen 36
ausgerüstet, die auf Achsen 37 gelagert
sind, welche an dem Rahmen 21 bzw. den Greifarmen 24 und 25
befestigt sind.
Gemäß F i g. 1 besteht der untere Greifarm aus zwei in einem Abstand voneinander
angeordneten Armen 25 und 25 a, zwischen denen eine Führungsrolle
auf einer Achse 37 gelagert ist. Entsprechend kann der obere Greifarin zwei
in einem gegenseitigen Abstand angeordnete Anne 25 b und 25 c umfassen,
zwischen denen eine Führungsrolle 36 a auf einer Achse
37 a gelagert ist. Bei dieser Anordnung stützen sich die oberen Führungsrollen
36 a
an der Oberseite der Führungsleiste 14 ab, während die unteren
Führungsrollen 36 mit der Oberseite 16
des Zahnkranzes 15 zusammenarbeiten.
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Man kann jede gewünschte räumliche Beziehung zwischen der Führungsleiste
14 und dem Zahnkranz 15 vorsehen. Den gleichen Abstand würde man zwischen
den oberen und unteren Greifarmen der Betätigungsvorrichtung 20 wählen. Zwar ist
die Führungsleiste 14 gemäß den Zeichnungen oberhalb des Zahnkranzes 15 in
einem senkrechten Abstand von letzterem angeordnet, doch sei bemerkt, daß man diese
beiden Elemente miteinander vertauschen könnte, so daß sich der Zahnkranz oberhalb
der Führungsleiste befindet. Die Führungsleiste 14 und der Zahnkranz 15 erstrecken
sich vorzugsweise über den ganzen Umfang des Leitungsrohrs 12, so daß man die Betätigungsvorrichtung
20 an jedem beliebigen Punkte des Umfangs der Führungsleiste anordnen kann, um Arbeiten
an beliebigen Teilen oder Einrichtungen vorzunehmen ' die mit dem Bohrlochkopf
verbunden sind oder damit verbunden werden sollen. Es sei jedoch bemerkt, daß man
bei manchen Bohrlochköpfen Führungsleisten und Zahnkränze vorsehen kann, die sich
nicht über den ganzen Umfang des Rohrs 12 erstrecken.
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In F i g. 1 ist eine Ausbildungsforrn einer erfindungsgemäßen
Betätigungsvorrichtung 20 auf den Führungsorganen angeordnet, doch sei bemerkt,
daß
man die Betätigungsvorrichtung in beliebiger anderer geeigneter
Weise ausbilden kann, um die weiter oben aufgeführten Arbeiten durchführen zu können.
Die Betätigungsvorrichtung 20 nach F i g. 1 umfaßt ein oberes Gehäuseteil
40 und ein unteres Gehäuseteil 41, die ineinandergeschoben und vorzugsweise gegeneinanderdrehbar
und gegeneinander abgedichtet sind. Die Höhe der Gehäuseteile 40 und 41 ist so gewählt,
daß sich die Betätigungsvorrichtung senkrecht so weit erstrecken kann, daß sie an
verschiedenen Ausrüstungsteilen angreifen kann, die an dem Bohrlochkopf vorgesehen
sind. In das obere Ende des oberen Gehäuseteils 40 ist eine Augenschraube 42 eingeschraubt,
an der ein Seil 43 befestigt ist, mittels dessen man die Vorrichtung im Wasser herablassen
kann. Wenn die hier nicht gezeigten Antriebseinrichtungen innerhalb der Betätigungsvorrichtung
elektrisch betrieben werden, kann man das Seil 43 zum Aufnehmen des Gewichtes der
Vorrichtung mit dem Kraftübertragungskabel vereinigen. Alternativ könnte man der
Betätigungsvorrichtung elektrische Energie oder ein hydraulisches Druckmittel über
getrennte Leitungen 45 zuführen, um die verschiedenen Organe der Vorrichtung mit
Energie zu versorgen. Die Antriebseinrichtung, die in beliebiger geeigneter Weise
ausgebildet sein kann und dazu dient, die Gehäuseteile 40 und 41 gegeneinanderzudrehen,
auszuschieben und einzufahren bzw. die verschiedenen Betätigungsarme 46 und 47 zu
betätigen, ist innerhalb der Betätigungsvorrichtung 20 untergebracht, während die
Schalteinrichtungen zum Einschalten und wahlweisen Betätigen der verschiedenen Organe
entweder in der Betätigungsvorrichtung oder in einer Schalteinrichtung an einer
Steuerstation oberhalb der Wasseroberfläche angeordnet sein kann; ferner ist es
möglich, die Schalteinrichtung teilweise über der Wasseroberfläche und zum anderen
Teil in der Betätigungsvorrichtung anzuordnen.
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Vorzugsweise sind nahe dem oberen Ende des oberen Gehäuseteils 40
oder auf demselben ein oder mehrere aus- und einschiebbare und axial drehbare Arme
angeordnet, die sich vorzugsweise jeweils aus ineinandergeschobenen Teilen 46 und
47 zusammensetzen. Jeder dieser Arme ist so bemessen und ausgebildet, daß er zur
Durchführung der Arbeiten an dem Bohrlochkopf geeignet ist, für den die erfindungsgemäße
Vorrichtung bestimmt ist. Gemäß F i g. 1 trägt der nach außen vorspringende
Teil 47 eines solchen Arms einen drehbaren Kopf 48, an dem ein Steckschlüssel 49
befestigt ist, mittels dessen Schrauben, die bei dem Bohrlochkopf oder daran befestigten
Einrichtungen verwendet werden, in der einen oder anderen Richtung gedreht werden
können. Alternativ kann man anstelle des Schraubenschlüssels 49 andere Werkzeuge
benutzen, um andere Arbeiten durchzuführen. Ferner kann man am äußeren Ende des
Arms 47 einen hier nicht gezeigten Steckschlüssel vorsehen, dessen Achse unter einem
rechten Winkel zur Achse des Arms 47 verläuft und der dazu dient, Schrauben oder
andere Einrichtungen zu drehen, deren Achse sich rechtwinklig zur Achse des Arms
47 erstreckt. Weiterhin kann man den Schraubenschlüssel 49 durch verschiedene andere
Mittel zum Betätigen von Werkzeugen ersetzen, z. B. durch ein Greiforgan. Die Betätigungsvorrichtung
20 ist vorzugsweise nahe ihrem unteren Ende mit Antriebsmitteln ausgerüstet, die
es ermöglichen, die Betätigungsvorrichtung um das Leitungsrohr 12 zu drehen. Bei
der Anordnung nach F i g. 1 umfaßt die Antriebseinrichtung eine Welle
51, die gegenüber dem Gehäuseteil 41 nach außen vorspringt und mit einem
in dem Gehäuse angeordneten, hier nicht gezeigten Motor verbunden ist, mittels dessen
eine Schnecke 52
gedreht werden kann, die in den am Rohr 12 befestigten Schneckenzahnkranz
eingreift. Man kann die Welle und die Schnecke so anordnen, daß man sie in Richtung
auf das Gehäuseteil 41 etwas zurückziehen kann, während die Betätigungsvorrichtung
20 auf dem Rohr 12 nach unten in die gewünschte Lage gebracht wird. Nach dem Befestigen
der Betätigungsvorrichtung an dem Leitungsrohr könnte man dann die Welle
51 mit der Schnecke 52 ausfahren und so schwenken, daß die Schnecke
in Eingriff mit dem Zahnkranz 15 gebracht wird. Es sei bemerkt, daß man auch
beliebige andere geeignete Getriebe- und Antriebsmittel verwenden könnte, um die
Betätigungsvorrichtung 20 um die Achse des Rohrs 12 zu drehen.
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Alternativ kann man gemäß F i g. 5 die an der Außenseite der
Betätigungsvorrichtung 20 vorgesehene Antriebseinrichtung mit einem Reibrad
53
versehen, das in einem Ansatz 54 am unteren Ende des unteren Gehäuseteils
41 drehbar gelagert ist. Das Reibrad 53 wird mit Hilfe eines geeigneten Getriebes
angetrieben, das z. B. die Zahnräder 55 und 56 umfaßt, deren Antrieb
durch einen in dem Gehäuseteil 41 untergebrachten Motor 57 erfolgt. Ein ähnlicher
Motor könnte dazu dienen, die Welle 51 der in F i g. 1 gezeigten Antriebseinrichtung
anzutreiben. Die Verwendung eines Reibradantriebs nach F i g. 5
ermöglicht
es, den Zahnkranz 15 nach F i g. 3 fortzulassen.
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Damit man die in der Nähe des Bohrlochkopfes 11
mit Hilfe der
Betätigungsvorrichtung 20 durchzuführenden Arbeiten beobachten kann, ist die Betätigungsvorrichtung
mit einem oder mehreren schwenkbaren Scheinwerfern 60 und einer oder mehreren
Femsehkameras 61 ausgerüstet, mittels deren die Umgebung des Bohrlochkopfes
beleuchtet bzw. beobachtet werden kann. Sowohl die Scheinwerfer 60 als auch
die Fernsehkameras 61 können durch eine Bedienungsperson ferngesteuert werden,
die sich z. B. an der Wasseroberfläche in einem Kahn befindet, wobei die Fernsehsignale
der Kameras 61
mit Hilfe des Kabels 45 übermittelt: werden.
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Wenn die Betätigungsvorrichtung 20 nach der Erfindung bei einem Bohrlochkopf
benutzt werden soll, der in der beschriebenen Weise so ausgebildet ist, daß er die
Vorrichtung aufnehmen kann, läßt man die Vorrichtung irn Wasser an dem Seil 43 mit
Hilfe einer hier nicht gezeigten Winde auf einem Bohrkahn oder einem anderen Fahrzeug
oder von einer nicht gezeigten Plattform auf oder über der Wasseroberfläche aus
herab. Wenn die Betätigungsvorrichtung große Abmessungen besitzt, kann der Innenraum
der Vorrichtung alternativ als Luftkammer wirken, so daß die Vorrichtung schwimmfähig
ist, und man könnte den Auftrieb der Luftkammer dadurch variieren, daß man mit Hilfe
eines ferngesteuerten Ventils Wasser in die Kammer einleitet, um die Vorrichtung
abzusenken und sie so zu dem Bohrlochkopf nahe dem Meeresboden zu bringen. Alternativ
könnte man die Betätigungsvorrichtung dadurch absenken, daß man sie mit einer unabhängigen
großen Schwimmerkammer versieht, die am oberen Ende der Vorrichtung befestigt ist,
so daß man über das Kabel
43 ein Signal zu einem elektrisch gesteuerten
Flutventil in der Kammer übermitteln könnte, um die Kammer teilweise
zu fluten und ihren Auftrieb so zu ändern, daß die Betätigungsvorrichtung nach unten
sinkt und in die Nähe des Bohrlochkopfes 11 gelangt. Hierbei kann die Betätigungsvorrichtung
mit Hilfe des Tragseils 43 geführt werden, um sie in die gewünschte Lage zu bringen.
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Alternativ kann man die Betätigungsvorrichtung mit einem oder mehreren
Propellern ausrüsten, die gemäß F i g. 4 vorzugsweise in Form von sogenannten
Kort-Rohren 62, 63 und 64 -ausgebildet sind, bei denen es sich um an beiden
Enden offene Rohre handelt, in denen Propeller 65 angeordnet sind, deren
Antrieb durch hier nicht gezeigte, sich nur in einer Richtung drehende Motoren oder
durch umsteuerbare Motoren erfolgt. Zusätzlich kann man gemäß F i g. 1 eines
oder mehrere der Kort-Rohre mit fernsteuerbaren Rudern 66 ausrüsten. Mit
Hilfe eines Kort-Rohrs, das rechtwinklig zu dem in F i g. 1 gezeigten -angeordnet
ist, könnte man die Betätigungsvorrichtung 20 um die Achse des Leitungsrohrs 12
herumbewegen, so daß man die weiter oben beschriebenen Antriebseinrichtungen in
Form einer Schnecke 52 oder eines Reibrades 53 nicht vorzusehen brauchte.
Die Kort-Rohre können an der Oberseite oder der Unterseite der Betätigungsvorrichtung
angeordnet sein. Wenn man die Betätigungsvorrichtung mit Hilfe des Seils 43 in die
Nähe des Bohrlochkopfes 11 nach F i g. 3 bringt und die Motoren eines
oder mehrerer der Kort-Rehre 62, 63 und 64 nach F i g. 4 einschaltet,
kann die Betätigungsvorrichtung im Wasser so angetrieben werden, daß sie sich dem
Bohrlochkopf nähert und die in F i g. 1 gezeigte Lage einnimmt. Sobald dies
geschehen ist, betätigt man die Greifarme 24 und 25 nach F i Ly. 2, damit
sie um das Rohr 12 herumgreifen. Dann kann man eines oder mehrere der in F i
g. 4 gezeigten Kort-Rohre einschalten, um die Betätigungsvorrichtung 20 um
die Achse des Rohrs 12 herumzubewegen.