DE1260408B

DE1260408B - Bohrlochkopf fuer Unterwasserbohrloecher

Info

Publication number: DE1260408B
Application number: DEE29822A
Authority: DE
Inventors: Norman Newsome
Original assignee: Exxon Production Research Co
Current assignee: ExxonMobil Upstream Research Co
Priority date: 1964-01-13
Filing date: 1965-07-31
Publication date: 1968-02-08
Also published as: US3301322A; GB1104488A; NL6510809A; FR1443703A

Description

Bohrlochkopf für Unterwasserbohrlöcher Die Erfindung betrifft eine Bohrlochkopfanordnung für Unterwasserbohrlöcher, bei der in einem unter Wasser angeordneten Gehäuse ein den Bohrkopf und den Steigrohrkopf tragender Rohrstrang bis wenigstens zur Wasseroberfläche ausziehbar angeordnet und zwischen dem oberen Gehäuseverschluß und dem Rohrstrang eine Dichtung vorgesehen ist. Derartige Einrichtungen sind an sich bekannt. Bei der bekannten Anordnung wird zum Herausziehen des Rohrstranges entweder ein geeignetes Hebezeug abgesenkt, das sich mit dem auf dem Rohrstrang sitzenden Ventilaggregat verriegelt, oder die mit einem Schwimmer verbundene Verankerungsleine verwendet (vgl. deutsche Patentschrift 1 119 801, Spalte 6, Zeilen 41 bis 55). Das Hebezeug muß aber relativ kompliziert aufgebaut und auf einem großen Schiff montiert sein. Will man den Rohrstrang mit Hilfe der Verankerungsleine hochziehen, muß diese sehr stark und schwer sein, was wiederum einen großen Schwimmer erfordert. In beiden Fällen läuft man beim Hochziehen des Rohrstranges Gefahr, den Rohrstrang nicht ganz gerade anzuheben, so daß er sich verbiegen kann.
Diese Nachteile werden gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch vermieden, daß das Ein- und Ausziehen des Rohrstranges hydraulisch oder pneumatisch von unten erfolgt. Zum Anheben des Rohrstranges braucht an die mit der Zylinderkammer in Verbindung stehenden Förderleitungen nur ein gebräuchliches Druckaggregat angeschlossen zu werden, wodurch sich der gesamte Vorgang erheblich vereinfacht und verbilligt.
Die Erfindung besteht demgemäß darin, daß das Gehäuse als geschlossene Zylinderkammer ausgebildet ist, die am unteren Ende gegenüber dem ausziehbaren Rohrstrang mit Hilfe einer unteren Dichtung abgedichtet ist und an deren Innenwand sich ein am Rohrstrang sitzender Druckkolben abstützt und die zwischen Druckkolben und oberer bzw. unterer Dichtung je eine Einlaß- bzw. Auslaßöffnung für ein Druckmedium aufweist. Vorteilhaft sind an die Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen der Zylinderkammer biegsame Förderleitungen für das Druckmedium angeschlossen, die zu einer auf dem Wasser schwimmenden Einrichtung führen.
Weiterhin kann an den Bohrkopf eine biegsame Entnahmeleitung angeschlossen sein. Dabei ist vorzugsweise das Gehäuse mit der Zylinderkammer über dem Meeresgrund, jedoch unter der Wasseroberfläche angeordnet und von einem unter Wasser befindlichen Gerüst abgestützt.
Die Zeichnung dient zur näheren Erläuterung der Erfindung. In der Zeichnung bedeutet F i g. 1 einen Teilquerschnitt eines Bohrloches, das durch eine unterirdische Formation gebohrt ist, aus welcher Kohlenwasserstoffe gefördert werden können, F i g. 2 eine Abänderung von F i g. 1, welche den Förderrohrstrang in einem Bohrlochfutterrohr angeordnet zeigt, F i g. 2 A eine Draufsicht, welche die Anwendung der Erfindung auf mehrere Steigrohrköpfe zeigt, F i g. 2 B eine Abänderung von F i g. 2, bei der der Förderrohrstrang in einem Bohrlochfutterrohr angeordnet ist, F i g. 2 C eine andere Ansicht ähnlich F i g. 2 B; F i g. 2 D ist eine Draufsicht, welche die Anwendung der Erfindung auf mehrere Steigrohrköpfe zeigt; F i g. 3 zeigt eine weitere Abänderung der Erfindung, wobei der Schachtkopf über dem Grund des Gewässers, jedoch unterhalb der Wasseroberfläche angeordnet ist; F i g. 4 ist ein Teilschnitt, welcher den Aufbau des Teleskopglieds und die Kammer, in der es angeordnet ist, zeigt, und F i g. 5 ist eine Ansicht ähnlich F i g. 4 und zeigt den Bohrlochkopf und den Steigrohrkopf in ausgefahrener Stellung.
In F i g. 1 bedeuten die Ziffern 11 die Oberfläche und 12 den Grund des Gewässers. Durch mehrere Formationen 13,14 und 15, welche vom Deckgebirge 16 überlagert sind, ist ein Bohrloch 17 gebohrt, in das in bekannter Weise ein Förderrohrstrang 18 einzementiert ist. Mit dem Rohrstrang 18 ist ein Gehäuse 19 verbunden, das am oberen Ende mit Flanschen 20 und 21 verschlossen ist. Zur Längsbewegung in der Zylinderkammer 22, die durch das Gehäuse 19 gebildet ist, ist ein ausziehbarer Rohrstrang 23 angeordnet, der mit einem Druckkolben 24 versehen ist. Die Dichtung 25 (vgl. F i g. 4 und 5) dichtet den Rohrstrang 23 am oberen Ende der Kammer ab, während die untere Dichtung 26 zwischen dem Rohrstrang 23 und der Wand der Zylinderkammer 22 eine Abdichtung schafft. Das Gehäuse 19 besitzt eine Einlaßöffnung 27, die in die Kammer 22 zwischen dem Kolben 24 und der unteren Dichtung 26 mündet, und eine Auslaßöffnung 28 aus der Kammer 22 zwischen der oberen Dichtung 25 und dem Druckkolben 24. Der Rohrstrang 23 trägt oben einen Bohrkopf 29 mit Durchlässen 30 und 31 für den Eintritt biegsamer Leitungen 32 und 33. Der Bohrkopf 29 trägt einen Flansch 34, welcher die Verbindung mit dem Steib rohrkopf 35 herstellt, der seinerseits durch eine biegsame Leitung 36 mit einer Förderleitung 37 verbunden ist. Die biegsame Leitung 36 gestattet das Hochziehen des Bohrkopfes 29 und des Steigrohrkopfes 35 bis zur Wasseroberfläche ohne Störung der Förderleitung 37.
Die biegsamen Leitungen 32 und 33 erstrecken sich bis zur Wasseroberfläche 11 und sind mit einem Schwimmkörper oder einer Boje 38 verbunden, die durch Leitungen 39 und 40 mit einer Einrichtung zum Erzeugen pneumatischen oder hydraulischen Drucks in Verbindung steht. Die Druckpumpe dient dazu, den Bohrkopf 29, den Steigrohrkopf 35 und den Rohrstrang 23 mitsamt dem Aufbau zu heben und zu senken. Die Leitungen 32 und 33 sind ihrerseits mit Verteilern 38 a und 38 b verbunden, die durch die Leitungen 39 und 40 mit der Druckpumpe in Verbindung stehen. Die Leitungen 39 und 40 werden durch Ventile 41 und 42 gesteuert. Die Boje ist durch eine Ankerkette 43 an einem Anker 44 verankert.
Der Rohrstrang 18 kann Löcher 45 innerhalb der kohlenwasserstofführenden Erdformation 15 besitzen. In F i g. 2 ist das Bohrloch 50 -mit einem Futterrohrstrang 51 versehen, der mit Bindemittel 52 einzementiert ist. Das Gehäuse 19 ist innerhalb des Futterrohrs 51 angeordnet. Das Förderrohr 18 besitzt unten eine Dichtung 53, unterhalb deren der Rohrstrang in das Futterrohr 51 mündet. Das Futterrohr 51 ist mit Hilfe eines durch das Rohr 18 eingeführten Bohrers bei 54 perforiert. Die Löcher gehen durch den Zement 52 und die Formation 15 hindurch, um Gas oder Flüssigkeit hindurchzulassen. Im übrigen entspricht F i g. 2 der F i g. 1.
F i g. 2 A ist eine Draufsicht mehrerer Steigrohrköpfe in einem einzigen Bohrloch, das von einem oberen Futterrohr 60 umschlossen ist. Mehrere Rohreinheiten 19 sind im Bohrloch angeordnet. Die Förderrohre werden gleichzeitig betrieben.
Das Bohrloch 150 in F i g. 2 B ist mit einem Futterrohrstrang 151 versehen, der ebenso wie das Oberflächengehäuse 87 mit Bindemittel 152 einzementiert ist. Das Rohr 118 läuft innerhalb des Futterrohrs 151, trägt unten eine Dichtung 153 und mündet in das perforierte Futterrohr 151 unterhalb der Dichtung. Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 B ist der Gehäuseteil 119 als Teil des Futterrohrs 151 anstatt des Förderrohrs 118 ausgebildet. Innerhalb des Futterrohrs 151 ist eine Aufhängung 81 vorgesehen, die das Förderrohr 118 mit dem ausziehbaren Rohrstrang 83 dicht schließend verbindet, wobei das Rohr 118 in der Aufhängung 81 durch sein Eigengewicht und ein nicht dargestelltes Greifstück gehalten wird. Das Rohr 118 kann mit einer Schraubverbindung in die Aufhängung 81 eingesetzt sein, so daß das Rohr 118 und der Rohrstrang 83 ineinandergreifen. Der Rohrstrang 83 ist konzentrisch zum Rohr 118 angeordnet und bildet seine Verlängerung. Die Dichtungen 125 und 126 und der Kolben 124 sind auf einem verschiebbaren Rohrstrang 84 angeordnet, der seinerseits ebenfalls in der Zylinderkammer 122 angeordnet ist und konzentrisch zum Rohrstrang 83 liegt. Beide Rohre 83 und 84 sind mit dem Bohrkopf 29 verbunden. Durch den Eintritt von Druckflüssigkeit in die Zylinderkammer 122 über dem Kolben 124 oder in den Kolbenraum 121 können die Rohre 83 und 84 gehoben und gesenkt werden.
In F i g. 2 C ist statt der Rohraufhängung 81 eine Dichtung 85 a am unteren Ende des oberen Rohrstrangs 218 und eine Dichtung 84 a oben am unteren Teil 318 des Förderrohrstranges, der in den oberen Rohrstrang 218 eingreift, vorgesehen. Infolgedessen kann sich der obere Rohrstrang 218 frei mit dem Teleskoprohr 123 bewegen, während der untere Rohrstrang 318 am Platz bleibt, wobei stets eine Druckdichtung zwischen den Rohrsträngen 218, 318 vorliegt, da die beiden Rohrstränge 218 und 318 ineinandergleiten.
F i g. 2 D zeigt mehrere Steigrohrköpfe in einem gemeinsamen Bohrblech 150. Alle drei Einheiten können an eine gemeinsame Steuerung zum Heben und Senken angeschlossen sein, können aber auch getrennt gehoben und gesenkt werden.
In F i g. 3 ist das Gehäuse 19 über dem Grund 12 des Gewässers, jedoch unterhalb der Wasseroberfläche 11 angeordnet. In diesem Fall wird das Gehäuse von einem Gerüst 70 gestützt, das eine Plattform 71 besitzt, durch die das obere Rohrende mit dem Bohrkopf 29 und dem Steigrohrkopf 35 hindurchragt. Das Gerüst besitzt Stützen, beispielsweise Kreuzstützbalken 72.
Gemäß F i g. 4 und 5 befindet sich in dem Gehäuse 19 der Kolben 24, mit dem der ausziehbare Rohrstrang 23 innerhalb der Kammer 22 verbünden ist. Am oberen Ende der Zylinderkammer 22 ist ein Anschlag 22 a, um die Aufwärtsbewegung des auszieh= baren Rohrstrangs 23 zu begrenzen. In. F i g. 4 ist der Rohrstrang 23 in seiner unteren Stellung gezeichnet, wobei der Bohrkopf 29 auf dem Flansch 21 aufliegt: Durch Anwendung von Druck kann man den Bohrkopf 29 und den Steigrohrkopf 35 auf die Wasseroberfläche heben. Die Druckflüssigkeit wird mittels der biegsamen Leitung 32 durch die Öffnung 27 in den Raum 80 zwischen dem Kolben 24 und der Dichtung 26 eingeleitet. Dadurch wird der Rohrstrang 23 in die in F i g. 5 gezeigte obere Stellung gehoben. Der Anschlag 22 a begrenzt die Aufwärtsbewegung. Wenn man den Steigrohrkopf 35 und den Bohrkopf 29 zurückholen will, wird durch die Leitung 33 in den Raum 90 zwischen die Dichtung 25 und den Kolben 24 Druckflüssigkeit eingeleitet.

Claims

Patentansprüche: 1. Bohrlochkopfanordnung für Unterwasserbohrlöcher, bei der in einem unter Wasser angeordneten Gehäuse ein den Bohrkopf und den Steigrohrkopf tragender Rohrstrang bis wenigstens zur Wasseroberfläche ausziehbar angeordnet und zwischen oberem Gehäuseverschluß und Rohrstrang eine Dichtung vorgesehen ist, d a -durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (19 oder 119) als geschlossene Zylinderkammer (22 oder 122) ausgebildet ist, die am unteren Ende gegenüber dem ausziehbaren Rohrstrang (23 oder 84 oder 123) mit Hilfe einer unteren Dichtung (26 oder 126) abgedichtet ist und an deren Innenwand sich ein am Rohrstrang sitzender Druckkolben (24 oder 124) abstützt und die zwischen Druckkolben und oberer bzw. unterer Dichtung (25 oder 125 bzw. 26 oder 126) je eine Einlaß-bzw. Auslaßöffnung (27 bzw. 28) für ein Druckmedium aufweist. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen (27 bzw. 28) der Zylinderkammer (22 oder 122) biegsame Förderleitungen (32 und 33) für das Druckmedium angeschlossen sind, die zu einer auf dem Wasser schwimmenden Einrichtung (38) führen. 3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Bohrkopf (29) eine biegsame Entnahmeleitung (36) angeschlossen ist. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (19 oder 119) mit der Zylinderkammer (22 oder 122) über dem Meeresgrund (12), jedoch unter der Wasseroberfläche (11) angeordnet ist. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (19 oder 119) von einem unter Wasser befindlichen Gerüst (70) abgestützt ist. 6. Anordnung nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der ausziehbare Rohrstrang (23) ein Teil des Förderrohrstranges ist. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der ausziehbare Rohrstrang (84 oder 123) konzentrisch um den Förderrohrstrang (218) angeordnet ist und wenigstens einen Teil (218) des Förderrohrstranges beim Ein- oder Ausziehen mitnimmt (F i g. 2 B und 2 C). B. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil (218) des Förderrohrstranges gegenüber seinem unteren Teil (318) axial verschiebbar ist (F i g.
2 C). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1168 364, 1119801.