DE1289006B

DE1289006B - Vorrichtung zum Betaetigen von auf dem Meeresboden befindlichen Arbeitseinrichtungen

Info

Publication number: DE1289006B
Application number: DEC31315A
Authority: DE
Inventors: Postlewaite William Rogers
Original assignee: Chevron Research and Technology Co
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 1962-11-05
Filing date: 1963-11-05
Publication date: 1969-02-13
Also published as: US3225826A; GB1071157A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Betätigen von auf dem Meeresboden befindlichen Arbeitseinrichtungen, z. B. Bohrlochkopf einer Tiefbohrung, mit von der Arbeitseinrichtung zur Meeresoberfläche führenden Seilen und einem an diesen absenkbaren Rahmen, welcher die Betätigungsorgane trägt.
Eine solche Vorrichtung ist bekannt. Man kann mit ihr aber nicht beliebige Organe des Bohrlochkopfes zwangsweise von Betätigungsorganen des absenkbaren Rahmens erfassen, derart, daß ein »Blindarbeiten« von der Meeresoberfläche möglich ist.
Zum Zweck, Unterwasserarbeiten vom Schiff aus vorzunehmen, ohne Taucher verwenden zu müssen, besteht die einzige Möglichkeit bisher darin, einen Roboter an einem Führungsteil zum Bohrlochkopf herabzulassen und diesen mittels einer Fernsehkamera vom Schiff aus an den gewünschten Stellen des Bohrlochkopfes in Stellung zu bringen, um dort Montagearbeiten durchzuführen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Vorrichtung so auszubilden, daß eine Zwangsführung des Werkzeugs zur gewünschten Montagestelle am Bohrlochkopf erreicht wird, so daß ein Blindarbeiten möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Betätigungsorgan am Rahmen so angeordnet ist, daß es zwangläufig mit dem zu betätigenden Organ der Arbeitseinrichtung in Wirkverbindung tritt. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung steht das Betätigungsorgan über eine Energie zuführende Leitung mit einer Energiequelle auf dem Schiff in Verbindung.
Mit der Erfindung werden gegenüber der bekannten Vorrichtung erhebliche Vorteile erzielt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist wesentlich einfacher ausgebildet. Wenn der richtige Rahmen ausgewählt worden ist bzw. das Werkzeug an der richtigen Stelle am Rahmen angebracht ist, so wird es zwangsweise fehlerlos in Eingriff mit dem zu betätigenden Organ am Bohrlochkopf geführt. Es ist erstmals eine Blindmontage möglich, wobei jegliche Fehlerquellen ausgeschaltet sind.
Die Erfindung umfaßt drei .alternative Ausführungsformen. Bei der ersten Ausführung ist das Betätigungsorgan am Rahmen um eine vertikale Achse drehbar gelagert, und die Energie zuführende Leitung ist ein mit dem drehbaren Organ drehfest verbindbarer Rohrstrang, der von einer im Schiff . vorgesehenen Antriebseinrichtung drehbar ist. Bei der zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist das Betätigungsorgan ebenfalls am Rahmen um eine vertikale Achse drehbar gelagert, der Rahmen besitzt aber einen Drehantrieb, der mit dem dreh- ; baren Betätigungsorgan, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes, mechanisch verbunden ist, wobei dem Drehantrieb über die Energie zuführende Leitung elektrische bzw. Druckmittelenergie zuführbar ist. In der dritten erfindungsgemäßen Ausführung ist das Betätigungsorgan ein Verbindungsorgan, das mit einem am Bohrlochkopf vorgesehenen Anschlußteil kuppelbar ist, wobei das Anschlußteil mit Betätigungsantrieben in dem Bohrlochkopf in Verbindung steht. Im letzteren i Fall ist das Verbindungsorgan druckmitteldicht an einen zu einer im Schiff befindlichen Druckmittelquelle führenden Rohrstrang oder einer im Rahmen vorgesehenen Druckmittelquelle, die vors einem ebenfalls am Rahmen vorgesehenen und vom Schiff mit Strom versorgten Elektromotor gespeist wird, angeschlossen. Das Anschlußteil des Bohrlochkopfes steht druckmitteldicht mit mindestens einem Druckmittelmotor am Bohrlochkopf in Verbindung.
Bei der ersten erfindungsgemäßen Ausführung ist das Antriebsorgan im Schiff vorgesehen, bei der zweiten Ausführung befindet sich das Antriebsorgan am Rahmen, und bei der dritten Ausführung sitzt das Antriebsorgan am Bohrlochkopf. Allen diesen Ausführungen ist das Merkmal gemeinsam, daß die Antriebsorgane von einer Energiequelle, die sich auf dem Schiff befindet, gespeist werden.
An Hand der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele darstellt, sei die Erfindung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Ansicht des über dem Bohrlochkopf schwimmenden Schiffes mit an Führungsseilen niedergebrachtem Montagerahmen, F i g. 2 einen Teil des Rahmens mit drehbar gelagertem Werkzeug, F i g. 3 den Rahmen mit abgewandelter Anbringung des Werkzeuges, F i g. 4 einen Schnitt durch die Aufhängung des Werkzeuges nach F i g. 3, F i g. 5 eine Ansicht ähnlich F i g. 1, jedoch in etwas abgewandelter Ausführung der Aufhängung im Schiff und der Ausbildung des Rahmens, F i g. 6 eine Draufsicht auf eine Halteeinrichtung im Schiff zum horizontalen Versetzen des Rohrstranges, F i g. 7 eine Ansicht der Halteeinrichtung nach Fig.6. F i g. 8 eine Ansicht der Halteeinrichtung in Richtung 8-8 der F i g. 7, F i g. 9 die Ausbildung des Bohrlochkopfes mit am Montagerahmen hängenden Steuerkopf für den Bohrlochkopf, F i g. 10 eine Schnittansicht längs der Linie 10-10 der F i g. 9, F i g. 11 einen Schnitt durch eine Verbindungseinrichtung zum Kuppeln des Steuerkopfes an den Rahmen, F i g. 12 einen Schnitt längs der Linie 12-12 gemäß F i g. 11, F i g. 13 eine Ansicht des Bohrlochkopfes mit aufgesetztem Steuerkopf, der gerade von einem Werkzeug des Rahmens betätigt wird, F i g. 14 eine Draufsicht längs der Linie 14-14 gemäß F i g. 13, F i g. 15 einen Schnitt durch den am Bohrlochkopf zu befestigenden Steuerkopf, F i g. 16 einen Schnitt längs der Linie I6-16 gemäß F i g.15, F i g. 17 einen Schnitt längs der Linie 17'-17 der F i g. 16, F i g. 18 eine Ansicht in Richtung 18-18 der F i g.15, F i g. 19 eine Draufsicht auf eine Einrichtung zur Befestigung der Führungsseile am Bohrlochkopf, F i g. 20 eine Schnittansicht längs der Linie 20-20 der Einrichtung gemäß F i g. 19, F i g. 21 eine Schnittansicht längs der Linie 21-21 der F i g. 19, F i g. 22 eine Schnittansicht durch eine abgewandelte Ausführung des Steuerkopfes am Bohrlochkopf mit Darstellung der Betätigungswerkzeuge, F i g. 23 eine Seitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform des Rahmens gemäß der Erfindung und F i g. 24 einen Schnitt längs der Linie 24-24 durch das Betätigungswerkzeug gemäß F i g. 23.
Das in F i g. 1 nicht dargestellte Bohrloch im Meeresboden 44 ist durch den Bohrlochkopf 50 geschlossen, über welchem an der Meeresoberfläche ein Schiff 30 schwimmt, das mittels Ankerseilen 110, 112 etwa senkrecht über dem Bohrlochkopf verankert ist. Am Bohrlochkopf 50 ist eine Plattform 60 mit drei zylindrischen Säulen 64, 68, 70 (F i g. 10) befestigt, an deren oberen Enden Führungsseile 54, 56, 58 angebracht sind, die nach oben in eine kreisförmige Öffnung 34 des Schiffes 30 hineinführen und im Schiff befestigt sind. An diesen Führungsseilen 54, 56, 58 wird ein Rahmen 78 (F i g. 1 und 2) bzw. 138 (F i g. 3, 4) mittels Seilführungen 80, 82 geführt, die gerade über die zylindrischen Säulen 64, 68, 70 passen. Der Rahmen ist in Form einer Montagespinne ausgebildet und weist drei Arme auf, an deren Enden die Seilführungen 80, 82 sitzen. Die Arme laufen an einem Punkt zusammen, der der Betätigungsstelle am Bohrlochkopf 50 bzw. dem auf ihm zu befestigenden oder zu lösenden Steuerkopf 52 entspricht.
Dort, wo die Arme zusammenlaufen, befindet sich ein Lager 84, in welchem ein Betätigungsorgan 86 in Form einer drehbaren Muffe gelagert ist. Diese ist oben über eine teleskopartige Verbindung 104 mit einem Rohrstrang 88 drehbar verbunden, der ebenfalls nach oben in den Raum 34 des Schiffes 30 hinein zu einem Drehtisch 36 führt, der motorisch angetrieben werden kann. Am Steuerkopf 52 befindet sich das zu betätigende Organ 100, das urirund ausgebildet ist und über das das Betätigungsorgan 86 paßt, so daß nach Absenkung des Rahmens 78 an den Führungsseilen 54, 56, 58 das Betätigungsorgan 86 zwangsweise in die in F i g. 2 veranschaulichte Betätigungsstellung bezüglich des zu betätigenden Organs 100 geführt wird. Wenn der Drehtisch 36 im Schiff 30 anschließend gedreht wird, wird über den Rohrstrang 88, die teleskopartige Verbindung 104 und das Betätigungsorgan 86 das zu betätigende Organ 100 gedreht, wodurch sich beispielsweise ein Ventil öffnen oder schließen läßt, eine Klemmverbindung betätigen läßt usw.
Die teleskopartige Verbindung 104 gleicht Schiffsbewegungen aus, so daß das Betätigungsorgan 86 auch bei größeren Schiffsbewegungen sicher im Eingriff mit dem zu betätigenden Organ 100 gehalten wird.
Der Rahmen 138 (F i g. 3, 4) unterscheidet sich vom Rahmen 78 im wesentlichen dadurch, daß das Betätigungsorgan 86 nicht unmittelbar am Rahmen um eine starre Achse drehbar gelagert ist, sondern, daß ein Universalgelenk 140 zwischengeschaltet ist, so daß das Betätigungsorgan 142 sich auch beim Verkanten des Rahmens 138 vertikal einstellen kann (F i g. 4).
Trotz der Ankerseile 110,112 führt das Schiff 30 infolge Seeganges Bewegungen aus. Der Rahmen 78 bzw. 138 soll aber in seiner Montagestellung möglichst in Ruhe bleiben. In F i g. 1 wird dies durch ein möglichst weit unten am Rohrstrang 88 angebrachtes Zusatzgewicht 114 bewirkt. Bei der Ausführung gemäß der F i g. 5 bis 8 ist dieses Zusatzgewicht nicht vorgesehen. Anstatt dessen ist das Schiff 30 mit einer Halteeinrichtung 180 ausgestattet, die am Rand der Öffnung 34 des Schiffes an einer beliebigere Umfangsstelle befestigbar ist und mittels deren ein Zugseil 206, dessen vorderes Ende in einem um den Rohrstrang 88 herumgreifenden Ring 212 endet,, mittels einer Winde 204 anziehbar ist, um bei einem horizontalen Versetzen des Schiffes die entstehende Fehlausrichtung bezüglich des Bohrloehkopfes zu kompensieren. Das Zugseil 206 läuft um eine Umlenkrolle 208, die unterhalb des Schiffbodens liegt, so daß der Rohrstrang 88 in der in F i g. 5 veranschaulichten Weise vorübergehend verspannt werden kann. Die Halteeinrichtung 180 ist als Wagen ausgebildet, der auf Schienen längs des Umfangs der Öffnung 34 verfahrbar ist. Die Führungsseile 54, 56, 58 sind in der Öffnung 34 des Schiffes über Auslegerarme 214, 216, 218 geführt, die um vertikale Achsen verschwenkbar sind, wie in F i g. 6 strichpunktiert angedeutet ist, um für die Bewegung der Halteeinrichtung 180 längs des Umfangs der Öffnung 34 Platz zu schaffen.
Bei der Ausführung gemäß F i g. 1 kann sich der Rohrstrang 88 bei Verlagerung des Schiffes schräg stellen. Der Rahmen 78 bzw. 138 stellt sich deswegen ebenfalls etwas schräg ein, weswegen die Führungen 80, 82 nur kurz sein dürfen, um ein Verkanten relativ zu den Säulen 64, 68, 70 zuzulassen. Trotz der Schrägstellung des Rahmens greift aber das Betätigungsorgan 142 vertikal über das zu betätigende Organ 100. Bei dem Betätigungsorgan 86 tritt dieser Vorteil wegen des fehlenden Universalgelenkes nicht ein. Da das relative Verkanten wegen der Länge des Rohrstranges 88 jedoch nur gering ist, arbeitet auch die einfachere Ausführung gemäß F i g. 2 zufriedenstellend.
Bei der Ausführung gemäß F i g. 5 bleibt das untere Ende des Rohrstranges 88 dank der Funktion der Halteeinrichtung 180 immer etwa vertikal, so daß der Rahmen etwas anders ausgebildet werden kann. Der Rahmen 222 gemäß F i g. 5, der dem Rahmen 230 gemäß der F i g. 9, 10 entspricht, mit Ausnahme, daß das Betätigungsorgan an anderer Stelle sitzt, weist eine längliche Führungshülse 226 an einem Ende des Arms des Rahmens auf, die gerade über die Säule 64 paßt. Die anderen beiden Arme des Rahmens weisen an Stelle dieser länglichen Führungshülse 226 vorteilhafterweise nur schmale U-förmig gebogene Bügel auf. Die eine längliche Führungshülse 226 bewirkt eine genaue Vertikalstellung des Betätigungsorgans 306 im Lager 84.
Für jedes zu betätigende Organ am Bohrlochkopf 50 bzw. Steuerkopf 52 wird ein gesonderter Rahmen benötigt. Der Rahmen 230 gemäß F i g. 9 und 10 dient zum Kuppeln des Steuerkopfes 52, so daß dieser auf den Bohrloehkopf 50 aufgesetzt bzw. von diesem abgehoben und wieder nach oben transportiert werden kann. Zum Befestigen des Steuerkopfes 52 am Bohrloehkopf 50 ist ein anderer Rahmen, nämlich der Rahmen 222 gemäß den F i g. 5 und insbesondere 13, 14 erforderlich, der das Betätigungsorgan 228 an anderer Stelle trägt. Ansonsten können die Rahmen 222 und 230 gleich ausgebildet sein, obwohl in den F i g. 9 und 10 ein dreiarmiger Rahmen und in den F i g. 13, 14 nur ein zweiarmiger Rahmen gezeigt ist. Grundsätzlich genügt für alle Betätigungsvorgänge ein zweiarmiger Rahmen, der dementsprechend auch nur an zwei Führungsseilen geführt wird.
Der Rahmen 230 gemäß F i g. 9 und 10 trägt als Betätigungsorgan ein Greiforgan 306, das mit einer Verriegelungseinrichtung 310 ausgestattet ist, die über den hohlen Rohrstrang $8 druckmittelbetätigbar ist, um den Verriegelungsstift 304 gegen die Wirkung der Feder 318 aus einer Aussparung 302 im zu betätigenden Organ 300 zurückzuziehen. In der in den F i g. 9 bis 12 gezeigten Stellung wird der Steuerkopf 52 mittels des Rahmens 230 vom Schiff aus abgesenkt und zwangsweise vertikal über dem Bohrlochkopf 50 ausgerichtet und auf ihm abgesetzt. Durch Druckmittelbetätigung wird der Verriegelungsstift 304 aus der Aussparung 302 des Organs 300 zurückgezogen, wonach das Betätigungsorgan 306 am Rahmen 230 mittels des Rohrstranges wieder angehoben werden kann. Selbstverständlich ist an Stelle der Druckmittelbetätigung auch eine elektromagnetische Betätigung der Verriegelungseinrichtung 310 möglich. Die genaue Dreheinstellung des Steuerkopfes 52 läßt sich dadurch erreichen, daß dieser mit einem seitlichen Ansatz 328, 330 an einem ortsfesten vertikalen Anschlag 336 geschwenkt und unter Beibehaltung der Berührung mit diesem Anschlag vertikal abgesenkt wird.
An dem Steuerkopf 52 ist eine Leitung 234, 238 befestigt, die zum Schiff führt. Die Leitung 234 ist die Förderleitung für das Rohprodukt, während die Leitung 238 als elektrische oder hydraulische bzw. pneumatische Steuerleitung zur Betätigung des Auslaßventils im Steuerkopf 52 dient.
Nachdem der Steuerkopf 52 vertikal auf den Bohrlochkopf 50 aufgesetzt worden ist, wird der Rahmen 230 leer wieder mittels des Rohrstranges 88 zurückgezogen. Anschließend wird ein anderer Rahmen 222 (F i g. 5 und 13,14) abgesenkt, der ein Betätigungsorgan 228 trägt, das in seiner Montagestellung über ein am Steuerkopf verbundenes zu betätigendes Stellorgan 242 (F i g. 15) faßt. Das Stellorgan 242 hat die Form des Stellorgans 100 gemäß der F i g. 2 und 4, weswegen auch das Betätigungsorgan 228 (F i g. 13) entweder gleich dem Betätigungsorgan 86 (F i g. 2) oder dem Betätigungsorgan 142 (F i g. 4) ausgebildet sein kann.
Nachdem das Betätigungsorgan 228 das Stellglied 242 erfaßt hat, wird der Rohrstrang 88 gedreht, um über ein im Steuerkopf 52 untergebrachtes mechanisches Getriebe letzteren mit dem Bohrlochkopf 50 dicht zu verbinden. An dem Stellglied 242 sitzt eine Schnecke 280, in die ein Schneckenrad 278 eingreift, welches auf einer Gewindestange 272 sitzt. Im Gehäuse des Steuerkopfes 52 ist ein Klemmring 250 gelagert, der aus mehreren Abschnitten besteht, die gelenkig miteinander verbunden sind. Die beiden Enden des Klemmringes 250 weisen ebenfalls über Gelenke Gewindebuchsen 268, 270 auf, die auf der Gewindestange 272 verschraubbar sind.
Es versteht sich, daß die Gewindestange 272 zwei gegenläufige Gewindeabschnitte hat, so daß bei Drehung in der einen Richtung der Klemmring 250 zusammengezogen und in der anderen Richtung aufgeweitet wird.
Wie aus F i g. 15 deutlich hervorgeht, weisen das untere Ende des Steuerkopfes 52 und das obere Ende des Bohrlochkopfes 50 jeweils eine konische Ringfläche auf. Der Klemmring 250 hat ähnliche konische Ringflächen. Wird das zu betätigende Stellglied 242 in Richtung des Zusammenziehens des Klemmringes 250 gedreht, so wird der Steuerkopf 52 gegen den Bohrlochkopf 50 in axialer Richtung gezogen. Ein zwischenliegender Dichtring bewirkt die Abdichtung. Nachdem der Steuerkopf 52 auf diese Weise am Bohrlochkopf 50 dicht befestigt ist, wird das Auslaßventil über die Steuerleitung 238 geöffnet, so daß Erdöl durch die Förderleitung 234 zum Schiff strömt. Selbstverständlich ist es möglich, ein Auslaßventil derart vorzusehen, daß es über einen separaten Rahmen über den Rohrstrang 88 mechanisch betätigt werden kann.
In den F i g. 19 bis 21 ist veranschaulicht, wie die zylindrischen Säulen 64, 68, 70 der Plattform 60 an einer stationären Grundplatte 46 des Bohrlochkopfes befestigt werden. Die Grundplatte 46 trägt eine stationäre Säule 72, an welcher über ein Seil 382 an der Meeresoberfläche eine Boje 384 schwimmt (F i g. 1). In diesem Stadium befindet sich am Bohrlochkopf nichts weiter als diese Grundplatte mit der Säule 72. Durch die Boje 384 ist das Bohrloch über Wasser erkennbar. Nachdem das Schiff 30 an der Boje verankert worden ist, wird die Boje 384 ins Schiff geholt. Dann wird das Seil 382 durch eine Öffnung 378 (F i g. 20) in der Plattform 60 gesteckt und die Plattform mittels eines nicht dargestellten Rahmens zur Grundplatte 46 herabgelassen. Führungssäulen 74 und 76 bewirken die genaue relative Drehstellung der hufeisenförmigen Plattform gegenüber der Grundplatte 46. Der Rahmen wird dann wieder leer aufgezogen, und es wird der Rahmen 375 abgesenkt, dessen Betätigungsorgan 377 von oben über das zu betätigende Organ 354 faßt. Dieses weist an seinem unteren Teil einen Gewindeabschnitt 364 auf, auf welchem eine Klemmbacke 366 verschraubbar ist. Wird das Betätigungsorgan 377 über den Rohrstrang 88 gedreht, so schraubt sich die Klemmbacke 366 unter einen Flansch 374 eines mittleren Ansatzes 350 der stationären Grundplatte 46. Durch Drehung des Betätigungsorgans in der entgegengesetzten Richtung läßt sich diese Verbindung wieder lösen. In der dargestellten Ausführungsform sind zwei Klemmbacken vorgesehen. Nach Festlegen der einen Backe muß also der Rahmen 375 hochgezogen, durch einen entsprechenden anderen Rahmen ersetzt, dieser wieder abgelassen und die andere Klemmbacke festgezogen werden. In F i g. 22 ist eine abgewandelte Ausführung zur hydraulischen Betätigung der Kupplung zwischen Steuerkopf 52 und Bohrlochkopf 50 dargestellt. Das Gehäuse des Steuerkopfes 52 weist im Abstand zwei vertikale Anschlußstücke 422, 428 auf. Der Steuerkopf 52 ist mit mehreren hydraulischen Zylindern 418 versehen, deren eine Enden an das eine Anschlußorgan und deren andere Enden an das andere Anschlußorgan angeschlossen sind. Die Kolben 412 der hydraulischen Zylinder 418 sind an einer am unteren Teil des Steuerkopfes 52 axial verschiebbaren Muffe 402 befestigt. Ähnlich F i g. 15 weisen die Enden des Steuerkopfes 52 und des Bohrlochkopfes 50 konische Flächen auf, mit welchen Spannglieder 392 in Eingriff treten. Diese sind so ausgebildet, daß bei einer Axialbewegung der Muffe 402 eine Radialbewegung der Spannglieder 392 eintritt, wodurch wiederum durch die konischen Schrägflächen ein axiales Gegeneinanderbewegen vom Steuerkopf 52 und Bohrlochkopf 50 erreicht wird.
Die oberen Enden der Anschlußorgane 422 und 428 weisen Kugelrückschlagventile auf. Um nun den Steuerkopf 52 vom Bohrlochkopf 50 zu lösen, wird auf das Anschlußorgan 428 mittels eines Betätigungsorgans 474 (gestrichelt) eine Muffe 464 aufgeschraubt, die einen Stößel 466 hat, der das Rück- Schlagventil öffnet. Das Betätigungsorgan 474 wird dann an seinem Rahmen nach oben gezogen, wonach über einen anderen Rahmen ein Betätigungsorgan 424 abgelassen und auf das Anschlußorgan 422 abdichtend aufgeschraubt wird. Dann wird ein Druckmittel durch den Rohrstrang und das Betätigungsorgan 424 hindurch in das Anschlußorgan 422 eingegeben, wodurch die Kolben 412 in den Zylindern nach oben gefahren werden. Dies wird dadurch möglich, weil das vorhandene Druckmittel durch das geöffnete Rückschlagventil im Anschlußorgan 428 entweichen kann. Im eingezogenen Zustand der Kolben 412 ist die Kupplung geöffnet, so daß der Steuerkopf 52 abgehoben werden kann.
In den F i g. 23, 24 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Rahmen 500 besteht aus mindestens drei aneinander lösbar befestigten Teilen, von denen der Mittelteil 530 das Betätigungsorgan 510 trägt. Die beiden Endteile 534, 536 sind am Mittelteil 530 austauschbar befestigt. Die Endteile tragen die Seilführungen 538, 540. Wenn der Rahmen 500 dreiarmig ausgebildet sein soll, ist selbstverständlich ein dritter Arm ebenfalls am Mittelteil austauschbar angebracht. Gegenüber den anderen Ausführungen unterscheidet sich diese Ausführung im wesentlichen dadurch, daß der Rahmen 500 selbst den Antriebsmotor 502 trägt, der über eine elektrische oder hydraulische Leitung 528 vom Schiff mit Energie gespeist werden kann. Der Motor 502 kann über ein Untersetzungsgetriebe 504 auf die Welle des Betätigungsorgans 510 arbeiten. Auf diese Weise wird ein mechanischer Rohrstrang zur Betätigung von Stellorganen vermieden. Um nicht für jeden Rahmen einen eigenen Motor verwenden zu müssen, wird der Mittelteil 504 des Rahmens 500 wiederverwendet, während nur die Endteile 534, 536 entsprechend der jeweiligen Lage des Stellorgans 514 ausgetauscht werden.
Allen Ausführungen ist gemeinsam, daß das Betätigungsorgan bzw. Verbindungsorgan aus einer nach unten offenen Fassung besteht, die vertikal auf ein nach oben ragendes drehbares Stellglied aufsteckbar bzw. aufschraubbar ist, wobei die Querschnitte von Stellglied und Innenraum der Fassung zur Gewährleistung einer drehfesten Verbindung unrund sind. Die oberen Enden der Stellglieder und Anschlußorgane verjüngen sich nach oben. Alle Stell-bzw. Verbindungsorgane des Steuerkopfes liegen-in einer Vertikalprojektion gesehen - voneinander im Abstand. Jedem speziellen Stell- bzw. Verbindungsorgan ist ein spezieller Rahmen zugeordnet, dessen Betätigungsorgan an dem Punkt angeordnet ist, der dem speziellen Stell- bzw. Verbindungsorgan entspricht. Alternativ ist das Betätigungsorgan des Rahmens - gegebenenfalls mit dem Antriebsorgan - in einem Rahmenteil angeordnet, der für alle Stell- bzw. Verbindungsorgane verwendbar ist und zusammen mit mindestens einem weiteren, dem jeweiligen Stell-bzw. Verbindungsorgan zugeordneten und angepaßten Rahmenteil den Gesamtrahmen ergibt, bei dem das Betätigungsorgan wiederum an dem Punkt angeordnet ist, der dem speziellen Stell- bzw. Verbindungsorgan entspricht.
Jeder Rahmen weist ein festes Lager auf, in das das Betätigungsorgan von unten bis zum Anschlag an einer als Axiallager dienenden Schulter 122 (F i g. 2) einführbar ist, wobei der Rohrstrang 88 mit dem oberen Ende des Betätigungsorgans lösbar verbunden werden kann. Das. Betätigungsorgan 86 weist vorzugsweise einen aus dem Lager 84 des Rahmens nach oben vorstehenden Gewindezapfen auf, auf dem der mit einer Gewindemuffe 90 versehene Rohrstrang 88 aufschraubbar und mit einem Querstift 92 verriegelbar ist (F i g. 2). Die Stirnfläche des unteren Endes des Rohrstranges 88 bzw. der Gewindemuffe 92 bildet im montierten Zustand des Rohrstranges eine Schulter, die auf einem Flansch des Rahmenlagers 84 zur axialen Festlegung des Betätigungsorgans im Lager in Abwärtsrichtung aufliegt.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Betätigen von auf dem Meeresboden befindlichen Arbeitseinrichtungen, z. B. Bohrlochkopf einer Tiefbohrung, mit von der Arbeitseinrichtung zur Meeresoberfläche führenden Seilen und einem an diesen absenkbaren Rahmen, welcher die Betätigungsorgane trägt, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan (86; 142; 228; 306; 377; 424; 510) am Rahmen (78; 138; 222; 230; 375; 500) so angeordnet ist, daß es zwangläufig mit dem zu betätigenden Organ (100; 242; 300; 354; 422; 428; 514) der Arbeitseinrichtung (50, 52) in Wirkverbindung tritt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan über eine Energie zuführende Leitung (88,106,108; 528) mit einer Energiequelle eines auf der Meeresoberfläche schwimmenden Schiffes (30) in Verbindung steht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Rahmen (78; 138; 222; 230; 375) das Betätigungsorgan (86; 142; 306; 228; 377) um eine vertikale Achse drehbar gelagert ist und daß die Energie zuführende Leitung (88, 106, 108) ein mit dem drehbaren Betätigungsorgan drehfest verbindbarer Rohrstrang ist, der von einer im Schiff vorgesehenen Antriebsrichtung drehbar ist (F i g. 1 bis 21).
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Rahmen (500) das Betätigungsorgan (510) um eine vertikale Achse drehbar gelagert ist und daß am Rahmen (500) ein Drehantrieb (502) angebracht ist, der mit dem drehbaren Betätigungsorgan (510) - gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes (504) - mechanisch verbunden ist und dem über die Energie zuführende Leitung (528) elektrische bzw. Druckmittelenergie zuführbar ist (F i g. 23, 24).
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan ein Verbindungsorgan (424) ist, das mit einem am Bohrlochkopf (50, 52) vorgesehenen Anschlußteil (422; 428) kuppelbar ist und das Anschlußteil mit Betätigungsantrieben (412, 418) in dem Bohrlochkopf in Verbindung steht (F i g. 22).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsorgan (424) druckmitteldicht an einen zu einer im Schiff befindlichen Druckmittelquelle führenden Rohrstrang oder einer im Rahmen vorgesehenen Druckmittelquelle, die von einem ebenfalls am Rahmen vorgesehenen und vorn Schiff mit Strom versorgten Elektromotor gespeist wird, angeschlossen ist und das Anschlußteil (422; 428) des Bohrlochkopfes (50, 52) druekmitteldicht mit mindestens einem Druekmittelmotor (418) am Bohrlochkopf in Verbindung steht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsorgan (424) um eine vertikale Achse drehbar gelagert und mit dem Anschlußteil (422; 428) des Bohrlochkopfes verschraubbar ist. B.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan als Greiforgan (306) ausgebildet ist, das eine Verriegelungseinrichtung (310) aufweist, die durch eine Feder (318) in Sperrstellung mit einem Anschlußstück (300) des Steuerkopfes (52) des Bohrlochkopfes (50) gedrückt wird und die mittels eines Elektromagneten oder Druckmittelkolbens (308) in Offenstellung bewegbar ist (F i g. 9 bis 12).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan (86; 142; 306; 228; 377; 510) aus einer nach unten offenen Fassung besteht, die vertikal auf ein nach oben ragendes drehbares Stellglied (100; 242; 300; 354; 514) des Bohrlochkopfes (50, 52) aufsteckbar ist, wobei die Querschnitte von Stellglied und Innenraum der Fassung zur Gewährleistung einer drehfesten Verbindung unrund sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Enden der Stellglieder (100; 242; 300; 354; 514) und Anschlußteile (424, 428) der Arbeitseinrichtungen (50, 52, ; 60) nach oben konisch verjüngt sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan (86; 142; 228; 306; 377; 424; 510) an dem im Rahmen gelagerten Drehteil oder letzteres am Rohrstrang mittels eines Universalgelenkes (140) verbunden ist (F i g. 4).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem im Rahmen (78; 138; 222; 230; 375; 500) gelagerten Drehteil des Betätigungsorgans und dem Rohrstrang (88) ein Teleskopstück (104) eingesetzt ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Rohrstrang (88) ein zusätzliches Beschwerungsgewicht (114) angebracht ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß alle Stell-bzw. Verbindungsorgane (100; 242; 300; 354; 424; 428; 514) des Bohrlochkopfes (50, 52, 60) - in einer Vertikalprojektion gesehen - voneinander im Abstand liegen und daß jedem speziellen Stell- bzw. Verbindungsorgan ein spezieller Rahmen (78; 138; 222; 230; 375; 500) zugeordnet ist, dessen Betätigungsorgan (86; 142; 306; 228; 377; 424; 510) an der Stelle angeordnet ist, die dem speziellen Stell- bzw. Verbindungsorgan entspricht.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß alle Stell-bzw. Verbindungsorgane (100; 242; 300; 354; 424; 428; 514) des Bohrlochkopfes (50, 52, 60) - in einer Vertikalprojektion gesehen - voneinander im Abstand liegen und daß das Betätigungsorgan (86; 142; 306; 228; 377; 424; 510) des Rahmens - gegebenenfalls mit Antriebsorgan (F i g. 23) - in einem Rahmenteil (530) angeordnet ist, der für alle Stell- bzw. Verbindungsorgane verwendbar ist und zusammen mit mindestens einem weiteren, dem jeweiligen Stell-bzw. Verbindungsorgan zugeordneten und angepaßten Rahmenteil (534, 536) den Gesamtrahmen (500) ergibt, bei dem das Arbeitsmittel an der Stelle angeordnet ist, die dem speziellen Stell-bzw. Verbindungsorgan entspricht.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (500) aus mindestens drei aneinander lösbar befestigten Teilen besteht, von denen der Mittelteil (530) das Betätigungsorgan trägt, während die beiden Endteile (534, 536) austauschbar sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Enden der Führungsseile (54, 56, 58) an zylindrischen Säulen (64, 68, 70) von größerem Querschnitt als die Führungsseile verankert sind, die an dem Bohrlochkopf (50, 52) in vertikaler Stellung, vorzugsweise lösbar befestigt sind, und daß die Seilführungen (80, 82; 226; 538, 540) Öffnungen haben, deren Querschnitt mindestens gleich dem der Säulen ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Seilführungen aus einer länglichen Hülse (226) besteht, die mit relativ geringem Spiel auf der entsprechenden Säule (64, 68, 70) verschiebbar ist und die Achse des das Betätigungsorgan tragenden Drehteils vertikal hält.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rahmen ein festes Lager (84) aufweist, in das das Drehteil (86) des Betätigungsorgans von unten bis zum Anschlag an einer als Axiallager dienenden Schulter (122) einfuhrbar ist; und daß der Rohrstrang (88, 106, 108) mit dem oberen Ende des Drehteils lösbar verbindbar ist (F i g. 2).
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehteil (86) einen aus dem Lager (84) des Rahmens nach oben vorstehenden Gewindezapfen aufweist, auf dem der mit einer Gewindemuffe (90) versehene Rohrstrang (88, 106, 108) aufschraubbar und mit einem Querstift (92) verriegelbar ist (F i g. 2).
21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche des unteren Ende des Rohrstranges bzw. der Gewindemuffe (90) im montierten Zustand des Rohrstranges eine Schulter bildet, die auf einem Flansch des Rahmenlagers (84) zur axialen Festlegung des Drehteils im Lager in Abwärtsrichtung aufliegt (F i g. 2).
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohriochkopf (50) und sein Steuerkopf (52) lösbar miteinander verbunden sind und jeweils einen Flansch aufweisen, daß die einander abgekehrten Flanschfiächen gegensinnig konisch ausgebildet sind und von Spannungselementen (250, 392) mit inneren Ausnehmungen, welche je einander gegenüberliegende, gegensinnig konische Flächen aufweisen, umfaßt werden und daß die Segmente in radialer Richtung bewegbar gelagert sind und durch Keilwirkung die Flansche in axialer Richtung gegeneinander spannbar sind (F i g. 15 bis 18 und 22).
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkopf (52) zwei Anschlußorgane (422, 428) aufweist, die je mit einer Seite eines Druckmittelzylinders bzw. einer Anzahl parallelgeschalteter Druckmittelzylinder (410) in Verbindung stehen, welche ein Zusammenziehen bzw. Aufweiten eines Segmentringes (246 in F i g. 16) oder ein axiales Verschieben einer Betätigungshülse (402 in F i g. 22) bewirken, und daß die Anschlußorgane wahlweise mit dem Betätigungsorgan (424) kuppelbar sind, das mit der Druckmittelquelle in Verbindung bringbar ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß beide Anschlußorgane (422, 428) mit Rückschlagventilen (438) versehen sind und daß auf dasjenige Anschlußorgan, das nicht mit dem Betätigungsorgan gekuppelt ist, eine Kappe (464) mit einem Stößel (466) aufsetzbar ist, der durch die Mündung des Anschlußorgans hindurchgreift und das Rückschlagventil außer Funktion setzt.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß im Schiff (30) eine kreisförmige Öffnung (34) vorgesehen ist, in deren Mitte der Rohrstrang (88) absenkbar ist, und daß eine Halteeinrichtung (180) am Rand der Öffnung an beliebigen Umfangsstellen befestigbar ist, die mit einem Zugseil (206) verbunden ist, dessen anderes Ende eine Schlaufe aufweist bzw. mit einem festen Ring (212) verbunden ist, durch den der Rohrstrang (88) hindurchführt, und daß der Rohrstrang durch Betätigen einer Winde (204) an der Halteeinrichtung (180) zu dieser hinbewegbar ist, um die bei einem horizontalen Versetzen des Schiffes entstehende Fehlausrichtung des Stranges zu kompensieren.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des Rohrstranges (88) durch eine konzentrische ortsfeste Führung läuft und daß das Zugseil über eine an der Halteeinrichtung (180) möglichst unterhalb des Schiffsbodens angebrachten Umlenkrolle (208) geführt ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (180) als Wagen ausgebildet ist, der mittels Schienen längs des Umfangs der Öffnung (34) verfahrbar ist.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsseile (54, 56, 58) von in die Öffnung (34) des Schiffes hineinreichenden Auslegearmen (214, 216) herabhängen und daß die Auslegearme hinter den Umfangsrand der Öffnung (34) zurückschwenkbar sind.