DE1301285B - Device for automatically setting the axis of a rigid body on the axis of an underwater structure, e.g. B. a subsea wellhead - Google Patents

Device for automatically setting the axis of a rigid body on the axis of an underwater structure, e.g. B. a subsea wellhead

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DE1301285B
DE1301285B DE1966J0032425 DEJ0032425A DE1301285B DE 1301285 B DE1301285 B DE 1301285B DE 1966J0032425 DE1966J0032425 DE 1966J0032425 DE J0032425 A DEJ0032425 A DE J0032425A DE 1301285 B DE1301285 B DE 1301285B
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drilling
underwater structure
underwater
guide
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DE1966J0032425
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Castela Andre
Moulin Pierre
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    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/12Underwater drilling
    • E21B7/128Underwater drilling from floating support with independent underwater anchored guide base

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Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung Ein analoges Problem besteht, wenn von einer zur automatischen Einrichtung der Achse eines star- . schwimmenden Anlage aus, die sich über einer Unren Körpers auf die Achse einer Ünterwasserstruktur, terwasserstruktur mit einem auf dem Grund aufliez. B. eines Unterwasserbohrlochkopfes, welche aus genden Sockel oder einer Grundplatte befindet, die einem Schwimmkörper, von diesem zur Unterwasser- 5 aufeinanderfolgenden starren Körper herabgelassen struktur gespannten Führungsseilen, einer Steuervor- werden sollen, durch deren Aufeinanderstapeln der richtung für den Schwimmkörper und einer Meßein- Unterwasser-Erdölförderkopf gebildet wird,
richtung besteht, welche die Lage der Achsen zuein- Diese aufeinanderfolgenden Teile werden vorzugsander in zwei Ebenen mißt und die Meßwerte auf weise dadurch herabgelassen, daß sie entlang den die Steuervorrichtung des Schwimmkörpers fernüber- io Führungskabeln gleiten, welche die schwimmende trägt, welcher sich nach dem Empfang der Meß- Anlage mit der Grundplatte verbinden,
signale automatisch in günstigste Bezugsstellung Damit diese Teile in die richtige Lage gebracht bringt. J werden, ist es notwendig, daß jedes von ihnen ent-
The invention relates to a device. An analogous problem arises when a star-. floating system, which is located above an unruly body on the axis of an underwater structure, a terwasserstructure with a lean on the bottom. B. an underwater borehole head, which is from lowing base or a base plate, which are a floating body, from this structure tensed guide ropes lowered to the underwater 5 successive rigid body, a control device, by stacking the direction for the floating body and a measuring device. Underwater petroleum head is formed,
These successive parts are preferably measured in two planes and the measured values are lowered in that they slide along the control device of the floating body remotely over the guide cables carried by the floating one, which is located after the Connect the reception of the measuring system to the base plate,
signals automatically in the most favorable reference position So that these parts are brought into the correct position. J , it is necessary that each of them

Bei der Ausführung zahlreicher Unterwasserarbei- lang einer entsprechenden Achse aufgesetzt wird,When carrying out numerous underwater work, a corresponding axis is set up,

ten, beispielsweise bei Unterwasserbohrungen ist es 15 welche mit dem vorangehenden Element verknüpftth, for example in the case of underwater drilling, it is 15 which is linked to the preceding element

zum Anbringen und zur Wartung der Förderköpfe ist, das bereits auf der Unterwasserstruktur ange-for attaching and maintaining the delivery heads is already attached to the underwater structure.

von Unterwassererdölbohrbrunnen von einer schwim- bracht ist.of underwater oil wells is floated by one.

menden Anlage, beispielsweise einem Schiff oder Bei den bekannten Vorrichtungen der eingangs aneiner Bohrplattform, aus notwendig, bis zu einer Un- gegebenen Art sind die Meßeinrichtungen auf dem terwasserstruktur starre Körper verschiedener Art, 20 Schwimmkörper angebracht, und sie messen die Neiwie Werkzeuge, Teile des Förderkopfes usw., unter gung eines zwischen dem Schwimmkörper und der Wasser herabzulassen. Diese starren Körper hängen Unterwasserstruktur gespannten Drahtes in bezug am Ende eines biegsamen Seils, und es ist üblich, die auf die vertikale Achse in Projektion auf zwei Ebeschwimmende Anlage mit der Unterwasserstruktur nen. In Abhängigkeit von dem Meßergebnis sucht durch wenigstens zwei Führungskabel zu verbinden 25 dann die Steuervorrichtung den Schwimmkörper in und an dem herabzulassenden Körper Führungsele- der günstigsten Bezugsstellung zu halten, beispielsmente anzubringen, welche entlang diesen Kabeln weise genau senkrecht über der Achse der Untergleiten, wasserstruktur, falls diese Achse selbst vertikal steht.Menden plant, for example a ship or in the known devices of the above-mentioned Drilling platform, from necessary to an unlimited type, are the measuring devices on the water structure rigid bodies of various types, 20 floating bodies attached, and they measure the Neiwie Tools, parts of the delivery head, etc., under supply one between the floating body and the To lower water. These rigid bodies are suspended from a tensioned wire in relation to the underwater structure at the end of a flexible rope, and it is customary to project on the vertical axis onto two ebb people Plant with the underwater structure. Seeks depending on the measurement result by at least two guide cables to connect 25 then the control device in the float and to hold the most favorable reference position on the body to be lowered, for example to be attached, which slide along these cables exactly vertically above the axis of the lower slide, water structure, if this axis itself is vertical.

Dabei besteht das Problem, den starren Körper Diese bekannten Vorrichtungen sind mit einerThere is the problem of the rigid body. These known devices are with a

beim Eintreffen an der Unterwasserstruktur oder dem 30 Reihe von Unsicherheitsfaktoren behaftet. Einerseitswhen it arrives at the underwater structure or the 30 series of uncertainty factors. On the one hand

Unterwassersockel in der richtigen Lage zu halten. ist es oft schwierig oder sogar unmöglich, den zurTo keep the underwater pedestal in place. it is often difficult or even impossible to obtain the

Diese richtige Lage kann in der allgemeinsten Weise Messung verwendeten Draht wirklich gespannt zuThis correct location can be used in the most general way of measuring wire to be really stretched

so definiert werden, daß im wesentlichen eine Koinzi- halten, so daß bereits das Meßergebnis verfälschtbe defined in such a way that essentially a coincidence, so that the measurement result is falsified

denz zwischen einer Achse des starren Körpers und wird und der Schwimmkörper nicht in die günstigstedenz between an axis of the rigid body and is and the floating body is not in the most favorable

einer mit der Unterwasserstruktur verknüpften Achse 35 Bezugsstellung gelangt. Doch selbst wenn deran axis 35 linked to the underwater structure reaches the reference position. But even if that

hergestellt wird. Schwimmkörper die günstigste Bezugsstellung ein-will be produced. The most favorable reference position

Im Falle einer Bohrung im Meer mit einem Bohr- nimmt, besteht noch keine Sicherheit, daß die AchseIn the case of a drilling in the sea with a drilling, there is still no certainty that the axis

werkzeug, über dem eine Anordnung aus mehreren des starren Körpers stets auf die Achse der Achsetool above which an arrangement of several of the rigid body is always on the axis of the axis

starren rohrförmigen Elementen angebracht ist, deren der Unterwasserstruktur ausgerichtet ist, denn infolgerigid tubular elements is attached, the underwater structure of which is aligned, because as a result

oberer Teil mit einer schwimmenden Anlage durch 40 der Einwirkung von Unterwasserströmungen, zu derupper part with a floating system due to the action of underwater currents, to which

einen biegsamen Schlauch verbunden ist, enthält bei- sich die Wirkung des Gewichts der ganzen entlangA flexible hose is connected to it, contains the effect of weight all along it

spielsweise der Sockel, der durch eine auf dem Mee- den Führungsseilen gleitenden Anordnung addiert,For example, the base, which is added by an arrangement that slides on the guide ropes,

resgrund aufliegende Grundplatte gebildet wird, nehmen diese Führungsseile, selbst wenn sie unterresgrund resting base plate is formed, take these guide ropes, even if they are under

einen Schacht zur Durchführung des Bohrwerkzeugs, Spannung gehalten werden, eine gewisse Krümmunga shaft for the passage of the drilling tool, tension to be held, a certain curvature

der starren rohrförmigen Elemente und des bieg- 45 an, welche die Ausrichtung der Achsen verändert,the rigid tubular elements and the flexible 45 which changes the orientation of the axes,

samen Schläuche. Je nach den Strömungsverhältnissen und den sonsti-seed tubes. Depending on the flow conditions and other

Es besteht dann das Problem, daß die Achse der gen Bedingungen müßte also die günstigste Bezugs-The problem then arises that the axis of the conditions must be the most favorable reference

von dem Bohrwerkzeug, dem Grundmotor und ge- stellung verändert werden, was aber bei den bekann-can be changed by the drilling tool, the basic motor and the position, but this is

gebenenfalls den Bohrstangen gebildeten starren ten Vorrichtungen nicht möglich ist.if necessary, the drill rods formed rigid th devices is not possible.

Säule richtig in der Achse des in dem Sockel ange- 5° Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eineColumn correctly in the axis of the 5 ° in the base. The object of the invention is to provide a

brachten Schachtes liegt, wenn der untere Teil dieser Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaf-brought shaft is when the lower part of this device of the type specified to create

Säule, deren Abwärtsbewegung durch Gleiten entlang fen, bei welcher die Achse des starren Körpers, un-Column, the downward movement of which by sliding along, in which the axis of the rigid body, un-

den Führungskabeln erfolgt, an der oberen Mündung abhängig von Änderungen der Strömungsverhältnissethe guide cables takes place at the upper mouth depending on changes in the flow conditions

des Schachtes ankommt, damit diese starre Säule in oder sonstiger Bedingungen, stets genau auf dieof the shaft arrives, so that this rigid column in or other conditions, always exactly on the

den Schacht eingeführt werden kann. 55 Achse der Unterwasserstruktur ausgerichtet ist.the shaft can be inserted. 55 axis of the underwater structure is aligned.

Ein anderes Beispiel besteht in der Einführung von Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, Eingreifwerkzeugen in einem Bohrlochkopf eines in daß die Meßeinrichtung in Nähe der Befestigungs-Betrieb befindlichen Erdölbohrlochs, beispielsweise punkte der Führungsseile an der Unterwasserstruktur der Abstreichwerkzeuge für Bohrschachttübbings, die angebracht ist.Another example is the introduction of According to the invention this is achieved by Engaging tools in a wellhead one in that the measuring device in the vicinity of the fastening operation located oil well, for example points of the guide ropes on the underwater structure of the scraping tools for well tubbing that is attached.

an einem Kabel hängend von einem Schiff herabge- 60 Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird derhanging on a cable from a ship

lassen werden, das im wesentlichen senkrecht über Schwimmkörper stets in eine Bezugsstellung ge-that is always in a reference position essentially vertically above floating bodies.

dem Bohrbrunnen liegt, wobei man das Werkzeug bracht, in welcher die Führungsseile in einer vorbe-the drill well, where you bring the tool in which the guide ropes in a

entlang den Führungskabeln gleiten läßt. Diese Werk- stimmten Richtung an der Unterwasserstrukturcan slide along the guide cables. These works agreed with the direction of the underwater structure

zeuge haben eine langgestreckte Form mit einer enden. Je nach den herrschenden Bedingungen kön-witnesses have an elongated shape with one end. Depending on the prevailing conditions,

Achse, die beim Eintreffen am oberen Ende des För- 65 nen diese Bezugsstellungen voneinander verschiedenAxis, which when it arrives at the upper end of the conveyor, these reference positions differ from one another

derkopfes in der Achse des Tübbings liegen muß, sein, doch ist stets die richtige Einrichtung der Achsederkopfes must lie in the axis of the tubbing, but is always the correct arrangement of the axis

damit das Werkzeug in den Tübbing eingeführt wer- des starren Körpers auf die Achse der Unterwasser-so that the tool can be inserted into the segment Rigid body on the axis of the underwater

denkann. Struktur gewährleistet.think Structure guaranteed.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der in der Mitte zwischen den Führungsseilen halten.One embodiment of the invention is in the hold in the middle between the guide ropes.

Zeichnung dargestellt. Darin zeigt Jedes dieser Führungselemente enthält eine Mittel-Drawing shown. Each of these guide elements contains a central

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Unter- buchse 23 bzw. 24, die fest mit radialen Armen 17, wasser-Tiefbohranlage als Beispiel für die Anwen- 17a bzw. 18, 18a verbunden ist, welche in Gleitdung der Erfindung, 5 führungen 36, 36 c bzw. 37, 37 a enden, die entlangF i g. 1 is a schematic representation of a sub-bushing 23 or 24, which is fixed with radial arms 17, water deep drilling rig as an example for the application 17a or 18, 18a connected, which in sliding dung of the invention, 5 guides 36, 36 c and 37, 37 a, which end along

F i g. 2 in größerem Maßstab den am Grund den Führungsseilen gleiten können,F i g. 2 on a larger scale that the guide ropes can slide on the ground,

befindlichen Unterwasserbohrlochkopf der Anlage Man könnte natürlich auch nur ein einziges Füh-located underwater wellhead of the plant. Of course, only a single guide could be

von Fig. 1, rungselement verwenden, vorausgesetzt, daß dessenof Fig. 1, use guiding element, provided that its

Fig. 2 a und 2 b Schnittdarstellungen der am Buchse ausreichend lang ist, um eine gute ZentrierungFIGS. 2a and 2b are sectional views of the bushing which is long enough to ensure good centering

Unterwasserbohrlochkopf angebrachten Winkelmeß- io der starren Bohrgarnitur zu gewährleisten. In diesemUnderwater wellhead mounted angle measurement to ensure the rigid drilling assembly. In this

einrichtungen und Fall würde die Buchse vorzugsweise wenigstens zweidevices and case, the socket would preferably be at least two

Fig. 3 das Blockschaltbild des dynamischen Ver- Paare von radialen Armen in verschiedenen Höhen3 shows the block diagram of the dynamic pairing of radial arms at different heights

ankerungssystems der Anlage von Fig. 1. aufweisen. Damit aber der Aufbau der Führungsein-Anchoring system of the plant of Fig. 1 have. However, in order to build up the management

F i g. 1 zeigt ein Bohrschiff N, von dem aus Unter- richtungen nicht zu schwer wird, verwendet man vorwasser-Tiefbohrungen durchgeführt werden. Dies 15 zugsweise wenigstens zwei Führungselemente der in geschieht mit Hilfe eines biegsamen Bohrschlauchs Fig. 2 als Beispiel dargestellten Art.
28, der von einer Vorratstrommel 29 mit Hilfe von Im allgemeinen ist jede Mittelbuchse mit so vielen Antriebsvorrichtungen, beispielsweise eines von einem radialen Armen versehen, wie Führungskabel vorMotor 4 angetriebenen Spills 41, abgewickelt wird. handen sind.
F i g. 1 shows a drilling ship N, from which instructions are not too difficult if pre-water deep boreholes are used. This preferably has at least two guide elements of the type shown as an example in FIG. 2 with the aid of a flexible drilling tube.
28, which is unwound from a supply drum 29 with the aid of In general, each central bushing is provided with as many drive devices, for example one provided by a radial arm, as there are guide cables in front of the motor 4 driven capstans 41. are in hand.

Dieser Bohrschlauch endet in einer starren Bohr- 20 Bei der Abwärtsbewegung oder AufwärtsbewegungThis drilling tube ends in a rigid drilling 20 during the downward movement or upward movement

garnitur, die im wesentlichen aus einem Grund- der starren Bohrgarnitur liegen die Führungselementeset, which essentially consist of a base of the rigid drill set, the guide elements

motor 5 besteht, der ein Bohrwerkzeug 6 antreibt. auf Anschlägen oder Schultern der Bohrgarnitur auf.motor 5 which drives a drilling tool 6. on stops or shoulders of the drill string.

Der Bohrschlauch geht durch einen im Schiffsrumpf Der eine Anschlag 19 liegt in der Nähe des oberenThe drilling hose goes through one in the ship's hull. One stop 19 is located near the upper one

angebrachten Schacht 7. Teils der starren Bohrgarnitur und der andere An-attached shaft 7. Part of the rigid drill string and the other

Bei dieser Anlage besteht das Problem, die starre 25 schlag 20 im wesentlichen am unteren Teil der Bohr-In this system there is the problem of the rigid 25 impact 20 essentially at the lower part of the drilling

Bohrgarnitur in die Mündung des in den Meeresgrund garnitur.Drill assembly into the mouth of the into the seabed assembly.

gebohrten Bohrlochs 8 einzuführen (bzw. bei erneu- Auf diese Weise werden bei der Abwärtsbewegungdrilled borehole 8 (or in case of renewed) In this way, when moving downwards

tem Absenken wieder einzuführen), d. h., zu errei- oder der Aufwärtsbewegung der starren Bohrgarniturto reintroduce the lowering system), d. i.e., to reach or to move the rigid drill string upward

chen, daß die Achse dieser starren Bohrgarnitur an die zwischen den betreffenden Führungselementenchen that the axis of this rigid drill string to that between the relevant guide elements

der Bohrlochöffnung im wesentlichen entlang der 30 liegenden Abschnitte 21 und 22 der Führungsseilethe borehole opening substantially along the 30 lying sections 21 and 22 of the guide ropes

Achse Z-Z' des Bohrlochs liegt. sowie die starre Bohrgarnitur parallel zueinanderAxis ZZ 'of the borehole lies. as well as the rigid drill string parallel to each other

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Bohrschiff N gehalten.In this embodiment, the drilling ship N is held.

mit zwei Triebwerken H1 und H2 versehen, welche Wenn das Bohrwerkzeug in der Nähe der Öffnungprovided with two thrusters H 1 and H 2 , which when the drilling tool is near the opening

Schubkräfte P1 bzw. P2 mit einstellbarer Stärke aus- 10 des Bohrlochkopfes 9 ankommt, legt sich dasThrust forces P 1 or P 2 arrives with adjustable strength from the borehole head 9, this settles

üben, deren Richtung in einer horizontalen Ebene 35 untere Führungselement auf diese auf, und bei derpractice whose direction in a horizontal plane 35 lower guide element on this, and in the

einstellbar ist. Diese Triebwerke können Außenbord- weiteren Abwärtsbewegung des Werkzeugs gleitet dieis adjustable. These thrusters can slide the outboard further downward movement of the tool

triebwerke oder irgendwelche anderen Triebwerke Bohrgarnitur durch die Mittelbuchse 24 dieses Füh-engines or any other engine drill assembly through the center sleeve 24 of this guide

mit einstellbarer Richtung und Stärke der Schub- rungselements.with adjustable direction and strength of the shear element.

kräfte sein. Wenn die Bohrgarnitur vollständig in das Bohr-be powers. When the drill string is completely in the drilling

Ferner ist am Grund ein Unterwasserbohrloch- 40 loch 8 eingedrungen ist, legt sich das obere Führungskopf 9 angebracht, der mit einer Öffnung 10 zur element seinerseits auf den Bohrlochkopf auf, und Durchführung der starren Bohrgarnitur und des der Bohrschlauch gleitet dann durch die Mittelbuchse Bohrschlauchs 28 versehen ist. Dieser Bohrlochkopf 23 dieses Führungselements in dem Maße, wie der ist mit dem Bohrschiff N durch zwei Führungsseile Bohrschlauch vom Bohrschiff aus abgerollt wird.
11 und 12 verbunden. 45 Bei dem umgekehrten Vorgang, d. h. bei der Auf-
Furthermore, if an underwater borehole hole 8 has penetrated the bottom, the upper guide head 9 is attached, which in turn rests on the borehole head with an opening 10 to the element and the rigid drill string and the drill hose then slide through the central bushing of the drill hose 28 is provided. This wellhead 23 of this guide element to the extent that it is unrolled with the drilling ship N through two guide ropes drilling hose from the drilling ship.
11 and 12 connected. 45 In the reverse process, i.e. in the case of

Diese Führungsseile sind mit ihren oberen Enden wärtsbewegung der starren Bohrgarnitur, werden dieThese guide ropes are with their upper ends downward movement of the rigid drill string, the

13 bzw. 14 am Bohrschiff N und mit ihren unteren Mittelbuchsen 23 und 24 nacheinander von dieser13 and 14 on the drilling ship N and with their lower central bushings 23 and 24 one after the other from this

Enden 15 bzw. 16 am Bohrlochkopf 9 befestigt. wieder mitgenommen, wobei sie sich auf die An-Ends 15 and 16 attached to the wellhead 9. taken back with them, focusing on the

Sie werden durch geeignete Vorrichtungen von schlage 19 bzw. 20 legen.They are put through suitable devices from schlage 19 and 20, respectively.

gegebenenfalls bekannter Art, die sich am Bohrloch- 50 Ferner sind Einrichtungen vorgesehen, die es erkopf oder am Bohrschiff befinden, unter Spannung möglichen, die starre Bohrgarnitur S, 6 bei ihrer Eingehalten, beispielsweise durch Umlenkrollen und ' führung in die Öffnung 10 bzw. bei ihrem Heraus-Gegengewichte am Bohrschiff. ziehen aus dem Bohrloch im wesentlichen in derpossibly of a known type, which are located on the borehole 50 Furthermore, facilities are provided that head it or are on the drilling ship, possibly under tension, the rigid drill string S, 6 when it is adhered to, for example by pulleys and 'leadership in the opening 10 or in their out-counterweights at the drilling ship. pull out of the borehole essentially in the

Die Zahl der Führungsseile kann natürlich mehr Richtung der Achse der Öffnung 10 zu halten,The number of guide ropes can of course keep more direction of the axis of the opening 10,

als zwei betragen. 55 Zu diesen Einrichtungen gehören am Bohrlochkopfthan two. 55 These facilities include at the wellhead

Ferner ist die starre Bohrgarnitur mit Führungs- angebrachte Winkelmeßeinrichtungen, von denen beiFurthermore, the rigid drilling assembly with guide-mounted angle measuring devices, of which at

einrichtungen versehen, welche entlang den Füh- dem dargestellten Beispiel zwei vorhanden sind, diefacilities provided, which are present along the lines of the example shown two, the

rungsseilen gleiten können. mit 30 bzw. 31 bezeichnet sind. Diese Winkelmeß-ropes can slide. are designated by 30 and 31, respectively. This angle measuring

Diese Führungsemrichtungen können aus wenig- vorrichtungen messen in Form elektrischer Ablage-These guide devices can measure from a few devices in the form of electrical storage

stens zwei in F i g. 1 und 2 dargestellten Führungs- 60 signale die Projektion des Winkels zwischen demat least two in FIG. 1 and 2 shown guide 60 signals the projection of the angle between the

elementen bestehen, welche die starre Bohrgarnitur Abschnitt 21 des Führungsseils 11 in der Nähe deselements exist, which the rigid drill string section 21 of the guide rope 11 in the vicinity of the

während ihrer Abwärtsbewegung in konstanten Ab- Bohrlochkopfes 9 und der Achse Z-Z' des Bohrlochsduring their downward movement in constant downhole head 9 and the axis ZZ 'of the well

ständen von den Führungsseilen halten, welche je- auf eine erste Ebene bzw. die Projektion des Winkelsstand by the guide ropes, which are each on a first level or the projection of the angle

weils gleich den Abständen zwischen der Achse der zwischen dem Abschnitt 22 des Führungsseils 12 inbecause equal to the distances between the axis of the between the section 22 of the guide rope 12 in

Öffnung 10 und den entsprechenden Befestigungs- 65 der Nähe des Bohrlochkopfes 9 und der Achse Z-Z' Opening 10 and the corresponding fastening 65 near the wellhead 9 and the axis Z-Z '

punkten 15 bzw. 16 der Führungsseile am Bohrloch- des Bohrlochs auf eine zweite Ebene, die senkrecht15 or 16 of the guide ropes point at the borehole - the borehole on a second plane that is perpendicular

kopf 9 sind, so daß sie die starre Bohrgarnitur bei zu der ersten Ebene steht,head 9 are so that it is the rigid drill string at the first level,

dem dargestellten Beispiel (F ΐ g. 2) im wesentlichen Diese elektrischen Signale werden über LeitungenIn the example shown (Fig. 2) these electrical signals are essentially transmitted via lines

25, 26, die in einem Kabel 27 zusammengefaßt sind Ein Ausführungsbeispiel für die Winkelmeßein-25, 26, which are combined in a cable 27 An embodiment for the Winkelmeßein-

(oder über Leitungen, die in wenigstens einem der richtungen30 und 31 ist in Fig. 2 dargestellt. Führungsseile 11 und 12 enthalten sein können) zu Wie diese Figur zeigt, besteht die Winkelmeß-(or via lines running in at least one of directions 30 and 31 is shown in FIG. 2. Guide ropes 11 and 12 may be included) to As this figure shows, the Winkelmeß-

einem Rechengerät CaIc (F i g. 3) übertragen, das einrichtung 30 aus zwei Rohren 32 und 33, von denen sich auf dem Bohrschiff N befindet und von jeder 5 das, untere Rohr 32 am Bohrlochkopf 9 so befestigt geeigneten, an sich bekannten Art sein kann. Dieses ist, daß seme Achse parallel zu der Achse des Bohr-Rechengerät berechnet die für die automatische dy- lochkopfes liegt, während das obere Rohr 33 mit dem namische Verankerung benötigten Steuersignale. unteren Rohr 32 durch eine doppelte Gelenkverbin-a computing device CaIc (Fig. 3), the device 30 of two pipes 32 and 33, of which is located on the drilling ship N and of each 5 the lower pipe 32 attached to the wellhead 9 in a suitable, known manner can be. This is that its axis is parallel to the axis of the drilling calculator calculated for the automatic dy- lochkopfes, while the upper tube 33 with the namische anchoring required control signals. lower tube 32 by a double joint

Das Rechengerät CaIc bestimmt in Abhängigkeit dung nach Art eines Kardangelenks mit zwei zueinvon den von den Winkelmeßeinrichtungen stammen- io ander senkrechten Achsen X-X' und T-T verbunden den Signalen Vx und Vy die Richtungen Ct1 bzw. «„ ist, wobei die Achse X-X' senkrecht zur Zeichen-(in bezug auf die Längsachse x-x! des Bohrschiffs) ebene von Fig. 2 steht.The calculating device CaIc determines depending on the type of a cardan joint with two axes XX ' and TT connected to one another from the axes XX' and TT connected to the signals V x and Vy the directions Ct 1 and "", the axis XX ' perpendicular to the drawing (with respect to the longitudinal axis xx! of the drilling ship) plane of FIG.

und die StärkenP1 bzw. P2 der Schubkräfte, welche Fig. 2a zeigt diese doppelte Gelenkverbindung inand the strengths P 1 and P 2 of the shear forces, which Fig. 2a shows this double articulation in

die Triebwerke H1 und H2 ausüben müssen, um das größerem Maßstab, in einer Schnittansicht in einer Bohrschiff N in eine solche Stellung zu bringen, daß 15 horizontalen Ebene, in welcher die Achsen X-X' und die von den Winkehneßeinrichtungen gelieferten Si- T-T'liegen. Die Achse T-I" wird vom Bohrlochkopf 9 gnale Vx und Vy zu Null werden, d. h., daß die Ab- getragen und ist fest mit einem Ring 39 verunden, schnitte 21 und 22 der Führungsseile 11 bzw. 12 par- welcher die Achse X-X' trägt, die senkrecht zur Achse allel zu der Bohrlochachse Z-Z' gerichtet werden. T-T liegt und als Gelenk für das obere Rohr 33the thrusters H 1 and H 2 must operate in order to bring the larger scale, in a sectional view in a drilling ship N, in such a position that 15 horizontal plane in which the axes XX ' and the Si- T- T'lie. The axis TI "will be zero from the wellhead 9 signals V x and Vy , that is, that the wear and is firmly connected with a ring 39, cuts 21 and 22 of the guide cables 11 and 12 par- which the axis XX ' which are directed perpendicular to the axis allel to the borehole axis ZZ ' , TT and as a joint for the upper pipe 33

Servoregeleinrichtungen S1 und S2 regeln die ao dient.Servo control devices S 1 and S 2 regulate the ao serves.

Schubkräfte der Triebwerke H1 und H? so ein, daß Auf der Achse T-T ist ein Detektor 38 angebracht,Thrust forces of the engines H 1 and H ? so that a detector 38 is mounted on the axis TT,

sie die Richtungen Ct1 bzw. a2 und die Stärken P1 bzw. welcher die Verdrehung des oberenRohrs 33 um diese P2 haben. -~ Achse in Form eines elektrischen Signals Vx mißt,they have the directions Ct 1 or a 2 and the strengths P 1 or which the rotation of the upper tube 33 about this P 2 . - Measures the axis in the form of an electrical signal V x ,

Fig. 3 zeigt schematisch ein Beispiel für die das über die Leitung 25 und das Übertragungskabel Steuerung der Triebwerke auf Grund der elektrischen 25 27 zu dem Rechengerät CaIc des Bohrschiffs übertra-Signale Vx und Vy, die von den Winkelmeßeinrich- gen wird.3 shows schematically an example of the control of the engines via the line 25 and the transmission cable on the basis of the electrical 25 27 to the computing device CaIc of the drilling ship transmitted signals V x and Vy, which is transmitted by the angle measuring devices.

tungen30 und 31 geliefert werden. Die Winkelmeßeinrichtung 31 ist der Winkelmeß-lines30 and 31 can be delivered. The angle measuring device 31 is the angle measuring

Die von den beiden Winkehneßeinrichtungen gelie- einrichtung 30 gleich, wobei das obere Rohr 35 die-The device 30 supplied by the two angle tensioning devices is the same, the upper tube 35 being the

ferten Signale werden den Klemmen 1 und 2 des ser Vorrichtung mit dem unteren Rohr 34 durch einFerten signals are the terminals 1 and 2 of the water device with the lower tube 34 through a

Rechengeräts zugeführt. 30 Kardangelenk verbunden ist, dessen beide senkrech-Computing device supplied. 30 universal joint is connected, both of which are perpendicular

An die Klemme 3 wird die Differenz zwischen ten Achsen Y-Y' und U-U' aus den entsprechendenThe difference between th axes YY ' and UU' from the corresponding one is applied to terminal 3

zwei Spannungen Ve und Ve0 angelegt, von denen Achsen X-X' bzw. T-T der Einrichtung 30 durchtwo voltages Ve and Ve 0 applied, of which axes XX ' and TT of the device 30 through

die Spannung Ve dem Kurswinkel des Bohrschiffs eine Drehung um +90° um die Bohrlochachse Z-Z' proportional ist, der durch einen Kreiselkompaß Gyr abgeleitet werden können.the voltage Ve is proportional to the heading angle of the drilling ship a rotation of + 90 ° about the borehole axis ZZ ', which can be derived by a gyrocompass Gyr.

oder eine andere geeignete Vorrichtung gemessen 35 Der Detektor 40 der zweiten Winkelmeßeinrichtung wird, während die Spannung Fe0 einem an einem 31 arbeitet in gleicher Weise wie der Detektor 38, Potentiometer eingestellten Sollkurswinkel 0O pro- doch mißt er die Verdrehung des oberen Rohrs 35 portional ist, den das Bohrschiff während der Bohr- um die Achse U-U', die senkrecht zu der Achse T-T arbeiten einhalten soll. steht, in Form des elektrischen Signals Vy, das überor another suitable device measured 35. The detector 40 of the second angle measuring device is measured while the voltage Fe 0 on a 31 is working in the same way as the detector 38, potentiometer set target course angle 0 O, but it measures the rotation of the upper tube 35 proportionally is that the drilling ship should adhere to during drilling around the axis U-U ', which is perpendicular to the axis TT. stands, in the form of the electrical signal Vy, that over

Die Differenz Fe- Fg0 kann von einem Differenz- 40 die Leitung 26 zu dem Rechengerät Cälc des Bohrverstärker D3 bekannter Art geliefert werden. schiffs übertragen wird.The difference Fe-Fg 0 can be supplied by a difference 40 line 26 to the computing device Cälc of the drilling amplifier D 3 of a known type. ship is transferred.

Vorzugsweise werden die Spannungen Vx, Vy und Bei der zuvor insbesondere an Hand von Fig. 1 The voltages V x , Vy and Bei are preferably determined above, in particular with reference to FIG. 1

(Fo-Fo0) nicht direkt an die Eingangsklemmen 1, 2 erläuterten Ausführungsform, bei welcher die Be-(Fo-Fo 0 ) not directly to the input terminals 1, 2 explained embodiment, in which the loading

bzw. 3 des Rechengeräts angelegt, sondern es werden f estigungspunkte 13 und 14 der Führungsseile am davon vorher mit Hufe von Differenzverstärkern D1, 45 Bohrschiff auf der mit dem Bohrschiff verknüpftenor 3 of the computing device applied, but there are fastening points 13 and 14 of the guide ropes on it previously with hooves of differential amplifiers D 1 , 45 drilling ship on the linked with the drilling ship

D2 bzw. D4 die folgenden Signale abgezogen: Achse y-y' auf beiden Seiten des mitten im Schiffs- D 2 or D 4 subtract the following signals: Axis yy ' on both sides of the center of the ship

,y j v A(V — ν Λ rumpf angebrachten Schachtes 7 liegen und bei der, yj v A (V - ν Λ trunk attached shaft 7 and at the

Vx = ££, V2, = -^r1-, νΘ = A , die Achse T-T der Winkelmeßeinrichtung 30 parallel Vx = ££, V 2 , = - ^ r 1 -, ν Θ = A , the axis TT of the angle measuring device 30 parallel

di di °-f zu der Geraden liegt, welche die Befestigungspunkte di di ° - f lies to the straight line which the attachment points

so daß den Eingangsklemmen 1,2 bzw. 3 des Rechen- 50 15 und 16 der Führungsseile am Bohrlochkopf ver-so that the input terminals 1, 2 and 3 of the rake 50 15 and 16 of the guide cables at the wellhead

geräts die folgenden Signale zugeführt werden: bindet, wird der für das Bohrschiff bestimmte SoIl-the following signals are supplied to the device: binds, the target intended for the drilling ship is

_ " kurswinkel Θο, der in Form einer elektrischen Span-_ "course angle Θ ο , which is in the form of an electrical

ΔΧ ~ Vx ~ Va> > nung Fq0 (Fig. 3) eingestellt wird, vorzugsweise ΔΧ ~ Vx ~ Va >> voltage Fq 0 (Fig. 3) is set, preferably

AY-Vy Vy, gleich dem Kurswinkel gewählt, den das Bohrschiff AY-Vy - Vy, chosen equal to the heading angle chosen by the drillship

An _ v _ v _ 55 beim Absenken des Bohrlochkopf es 9 hat, der an den At _ v _ v _ 55 has 9 when lowering the wellhead to the

ve νΘο v@. unteren Enden der Führungsseile 11 und 12 hängt. ve ν Θο v @. lower ends of the guide ropes 11 and 12 depends.

Die Spannungen vx, vy und ve, die den zeitlichen Auf diese Weise hält man die mit dem BohrschiffThe voltages v x , v y and ve, which the temporal In this way one keeps with the drilling ship

Ableitungen der Spannungen Vx, Vy bzw. Ve-Ve0 verknüpften Achsen x-xf, y-y' im wesentlichen par-Derivatives of the voltages V x , Vy or Ve-Ve 0 linked axes x-xf, yy ' essentially par-

proportional sind und von differentiierenden Verstär- allel zu den festliegenden Achsen X-X' bzw. Y-Y' des kern C1, C2 bzw. C3 bekannter Art geliefert werden, 60 Bohrlochkopfes 9.are proportional and are supplied by differentiating amplifiers to the fixed axes XX ' and YY' of the core C 1 , C 2 and C 3 of a known type, 60 wellhead 9.

ergeben in dem automatischen dynamischen Veran- Die Signale Vx und Vy, welche ein Maß für dieresult in the automatic dynamic process. The signals V x and Vy, which are a measure of the

kerungssystem eine tachometrische Gegenkopplung, Verdrehung der Führungsseile um die Achsen T-T welche eine Dämpfung der Schwingungen des Bohr- bzw. U-U' sind, sind dann den Koordinaten χ bzw. y schiffs um seine Gleichgewichtsstellung ermöglicht. der Öffnung 10 des Bohrlochkopfes 9 in dem mit dem Die Servoregeleinrichtungen S1, S2 regeln die Rieh- 65 Bohrschiff verknüpften Koordinatensystem x-x', y-y' tungen und Stärken der von den Triebwerken H1 und proportional.kerungssystem a tachometric counter-coupling, rotation of the guide ropes around the axes TT which dampen the vibrations of the drilling or UU ' , the coordinates χ and y ship are then made possible by its equilibrium position. of the opening 10 of the borehole head 9 in the coordinate system x-x ', y-y' linked to the servo control devices S 1 , S 2 regulate the Rieh- 65 Bohrschiff linked system and strengths of the thrusters H 1 and proportionally.

H2 ausgeübten Schubkräfte auf die von dem Rechen- Die Detektoren 38 und 40 können aus jeder geeig- H 2 exerted thrust forces on the rake detectors 38 and 40 can be of any suitable

gerät Cälc bestimmten Werte ein. neten bekannten Vorrichtung bestehen, beispielsweise Calc gets certain values. Neten known device exist, for example

aus einer Potentiometervorriehtung, wobei die Verdrehung des oberen Rohres 33 beispielsweise um die Achse T-T sich in der Verstellung des Abgriffs eines Potentiometers ausdrückt.from a potentiometer device, the rotation of the upper tube 33, for example about the axis TT, being expressed in the adjustment of the tap of a potentiometer.

Jeder dieser Detektoren könnte auch durch den Geber eines herkömmlichen Drehmeldersystems gebildet sein, dessen Empfänger sich auf dem Bohrschiff befindet. Infolge der Kardanaufhängung der beidenWinkelmeßeinrichtangen bei derAusfuhrungsform von Fig. 2a und 2b wäre es auch möglich, die beiden Detektoren 38 und 40 an einer einzigen Winkelmeßeinrichtung anzubringen, weil die unteren Abschnitte 21 und 22 der beiden Führungsseile zueinander parallel sind. Auf diese Weise würde die gleiche Winkehneßeinrichtung die Projektionen des Winkels zwischen dem unteren Abschnitt eines Führungsseils und der Richtung der Bohrlochachse Z-Z' auf zwei zueinander senkrechte Ebenen in Form elektrischer Signale messen.Each of these detectors could also be formed by the transmitter of a conventional resolver system, the receiver of which is located on the drilling ship. As a result of the cardan suspension of the two angle measuring devices in the embodiment of FIGS. 2a and 2b, it would also be possible to attach the two detectors 38 and 40 to a single angle measuring device because the lower sections 21 and 22 of the two guide cables are parallel to one another. In this way the same angle measuring device would measure the projections of the angle between the lower portion of a guide rope and the direction of the borehole axis Z-Z ' onto two mutually perpendicular planes in the form of electrical signals.

ZOZO

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Vorrichtung zur automatischen Einrichtung der Achse eines starren Körpers auf die Achse einer Unterwasserstruktur, ζ. Β. eines Unterwas-1. Device for automatically setting up the axis of a rigid body on the axis an underwater structure, ζ. Β. an underwater serbohrlochkopfes, welche aus einem Schwimmkörper, von diesem zur Unterwasserstruktur gespannten Führungsseilen, einer Steuervorrichtung für den Schwimmkörper und einer Meßeinrichtung besteht, welche die Lage der Achsen zueinander in zwei Ebenen mißt und die Meßwerte auf die Steuervorrichtung des Schwimmkörpers fernüberträgt, welcher sich nach Empfang der Meßsignale automatisch in günstigste Bezugsstellung bringt, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung in Nähe der Befestigungspunkte der Führungsseile an der Unterwasserstruktur angebracht ist.serbohrkopfes, which from a floating body, stretched from this to the underwater structure Guide ropes, a control device for the float and a measuring device consists, which measures the position of the axes to each other in two planes and the measured values on the control device of the float transmits remotely, which after receiving the measurement signals automatically brings it into the most favorable reference position, characterized in that the measuring device is in the vicinity of the attachment points of the guide ropes on the underwater structure is appropriate. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Meßeinrichtung ein unteres Rohr (32, 34) aufweist, das direkt an der Unterwasserstruktur (9) befestigt ist, und ein oberes Rohr (33, 35J, das an dem unteren Rohr durch eine Kardanaufhängung mit zwei zueinander senkrechten Achsen (X-X', T-T'; Y-Y', U-V) angelenkt ist, und daß elektrische Einrichtungen (38, 40) vorgesehen sind, welche die Drehung des oberen Rohres um wenigstens eine der beiden zueinander senkrechten Achsen in Form eines elektrischen Ablagesignals messen.2. Device according to claim 1, characterized in that each measuring device has a lower tube (32, 34) which is attached directly to the underwater structure (9), and an upper tube (33, 35J, which is attached to the lower tube by a Cardan suspension with two mutually perpendicular axes (X-X ', T-T'; Y-Y ', UV) is articulated, and that electrical devices (38, 40) are provided which enable the rotation of the upper tube about at least one of the two Measure mutually perpendicular axes in the form of an electrical storage signal. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 909534/41 sheet of drawings 909534/4
DE1966J0032425 1965-12-08 1966-12-07 Device for automatically setting the axis of a rigid body on the axis of an underwater structure, e.g. B. a subsea wellhead Pending DE1301285B (en)

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FR41480A FR1522227A (en) 1965-12-08 1965-12-08 Automatic dynamic anchoring system of a floating installation, suitable for subsea drilling

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