DE1953733A1

DE1953733A1 - Verfahren zur Herstellung von Unterwasserbohrungen

Info

Publication number: DE1953733A1
Application number: DE19691953733
Authority: DE
Inventors: Weiss Volker Hans; Courtright Jun Raymond Orland
Original assignee: Lockheed Aircraft Corp
Current assignee: Lockheed Martin Corp
Priority date: 1968-10-24
Filing date: 1969-10-24
Publication date: 1970-06-18
Also published as: FR2021498A1; BE740736A; NL6916116A; GB1254355A; US3527294A

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

PATENTANWÄLTE

D-8000 MÖNCHEN 80 · MARIA-THERESIA-STRASSE 6 · TELEFON (0811) 441061

Lockheed Aircraft Corporation, Burbank, Calif. / USA

Verfahren zur Herstellung von Unterwasserbohrungen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung von Unterwasserbohrungeη bei Versuchsbohrungen, bei welchen eine Mehrzahl von einen verschiedenen Durchmesser aufweisenden Rammelementen für die verschiedenen Größen der Bohrrohre und Gestänge notwendig sind.

Seit vielen Jahren werden Bohrungen im Meeresboden entweder von stationären am Ozeanboden verankerten Platt-

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formen, von temporär an dem Ozeanboden befestigten, beweglichen Barken oder von frei auf dem Meerwasser schwimmenden Barken durchgeführt. Unabhängig von der Art, in welcher die Bohrungen durchgeführt werden, erweist es sich als notwendig, daß der äußerste Teil des Bohrrohres von dem Ozeanboden bis oberhalb des Wasserspiegels ragt, an welcher Stelle eine Bohranordnung oder ein der Steuerung der Produktion des Bohrloches dienender Christbaum (Christmas Tree) angeordnet ist.

Bis oberhalb des V/asserspiegels hinausragende Bohrköpfe haben den Nachteil, daß sie einen Gefahrenherd für die Navigation von in der Nähe der Bohrung befindlichen Schiffen darstellen. Wenn, ferner derartige Bohrköpfe innerhalb von Salzwasser angeordnet werden, ist die oberhalb des V/assers ragende struktur eier durch Salzwasser und Luft bedingten Korrosion ausgesetzt. Die Positionierung des Bohrkopfes und/oder der Bohrplattform oberhalb des V/asserspiegels hat jedoch den Vorteil, daß die zur Steuerung des Erdölausflusses dienenden Komponenten an dem Bohrkopf befestigt werden können, so daß eine auf einer plattform in der Nähe der Bohrkopfstruktur befindliche Bedienungsperson dieselbe betätigen kann.

In neuerer Zeit wurden Verfahren und Vorrichtungen entwickelt, um Unterwassererdöl- und -erdgasbohrungen vom Meeresboden aus zu bohren und zu vollenden. Gewöhnlich werden diese Bohrkopfanordnungen in Wassertiefen angeordnet, welche größer sind als jene, bei welchen eine Bedienungsperson sicher und einfach arbeiten kann«

Dieses Verfahren zur Durchführung und Vollendung des Bohrvorganges unterhalb des Wasserspiegels ergab eine An-

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zahl von Problemen im Hinblick auf die Verwendung von Ausblasverschlußelementen (blowout preventers). Wenn beispielsweise eine relativ geringe Anzahl von Ausblasverschlußelementen im Bereich des Unterwasserbohrkopfes angeordnet werden, müssen diese Ausblasverschlußelemente jedesmal zur V/asseroberflache zurückgebracht werdii, sobald ein Wechsel der Größe der Rammelemente aufgrund eines verschiedenen Durchmessers der Bohrrohre oder Bohreinsätze notwendig ist. Dieser Rückführvorgang ist jedoch sehr zeitraubend und teuer, da die gesamte Rohrleitung und das Paket der Ausbläsverschlußelemente hochgezogen und gleichzeitig das Bohrloch verschlossen werden muß.

Um das häufige Herausziehen der Ausblasverschlußelemente für den ϊ/echsel der Rammelementgrößen zu vermeiden, war es bisher notwendig, eine sehr hohe Anzahl von Ausblasverschlußelementen vorzusehen, die übereinander am Bohrkopf angeordnet waren. Eine derartige Anordnung hat jedoch ökonomische Kachteile, da ein Großteil der Ausblasverschlußelemente während des -größten Teils der Bohr- und Abschlußvorgänge nicht benötigt werden, wenn ferner eines der Ausblasverschlußelemente eine Undichtigkeitsstelle entwickeln sollte, ergibt sich trotzdem die Notwendigkeit, das ganze Paket der Ausblasverschlußelemente bis auf die Wasseroberfläche anzuheben, um das die undichtigkeitsstelle aufweisende Ausblasverschlußelement auszuwechseln.

Es ist daher Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das die oben genannten Nachteile nicht aufweist und das selbst bei Verwendung einer sehr geringen Anzahl von Ausblasverschlußelementen keine zeitraubenden und kostspieligen Auswechselvorgänge der Ausblasverschlußelemente oberhalb des Wasserspiegels erforderlich macht.

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Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch folgende Verfahrensschritte:

a) Herstellung eines Unterwasserbohrkopfansätzes auf dem Meeresboden,

b) Absenken einer gegenüber dem Bohrkopfansatz abdichtbaren Bohrrohrkapsel, welche für Bedienungspersonal auf atmosphärischem Druck gehalten ist und ein längs durch dasselbe sich erstreckendes Rohr aufweist, um welches eine wehrzahl von Ausblasverschlußelementen angeordnet ist,

c) Lagerung einer Mehrzahl von verschiedenartigen Rammelementen innerhalb der dadurch gebildeten Ringkammer,

d) Durchführung des Bohrvorgangs von einem Überflächenschiff durch das durch die Bohrrohrkapsel hindurchgeführte Rohr,

e) Verwendung von Personal innerhalb der Kammer zum Auswechseln der innerhalb der hammer gelagerten Rammelemente entsprechend den verschiedenen Durchmessern der durch die Rohrleitung hindurchgeführten Bohrgerätschaften«

Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigen:

■Pig· 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Längsansicht der Unterwasserbohranordnung zur Darstellung einiger Anfangsar be its schritte vor der Durchführung des eigentlichen Bohrvorganges;

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Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Längsansicht der erfindungsgemäßen Bohrrohrkapsel, die für die Durchführung des Bohrvorgangs bis zum Bohrkopf abgesenkt worden ist;

Fig. 3 eine teilweise im Schnitt dargestellte Längsansicht einer Bohrkopfkapsel, die bis zum Bohrkopf abgesenkt worden ist;

J?¹ ig. k und 5 teilweise im Schnitt dargestellte Längsansichten einer Doppelkapselanordnung gemäß der Erfindung zur Vollendung des Bohrloches und Inbetriebnahme der Bohrproduktion, nach welcher die obere Kapsel und alle der Herstellung des Bohrloches dienenden Elemente bis an die Wasseroberfläche angehoben werden.

Im folgenden soll auf Fig. 1 Bezug genommen werden, in v/elcher eine vorteilhafte Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens innerhalb von Wasser 21 dagestellt ist. Um den in Fig. 1 dargestellten Zustand zu erreichen, wird eine Basis 23 entlang von Führungsseilen bis auf den Meeresboden 25 abgesenkt. Die im allgemeinen ringförmig ausgebildete Basis 23 dient zur Halterung der verschiedenen Gerätschaften.

Entsprechend Fig. 1 wurde ein erster Bohrvorgang durchgeführt, um ein erstes Bohrloch 27 herzustellen, das ursprünglich bis in die Nähe des Bodens eines Führungsrohres 29 vorgetrieben worden ist. Dieses Führungsrohr 29 verhindert ein Einstürzen der Seitenwandungen des Bohrloches 27t &s kann notwendig sein, dieses Führungsrohr 29 gleichzeitig während der Durchführung des Bohrvorganges abzusenken, da in manchen Fällen die am Meeresboden 25 vorhandenen Sedimente so wenig verfestigt sind, daß die Wandungen des Bohrloches 27 einfallen.

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In dem in Fig. 1 dargestellten Zustand ist das Führungsrohr 29 durch die mittlere öffnung der Basis 23 mit Hilfe eines Führungsrahmens 31 abgesenkt worden. Dieser Führungsrahmen 31 selbst ist mit Hilfe von Führungsseilen 33 abgesenkt worden, die sich von der Basis 23 bis zur Wasserοberflache erstrecken. Andern unteren Teil des Führungsrahmens 31 ist ein kugelförmiges Element 35 vorgesehen, das zusammen mit einer ringförmigen konischen Ausnehmung 37-innerhalb der Basis 23 gewährleistet, daß das Führungsrohr 29 in einer vertikalen Lage in Position gebracht wird.

Nachdem das Führungsrohr 29 in die in Fig. 1 dargestellte Position gebracht worden ist, wird Zement 39 durch einen nicht dargestellten Schlauch an dem unteren Ende des Führungsrohres 29 vorbei nach aufwärts gepumpt, wodurch der zwichen dem Führungsrohr 29 und dem Bohrloch 27 vorhandene ringförmige Raum gefüllt wird. Dieser Zementierungsvorgang dient zur Verfestigung des um das Führungsrohr 29 herum liegenden Bereiches.

Nachdem das Führungsrohr 29 an Ort und Stelle einzementiert worden ist, wird ein zweiter Bohrvorgang durchgeführt, wodurch eine zweite Bohrung 41 erstellt wird. Sobald diese zweite Bohrung 41 bis zu einer genügenden Tiefe - beispielsweise 200 m - vorgetrieben worden ist, wird ein gestrichelt dargestelltes Führungselement 43 verwendet, durch welches ein Rohr 45 in die zweite Bohrung 41 abgesenkt wird. Nachdem eine genügend große Länge des Rohres 45 in diese zweite Bohrung 41 abgesenkt worden ist, wird ein an einer Verbindungsstelle des Führungselementes 43 befindlicher Stift gezogen. Dadurch wird das Führungselement 43 von dem Rohr 45 gelöst, so daß das erstere bis zum Wasserspiegel angehoben werden kann.

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Anschließend daran wird an einer Stange 51 ein Bohrkopfansatz 49 abgesenkt, bis die konische wandung 53 des Bohrkopfansatzes 49 in Eingriff mit der konischen Wandung 55 des i? uhr ungsrohr.es 29 gebracht wird. Der Bohrkopf ansät ζ 49 ist eine relativ dickwandige Gerätschaft, die für die Halterung von Einsätzen und Seilen dient, welche nach dem Absenken des Rohres 45 und dem Bohren der Bohrung bis zu einer gewünschten Tiefe in die zweite Bohrung 41 abgesenkt werden. Der Bohrkopfansatz 49 dient ebenfalls zur Halterung von anderen Gerätschaften, die an dem oberen Teil des Bohrkopfes befestigt werden. Nachdem Absenken des Bohrkopfansatzes 49 wird die Stange 51 mit Hilfe von fernbedienbaren Riegelelementen 52 von dem Bohrkopfgehäuse 49 gelöst und entfernt.

Fig. 2 zeigt eine auf atmosphärischem Druck gehaltene Bohrrohrkapsel 60, die auf den Bohrkopfansätζ 49 mit Hilfe von Führungselementen 62 abgesenkt wird. Diese Bohrrohrkapsel 6o ist an dem oberen Teil des Bohrkopfansatzes 49 mit Hilfe eines fernbedienbaren Verbindungselementes 63 abgedichtet befestigt» Dieses Verbindungselement 63 kann aus einer Mehrzahl hydraulisch betätigbarer Riegelklammern oder anderer geeigneter fernbedfenbarer Riegelelemente bestehen, wie dies dem Fachmann bekannt ist.

Ein ähnliches fernbedienbares Verbindungselement ist am oberen Ende der Bohrrohrkapsel 60 angeordnet. Das Verbindungselement 6? ist mit einem aus Segmenten bestehenden Rohr 69 verbunden, dessen Bohrung 71 sich längs durch den Mittelpunkt der Bohrrohrkapsel 60 erstreckt, und an dem unteren Ende mit dem Rohr 45 in Verbindung steht.

Das Rohr 69 erstreckt sich bis zur Wasseroberfläche und ergibt eine zwischen dem nicht dargestellten Bohr-

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schiff und dem Bohrkopfansätζ 49 vahandene Verbindung. Entlang des in Segmenten ausgeführten Rohres 69 sind eine Mehrzahl von biegsamen Verbindungsstellen - beispielsweise bei 75 - vorgesehen, um durch Positionsveränderungen des Bohrschiffes bedingte Biegemomente möglichst klein zu haltern

Innerhalb der Bohrrohrkapsel 60 sind eine mehrzahl von Standard-Ausblasverschlußelementen 77 vorgesehen. Diese Ausblasverschlußelemente 77 sind mit Rammelementen 79 versehen. Zusätzliche Rammelemente verschiedener Größe können innerhalb der Bohrrohrkapsel 6ü gelagert sein. Das innerhalb der Bohrrohrkapsel 60 vorgesehene Abschlußventil 68 dient dazu, die innerhalb des Rohres 69 vorhandene Flüssigkeitssäule während des Auswechselns der innerhalb der Ausblasverschlußelemente 77 angeordneten Rammelemente 79 zu isolieren. Ein derartiges Auswechseln der Rammelemente 79 kann sowohl während Erdöl- als auch Erdgasbohrungen notwendig sein. Ferner sind innerhalb der Kapsel 60 nicht dargestellte Einrichtungen vorgesehen, um die Rammelemente 79 und das Abschlußventil 68 zu bedienen.

Dem Verschluß und der Stillegung der Bohrung dienende Rohrleitungen 31 führen von den Ausblasverschlußelementen 77 bis zur Wasseroberfläche. Diese Rohrleitungen 81 v/erden dazu verwendet, Schlamm und andere Flüssigkeiten in die Bohrung einzupumpen,wenn die Abschlußverschlußelemente 77 geschlossen sind und wenn es als notwendig erscheint, durch Einpumpen von Flüssigkeiten die Bohrung stillzulegen.

Die Ausblasverschlußelemente 77 sind von einer ringförmigen i.ammer 83 der Kapsel 60 umschlossen, in welcher über eine bis zur Wasseroberflache führende verbindungslei-

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tung 05 atmosphärischer Druck aufrechterhalten ist. Diese Verbindungsleitung 85 enthält ebenfalls alle notwendigen Stromversorgungs- und Fluss igke its leitungen für die Durchführung der verschiedenen Arbeitschritte, innerhalb der Bohrrohrkapsel 60. Das Personal kann mit Hilfe einer kleineren Transportkapsel 90 zur Bohrrohrkapsel 60 und wieder zurück befördert werden.

Wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, wird der Bohrvorgang dadurch durchgeführt, indem ein Bohrgestänge 92 durch das Rohr 69, die Bohrrohrkapsel 60, der Bohrkopfansatz ^4-9 und das Rohr kS in' das Biirloch abgesenkt werden. Zur Durchführung des Bohrvorgangs müssen die Ausblasverschlußelemente 77 mit einer Serie von Rammelementen 79 versehen sein, die in der Lage sind, den das Bohrgestänge 92 umgebenden riaum bzw. bei entferntem Bohrgestänge 92 die gesamte Bohrung 71 abzuschließen. Im Normalfall werden während des Bohrvorgangs wenigstens zwei verschiedeneBohrrohre verwendet, so daß ein v/eiterer Satz von Rammelementen 79 notwendig ist, um ebenfalls die zweite Größe von Bohrrohren zu verschließen. Zusätzlich können Gestänge (casings) mit bis zu drei oder vier verschiedenen Durchmessern verwendet werden, v/elche aufeinanderfolgend in die Bohrung eingebracht werden. Demzufolge ist es notwendig, einen weiteren Satz von Rammelementen vorzusehen, um diese Gestänge mit verschiedenen Durchmessern zu berücksichtigen.

ßs ist einleuchtend, daß bei den bisher durchgeführten Bohrvorgängen eine Anzahl von Problemen in bezug auf die Ausblasverschlußelemente aufgetreten sind. \'!enn beispielsweise eine relativ kleine Anzahl von Ausblasverschlußelementen im Bereich des Bohrkopfes angeordnet werden, dann müssen diese Ausblasverschlußelemente beim Wechseln des

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Rohres oder des Gestänges bis zur Wasseroberfläche angehoben werden. Dieses Anheben der Ausblasverschlußelemente war sehr zeitraubend und teuer, da dabei die Rohre und der Satz der Ausblasverschlußelemente angehoben und gleichzeitig das Bohrloch verschlossen werden muß, damit die innerhalb der Bohrung befindlichen Flüssigkeiten mit dem Seewasser nicht vermengt werden.

Die bisher bekannte Alternative besteht darin, eine äußerst große Anzahl von Ausblasverschlußelementen zu verwenden, die übereinander oberhalb des Bohrkopfes angeordnet werden, Eine derartige Anordnung ist jedoch aus ökonomischen Gründen nachteilig, da ein Großteil der Ausblasverschlußelemente während des ganzen Bohrvorganges nicht benötigt wird· Wenn ferner an einem der Ausblasverschlußelemente eine Undichtigkeitsstelle aufgetreten ist, dann mußte trotzdem der ganze Satz von Ausblasverschlußelementen bis zur Wasseroberfläche angehoben werden, um das undichte Ausblasverschlußelement auszuwechseln.

Die auf atmosphärischem Druck befindliche Bohrrohrkapsel 60 gemäß der Erfindung eliminiert die oben genannten Nachteile, indem es möglich ist, die gewünschten Rammelemente während des Bohrvorganges einzusetzen. Die Bohrrohrkapsel 60 kann mit einer geringen Anzahl von Ausblasverschlußelementen 77 versehen se.in. Die innerhalb der Kammer 83 befindliche Bedienungsperson kann je nach Notwendigkeit verschiedene Größen von innerhalb der Bohrrohrkapsel 60 gelagerten Rammelementen 79 einbauen. Demzufolge bildet die erfindungsgemäße Bohrrohrkapsel 60 ein äußerst nützliches Gerät für Unterwasserbohrungen. Selbst beim Vorsehen einer relativ geringen Anzahl von Ausblasverschlußelementen innerhalb der atmosphärischen Kammer 83 der Bohr-

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rohrkapsel 60 kann eine Bedienungsperson schnell und einfach die Rammelemente 79 austauschen, wodurch wertvolle Zeit im Vergleich zu den bisher durchgeführten Unterwasserbohrverfahren eingespart wird.

Wenn der Bhrvorgang durch Anbohren von Erdöl und/oder Erdgas enthaltenden Schichten erfolgreich war, wird ein geeignetes Gerät (packer) durch das Rohr 69 eingeführt und in dem Bereich des Bohrkopfgehäuses 49 an dem Rohr 45 angesetzt. Dieses nicht gezeigte Gerät dient zum Verschluß des Rohres 45, so daßdie Bohrrohrkapsel 60 bis zur Wasseroberfläche agehoben und andere zur Beendigung des Bohrvorganges notwendige Elemente in Eingriff mit dem Bohrkopfgehäuse 49 gebracht werden können.

Fig. 3 zeigt eine Bohrkopfkapsel 96, die in abdichtenden Eingriff mit dem Bohrkopfansatz 49 gebracht v/orden ist. Das Absenken der Bohrkopfkapsel 96 wird dadurch durchgeführt, daß eine Stange 98 auf dem nach oben sich erstreckenden RingP-ansch 100 befestigt ist, wobei dieser Ringflansch 100 eine mittlere Bohrung 102 zur Verbindung der Bohrkopfkapsel 96 mit dem Rohr 45 umgibt. An dem unteren Ende der Stange 98 ist ein hydraulisch betätigbarer Riegelmechanismus 104 vorgesehen, wodurch über eine Rohrleitung 103 eine Verriegelung an dem Flansch 100 vorgenommen wird.

Das untere Ende der Bohrkopfkapsel 96 ist mit einem Ringflansch I06 versehen, durch welchen mit Hilfe von Ablichtungen und einer geeigneten hydraulisch betätigbaren Riegeleinrichtung 108 die Bohrkopfkapsel 96 mit dem Bohrkopfansatz über eine Sammelleitung I09 fest verbunden wirdt Auf dem äußeren Flansch 106 der Bohrkopfkapsel 96 ist ein

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Führungsrahmen 110 befestigt, wodurch eine Übereinstimmung der Bohrkopf kapsel 96 mit dem Bohrkopf ansatz 4-9 erzielt wird.

Während des Absenkens wird eine an der Bohrkopfkapsel 96 befindliche klappe 112 in ihre offene position gebracht, während ein ringförmiges Führungselement 114· unter Ausbildung eines Preßsitzes in die dadurch gebildete Öffnung am oberen Ende der Bohrkopfkapsel 96 eingepreßt wird. Dieses Führungselement 114- umgibt die Stange 98 und be- . wirkt eine Führung derselben. Nachdem die Bohrkopfkapsel 96 mit dem Bohrkopf ansät ζ 4-9 in 'Eingriff gebracht und mit Hilfe der Riegeleinrichtung 10Ö fest an derselben befestigt ' worden ist, wird die an der Basis der Stange 98 befindliche ftiege!einrichtung 104 hydraulisch von der Oberflächenstation betätigt, wodurch die Stange 98 von dem Flansch 100 gelöst wird. Die Stange 98 wird dann vollkommen bis zur Oberfläche gezogen. Sobald das Gehäuse der Riegeleinrichtung 104- in Berührung mit dem Führungselement 114- gelangt, wird dasselbe aus seinemPaßsitz gelöst und zusammerimit der Stange 98 bis zur Wasseroberfläche gezogen.

Die in Fig. 4 dargestellte Bohrrohrkapsel 120, welche sehr ähnlich der in Fig. 2 dargestellten Bohrrohrkapsel 60 ist, ist in der Position gezeigt, in welcher dieselbe in Abdichtungseingriff mit der Bohrkopflepsel 96 steht. W Das Absenken der Bohrrohrkapsel 120 bis zum Abdichtungseingriff mit der Bohrkopfkapsel 96 kann dadurch erfolgen, indem ein Hohr 122 mit dem oberen Teil 124- der Bohrrohrkapsel 120 durch einen 'geeigneten Riegelmechanismus 126 verbunden wird. Andere Einrichtungen zum Absenken - beispielsweise Absenkseile - können ebenfalls verwendet werden, wie dies dem Fachmann bekannt ist. Die Bohrrohrkapsel 120 ist mit Führungselementen 128 versehen, die von dem im Bereich des Bohrkopfansatzes 49 befindlichen Führungsrahmen 13° bis zur Wasseroberfläche führen.

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Unter Bezugnahme auf Fig. 5 in Verbindung mit Fig. ist erkennbar, daß während des Absenkvorgangs ein im oberen Bereich der Bohrrohrkapsel 120 vorgesehenes Ventil geschlossen ist, wodurch das längs sich durch den Mittelpunkt der Bohrrohrkapsel 120 erstreckende Bohrung 134 verschlossen ist. Zusätzlich wird während des Absenkvorganges die am unteren Ende der Bohrrohrkapsel 120 befindliche Klappe 136 geschlossen. Das zur Verbindung der Ausblasverschlußelemente 144 mit dem Flansch 100 versehene rtohr I38 ist dabei innerhalb der Bohrrohrkapsel 120 gelagert. Gemäß · Fig. 2 wird die Hauptkammer 142 der Bohrrohrkapsel 120 mit Hilfe einer Verbindungsleitung 144 auf atmosphärischem Druck gehalten. Diese Verbindungsleitung 144 enthält ebenfalls alle notv/endigen Stromversorgungs- und Flüssigkeitsleitungen für die Bohrrohrkapsel 120. Zusätzlich führen Abdichtungs- und Stillegungsleitungen 145 von den Ausblasverschlußelementen zur Wasseroberfläche.

Sobald die Bohrrohrkapsel 120 in Berührung mit der Bohrkopfkapsel 96 gelangt, wird eine flüssigkeitsdichte Abdichtung 148 hergestellt. Dadurch gelangt die Kammer der Bohrkopfkapsel 96 und die Kammer 152 auf atmosphärischen Druck.

Nachdem de Abdichtung 148 hergestellt worden ist, werden die Klappen I36 und 112 durch eine Bedienungsperson geöffnet, welche anschließend von der Kammer 142 der Kapsel 120 hinabsteigt. Die Bedienungsperson verbindet dann den Rohrabschnitt I38 mit dem an der Basis der Ausblasverschlußelemente 14O vorhandenen Ringflansch.

In diesem· Zusammenhang sei erwähnt, daß der obere Teil der Ausblasverschlußelemente 140 mit einem rohrförmigen Ansatzstück I60 versehen ist, Dieses Ansatzstück I60 ist

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teleskopisch innerhalb eines Hohrstückes l62 angeordnet, welches von dem oberen Teil der Bohrrohrkapsel 120 nach abwärts ragt. Diese teleskopische Verbindung l6k kann mit Hilfe von nicht dargestellten hydraulischen oder mechanischen Einrichtungen die AusblasVerschlußelemente l40 in Richtung des Flansches 100 im Bereich der Basis der Bohrkopfkapsel 96 verbinden. Nachdem die Bedienungsperson die Verbindung des Rohrabschnittes 138 mit dem Plansch 158 an der Basis der Ausblasverschlußelemente 1^0 hergestellt hat, kann die teleskopische Verbindung 16k betätigt werden, wodurch ein üiegelelement 168 an der Basis des Rohrabschnittes 138 in Riegeleingriff mit dem Plansch 100 gebracht wird.

Nachdem der Rohrabschnitt 138 gemäß Fig. k eingesetzt worden ist, wird das Ventil 138 am oberen Ende der Kapsel 120 geöffnet und ein Rohrgestänge 17O durch die Ausblasverschlußelemente 1^0 und die Bohrkopfkapsel 96 in die Bohrung zur Durchführung und Vollendung der Bohrvorgänge eingeführt. Die Bohrrohrkapsel 120 weist alle Vorteile der in Fig. 2 dargestellten Bohrrohrkapsel 60 auf. Demzufolge kann eine relativ geringe Anzahl von Ausblasverschlußelementen 1^0 vorgesehen sein, da die Rammelemente 172 in sehr einfacher Weise durch eine Bedienungsperson innerhalb der auf atmosphärischem Druck gehaltenen Kammer 1^2 ausgewechselt werden können. Während der Abschlußvorgänge werden die nötigen Gerätschaften in die Bohrung eingebracht und in bekannter Weise auf innerhalb der Bohrkopfkapsel 96 befindlichen Befestigungseinrichtungen aufgehängt. Nachdem das Ventil 132 geschlossen und die Produktionsgerätschaften innerhalb der Bohrkopfkapsel 96 installiert worden sind, wird der Rohrabschnitt 138 entfernt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 ergibt sich, daß anschließend an das Schließen des Ventils 132 durch eine Bedienungs-

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person der Kohrabschnitt I38 gelöst und ein Standardproduktions-Christbaum 175 innerhalb der Kammer I50 der Bohrkopfkapsel 96 installiertwird. Die Christbaum-Komponenten waren vor ihrer Installation wahlweise innerhalb der Bohrrohrkapsel 120 oder der Bohrkopfkapsel 96 angeordnet. Der Christbaum. 175 ist mit den gewöhnlichen Hauptventilen und AnschluSverbindungen zur Abgabe der Erdölprodukte versehen. Diese Erdölprodukte können dann mit Hilfe von Leitungen zu einer Überflächenstation oder-einer Unterwasserstation geführt werden; wobei diese Leitungen 177 durch einen abgedichteten Mund 179 innerhalb der Wandung der Bohrkopfkapsel 96 geführt sind.

ftaehdetn die Bohrung gemäß B¹Ig. 5 in Betrieb genommen worden ist» während die Bohrrohrkapsel 120 weiterhin abgedichtet an der Bohrkopfkapsel 96 gemäß Fig. k befestigt ist, verläßt die Bedienungsperson die Bohrkopfkapsel 96 und schließt die klappe 112. Dadurch wird das Innere der Kammer 157 der Bohrkopfkapsel 96 auf atmosphärischem Druck gehalten, so daß verhindert wird, daß Salzwasser und Seepflanzen den Christbaum 175 beschädigen können, was zu Reparaturen und anderen Bedienungsvorgängen führen würde. Die Bedienungsperson steigt dann in die n-ammer 1^2 der Bohrrohrkapsel 120 und verschließt die Klappe I36. Es sei ferner erwähnt, daß das im oberen Bereich der ßohrrohrkapsel 120 befindliche Ventil 132 zuvor geschlossen worden ist, so daß innerhalb der kammer 142 der atmosphärische Druck aufrechterhalten ist.

Die innerhalb der Bohrrohrkapsel 120 befindlichen Personen können dann zurück zur V/aseeroberflache mit Hilfe von kleineren Transportkapseln 181 gebracht werden. Die kleineren Transportkapseln 181 können im übrigen als Sicherheitseinrichtungen verwendet werden, wenn ein gefährlicher Zustand

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innerhalb der Kammer 1^2 der Bohrrohrkapsel 120 auftreten sollte. Die Bohrrohrkapsel 120 kann dann bis zur Wasseroberfläche gehoben werden, indem ein Gestänge 183 am oberen Teil der Bohrrohrkapsel 120 befestigt worden ist. An den unten von dem Bohrkopf nach oben sich erstreckenden Führungsseilen können geeignete Bojen befestigt sein, so daß der Bohrkopf wieder gefunden werden kann, wenn wegen Keparatur oder überholarbeiten ein erneuter Zugang zu dem Bohrkopf notwendig sein sollte.

Anhand von Fig. H- und 5 ergibt sich, daß gemäß der vorliegenden Erfindung eine neuartige Doppelkapselanordnung 96 und 120 geschaffen worden ist, um sowohl den Bohrvorgang einer Unterwasserbohrung abzuschließen als auch dieselbe in Produktion zu nehmen. Diese neuartige Anordnung ermöglicht die Durchführung dieser Vorgänge mit Hilfe einer einzigen Annäherung an die Unterwasserbohrung und benötigt wesentlich weniger Gerätschaften als bisher bekannte Systeme, da im Bereich der Unterwasserinstallation für das Personal atmosphärische Bedingungen gegeben sind. Nachdem die Abschluß- und Produktionsaufnähmevorgänge vollendet worden sind, können die verschiedenen Gerätschaften einschliefSlich der Ausblasverschlußelemente entfernt werden, so daß nur Produktionsgerätschaften - d.h. der Christbaum einschließlich der Strömungsleitungen - im Bereich des Unterwasserbohrkopfes verbleiben.

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Claims

Patentansprüche

1 ♦ '/erfahren zur Durchführung von Unterwasserbohrungen bei Yersuchsbohrungen, bei welchen eine Mehrzahl von einen verschiedenen Durchmesser aufweisenden Rammelementen für die verschiedenen Größen der Bohrrohre und Gestänge notwendig sind, gekennze ichnet durch folgende Verfahrensschritteί

a) Herstellung eines Unterwasserbohrkopfansatzes auf dem l.Ieeresboden;

b) Absenken einer gegenüber dem Bohrkopfansatz abdichtbaren Bohrrohrkapsel, welche für Bedienungspersonal auf atmosphärischem Druck gehalten ist und ein längs durch dasselbe sich erstreckendes Rohr aufweist, um welches eine mehrzahl von Ausblasverschlußelementen angeordnet ist;

Oy Lagerung einer Mehrzahl von verschiedenartigen Kammelementen innerhalb der dadurch gebildeten Ringkammer;

ei; durchführung des Bohrvorganges von einem Oberflächenschiff durch das durch die Bohrrohrkapsel hindurchgeführte Rohr;

e; Verwendung von Personal innerhalb der Kammer zum Auswechseln der innerhalb der üammer gelagerten Rammelemente entsprechend den verschiedenen Durchmessern der durch die Rohrleitung hindurchgeführten Bohrgerätschaften.
2. /erfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte!

a) Zurückholen der Bohrrohrkapsel an die Wasseroberfläche;

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b) Absenken einer abdichtend mit dem Bohrkopfansatz in Verbindung bringbaren Bohrkopfkapsel, die an ihrem unteren Ende eine erste Öffnung zur Verbindung mit dem Bohrkopfansatz und an ihrem oberen Ende e.ine zweite Öffnung für den Zugang von Personal und Gerätschaft aufweist}

c) Absenken einer abdichtend mit der Bohrkopfkapsel in Eingriff gelangenden Bohrrohrkapsel, die eine für menschliches Personal bestimmte, auf atmosphärischem Druck gehaltene Kammer mit einer Mehrzahl von Ausblasverschlußelementen und eine am unteren Ende befindliche verschließbare Klappe für den Transport von Personal und Gerätschaft zwischen der Bohrrohrkapsel und der Bohrkopfkapsel aufweist;

d) Herstellung atmosphärischer Bedingungen innerhalb der Kammer der Bohrkopfkapsel»

e) Öffnen der Klappe der Bohrrohrkapsel zur Verbindung der beiden Kammern;

f) Herstellung einer abgedichteten Verbindung zwischen dem durch die Bohrrohrkapsel geführten «ohr und der ersten Öffnung der Bohrkopfkapselj

g) Durchführung der Bohrabschlußvorgänge durch das durch die Bohrrohrkapsel hindurchgeführte Rohr;

h) Verwendung des innerhalb der Bohrrohrkapsel befindlichen Personals zum Wechseln der Bammelemente entsprechend den verschiedenen Durchmessern der durch das fiohr hindurchgeführten Bohrgerätschaften.
3. Verfahren zur Vollendung des Bohrvorgangs bei einem auf dem Meeresgrund befindlichen Bohrkopf, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

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a) Absenken einer abdichtend mit dem Bohrkopfansatz in Verbindung bringbaren Bohrkopfkapsel, die an ihrem unteren Ende eine erste Öffnung zur Verbindung mit dem Bohrkopfansatz und an ihrem oberen Ende eine zweite Öffnung für den Zugang von Personal und Gerätschaft aufweist;

b) Absenken einer abdichtend mit der Bohrkopfkapsel in Eingriff gelangenden Bohrrohrkapsel, die eine für menschliches Personal bestimmte, auf atmosphärischem Druck gehaltene Kammer mit einer Mehrzahl von Ausblasverschlußelementen und eine am unteren Ende befindliche verschließbare Klappe für den Transport von Personal und Gerätschaft zwischen der Bohrrohrkapsel und der Bohrkopfkapsel aufweist;

c) Herstellung atmosphärischer Bedingungen innerhalb der Kammer der Bohrkopfkapsel;

d) öffnen der Klappe der Bohrrohrkapsel zur Verbindung der beiden Kammern}

e) Herstellung einer abgedichteten Verbindung zwischen

dem durch die Bohrrohrkapsel geführten ßohr und der ersten Öffnung der Bohrkopfkapsel;

f) Durchführung der Bohrabschlußvorgänge durch das durch die Bohrrohrkapsel hindurchgeführte Rohr;

g) Verwendung des innerhalb der Bohrrohrkapsel befindlichen Personals zum Wechseln der Sammelemente entsprechend den verschiedenen Durchmessern der durch das Hohr hindurchgeführten Bohrgerätschaften.

^t-. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3» gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte:

a) Entfernung der abgedichteten Verbindung zwischen dem durch die .tsohrrohrkapsel hindurchgeführten Hohr und der ersten Öffnung der Bohrkopfkapsei; 009825/1 194

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b) Installierung eines Christbaums in der ersten Öffnung der Bohrkopfkapsel;

c) Inbetriebnahme der Bohrung;

d) Verschließen der zweiten Öffnung der Bohrkopfkapsel zur Aufrechterhaltung der atmosphärischen Bedingungen innerhalb der BohrkopfkapselJ

e) Verschließen der Klappe am unteren Ende der zweiten Kapsel; und

f) Anhebung der zweiten Bohrrohrkapsel an die Wasseroberfläche.

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Patentansprüche

Vorrichtung zur Anwendung mit einem Unterwassererdb'lbohrkopf, dadurch gekennzeichnet , daß eine Bohrrohrkapsel ein Gehäuse mit halbrunden Enden aufweist, eine zentrale Leitvorrichtung der Länge nach durch dieses Gehäuse verläuft, eine Vielzahl von Ausblasverschlußelementen an dieser Leitvorrichtung befestigt sind, eine Ventilvorrichtung zur Regulierung des Durchgangs der Flüssigkeit durch die Leitvorrichtung angebracht ist, eine Vorrichtung außenliegende Leitungen mit der zentralen Leitvorrichtung verbindet, eine Klappe zum Eintritt des Personals in die Kapsel vorhanden ist, eine Vorrichtung die Kapsel Im wesentlichen unter atmosphärischem Druck hält und eine Vorrichtung an einem Kapsel ende die Kapsel an den Aufbau, der mit dem Bohrköpf verbunden Ist, anschließt.

Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennze lehnet , daß der Bohrkopfaufbau ein Bohrkopfgehäuse aufweist, das über den Bohrkopf herausragt und mit einer baulichen Befestigungsvorrichtung versehen ist.

Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschluß vor richtung der Kapsel eine Riegeleinrichtung enthält, die mit der Befestigungsvorrichtung des Bohrkopf gehäuses zusammenarbeitet.

Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschließvorrichtung der Kapsel an dem einen Kapsel ende einen zylindrischen Gehäuseansatz aufweist.

ι >CT7 Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopfaufbau eine Bohrkopf kapsel enthält, die zum Anschluß an das Bohrkopfgehäuse vorgesehen Ist und einen zylindrischen Ansatz mit halbrunden Enden aufweist, an dem ersten Ende eine Eintrittsklappe In den Ansatz führt, ein zentraler Flansch vom zweiten Ende nach Innen vorsteht und eine FlUssigkeltsverblndung mit der Bohröffnung herstellt, und ein zylindrischer Ansatz am ersten Ende zur Zusammenarbeit mit dem Kapselansatz vorgesehen Ist, um zwischen Bohrrohrkapsel und Bohrkopfkapsel eine wasserdichte Kammer herzustellen.

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/[Q y(\ Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennze lehnet, daß die Klappeneinrichtung der Kapsel eine Klappe in einem der Kapselendeh enthält, durch die man In die wasserdichte Kammer gelangen kann.

Λ ή yzZ Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitvorrichtung der Kapsel ein teleskopisch bewegbares Verbindungsstück vorgegeben Ist, so da3 die Leitvorrichtung der Kapsel verstellbar mit dem Flansch der Bohrkopfkapsel verbunden Ist.

Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennze Ichnet , daS eine tauchfähige Personenbeförderungskapsel wasserdicht an die Klappeneinrichtung der Bohrrohrkapsel anschlleöbar Ist.

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