DE19648069C2 - Steigleitungsbaugruppe für tiefes Gewässer - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Steigleitungen, die Wasserfahrzeuge zum Offshore-Bohren mit einer aus Bohrlochabsperrvorrichtungen (BAV) bestehenden Gruppe verbinden, die am Grund des Ozeans befestigt ist, sowie insbesondere auf Steigleitungen in tiefem Gewässer, d. h. tiefer als 1524 Meter, obwohl die Erfindung auch in flacheren Gewässern brauchbar ist.

Ein Semi-Tauchfahrzeug oder Bohrschiff, das z. B. im Golf von Mexiko mit einem mehrere tausend Meter langen Steigleitungsrohr arbeitet, welches sich zwischen dem Schiff und dem Ozeangrund erstreckt, ist bei Stürmen, wie etwa den Orkanen, die im Golf regelmäßig während der Orkansaison auftreten, gefährdet. In beiden Fällen besteht die Gefahr, daß sich das Wasserfahrzeug "von seinem Standort wegbewegt", wodurch der Steigleitungsstrang extremen Belastungen ausgesetzt wird und ein katastrophales Versagen möglich ist.

In beiden Fällen ist eine "Trennung" notwendig, wodurch das "untere Meeressteig­ leitungspaket" von der am Ozeangrund befindlichen Bohrlochabsperrvorrichtungs­ gruppe getrennt und zurück auf das Wasserfahrzeug gebracht wird. Im Falle eines dynamisch positionierten Wasserfahrzeugs muß der Betriebsablauf bei einem "Abtreiben" als Notbetrieb bewerkstelligt werden, wobei eine Reihe von gesteuerten Vorgängen einschließlich Schneiden des Bohrstranges, Entriegeln des Steigleitungs­ verbindungsstücks etc. in nicht mehr als 25 bis 30 Sekunden durchgeführt werden muß.

Wenn ein Bohrschiff eine Orkanwarnung erhält, wird die Steigleitung, die aus zusammengefügten Rohrgliedern besteht, gegenwärtig von der am Grund befindlichen BAV-Gruppe gelöst und gliedweise aus dem Wasser entfernt, um das Schiff zu befreien, so daß es an einen Ort fahren kann, an dem es den Sturm gut übersteht.

Das Entfernen der Steigleitung nimmt Zeit in Anspruch und je länger die Steigleitung ist, um so mehr Zeit ist erforderlich, wobei zusätzlich die Menge der von dem Bohrschiff sicher aufnehmbaren Steigleitungsrohrglieder beschränkt ist.

Aus der DE 25 43 293 B2 ist eine Unterwasserbohreinrichtung bekannt, bei der ein sogenannter "Riser" an seinem oberen Ende mit einem Kopfteil versehen ist, das beispielsweise an einem Bohrschiff abkoppelbar befestigbar ist. Dabei ist das Kopfteil mit Auftriebskörpern versehen, um das Absinken des, auch teleskopierbaren, vom Bohrschiff abgekoppelten "Risers" zum Meeresgrund zu verhindern. In dem Kopfteil sind auch Absperrvorrichtungen vorhanden, die das Austreten von Öl aus dem "Riser" ins Meer verhindern.

In der US 5,046,896 ist ebenfalls ein "Riser"-System zur Förderung von Erdöl vom Meeresboden an die Wasseroberfläche beschrieben. Es umfasst eine Verbindungsvorrichtung, die unterhalb des Meeresspiegels im "Riser" angeordnet ist und einen oberen Teil des "Risers" lösbar mit dem unteren Teil verbindet. Am unteren Teil sind Absperrvorrichtungen und Auftriebsmittel vorhanden, die ebenfalls das Absinken verhindern. Mit diesen Vorrichtungen ist es möglich, ein Bohrschiff von der Steigleitung zu trennen, ohne daß die gesamte Steigleitung eingeholt werden muß. Die Steigleitung mit ihrem obenseitigen Kopfteil wird durch die Auftriebsmittel in einer Höhe unter der Meeresoberfläche gehalten, in der die durch Stürme verursachten Strömungen lediglich geringe Auswirkungen haben.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugegeben, welche bzw. welches es ermöglicht, daß ein Bohrschiff nur den oberen Bereich der Steigleitung entfernt, der starken Strömungen ausgesetzt sein könnte, wobei der untere Teil der Steigleitung unter Wasser verbleibt und Vorrichtungen vorhanden sind, die das Ankoppeln der beiden Steigleitungsabschnitte, z. B. nachdem ein Sturm vorüber ist, erleichtern, sowie dass das Trennen der beiden Abschnitte voneinander im Notfall innerhalb kürzester Zeit erfolgen kann.

Es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, welche bzw. welches es ermöglicht, daß das Bohrschiff den oberen Abschnitt einer Steigleitung, der durch die Oberflächenströmungen gefährdet wäre, abtrennen sowie diesen Abschnitt aus dem Wasser entfernen, wobei das Schiff dadurch den Sturm gut überstehen kann, und anschließend den entfernten Abschnitt wieder mit dem im Wasser zurückgelassenen Teil der Steigleitung verbinden kann.

Es ist ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung, den im Wasser zurückgelassenen Abschnitt mehr oder weniger vertikal und gespannt zu halten, so daß dieser Abschnitt der Steigleitung nicht dadurch beschädigt wird, daß er von dem Bohrschiff abgetrennt ist.

Es ist ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung, in der Steigleitung eine obere Gruppe von Bohrlochabsperrvorrichtungen auf Höhe eines Niveaus unterhalb der Oberfläche anzuordnen, in dem Querströmungen nur minimal auftreten, und ein Auftriebsmodul unmittelbar unterhalb der oberen Gruppe zu befestigen, um die unterhalb des Auftriebsmoduls befindliche Steigleitung gespannt und im wesentlichen vertikal zu halten, nachdem die oberhalb der oberen Gruppe befindliche Steigleitung entfernt worden ist. Des weiteren wird oder werden eine oder mehrere Spulen mit elektrischem Multiplex- bzw. Mehrfachkabel an die obere BAV-Gruppe angrenzend angeordnet, wobei die Spulen mit genügend Kabel versehen sind, um eine Anpassung an variierende Längen der Steigleitung zwischen der oberen und der unteren BAV- Gruppe vornehmen zu können, während die obere BAV-Gruppe in einem geeigneten Abstand unterhalb der Oberfläche gehalten werden kann.

Es ist ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Halten einer Steigleitung in einer vertikalen Stellung und in Spannung bei entferntem oberen Abschnitt der Steigleitung zu schaffen, um es dem Bohrschiff zu ermöglichen, einen Oberflächensturm, wie etwa einen Orkan, gut zu überstehen, oder ihm auszuweichen. Diese Fähigkeit ermöglicht auch eine sichere Steigleitungstrennung im Falle eines ungeplanten Wasserfahrzeugauswanderns, wie etwa einem "Wegtreiben" oder "Abtreiben". Das Verfahren beinhaltet die Schritte des Schneidens des oberen Bereichs des Bohrstranges, des Entfernens des oberen Bereichs des Bohrstranges und des oberen Bereichs der Steigleitung, das Überstehen des Sturmes und das erneute Verbinden der oberen Bereiche des Bohrstranges und der Steigleitung mit deren im Wasser zurückgelassenen Teilen.

Diese und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus der Betrachtung der Beschreibung einschließlich der beigefügten Zeichnungen und Ansprüche. Es zeigen

Fig. 1 und 2 die derzeitige Vorgehensweise, mit der die Steigleitungen gehandhabt werden;

Fig. 3, 4 und 5 das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Ansicht des oberen Meeres­ steigleitungspakets; und

Fig. 7 eine andere teilweise geschnittene Ansicht des oberen Mee­ ressteigleitungspakets.

Die Fig. 1 und 2 zeigen die derzeitige Vorgehenseise, mit der Steigleitungen gehandhabtt werden. In Fig. 1 befindet sich eine von dem Bohrschiff 12 ausge­ hende Steigleitung 10 in dem Absenkvorgang einer BAV-Gruppe 14, so daß die konisch geformte Schnapperführung 16 in den Trichter 18, der an einem Verroh­ rungsstrang befestigt worden ist, der in den Boden 20 des Gewässers einzementiert ist, eingreift und die BAV-Gruppe 14 an dem Trichter 18 verriegelt. Im Falle eines Sturms bleibt die Bohrlochabsperrvorrichtungsgruppe im allgemeinen mit dem Grund verbunden und nur das Untere Meeressteigleitungspaket (UMSTP) 24 wird abgetrennt und zusammen mit der Steigleitung aus dem Wasser entfernt. Nachdem der Sturm vorüber ist, wird die Steigleitung anschließend wieder zusammen mit dem Unteren Meeressteigleitungspaket 24, welches ein Verbindungsstück 26 aufweist, das in einen an der BAV-Gruppe vorgesehenen Trichter 29 eingreift und das Untere Meeressteigleitungspaket mit der unteren BAV-Gruppe verriegelt, in das Wasser eingelassen.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, verlaufen Totpump- und Drosselleitungen entlang der Seiten der Steigleitung und durch an dem unteren Steigleitungspaket vorgese­ hene Leitungen 28 und 30, um Energie zum Totpumpen des Bohrlochs und zum Durchströmen des Bohrlochs bis zur Oberfläche während der Verrohrungsarbeiten zuzuführen.

Im allgemeinen werden BAVs in tiefem Gewässer von der Oberfläche aus mittels elektronischer Multiplexsignale betätigt, die elektromagnetische Schaltventile betätigen, welche Steuerventile für die Hydraulikenergiefluide steuern, die die BAVs öffnen und schließen.

Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Gemäß Fig. 3 ist ein Unteres Meeressteigleitungspaket 32 an einer unteren BAV-Gruppe 34 angeschlossen, die ihrerseits so an dem Grund befestigt ist, wie es in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 erklärt worden ist. Die BAV-Gruppe wird durch Multiplex- bzw. Mehrfachkabel, die sich bis zum Unteren Meeressteigleitungspaket erstrecken, mit elektrischer Energie versorgt und ist auch an Totpump- und Durchströmleitungen angeschlossen, die entlang der Seite der Steigleitung bis zur Oberfläche verlaufen. Der Bereich 36 der Steigleitung kann sich über tausende Meter erstrecken, erstrecken, wie z. B. von dem Unteren Meeressteigleitungspaket 32 bis zu dem Schwimmmodul 38. Oberhalb des Schwimmmoduls sind die obere BAV-Gruppe 40 und das Obere Meeressteigleitungspaket 42 angeordnet. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen dem Oberen Meeressteigleitungspaket und der Wasseroberfläche ungefähr 152,4 Meter. Dies stellt sicher, daß sich die obere BAV-Gruppe ausreichend unterhalb irgendwelcher zerstörerischer Strömungen befindet, die an die Wasseroberfläche angrenzend strömen können, wenn der obere Bereich der Steigleitung entfernt worden ist, wie in Fig. 4 gezeigt. Das Schwimmmodul 38 hält den zwischen den unteren BAVs und der oberen BAV-Gruppe 40 gelegenen Abschnitt 36 der Steigleitung gespannt und im allgemeinen vertikal, da die Strömungen in dieser Tiefe nicht stark sein werden. Nachdem der Sturm vorüber ist, kehr das Bohrschiff 12 zu seinem Standort zurück, montiert erneut den oberen Steigleitungsabschnitt 43 und senkt das Obere Meeressteigleitungspaket 42 wieder ab, damit es erneut mit der oberen BAV-Gruppe 40 verbunden und das Bohren wieder aufgenommen werden kann.

Fig. 6 zeigt eine teilweise geschnittene und teilweise in Aufsicht dargestellte Ansicht des Oberen Meeressteigleitungspakets (OMSTP), welches das Notfalltrennmodul 45 beinhaltet. Das OMSTP ist an der oberen BAV-Gruppe 40 und an dem Schwimmmodul 38 angeschlossen. Wie oben erklärt, verlaufen Totpump- und Durchströmleitungen 44 und 46 entlang des oberen Steigleitungsabschnitts 43 nach unten durch das Obere Meeressteigleitungspaket 42, durch die obere BAV-Gruppe und an dem Schwimmmodul vorbei nach unten bis zu dem an dem unteren Ende der Steigleitung befindlichen UMSTP. Hydraulisch ausfahrende und einziehende Verbindungsstücke 50 für die Totpump- und Durchströmleitungen und hydraulisch ausfahrende/einziehende Naßelektroverbindungsstücke 52 zum Schließen/Unterbrechen, wie in Fig. 7 gezeigt, ermöglichen, daß die elektrischen Leitungen sowie die Totpump- und Drosselleitungen verbunden und gelöst werden, wenn das OMSTP entkuppelt und wieder mit der oberen BAV-Gruppe verbunden wird.

Eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung besteht darin, die obere BAV- Gruppenbaugruppe mit Spulen 54 und 56 für Mehrfachkabel zu versehen. Diese Spulen sind mit genügend elektrischem Mehrfachkabel versehen, um das an der unteren BAV-Gruppe befestigte UMSTP zu erreichen und der unteren BAV-Gruppe elektrische Energie zuzuführen, selbst wenn die der unteren BAV-Gruppe zugeordnete Länge der Steigleitung im Längenmaß von einem Standort zum anderen variiert.

Mit dieser Anordnung ist es dann möglich, daß der oberhalb der oberen BAV-Gruppe liegende obere Abschnitt der Steigleitung, wie oben erklärt, entfernt werden kann, um es dem Bohrschiff zu ermöglichen, im Falle schlechten Wetters oder "Wegtreibens" oder "Abtreibens" manövrieren zu können, ohne die elektrische Verbindung zwischen der oberen BAV-Gruppe und der unteren BAV-Gruppe zu lösen. Vorzugsweise wird der Steigleitungsstrang so konstruiert, daß die obere BAV-Gruppe im allgemeinen immer ungefähr 152,4 Meter unterhalb der Oberfläche liegt, was eine sichere Distanz darstellt und noch eine Distanz ist, die es erlaubt, den oberen Abschnitt des Steigleitungsrohrs innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne zu entfernen, so daß die Verzögerung von dem Zeitpunkt, in dem eine Schlechtwetterwarnung erhalten wird, bis zu dem Zeitpunkt, in dem der obere Abschnitt der Steigleitung geborgen wurde, nicht zu groß ist.

Das Schwimmmodul enthält mehrere Blasen 38a, die mittels von der Oberfläche aus zugeführter Luft aufgeblasen werden können, wobei die Luft von einer Luftleitung stammt, die mittels hydraulischer Ausfahr-/Einzieh-Luftlade-/Spül­ schlammlade-Verbindungsstücken 53 mit der oberen BAV-Gruppe verbunden ist, wie in Fig. 7 gezeigt.

Die obere BAV-Gruppe weist wenigstens zwei BAVs auf. Die obere BAV 60 ist mit einer Schneidvorrichtung, insbesondere einem Schneidkolben, versehen und die untere BAV 58 wird mit einer Rohrhaltevorrichtung, insbesondere einem Rohrkol­ ben, ausgerüstet, die an das Gestängerohr angreift, das unterhalb der dem Schneidkolben zugeordneten BAV liegt, und die die obere BAV sowie die Schwimmmodule in ihrer Lage an dem im Wasser zurückgelassenen Bereich der Steigleitung und des Bohrgestänges hält. Die Schneidkolben werden verwendet, um das Bohrgestänge zu zertrennen und den oberen Bereich des Bohrgestänges freizu­ geben, so daß auch er aus dem Wasser entfernt werden kann.

Nachdem der Sturm vorüber ist und der obere Bereich der Steigleitung sowie des OMSTP wieder eingelassen sind, wird das Bohrgestänge dazu verwendet, ein als Fangwerkzeug fungierendes Overshot an dem abgetrennten Teil des Bohrge­ stängeglieds zu befestigen. Das Bohrgestänge wird gezogen, das abgetrennte Glied ersetzt und das Bohrgestänge zurück in das Loch gefahren.

Claims (3)

1. Steigleitungsbaugruppe für tiefes Gewässer, die sich zwischen einem Bohrschiff (12) und dem Grund (20) des Gewässers erstreckt, umfassend eine untere Bohrlochabsperrvorrichtungsgruppe (14), die an den Grund (20) des Gewässers angrenzend positioniert und an diesem verankert ist, eine aus Steigleitungsrohrgliedern bestehende Baugruppe, die sich von der unteren Bohrlochabsperrvorrichtungsgruppe (14) nach oben erstreckt, eine obere Bohrlochabsperrvorrichtungsgruppe (40), die in Höhe eines Wasserniveaus an der Steigleitung (10) befestigt ist, das weit genug unterhalb der Oberfläche liegt, um von Oberflächenströmungen unbeeinflußt zu sein, wobei die obere Bohrlochabsperrvorrichtung (40) eine untere Rohrhaltevorrichtung, die an das Bohrgestänge angreift und die den Ringraum zwischen der oberen Bohrlochabsperrvorrichtung (40) und der Steigleitung (10) abdichtet, und eine Schneidvorrichtung in der oberhalb der Rohrhaltevorrichtung liegenden Bohrlochabsperrvorrichtung (40) aufweist, um den oberhalb der Schneidvorrichtung befindlichen Bereich des Bohrgestänges abzutrennen, so daß es möglich ist, den zwischen der Schneidvorrichtung und dem Bohrschiff (12) liegenden oberen Abschnitt des Bohrgestänges zu bergen sowie zu lösen und die oberen Bereiche der Steigleitung (43) zu entfernen, um das Bohrschiff (12) zu befreien, so daß es sich in einer gewünschten Weise bewegen kann, um einen Oberflächensturm besser zu überstehen, und ein an der Steigleitung (10) unterhalb der oberen Bohrlochabsperrvorrichtungsgruppe (40) befestigtes Schwimmmodul (38), um eine nach oben gerichtete Kraft auf die unterhalb der oberen Bohrlochabsperrvorrichtung (40) gelegene Steigleitung (36) auszuüben und die unterhalb der oberen Bohrlochabsperrvorrichtung (40) befindliche Steigleitung (36) freistehend in Spannung zu halten, und eine Einrichtung zum erneuten Verbinden des oberen Abschnitts der Steigleitung (43) mit der oberen Bohrlochabsperrvorrichtungsgruppe (40), nachdem der Sturm vorüber ist.

2. Steigleitungsbaugruppe für tiefes Gewässer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Bohrlochabsperrvorrichtungen (14) mittels elektrischer Motoren geöffnet und geschlossen werden, wobei an der oberen Bohrlochabsperrvorrichtung (40) zwei elektrische Leitungen tragende Spulen (54, 56) montiert sind, die genügend Kabel enthalten, um sich bis zu der unteren Bohrlochabsperrvorrichtungsgruppe (14) zu erstrecken und die untere Bohrlochabsperrvorrichtung (14) mit Energie zu versorgen, um die Kolben der Bohrlochabsperrvorrichtungen (14, 40) zu öffnen und zu schließen.

3. Steigleitungsbaugruppe für tiefes Gewässer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Naßverbindungsstücke (52) zum Schließen/Unterbrechen an einer freistehenden Plattform der oberen Bohrlochabsperrvorrichtungsgruppe (40) montiert sind, um eine elektrische Verbindung mit elektrischen Multiplexleitern zu herzustellen, welche sich von dem Bohrschiff (12) aus zu dem dem Oberen Meeressteigleitungspaket (42) zugeordneten Notfalltrennmodul erstrecken, um zu ermöglichen, daß die Oberen Meeressteigleitungspakete (42) von der oberen Bohrlochabsperrvorrichtungsgruppe (40) getrennt und zusammen mit dem zwischen der oberen Bohrlochabsperrvorrichtungsgruppe (40) und dem Bohrschiff (12) befindlichen oberen Steigleitungsabschnitt (43) an die Oberfläche gehoben werden kann, um das Bohrschiff (12) in die Lage zu versetzen, Oberflächenstürme besser zu überstehen.