DE2132060C3 - Schwimmende Bohrplattform oder Bohrschiff mit einer dynamischen Positionierungseinrichtung - Google Patents

Description

40

Die Erfindung betrifft eine schwimmende Bohrplattform oder ein Bohrschiff.

In tiefen Gewässern werden dynamisch positionierte Bohrplattformen oder Bohrschiffe eingesetzt, in denen sie nicht mehr mit Ankereinrichtungen, insbesondere mit schweren Ankertrossen sicher in einer bestimmten Position über einem Bohrloch gehalten werden können. Schwimmende Bohrplattformen oder Bohrschiffe mit dynamischen Positionierungseinrichtungen weisen Meßgeräte zur ständigen Bestimmung der Ist-Lage und deren Abweichung von der Lage des Bohrlochs sowie Steuereinrichtungen für mindestens zwei im Abstand zur Drehachse der Fiattform oder des Schiffs angeordnete Propeller, Voith-Schneider-Propeller, auf, so daß der Schwimmkörper ständig Ausgleichsbewegungen in seinen beiden Translationsfreiheitsgraden in Richtung der Längs- und Querachse und um seinen Rotationsfreiheitsgrad, um seine Hochachse oder Schachtachse, *° ausführen kann (DT-PS 12 56 564).

Zum Bohrlochkopf führen außer dem Bohrgestänge, Versorgungsleitungen sowie Führungsseile und Schläuche für Gerätschaften zum Anlegen, Fertigstellen und Betreiben der Tiefseebohrung. Bei Bohrplattformen oder Bohrschiffen, die ausschließlich mit einer dynamischen Positionierungseinrichtung am gewünschten Standort gehalten werden, besteht nun die Gefahr, daß sich die Versorgungsleitungen und Führungsseile miteinander verdrillen oder durch Berührung mit dem Führungsrohr des Bohrgestänges beschädigt werden können, wenn das Schiff sich bewegt oder auf einen neuen Kurs, in dem die Abdrift am geringsten ist, eingestellt wird. Gleiches gilt, wenn eine starke Wasserströmung auf das Schiff wirkt und dieses zu Positionierungsbewegungen zwingt. Das Schiff muß hierbei ausschließlich mit Hilfe seiner Antriebsvorrichtungen über dem Bohrloch gehalten werden. Wenn die dynamische Positionierungseinrichtung versagen würde, würden die Versorgungsleitungen, Führungsseil und das Bohrgestänge reißen. Eine Reißgefahr würde auch bestehen, wenn sie besonders straff gehalten und dazu am Schwimmkörper befestigt wären.

Bei einem bekannten, jedoch mittels Ankerketten über dem Bohrloch gehaltenen Bohrschiff (US-PS 30 10214) wird die Abdrift von der Soliage mit einem Gerät gemessen, das an dem Rohrgestänge angeordnet und längs der Führungsteile mittels Zugseilen zum Bohrlochkopf verschoben wird. Die Führungs- und Zugseile erstrecken sich von einem unter dem Bohrturm angeordneten Schacht zum Bohrlochkopf auf dem Meeresboden. Die Seile werden durch Winden, die am Schachtrand stehen, aufgespult und automatisch straff gehalten.

■ Um ein durch Ankertrosse über einem Bohrloch verankertes Bohrschiff ohne Verholen der Anker in den Wind oder in die Strömung drehen zu können, um so den Abdnftdruck möglichst gering zu halten, ist es bekannt (US-PS 31 91 201), das Schiff mit sechs strahlenförmig vom Schacht ausgehenden Ankertrossen zu verankern und die Ankerwinden auf einer im Schacht vor gesehenen drehbar gelagerten Ringplattform zu befestigen. Dadurch kann das Schiff sozusagen unter der Ringplattform um eine vertikale Achse gedreht werden. Die Ringplattform weist auch einen automatischen Drehantrieb auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schwimmende Bohrplattform oder ein Bohrschiff der eingangs genannten Art dahingehend fortzuentwickeln, daß ein Verdrillen oder Beschädigen von Geräteführungsseilen und Versorgungsleitungen beim ständigen Positionieren des Schwimmkörpers verhindert und die Betriebssicherheit erhöht ist.

Diese Aufgabe ist mit einer schwimmenden Bohrplattform oder einem Bohrschiff der eingangs genannten Art durch die Kombination nachstehender, für sich allein und in Teilkombination bekannter Merkmale gelöst:

a) eine dynamische Positioniereinrichtung mit einer Meß- und Steuereinrichtung und einem Antriebspropeller mit einem um 360° drehbaren Schub zum Halten des Fahrzeugs über einem Bohrloch ohne Zuhilfenahme von Ankereinrichtungen ist angeordnet;

b) unter dem auf der Bohrplattform oder dem Bohrschiff befestigten Bohrturm ist ein Schacht für Versorgungsleitungen sowie das Niederbringen von Bohrgestänge und anderen Geräten zum unterseeischen Bohrlochkopf vorgesehen;

c) Versorgungsleitungen und/oder Führungsseile für das Niederbringen der Geräte s'ind vorgesehen, welche von Konstantzugwinden aufspulbar sind;

d) die Konstantzugwinden sind auf einem um eine zur Bohrplattform oder zum Bohrschiff vertikale Achse bewegbaren, ringförmigen Drehkranz angeordnet.

Diese Konstruktion macht es möglich, daß nur die Winden für die Geräteführungsseile und die Versorgungsleitungen gegenüber dem Bohrplattform- oder Bahrschiffskörper drehbar gelagert werden, um ein Verdrillen dieser Leitungen miteinander beim Drehen des Schiffs zu verhindern. Die Verwendung von Kontantzugwinden für diese Leitungen und Seile verhindert auch bei translatorischen Bewegungen des Schiffs, daß sie miteinander und mit dem Bohrgestänge bzw. Auf der Grundplatte 15 des Bohrlochkopfs sind Führungssäulen 19 vorgesehen, von denen sich Führungsseile 20 zu auf dem Drehkranz 9 montierten Konstantzugwinde 22 bzw. deren Seiltrommeln 21 erstrecken. Diese Konstantzugwinden halten die Führungsseile 20 unter konstanter Spannung. Die Führungsseite dienen dazu, Bohrlochausrüstungsteile vom Bohrschiff 1 zum Bohrloch 11 abzusenken, z. B. den Bohrlochkopf 23 mit Führungsstreben 24, die mit den Führungsseilen 20 zu-

dessen führungsrohr in Berührung kommen und dabei, io sammenarbeiten, sowie ein Führungsrohr 25 für das

insbesondere durch Scheuern, beschädigt werden können. < ' Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Drehkranz durch einen Drehantrieb automatisch in seine Soll-Richtung stellbar ist. Hierdurch wird jede Tendenz zum Verdrillen der Seile und Leitungen vermieden, die dann bestehen würde, wenn der Drehkranz nur aufgrund einer Schrägstellung und dadurch entsprechend hervorgerufener Kräfte von den Bohrgestänge, das nahe seinem unteren Ende Führungsstreben 26 hat, die mit den Führungssäulen 19 zusammenwirken, sobald sie sich längs des unteren Teils der Führungsseile 20 bewegen. Auf diese Weise kann die Bohrlochausrüstung genau auf die Bohrlochmündung ausgerichtet werden.

Der obere Teil des Führungsrohrs 25 weist einen teleskopartig verschiedenen Rohrabschnitt 27 auf, dessen oberes Ende mit dem Bohrtisch 5 verbunden ist.

Wellenbewegung sich der Abstand zwischen dem Bohrtisch 8 und dem Meeresboden 28 ständig ändert.

Unterhalb des teleskopartig verschieblichen Rohrabschnitts 27 ist zur oberen Abstützung des Führungsrohrs 25 an diesem ein Drehlager 29 vorgesehen, das von an den Säulen 7 befestigten Konstantzugwinden 31 über Tragseile 30 gehalten wird. Jedes Seil 30 läuft über eine auf der Unterseite des Bohrtisches 5 befestigte

Leitungen oder Seilen her gegenüber dem Schiff derart 20 Dieser Rohrabschnitt 27 ermöglicht die Länge des Fühverdraht _wj_rc|, daß er etwa seine Raumrichtung beibe- rungsrohrs 25 ständig zu verändern, da aufgrund der

hält

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht bei einer schwimmenden Bohrplattform oder einem Bohrschiff mit einem zum Bohrlochkopf führenden Führungsrohr für das Bohrgestänge vor, daß zur oberen Abstützung des Führungsrohres ein Drehlager vorgesehen ist, daß von den auf der Bohrplattform oder dem Bohrschiff montierten Konstantzugseilwinden über __. _

Tragseile gehalten wird. Diese Abstützung des Füh- 30 Umlenkrolle 32 sowie eine ortsfeste Umlenkrolle 35 rungsrohrs stellt sicher, daß beim Positionieren des und eine bewegliche Rolle 36, die auf einer Kolbenstan-

-■■ -' ^J- ^L- ■--= ge 34 eines pneumatischen Arbeitszylinders 33 gelagert

ist. Im Arbeitszylinder wird ein konstanter Druck des Arbeitsmittels aufrechterhalten.

Das Bohrschiff 1 wird dynamisch in der gewünschten Richtung und an dem gewünschten Standort senkrecht über dem Bohrloch 11 gehalten. Die Führungsseile 20 sind so angeordnet, daß sie eine Führung für Geräte bilden, die zwischen dem Bohrschiff 1 und dem Bohrloch 11 und in umgekehrter Richtung zu transportieren sind. Die Konstantzugwinden 22 werden derart gesteuert, daß die Spannung der Führungsseile 20 trotz der auf den Wellengang zurückzuführenden Änderungen des Abstandes des Bohrschiffs 1 vom Meeresboden

35

Schwimmkörpers auch auf das Führungsrohr keine erhöhten Zugkräfte aufgebracht werden können. Das Bohrgestänge ist so von der Übertragung von derartigen Kräften freigehalten.

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel an Hand einer schematischen Zeichnung näher erläutert, die einen Querschnitt durch ein Bohrschiff und dessen Schacht zeigt.

Das auf einem Gewässer 2 schwimmende Bohrschiff 1 hat mittschiffs einen vertikalen Schacht 3, durch den hindurch Bohrgeräte und Geräte zum Fertigstellen und Betreiben einer Tiefbohrung herabgelassen werden. Über dem Schacht 3 ist auf dem Schiffskörper ein

Bohrturm 4 auf einem Bohrtisch 5 befestigt, der sich 45 28 praktisch konstant gehalten wird. Das gleiche gilt

seinerseits auf dem Deck des Bohrschiffs 1 mit Hilfe von Säulen 7 abstützt Mit Ausnahme des Drehtisches 8 sind der Deutlichkeit halber alle übrigen auf dem Bohrtisch 5 und in Verbindung mit dem Bohrturm 4 vorgesehenen Vorrichtungen nicht dargestellt.

Über dem Schacht 3 ist unterhalb des Bohrtisches 5 ein Drehkranz 9 angeordnet, der mittels Lagerelementen um die Schachtachse auf dem Schiffskörper drehbar gelagert ist.

Damit das Bohrschiff 1 am gewünschten Standort über einem Bohrloch 11 im Meeresboden 12 gehalten werden kann, hat das Schiff unter anderem einen Voith-Schneider-Propeller 13. Mehrere akustische Sender 14, von denen in der Zeichnung nur zwei dargestell für die Konstantzugwinden 31, die über die Tragseile 30 den oberen Teil des Führungsrohrs 25 für das Führungsgestänge abstützen.

Wenn die Sollrichtung des Bohrschiffs z. ß. nach einer Änderung der Windrichtung neu eingestellt wird, dreht sich das Bohrschiff um die Achse des Bohrlochs 11 um einen Winkel, der dem Unterschied zwischen der alten Richtung und der neuen Richtung entspricht. Um dabei ein Verdrillen der Führungsseile 20 und deren Inberührungkommen mit dem Führungsrohr 25 zu verhindern, wird der Drehkranz 9 zusammen mit den auf ihm montierten Konstantzugwinden 22 um einen Winkel gedreht, der gleich dem Winkelunterschied zwischen diesen beiden Richtungen ist, so daß die Füh-

sind, sind auf einer Grundplatte 15 des Bohrlochkopfes 60 rungsseile parallel zueinander und zum Führungsrohr vorgesehen. Die von ihnen ausgesandten Signale wer- 25 gehalten, d. h. sie werden nicht verdrillt werden, den von am Boden des Bohrschiffs 1 angeordneten Da die Tragseile 30 des Drehlagers 29 über die UmEmpfängern 16 aufgenommen, von denen nur zwei dar- lenkrollen 32 an der Unterseite des Bohrtisches 5 laugestellt sind, und von einer Meß- und Steuereinrichtung fen, werden diese um einen Winkel verlagert, der gleich 17 in Verbindung mit einem Kompaß 18 verarbeitet. 65 dem Unterschied zwischen der alten Richtung und der Die Schiffsantriebe werden von der Meß- und Steuer- neuen Richtung ist, sobald das Bohrschiff auf den geeinrichtung derart gesteuert, daß das Bohrschiff in der wünschten neuen Kurs eingestellt wird. Da jedoch die gewünschten Lage über dem Bohrloch gehalten wird. unteren Enden der Tragseile 30 mit dem Drehlager 29

verbunden sind, das gegenüber dem Führungsrohr 25 drehbar ist, behalten die Tragseile ihre Lage in einer gemeinsamen Ebene bei, doch bewegen sie sich zu einer neuen Ebene, die unter einem Winkel zu der Ebene verläuft, in der sich die Seile ursprünglich befanden.

Der Drehkranz 9 ist vorzugsweise durch einen nicht dargestellten Drehantrieb in Form eines Elektromotors oder eines Hydraulikmotors verstellbar, welcher z. B. über einen Zahnkranz am Außenumfang des Drehkranzes 9 auf diesen wirkt.

Der Drehantrieb kann durch einen Druckknopf gesteuert werden. Es ist jedoch vorzuziehen, ihn derart automatisch zu steuern, daß der Drehkranz 9 unter allen Umständen in der gewünschten Stellung gehalten wird. Eine solche Ausbildung ist insbesondere dann bevorzugt, wenn eine dynamische Positionierungseinrichtung vorgesehen ist, die nur die Versetzung des Schiffs gegenüber dem gewünschten Standort, nicht jedoch die Abweichung des Schiffs von der Sollrichtung berücksichtigt.

Man kann auch die Konstantzugwinden 22 in der Form der Konstantzugwinden 3t ausbilden. Die Konstantzugwinden 22 müssen jedoch in jedem Fall auf dem Drehkranz 9 montiert sein.

Da die Führungsseile 20 nur kleine seitliche Kräfte

auf den Drehkranz 9 ausüben, brauchen keine besondernen Maßnahmen getroffen zu werden, um die Platte gegen seitliche Kräfte abzustützen. Die Lagerelemente 10 können auf beliebige Weise leicht und einfach ausgebildet sein.

Zwar zeigt die Zeichnung zwei Führungsseile 20, doch könnte man auch eine größere Anzahl von Führungsseilen oder auch nur ein einziges Führungsseil vorsehen. Außerdem kann jede andere Verbindung

ίο zwischen dem Bohrschiff 1 und dem Bohrloch 11, die durch eine langgestreckte flexible Leitung gebildet ist, z. B. ein Schlauchkabel, gegen ein Verdrillen mit anderen Kabeln oder Leitungen oder mit dem Führungsrohr 25 so geschützt werden, wie es bezüglich der Führungs-

is seile 20 beschrieben wurde. Das erwähnte Schlauchkabel kann dazu dienen, hydraulische Signale vom Bohrschiff 1 zum Bohrloch 11 zugeordneten Vorrichtungen zu übermitteln.
Der Bohrturm 4, der während der Bohrarbeiten der Fertigstellungsarbeiten oder des Instandsetzens der Tiefbohrung auf dem Schiffsdeck 6 ortsfest angeordnet ist, kann auch durch einen Bohrturm ersetzt werden der in den Pausen zwischen den bekannten Arbeiter gegenüber dem Bohrschacht 3 verschiebbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schwimmende Bohrplattform oder Bohrschiff, gekennzeichnet durch die Kombination -nachstehender, für sich allein und in Teilkombination .bekannter Merkmale:

a) eine dynamische Positionierungseinrichtung mit einer Meß- und Steuereinrichtung und einem Antriebspropeller mit einem um 360" drehbaren Scjhub zum Halten des Fahrzeugs über einem Bohrloch ohne Zuhilfenahme von Ankereinrichiungen ist angeordnet,

b) unter dem auf der Bohrplattform oder dem Bohrschiff befestigten Bohrturm (4) ist ein Schacht für Versorgungsleitungen sowie das Niederbringen von Bohrgestänge und deren Geräten zum unterseeischen Bohrlochkopf (23) vorgesehen,

c) Versorgungsleitungen und/oder Führungsseile für das Niederbringen der Geräte sind vorgesehen, welche von Konstantzugwinden (22) aufspulbar sind,

d) die Konstantzugwinden (22) sind auf einem um eine zur Bohrplattform oder zum Bohrschiff vertikale Achse bewegbaren, ringförmigen Drehkranz (9) angeordnet

2. Schwimmende Bohrplattform oder Bohrschiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehantrieb für den Drehkranz (9) vorgesehen ist. durch den dieser automatisch in seine Soll-Richtung stellbar ist.

3. Schwimmende Bohrplattform oder Bohrschiff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Bohrkopf (23) führendes Führungsrohr (25) für das Bohrgestänge am Bohrschiff durch ein über Tragseile (30) von Konstanuugseilwinden (31) gehaltenes Drehlager (29) abgestützt ist.