DE2233719B2

DE2233719B2 - Vorrichtung zum unterwasserbohren

Info

Publication number: DE2233719B2
Application number: DE19722233719
Authority: DE
Inventors: Karl Erik Stockholm Hilfing
Original assignee: Atlas Copco AB
Current assignee: Atlas Copco AB
Priority date: 1971-07-12
Filing date: 1972-07-08
Publication date: 1973-09-06
Also published as: FR2145621B1; DE2233719A1; JPS5136681B1; US3741320A; FR2145622B1; NL7209144A; FR2145621A1; DE2233717B2; DE2233772B2; GB1392968A; AU4414672A; CA967546A; IT961337B; DE2233772C3; DE2233719C3; DE2233772A1; DE2233717C3; DE2233717A1; NL7209151A; GB1392969A

Description

des auf dem Meeresgrund abgesetzten Bohrgeräts der werden, wird verhindert, daß sich das Bohrgerät 11

Vorrichtung nach F i g. 1, während des Niederlassens auf den Meeresgrund

Fig. 3 einen Teilschnitt nach Linie 3-3 in Fig. 2, dreht. Wenn das Gerät jedoch in sehr große Tiefe

F i g. 4 a einen vergrößerten Teilschnitt nach Linie niedergelassen wird, reicht die beschriebene einfache

4-4 in Fig. 2, 5 Anordnung der Seile bzw. Kabel nicht aus, und es

Fig. 4 b denselben Schnitt wie Fig. 4 a bei ande- bedarf eines durch einen reversiblen Hydraulikmotor

rer Lage der Teile, angetriebenen Propellers 22 zur Stabilisierung der

F i g. 5 einen Schnitt in größerem Maßstab durch Lage des Bohrgeräts während des Absenkens. Dieses

einen Fuß des Bohrgeräts nach F i g. 2, ist vorzugsweise mit einem die Richtung anzeigenden

Fig. 6 einen Teilschnitt nach Linie 6-6 in Fig. 2, io Gerät, z. B. einem Gyroskop oder Kompaß 23

F i g. 7 eine Einzelheit aus F i g. 6, (Fi g. 6) ausgestattet, und die Richtungsanzeige wird

F i g. 8 eine Seitenansicht ähnlich F i g. 2, jedoch an das Schiff übermittelt, von wo aus dann der Pro-

nur des oberen Teils des Bohrgeräts sowie zusätzlich peller 22 gesteuert wird.

einer die Verbindung zwischen der Station an der Das dreifüßige Bohrgerät besitzt ein ringförmiges

Wasseroberfläche und dem Bohrgerät auf dem Mee- 15 Gehäuse 24 mit zwei Trennwänden 25, 26 (Fig. 6).

resgrund herstellenden Förderkapsel, Diese unterteilen das Gehäuse 24 in eine Kammev

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht des oberen 27, welche zu dem umge' onden Wasser hin offen-

Teils des Bohrgeräts nach F i g. 2 in größerem Maß- steht, und eine wasserdicht "erschlossene Kammer

stab, wobei der oberste Teil weggebrochen ist, 28, die mit öl gefüllt ist und durch eine aus einem

Fig. 10 ein Detail aus Fig. 8, 20 Elastomer bestehende Kappe 29 abgeschlossen ist.

Fig. Il einen Schnitt nach Linie 11-11 in Fig. 8, Die Kappe29 bildet einen ringförmigen oberen Dek-

F ig. 12 einen Schnitt durch die in Fig. 8 und 11 'el für das gesamte Gehäuse 24 oder dessen größten

gezeigte Förderkapsel und den obersten Teil des Teil und ist mit dem Gehäuse 24 mittels Schrauben

Bohrgeräts nach F i g. 2, dicht, aber lösbar verbunden. Somit kann die Kappe

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht der geöffne- 25 29 in einem gewünschten Umfangsbereich geöffnet

ten Drehantriebseinheit im oberen Bereich des Bohr- und umgefaltet werden, um die im Gehäuseinneren

geräts nach F i g. 2, installierten Motoren und Pumpen, z. B. zur War-

Fig. 14 ein Detail aus Fig. 13 bei anderer Lage tung, zugänglich zu machen. Wegen der Nachgiebig-

der Teile, keit der Kappe 29 herrscht in der mit öl gefüllten

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht, zum Teil 30 Kammer 28 immer der Druck des umgebenden Was-

Schnittansicht eines bei der selbsttätigen Montage des sers, so daß die Wände des Gehäuses 24 dünn ausge-

Bohrgestänges durch das Bohrgerät benutzten führt werden können.

Spannfutters, Die Füße 12 bis 14 sind doppelwirkende hydrauli-

F i g. 16 einen Teilschnitt in vergrößertem Maß- sehe Kraftzylinder mit allseits beweglich montierten

stab nach Linie 16-16 in Fig. 2, 35 Schuhen 30 an den ausfahrbaren Kolben (Fig. 5).

Fig. 17 eine Fig. 16 entsprechende Ansicht bei Die Grundflächen der Schuhe sind mit Löchern veranderer Lage der Teile, sehen, durch welche Wasser herausgepumpt werden

Fig. 18 einen Teilschnitt in vergrößertem Maß- kann, um das Anheben des Bohrgeräts zu erleich-

stab nach Linie 18-18 in Fig. 2, tern, wenn dessen Füße in den Meeresgrund einge-

Fig. 19 eine Fig. 18 entsprechende Ansicht bei 40 sunken sind. Der Druck in den Zylinderräumen der

anderer Lage der Teile, Kraftzylinder, welcher der Belastung des jeweiligen

F i g. 20 einen Teilschnitt in vergrößertem Maß- Fußes entspricht, wird gemessen und auf eiektri-

stab nach Linie 20-20 in F i g. 2, schem Wege an das Schiff übermittelt, so daß dort

Fig. 21 einen Teillängsschnitt durch das Bohrge- erkennbar ist, ob die Gefahr besteht, daß das Bohrrät nach F i g. 2 entlang der Bohrachse, 45 gerät umkippt. In die zentrale öffnung des ringförmi-

F i g. 22 einen Teilschnitt nach Linie 22-22 in gen Gehäuses 24 erstreckt sich ein rundes, drehbares

F i g. 20, Magazin 31 für die Einzelelemente des zusammenzu-

F i g. 23 ein Detail zu F i g. 21, setzenden Bohrgestänges. Das Magazin 31 ist umge-

F i g. 24 eine F i g. 2 entsprechende, aber verein- ben von einem stromlinienförmigen Gehäuse 32, weifachte Darstellung des Bohrgeräts. 50 ches frei drehbar ist und die Funktion hat, die dyna-

Das in Fig. 1 dargestellte Bohrgerät 11 steht mit mischen Kräfte auf das Bohrgerät zu verringern, drei Beinen 12, 13, 14 auf dem Meeresboden. Es ist Eine Drehantriebseinheit 34 ist mittels eines doppelt dorthin von einem Schiff 15, an einem Kabel oder wirkenden hydraulischen Kraftzylinders 35 in Bohr-Seil 16, 17 hängend, welches über Umlenkrollen am Vorschubrichtung hin- und hergehend verschieblich. Bohrgerät geführt ist, abgesenkt worden. Eine For- 55 Der Kraftzylinder 35 ist an dem dreifüßigen Grundderkapsel 18, welche die Verbindung vom Schiff zum rahmen des Bohrgeräts fest angebracht. Gelenkige Bohrgerät darstellt, befindet sich nach F i g. 1 gerade Streben 36 nehmen die Reaktionskräfte des Drehanauf halbem Wege zwischen beiden. Die Förderkapsel triebs auf und fangen sie am Kraftzylinder 35 ab.
wird an dem Kabel oder Seil 16, 17 geführt und Die Dreh antriebseinheit 34 ist in Fig. 13 im Dehängt an einem weiteren Kabel 19. Ein elektrisches 60 tail dargestellt. Dazu gehört ein in beiden Drehrich-Kabel 20 dient der Stromversorgung der verschiede- tungen betreibbarer hydraulischer Motor 38, vornen elektrischen Teilaggregate des Bohrgeräts und zugsweise der Verdrängerbauart, also z.B. in der enthält auch die elektrischen Verbindungsleitungen Ausführung wie eine Axialkolbenpumpe. Der Motor für die am Bohrgerät angebrachten Kontroll- und 38 greift über ein Ritzel 41 in eine Fassung 39 for Meßinstrumente. 65 eine hohle Antriebswelle 40 ein, welche mit der F«-

Das elektrische Kabel 20 ist bei 21 an dem Fuß 12 sung 39 durch einen Keil 42 drehfest verbanden ist. befestigt. Da das Seil 16, 17 und das Kabel 20 mit Axiale Kräfte zwischen der Fassung 39 and der Abgrößerem Zwischenabstand vom Schiff abgelassen tnebswelle 40 worden durch radiale Stufte 43 über-

tragen, die stark genug sind, den während des Be· ehern der Querplatten 65, 67 im Magazin gehalten, triebs auftretenden axialen Kräften zu widerstehen, Dieses kann mittels eines hydraulischen Kraftzylinjedoch brechen, wenn das Bohrgestänge aus irgend- ders 71 schrittweise gedreht werden, wie aus F i g. 4 a einem Grund steckenbleibt und das Bohrgerät unter und 4 b ersichtlich.

Zurücklassung des Gestänges gehoben werden muß. s Das Kabel bzw. Seil, an welchem das Bohrgerät Tu diesem Falle verbleibt die Abtriebswelle 40 am zum Meeresgrund herabgelassen wird und dessen oberen Ende des zurückgelassenen Bohrgestänges. beide Enden mit 16 bzw. 17 bezeichnet sind, wird

Im Gehäuse der Drehantriebseinheit ist weiterhin am Bohrgerät über zwei Rollen 72, 73 (Fig.9) geein Kraftzylinder 44 montiert, welcher auf eine mit führt und umgelenkt. Es sind am Bohrgerät, und zwei Zähnen versehene Klinke 45 wirkt, deren Zähne io zwar an der Drehantriebseinheit 34, zwei Führungsbei ausgefahrenem Kraftzylinder 44 nicht mit dem glieder 74 vorgesehen, welche die Kabelzüge 16, 17 auf der Fassung 39 sitzenden Zahnrad in Eingriff führen und außerdem auch eine Führung beim Aufsind, bei Zusammenziehen des Kraftzylinders 44 je- setzen der Förderkapsel 18 bilden (Fig. 8 und 10). doch in Eingriff kommen (Fig. 14) und dabei auf Die Kammer im Gehäuse der Drehantriebseinheit 34, die Fassung 39 und die Abtriebswelle 40 ein Dreh- 15 in welcher das Ritzel 41, die Fassung 39 für die Abmoment ausüben, welches groß genug ist, die Ver- triebswelle 40 und der Kraftzylinder 44 montiert spannung im Gewinde der miteinander verschraubten sind, ist mit öl gefüllt und durch eine Aufsetzplatte Elemente des Bohrgestänges zu überwinden, d.h. die 76 (Fig. 12) verschlossen. In der Darstellung nach festgezogenen Verschraubungen zu lockern. Eine F i g. 8 ist der obere Teil der Aufsetzplatte 76 im we-Schraubenfeder 46 dient dazu, nachzugeben, wenn ao sentlichen längs der Linie 8-8 in Fig. 12 weggelasdie beiden Zähne der Klinke 45 beim Ineingriff- sen. Die Abtriebswelle 40 erstreckt sich nach oben bringen gerade auf zwei Zähne des Zahnrades auf bis in die Aufsetzplatte 76 und ist in ihrer dortigen der Fassung 39 treffen. Aufn «lmebohrung durch eine geeignete Dichtung

Am Vorschubzylinder 35 ist gemäß Fig. 15 axial abgedichtet.

verschieblich und frei drehbar in einer Aufnahme- as Die Aufsetzplatte 76 bildet die Plattform, auf welbuchse 47¹ ein insgesamt mit 47 bezeichnetes dop- eher die Förderkapsel 18 landet. Diese besteht aus peltes Spannfutter gelagert (Fig.9 und 15) R« hat »inem länglichen zylindrischen Teil 77 (Fig. 12) und zwei unabhängig voneinander betätigbare Futter, de- einem Unterteil 78, welcher auf seiner Unterseite ren jedes drei Klauen 48, 49 aufweist, die an hydrau- einen kegelstumpfförmigen Dichtungsring 79 aus lisch betätigbaren Kolben 50, 51 befestigt sind. Das 30 Gummi trägt und außerdem mit vier sich radial erFutter 47 kann mittels eines Kraftzylinders 52 und streckenden Armen 80 (Fig. 11) versehen ist. Der einer damit zusammenwirkenden Klinke 53, die mit zylindrische Teil 77 der Förderkapsel ist doppelwaneinem Zahnring 54 am Futter in Eingriff zu bringen dig ausgebildet (Fig. 12), wobei die innere Zylinderist, insgesamt gegen Drehung gesperrt werden. Un- wand 81 einen Zylinderraum für eine kolbenförmig terhalb des ringförmigen Gehäuses 24 ist an dem 35 ausgebildete Kupplungseinrichtung 82 bildet, an weldreibeinigen Grundrahmen des Bohrgeräts eine wei- eher das Kabel 19 befestigt ist und welche dazu tere Klemmeinrichtung 55 (Fig. 16) angebracht, mit- dient, mit einem durch das Bohrgestänge verschieblitels welcher die Bohrstangen oder -rohre festge- chen Kernaufnahmerohr gekuppelt zu werden. Die klemmt werden können. Die Klemmeinrichtung 55 Förderkapsel 18 ist bei 86 mit dem mit 16 bezeichnewird mittels zweier hydraulischer Kraftzylinder 56, 40 ten Kabelende verbunden und führt sich mittels einet 57 betätigt und kann mittels eines dritten hydrauli- Führungseinrichtung 87 (Fig.8 und 10) auf dem sehen Kraftzylinders 58 weit geöffnet werden, um in Kabelende 17. Die Förderkapsel 18 kann also mittel? dieser Stellung ein Bohrrohr oder ein Rohrgehäuse des Kabels 16, 17 zwischen dem Schiff und dem hindurchzulassen. Starke Federn 59 sorgen dafür, Bohrgerät 11 hin- und hergezogen werden. An dei daß das Bohrrohr selbst dann festgehalten wird, 45 Aufsetzplatte 76 ist ein Ring 88 befestigt. Falls di< wenn die Kraftzylinder 56, 57 ausfallen. Unterhalb Förderkapsel 18 beim Aufsetzen auf das Bohrgerä der Klemmeinrichtung 55 ist noch eine weitere nicht aufrecht steht, wird einer der an ihr angebrach Klemmeinrichtung 60 (F i g. 20) mit Klemmbacken ten Arme 80 gegen den Ring 88 stoßen, so daß dk 61, 62 zum Festklemmen eines Rohrgehäuses ange- Förderkapsel durch das Kabel 16,17 in die aufrecht« bracht; die Klemmbacken 61. 62 werden durch so Lage gezogen und dadurch der Aufsetzvorgang er Federkraft offengehalten und durch Zug eines hy- leichtert wird.

draulischen Kraftzylinders 63 betätigt. Eine Gummi- In der mit Wasser gefällten K&mmer 27 des Ge

scheibe 64 dient dazu. Schlamm und Sand davon ab- häuses 24 ist eine Spühvasserpumpe 89 installiert zuhalten, unmittelbar in die Klemmeinrichtung 55 zu deren Saugleitung für das anzusaugende Seewasse treiben. Das drehbare Magazin 31. welches am Vor· 55 auf der Oberseite der Aufsetzplatte 76 mündet, um schubzylinder 35 befestigt ist und diesen umgibt, be- zwar in einem Bereich, welcher nach dem Aufsetzei steht aus einer oberen Querplatte 65 und einer unte- der Fördcrkapsel 18 innerhalb des Dichtungsringe ren Querplatte 67, die miteinander verbunden sind. 79 und somit des durch dies«n, das Unterteil TP de Unterhalb der unteren Querplatte 67 ist eine von Förderkapsel und die Aufsetzplatte 76 begrenztei einem hydraulischen Kraftzylinder 69 betätigbare 60 Hohlraums 90 liegt. Radial nach innen ist der Hohl Schließeinrichtung 68 angebracht, welche in Fig. 18 raum 90 durch eine weitere, auf der Aufsetzplatte ? in der offenen und in F i g. 19 in der geschlossenen zur Anlage kommende Dichtung 91 a rf der Untei Stellung gezeigt ist. Dk Schließeinrichtung 68 bringt seite des Unterteils 78 abgedichtet Ein federhslastc bei Betätigung einen Schieber vor eine Öffnung in tes Überdruckventil 92, welches erst bei einer bc einer unbeweglichen ringförmigen Platte 70, welche 6s stimmten Druckdifferenz zwischen dem Umgebang! eine Anlage für eine Anzahl Bohrrohre, das Kern- druck im Wasser nod dem durch die Pumpe 89 ei rohr und zwei Rohrgehäuse bildet Diese Elemente zeugten Unterdruck im Hohlraum 90 öffnet, ha des Bohrgestänges werden alle in verschiedenen Lo- dort den Unterdruck auf einem ganz be

Werty,welcher sich durch Veränderung der Feder- dem Vorschubzylinder 35 zusammenwirkt Die Hykraft des Ventils 92 einstellen läßt; Durch den Unter- draulUcpumpen werden durch Elektromotoren angedrucki wird die Förderkapsel 18 sofort nach ihrer trieben, welche ohne Gehäuse unmittelbar im öl ro-Lamiiing auf der Aufsetzplatte 76 festgesaugt und tieren, und die Pumpen saugen das öl unmittelbar dadurcliigeihalten. Die Druckleitung 93 der Spülwas- 5 aus ihrer Umgebung an. Wenn der Vorscaubzylinder serpumpejh89 Jcührtzu einem.Ventil 94 in der Auf- 35 betätigt wird, verändert sich die Menge des setzplatte 76. Dieses Ventil 94 wird diirch Federkraft Niederdrucköls, aber auch diese, beträchtlichen in einer Ausgangsstellung gehalten, in welcher die Schwankungen werden durch die flexible Kappe 29 Druckleitung der Pumpe an einen Kanal 95 ange- aufgefangen.

schlossen ist, der in einen zylindrischen Raum ober- io In der mit Wasser gefüllten Kammer 27 befindet halb der hohlen Abtriebswelle 40 führt, so daß das sich eine kleine Luftkammer 110 mit einem Anzeige-Spülwasser während der Bohrarbeiten in die Ab- gerät 111 für die Neigung. Dieses in Fig.7 dargetriebswelle und damit in das Bohrgestänge gedrückt stellte Anzeigegerät besteht aus drei kommunizierenwird. Wenn sich jedoch die Förderkapsel 18 auf das den, teilweise mit einer leitenden Flüssigkeit gefüllten Bohrgerät setzt, betätigt sie ein Hebelgestänge 96, 15 Glasröhren, welche nach den drei Füßen 12 bis 14 durch welches das Ventil 94 in die in Fig. 12 darge- ausgerichtet sind. Vier den Flüssigkeitsstand abfühstellte Lage umgestellt wird, in welcher die Drucklei- lende Elektroden sind über das Kabel 20 mit Anzeitung der Pumpe 89 an einen anderen Kanal 97 ange- gegeräten auf dem Schiff verbunden, so daß dort die schlossen wird, welcher durch die Dichtung 91 hin- Neigung sichtbar gemacht werden kann. Der Flüssigdurch in den Zwischenraum zwischen den beiden ao keitsstand in den Glasrohren kann mittels eines mo-Wänden des zylindrischen Oberteils 77 der Förder- torisch angetriebenen Kolbens 112 verändert werden, kapsel führt. Durch eine öffnung am oberen Ende Nachfolgend wird die Funktion der beschriebenen der inneren Wand 81 gelangt das Pruckwasser in den Vorrichtung unter Bezugnahme insbesondere auf durch diese gebildeten Zylinder über die kolbenför- F i g. 24 beschrieben, in welcher die Schließeinrichmin.e Kupplungseinrichtung 82, die auf diese Weise as rung 68, die Klemmeinrichtung 55, die Rohrgehäusedurch die Abtriebswelle 40 und das Bohrgestänge klemmeinrichtung 60 und das Spannfutter 67 scheaach unten gedrückt wird. Gleichzeitig, während das matisch dargestellt sind. Das Magazin 31 ist aus Ventil 94 umgestellt wird, öffnet die aufsetzende zeichnerischen Gründen weggelassen worden, Förderkapsel einen Verschluß 98 in der zentralen Nachdem das Bohrgerät 11 auf dem Meeresgrund öffnung der Aufsetzplatte 76 oberhalb der Abtriebs- 30 abgesetzt worden ist, wird die Drehantriebseinheit 34 welle 40 und des Kanals 95. Dieser Verschluß war in ihre obere Stellung verfahren und das Magazin 31 zum Einpumpen von Spülwasser in das Bohrgestänge so weit gedreht, bis ein Rohrgehäuse 105 in dem Maerforderlich, würde aber der niederfahrenden Kupp- gazin mit der Abtriebswelle 40 und den Futtern lungseinrichtung 82 im Wege sein. fluchtet. Das Rohrgehäuse, welches selbst ein Rohr

Es versteht sich, daß das Ventil 94 und der Ver- 35 ist, hat an seinem unteren Ende eine kranzförmige Schluß 98 nur sehr schematisch dargestellt sind. Bohrkrone und an seinem oberen Ende einen Adap-Beide sind in praktischer Ausführung vorzugsweise ter 104. Dieser ist mit dem Rohrgehäuse durch eine als ein einziges Ventil ausgebildet Zweckmäßiger- Bajonettverbindung vereinigt und weist an seinem weise werden dabei auch die Streben 36 als Teile der oberen Ende ein Gewinde auf, so daß er mit dem un-Saugleitung zwischen der Drehantriebseinheit und 40 teren Ende der Abtriebswelle 40 verschraubt werden der Pumpe 89 benutzt. kann. Das Rohrgehäuse 105 und sein Adapter 104

Nach der Darstellung in Fig. 12 ist die Kupp- sind in Fig.21 dargestellt, wo auch der obere Teil lungseinrichtung 82 gerade mit einem Kernaufnah- des Magazins angedeutet ist Dessen obere Quer« merohr durch Verhaken zusammengekuppelt. Zu platte 65 hat eine Buchse mit einer Anzahl Gummidiesem Zweck hat das letztere ein Paar Haken 99, 45 ringe 107, deren einer den Adapter 104 hält. Die welche hinter einen wie eine Speerspitze ausgebilde- Bohrstangen-Klemmeinrichtung 55 ist wie gemäß ten Kopf 109 an der Kupplungseinrichtung 82 ein- Fig. 17 weit geöffnet und die Schießeinrichtung 68 greifen können. Die Kupplungseinrichtung 82 und sowie die Rohrgehäuse-Kkauneinrichtung 60 sind das Kernaufnahmerohr 98 können zusammengekup- ebenfalls geöffnet, so daß das Rohrgehäuse 1β5 hinpelt und wieder gelöst und das Kernaufnahmerohr so durchgeführt werden kann. Die Drehantriebsembeil 98. welches in seiner Position am vorderen Ende des 34 wird nunmehr abgesenkt, während die Abtriebs-Bohrgestänges den inneren rohrförmigen Teil einer welle 40 rotiert, so daß diese auf den Adapter ge· aus diesem und einem äußeren Kernrohr bestehen- schraubt wird und das Rohrgehäuse sich in den Mee· den Kernaufnahme bildet, kann mit dem äußeren resgrund einbohrt, bis eine Ringnut 106 im oberei Kernrohr verriegelt werden. Das letztere trägt eine 55 Bereich des Rohrgehäuses sich gerade gegenübei Kernbohrkrone aus Diamanten oder Hartmetall- Klemmeinrichtung 60 befindet. Diese wird betätig· schneiden. Die Einzelheiten dieses Kupplungsmecha- und hält nun, wie in F i g. 22 gezeigt, das Rohrge nismus und des Lösens der Kupplungen sind in der häuse 105, bis die Bohrarbeiten beendet sind. Au USA.-Patentschrift 3 567 269 beschrieben. diese Weise wird das Bohrgerät 11 auf dem Meeres

Die Spülwasserpumpe 89 in der mit Wasser gefiül· 60 grand fest veranken.

ten Kammer 27 da Gehäuses 24 wird über eine Nachdem das Rohrgehäuse eingebohrt worden isi Kette durch einen elektrischen Motor 101 in de; mit wird die Abtriebswelle 40 ein wenig rückwärts ge öl gefüllten Kammer 28 angetrieben. Dort befindet dreht uad dann die Drehantriebseinbeii 34 hocage sich außerdem eine Hydraulikpumpe 1Θ2 für den hy- fahren, so da3 die Bajonettverbindung zwischen den drostaüschen Antrieb des Drehantriebmotors 38, «s Adapter 104 und dem Rohrgehäuse 105 gelöst wird eine Hydraulikpumpe 103 zur Versorgung der hy- Per Adapter 104 wird nun in der Klemmeinrichtung draulisch ausfahrbaren Füße 12 bis 14 und des Pro- SS festgeklemmt (Fig. 16), und der hydraulisch Deiters 22 und eine Hydraulikpumpe 113, welche mit Kraftzylinder 44 der Drehantriebseinheit (Fig. 13

309 turn

9 10

wird zusammengezogen (Fig. 14), wodurch die rohr von dem äußeren Kernrohr gelöst und gleichzei-

Schraubverbindüng zwischen der Abtriebswelle 40 tig der Kern an seinem unteren Ende abgetrennt. Die

und dem Adapter 104 gelockert wird. Der Kraftzy- Kupplungseinrichtung 82 mit dem Kernaufnahme-

Iinder 44 dreht die Antriebswelle 40 nur um unge- rohr wird mit dem Seil 19 in die obere Stellung in

fähr 30°. Die Schraubvorbindung wird also zwar ge- S der Förderkapsel gezogen. Während des Hochzie-

Iockert, aber nicht vollständig gelöst Die Drehan- hens kann der Pumpendruck der Spülwasserpumpe

triebseinheit wird dann weiter hochgefahren, bis der 89 aufrechterhalten bleiben, welcher von oben auf

Adapter 104 in den Gummiringen 107 steckt, wor- die Kupplungseinrichtung 82 wirkt, wenn in bevor-

aufhin die Abtriebswelle 40 rückwärts gedreht und zugter Ausführung die Kupplungseinrichtung einen

vom Adapter losgeschraubt wird. Die Drehantriebs- io Durchlaßkanal mit Ventil aufweist, welches den

einheit 34 wird nunmehr in ihre obere Endstellung Durchfluß der Spülflüssigkeit gestattet,

gefahren. Der Adapter 104 bleibt im Magazin, wie in Danach wird ein elektromagnetisch gesteuertes

F i g. 23 gezeigt. Ventil 107 in der Weise betätigt, daß die Drucklei-

Da die auf dem Meeresgrund anzutreffenden Be- tung und die Saugleitung der Pumpe 89 in Verbindingungen sehr unterschiedlich sind, wird das Maga- 15 dung gebracht werden. Infolge Leckage durch das zin 31 normalerweise mit zwei Rohrgehäusen 105 Überdruckventil 92 steigt nunmehr der Druck im mit Adaptern 104 ausgerüstet. Die beiden Rohrge- Hohlraum 90 bis auf den Umgebungsdruck im Washäuse haben unterschiedliche Längen, so daß die Be- ser an, so daß die Förderkapsel 18 durch das Seil 16. dienungsmannschaft das jeweils besser geeignete 17 oder das Seil 19 zur Wasseroberfläche gezogen Rohrgehäuse auswählen kann. Das andere bleibt im ao werden kann. Das Kernaufnahmerohr 98 wird an Magazin und wird nicht benutzt. Bord des Schiffes geleert, danach die Förderkapsel

Die Schließeinrichtung 68 wird in die geschlossene 18 wieder bis zum Aufsetzen auf dem Bohrgerät herstellung umgestellt und das Magazin 31 weiterge- untergezogen und die Kupplungseinrichtung 82 in dreht, so daß das unterste Element des Bohrgestän- das Bohrloch nach unten gepumpt, um das Kernaufges, nämlich das äußere Kernaufnahmerohr mit an a§ nahmerohr wieder an das untere Ende des Bohrgeseinem unteren Ende befestigter Kernbohrkrone mit stänges zu bringen, wo es automatisch mit dem äußeden Spannfuttern und Klemmeinrichtungen fluchtet. ren Kernrohr verriegelt wird und gleichzeitig von der Die Drehantriebseinheit 34 wird langsam abgesenkt. Kupplungseinrichtung Sz gelost wird, uiese wird während die Abtriebswelle 40 rotiert und, während wieder zur Förderkapsel hingezogen und zusammen das äußere Kernaufnahmerohr auf der Schließein- 30 mit der letzteren dann weiter zur Wasseroberfläche richtung 68 steht, schraubt sich die Abtriebswelle 40 oder halbwegs zur Wasseroberfläche weitergezogen, mit diesem zusammen, da die Reibung in der Maga- wo diese Teile hängengelassen werden, bis das Kemzinhalterung hierfür ausreicht. Nun kann die Schließ- aufnahmerohr wiederum geleert werden muß.
einrichtung 68 geöffnet werden und das Bohren Wenn die gewünschte Tiefe des Bohrlochs erreicht durch das bereits eingebohrte Rohrgehäuse hindurch 35 ist, werden die Bohrrohre des Bohrgestänges wieder beginnen. Sobald die Verbindungsstelle zwischen in das Magazin eingeholt. Dazu wird die Drehandem Kernrohr und der Abtriebswelle 40 gerade un- triebseinheit 34 in ihre Stellung nach F i g. 24 verfahterhalb der Schließeinrichtung 68 gelangt ist, wird ren, in welcher sich die Verbindungsstelle zwischen das Kernrohr durch die Klemmeinrichtung 55 ge- der Abtriebswelle 40 und dem obersten Bohrrohr klemmt und die Schraubverbindung mittels des 40 108 in der Mitte des doppelten Spannfutters 67 be-Kraftzylinders 44 gelockert und mittels des Drehan- findet. Die beiden Einzelfutter des Doppelspannfuttriebsmotors 38 gelöst. Die Drehantriebseinheit 44 ters werden betätigt und fassen die genannten Rohrwird danach wieder hochgefahren, das Magazin 31 teile; das Doppelspannfutter selbst bleibt zunächst einen Schaltschritt weitergedreht und ein einzelnes insgesamt frei drehbar. Es wird dann der Kraftzylin-Bohrrohr zunächst mit der Abtriebswelle 40 und 45 der 44 betätigt, um die Schraubverbindung zwischen dann mit dem Kernrohr verschraubt. dem obersten Bohrrohr 108 und dem übrigen Bohr-

Jedesmal, wenn das in das äußere Kernrohr abge- gestänge 109, welches inzwischen durch die Klemmsenkte innere Kernaufnahmerohr mit einem Bohr- einrichtung 55 festgehalten wird, zu lockern, wobei kern gefüllt ist oder der Kern bricht und klemmt, be- das Doppelspannfutter 47 die Schraubverbindung wegt sich das innere Kv-rnaufnahmerohr in dem Su- so zwischen der Abtriebswelle 40 und dem Bohrrohr ßeren Kernrohr ein wenig nach oben, wobei ein nicht 108 geschlossen hält. Nunmehr werden die Klemmgezeigter, am oberen Ende des Kernaufnahmerohrs einrichtung 55 und das Spannfutter 47 geöffnet und angebrachter Gummiring so betätigt wird, daß er die die Drehantriebseinheit abgesenkt, bis die Verbin-Spülflüssigkeit blockiert. Daraus resultiert ein Druck- dungssteile zwischen dem Bohrrohr 108 und dem Ubanstieg im Strom der Spülflüssigkeit, und da deren 55 rigei Bohrgestänge 109 gerade oberhalb der Klemm-Druck auf den Instrumenten an Bord des Schiffes einrichtung 55 liegt. Daraufhin werden die Klemmangezeigt wird, weiß die Bedienungsmannschaft, einrichtung 55 und das Spannfutter 47 geschlossen wann das Kernaufnahmerohr 98 geleert werden ir» B. um das Bohrgestänge 109 zu halten, während da! Dann wird der Bohrantrieb abgestell* and die For- Bohrrohr 108 mittels des Drehantriebsmotors 31 derkapsel 18 mittel« des Seils 16, 17 zu dem Bohrge- 60 vom Bohrgestänge 109 losgeschraubt wird. Das Doprät gezogen. Wenn sie sich auf dieses setzt, wird die pelspannfutter 47 ist axial beweglich, wodurch diese; kolbenförmige Kupplungseinrichtung 82 mit dem Losschrauben ermöglicht wird. Danach wird die Dtehspeerspitzenförmigen Kupplungselement 100 selbst- antriebseinheit 34 hochgefahren, bis die Verbin tätig durch das Bohrgestänge bis zum Kernrohr nach dungssteile zwischen der Ab'riebswelle 46 und den unten gepumpt, und die Speerspitze 100 verriegelt 6s Bohrrohr 108 sich wieder in der Mitte des Doppel sich automatisch mit den Haken 99 am oberen Ende spannfutters 47 befindet, und es wird das untere Ein des inneren Kernaufnahmerohrs. Wenn dann das Seil zclfutter 49 gespannt, so daß es das Bohrrohr 10t 19 angezogen wird, wird das innere Kernaufnahme- hält, während der Kraftzylinder 44 und der Drehan

triebsmotor 38 die Abtriebswelle lockern und von dem Bohrrohr abschrauben, wobei Drehung des Spannfutters mittels Kraftzylinder 52 verhindert ist. Nunmehr wird die Schließeinrichtung 68 geschlossen, wo daß das Bohrrohr 108 auf sie auftritt, wenn sich die Spannklauen des Doppelspannfutters 47 lösen.

Das Magazin kann anschließend einen Schaltschritt weitergedreht werden, wobei das Bohrrohr 108 darinnen bleibt. Die Abtriebswelle 40 kann wieder durch das Magazin abgesenkt werden, mii dem nunmehr obersten Bohrrohr verschraubt und wieder hochgezogen werden, wobei das Bohrgestänge nachgezogen wird. In der beschriebenen Weise wird dann

das nächste Bohrrohr in das Magazin zurückgeholt. Wenn wieder alle Bohrrohre im Magazin enthalten sind, wird dieses gedreht, bis der Rohrgehäuse-Adapter 104 mit der Abtriebswelle 40 fluchtet, die daraufhin mit ihm zusammengeschraubt wird. Anschließend wird das Rohrgehäuse 105 in das Magazin gezogen und die Verbindung zwischen dem Adapter 104 und der Abtriebswelle 40 gelöst.

Nunmehr kann das gesammte Bohrgerät 11 angehoben und an anderer Stelle zum Bohren eines weiteren Bohrlochs abgesetzt werden, ohne daß es nötig wäre, daß Gerät an die Wasseroberfläche hochzuziehen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- Patentansprüche: zeichnet, daß das als Führung (16, 17) dienende Kabel, Seil od. dgl. über Leitrollen (72, 73) am

1. Vorrichtung zum Unterwasserbohren mit Bohrgerät (11) geführt und an der Förderkapsel einem von einer Station an der Wasseroberfläche 5 (18) befestigt und ein weiteres Kabel, Seil (19) auf den Grund absenkbaren und dort aufstellba- od. dgl. direkt von der Station (15) zur Förderren Bohrgerät zum Kernbohren, das über eine kapsel (18) geführt sind.

Verbindung an die Station angeschlossen ist und
eine durch einen Vorschubantrieb axial verfahrbare Drehantriebseinheit für ein rohrförmiges io

Bohrgestänge mit einem inneren, während des
Betriebs auswechselbaren Kernrohr sowie eine

verfahrbare Fördereinrichtung mit einer mit dem Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Un-Kernrohr lösbar in Eingriff zu bringenden Kupp- terwasserbohren mit einem von einer Station an der lungseinrichtung aufweist, dadurch ge- 15 Wasseroberfläche auf den Grund absenkbaren und kenizeich.net, daß die Fördereinrichtung dort aufstellbaren BohrgeräL zum Kernbohren, das (18) als eine Ka¹^eI für das Kernrohr ausgebildet über eine Verbindung an die Station angeschlossen ist, die entlang der als Führung (16, t7) ausgebil- ist und eine durch einen Vorschubantrieb axial verdeten Verbindung zwischen der Station (15) und fahrbare Drehantriebseinheit für ein rohrförmiges dem Bohrgerät (11) verfahrbar und an dem 20 Bohrgestänge mit einem inneren, während des BeBohrgerät (11) festlegbar ist, wobei die Kupp- triebes auswechselbaren Kernrohr sowie eine verlungseinrichtung (82, 100) in das Bohrgestänge fahrbare Fördereinrichtung mit einer mit dem Kern- (108,109) absenkbar ist. rohr lösbar in Eingriff zu bringende Kupplungsein-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- richtung aufweist.

kennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung (82, 25 Bei einer derartigen Vorrichtung (deutsche Offen-

100) der Förderkapsel (18) zum Transport eines legungsschrift 1 807 611) befindet sich an dem auf

leeren Kernrohrs (98) von der Station (15) in das dem Grund absetzbaren Bohrgerät eine an einem

Bohrgestänge (1Oi, 109) und zur lösbaren Ver- galgenförmigen Gerüst befestigte Haspel, die zum

bindung des leeren Kernrohrs (9£^N mit dem unte- Heraufziehen eines Bohrkerns aus dem Bohrloch

ren Ende des Bohrgestänges (108, 109) ausgebil- 30 genau über dieses gedreht oder geschwenkt werden

det ist. kann, so daß ein an einem Kabel der Haspel aufge-

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- hängter Auszieher in das Bohrloch abgelassen und durch gekennzeichnet, daß die Führung (16, 17, mit der Probe wieder heraufgezogen werden kann. 20) zwischen der Station (15) und dem Bohrgerät Es bleibt dabei offen, wie der Bohrkern vom Bohrge-(11) aus wenigstens zwei Kabeln, Seilen od. dgl. 35 rät zur Station an der Wasseroberfläche gebracht besteht und das Bohrgerät (11) eine Fühl- oder werden soll. Zwar ist es bekannt, eine Verbindung Meßeinrichtung (23) zur Feststellung der Aus- zwischen der Station und dem Bohrgerät als Führung richtung des Geräts und zur Verhinderung von für eine Fördereinrichtung zu benutzen, die Schwie-Drehungen während des Absenkens im Wasser rigkeit bestand aber im Übergang zum und vom einen Stellantrieb (22) aufweist. 40 Bohrgerät.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgerät eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu (11) mit einer Spülwasserpumpe (89) ausgerüstet schaffen, welche gestattet, einen erbohrten Kern jeist, deren Ansaugleitung zur Festlegung der For- derzeit unversehrt sehr schnell und ohne Zuhilfederkapsel (18) am Bohrgerät (11) auf der Ober- 45 nähme von Tauchern zur Wasseroberfläche zu brinseite des Geräts nach außen offen ist, wobei nach gen, während das Bohrgerät selbst auf dem Meeresdem Aufsetzen der Förderkapsel (18) auf der grund bleibt.

Oberseite des Bohrgeräts (11) ein nach außen ab- Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß da-

gedichteter Hohlraum (90) gebildet ist, welcher durch gelöst, daß die Fördereinrichtung als eine Anschluß an die Ansaugleitung hat. 50 Kapsel für das Kernrohr ausgebildet ist, die entlang

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- der als Führung ausgebildeten Verbindung zwischen kennzeichnet, daß in einer den Hohlraum (90) der Station und dem Bohrgerät verfahrbar und an mit der Umgebung verbindenden Leitung ein auf dem Bohrgerät festlegbar ist, wobei die Kupplungseine bestimmte Druckdifferenz zwischen Hohl- einrichtung in das Bohrgestänge absenkbar ist.
raum und Umgebung ansprechendes Überdruck- 55 Durch die Führung zwischen der Station und dem ventil (92) angeordnet ist, welches den Unter- Bohrgerät wird die Kapsel in bestimmter Lage auf druck im Hohlraum (90) begrenzt. dem Bohrgerät abgesetzt, so daß nunmehr verschie-

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der dene Hilfseinrichtungen am Bohrgerät für die Festlevorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- gung der Kapsel und die Übernahme und das Absenzeichret, daß durch die auf das Bohrgerät (11) 60 ken der Kupplungseinrichtung in das Bohrgestänge aufsetzende Förderkapsel (18) ein Ventil (94, 98) sorgen können. Vorzugsweise geschieht dies allein umstellbar ist, durch welches die an das Bohrge- mittels hydraulischer Hilfseinrichtungen durch stange (108, 109) angeschlossene Druckleitung Druck, wie in den Ansprüchen angegeben.

der Spülwasserpumpe an eine hinter die als KoI- Die Erfindung wird nachstehend an Hand der ben ausgebildete, in das Bohrgestänge absenk- 65 Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
bare Kupplungseinrichtung (82) führende Lei- F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung in der Förderkapsel (18) anschließbar ist. tung zum Unterwasserbohren gemäß der Erfindung,
'. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Fig.2 eine Seitenansicht, zum Teil geschnitten,