DE2254485A1

DE2254485A1 - Vorrichtung zum messen der vortriebsgeschwindigkeit einer von einer schwimmenden installation aus durchgefuehrten bohrung

Info

Publication number: DE2254485A1
Application number: DE2254485A
Authority: DE
Inventors: Philippe Joubert
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1971-11-08
Filing date: 1972-11-07
Publication date: 1973-05-10
Also published as: NL7215075A; GB1394203A; FR2159169B1; JPS4857801A; IT970268B; FR2159169A1; CA1007319A; US3881695A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zttffl Messen der Vortriebsgößchwindiglceit einer τοη einer schwimmenden Installation aus durchgeführten Bohrung, insbesondere einer schwimmenden Installation» die mit einer Vorrichtung versehen ist, die so ausgelegt'ist, daß sie äie Bohrkolonne den vertikalen aufgrund von Dünung^Jentzieht,.

Im Me^r aiiid die Bohrinatallatlorien Vertikalbewegungen oder Stampfba^iipingen ausgesetzt, i/elclie die ßohcoporationen schwierig machen. Vorgeaehlagau wurden an den achwimmenden IriratallaMonen vorgoaeheno Vorrichtungen, do ran Ziel ea war, die liührkolonne den Stampf bewegungen zu entziehen^

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Hieraus resultiert eine Relativbewegung der schwimmenden Installation gegenüber der iiohrkoloniie, welche das direkte Messen der Vortriebsgeschwindigkeit dieser Bohrkolonne stört_t wobei diese Geschwindigkeit einer der wichtigsten Parameter Ist, um unter den besten Bedingungen die Bohroperationen vorzunehmen.

Diese bekannten Vorrichtungen umfassen la allgemeinen ein Trägerelement für die Bohrkolonne, die deren Ablaufen im Ausmaß des Bohrfortschrittes ermöglicht, sowie Einrichtungen zur Kompensation der Vertikalbewegungen der schwimmenden Installation, welche diese Installation mit dem Trägerelement verbindet.

Durch die Erfindung soll somit eine Torrichtung Torgeschlagen werden, die es ermöglicht, die Tortriebsgeschwindigkeit einer von einer schwimmenden Installation aus durchgeführten Bohrung zu messen, wobei die schwimmende Installation mit einer Torrichtung der oben angegebenen Art ausgestattet sein soll, die es ermöglichen soll, die Bohrkolonne den Tertikaibewegungen zu entziehen, denen die schwimmende Installation ausgesetzt ist

Sie Torrichtung nach der Erfindung selchnet sich dadurch aus, daß sie in Kombination mit der genannten Apparateausbildung Detektoreinrichtungen für die relative Augenblickslage der Bohrkolonne und der schwimmenden Installation aufweist, wobei diese Detektor- oder Ermittlungseinrichtungen ein erstes Signal, das repräsentativ für diese Augenblickelage ist, liefern; und zeichnen sich weiterhin aus durch Einrichtungen zum Verarbeiten dieses ersten Signals, die mit diesen Detektoreitirlchtungen verbunden und so ausgelegt sind, daß sie ein zweites SLgnal repräsentativ für die mittlere relative Lage der Bohrkolonne und der schwimmenden Installation liefern; durch einrichtungen zum Verarbeiten dieses zweiten Signals, dlt! mit: diesen Einrichtungea aum Verarbeiten des ersten

SLßnnlß verbunden uirl oo aufgelegt sind, daß sie ein drittes

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Signal repräsentativ für die mittlere Anlaufgeschwindigkeit der Bohrkolonne bezüglich der schwimmenden Installation liefern; und schließlich durch Einrichtungen zum Anzeigen dieser Geschwindigkeit, welche mit den Verarbeitungseinrichtungen für das zweite Signal verbunden sind.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung soll nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

- Figur 1 eine Vorrichtung sseigt, die verwendet wird, um die Stampfbewegungen einer schwimmenden Bahrinstallation zu kompensieren;

~ Figur 2 zeigt Kurven, die repräsentativ für die Relativbewegungen von Bohrkolonne und schwimmender Installation sind; und

- Figur 3 zeigt schematisch eine besondere Ausführungsform nach der Erfindung, wie sie in Kombination mit der in Figur 1 dargestellten Einrichtung verwendet wird.

Aus vorher dargelegten Gründen sind die schwimmenden Bohrinstallationen ausgestattet mit Torrichtungen, die es ermöglichen, die Bohrkolonne den Vertikal- oder Stampf bewegungen, die von der Dünung erzeugt werden, zu entziehen.

Solche Vorrichtungen sind beispielsweise in der IJS-Patentschrift 3 285 574 und in den deutschen Patentanmeldungen P 22 21 654.2 und P 22 21 700.1 vom 3. Mai 1972 beschrieben.

Diese Vorrichtungen umfassen im allgemeinen ein Trägerelement für die Bohrkolonne, welches deren Ablaufen in dem Ausmaß des Bohrfortschrittes ermöglicht, sowie Einrichtungen zur Kompensation der Vertikalbewegungen der schwimmenden Installation, welche die schwimmende Installation mit dem Trägerelement verbinder.

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Das Trägerelement besteht beispielsweise aus ein oder mehreren Blockrollen. Es kann sich um eine Anordnung von "Flaschen" mit einem Turmrollenblock handeln, an dem die Bohrkolonne aufgehängt ist, sowie einer pseudo-festen Flasche, die mit der Oberflächeninstallation verbunden ist. Die Einrichtungen zur Kompensation der Vertikalbewegungen setzen sich aus wenigstens einer verschwenkenden Zylinderanordnung zusammen, die gegenüber der Bahn des Trägerelementes geneigt ist, wobei diese Zylinderanordnung an einen ihrer Enden an der schwimmenden Installation angelenkt ist und an ihrem anderen Ende entweder direkt am Trägerelement oder an einem Organ mit einem Hebel angelenkt ist, der gelenkig bezüglich des Trägerelementes einerseits und bezüglich der schwimmenden Installation andererseits ist. Die Zylinderanordnung wird mit einem Fluid gespeist, welches von einem ölpneumatIschen oder pneumatischen Speicher unter Druck gesetzt wird.

Diese Kompensationseinrichtungen können auch gebildet werden durch eine Vorrichtung, die einen bestimmten Druck aus einem Speicher für variablen Druck liefert, um eine Zylinderanordnung, die das Trägerelement der Bohrkolonne trägt, zu speisen.

Alle diese Vorrichtungen oder Apparate umfassen wenigstens ein Organ, Zylinderanordnung oder Hebel, das gelenkig und einer Drehbewegung ausgesetzt 1st, welche die momentane Lage des Trägerelements der Bohrkolonne bestimmt.

Ein Ausführungsbeispiel, das aber nicht als begrenzend anzusehen ist, für eine solche Vorrichtung bzw. einen solchen Apparat zur Kompensation der Stampfbewegungen der schwimmenden Installation ist in Figur 1 dargestellt.

In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 die Bohrkolonne, die am Haken eines bewegl eben Flaschenzugbldcks 2 aufgehängt 1st, der über ein Seil 3 mit einer pseude-festen Flasche 4 verbunden ist- Eines der Enden des Seils 3 ist an der nicht dargestellten schwimmenden Installation befestigt, das andere Ende wickelt sich auf eine Betätigungswinde, die die

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VerscMebnng der beweglichen Flasche 2 ermöglicht. Di® Achse der Flasche 4 kann sich längs einer irertikalsa Führungsbahn 6 verschieben, die durch einen fest mit der schwimmenden Installation verbundenen Bohrturm 7 getragen ist. Di© Flasche 4 wird von zwei Armen oder Schienen 8 und 9 getragen» won denen je^ weils ein Ende an der Achse 5 der Flasche 4 abgelenkt ist und deren anderes Ende längs der Hüten 10 bäw. 11, die fest am Bohrturm 7 sind, verschiebbar ist. Jeder &©r Gteleakarme 8 und 9 ist der Wirkung einer Zylinderanordnung (Zylinderanordnungen 12 bzw. 13) ausgesetzt, die jeweils einerseits um den Bohrturm 7 (GrelenkausbüJ.düngen 14 und 15) und andererseits um den Arm (Arm 8 und 9) {G-eleokausbildiingeii .. 16 und 17) gelenkig ist. Die Zylinder werden von wenigstens einem ölpneumatischen Speicher gespeist, Ibeiepielsweise den Speichern 18 und 19.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung wird im folgenden erläutert. Wenn unter der Wirkung eier Mnung die schwimmende Installation sich vertikal nach oben verschiebt, so versucht die' Spannung im Seil 3, die die Flaschen 2 und 4 verbindet, anzusteigen, was zu einem Einfahren der Stangen der Zjllnderanoränungen 12 und 13 führt, die um ihre jeweiligen Crelan&ausbildungen 14 und 15 verschenken. Die Achs© 5 der Flasche 4" verschiebt sich dann nach unten gegenüber dar Ji¹Qt β vm ®ί& Stück entsprechend der.Vertikalverschiebung des Sehiffeg» Häa@rt sich die schwimmende Installation dem M@@resi1)od@n₉ s© entstoht das umkehrte Pb&aomen und" die lote© 5 geht wieder aacti ob©a. Im Ausmaß des Bohrforts ehr itt.es w&ä sol®Äg@_a ^i©"d©si Seil 3 nicht von der Winde betätigt wirä_s läuft ©ia gl@i@h<8T P^osess ab, der eine Verschiebung der-Achs© 5 &®£' flasche 4 @.txe der. mittleren, Position nach unten smr Folg®

In Fig. 2 zeigt die in ausgesogenen Linien dargestellte Sxxve I als Funktion der Zeit die

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Führungsnut 6, die von der Länge L und bei A und B begrenzt ist. Die erste Ableitung der Kurve M (strichpunktiert), welche die mittlere Lage der Achse 5 angibt, ist repräsentativ für die Bohrvortrlebsgeschvlndigkeit; die Wellungen der Kurve I haben eine Amplitude von Spitze zu Spitze P₉ welche die alternierenden Vertikalbewegungen der Achse 5 angibt, welche durch die Stampfbewegungen der schwimmenden Installation hervorgerufen sind. Natürlich ist die Länge L so gewählt, daß L >P. Sie Kurven I und H zeigen auch jeweils den Momentanwinkel Θ. und den mittleren Winkel Θ_Β, den eine Gelenkzylinderanordnung (wie beispielsweise 13) bezüglich der Horizontalen einnimmt.

Man kann die Momentanposition der Achse 5 der Nut 6 durch ein direkt der Achse 5 zugeordnetes Detektorelement markieren, das aber auch einem der Zylinder 12 oder 13 oder auch einer der Schienen 8 und 9 zugeordnet sein kann, ohne daß sau hierauf beschränkt wäre.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.

Diese Vorrichtung umfaßt ein Detektororgan für die momentane Lage der Achse der Flasche 4- Dieses Organ besteht nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Drehpotentiometer 20, das von einer Quelle 21 für elektrischen Strom gespeist wird und dessen Schieber 22 drehfest beispielsweise mit der Gelenkachse 15 des Zylinders 13 ist. Die zwischen der Klemme 23 und dem Schieber 22 auftretende Spannung stellt so ein elektrisches Signal dar, welches repräsentativ für die momentane Lage des Zylinders 13 und damit der Flasche 4 1st. Dieses Signal, dessen Änderungen durch eine Kurve sich darstellen lassen» die das Aus-

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sehen der Kurve I (Pig. 2 ) hat, wird über einen Leiter 24 an einen Verstärker 25 gegeben und dann über einen leiter an ein Filter 27 übertragen. Gegebenenfalls kmm tee aus dem Verstärker 25 austretende Signal an eine Vorrichtung zur Sichtbarmachung und/oder Aufzeichnung 28 übertragen werden, die die augenblickliche Lag;; der Flasche 4 angibt.

Das Filter 27 ist so ausgebildete daß es das empfangene Signal verarbeitet, derart, daß das aus diesem Filter austretende Signal repräsentativ für die mittlere Lage der Flasche 4 ist. Dieses zweite Signal, dessen Änderungen durch eine Kurve wiedergegeben sind, die das Aussehen der Kurve M (Fig. 2) hat, wird über eine Leitung 29 an ein Organ 30 und gegebenenfalls an eine Vorrichtung zur Sichtbarmachung und/ oder Aufzeichnung 31 gegeben, die die mittlere Position der Flasche 4 anzeigt.

Das Organ 30 besteht aus einem Ableitungskreis von einer dem Fachmann geläufigen Bauart und liefert an seiner Ausgangsklemme ein Signal, das repräsentativ für die erste Ableitung des durch das Filter 27 abgeleiteten Signals ist, d. h. ein Signal, welches repräsentativ für die Bohrvortriebsgeschwindigkeit ist. Das letztgenannte Signal wird Über eine Leitung 32 an ein Element 33 für die Sichtbarmachung und/ oder Aufzeichnung übertragen.

Gegebenenfalls kann die beschriebene Vorrichtung Sicherheitsorgane aufweisen, welche für den selbsttätigen Betrieb sorgen, wie weiter unten angegeben wirfl. Ein Sicherheitskreis ist in Fig. 3 strichpunktiert dargestellt. Er umfaßt ein Komparatorelement 34 und ein Komparatorelement 35, welche über-eine Leitung 36 das .für die momentane Lage der Flasche 4 repräsentative Signal empfangen.An einem zweiten Eingang 37 empfängt der Komparator 34 ein Sollwertsignal, welches repräsentativ für die

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κ) '+ M

maximale obere Lage der Flasche 4 ist. An einem zweiten Eingang 38 empfängt der Komparator 35 ein Sollwertsignal, welches reräsentativ für die maximal niedrigste Lage der Flasche 4 ist.

Wenn das für die momentane Lage der Flasche 4 repräsentative Signal einen Wert außerhalb des Intervalls hat, das durch die an die Komperatoren 34 und 35 gegebenen Sollwerte definiert ist, liefert der entsprechende Komparator an seiner Ausgangsklemme ein Sicherheitesignal, das über Leitungen 39, 40 oder 41 und 42 an Leuchtanseigen 43 und 44 und an eine Alarmeinrichtung 45 zur Benachrichtigung des Arbeitspersonals übertragen werden kann, je nachdem, ob die Flasche 4 sich in der maximal oberen oder unteren Lage befindet.

Die von den Komparatoren 34 und 35 gelieferten Signale werden durch die Leitungen 46 bzw. 47 übertragen und steuern die Arbeltsweise der Winde, auf der das Seil 3 aufgewickelt ist, um eine selbsttätige Arbeitsweise, wie unten angegeben, sicherzustellen.

Ba die Hut eine Länge L größer als die Amplitude der Stampfbewegungen aufweist, wird die Flasche 4 in die mit C in Flg. 2 angegebene Lage gebracht, derart, daß der Seil CA der Nut wenigstens gleich der Amplitude ^p der Stampfbewegung wird. Während des Bohrens und unter der Wirkung der Achse 15 des Zylinders 13 wird der Schieber des Potentiometers in Drehung mitgenommen und empfängt ein erstes Signal, welches repräsentativ für die momentane Lage der Flasche 4 ist. Die für die Änderungen dieses Signals repräsentative Kurve hat die Gestalt der Kurve I in Flg. 2. Dieses Signal wird an ein Filter 27 gegeben, welches die Wellungen der Kurve unterdrückt und ein Signal liefert, welches repräsentativ für die mittlere Lage der Flasche 4 ist, wobei die für die Änderung des letztgenannten Signals repräsentative Kurve das Aus-

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sehen der Kurve M (Pig. 2) aufweist. Dieses Signal wird an einen Ableitungskreis gegeben, der ein Signal repräsentativ für die Bohrvortriebsgeschwindigkeit liefert, wobei diese Geschwindigkeit bei 33 augezeichnet und/oder sichtbar gemacht werden kann.

Das für die momentane Lage repräsentative Signal wird an die Komparatoren 37 und 38 gelegt. Wird dieses Signal gleich dem bei 38 angezeigten Sollwert, der gewählt wurde, um die maximal niedrigste Lage darzustellen, die die Piasehe in der Nut 6 nicht überschreiten kann, liefert der Komparator 35 ein Benachrichtigungssignal, welches im Leu cht indikator 4-4 und/ oder der Alarmeinrichtung 45 ausgenutzt wird. Der Operator kann dann die Winde derart betätigen, daß das Seil 3 sich abwickelt, was zu einem Anheben der Flasche 4 führtbis das für die momentane Position repräsentative Signal für eine Aktivierung des Komparators 34 sorgt, der seinerseits ein Signal liefert, welches dem Operator angibt, daß, die Winde angehalten und stillgesetzt werden muß.

Der gleiche Vorgang kann automatisiert werden ; die Betätigung der Winde wird dann durch die Signale der Xomparatoren 34 und 35 sichergestellt, welche durch die Leitungen 46und übertragen werden.

Im Rahmen der Erfindung können Modifikationen an der Vorrichtung ohne weiteres vorgenommen werden, ohne daß deren Wirkung sich ändern müßte.

So kann beispielsweise das Potentiometer 20 durch Drehung der Gelenkschiene 8 oder 9 gesteuert werden. Man kann auch eine andere Bauart von Detektor währen, beispielsweise ein Potentiometer, dessen Schieber eine geradlinige Verschiebung

-10 0 0 8 lfJ/(J9(H - " .

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erfährt; die Verschiebung dieses Schiebers ist mit der Bewegung der Flasche 4 verbunden. Der Generator 21 kann ein Oszillator sein, dessen Frequenz durch das Detektorelement 20 modifiziert wird; das Filter 27 wird dann durch einen Analogkreis ersetzt, der ein Signal als Funktion der Frequenz des durch den Generator abgeleiteten Signals liefert etc....

Patentansprüche:

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Claims

•äff. MOS . - 11 - PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung Bum Messen der Vortriebsgeschwinäigkeit einer Bohrung, die von einer schwimmenden Installation aus durchgeführt wird, an der eine Bohrlcolonne hängt, wobei diese Installation mit einer Vorrichtung versehen ist, die so ausgelegt ist, daß sie die Bohrkolonne den vertikalen Stampfbewegungen dieser schwimmenden Installation entzieht, wobei diese Vorrichtung sich «usamif ensetzt aus einem Trägerelement für die Bohrkolonne, daß deren Ablaufen im Ausmaß des Bohrfortschritts ermöglicht; und mit Einrichtungen für die Kompensation der Vertikalbewegungen der schwimmenden Installation₍ welche diese Installation mit dem Trägerelement verbinden, gekennzeichnet in Kombination mit dieser Vorrichtung durch Detektor- oder Ermittlungseinrichtungen für die momentane relative Lage dieser Bohrlcolonne und dieser schwimmenden installation, wobei diese Detektoreinrichtungen ein erstes Signal repräsentativ für diese momentane Lage liefern; durch Einrichtungen Bum Verarbeiten dieses ersten Signals, die mit diesen Detektoreinrichtungen verbunden und so ausgelegt sind, daß sie ein sweitee Signal repräsentativ für die mittlere relative Lage dieser Bohrkolonne und dieser schwimmenden Installation liefern; durch Einrichtungen zum Verarbeiten dieses »weiten Signale* die mit diesen Einrichtungen sum Verarbeiten des ersten Signals verbunden und so ausgelegt sind, daß sie ein drittes Signal repräsentativ für die mittlere Ablaufgeschwindigkeit der Bohrkolonne bezüglich der schwimmenden Installation liefern; und durch Einrichtungen zum Anzeigen bzw. Einstellen dieser Geschwindigkeit, die mit den Einrichtungen zum Verarbeiten des aweiten Signals verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtungen zum Verarbeiten des ersten für die mittlere Lage der Bohrkolonne bezüglich dieser schwimmenden

Installation repräsentativen Signale gebildet werden durch einen Ableitungskreis, der ein Signal proportional zur ersten Ableitung des Signale, das hieran gelegt wird, liefern.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei diese Kompensationseinrichtungen wenigstens ein einer Schwingbewegung mit einer Rotationskomponente ausgesetztes Organ jmfaseen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Detektoreinrichtung gebildet werden durch ein Drehpotentiometer, welches durch einen elektrischen Generator gespeist ist und dessen Schieber drehfest mit diesem Organ ist, wobei dieses Potentiometer ein elektrisches Wellensignal liefert, das repräsentativ für die momentane Lage dieses schwingenden Organs ist, daß diese Einrichtungen zum Verarbeiten des Wellensignals gebildet sind durch einen elektrischen Kreis zur Filtrierung der Schwankungen bzw. Änderungen dieses elektrischen Wellensignals, wobei dieser Filterkreis ein elektrisches Signal repräsentativ für die mittlere Lage dieses Schwingorgans liefert; und daß diese Einrichtungen zur Verarbeitung des für die mittlere Lage dieses Schwingorgans repräsentativen Signals durch einen elektrischen Ableitungskreis gebildet sind.

4. Vorrichtungen nach Anspruch 1 mit einem Organ zur Steuerung des Ablaufs der Bohrkolonne bezogen auf die schwimmende Installation, gekennzeichnet durch: erste Sicherheitseinrichtungen, die mit dem Steuerorgan verbunden und so ausgelegt sind, daß sie diesem Organ ein erstes Signal ausschließlich dann liefern, wenn das Trägerelement eine maximale obere Lage erreicht hat, wobei diese ersten Sicherheitseinrichtungen direkt mit den Detektoreinrichtungen verbunden ainrJ, von denen sie ein Signal repräsentativ für die momentane Lage empfangen; durch zweite

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mit dem Steuerorgan verbundene Sicherheitseinrichtungen, die so ausgelegt sind, daQ sie diesem Organ ein zweites ' Signal ausschließlich dann liefern, wenn dieses lagerelement eine maximale untere lage erreicht hat, wobei diese zweiten Sicherheitseinrichtungen direkt mit den Detektoreinrichtungen verbunden sind, von denen sie das für die momentane Lage repräsentative Signal empfangen, wobei dieses Steuerorgan, so ausgelegt ist» daß es bei Empfang aieses ersten Signals in Tätigkeit tritt und seine Tätigkeit bei Etavtfang dieses zweiten Signals unterbricht.

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