DE2462329A1

DE2462329A1 - Vorrichtung zur ermittlung der lage eines bohrschiffs

Info

Publication number: DE2462329A1
Application number: DE19742462329
Authority: DE
Inventors: Andre Delestrade; Roger Marce
Original assignee: Compagnie Francaise des Petroles SA; Compagnie Generale dAutomatisme SA
Current assignee: Total Compagnie Francaise des Petroles SA; Compagnie Generale dAutomatisme SA
Priority date: 1973-06-28
Filing date: 1974-06-12
Publication date: 1976-10-14

Description

VORRICHTUNG ZUR ERMITTLUNG DER LAGE EINES BOHRSCHIFFS Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ermittlung der Lage eines Bohrschiffs bezüglich der Achse eines Bohrlochs am Meeresgrund, wobei auf dem Bohrlochmund axial ausgerichtet ein rohrförmiges Teil verankert ist, in dem das Bohrgestänge verläuft und dessen oberes Ende über mindestens zwei Seile, die über Seilwinden stets gespannt gehalten werden, mit dem Körper des Bohrschiffes verbunden ist.
Die Kenntnis verschiedener Parameter ist beim Niederbringen einer Bohrung, beispielsweise beim Bohren nach Erdöl, notwendig. Da die Messung dieser Parameter auf einer schwimmenden Bohrinsel von der Kenntnis der Lage der Bohrinsel bezüglich des Bohrlochs abhängt, ist es wichtig, diese tage mit großer Genaulgkeit zu ermitteln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art durch die im Patentanspruch gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Unter Bezugnahme auf die beiden Figuren wird anschließend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.
Fig. 1 stellt schematisch eine Seitenansicht einer Meeresbohranlage mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung dar.
Fig. 2 zeigt schematisch Teile dieser Vorrichtung.
Die in Fig. 1 dargestellte Bohranlage enthält eine Bohrinsel 10, auf der ein Bohrturm 11 angeordnet ist. Die oberen Seilscheiben 12 eines Seilzugs 13 werden von diesem Bohrturm mit Hilfe einer Ausgleichsvorrichtung 14 gehalten, mit der die senkrechten Bewegungen der schwimmenden Bohrinsel ausgeglichen werden. Die oberen Seilscheiben bleiben so auf einer in Bezug auf den Meeresboden 15 fast konstanten Höhe; die unteren Seilscheiben 17 des Seilzugs 13 tragen einen Haken 18, an dem ein Bohrgestänge 19 hängt. Am unteren Ende dieses Bohrgestänges sitzt der eigentliche Bohrer 20. Ein Seil 21 läuft über den Seilzug und ist einerseits an einer Winde 22 und andererseits an einem festen Punkt 23 des Bohrturms befestigt.
Auf dem Bohrloch 24 sitzt senkrecht ein rohrförmiges Teil 25, das als Steigrohr wirkt und das Bohrgestänge umschließt, am oberen Ende des rohrförmigen Teils sind zwei Seile 26, 27 befestigt, die je mit einer Winde 28 bzw. 29 auf konstanter Spannung gehalten werden. Die beiden Seilwinden sind symmetrisch zueinander angeordnet; ein Betonsockel hält da rohrförmige Teil 25 auf dem Meeresboden 15 fest. Das Bohrgestänge 19 wird in der Höhe eines Bohrtisches 31,der in zug auf die Bohrinsel für das Bohrgestänge einen festen Durchgangspunkt bildet, angetrieben.
Die Bohrinsel ist mit einer Reihe von Meßkreisen ausgerüstet, die zur Regelung der Vorschubgeschwindigkeit des Bohrers dienen. Hierzu gehören Meßeinrichtungen 32, 33 und 34, deren Meßsignale 42, 43 und 44 einem nicht dargestellten Regelkreis zugeführt werden. Erfindungsgemäß enthält die Vorrichtung weiter einen Schaltkreis 35 zur Messung der vertikalen Abweichung zwischen dem oberen Rand des rohrförmigen Teils 25 und dem Zentrum des Bohrtischs 31. Diese Abweichung wird in einem Funktionengenerator ermittelt, dem die Abwicklung der beiden Seile 26 und 27 als EingangswerbUzugeführt werden. Dem Schaltkreis 35 ist ein Impulsgenerator 45 zugeordnet, der Vor-und Rückwärtszählimpulse jedesmal dann liefert, wenn die Abweichung einen gegebenen Wert in der einen oder anderen Richtung überschreitet, je nach den Bewegungen im Verhältnis zur Bohrlochachse, die insbesondere von der Mearesdünung, den Gezeiten und den Ankerabständen abhängen.
Fig. 2 gibt eine geometrische Darstellung der Funktionsweise des Schaltkreises 35 wieder. Das rohrförmige Teil 25 ist mit der Bohrinsel über mindestens wei Seile 26 und 27 verbunden, die durch Seilwinden gespannt werden. Die Seilwinden verlängern oder verkürzen die Seile je nach den Lageveränderungen der Bohrinsel, wobei die Längenveränderungen der Seile das Auftreten eines für die Abstandsänderung zwischen einem festen Punkt der Bohrinsel und der Eingangsöffnung des Bohrlochs auf dem Meeresboden repräsentativen Signals hervorrufen.
Als Beispiel sei angenommen, daß die Seile konstante Spannung aufweisen und über die Umlenkrollen laufen. Diese Rollen weisen Signalgeneratoren (Impulse oder kodierte Signale) auf, die auf einen Funktionengenerator einwirken, dessen Ausgang das für die Abstandsveränderung repräsentative Signal liefert. Für den Fall von zwei Seilen ist die Betriebsweise die folgende : Es seien die Mittelpunkte der Seilscheiben mit Q und K bezeichnet, die sich in der Praxis in einer gegenseitigen Entfernung von etwa 4 m befinden mögen. Die Scheibenradien sollen beispielsweise 0,5 m betragen. Das Bohrgestänge läuft durch einen festen Punkt P, den Mittelpunkt des Bohrtisches, der senkrecht über dem Mittelpunkt der Strecke QK in ungefähr 2 m Entfernung liegt. Die auf die Seilscheiben bis C und E aufgerollten Seile verlaufen zwischen CC' und EE' geradlinig, wobei die Punkte Ce und E' sich auf dem rohrförmigen Teil direkt gegenüberliegen; der Mittelpunkt zwischen C' und E' ist mit 0' bezeichnet. In der Praxis überschreitet der Winkel zwischen PO' und PO in weniger als 4% der Fälle 40 und erreicht niemals 80, Ferner kann bei einem Wert von etwa 0,8 m für E'C' angenommen werden, daß die Achse des Gestänges nicht weit vom Punkt 0' verläuft.
Der Abstand 00' variiert normalerweise zwischen 6 und 14 m.
Unter diesen Bedingungen kann gezeigt werden, daß es möglich ist, die folgenden drei Annäherungen vorzunehmen - PO' kann durch die Summe PO" + 0"0' ersetzt werden, wobei 0" Mittelpunkt der Strecke CE ist und der Winkel PO"O' fast 1800 ausmacht; - die Verschiebung der Punkte C und E auf den Seilscheiben kann vernachlässigt werden, was vor allem, wenn angenommen wird, daß die Seilscheiben still stehen, darauf hinausläuft, daß die von C' und E' beschriebenen Evolventen mit Keisen zusammenfalle ; - es sei angenommen, daß die Projektion von C'E' auf CE gleich C'E' ist.
Mit diesen Annäherungen kann die Berechnung der Länge PO' einfach dadurch erfolgen, daß die Mittellinie O0" des Vierecks CC'E'E berechnet und hier ein konstanter Wert PO" hinzuaddiert wird. Darüber hinaus rechtfertigt die zweite Annäherung, das direkte Messen der Längen CC' und EEi durch eine Messung der Rotation der entsprechenden Seilscheiben zu ersetzen.
Es ergibt sich Natürlich kann auch anstelle der Länge der tragenden Seile die Länge von davon getrennten Seilen gemessen werden, die keine Trage funktion haben.
Die Meßgeräte für das Abwickeln der Seile 26 und 27 messen die Rotationswinkel a und b der Umkehrrollen, deren jeweilige Mittelpunkte Q und K sind; ist R der Wert des Radius dieser Rollen, so ergibt sich : CC' = Ra + Ronstante EE' = Rb + Konstante Für den Fall, daß das rohrförmige Teil von m@hr als zwei Seilen getragen wird, ist die Berechnung der Entfernung PO' zwar schwieriger, jedoch im Prinzip gleich und mit ähnlichen Annäherungen möglich.
2 uch

Claims

PATENTANSPRUCH Vorrichtung zur Ermittlung der Lage eines Bohrschiffs bezüge lich der Achse eines Bohrlochs am Meeresgrund, wobei auf dem Bohrlochmund axial ausgerichtet ein rohrförmiges Teil ver ankert ist, in dem das Bohrgestänge verläuft und dessen oberes Ende übsr mindestens zwei Seile, die über Seilwinden stets gespannt gehalten werden, mit dem Körper des Bohrschiffs verhunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Schaltkreis (35) zum Messen der Länge der Abwicklung der Seile (26, 27) vorgesehen ist, der einem Signalgenerator (45) zugeordnet ist, welcher ein für die Lange zwischen dem oberen Ende des rohrförmigen Teils (25) und einem festen Punkt auf dem Schiff clsarakteri$ti$ches Signal liefert, L e e r s e i t e