DE2625521A1

DE2625521A1 - Verfahren und vorrichtung zur orientierung eines paares von im wesentlichen zylindrischen bohrgestaengen

Info

Publication number: DE2625521A1
Application number: DE19762625521
Authority: DE
Inventors: Howard W Jones
Original assignee: Regan Offshore International Inc
Current assignee: Baker Hughes Co
Priority date: 1975-06-09
Filing date: 1976-06-05
Publication date: 1976-12-23
Also published as: FR2314351A1; GB1551396A; US3955622A; JPS5812434B2; JPS51149801A; FR2314351B1

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ORIENTIERUNG EINES PAARES VON IM WESENTLICHEN ZYLINDRISCHEN BOHRGESTÄNGE!!

Die Erfindung betrifft unter Wasser liegende Bohrlochkopfanordnungen und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Orientierung eines Paars von Bohrlochgestängen innerhalb einer Bohrlochabsperrungsvorrichtung, wobei sich die Bohrgestänge von einem schwimmenden Wasserfahrzeug zu dem unter Wasser liegenden Bohrlochkopf erstrecken.

Bei bestimmten Unterwasserarbeiten kann es wünschenswert sein, mehr als ein Bohrgestänge für eine Ölbohr·* oder Förderleitung durch eine Steigleitung und durch eine oder mehrere Bohrlochabsperrungsvorrichtungen in einen Unterwasser-Bohrlochkopf zu führen. Wenn zwei Bohrgestänge vorgesehen sind, ist es nötig, um eine

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wirksame Abdichtung der Bohrlochabsperrungsvorrichtung bzw. des Preventers um das Bohrgestängepaar zu erreichen, daß die Bohrgestänge zunächst in eine zentrale Lage in der Bohrung verschoben werden, die sich durch den Preventer (oder die Preventer) erstreckt. Wird der Preventer vorher betätigt, kann es vorkommen, daß das Bohrgestängepaar nicht vollständig von dem Unterwasserbohrloch abgedichtet wird, was infolge des Druckaufbaues während der Bohrarbeiten zu einer erheblichen Beschädigung der Ausrüstung führen kann. Es ist bisher noch keine zufriedenstellende Einrichtung bekanntgeworden, mit welcher ein Bohrgestängepaar auf geeignete Weise in der Bohrung durch einen Preventer orientiert werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Bohrgestänge zufällig verformt oder eingedrückt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Orientierung eines Bohrgestängepaares in einer bestimmten Art und Weise im Mittelbereich einer Bohrung durch einen Preventer zu schaffen, der einem Unterwasser-Bohrlochkopf zugeordnet ist.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, um zunächst ein Bohrgestängepaar in einer vorbestimmten Zone innerhalb einer Bohrung durch einen Unterwasser-Preventer linear auszufluchten, darauf die Bohrgestänge in eine endgültige, zentral orientierte Zone innerhalb des Preventers zu verschieben, ohne daß die Bohrgestänge verformt oder eingedrückt werden.

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Diese und andere Aufgaben werden vorzugsweise dadurch gelöst, daß ein erstes Paar von einander gegenüberliegend angeordneten Schließbacken vorgesehen ist, die aktiviert werden und die Bohrgestänge in eine vorbestimmte Zone der Bohrung eines Preventers verschieben. Diese ersten Schließbacken arbeiten mit einer vorbestimmten maximalen Kompressionskraft der Backen auf die Bohrgestänge. Oberhalb dieser Kraft wird ein zweites Paar von einander gegenüberliegend angeordneter Schließbacken aktiviert, um die Bohrgestänge aus der vorbestimmten Zone heraus und in eine endgültige zentral orientierte Zone der Bohrung durch den Preventer zu verschieben, unabhängig von der Lage der Bohrgestänge in der zentralen Zone. Auf diese Weise wird das Abschließen der Bohrgestänge vom Bohrlochkopf erleichtert, da vor der Betätigung des Preventers die Bohrgestänge in der Bohrung durch den Preventer auf geeignete Weise orientiert werden.

Nachfolgend ist eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung, wobei eine Bohrlochabsperrungsvorrichtung eines Bohrlochkopfes über einem Unterwasserbohrloch angeordnet ist,

Fig. 2 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt eines Teils der Vorrichtung von Fig. 1 entlang der Linien II-II,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linien III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach den Fig. 2 und 3, wobei Teile derselben für die Klarheit der Darstellung weggelassen sind,

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es ist eine mögliche erste Stellung der Arbeitsweise der Vorrichtung gezeigt,

Fig. 5 eine Draufsicht ähnlich der von Fig. 4, wobei gewisse Teile zugefügt sind, und die Teile in einer möglichen zweiten Stellung dargestellt sind,

Fig. 6 eine Draufsicht ähnlich der nach Fig. 5» wobei deren Teile in einer möglichen dritten Stellung gezeigt sind,

Fig. 7 eine Draufsicht ähnlich der nach Fig. 6, wobei die endgültige Stellung der Torrichtung gezeigt is-t,

Fig. 8 eine Draufsicht, ähnlich der nach Fig. 4-, wobei eine ebenfalls mögliche erste Stellung der Vorrichtung gezeigt ist,

Fig. 9 eine Draufsicht, ähnlich der nach Fig. 5» wobei eine zweite Stellung der Vorrichtung nach der ebenfalls möglichen ersten Stellung in Fig. 8 gezeigt ist,
. Fig.10 eine schematische Darstellung der Ventile, mit welchen das Verfahren ausgeführt und die Vorrichtung gesteuert werden können,

Fig.11 eine teilweise schematische Darstellung der Ventileinrichtung nach Fig. 10.

Aus den Zeichnungen und insbesondere aus Figur 1 ist ersichtlich, wie von einer schwimmenden Plattform, einem Wasserfahrzeug, Turm oder ähnlichem Fahrzeug 13, das sich an der Oberfläche des Meeres 12 befindet, ein Bohrloch in den Meeresboden 11 gebohrt ist, wie dies bei Unterwasser-Bohrungen üblich ist.

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Über dem Bohrloch 10 ist ein üblicher Bohrlochkopf 14 angeordnet, der üblicherweise eine Bohrschablone 15 aufweist. Die Schablone 15 weist normalerweise eine zentrale Bohrung (nicht gezeigt) mit einem inneren Durchgang (ebenfalls nicht gezeigt) auf, der sich durch die Schablone erstreckt und mit dem Meer 12 in Verbindung steht, wobei die Durchgänge und Bohrung mit Zement gefüllt sein können, wie dies in der Bohrtechnik üblich ist. Eine bekannte Christbaumeinheit 16 ist so angeordnet, daß sie mit dem Bohrlochkopf 14 in Fluid-Verbindung steht. Eine oder mehrere bekannte Bohrlochabsperrvorrichtungen oder Preventer, wie B.O.P-Preventer 17 können auf der Einheit 16 montiert sein. Im Preventer 17 und Wasserfahrzeug 13 können geeignete Fluidzuführungs- und -rückführungsleitungen zugeordnet sein, wie dies in der einschlägigen Technik bekannt ist.

Vom Wasserfahrzeug 13 zum Bohrlochkopf 14 läuft eine übliche Steigleitung 18. Zur Orientierung eines Bohrgestängepaars, das sich vom Wasserfahrzeug 13 durch den Preventer 17 zum Bohrlochkopf 14 erstreckt, dient eine Einrichtung 20. Im allgemeinen läuft ein einziges drehbares Bohrgestänge durch einen solchen Preventer, wobei das untere Ende des untersten Rohres mit einem im Rohr laufenden Werkzeug (nicht gezeigt) verbunden ist, das in einem aufgehängten Stützwerkzeug 19 angeordnet ist, welches wiederum mit dem Bohrloch 10 verbunden ist, wie dies in der einschlägigen Technik bekannt ist. Es ist jedoch bei bestimmten Bohrarbeiten wünschenswert, mehr als ein Bohrgestänge durch die Steigleitung und die Bohrlochabsperrvorrichtungen zum Bohrloch hinabzuführen.

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Ein einzelnes Bohrgestänge kann vom Bohrlochkopf durch Betätigen einer Bohrlochabsperrvorrichtung "bzw. eines Preventers abgedichtet werden, es ist jedoch äußerst schwierig auf die gleiche Art und Weise ein Bohrgestängepaar abzudichten. Das Bohrgestängepaar muß in einer solchen Weise innerhalb des Preventers angeordnet bzw. orientiert werden_? so daß es nach Betätigen des Preventers vollständig und total abgedichtet ist.

Der Ausdruck "Bohrgestänge" wie er nachfolgend benutzt wird, kann sich auf jede der bekannten ölbohr- oder Förderleitungen beziehen. Obwohl nur ein einzelner Preventer I7 gezeigt ist, können selbstverständlich auch mehr als ein Preventer vorgesehen sein.

Entsprechend ordnet die Einrichtung 20 beide Bohrgestänge 21, 22, die durch den Preventer I7 laufen, sowohl allgemein symmetrisch zur Längsachse des Preventers 17, als auch in einer linearen Beziehung zueinander an. Die Einrichtung 20 weist nach einer speziellen Ausführungsform der Erfindung eine die Bohrgestänge aufnehmende Einrichtung 30 auf, welche die sie durchsetzenden Bohrgestänge 21, 22 umfaßt, weiterhin eine erste»die Bohrgestänge positionierende Einrichtung 40, um die Bohrgestänge zunächst in einen bestimmten zentralen Bereich der Bohrung des Preventers 17 in eine erste lineare Lage zueinander zu bringen, weiterhin eine zweite Bohrgestängepositioniereinrichtung 50, um anschließend die Bohrgestänge in eine zweite zueinander lineare Beziehung zu bringen, die im wesentlichen symmetrisch zur mittleren Längs-

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achse des Preventers 17 liegt und weiterhin eine Betätigungseinrichtung 60 zur Bewegung der Positioniereinrichtungen 4-0, 50 ohne Verformung oder Eindrücken der Bohrgestänge 21, 22.

Bezugnehmend auf die Fig. 2 und 3 weist die Aufnahmeeinrichtung 30 ein Gehäuse 31 auf, das mit dem unteren Ende der Steigleitung 18 verschweißt oder auf andere Weise damit verbunden ist. Gehäuse 31 hat eine Durchgangsbohrung 32, deren Durchmesser vorzugsweise gleich dem inneren Durchmesser der Steigleitung 18 und der des Preventers 17 ist. Das untere Ende des Gehäuses 31 ist an dem Preventer 17 und der Christ-Daumeinheit 16 in einer in der einschlägigen Technologie bekannten Art und Weise befestigt. Vorzugsweise besteht das Gehäuse 31 ^aus zwei zusammenpassenden Teilen 33 und 34, die miteinander durch Bolzen 35 und Muttern 36 oder dergleichen verbunden sind. Ein Paar von Kanälen 37» 38 "erstreckt sich im allgemeinen quer zur mittleren Längsachse des Gehäuses 31 durch das Gehäuse (in Pig. 3 ist diese Achse durch Berührungslinie der Gestänge 21, 22 dargestellt). Ein ähnliches Paar von Kanälen 39 (nur in Fig. 3 sichtbar) erstreckt sich durch das Gehäuse 3I unterhalb und im wesentlichen quer zu den Kanälen 37» 38.

Die Position der Gestänge 21, 22 in den Fig. 2 und 3 ist die endgültig erwünschte zentral orientierte Lage dieser Gestänge innerhalb des Gehäuses 31» wie noch beschrieben werden wird.

Bezugnehmend auf die Fig. 2 bis 4· ist eine erste Positioniereinrichtung 4-0 vorhanden, um die Bohrgestänge

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21, 22 zunächst in eine vorbestimmte zentrale Zone des Gehäuses 31 zu verschieben, wobei diese Zone mit der Bohrung des Preventers 17 korrespondiert. Die erste Positioniereinrichtung 40 weist ein Paar von einander gegenüberliegend angeordneter Schließbacken 41, 42 zur Positionierung der Bohrgestänge auf, die vorzugsweise ebene ünschlagflachen 43, 44 aufweisen. Die Kanäle 39 sind vorzugsweise so ausgebildet, daß die Schließbacken 41, 42 darin gleiten können, so daß die Schließbacken 41, 42 nicht in die Durchgangsbohrung 32 hineinragen, wenn sie sich in ihrer ersten zurückgezogenen Position befinden, in welcher Werkzeuge oder dergleichen vom Wasserfahrzeug I3 durch die Steigleitung 18, Durchgangsbohrung 32 und Preventer abgesenkt werden können, ohne daß Störungen auftreten.

Gemäß den Fig. 2, 3 und 5 ist eine zweite Positionieren ichtung 50 vorgesehen, um die Bohrgestänge 21, in ihre erwünschte endgültig zentral orientierte Stellung zu verbringen, nachdem sie wie in den Fig. 4 und linear ausgefluchtet sind (d.h. ungeachtet ihrer Orientierung nach Betätigung der ersten Schließbacken 41, 42),, wie nachfolgend beschrieben werden wird.

Die zweite Positioniereinrichtung 50 weist ein Paar von einander gegenüberliegend angeordneter Schließbacken 51 j 52 auf, die sich, wie noch beschrieben werden wird, in einer Richtung verschieben, die im wesentlichen normal zur Bewegungsrichtung der ersten Positioniereinrichtung 40 ist. Die zweite Positioniereinrichtung 50, weist weiterhin eine Orientierungseinrichtung 56 zur Orientierung der Bohrgestänge 21,

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in ihrer endgültigen zentral orientierten Position auf, unabhängig von ihrer linearen Anordnung nach Betätigung der Schließbacken 41, 42 (d.h. entweder in der Position nach Fig. 4 oder der nach Fig. 8). Diese Orientierungseinrichtung 56 besteht aus Schließbacken 51, 52 mit einer ersten im wesentlichen ebenen, die Bohrgestänge beaufschlagenden Fläche 53 und einer zweiten im wesentlichen gewölbten»die Bohrgestänge beaufschlagenden Fläche 54· und einer dritten im wesentlichen ebenen»die Bohrgestänge beaufschlagenden Fläche 55· Fläche 55 liegt in einer Ebene, die im wesentlichen parallel zur Ebene der Oberfläche 53 liegt, Jedoch einen Abstand von dieser aufweist, wie klar aus Fig. 5 ersichtlich ist. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist Fläche 54· vorzugsweise so ausgebildet, daß sie mit einem gewölbten Bereich eines der beiden Bohrgestänge 21, 22 in Anschlag gebracht werden kann, ca. ein Viertel des äußeren Durchmessers der Bohrgestänge werden von der gewölbten Fläche 54 beaufschlagt. Der Abstand zwischen der Verbindungsstelle zwischen den ersten und zweiten Flächen 53» 54- einer der Schließbacken 51, 52»wie der Schließbacke 51 und die Verbindung der ersten und zweiten Flächen 53» 54- der anderen Schließbacke (beispielsweise der Schließbacke 52) ist etwas größer als der Durchmesser der Bohrgestänge 21, 22, wenn sie sich in ihrer endgültigen zentral orientierten Lage befinden, wie aie in Fig. 2 dargestellt ist. Die Kanäle 37» 38 sind wiederum so ausgebildet, daß die Schließbacken 51» 52 darin gleiten können, so daß die Schließbacken 51, 52 nicht in die Durchgangsbohrung 32 hineinragen, wenn sie sich in ihrer ersten zurückgezogenen Lage befinden, wodurch Werkzeuge und dergleichen vom Wasserfahrzeug 13 durch die Steiglei-

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tung 18 und die Durchgangsbohrung 32 und den Preventer 17 ohne Störungen abgesenkt werden können.

Nach den Pig. 2, 3 und 7 weist die Einrichtung 20 eine Betätigungseinrichtung 60 zur Verschiebung der ersten und zweiten Bohrgestängepositioniereinrichtung 40, 50 von einer ersten zurückgezogenen Stellung aus der Durchgangsbohrung 32 hinaus zu einer zweiten ausgefahrenen Position auf, in welcher sie mit den Bohrgestängen 21 und 22 in Eingriff stehen und an sie anschlagen. Biese Betätigungseinrichtung 60 weist T-förmige öffnungen 61 an jeder der Schließbacken 41, 4-2, 51 und 52 auf (siehe insbesondere Fig. 7)» in welchen jeweils ein T-förmiger Teil 62 (Fig. 3 und 7) einer Kolbenstange 63 eingepaßt ist (siehe insbesondere Fig. 3). Jede Kolbenstange 63 ist gleitend in einem der Kanäle 37 bis 39 geführt und ragt in entsprechende Kolbenzylinder 64-, (welche den ersten Schließbacken 41, 42 zugeordnet sind) und in Zylinder 69 (welche den zweiten Schließbacken 51, 52 zugeordnet sind). Die Zylinder sind mittels geeigneter Muttern und Bolzen 65 oder dergleichen am Gehäuse 31 befestigt. Die Zylinder 64 oder 69 können mit geeigneten O-Eingen 66 gegen das Gehäuse 3^ abgedichtet sein. Ähnliche O-Ringe 67 können den Kolbenstangen 63 innerhalb der Zylinder 64 oder 69 zugeordnet sein. Jede Kolbenstange 63 weist geeignete Kolbenringe 68 auf, die mit der inneren Zylinderwand in gleitender Berührung stehen.

Jede der Schließbacken 41, 42, 51 und 52 wird durch ein an jeden der Zylinder 64 oder 69 geliefertes Fluid von einer ersten, zurückgezogenen Stellung in eine zweite, ausgefahrene Stellung verschoben. Die Betä-

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tigungseinrichtung 60 weist weiterhin eine Steuereinrichtung 70 auf, mit welcher die Kompressionskraft der Schließbacken 41, 42 auf die Bohrgestänge 21, 22 reguliert werden kann. In der Ausführungsform nach Fig. 2 besteht die Steuereinrichtung 70 aus einer Ventilplatte 71* die auf geeignete Weise mit dem Gehäuse 31 verbunden ist und einer Strömungsteileranordnung 79» die über Laschen 79' auf irgendeine geeignete Weise mit dem Gehäuse 31 verbunden ist. Wie insbesondere in den Fig. 10 und 11 gezeigt ist, kann die Ventilplatte 71 eine zugeordnete Folgeventilanordnung 72 aufweisen, die einen Y-förmigen Kanal 73 aufweist, dessen Hauptzweig 75 mit einer Fluidleitung 7^ verbunden ist, die zu einer geeigneten Druckfluidquelle auf dem Wasserfahrzeug 13 führt. In einer der Zweigleitungen 76 befindet sich ein geeignetes Ventil 77, das normalerweise offen ist, so daß unter Druck stehendes Fluid über Leitung 78 zur Strömungsteileranordnung 79 strömen kann (siehe auch Fig. 2). Die Anordnung 79 weist einen Hauptkolbenzylinder 80 auf, dessen Kolbenstange 81 gleichzeitig ein Paar von Kolbenzylindern 82 und 83 über eine Verbindungsstange 84 verschiebt. Die Kolbenstange 81 des Hauptzylinders 80 ist mit der Verbindungsstange 84 verbunden, die wiederum mit den Kolbenstangen 85 und 86 jedes Zylinders 82 und 83 verbunden sind. Wenn daher unter Druck stehendes Fluid vom Wasserfahrzeug 13 über Leitung 78 in die Anordnung 79 eingespeist wird, bewegt sich gleichzeitig Kolbenstange 85, 86, wenn Kolbenstange verschoben wird. Das in jedem der Zylinder 82, 83 befindliche Fluid strömt über die Leitungen 87 bzw. in die Zylinder 64. Von den Zylindern 64 werden jeweils

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die ersten Schließbacken 41, 42 aktiviert, wodurch sie sich gleichzeitig und mit gleicher Geschwindigkeit verschieben, so daß sie von einer ersten, zurückgezogenen Stellung außerhalb der Durchgangsbohrung in eine zweite, ausgefahrene Stellung gelangen, in der sie etwa eine gleiche Strecke in die Durchgangsbohrung 32 hineinragen. Die Steuereinrichtung weist weiterhin ein Ventil 77 auf, das von beliebigem Aufbau sein kann und das offen bleibt, bis von den Schließbacken 41, 42 eine bestimmte Kompressionskraft auf die Bohrgestänge 21, 22 ausgeübt wird. Beispielsweise kann Ventil 77 offen bleiben, bis die Kompressionskraft ca. 56,2 bis 8A-,4 kg/cm² (800 bis 1200 psi) erreicht hat, worauf es schließt.

Das in der Zweigleitung 90 des Y-förmigen Kanals 73 angeordnete Ventil 89 ist normalerweise geschlossen und so ausgebildet, daß es öffnet, wenn eine bestimmte Kompressionskraft erreicht ist, wiederum beispielsweise 56,2 bis 84,4 kg/cm² (800 bis 1200 psi). Vie noch beschrieben werden wird, werden dadurch die Bohrgestänge 21, 22 in die erwünschte Stellung in der Durchgangsbohrung 32 gebracht, ohne daß sie verformt oder zerdrückt werden, da sie einer Kompressionskraft Widerstand leisten können, die wesentlich oberhalb von 56,2 bis 84,4 kg/cm² liegt (800 bis 1200 psi), beispielsweise ca. 98,4 kg/cm² (1400 psi). Ventil 89 kann so eingestellt sein, daß es schließt, wenn die zweiten Schließbacken 51» 52 eine bestimmte Grenzkompressionskraft auf die Bohrgestänge 21, 22 ausüben, beispielsweise ca. 84,4 kg/cm² (1200 psi). Da jedoch die Bohrgestänge 21, 22 zunächst mit den ersten Schließbacken 41, 42 eingerichtet werden, ist es unnötig, die Kompressionskraft der zweiten Schließ-

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backen zu steuern. Wenn jedoch die zweiten Schließbacken 51» 52 eine Kompressionskraft auf die Bohrgestänge 21, 22 aufbauen, wird gleichzeitig die Kompressionskraft der ersten Schließbacken 4-1, 42 reduziert, wodurch auch Ventil 77 wieder geöffnet wird. Auf diese Weise werden die ersten und zweiten Schließbacken 41, 42, 51 und 52 alternativ betätigt und verschieben die Bohrgestänge 21,22 in ihre endgültige, erwünschte zentral orientierte Lage im Hinblick auf die Durchgangsbohrung 32 und die Bohrung des Preventers 17.

Das aus der Zweigleitung 90 kommende Fluid gelangt über die Fluidleitung 91 zum Hauptkolbenzylinder 92 in der Anordnung 79· Eine gemeinsame Stange 84' wird von der Kolbenstange 81* betätigt, um die beiden Kolbenstangen 85' und 86' der Zylinder 82' und 83' gleichzeitig zu aktivieren. Das Fluid gelangt über Fluidleitungen 87' und 88' zu den Zylindern 69. Die den zweiten Schließbacken 51» 52 zugeordneten Zylinder 69 werden daher gleichzeitig vom Hauptzylinder 92 betätigt. Zum Zwecke der Klarheit der Darstellung sind die Zylinder 64 der ersten Schließbacken 41, 42 in Fig. 11 in Blockform als Zylinder Nr. 1 und 2 dargestellt (und schematisch in Fig. 10) und die Zylinder der zweiten Schließbacken 51» 52 sind in Fig. 11 in Blockform als Zylinder Nr. 3 und 4 dargestellt (ebenfalls schematisch in Fig. 10). Die gesamte Strömungsteileranordnung 79 wurde in Fig. 10 schematisch mit dem Buchstaben "S" bezeichnet.

Die Arbeitsweise der Einrichtung 20 zur Orientierung der beiden Bohrgestänge 21, 22 in der Mitte der

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Bohrung einer Bohrgestängeabsperrvorrichtung oder eines Preventers 17 soll nun beschrieben werden. Nachdem die Bohrgestänge 21, 22 die Durchgangsbohrung 32 durchsetzt haben, können sie an Jedem Punkt oder Bereich innerhalb der Durchgangsbohrung 32 orientiert oder angeordnet werden.

Es ist nun notwendig, sie innerhalb der Durchgangsbohrung 32 auf geeignete Weise zu lokalisieren, wobei die Durchgangsbohrung 32 vor Betätigen des Preventers 17 koaxial mit der Bohrung des Preventers 17 ausgefluchtet wird.

Das unter Druck stehende Fluid gelangt entsprechend über Leitung 7^ vom Wasserfahrzeug 13 zum normalerweise offenen Ventil 77» das den Hauptzylinder 80 aktiviert. Zylinder 80 aktiviert wiederum die Nebenzylinder 82, 83, die ihrerseits die erste Positioniereinrichtung 40 aktivieren, welche die ersten Schließbacken 41, 42 aus ihrer ersten, in Bezug zur Durchgangsbohrung 32 zurückgezogenen Stellung in eine Stellung verschieben, in welcher sie an den Bohrgestängen 21, 22 anschlagen und diese in eine der in den Fig. 4 oder 8 gezeigten Positionen verschieben,, Das heißt, die Bohrgestänge 21, 22 werden entweder zwischen den ersten Schließbacken 41, 42 in Berührung miteinander so eingeklemmt, daß sie in einer Richtung linear ausgefluchtet sind, die im wesentlichen parallel zur Richtung der Bewegung der ersten Schließbacken 41, 42 liegt,(wie dies durch Pfeile 93, 94 in Fig. 4 dargestellt ist) oder aber sie werden zwischen den ersten Schließbacken 41, 42 entweder auf Anschlag (nicht gezeigt) oder

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einander nicht berührend in einer Richtung linear ausgefluchtet, die im allgemeinen normal zur Bewegungsrichtung der ersten Schließbacken 41, 42 liegt (wie dies durch Pfeile 93, 94 in Fig. 8 dargestellt ist). In beiden Fällen verschieben die ersten Schließbacken 41, 42 die Bohrgestänge 21, 22 in eine vorbestimmte zentrale Zone innerhalb der Durchgangsbohrung 32. Diese Zone wird durch die in den Fig. 4 und 8 kombinierten Positionen der Bohrgestänge 21, definiert (wobei weiterhin angenommen ist, daß in der Lage nach Fig. 8 die Bohrgestänge 21, 22 an jeder Stelle zwischen dem ersten Schließbackenpaar 41, 42 angeordnet sein können).

Wenn die Kompressionskraft der ersten Schließbacken 41, 42 auf die Bohrgestänge 21, 22 einen vorbestimmten Wert erreicht, schließt Ventil 77 und Ventil Die Bohrgestänge 21, 22 bleiben zwischen den ersten Schließbacken 41, 42* eingeklemmt, während die zweite Bohrgestängepositioniereinrichtung 50 aktiviert wird, um die zweiten Schließbacken 51, 52 zu verschieben.

Dies ist in Fig. 5 dargestellt (wobei angenommen ist, daß die Bohrgestänge 21, 22 ursprünglich in die in Fig. 4 gezeigte Lage verschoben wurden). Nach Fig. wurden die zweiten Schließbacken 51, 52 von einer ersten aus der Durchgangsbohrung 32 zurückgezogenen Stellung in .eine zweite Stellung verschoben, in welcher sie an den Bohrgestängen 21, 22 anschlagen. Es ist ersichtlich, daß die Orientierungseinrichtung 56 auf jeder der zweiten Schließbacken 51, 52 dazu dient, die Bohrgestänge 21, 22 in ihre endgültige, gewünschte orientierte Lage'zentral zur Durch-

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gangsbohrung 32 zu bringen. Die zweiten Schließbacken 51, 52 verschieben sich in Richtung der Pfeile 95, die Flächen 53 kommen dabei an den Bohrgestängen 21, 22 zum Anschlag und wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, bewegen sie die Bohrgestänge 21, 22 aneinander vorbei in ihre endgültige Lage, wie sie in den Fig. 2 und 7 dargestellt ist. In dieser Position sind die Bohrgestänge 21,22 Seite an Seite und symmetrisch um die mittlere Längsachse der Durchgangsbohrung 32 angeordnet und daher in Bezug auf die Bohrung des Preventers 17 in geeigneter Weise orientiert.

Wenn weiterhin die Kompressionskraft der zweiten Schließbacken 51, 52 ansteigt, wird gleichzeitig die Kompressionskraft der ersten Schließbacken 4-1, 4-2 auf die Bohrgestänge 21, 22 herabgesetzt. Ventil 77 wird wieder eingeschaltet und aktiviert erneut die Schließbacken 4-1, 42. Die ersten und zweiten Schließbacken werden somit alternativ aktiviert, um das Bohrgestängepaar 21, 22 innerhalb der Durchgangsbohrung auf geeignete Weise zu positionieren, ohne daß die Bohrgestänge 21, 22 verformt oder eingedrückt werden.

Wenn die Bohrgestänge 21, 22 am Ende der ersten Betätigung der ersten Positioniereinrichtung 4-0 wie in Fig. 8 ausgerichtet sind, werden die Bohrgestänge 21, 22 bei Aktivierung der zweiten Positioniereinrichtung 50, wie in Fig. 9 gezeigt, in eine Seite an Seite Lage zusammengeschoben,_was wiederum ihre endgültige Position darstellt, wie sie in den Fig. 2 und 7 gezeigt ist.

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Die Orientierungseinrichtung 56, welche die gewölbte Fläche 54- aufweist, trägt dazu bei, die Bohrgestänge 21, 22 in ihre endgültige Position zu verschieben, wie dies aus einem Vergleich der Fig. 2, 5» 6, 7 und 9 klar wird. Der Abstand zwischen den Verbindungen der Fläche 54- und der Fläche 53 an jeder der zweiten Schließbacken 51, 52 ist etwas größer als der äußere Durchmesser der Bohrgestänge 21, 22, um die endgültige Orientierung noch weiter zu erleichtern.

Wie schematisch in Fig. 10 gezeigt ist, wird die erste Positioniereinrichtung 4-0 (Nr. 1 und 2) gleichzeitig über die Anordnung 79 betätigt, und bewegt sich mit der gleichen Geschwindigkeit und gleichen Wegstrecken quer zur Durchgangsbohrung 32, wobei die Bohrgestänge 21, 22 zwischen den Schließbacken eingeklemmt werden, wie dies in den Fig. 4- und 8 gezeigt ist. Jede der ersten Schließbacken 4-1, 4-2 ragt etwa die gleiche Wegstrecke in die Durchgangsbohrung 32. Darauf wird die zweite Positioniereinrichtung 50 (Nr. 3 und 4·) aktiviert, um die Bohrgestänge entweder in einer Bewegung (Fig. 9) in ihre endgültige orientierte Lage gemäß den Fig. 2 und 7 zu bringen oder alternativ dazu mit einer anschließenden Reaktivierung der ersten Positioniereinrichtung 4-0, um die Bohrgestänge in einer Folge von Bewegungen (Fig. 5 und 6) in ihre endgültige orientierte Lage nach den Fig. 2 und 7 zu bringen.

Nachdem die Bohrgestänge 21, 22 auf geeignete Weise innerhalb der Durchgangsbohrung 32 zentral angeordnet sind und daher ebenfalls im Hinblick auf den Preventer 17 geeignet angeordnet sind, kann der Preventer 17 betätigt werden und sich in seine die

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Bohrgestänge 21, 22 umgebende Stellung bewegen, wodurch deren Außenseite von dem Bohrloch dichtend abgeschlossen wird. Der Fluiddruck in Leitung 74- kann darauf abgelassen werden, wodurch die ersten und zweiten Positioniereinrichtungen 4-0, 50 deaktiviert werden und die ersten und zweiten Schließbacken 4-1, 4-2, 51 und 52 in ihre ursprüngliche, zurückgezogene Lage zurückkehren.

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Claims

- 19 Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Orientierung eines Paars von im we-"~ sentlichen zylindrischen Bohrgestängen oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet , daß sie ein Gehäuse (31) aufweist, das eine Durchgangsbohrung (32) hat, die eine Fläche aufweist, die wesentlich größer als die kombinierten äußeren Durchmesser des Bohrgestängepaares (21, 22) ist > weiterhin eine erste Bohrgestängepositioniereinrichtung (4-0), die mit dem Gehäuse (31) operativ verbunden ist und quer zur Durchgangsbohrung (32) von einer ersten, von der Mittelachse der Durchgangsbohrung (32) entfernten Stellung in eine zweite Stellung verschiebbar ist, die sich nahe der Mittelachse der Durchgangsbohrung (32) befindet, weiterhin aus einer zweiten Bohrgestängepositioniereinrichtung (50)» die operativ mit dem Gehäuse (31) verbunden ist und in einer Ebene quer·zur Durchgangsbohrung (32) verschiebbar ist, die von der Bewegungsebene der ersten Bohrgestängepositioniereinrichtung einen solchen Abstand aufweist, daß sich die beiden Einrichtungen nicht behindern, wobei die Bewegungsrichtung der zweiten Einrichtung im wesentlichen normal zur Bewegungsrichtung der ersten Einrichtung gerichtet ist und die zweite Bohrgestängeeinrichtung (50) von einer ersten, von der Mittelachse der Durchgangsbohrung (32) entfernten Stellung in eine zweite Stellung verschiebbar ist, die in der Nähe der Mittelachse der Durchgangsbohrung (32) liegt, und daß sie weiterhin eine Betätigungseinrichtung (60) aufweist, die operativ mit allen Positioniereinrichtungen (40, 50) verbunden ist, und die erste Positionier-

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einrichtung (40) von ihrer ersten Stellung in die zweite Stellung verschiebt und sie in dieser Stellung hält und darauf die zweite Positioniereinrichtung (50) von ihrer ersten Stellung in ihre zweite Stellung verschiebt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bohrgestängepositioniereinrichtung (40) ein Paar von ersten einander gegenüberliegend angeordneten. Schließbacken (41, 42) aufweist, die mit einer vorbestimmten maximalen Kompressionskraft der ersten Schließbacken auf die Bohrgestänge (21, 22) einwirken und von einer ersten Stellung, in der sie mit den Bohrgestängen (21, 22) nicht in Eingriff sind, in eine zweite Stellung gelangen, in der sie mit den Bohrgestängen (21, 22) in Eingriff sind und dabei die Bohrgestänge in eine vorbestimmte zentrale Zone der Durchgangsbohrung (32) verschieben.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bohrgestängepositionier einrichtung ein Paar von einander gegenüberliegend angeordneten Schließbacken (5% 52) aufweist, die so ausgebildet sind, daß sie von einer ersten Stellung, in der sie außer Eingriff mit den Bohrgestängen (21, 22) sind in eine zweite Stellung gelangen können, in der sie die Bohrgestänge (21, 22) beaufschlagen und die zweiten Schließbacken (5^₁ 52) eine Orientierung seinrichtung (56) aufweisen, um die Bohrgestänge (21, 22) in ihre endgültige orientierte Position verschieben, unabhängig davon, ob die Bohrgestänge (21, 22) von dem ersten Schließbackenpaar (41, 42) in der vorbestimmten zentralen Zone linear in einer Richtung

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ausgefluchtet sind, die parallel zur Bewegungsrichtung der ersten Schließbacken (41, 42) liegt oder ob sie linear in einer Richtung ausgefluchtet sind, die normal zur Bewegungsrichtung der ersten Schließbacken (41, 42) liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließbackenpaar (41, 42) der ersten Positioniereinrichtung (40) im wesentlichen ebene Flächen (43, 44) aufweist, die in einer ersten Stellung im allgemeinen gleichen Abstand voneinander haben und in einer Fläche liegen, die im allgemeinen parallel zu einer Fläche ist, die durch die mittlere Längsachse der Durchgangsbohrung (32) gelegt werden kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Schließbackenpaar (51, 52) der zweiten Positioniereinrichtung (50) eine erste im allgemeinen ebene Anschlagfläche (53), eine zweite im allgemeinen gewölbte Anschlagfläche (5^) und eine dritte im allgemeinen ebene Anschlagfläche (55) aufweist, wobei die beiden ebenen Flächen (53, 55) im allgemeinen in zueinander parallelen Ebenen liegen, die jedoch einen Abstand voneinander aufweisen und wobei die gewölbte Anschlagfläche (54-) Jeder der beiden Schließbacken (51, 52) so ausgebildet ist, daß ein wesentlicher Bereich der Fläche einen Teil des äußeren Umfangs der Bohrgestänge (21, 22) entspricht und die gewölbten Anschlagflächen (54-) jeder der zweiten Schließbacken (51, 52) einander gegenüberliegend angeordnet sind, wenn sich die Schließbacken in der zweiten Lage befinden und die erste ebene Fläche (53) einer der Schließ-

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backen (5Ό der dritten ebenen Fläche (55) der anderen Schließbacke (52) gegenüber zu liegen kommt, wenn siech die Schließbacken in der zweiten Stellung befinden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Betätigungseinrichtung (60) eine Steuereinrichtung (70) für die Kompressionskraft aufweist,die bewirkt, daß das erste Schließbackenpaar (4-1, 4-2) gleichzeitig, um die gleiche Wegstrecke und mit im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit bewegt wird, bis eine vorbestimmte Kompressionskraft erreicht ist, und daß sich dann das zweite Schließbackenpaar (51» 52) verschiebt, wenn die vorbestimmte Kompressionskraft erreicht ist.

7. Verfahren zur Orientierung eines Bohrgestängepaares, das von einem schwimmenden Wasserfahrzeug zu einem unter Wasser gelegenen Bohrlochkopf führt, wobei das Bohrgestängepaar in einer bestimmten Weise im Mittelpunkt einer Bohrung durch eine Bohrlochabschlußvorrichtung angeordnet wird, um einen Abschluß der Bohrgestänge in Bezug zum Bohrlochkopf und zur Bohrlochabschlußvorrichtung zu erreichen, gekennzeichnet durch folgende Schritte : Positionierung der Bohrgestänge in einer bestimmten zentralen Zone einer Bohrung durch die Bohrlochabsperrungsvorrichtung durch in Anschlagbringen eines Paares von ersten einander gegenüberliegend angeordneten Schließbacken mit den Bohrgestängen und Verschieben der Bohrgestänge mittels der ersten Schließbacken in die vorbestimmte zentrale Zone ,

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Halten der Bohrgestänge in der vorbestimmten zentralen Zone und in Anschlag mit den ersten Schließbacken, bis eine bestimmte maximale Kompressionskraft der ersten Schließbacken auf die Bohrgestänge erreicht ist, und

anschließend Positionieren der Bohrgestänge in einer endgültigen zentral orientierten Lage innerhalb der Bohrung durch die Bohrlochabsperrungsvorrichtung durch in Anschlagbringen eines zweiten Paares von einander gegenüberliegend angeordneten Schließbacken mit den Bohrgestängen und Bewegen der Bohrgestänge zur endgültigen zentral orientierten Lage, unabhängig davon, ob die Bohrgestänge, wenn sie in der zentralen Zone positioniert sind, in einer Sichtung linear ausgerichtet sind, die sich im wesentlichen parallel zur Bewegung srichtung der ersten Schließbacken erstreckt oder ob sie linear in einer Richtung ausgerichtet sind, die „im wesentlichen normal zur Bewegungsrichtung der ersten Schließbacken liegt.

8. Verfahren nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch den Schritt des Abdichtens der Bohrgestänge in Bezug zum unter Wasser liegenden Bohrlochkopf durch Betätigen der Bohrlochabsperrungsvorrichtung nach der Positionierung der Bohrgestänge in der endgültigen zentral orientierten Lage.

9. Verfahren nach Anspruch 7j dadurch gekennzeichnet , daß der Schritt des weiteren Positionierens der Bohrgestänge den folgenden Schritt beinhaltet, daß die ersten und zweiten Schließbackenpaare sich alternativ verschieben, bis die Bohrge-

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stänge Seite an Seite im Zentrum der Bohrung der ausgefluchteten Bohrlochabsperrungsvorrichtung um deren mittlere Längsachse herum symmetrisch ausgefluchtet zu lie gen kommen.

10. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch den Schritt der Steuerung der Kompressionskraft, die von den ersten und zweiten Schließbackenpaaren auf die Bohrgestänge ausgeübt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Steuerung der Kompressionskraft den Schritt des VerSchiebens des ersten Schließbackenpaares um etwa die gleiche Wegstrecke und mit etwa gleicher Geschwindigkeit bis zum Anschlag an die Bohrgestänge beinhaltet, bis die Kompressionskraft des ersten Schließbackenpaares eine Größe erreicht, die deutlich unterhalb der maximal zulässigen Kompressionskraft auf die Bohrgestänge liegt und daß anschließend das zweite Schließbackenpaar in Anschlag mit den Bohrgestängen gebracht wird.

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