DE2838282A1 - Scherenbohrschablone - Google Patents

Description

Scherenbohrs chablone

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Die Erfindung betrifft eine Schablone zum Bohren von Bohrlöchern am Meeresboden oder zum Aufstellen von Pfählen am Meeresgrund. Sie bezieht sich insbesondere auf eine schwimmende Schablone, die scherenförmige Arme mit Schwimmkörpern zur Erleichterung des Transports aufweist.

In den letzten Jahren wurde der Bohrtechnik und der Herstellung von Bohrungen unter Wasser große Aufmerksamkeit geschenkt. Bohrungen können in den Meeresgrund sowohl von festen Plattformen aus in vergleichsweise .seichtem Wasser als auch von schwimmenden Strukturen und Schiffen aus in tiefem Wasser gebohrt werden. Das gebräuchlichste Mittel für die Verankerung von festen Plattformen besteht in dem Einschlagen oder anderweitigem Verankern von langen Pfählen auf dem Meeresgrund. Derartige Pfähle ragen normalerweise über den Wasserspiegel und tragen Plattformen, die am oberen Ende der Pfähle befestigt sind. Dies funktioniert in seichten Gewässern ziemlich gut, aber in tieferen Gewässern werden die Konstruktionsprobleme und die damit zusammenhängenden Kosten erheblich. In tieferen Gewässern ist es üblich, von schwimmenden Strukturen aus zu bohren. · '

In den letzten Jahren wurde verschiedenen Arten von schwimmenden Strukturen große Aufmerksamkeit geschenkt. Ein System, das Bedeutung erlangt hat, ist die sogenannte vertikal festgemachte Plattform. Eine derartige Plattform ist in der US-PS 3 648 638 beschrieben. Ein Hauptmerkmal der in diesem Patent beschriebenen Ausführung besteht darin, daß die schwimmende Plattform mit einem Anker nur über langgestreckte, parallele Elemente in Verbindung steht und die schwimmende

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Struktur Auftriebskörper aufweist, die insbesondere im Hinblick auf den Durchgang der Auslegungswelle konstruiert sind, damit die Variationsbreite der vertikalen Kräfte, die an den vertikal verlängerten Elementen angreifen und die von den vorbeiziehenden Wellen verursacht sein können, so gering als möglich gehalten werden. Es gibt noch andere Typen von schwimmenden Bohrschiffen, wie das halb getauchte und das schwimmende Bohrschiff mit einem "moonpool" oder einer vertikalen Öffnung in seiner Mitte, durch welche der Bohrvorgang ausgeführt vird. Der Bohringenieur wählt ein schwimmendes Schiff aus, das nach seiner Erfahrung für die Bedingungen der Umgebung, die erwartet werden, am besten geeignet ist. Ein typisches Meeresbodenbohrmuster für eine vertikal festgemachte Plattform besteht in einer Gruppe von acht Bohrungen in kreisförmigem Muster an jedem Ende eines Quadrats.

Der Stand der Technik, welcher der Erfindung am nächsten kommt, betrifft Schablonen oder Rahmen für den Meeresgrund, die eine vertikale Öffnung aufweisen, durch welche eine Bohrung niedergebracht werden kann. Die Schablone nach dem Stand der Technik kann in einer Fabrik als fertige Struktur hergestellt werden. Sie wird zu einem geeigneten Platz in dem ausgewählten Seegebiet transportiert und zum Meeresgrund abgesenkt.

Die bekannten Bohrschablonen weisen jedoch den Nachteil auf, daß ihr Transport und das Absenken zum Montageplatz wegen ihrer ausladenden Bauweise Schwierigkeiten bereitet.

Aus dem Stand der Technik ist keine Bohrschablone bekannt,

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die aus scherenähnlichen Armen besteht, die an einem Scherenlager angelenkt sind.

Die Erfindung besteht in einer Scherenbohrschablone, die zur Führung beim Bohren von Bohrlöchern oder Einbringen von Pfählen in den Meeresgrund, insbesondere unterhalb einer schwimmenden Bohrplattform Verwendung finden kann. Sie weist bei einer bevorzugten Ausführungsform zwei lange Rahmen von Scherenarmen auf, die von einem Scherenlager etwa in der Mitte eines jeden Armes verbunden sind. Am Ende eines jeden Armes befindet sich eine Pontonschablone mit mehreren vertikalen Bohr- oder Pfahlführungslöehern,die,wenn die Plattform in Position gebracht wurde, als Bohr- oder Pfahlführungen dienen. Wie die Bezeichnung andeutet, weist die Pontonschablone ein Ponton auf, wobei der Auftrieb der Pontons ausreicht, die gesamte Scherenbohrschablone im Wasser zu tragen. Im Montagezustand sind die Scherenarme drehbar um das Scherenlager und bilden in geschlossenem Zustand eine kompakte Einheit. Es sind Verschlüsse vorgesehen, um die Arme in geschlossenem Zustand zu verriegeln. Die Vorrichtung wird anschließend zur gewünschten Bohrstelle geschleppt. Dort werden die Scherenarme voneinander entriegelt, und von den Plattformen oder Booten werden Leinen an den verschiedenen Pontons der Schablone festgemacht, und die Arme werden geöffnet. Die Arme werden dann in ihrer geöffneten bzw. gespreizten Lage verriegelt. Anschließend werden die Schablonenpontons mit 'Seewasser geflutet, und die Meeresgrund-Scherenbohrschablone wird auf den Meeresboden abgesenkt.

Wenn die Scherenbohrschablone sich am vorgesehenen Ort auf dem Meeresboden befindet, wird sie je nach dem gewünschten Zweck zum Bohren von Bohrlöchern durch das Führungsloch oder die Bohrlöcher in der Pontonschablone verwendet. Die gesamte Schablone stellt dann sicher, daß die Lage der Bohrlöcher, die an dieser Stelle der Schablone gebohrt werden, zueinander in richtigem Verhältnis stehen.

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Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine isometrische Ansicht der erfindungsgemäßen Schablone in geschlossener Stellung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Scherenbohrschablone von Fig. 1,

Fig. 3 die Meeresboden-Scherenbohrschablone im Grundriß,

Fig. 4 die Scherenbohrschablone von Fig. 1 in gespreizter bzw. offener Stellung,

Fig. 5 die Scherenbohrschablone von Fig. 4 im Grundriß,

Fig. 6 den Grundriß einer modifizierten Ausführung der Scherenbohr schablone ,

Fig. 7 eine isometrische Ansicht der Schablone von Fig. 6, Fig. 8 die Schablone von Fig. 7 in geöffneter Stellung,

Fig. 9 eine isometrische Ansicht einer modifizierten Ausführung der in Fig. 8 gezeigten Schablone,

Fig. 10 einen Grundriß der in Fig. 9 gezeigten Schablone.

Im folgenden werden die Fig. 1,2 und 3 erläutert, welche die Scherenbohrschablone zeigen. Darin ist ein erster Arm 10 und ein zweiter Arm 12 dargestellt, die durch ein Lager 14 verbunden sirjd. Eine Pontonschablone 16 befindet sich an einem Ende des ersten Arms 10, und eine Pontonschablone 18 befindet sich an dem anderen Ende. Ebenso weist der zweite Arm 12 an seinen

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Enden Pontonschablonen 20 und 22 auf. Jede Pontonschablone ist mit mehreren Führungslöchern 24 ausgestattet, die in einem gewünschten Muster angeordnet sein können. Das gebräuchlichste Muster ist eine kreisförmige Anordnung. Diese Führungslöcher 24 können beispielsweise Rohre mit großem Durchmesser sein, die an ihrer Oberseite ausgeweitet sind. Die Führungslöcher 24 können zur Führung oder Positionierung der Bohrausrüstung, von Bohrrohren oder Pfählen dienen. Jeder Ponton weist ein Flutungsventil 26 auf, das im Bedarfsfall ferngesteuert werden kann. Die Pontons 16,18,20 und 22 können aus Stahl oder bewehrtem Beton hergestellt sein und bilden ein geschlossenes Gehäuse. Die Arme 10 und 12 können aus Stahl hergestellt sein, beispielsweise in Form von Rohren oder anderen im Maschinenbau üblichen Bauteilen. Wenn sich die Arme 10 und 12 in geschlossener Position, wie in Fig. 1 gezeigt, befinden, können sie durch Verschlüsse oder Bolzen 28 und 30, insbesondere an den Pontons 16 und 20, sowie 18 und 22 gegeneinander verriegelt werden.

Wie in Fig. 2 dargestellt, schwimmt das Ponton auf dem Wasser 32 mit dem Wasserspiegel 34. Die Fig. 1 und 2 zeigen ebenso, daß der erste Arm 10 die Pontonschablonen 16 und 18 an deren Oberflächen 36 und 38 verbindet. Der niedriger angeordnete zweite Arm 12 steht mit den Endflächen 40 und 42 der Pontorischablonen.20 und 22 in Verbindung. Diese Maßnahme dient lediglich dazu, die Drehung der Scherenarme 10 und 12 zu gestatten.

Die Scherenbohrschablone wird in geschlossener Stellung zur Bohrstelle geschleppt, wie in den Fig. 1,2 und 3 dargestellt. Es sei erwähnt, daß sie in geschlossener Stellung auf einem Lastkahn transportiert werden könnte, dadurch ginge aber ein Teil der Vorteile verloren, die sich bei schwimmendem Transport ergeben. Wenn die Bohrstelle erreicht ist,werden die Bolzen und 30 entfernt. Gleichzeitig werden Taue 44 und 46, welcne dicke Kabel sein können, insbesondere mit den Pontonschablonen 16 und 18 verbunden, und Taue 48 und 50 werden insbesondere mit

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den Pontonschablonen 20 und 22 verbunden. Anschließend ziehen Schlepper an diesen Tauen, bis der Scherenrahmen bzw. die Scherenbohrschablone die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Stellung einnimmt. Nun v/erden Verschlußbolzen 60 durch die Arme 10 und 12 geschoben, um die Ausrüstung in ihrer geöffneten Stellung zu verriegeln. Wahlweise können die Scherenarme auch auf andere Weise als durch Schlepper geöffnet werden. Beispielsweise können mit den Armen 10 und 12 verbundene hydraulische Pressen für das Öffnen der Arme benützt werden. Ebenso können Getriebemotoren Verwendung finden, die mit der Lagerung 14 zusammenwirken. Aus Fig. 5 geht hervor, daß die Mitten der Pontonschablonen ungefähr ein Quadrat aufspannen. Es kann jede gewünschte Anordnung erreicht werden. Wenn sich die Anordnung in der in Fig. 4 gezeigten Stellung befindet, ist sie für das Absenken auf dem Meeresboden vorbereitet. Ein Flaschenzug 62 wird an der Oberseite jeder . Pontonschablone angebracht. Ein Absenktau 64 läuft über den Flaschenzug 62 und wird mit den Winschen des Lastschiffs verbunden. Durch Öffnen der Flutungsventile 26, mit dem jede Pontonschablone ausgerüstet ist, wird das Fluten durchgeführt. Die Schablone beginnt dann unterzugehen. Das Absenktau 64 läuft solange aus, bis die Scherenbohrschablone auf dem Meeresboden liegt. Nun kann durch Beobachtung ermittelt werden, ob sich die Schablone in der richtigen Stellung befindet. Wenn die Ausrüstung am Meeresgrund liegt und bestätigt wurde, daß sie sich in der richtigen Stellung befindet, wird das Absenktau 64 eingeholt. Nun befindet sich die Scherenbohrschablone in Arbeitsstellung und ist betriebsbereit. Ein Bohrgestänge kann nunmehr in die Führungslöcher 24 auf bekannte Weise gebracht werden, beispielsweise mit Unterwasserfernsehkameras, Tauchern usw.

Die Fig. 6,7 und 8 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. In Fig. 6 sind vier Armelemente 70, 72, 74 und 76 dargestellt, welche in die in Fig. 8 gezeigte Stellung auseinandergeklappt werden können und dann eine Meeresbodenschablone

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bilden, die die kontrollierte Beabstandung von Bohrorten auf dem Meeresgrund gestattet. Das äußere Ende jedes Arms ist mit Bohrschablonenausgerüstet, die aus Führungslöchern 94 besteht, die in·einem Kreismuster oder einem anderen ausgewählten Muster angeordnet sind. Die Armelemente 70,72,74 und 76 sind aus Rahmenelementen hergestellt, die großkalibrige Rohre mit hinreichendem Auftrieb zum Tragen der Struktur sein können.

Das innere Ende des Armelements 72 ist mit einem Schlitzscharnier 78 mit Schlitz 80 ausgestattet. Das Armelement 70 ist mit einem Bolzen 82 versehen, der in den Schlitz 80 paßt. In gleicher Weise ist das mittlere Ende des Armelements 74 mit einem Schlitzscharnier 88 mit Schlitz 90 ausgestattet. Das zur Mitte gekehrte Ende des Armelements 76 ist mit einem Bolzen 92, der in den Schlitz 90 paß, ausgestattet. Die zur Mitte zugekehrten inneren Ecken der Armelemente 70 und 74 sind mit einem Scharnier 84 am Armelement 70 und einem Scharnierbolzen 86 am Armelement 74 angelenkt. Die zur Mitte zugewandten inneren Enden oder Ecken der Armelemente 72 und 76 sind mit einer ähnlichen Scharnieranordnung ausgerüstet.

Die Armelemente 70, 72, 74 und 76 können für den Transport gemäß der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Stellung verriegelt werden. Die"Schablone kann während des Abschleppens schwimmen, die zusammengefaltete Schablone kann aber auch auf einen Lastkahn geladen und auf diese Weise transportiert werden.

Wenn die zusammengefaltete Meeresbodenschablone, die in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, ihren Bestimmungsort erreicht hat, wird sie zu der in Fig. 8 dargestellten Stellung geöffnet. Dies wird gewöhnlich durchKrafteinleitung an den äußeren Enden jedes Armelements 70,72,74 und 76 in geeigneter Richtung bewirkt. Eine bekannte Art und Weise, dies durchzuführen, besteht im Festmachen von Tauen an jedem der Enden und dem Öffnen der Arme unter KräfteMLeitung an jedem Tau, beispielsweise durch

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Ziehen mit einem Schlepper. Wenn die Meeresbodenschablone in die gewünschte Spreizlage gebracht ist,wenn also beispielsweise die Schablonen 95 an den äußeren Enden jedes Armelements ein Quadrat aufspannen, können Verriegelungsstäbe 81 zur Verriegelung der Ausrüstung in dieser Stellung eingebracht werden. Wenn die Schablone verriegelt ist, wird die Ausrüstung bzw. die Meeresbodenschablone auf den Meeresgrund abgesenkt in bekannter Weise unter Zuhilfenahme von Tauen. Wenn die Schwimmkörper in Hohlrohren bestehen, können diese mit Hilfe von nicht dargestellten ferngesteuerten Ventilen geflutet werden, um die Schablone zum Absinken zu bringen. Wenn sich die Schablone am Meeresboden befindet, wird sie in bekannter Weise für die richtige Positionierung von niederzubringenden Bohrungen auf dem Meeresboden durch die Führungslöcher 94 verwendet .

Die Fig. 9 und 10 zeigen eine Schablone, die der eben beschriebenen Meeresbodenschablone ziemlich ähnlich ist mit der Ausnahme, daß jedes Armelement 7OA, 72A, 74A und 76 A von außen verschlossen ist und Gehäuse bildet, welche die Auftriebskörper für die Einheit darstellen. Diese Arme können auf identische Weise, wie oben beschrieben, und in den Fig. 6 und 7 dargestellt, angelenkt sein. An den äußeren Enden jedes Armelements befinden sich ebenfalls Führungslöcher 94. In Fig. 9 sind ebenso Flutungsventile 97 dargestellt, die ferngesteuert sein können.

Wenn die in Fig. 9 dargestellte Ausrüstung transportiert wird, kann dies auf gleiche Weise, wie, in Fig °7 dargestellt, geschehen. Wenn sie ihren Bestimmungsort erreicht, wird sie auseinandergeklappt bzw. zu der in den Fig. 9 und 10 gezeigten Stellung geöffnet. Fig. 10 ist lediglich eine Grundrißansicht der in Fig. 9 dargestellten Ausrüstung.

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Claims (6)

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. R. Koenigsborgsr Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun. PATENTANWÄLTE . 80OO München 2 · BräuhausstraBe 4 - Telefon Sammel-Nr. 22 S3 41 · Telegramme Zumpat ■ Telex 5 29 979 8/Li 223 STANDARD OIL COMPANY, Chicago, III.6O6OI,USA PATENTANSPRÜCHE

1. Bohrschablone zur Führung beim Bohren von Bohrlöchern oder bei der Errichtung von Pfählen auf dem Meeresboden, gekennzeichnet durch einen ersten Arm (10), ein Armbohrschablonenelement (16,18) an einem Ende des ersten Arms (10), einen zweiten Arm (12), ein zweites Armbohrschablonenelement (20,22) an wenigstens einem Ende des zweiten Arms (12), Auftriebsmittel zum Tragen des ersten Arms (10) und zweiten Arms (12), Lager (14) zur Verbindung des ersten Arms (10) und des zweiten Arms (12).

2. Scherenbohrschablone zur Führung und Positionierung von Bohrungen oder Pfählen auf dem Meeresboden, gekennzeichnet durch ein erstes verlängertes Armelement (10) ,eine Pontonscha-

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blone (16,18) an jedem Ende des ersten Armelements, ein zweites Armelement (12), eine Pontonschablone (20,22) an jedem Ende des zweiten Armelements, wobei die Pontonschablonen vertikale Führungslöcher (24) aufweisen und einen ausreichenden Auftrieb erzeugen, um die Scherenbohrschablone zu tragen, und durch eine Lagerung (14), die das erste Armelement (10) und das zweite Armelement (12) verbindet.

3. Scherenbohrschablone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verriegelung (28,30) zur Festlegung der Arme (10,12) in geschlossener Stellung vorgesehen ist.

4. Scherenbohrschablone nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verriegelung (60) zur Festlegung der Arme (10,12) in geöffneter Stellung vorgesehen ist.

5· Scharenbohr schablone zur Führung beim Bohren von Bohrlöchern oder bei der Errichtung von Pfählen auf dem Meeresboden, gekennzeichnet durch vier Armelemente (70,72,74,76), wobei die Enden von je zwei Armelementen Scharniere (84) mit Scharnierbolzen (86) und Schlitzscharniere (78) mit Schlitzen (80) und Bolzen (82) ausgestattet sind, an welchen jeweils ein Ende der Armelemente mit benachbarten Arrielementen angelenkt ist und die gegenüberliegenden Enden der Armeelemente mit Führungslöchern (94) ausgestattet sind.

6. Scherenbohrschablone nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Verriegelungsstäbe (81) zwischen den Scharnieren (84,86,78,88) vorgesehen sind, welche die Scharniere kreuzweise verbinden und die Armelemente in auseinandergespreizter Stellung verriegeln.

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