DE3228938A1

DE3228938A1 - Einrichtung zur fernsteuerung und ueberwachung von bohrlochschliessanlagen

Info

Publication number: DE3228938A1
Application number: DE19823228938
Authority: DE
Inventors: Manfred Aberdeen Scotland Behrendt
Original assignee: Deutag Deutsche Tiefbohr AG
Current assignee: KCA Deutag Tiefbohr GmbH
Priority date: 1982-08-03
Filing date: 1982-08-03
Publication date: 1984-02-16
Also published as: GB8320568D0; FR2531480A1; NO832793L; GB2124855A

Description

Einrichtung zur Fernsteuerung und überwachung von
Bohrlochschließanlagen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Fernsteuerung und Überwachung von Bohrlochschließanlagen für Öl- oder Gasbohrungen,

- mit maschinell zu betätigenden Schiebern und/oder
Schleusen,

- die von mit Antriebsvorrichtungen und Steuerschaltungen ausgestatteten Periphereinheiten steuerbar sind,

- mit wenigstens einem mit Anzeigevorrichtungen ausgestattetem Gerät zur Steuerung und Überwachung eines
oder mehrerer Periphereinheiten,

- sowie mit einer die zustandsanzeigenden Signale aufnehmenden Überwachungsvorrichtung.

Für den Betrieb von Öl- und Gasbohranlagen, sei es auf dem Lande (On-Shore), sei es im Wasser (Off-Shore) /
hat sich eine Zusammenarbeit zwischen dem Bohraufseher (Driller) und dem sogenannten Toolpusher herausgebildet, wobei der Driller im allgemeinen direkt im Bereich des Bohrloches arbeitet, während der Toolpusher, ausgestattet mit einem entsprechenden Überwachungssystem, außerhalb der Bohranlage stationiert ist. Bekannte Einrichtungen

zur Überwachung der Bohrlochschließanlagen sind daher mit einem Zentralgerät ausgestattet, von der zwei Steuerverbindungsleitungen ausgehen, die ein Überwachungsgerät für den Driller und ein Hilfs-überwachungsgerät für den Toolpusher beaufschlagen. Von dem Zentralgerät geht ferner eine hydraulische bzw. pneumatische Steuerung aus, wobei die Leitungen über größere Entfernungen geführt werden. Bei den bekannten Fernbedienungen für den speziellen Zweck der Überwachung und Steuerung von Bohrlochschließanlagen werden demnach eine Reihe von Kabeln, Rohren und Schläuchen über größere Entfernungen geführt, wobei sich die bekannten Risiken derartiger Fernleitungen ergeben, die insbesondere in einem Beschädigen (Abreißen, Abquetschen) oder Brandeinwirkungen liegen können.

Bei Anlagen im Flachwassergebiet erstrecken sich die entsprechenden Leitungen über Plattformen und Schwimmkörper, die unerwünschte Hinternisse für den Betrieb im Bereiche der Bohrinsel oder dergleichen sind. Die Überwachungsund Steuerungstafel für den Driller ist außerdem im Bereiche des Bohrloches fest installiert. Im Falle eines Gefahrenzustandes ist der Driller jedoch gezwungen, diesen Standort zu verlassen, so daß die Steuerung der Bohrlochschließanlage nur noch über die HilfsSteuerung des Tool- ' pushers erfolgen kann.

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Es stellt sich damit die Aufgabe, eine Einrichtung zur Fernsteuerung und Überwachung von Bohrlochschließanlagen zu schaffen, bei der unter Einsatz einer Funkfernsteuerung eine sicherere Zusammenarbeit von Toolpusher und Driller, auch bei Feuer- und Ausbruchszuständen_;erhalten bleibt, so daß die Sicherheit insgesamt gegenüber dem Betrieb bekannter Anlagen erhöht ist.

Diese Aufgabe wird gelöst bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art, bei der die Steuerschaltung der Periphereinheit mit einem funkferngesteuerten, die Schaltvorgänge auslösenden Organ verbunden sind, wobei über die Periphereinheit auch Signale kodiert aussendbar sind, die der überwachung der geschalteten Vorgänge dienen. Wenigstens zwei tragbare, gleich ausgestattete Sende- und Empfangsgeräte sind als Zentralsteuerung und Überwachungsvorrichtung vorhanden, mit denen sowohl die Bewegungsvorgänge einzelner Schieber und Schleusen der Periphereinheit der Bohrlochschließanlage über Funksignale einleitbar als auch die Offen-Geschlossen-Zustandssignale der Schieber und Schleusen durch entsprechende Signalanzeigevorrichtungen ablesbar sind.

Diese Einrichtung hat im Gegensatz zu der des Standes der Technik die Eigenschaft, daß die fernsteuerbare

Periphereinheit eingekapselt in der Nähe des Bohrloches eingeordnet werden kann. Lange Hydraulik-Verbindungsleitungen entfallen. Die Periphereinheit kann außerdem so geschützt und eingekapselt sein, daß sie die Gefahrenmomente, wie Feuer- oder Gasausbrüche, zumindest für eine gewisse Zeit zu überstehen vermag. Anstelle der für den Driller und Toolpusher vorgesehenen festinstallierten Anzeige- und Steuertafeln, sowie anstelle des Zentralgerätes treten tragbare Sende- und Empfangsgeräte, die als Transponder ausgebildet sind. In Gefahrenmomenten können sie von der Bohrlochplattform entfernt werden. Selbst bei einem Unglück, das den Driller außer Funktion setzt, ist der Toolpusher in der Lage, alle wesentlichen Notvorgänge zu steuern. Toolpusher und Driller können in der vorgesehenen Arbeitshierarchie jeweils so handeln, daß jede Handlung und jede durch Handlungen erreichte Zustandsänderung der Bohrlochschließanlage in beiden Sende- und Empfangsgeräten ersichtlich ist.

Zwar sind an sich Funkfernsteuerungsanlagen für ver- . · · schiedene Zwecke bekannt, jedoch stellt sich im vorliegenden Falle das besondere Problem, auch bei Arbeitsteilung zwischen Driller und Toolpusher eine sichere Funktion zu ermöglichen und eine höchstmögliche Infor-

mations- und Steuerungssicherheit für Notfälle an Bohrlochschließanlagen sicherzustellen.

Die Bedienungs- und übertragungssicherheit wird dadurch erhöht, daß die beiden tragbaren Sende- und Empfangsgeräte zusätzlich mit einer gegenseitig kompatiblen
Sprechfunkvorrichtung versehen sind.

Die Bedienungssicherheit und der Schutz vor Bedienungsfehlern wird dadurch verbessert, daß die tragbaren Geräte mit einer gesicherten Entriegelungsvorrichtung versehen sind, die vor dem Auslösen eines Öffnungssignales für
einen der Schieber oder Schleusen zu entriegeln ist.
Eine solche Entriegelungsvorrichtung kann sowohl ein elektronischer Schalter als auch eine mechanisch über einen entsprechenden Schalter zu schwenkende Klappe sein, die vor dem Entriegeln abzuheben ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung gemäß Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Die Figuren zeigen im einzelnen:

Figur 1 das Schaltsystem einer Bohrlochschließanlage,

Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines tragbaren Sende- und Empfangsgerätes.

In Figur 1 ist eine Rohrleitung 1 eines Bohrloches dargestellt, die mit einem hydraulisch zu betätigenden Schieber 2 versehen ist, der über wenigstens eine Leitung 3 mit einer Magnetventilanordnung 4 verbunden ist. Der Magnetventilanordnung 4 ist ein funkferngesteuertes, elektro-mechanische Schaltvorgänge bewirkendes Organ 7 zugeordnet. Die elektro-mechanisch zu betätigenden Teile, hier die zur Magnetventilanordnung 4 gehörenden Magnetventile 8, werden aufgrund entsprechender Funksignale gesteuert, die mit Hilfe eines fest installierten Empfängers 10 ausgelöst werden, der dem Organ 7 zugeordnet ist. Derartige Funkfernsteuerungen sind an sich bekannt.

Ferner gehören zum Organ 7 mehrere Druckleitungen, eine druckerzeugende Pumpe, Steuerschaltungen, Ventile und dergleichen (nicht dargestellt), die seine Funktion ermöglichen. Die Teile 4, 7, 8 und 10 sind hinter einer hitze- und druckfesten Abkapselung 6 geschützt angeordnet. Sie bilden eine Periphereinheit 16, die von einem oder mehreren Geräten, wie weiter unten erläutert, gesteuert und überwacht wird. Anstelle einer hydraulischen Steuerung können auch eine elektrische oder

elektro-mechanische Steuerung eingesetzt werden.

Der Rohrleitung 1 ist eine Schließanlage 9 zugeordnet, die auch als blow-out-preventer (B.0.P.) bezeichnet wird. Sie verhindert, daß bei plötzlicher Drucksteigerung ein sogenannter Blow-Out eintritt. Die Schleusen 9¹ der Schließanlage 9, die ähnlich Ventilen arbeiten, sind ebenfalls an entsprechende Magnetventile 8 der Periphereinheit 16 angeschlossen. Die Periphereinheit 16 ist ferner mit einem Sender 30 verbunden, der zustandsanzeigende Signale von der Periphereinheit an eine Überwachungsvorrichtung 12, 13, 14, 15 übermittelt, wie weiter unten erläutert werden wird. Für die Dauerfunktion der Periphereinheit 16 sind ferner Batterien 11 mit Ladegerät innerhalb der Druck- und Hitzeabkapselung 6 vorgesehen.

Zu der Einrichtung zur Fernsteuerung und Überwachung der Bohrlochschließanlage gehören weiterhin zwei tragbare, gleich ausgestattete Sende- und Empfangsgeräte 12, 13 und zwei Empfangsgeräte, nämlich ein funkgesteuerter Indikator 14 für den Toolpusher und eine Anzeigegerät 15 für den Driller. Mit den Sende- und Empfangsgeräten 12, 13 können sowohl die Bewegungsvorgänge einzelner Schieber 2 und Schleusen der Bohrlochschließan-

lage 5 über Funksignale an die Periphereinheit 16 eingeleitet werden, als auch die offenen oder geschlossenen Zustände der Schieber der Schließanlage 9 durch Signalanzeigevorrichtungen ablesbar gemacht werden, für die entsprechende Signale von der Periphereinheit ausgesendet werden.

Die Figur 2 zeigt als Ausführungsbeispiel ein Sende-Empfangsgerät 12, das u. a. mit je fünf Bedienungsschaltern 17, 18 versehen ist, die jeweils sowohl mit grünen bzw. roten Leuchtdioden versehen sind. Die Anzahl der Schalter richtet sich nach der Ventilbestückung der zu bedienenden Schließanlage 9. Eine entsprechende Symbolik für die entsprechenden Schieber in der Rohrleitung bzw. in der Schließanlage 9 sind erkennbar.

Jedes Gerät 12 weist ferner an seiner Oberseite einen Verriegelungsschalter 20 auf, der durch eine schwenkbare, federbelastete Schutzkappe 21 verschließbar ist. Auch das bereits erwähnte Kontrollfeld mit den Bedienungsschaltern 17 und 18 ist durch eine entsprechende Schutzkappe 22 abgeschlossen. Das Gerät ist in einem etwa guaderförmigen Gehäuse untergebracht und trägt an seiner Oberseite außerdem noch eine Antenne 23. Seitlich sind ein Ein-Aus-Schalter 24 und eine Mikrophontaste 25

vorgesehen. Für die Anzeige der Verriegelung der Entlastungsleitung (Choke-Line) ist außerdem noch eine Kontrolleuchte 26 vorgesehen. Beide Sende- und Empfangsgeräte 12, 13 sind gleich ausgestattet und damit auch austauschbar.

Die beiden tragbaren Sende- und Empfangsgeräte 12, 13 sind für den Toolpusher und für den Driller vorgesehen. Der Sender 30 und der Empfänger 10, die Teile der Periphereinheit 16 sind, korrespondieren mit diesen . Geräten. Es können daher zwischen der Periphereinheit 16 und den Geräten 12, 13 sowohl zustandsanzeigende Signale als auch Steuerimpulse ausgetauscht werden.

Die Funktion der Einrichtung sei beispielshaft an einem Ablauf erläutert:

Im geöffneten Zustand aller Schieber und Schleusen leuchten die Dioden der entsprechenden Schalter 17 grün auf. Die Kontrollampe für die Choke-Line leuchtet rot und zeigt damit an, daß die Choke-Line geschlossen ist.

über den Sprechfunk meldet der Toolpusher dem Driller, daß die oberen Schleusen zu schließen und die Choke-Line

zu öffnen sei. Der Toolpusher bestätigt dies und der Driller betätigt den Verriegelungsschalter 20, der durch die Klappe 21 geschützt ist, so daß er nicht aus Versehen betätigt werden kann.

Nach der Entriegelung des Schalters 20 wird durch den Driller die obere rechte Bedienungstaste 18. "Piperams closed" sowie der Ein-Aus-Schalter 24 an der Seite des Gerätes 12 betätigt. Durch diese gleichzeitige Betätigung werden die elektromechanischen Teile des Ventiles in Gang gesetzt und beginnen, dieses zu schließen. Im gleichen Augenblick erlischt auf der gegenüberliegenden Seite die grüne Schalter-Kontrollampe des Schalters 17. für "Pipe-rams open". Dieser Vorgang wird über Funk zum Empfänger des zweiten Handgerätes 13 gemeldet; auch hier erlischt entsprechend die grüne Kontrollampe des Schalters 17... Das entsprechende Signal wird simultan an die Periphereinheit 16 gegeben, wo über elektronische Schaltungen die entsprechenden Magnetventile 8 angesteuert werden. Bei erfolgreicher Operation geht von den Magnetventilen 8 ein Impuls an den Sender 30 an der Periphereinheit 16, der die erfolgreiche Aktion über Funk den beide Sende- und Empfangsgeräten 12, 13 mitteilt. Wenn die rote Kontrollampe des Schalters 18. für "Pipe-rams closed" aufleuchtet, sind Driller und Toolpusher darüber

informiert, daß ζ. B. der Schieber 2 geschlossen ist.

Bei elektrisch operierenden Anlagen wird die Aktion entsprechend dem Sender und Empfänger übertragen, von dem dann wiederum die Rückmeldung erfolgt. Bei NichtAufleuchten einer Kontrollampe an den Sende-Empfangsgeräten 12, 13 ist entweder eine bestimmte Ventilveränderung nicht durchgeführt oder das Gerät 12, 13 ist defekt.

Zusätzlich werden alle Aktionen an den Indikatoren bzw. Anzeigegeräten 14, 15 ebenfalls aufgenommen und angezeigt.

Umgekehrt - wiederum als Beispiel erläutert - werden die entsprechenden Entlastungsleitungen auf gleichem Wege geöffnet. Nach Beendigung aller Aktionen erfolgt die Verriegelung durch Verstellung des entsprechenden Schalters 20 und der Klappe 21.

Anzumerken ist, daß auch der Hydril über das Sende- und Empfangsgerät stufenlos zu öffnen und zu schließen ist. Hierzu ist zur Kontrolle ein über Funkimpulse beaufschlagtes Manometer 28 am Sende- und Empfangsgerät vorgesehen.

Durch die Funkfernsteuerung der Schließ- und Öffnungsfunktionen ergibt sich eine größere Sicherheit, cL-. der-Driller sowohl direkt Aktionen vom Drillerstand durchführen aber auch aus einer sicheren Entfernung wesentliche Vorgänge der Bohrlochschließanlage steuern kann. Die eingebaute Sprechfunkverbindung erlaubt es dem Driller und dem Toolpusher, untereinander Kontakt in einfacher Weise aufzunehmen. Auch sogenannte Katastrophenzustände (Explosion, Brände und ähnliches) lassen die Kommunikation nicht sofort abreißen, wenn es dem Driller gelingt, die Bohrlochplattform mit seinem Gerät zu verlassen.

Die Handgeräte 12, 13 sowie Sender 30 und Empfänger 10 an der Schließanlage selbst sind beispielsweise mit elektronischen Steckkarten bestückt und mit Redundanz bezüglich der Schalteinheiten ausgelegt. Sie sind außerdem so beschaffen, daß anderer Funkverkehr dieses System nicht beeinflussen kann. Das System ist sowohl im On Shore-als auch im Off Shore'-Betrieb verwendbar.

Claims

4 # fl * Patentansprüche :

1. Einrichtung zur Fernsteuerung und Überwachung von Bohrlochschließanlagen für öl- oder Gasbohrungen,

- mit maschinell zu betätigenden Schiebern und/oder Schleusen,

- sowie mit einer die zustandsanzeigenden Signale aufnehmenden überwachungsvorrichtung,

dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltungen der Periphereinheit (16) mit einem funkferngesteuerten, die Schaltvorgänge auslösenden Organ (7) verbunden sind, wobei über die Periphereinheit (16) auch Signale kodiert aussendbar sind, die der Überwachung der geschalteten Vorgänge dienen,

und durch wenigstens zwei tragbare, gleich ausgestattete Sende- und Empfangsgeräte (12; 13), mit denen.sowohl die Bewegungsvorgänge einzelner Schieber

und Schleusen der Bohrlochschließanlage über die Periphereinheit (16) über Funksignale einleitbar als auch die Offen-Geschlossen-Zustandssignale der Schieber und Schleusen durch entsprechende Signalanzeigevorrichtungen (17, 18) ablesbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden tragbaren Sende-- und Empfangsgeräte (12) zusätzlich beide mit einer kompatiblen Sprechfunkvorrichtung versehen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die tragbaren Sende- und Empfangsgeräte (12) mit einer gesicherten Entriegelungsvorrichtung (21 bzw. 22) versehen sind, die vor dem Auslösen eines Signals für eine der Schieber oder Schleusen zu entriegeln sind.