EP2450526B1 - Auffangeinrichtung für ein Bohrloch einer Fluidquelle - Google Patents

Auffangeinrichtung für ein Bohrloch einer Fluidquelle Download PDF

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EP2450526B1
EP2450526B1 EP10189806A EP10189806A EP2450526B1 EP 2450526 B1 EP2450526 B1 EP 2450526B1 EP 10189806 A EP10189806 A EP 10189806A EP 10189806 A EP10189806 A EP 10189806A EP 2450526 B1 EP2450526 B1 EP 2450526B1
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EP
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bore hole
blades
blade
base plate
capture device
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EP10189806A
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EP2450526A1 (de
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Valentin Röhm
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Individual
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    • E21B43/01—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells specially adapted for obtaining from underwater installations
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    • E21B31/12—Grappling tools, e.g. tongs or grabs
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/598—With repair, tapping, assembly, or disassembly means
    • Y10T137/5983—Blow out preventer or choke valve device [e.g., oil well flow controlling device, etc.]

Definitions

  • the invention relates to a collecting device for a borehole of a fluid source.
  • oil and / or natural gas is stored in a bubble in the ground.
  • the bladder is under a gas and / or liquid-tight overburden, causing a high pressure in the bladder.
  • oil and / or natural gas it is known to install in the overburden a bore through which access to the bladder is made.
  • a high density drilling fluid is introduced into the well during drilling.
  • the resulting liquid column generates a hydrostatic backpressure which prevents uncontrolled leakage of petroleum and / or natural gas from the bladder.
  • unexpected pressure increases in the bladder may occur.
  • a diving tunnel oil barrier system is described with a diving tunnel oil barrier, which has a plurality of foldable tunnel tunnel oil barrier modules that constantly enclose the well in a circular basic module in the folded state.
  • the diving tunnel oil barrier is deployed by a Aufschwimm ashamed to the sea surface.
  • the object of the invention is to provide a catching device for a borehole of a fluid source, a method for securing the borehole with the catching device and a use of the catching device for securing the borehole, wherein the borehole is redundantly securable with the collecting device in addition to a conventional device.
  • the fluid source well catcher of the present invention includes a base plate anchored to the floor above the wellbore and having a wellbore opening through which fluid may flow from the wellbore, a riser pipe which is locatable above the wellbore well, and a plurality of around the wellbore Borehole opening disposed guide flaps each having a blade, which is pivotable and slidably mounted on the top surface of the base plate such that when the fluid source is normal, the vanes are passive and radially disposed around the wellbore opening on the base plate and away from the wellbore opening and when the fluid source is in an accident condition in which the fluid emerges from the borehole in an uncontrolled manner, the blades are brought to the borehole opening in the active state and projecting upwards from the base plate, and the borehole opening facing longitudinal end of the riser flower-like and overlap each other, whereby fluid flowing out of the borehole opening via the blades are trappable and the riser is derivable.
  • the catcher With the base plate, the catcher can
  • the baseplate could preferably be made in two parts consisting of two halves, with each half being placed on both sides of the wellbore at the bottom to assemble the baseplate, and then the two halves are brought together, thereby forming the baseplate and placing the wellbore opening over the wellbore.
  • the collecting device can be mounted on the borehole even when the fluid source is already in the damaged state.
  • the collecting device can be brought with its divided base plate quasi in the lee of the outflowing fluid laterally to the wellbore, so that the assembly of the base plate halves is accomplished in that zone which is at least affected by the outflowing fluid.
  • the blades each have a hinge for pivoting on the base plate, which is guided horizontally on the base plate in an associated rail of the base plate.
  • the guide plates are arranged to move first from the passive state to the active state upon movement lying horizontally in their associated rail to move to a location that is spaced from the wellbore opening, then at the location persistent to pivot their hinges until the blades of the base plate projecting vertically upwards and are thus erected, and then horizontally to move in their associated rail to the riser.
  • the blades preferably each have a blade surface which is perpendicular to the base plate and the wellbore opening when the blade is upright, and a blade sealing edge defining the blade surface which, when the blades are erected, makes line contact with the blade surface of the immediately adjacent blade causing the blades to be contiguous and total are arranged in a cylindrical shape around the borehole opening.
  • Each blade preferably has a blade rear edge delimiting the blade surface, which is facing away from the blade sealing edge and arranged substantially parallel thereto, wherein the width of the blade surface defined by the blade sealing edge and the blade trailing edge is so large that the guide flaps in the installation position are mutually aligned with their Contact blade sealing edges on the blade surfaces, which is formed by the guide flaps to the well opening a closed cylinder.
  • the course of the rail in the base plate is preferably designed such that when the guide flaps are brought from the installation to the riser, the blade sealing edges always touch the blade surface of the adjacent blade.
  • the curvature of the blade surfaces is preferably designed such that when the guide flaps are brought from the installation to the riser, the blade sealing edges always touch the blade surface of the adjacent blade.
  • the blades are brought from the place of installation into the active state to the borehole opening, the blades form an always dense, cylindrical casing around the borehole opening, since the sealing edges always touch the blade surfaces of their respective adjacent blades.
  • the guide flaps when leading the guide flaps to the riser this from the Guide flaps tightly embraced, whereby the fluid flowing from the well opening is leak-tight and directed directed to the riser.
  • the guide flaps are arranged so that they overlap touching each other, so that the guide flaps adapt to each other during setting up in shape.
  • the blades are made of a flexible material which has correspondingly suitable sliding properties at the points of contact between the blades. It is preferred that at the beginning of the erection of the guide flaps these overlap already on their edges facing the base plate, so that when setting up the guide flaps bring each other in shape.
  • the guide flaps are arranged so that they are free-standing and only when placed in contact with each other. It is possible that the guide flaps have a rigid construction, which gives the guide flaps high strength.
  • the riser preferably has at its the borehole opening facing the longitudinal end of a sleeve of deformable material, which is nestled against the blades in the active state, so that the blades bear against the riser fluid-tight.
  • the material of the sleeve of the blades is plastically deformable when it is applied to the riser. Because the envelope of the blade surfaces is polygonal and not exactly cylindrical in the active state of the blades, gaps would remain between the blades resting against the riser and the riser itself, through which the fluid can flow. With the help of the cuff closing the gaps is accomplished, whereby the fluid flowing out of the well opening is guided via the guide blades without leakage in the riser.
  • the blades are preferably driven by a cable.
  • the blades are driven to be led to the riser by a Schneckenradantrieb.
  • the method of securing the borehole comprises the steps of: anchoring the catcher to the bottom of the fluid source, wherein fluid is flowable through the wellbore aperture of the baseplate; Placing the guide flaps in the passive state, wherein the blades are arranged in a star shape around the well opening on the base plate and moved away from the well opening;
  • the fluid source is in a breakdown condition in which the fluid exits the well uncontrollably, bringing the vanes into the active state, the vanes being brought to the wellbore opening and erected upstanding from the bedplate such that one of the vanes is above the wellbore opening arranged cylinder is formed, which is flowed through by fluid from the wellbore;
  • the blades are potted together, so that the blades are fixed to the riser.
  • the collecting device is equipped with a high structural strength and can withstand the severe mechanical stresses that may occur in the event of an accident. Potting may preferably be accomplished with a thermosetting fluid, such as concrete, or a fabric impregnated with a hardening fluid, which is wrapped around the blades in a band-like manner.
  • the catcher is used to secure the well of a petroleum and / or natural gas source.
  • the retrieval device retrofits a delivery apparatus already installed at the borehole.
  • the advantage of the collecting device according to the invention is, in particular, that all mounting and assembly operations can be carried out independently of the fluid which continues to flow free-turbulently for the time being. Only at the slow closure and thus increasing forwarding of the fluid to the riser, the turbulent flow is continuously transferred into a laminar flow, so that a calmed outflow of the fluid is introduced into the riser. This leads to the reduction of turbulence-induced disturbance forces and thus to the naturally resulting reduction of the mechanical stress of the device.
  • the mounting of the collecting device according to the invention can be mounted when opening the borehole from the beginning, for example, the borehole shutter is mounted together with the collecting device. It is also conceivable to mount the collecting device according to the invention at a later time in order to retrofit the borehole with the collecting device according to the invention. Furthermore, the collecting device according to the invention can be mounted on the wellbore only as soon as the borehole is in the accident state. However, then prevail at the borehole usually conditions in which the mounting of the collecting device according to the invention is more difficult than if the collecting device would have been mounted before the onset of the accident at the well.
  • a collecting direction 1 a riser 2, which has a lower longitudinal end 3 and an upper longitudinal end 4.
  • a sleeve 5 is attached at the lower longitudinal end 3 of the riser pipe 2.
  • a base plate 6 is arranged, to which the riser pipe 2 extends substantially perpendicular.
  • the base plate 6 has an outer edge 7, which is formed substantially circular.
  • a borehole opening 8 is provided in the center of the base plate 6 .
  • the base plate 6 To install the catcher 1 via a borehole (dash-dotted lines) at sea depth, the base plate 6 is to be arranged with its hole 8 hole above the borehole, the base plate 6 is firmly anchored in the ground. If the well bore 8 source is at fault, the wellbore may be larger than the wellbore opening 8.
  • the baseplate 6 is made in two parts with two halves which can be brought separately to the wellbore and firmly connected together to assemble the baseplate 6.
  • the riser pipe 3 is disposed above the borehole opening 8, wherein the center of the borehole opening 8 lies on the axis of the riser 2 and in continuation of an outflow from the damaged borehole.
  • the blade 10 has a rectangular and on its short side concave curved blade surface 11, wherein the guide flaps 9 are arranged around the well opening 8 in the passive state of the catcher 1, that the blades 10 arranged in a star shape around the well opening 8 and lying on the base plate 6 are.
  • the blade surfaces 11 of the blades 10 are in this case arranged facing away from the base plate 6 and point with their longitudinal sides from the well opening 8, wherein the short side of the blade surfaces 11, which faces away from the well opening 8, a blade tip 12 forms.
  • the blades 10 have on their longitudinal sides, which are arranged in the counterclockwise direction, in each case a blade sealing edge 13, wherein the blade sealing edge 13 opposite longitudinal side of the blade surfaces 11 forms a blade rear edge 14.
  • the blade tip 12 facing away from the short side of the blade 10 has a hinge 15 which is formed by two hinge eyes 16 and a hinge bush 17.
  • two stiffening webs 18 are formed on the rear side of the blades facing away from the blade surface 11, which ribs extend over the entire longitudinal side of the blade 10.
  • a plurality of stiffening ribs 19 are provided on the rear side of the blade 10.
  • a rail (not shown) is provided for each guide flap 9, with which each guide flap 9 is longitudinally displaceable on its hinge 15.
  • the rails are formed in the base plate 6 in their course in such a way that the guide flaps 9 from the passive state in the active state and back are transferable.
  • the Worm wheel drives are respectively provided in guide rails, wherein, for example, a rotatable threaded rod is accommodated in each rail, which engages in a thread which is mounted in the hinge 15 engaging in the rail, whereby the guide flap 9 in the rail on the base plate 6 is longitudinally displaceable.
  • the guide flaps 9 In the passive state of the catcher 1 are the guide flaps 9 on the base plate 6, wherein the blade surfaces 11 point upward.
  • the guide flaps 9 in the rails are first to be guided in a star shape and linearly to the drill hole opening 8 in the rails until the guide flaps 9 are in a place of installation.
  • the guide flaps 9 remain and are pivoted about their hinges 15 upwards until the guide flaps 9 project upwardly from the base plate 6 and the blade surfaces 11 are perpendicular to the base plate 6.
  • the adjacent guide flaps 9 touch each other, wherein each blade sealing edge 13 with the blade surface 11 of the adjacent guide flap 9 has a touch contact.
  • the guide flaps 9 are brought into the active state, wherein the guide flaps 9 are brought so far to the riser 2 until the guide flaps lie with their blade surfaces 11 on the sleeve 5 of the riser fluid-tight. Due to the curvature of the blade surfaces 11, this results in a helical path for the guide flaps 9 on the base plate 6, according to which the rails from the installation to the end position of the guide flaps are formed in the active state.
  • the sleeve 5 is made of a plastically deformable material, so that the sleeve 5 when enclosing by the guide flaps 9 is deformed adapted to the envelope of the blade surfaces 11 and have a sealing effect.
  • a cable (not shown) is provided, with which the guide flaps 9 are placed together by means of a rope.
  • the first arranged outside the guide flaps 9 riser 2 is retracted with its lower longitudinal end 3 in the formed by the guide flaps 9 cylinder.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Auffangeinrichtung für ein Bohrloch einer Fluidquelle.
  • In einer Erdöl- und/oder Erdgaslagerstätte liegt Erdöl und/oder Erdgas in einer Blase im Boden eingelagert vor. Häufig befindet sich die Blase unter einem gas- und/oder flüssigkeitsdichten Deckgebirge, wodurch in der Blase ein hoher Druck herrscht. Zum Fördern des in der Blase eingelagerten Erdöls und/oder Erdgases ist es bekannt in dem Deckgebirge eine Bohrung anzubringen, durch die ein Zugang zu der Blase hergestellt wird. Zur Kompensation des hohen Drucks in der Blase wird während der Bohrung eine Bohrflüssigkeit mit einer hohen Dichte in das Bohrloch eingefüllt. Die sich dadurch ergebende Flüssigkeitssäule erzeugt einen hydrostatischen Gegendruck, wodurch ein unkontrolliertes Austreten von Erdöl und/oder Erdgas aus der Blase unterbunden ist. Jedoch kann es beim Bohren und bei der späteren Förderung zu unerwarteten Druckanstiegen in der Blase kommen. Wenn der Lagerstättendruck größer wird als der Gegendruck der Bohrflüssigkeit, kann Erdöl und/oder Erdgas in das Bohrloch eindringen, wobei das Erdöl und/oder das Erdgas die Bohrlochflüssigkeit in Richtung zur Erdoberfläche hin verdrängt und schließlich selbst als Ausbruch die Oberfläche erreicht. Um einen derartigen Ausbruch zu verhindern oder zumindest einzudämmen, muss das Bohrloch schnell verschlossen werden. Hierzu ist es bekannt an dem Bohrlochmund einen Bohrlochverschluss (engl.: blowoutpreventer) anzubringen. Der Bohrlochverschluss ist an dem Bohrloch montiert und fest in dem Boden verankert. Der Bohrlochverschluss weist eine Reihe von kombinierten Absperreinrichtungen auf, die direkt über dem Bohrloch montiert sind.
  • Gelingt es nicht mit dem Bohrlochverschluss den Ausbruch von Erdöl und/oder Erdgas zu stoppen, gelangt Erdöl und/oder Erdgas unkontrolliert an die Erdoberfläche. Das dadurch aus dem Bohrloch austretende Erdgas und/oder Erdöl steht einer Förderung nicht mehr zur Verfügung, wodurch ein wirtschaftlicher Schaden entsteht. Vielmehr wiegt jedoch der Umstand, dass vor allem beim Ausfluss von großen Mengen an Erdöl und/oder Erdgas eine starke Umweltverschmutzung einhergeht, die beträchtliche ökologische Schäden nach sich zieht.
  • Bisher werden Bohrlöcher lediglich mit dem Bohrlochverschluss versehen, wobei bei dessen Versagen eine Havarie eintreten kann. Insbesondere bei Bohrlöchern in der Tiefsee ist es schwierig in großen Tiefen den Bohrlochverschluss zu montieren und noch schwieriger im Havariefall das Bohrloch wieder zu verschließen. Eine zum Bohrlochverschluss redundante Sicherung des Bohrlochs gegen den unkontrollierten Ausbruch von Erdöl und/oder Erdgas ist nicht bekannt.
  • In DE 20 2010 010 994 U1 , welches als nächstliegender Stand der Technik gilt, ist ein Tauchtunnel-Ölsperren-System mit einer Tauchtunnel-Ölsperre beschrieben, die eine Mehrzahl von faltbaren Tauchtunnel-Ölsperrmodulen aufweist, die im gefalteten Zustand in einem kreisringförmigen Grundmodul ständig das Bohrloch umschließen. In einem Havariefall wird die Tauchtunnel-Ölsperre durch eine Aufschwimmhilfe bis zur Meeresoberfläche entfaltet.
  • Aufgabe der Erfindung ist es eine Auffangeinrichtung für ein Bohrloch einer Fluidquelle, ein Verfahren zum Absichern des Bohrlochs mit der Auffangeinrichtung und eine Verwendung der Auffangeinrichtung zum Absichern des Bohrlochs zu schaffen, wobei das Bohrloch mit der Auffangeinrichtung neben einer herkömmlichen Einrichtung redundant absicherbar ist.
  • Die erfindungsgemäße Auffangeinrichtung für ein Bohrloch einer Fluidquelle weist eine Grundplatte, die am Boden über dem Bohrloch verankerbar ist und eine Bohrlochöffnung aufweist, durch die Fluid aus dem Bohrloch strömbar ist, ein Steigrohr, das über der Bohrlochöffnung anordenbar ist, und eine Mehrzahl an um die Bohrlochöffnung angeordneten Führungsklappen jeweils aufweisend eine Schaufel auf, die verschwenkbar und verschiebbar an der Oberseite der Grundplatte derart festgelegt ist, dass, wenn die Fluidquelle im Normalzustand ist, die Schaufeln im Passivzustand sind und dabei sternförmig um die Bohrlochöffnung auf der Grundplatte liegend angeordnet und von der Bohrlochöffnung weggerückt sind, und, wenn die Fluidquelle im Havariezustand ist, bei dem das Fluid unkontrolliert aus dem Bohrloch austritt, die Schaufeln im Aktivzustand an die Bohrlochöffnung herangeführt sowie von der Grundplatte abstehend nach oben aufgestellt sind und das der Bohrlochöffnung zugewandte Längsende des Steigrohrs blütenartig sowie einander sich überlappend umgreifen, wodurch aus der Bohrlochöffnung strömendes Fluid via die Schaufeln auffangbar und das Steigrohr ableitbar ist. Mit der Grundplatte ist die Auffangeinrichtung an dem Bohrloch anbringbar, ohne dass eventuell bereits vorhandene Fördereinrichtungen und Absperrarmaturen abgebaut werden müssen.
  • Die Grundplatte könnte bevorzugt zweiteilig bestehend aus zwei Hälften ausgeführt sein, wobei zum Montieren der Grundplatte am Bohrloch jede Hälfte beidseitig des Bohrlochs am Boden platziert wird und dann die beiden Hälften zusammengeführt werden, wodurch die Grundplatte gebildet wird und die Bohrlochöffnung über dem Bohrloch angeordnet ist. Dadurch kann die Auffangeinrichtung an das Bohrloch auch dann montiert werden, wenn die Fluidquelle sich bereits im Havariezustand befindet. Dabei kann die Auffangeinrichtung mit ihrer geteilten Grundplatte quasi im Windschatten des ausströmenden Fluids seitlich an das Bohrloch herangebracht werden, so dass die Montage der Grundplattenhälften in derjenigen Zone bewerkstelligt wird, die von dem ausströmenden Fluid am wenigstens beeinträchtigt ist.
  • Bevorzugt ist es, dass die Schaufeln zum Verschwenken an der Grundplatte jeweils ein Scharnier aufweisen, das in einer ihr zugeordneten Schiene der Grundplatte horizontal auf der Grundplatte verschiebbar geführt ist. Ferner ist es bevorzugt, dass die Führungsplatten so angeordnet sind, dass sie bei der Bewegung aus dem Passivzustand in den Aktivzustand zuerst liegend in ihrer ihnen zugeordneten Schiene horizontal zu einem Aufstellort zu verschieben, der im Abstand von der Bohrlochöffnung angeordnet ist, dann an dem Aufstellort verharrend um ihre Scharniere zu verschwenken, bis die Schaufeln von der Grundplatte senkrecht nach oben abstehen und dadurch aufgestellt sind, und dann in ihrer zugeordneten Schiene horizontal an das Steigrohr hin zu verschieben sind.
  • Die Schaufeln weisen bevorzugt jeweils eine Schaufelfläche, die bei aufgestellter Schaufel senkrecht zur Grundplatte und der Bohrlochöffnung zugewandt ist, und eine die Schaufelfläche begrenzende Schaufeldichtkante auf, die bei aufgestellten Schaufeln mit der Schaufelfläche der unmittelbar benachbarten Schaufel eine Linienberührung hat, wodurch die Schaufeln aneinandergrenzend und insgesamt zylinderförmig um die Bohrlochöffnung angeordnet sind. Jede Schaufel weist bevorzugt eine die Schaufelfläche begrenzende Schaufelrückkante auf, die der Schaufeldichtkante abgewandt und zu dieser im Wesentlichen parallel angeordnet ist, wobei die von der Schaufeldichtkante und der Schaufelrückkante definierte Breite der Schaufelfläche so groß ist, dass die Führungsklappen im Aufstellort aufgestellt sich gegenseitig mit ihren Schaufeldichtkanten an den Schaufelflächen berühren, wodurch von den Führungsklappen um die Bohrlochöffnung ein geschlossener Zylinder gebildet ist. Der Verlauf der Schiene in der Grundplatte ist bevorzugt derart ausgebildet, dass, wenn die Führungsklappen von dem Aufstellort an das Steigrohr herangeführt werden, die Schaufeldichtkanten stets die Schaufelfläche der benachbarten Schaufel berühren. Die Krümmung der Schaufelflächen ist bevorzugt derart ausgebildet, dass, wenn die Führungsklappen von dem Aufstellort an das Steigrohr herangeführt werden, die Schaufeldichtkanten stets die Schaufelfläche der benachbarten Schaufel berühren. Werden die Schaufeln vom Aufstellort in den Aktivzustand an die Bohrlochöffnung herangeführt, so wird von den Schaufeln eine stets dichte, zylinderförmige Umhüllung um die Bohrlochöffnung gebildet, da die Dichtkanten stets die Schaufelflächen ihrer jeweils benachbarten Schaufeln berühren. Somit wird beim Hinführen der Führungsklappen an das Steigrohr dieses von den Führungsklappen dicht umgriffen, wodurch das aus der Bohrlochöffnung strömende Fluid leckagearm und gerichtet zu dem Steigrohr geführt ist.
  • Während des Aufstellens der Führungsklappen ist es bevorzugt, dass die Führungsklappen so angeordnet sind, dass sie sich gegenseitig berührend überlappen, so dass sich die Führungsklappen während des Aufstellens in ihrer Form untereinander anpassen. Dabei ist es notwendig, dass die Schaufeln aus einem flexiblen Material hergestellt sind, das an den Berührungspunkten zwischen den Schaufeln entsprechend geeignete Gleiteigenschaften hat. Bevorzugt ist es, dass am Beginn des Aufstellens der Führungsklappen sich diese bereits an ihren der Grundplatte zugewandten Rändern überlappen, so dass beim Aufstellen die Führungsklappen sich gegenseitig in Form bringen. Alternativ ist es bevorzugt, dass während des Aufstellens die Führungsklappen so angeordnet sind, dass sie freistehend sind und erst aufgestellt sich gegenseitig berühren. Dabei ist es möglich, dass die Führungsklappen eine steife Konstruktion haben, die den Führungsklappen eine hohe Festigkeit verleiht.
  • Das Steigrohr weist bevorzugt an seinem der Bohrlochöffnung zugewandten Längsende eine Manschette aus verformbarem Material auf, das an die Schaufeln im Aktivzustand angeschmiegt ist, so dass die Schaufeln an dem Steigrohr fluiddicht anliegen. Bevorzugt ist das Material der Manschette von den Schaufeln beim Anliegen derselben an das Steigrohr plastisch verformbar. Dadurch, dass die Einhüllende der Schaufelflächen im Aktivzustand der Schaufeln polygonartig und nicht exakt zylindrisch geformt ist, würden zwischen den an dem Steigrohr anliegenden Schaufeln und dem Steigrohr selbst Lücken verbleiben, durch die das Fluid ausströmen kann. Mit Hilfe der Manschette ist ein Verschließen der Lücken bewerkstelligt, wodurch das aus der Bohrlochöffnung strömende Fluid via die Führungsschaufeln ohne Leckage in das Steigrohr geführt ist.
  • Zum Aufstellen sind die Schaufeln bevorzugt von einem Seilzug angetrieben. Alternativ wäre hierzu ein hydraulischer Antrieb für jede der Führungsklappen denkbar. Ferner ist es bevorzugt, dass die Schaufeln zum Heranführen an das Steigrohr von einem Schneckenradantrieb angetrieben sind.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Absichern des Bohrlochs weist die Schritte auf: Verankern der Auffangeinrichtung am Boden der Fluidquelle, wobei Fluid durch die Bohrlochöffnung der Grundplatte strömbar ist; Bringen der Führungsklappen in den Passivzustand, wobei die Schaufeln sternförmig um die Bohrlochöffnung auf der Grundplatte liegend angeordnet und von der Bohrlochöffnung weggerückt werden; Wenn die Fluidquelle im Havariezustand ist, bei dem das Fluid unkontrolliert aus dem Bohrloch austritt, Bringen der Schaufeln in den Aktivzustand, wobei die Schaufeln an die Bohrlochöffnung herangeführt sowie von der Grundplatte abstehend nach oben aufgestellt werden, so dass von den Schaufeln ein über der Bohrlochöffnung angeordneter Zylinder gebildet wird, der von Fluid aus dem Bohrloch durchströmt wird; Heranführen des Steigrohrs an die Auffangeinrichtung und Einführen des Steigrohrs mit dessen der Bohrlochöffnung zugewandten Längsende in den von den Schaufeln gebildeten Zylinder; Heranführen der Schaufeln an das Steigrohr, so dass das der Bohrlochöffnung zugewandte Längsende des Steigrohrs blütenartig sowie einander sich überlappend von den Schaufeln umgriffen wird, wodurch aus der Bohrlochöffnung strömendes Fluid via die Schaufeln aufgefangen und durch das Steigrohr abgeleitet wird.
  • Bevorzugt werden die Schaufeln miteinander vergossen, so dass die Schaufeln an dem Steigrohr festgelegt sind. Dadurch ist die Auffangeinrichtung mit einer hohen Strukturfestigkeit ausgestattet und kann den eventuell im Havariefall auftretenden starken mechanischen Belastungen widerstehen. Das Vergießen kann bevorzugt mit einem aushärtenden Fluid, beispielsweise Beton, oder einem mit einem aushärtenden Fluid getränkten Textilband bewerkstelligt werden, das um die Schaufeln verbandartig gewickelt wird.
  • Erfindungsgemäß wird die Auffangeinrichtung zum Absichern des Bohrlochs einer Erdöl- und/oder Erdgasquelle verwendet. Hierbei ist es bevorzugt, dass mit der Auffangeinrichtung eine an dem Bohrloch bereits installierte Förderapparatur nachgerüstet wird.
  • Der Vorteil der erfindungsgemäßen Auffangeinrichtung besteht insbesondere darin, dass alle Anbringungs- und Montagevorgänge unabhängig von dem vorerst weiterhin frei turbulent ausströmenden Fluid durchführbar sind. Erst bei der langsamen Schließung und dadurch zunehmenden Hinleitung des Fluids zum Steigrohr wird die turbulente Ausströmung stufenlos in eine laminare Strömung übergeführt, so dass ein beruhigter Ausfluss des Fluids in das Steigrohr eingeleitet wird. Dies führt zur Reduzierung der turbulenzbedingten Störkräfte und somit zur sich natürlich ergebenden Verminderung der mechanischen Beanspruchung der Vorrichtung.
  • Die Montage der erfindungsgemäßen Auffangvorrichtung kann beim Erschließen des Bohrlochs von Beginn an montiert werden, wobei beispielsweise der Bohrlochverschluss zusammen mit der Auffangvorrichtung montiert wird. Es ist ebenso denkbar die erfindungsgemäße Auffangvorrichtung zu einem späteren Zeitpunkt zu montieren, um das Bohrloch mit der erfindungsgemäßen Auffangvorrichtung nachzurüsten. Ferner kann die erfindungsgemäße Auffangvorrichtung an das Bohrloch erst dann montiert werden, sobald das Bohrloch in den Havariezustand geraten ist. Dann herrschen jedoch am Bohrloch in der Regel Bedingungen, bei denen die Montage der erfindungsgemäßen Auffangvorrichtung schwieriger ist, als wenn die Auffangvorrichtung bereits vor Eintreten der Havarie am Bohrloch montiert worden wäre.
  • Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Auffangeinrichtung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1 eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform der Auffangeinrichtung im Passivzustand,
    • Figur 2 eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform der Auffangeinrichtung im Aktivzustand,
    • Figur 3 eine Seitenansicht der Ausführungsform der Auffangeinrichtung im Passivzustand,
    • Figuren 4 und 5 eine Seitenansicht der Ausführungsform der Auffangeinrichtung beim Aufstellen von Führungsklapppen,
    • Figur 6 eine Seitenansicht der Ausführungsform der Auffangeinrichtung mit aufgestellten Führungsklappen im Aufstellort,
    • Figur 7 eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform der Auffangeinrichtung mit aufgestellten Führungsklappen im Aufstellort, wobei ein Steigrohr ausgefahren ist,
    • Figur 8 eine perspektivische Ansicht des Zustands der Ausführungsform der Auffangeinrichtung aus Figur 7, wobei das Steigrohr in die Führungsklappen eingefahren ist, und
    • Figuren 9 bis 12 eine Abfolge von Draufsichten der Ausführungsform der Auffangeinrichtung, wobei die Führungsklappen zu dem Steigrohr hin geführt werden und in Figur 9 die Führungsklappen im Aufstellort angeordnet sind und in Figur 12 die Auffangeinrichtung im Aktivzustand ist.
  • Wie es aus Figuren 1 bis 12 ersichtlich ist, weist eine Auffangrichtung 1 ein Steigrohr 2 auf, das ein unteres Längsende 3 und ein oberes Längsende 4 aufweist. Am unteren Längsende 3 des Steigrohrs 2 ist eine Manschette 5 angebracht. Unterhalb des Steigrohrs 2 ist eine Grundplatte 6 angeordnet, zu der das Steigrohr 2 im Wesentlichen senkrecht verläuft. Die Grundplatte 6 weist einen Außenrand 7 auf, der im Wesentlichen kreisrund ausgebildet ist. Im Zentrum der Grundplatte 6 ist eine Bohrlochöffnung 8 vorgesehen.
  • Zur Installation der Auffangeinrichtung 1 über ein Bohrloch (strichpunktartig angedeutet) in Meerestiefe ist die Grundplatte 6 mit ihrer Bohrlochöffnung 8 über dem Bohrloch anzuordnen, wobei die Grundplatte 6 im Boden fest zu verankern ist. Falls die Quelle der Bohrlochöffnung 8 havariert, kann das Bohrloch größer sein als die Bohrlochöffnung 8. Hierzu ist die Grundplatte 6 zweigeteilt mit zwei Hälften ausgeführt, die separat an das Bohrloch herangebracht werden können und zur Montage der Grundplatte 6 fest miteinander verbunden sind. Das Steigrohr 3 ist über der Bohrlochöffnung 8 angeordnet, wobei das Zentrum der Bohrlochöffnung 8 auf der Achse des Steigrohrs 2 liegt und in Fortsetzung einer Ausströmung aus dem havarierten Bohrloch.
  • Auf der Oberseite der Grundplatte 6 sind fünf Führungsklappen 9 vorgesehen, die jeweils von einer Schaufel 10 gebildet sind. Die Schaufel 10 weist eine rechteckige und über ihre kurze Seite konkav gekrümmte Schaufelfläche 11 auf, wobei die Führungsklappen 9 so um die Bohrlochöffnung 8 im Passivzustand der Auffangeinrichtung 1 angeordnet sind, dass die Schaufeln 10 sternförmig um die Bohrlochöffnung 8 und liegend auf der Grundplatte 6 angeordnet sind. Die Schaufelflächen 11 der Schaufeln 10 sind hierbei von der Grundplatte 6 abgewandt angeordnet und weisen mit ihren Längsseiten von der Bohrlochöffnung 8 ab, wobei die kurze Seite der Schaufelflächen 11, die der Bohrlochöffnung 8 abgewandt ist, ein Schaufelspitze 12 bildet.
  • Die Schaufeln 10 weisen an ihren Längsseiten, die entgegen dem Uhrzeigersinn angeordnet sind, jeweils eine Schaufeldichtkante 13 auf, wobei die der Schaufeldichtkante 13 gegenüberliegende Längsseite der Schaufelflächen 11 eine Schaufelrückkante 14 bildet. Die der Schaufelspitze 12 abgewandte kurze Seite der Schaufel 10 weist ein Scharnier 15 auf, das von zwei Scharnieraugen 16 und einer Scharnierbuchse 17 gebildet ist. An den Scharnieraugen 16 sind an der der Schaufelfläche 11 abgewandten Rückseite der Schaufeln zwei Versteifungsstege 18 ausgebildet, die über die gesamte Längsseite der Schaufel 10 sich erstrecken. Quer zu den Versteifungsstegen 18 sind an der Rückseite der Schaufel 10 eine Mehrzahl an Versteifungsrippen 19 vorgesehen.
  • In der Oberseite der Grundplatte 6 sind für jede Führungsklappe 9 jeweils eine Schiene (nicht gezeigt) vorgesehen, mit der jede Führungsklappe 9 an ihrem Scharnier 15 längsverschiebbar ist. Die Schienen sind in der Grundplatte 6 in ihrem Verlauf derart ausgebildet, dass die Führungsklappen 9 aus dem Passivzustand in den Aktivzustand und zurück überführbar sind. In den Führungsschienen sind jeweils Schneckenradantriebe vorgesehen, wobei beispielsweise in jeder Schiene eine rotierbare Gewindestange untergebracht ist, die in ein Gewinde eingreift, das in dem in die Schiene eingreifenden Scharnier 15 angebracht ist, wodurch die Führungsklappe 9 in der Schiene auf der Grundplatte 6 längsverschiebbar ist.
  • Im Passivzustand der Auffangeinrichtung 1 liegen die Führungsklappen 9 auf der Grundplatte 6, wobei die Schaufelflächen 11 nach oben zeigen. Beim Überführen der Auffangrichtung 1 von dem Passivzustand in den Aktivzustand sind zuerst die Führungsklappen 9 in den Schienen sternförmig und linear an die Bohrlochöffnung 8 so weit heranzuführen, bis die Führungsklappen 9 in einem Aufstellort sind. Im Aufstellort verharren die Führungsklappen 9 und werden über ihre Scharniere 15 nach oben verschwenkt, bis die Führungsklappen 9 nach oben von der Grundplatte 6 vorstehen und die Schaufelflächen 11 senkrecht zur Grundplatte 6 verlaufen. Dabei berühren sich die nebeneinanderliegenden Führungsklappen 9, wobei jede Schaufeldichtkante 13 mit der Schaufelfläche 11 der ihr benachbarten Führungsklappe 9 einen Berührkontakt hat. Durch diesen Zustand der Führungsklappen 9 ist der Radialabstand von der Bohrlochöffnung 8 des Aufstellorts definiert.
  • Vom Aufstellort werden die Führungsklappen 9 in den Aktivzustand gebracht, wobei die Führungsklappen 9 so weit an das Steigrohr 2 herangeführt werden, bis die Führungsklappen mit ihren Schaufelflächen 11 an der Manschette 5 des Steigrohrs fluiddicht anliegen. Beim Heranführen der Führungsklappen 9 an das Steigrohr 2 berühren die Schaufelkanten 13 stets ihre benachbarten Schaufelflächen 11. Aufgrund der Krümmung der Schaufelflächen 11 ergibt sich daraus für die Führungsklappen 9 auf der Grundplatte 6 eine spiralförmige Bahn, gemäß der die Schienen vom Aufstellort zur Endlage der Führungsklappen im Aktivzustand ausgebildet sind.
  • Die Manschette 5 ist aus einem plastisch verformbaren Material hergestellt, so dass die Manschette 5 beim Umschließen durch die Führungsklappen 9 an die Einhüllende der Schaufelflächen 11 angepasst verformt wird und abdichtend wirken.
  • Zum Aufstellen der Führungsklappen 9 im Aufstellort ist ein Seilzug (nicht gezeigt) vorgesehen, mit dem die Führungsklappen 9 mit Hilfe eines Seils gemeinsam aufgestellt werden. Nachdem die Führungsklappen 9 im Aufstellort aufgestellt sind, wird das zunächst außerhalb der Führungsklappen 9 angeordnete Steigrohr 2 mit ihrem unteren Längsende 3 in den von den Führungsklappen 9 ausgebildeten Zylinder eingefahren.
    • Bezugszeichenliste
    1. 1 Auffangeinrichtung
    2. 2 Steigrohr
    3. 3 unteres Längsende des Steigrohrs
    4. 4 oberes Längsende des Steigrohrs
    5. 5 Manschette
    6. 6 Grundplatte
    7. 7 Außenrand der Grundplatte
    8. 8 Bohrlochöffnung
    9. 9 Führungsklappe
    10. 10 Schaufel
    11. 11 Schaufelfläche
    12. 12 Schaufelspitze
    13. 13 Schaufeldichtkante
    14. 14 Schaufelrückkante
    15. 15 Scharnier
    16. 16 Scharnierauge
    17. 17 Scharnierbuchse
    18. 18 Versteifungssteg
    19. 19 Versteifungsrippe

Claims (16)

  1. Auffangeinrichtung für ein Bohrloch einer Fluidquelle, mit einer Grundplatte (6), die am Boden über dem Bohrloch verankerbar ist und eine Bohrlochöffnung (8) aufweist, durch die Fluid aus dem Bohrloch strömbar ist, einem Steigrohr (2), das über der Bohrlochöffnung (8) anordenbar ist, und einer Mehrzahl an um die Bohrlochöffnung (8) angeordneten Führungsklappen (9) jeweils aufweisend eine Schaufel (10), die verschwenkbar und verschiebbar an der Oberseite der Grundplatte (6) derart festgelegt ist, dass, wenn die Fluidquelle im Normalzustand ist, die Schaufeln (10) im Passivzustand sind und dabei sternförmig um die Bohrlochöffnung (8) auf der Grundplatte (6) liegend angeordnet und von der Bohrlochöffnung (8) weggerückt sind, und, wenn die Fluidquelle im Havariezustand ist, bei dem das Fluid unkontrolliert aus dem Bohrloch austritt, die Schaufeln (10) im Aktivzustand an die Bohrlochöffnung (8) herangeführt sowie von der Grundplatte (6) abstehend nach oben aufgestellt sind und das der Bohrlochöffnung (8) zugewandte Längsende (3) des Steigrohrs (2) blütenartig sowie einander sich überlappend umgreifen, wodurch aus der Bohrlochöffnung (8) strömendes Fluid via die Schaufeln (10) auffangbar und das Steigrohr (2) ableitbar ist.
  2. Auffangeinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Schaufeln (10) zum Verschwenken an der Grundplatte (6) jeweils ein Scharnier (15) aufweisen, das in einer ihr zugeordneten Schiene der Grundplatte (6) horizontal auf der Grundplatte (6) verschiebbar geführt ist.
  3. Auffangeinrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Führungsklappen (9) so angeordnet sind, dass sie bei der Bewegung aus dem Passivzustand in den Aktivzustand zuerst liegend in ihrer ihnen zugeordneten Schiene horizontal zu einem Aufstellort zu verschieben, der im Abstand von der Bohrlochöffnung (8) angeordnet ist, dann an dem Aufstellort verharrend um ihre Scharniere zu verschwenken bis die Schaufeln (10) von der Grundplatte (6) senkrecht nach oben abstehen und dadurch aufgestellt sind, und dann in ihrer zugeordneten Schiene horizontal an das Steigrohr (2) hin zu verschieben sind.
  4. Auffangeinrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Schaufeln (10) jeweils eine Schaufelfläche (11), die bei aufgestellter Schaufel (10) senkrecht zur Grundplatte (6) und der Bohrlochöffnung (8) zugewandt ist, und eine die Schaufelfläche (11) begrenzende Schaufeldichtkante (13) aufweisen, die bei aufgestellten Schaufeln (10) mit der Schaufelfläche (11) der unmittelbar benachbarten Schaufel (10) eine Linienberührung hat, wodurch die Schaufeln (10) aneinandergrenzend und insgesamt zylinderförmig um die Bohrlochöffnung (8) angeordnet sind.
  5. Auffangeinrichtung gemäß Anspruch 4, wobei jede Schaufel (10) eine die Schaufelfläche (11) begrenzende Schaufelrückkante (14) aufweist, die der Schaufeldichtkante (13) abgewandt und zu dieser im Wesentlichen parallel angeordnet ist, wobei die von der Schaufeldichtkante (13) und der Schaufelrückkante (14) definierte Breite der Schaufelfläche (11) so groß ist, dass die Führungsklappen (9) im Aufstellort aufgestellt sich gegenseitig mit ihren Schaufeldichtkanten (13) an den Schaufelflächen (11) berühren, wodurch von den Führungsklappen (9) um die Bohrlochöffnung (8) ein geschlossener Zylinder gebildet ist.
  6. Auffangeinrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Verlauf der Schienen in der Grundplatte (6) derart ausgebildet ist, dass, wenn die Führungsklappen (9) von dem Aufstellort an das Steigrohr (2) herangeführt werden, die Schaufeldichtkanten (13) stets die Schaufelfläche (11) der benachbarten Schaufel (10) berühren.
  7. Auffangeinrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei die Krümmung der Schaufelflächen (11) derart ausgebildet ist, dass, wenn die Führungsklappen (9) von dem Aufstellort an das Steigrohr (2) herangeführt werden, die Schaufeldichtkanten (13) stets die Schaufelfläche der benachbarten Schaufel berühren.
  8. Auffangeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Führungsklappen (9) so angeordnet sind, dass sie sich während des Aufstellens gegenseitig berührend überlappen, so dass sich die Führungsklappen (10) während des Aufstellens in ihrer Form untereinander anpassen.
  9. Auffangeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Führungsklappen (9) so angeordnet sind, dass sie während des freistehend sind und erst aufgestellt sich gegenseitig berühren.
  10. Auffangeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Steigrohr (2) an seinem der Bohrlochöffnung (8) zugewandten Längsende (3) eine Manschette (5) aus verformbaren Material aufweist, das an die Schaufeln (10) im Aktivzustand angeschmiegt ist, so dass die Schaufeln (10) an dem Steigrohr (2) fluiddicht anliegen.
  11. Auffangeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Schaufeln (10) zum Aufstellen von einem Seilzug angetrieben sind.
  12. Auffangeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die die Schaufeln (10) zum Heranführen an das Steigrohr (2) von einem Schneckenradantrieb angetrieben sind.
  13. Verfahren zum Absichern eines Bohrlochs einer Fluidquelle, mit den Schritten:
    Verankern einer Auffangeinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 am Boden einer Fluidquelle, wobei Fluid durch die Bohrlochöffnung (2) der Grundplatte (6) strömbar ist;
    Bringen der Führungsklappen (9) in den Passivzustand, wobei die Schaufeln (10) sternförmig um die Bohrlochöffnung (8) auf der Grundplatte (6) liegend angeordnet und von der Bohrlochöffnung (8) weggerückt werden;
    Wenn die Fluidquelle im Havariezustand ist, bei dem das Fluid unkontrolliert aus dem Bohrloch austritt, Bringen der Schaufeln (10) in den Aktivzustand, wobei die Schaufeln (10) an die Bohrlochöffnung (8) herangeführt sowie von der Grundplatte (6) abstehend nach oben aufgestellt werden, so dass von den Schaufeln (10) ein über der Bohrlochöffnung (8) angeordneter Zylinder gebildet wird, der von Fluid aus dem Bohrloch durchströmt wird;
    Heranführen des Steigrohrs (2) an die Auffangeinrichtung (1) und Einführen des Steigrohrs (2) mit dessen der Bohrlochöffnung (8) zugewandten Längsende (3) in den von den Schaufeln (10) gebildeten Zylinder;
    Heranführen der Schaufeln (10) an das Steigrohr (10), so dass das der Bohrlochöffnung (8) zugewandte Längsende (3) des Steigrohrs (2) blütenartig sowie einander sich überlappend von den Schaufeln (10) umgriffen wird, wodurch aus der Bohrlochöffnung (8) strömendes Fluid via die Schaufeln (10) aufgefangen und durch das Steigrohr (2) abgeleitet wird.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 13, mit dem Schritt: Miteinander Vergießen der Schaufeln (10), so dass die Schaufeln (10) an dem Steigrohr (2) festgelegt werden.
  15. Verwenden einer Auffangeinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Absichern eines Bohrlochs einer Erdöl- und/oder Erdgasquelle.
  16. Verwenden der Auffangeinrichtung (1) gemäß Anspruch 15, wobei mit der Auffangeinrichtung (1) eine an dem Bohrloch bereits installierte Förderapparatur nachgerüstet wird.
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