NO129335B

NO129335B -

Info

Publication number: NO129335B
Application number: NO256371A
Authority: NO
Inventors: F C Armistead; P L Paul
Original assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1965-04-29
Filing date: 1971-07-05
Publication date: 1974-04-01

Description

Fremgangsmåte til anbringelse av et flytende fartøy Procedure for placing a floating vessel

i bestemt posisjon i forhold til et punkt under vann. in a specific position relative to a point under water.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte The present invention relates to a method

til anbringelse av et flytende fartøy i bestemt posisjon i forhold til et punkt under vann, og den er særlig tenkt anvendt i forbin- for placing a floating vessel in a specific position in relation to a point under water, and it is particularly intended to be used in connection

delse med arbeid som skal utføres på dypt vann, såsom boring på share with work to be carried out in deep water, such as drilling on

sjøbunnen langt fra land. Ved boring på dypt vann er det for styr- the seabed far from land. When drilling in deep water, it is too

ing av utstyr og verktøy ned til en undervannskilde kjent å benytte styrekabler som strekker seg fra det såkalte brønnhode under vann til borefartøyet. En vesentlig ulempe ved bruk av den kjente anord- ing of equipment and tools down to an underwater source is known to use control cables that extend from the so-called underwater wellhead to the drilling vessel. A significant disadvantage when using the known device

ning er den store avdrift som forårsakes av sterke undervannsstrøm- ning is the large drift caused by strong underwater currents

mer, og som virker på styrekablene og det utstyr som styres langs more, and which acts on the control cables and the equipment that is controlled along

disse, slik at utstyret når det nærmer seg undervannskilden kanskje ikke er i vertikal stilling slik det må være for å kunne,føres på plass. En annen ulempe er de stadige sammenviklinger av kablene på grunn av undervannsstrømmene. these, so that when the equipment approaches the underwater source it may not be in a vertical position as it must be in order to be moved into place. Another disadvantage is the constant entanglement of the cables due to the underwater currents.

Styrekabler tillater bare meget begrenset avdrift av borefartøyet, og man kommer lett utenfor de tillatelige grenser på grunn av vind og storm, som kanskje krever frigjøring av styrekablene fra fartøyet, hvoretter kablene senere må finnes igjen og vikles ut av hverandre. Control cables only allow very limited drift of the drilling vessel, and one easily gets outside the permissible limits due to wind and storm, which may require the release of the control cables from the vessel, after which the cables must later be found and unwound from each other.

Andre styreanordninger enn kabler f.eks. perma-nent anbragte ledninger eller rør som strekker seg mellom undervanns-kildéns brønnhode og borefartøyet er dessuten benyttet, men det har vist seg at slike rør eller ledninger har et betydelig areal som •> påvirkes sterkt av undervannsstrømmer og man får også her ganske betydelig avdrift samtidig med at rørene kan bety en fare for skips-farten, hvis man forlater kilden av en eller annen grunn. Control devices other than cables, e.g. Permanently placed lines or pipes that extend between the wellhead of the underwater source and the drilling vessel are also used, but it has been shown that such pipes or lines have a significant area that is strongly affected by underwater currents and here too you get quite a lot of drift at the same time that the pipes can mean a danger to shipping, if one leaves the source for one reason or another.

Det er også foreslått å benytte energistråler som middel til å lokalisere brønnhoder og annet utstyr på bunnen av sjøen, men heller ikke slike løsninger har vært tilfredsstillende fordi nøyaktigheten blir for liten med vidvinklede energistråler, It has also been proposed to use energy beams as a means of locating wellheads and other equipment on the bottom of the sea, but such solutions have also not been satisfactory because the accuracy is too low with wide-angle energy beams,

når det gjelder posisjonen og smalvinklede stråler er for vanske-lige å finne. when it comes to the position and narrow-angled rays are too hard to find.

Oppfinnelsen går ut på en fremgangsmåte til anbringelse av et fartøy i bestemt posisjon i forhold til et punkt under vann, der det benyttes ultralydutstyr pli sjøbunnen for utsendelse av ultralydstråler som mottas av fartøyet, og fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er kjennetegnet ved at fartøyet bringes opp i nærheten av en bøye som stort sett angir området i nærheten av punktet, hvoretter undervannsutstyr tilføres elektrisk energi for frembringelse av en forholdsvis lavfrekvent vidvinklet ultralydstråle, som er rettet fra utstyret under vann mot overflaten, hvilken ultralydstråle mottas og benyttes til automatisk manøvrer-ing av fartøyet inntil styrken på den mottatte lavfrekvente ultralydstråle er på et maksimum, samtidig med at elektrisk energitil-førsel opprettes for ytterligere undervannsutsstyr for frembringelse av en flerhet av forholdsvis høyfrekvente smalvinklede ultralydstråler, idet fartøyet ved mottagelse av disse manøvreres for å motta hver av de høyfrekvente ultralydstråler med maksimal styrke. The invention concerns a method for placing a vessel in a specific position in relation to a point under water, where ultrasound equipment is used on the seabed to send out ultrasound rays that are received by the vessel, and the method according to the invention is characterized by the vessel being brought up in the vicinity of a buoy which generally indicates the area near the point, after which underwater equipment is supplied with electrical energy to produce a relatively low-frequency wide-angle ultrasound beam, which is directed from the underwater equipment towards the surface, which ultrasound beam is received and used for automatic maneuvering of the vessel until the strength of the received low-frequency ultrasound beam is at a maximum, at the same time that electrical energy supply is created for additional underwater equipment for producing a plurality of relatively high-frequency narrow-angle ultrasound beams, the vessel being maneuvered upon receiving these to receive each of the high-frequency ultrasound surface rays with maximum strength.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene, der : Fig. la og lb skjematisk viser et borefartøy med utstyr for posisjonsbestemmelse av dette i henhold til oppfinnel-sens fremgangsmåte, The invention will be explained in more detail in the following with reference to the drawings, where: Fig. la and lb schematically show a drilling vessel with equipment for determining its position according to the method of the invention,

fig. 2 viser en ultralydanordning sett nedenfra med tilhørende drivmidler, fig. 2 shows an ultrasound device seen from below with associated propellants,

fig. 3 viser, sett nedenfra og helt skjematisk, ultralydanordningen med isointensitetslinjer som representerer lydfeltet rundt ultralydstrålen som treffer mottakeren når anordningen er sentrert på strålen, fig. 3 shows, seen from below and completely schematically, the ultrasound device with isointensity lines representing the sound field around the ultrasound beam that hits the receiver when the device is centered on the beam,

fig. 4 viser det samme som fig. 3, men med iso-intensitetslinjene i lydfeltet for ultralydstrålen mottatt av mottakeranordningen når denne er forskjøvet i forhold til strålen i den retning som er vist, fig. 4 shows the same as fig. 3, but with the iso-intensity lines in the sound field of the ultrasound beam received by the receiving device when it is displaced relative to the beam in the direction shown,

fig. 5 viser en del av et blokkdiagram for vender-innretningen tilhørende ultralydsenderne, anbragt i krafttilførsel-en på fartøyet og plasert på en betjeningstavle, fig. 5 shows part of a block diagram for the turning device associated with the ultrasonic transmitters, placed in the power supply on the vessel and placed on a control board,

fig. 6 viser skjematisk en videreutvikling av anordningen på fig. la og lb., der man ser hvorledes et fartøy kan bringes til å flytte seg fra et par diametralt motstående sendere til et annet par sendere, der senderne er sentrert rundt borehullet, fig. 6 schematically shows a further development of the device in fig. la and lb., showing how a vessel can be made to move from a pair of diametrically opposed transmitters to another pair of transmitters, where the transmitters are centered around the borehole,

fig. 7 viser på samme måte som fig. 6 skjematisk en modifikasjon der man har en ytre sirkel av kontrollpunkter og en indre sirkel av kontrollpunkter, som vist på fig. 6, og fig. 7 shows in the same way as fig. 6 schematically shows a modification where one has an outer circle of control points and an inner circle of control points, as shown in fig. 6, and

fig. 8 viser hvorledes styre- og posisjonsanord-ningen skal anvendes når det benyttes både et borefartøy og en utstyrsbrakett som heises fra denne. fig. 8 shows how the control and positioning device must be used when both a drilling vessel and an equipment bracket that is lifted from it are used.

Når det er mulig er de samme henvisningstall anvendt på samtlige tegninger for like eller tilsvarende deler. Whenever possible, the same reference numbers are used on all drawings for identical or similar parts.

På fig. la er det vist et borefartøy 11 med en sentral brønn lia, gjennom hvilken det stikker et rør 12 enten for boring eller for ettersyn av en undervannskilde 16. In fig. 1a, a drilling vessel 11 is shown with a central well 11a, through which a pipe 12 protrudes either for drilling or for inspection of an underwater source 16.

Utstyret ved kildens hode på sjøbunnen 14 er anbragt rundt borehullet 16 som er boret tidligere og forsynt med en foring 17 som vanligvis er støpt på plass. En hoveddel 21 er an-ordnet i form av en sementblokk med et stort areal som ligger over havbunnen 14 for å hindre at utstyr til borehullet synker i slam eller mudder på havbunnen. Hoveddelen 21 har en gjennomgående åp-ning 22 ved hjelp av hvilken man får.adgang til borehullet- Hoveddelen 21 har i dette, tilfelle et stykke 23 som-stikker opp fra åp-ningen 22 og er rettet mot havoverflaten..Delen 23 har traktform for å lette innføring av utstyr i borehullet. The equipment at the head of the source on the seabed 14 is placed around the borehole 16 which has been drilled previously and provided with a liner 17 which is usually cast in place. A main part 21 is arranged in the form of a cement block with a large area that lies above the seabed 14 in order to prevent equipment for the borehole from sinking into mud or mud on the seabed. The main part 21 has a continuous opening 22 with the help of which you get access to the borehole. In this case, the main part 21 has a piece 23 which sticks up from the opening 22 and is directed towards the sea surface. The part 23 has a funnel shape to facilitate the introduction of equipment into the borehole.

I avstand fra borehullet 16 og også i avstand fra hoveddelen 21 ligger det en ultralydsender 13 som sender ut en stråle 13a. I noen tilfelle kan imidlertid senderen også ligge på delen 21. At a distance from the borehole 16 and also at a distance from the main part 21, there is an ultrasound transmitter 13 which emits a beam 13a. In some cases, however, the transmitter can also be located on section 21.

Senderen kan være av den velkjente type med trans-duktorer for utsendelse av ultralyd etter det magnetostriktive eller piezoelektriske prinsipp. Elektrisk drift av senderen 13 fås ved hjelp av ledninger 15 som strekker seg fra senderen til bøyen 18 som har elektriske koplinger for tilslutning av krafttilførsel og til betjeningstavlen 19 på fartøyet 11. Bøyen er forankret til sjøbunnen nær ved senderen 13 ved hjelp av en line 20, og de elektriske ledninger 15 følger langs forankringslinen. Som et ikke vist alternativ kan de elektriske ledninger være atskilt fra forankringslinen slik at de, når de ikke er elektrisk tilkoplet, kan slippes ned på sjøbunnen under bøyen og heises opp med en line som ved sin øvre ende er forbundet med bøyen. En slik anordning ville beskytte de elektriske ledninger mot unødig bøyningspåkjenninger og slitasje når de ikke er i bruk. Når det er ønskelig å kople til ledningene, trekkes disse opp til overflaten ved hjelp av linen. Kjernefysiske energikilder kunne også benyttes for drift av senderen.. The transmitter can be of the well-known type with transducers for sending ultrasound according to the magnetostrictive or piezoelectric principle. Electrical operation of the transmitter 13 is obtained by means of wires 15 which extend from the transmitter to the buoy 18 which has electrical connections for connecting the power supply and to the control panel 19 on the vessel 11. The buoy is anchored to the seabed close to the transmitter 13 by means of a line 20 , and the electrical wires 15 follow along the anchoring line. As an alternative not shown, the electrical wires can be separated from the anchoring line so that, when they are not electrically connected, they can be dropped to the seabed below the buoy and hoisted up with a line which is connected to the buoy at its upper end. Such a device would protect the electrical wires against unnecessary bending stresses and wear when they are not in use. When it is desired to connect the wires, these are pulled up to the surface using the line. Nuclear energy sources could also be used to operate the transmitter.

En ultralydmottakeranordning er vist ved 24 og . den har drivmidler 56, 57 og 58. An ultrasound receiver device is shown at 24 and . it has propellants 56, 57 and 58.

Som vist på fig. lb er en sender 13 montert i en slingrebøyle 25 som henger i fartøyet 11 og retter en ultralydstråle 13a ned mot ultralydmottakeren 24, som i dette eksempel hvi-ler på havbunnen 14. Senderen drives ved hjelp av en ledning 15a 'fra kraftkilden og kontrolltavlen, mens signalet fra mottakeranordningen 24, etter forsterkning, overføres gjennom en ledning 15b via bøylen.18 til tavlen 19 for riktig styring av drivmidlene 56, 57, 58 som er elektrisk forbundet med tavlen 19 ved hjelp av pas-sende, ikke viste, innretninger...As shown in fig. lb is a transmitter 13 mounted in a sway bar 25 which hangs in the vessel 11 and directs an ultrasound beam 13a down towards the ultrasound receiver 24, which in this example rests on the seabed 14. The transmitter is operated by means of a line 15a 'from the power source and the control board, while the signal from the receiver device 24, after amplification, is transmitted through a line 15b via the bracket 18 to the board 19 for correct control of the drives 56, 57, 58 which are electrically connected to the board 19 by means of suitable, not shown, devices. ..

På samme måte som på fig. la er bøylen 18 forankret til havbunnen ved hjelp av en ankerline 20, og ledningen 15b kan benyttes på samme måte som ledningen 15 når den er atskilt fra ankerlinen. In the same way as in fig. 1a, the hoop 18 is anchored to the seabed by means of an anchor line 20, and the line 15b can be used in the same way as the line 15 when it is separated from the anchor line.

På fig. 2 ser man ultralydmottakeranordningen 24 som har tre mottakertransduktorer 51, 52 og 53. Disse står jevnt fordelt i en sirkel som er konsentrisk med anordningen. Til hver mottaker er det tilknyttet en drivenhet 56, 57 og 58. Hver av enhetene har en motor 61 og propell 62 anbragt i et hus som peker radielt ut og ned fra mottakeranordningen. Den motordrevne propell 62 frembringer en skyvekraft som virker på mottakeranordningen og som er rettet radielt på denne for korrigerende justeringer for innretning eller sentrering av ultralydmottakeren i forhold til ultralydstrålen. Ultralydmottakeren 51, 52 og 53 kan være av en vanlig type for bruk under vann. Ultralydmottakerne som benyttes bør være slik at de kan arbeide innenfor de frekvensområder ultralydsenderne sender ut, f.eks. en frekvens på 1 megacykel/sek. Motorene 61 er■synkronmotorer som benyttes i vanlige servosystemer. Motorene har en rotasjonshastighet som er proporsjonal med det elektriske inngangssignal. Energi tilføres motorene 61 og mottakeren 51, 52 og 53 gjennom en kabel 71 som strekker seg fra tavlen 19 på fartøyet 11 (se fig. la og lb). En ledning 73 fra hver av ultralydmottakerne til hver av motorene fører styresignalet som avledes fra den tilhørende ultralydmottaker. Man vil se at hver av ultralydmottakerne og de tilhørende drivenheter er koplet i en servo-sløyfe som sluttes gjennom den posisjonsbéstemmelse man får ved hjelp av drivenhetene i forhold til den stråle som mottas. Forsterkning kan være nødvendig mellom mottakerne og drivenhetene. Disse forsterkere 51a, 52a og 53a som er tilsluttet ultralydmottakerne 51, 52 og 53 er fortrinnsvis anbragt i selve mottakeranordningen. In fig. 2 shows the ultrasound receiver device 24 which has three receiver transducers 51, 52 and 53. These are evenly spaced in a circle which is concentric with the device. A drive unit 56, 57 and 58 is connected to each receiver. Each of the units has a motor 61 and propeller 62 placed in a housing which points radially out and down from the receiver device. The motor-driven propeller 62 produces a thrust which acts on the receiver device and which is directed radially thereon for corrective adjustments for aligning or centering the ultrasound receiver relative to the ultrasound beam. The ultrasound receiver 51, 52 and 53 can be of a normal type for use under water. The ultrasound receivers used should be such that they can work within the frequency ranges that the ultrasound transmitters emit, e.g. a frequency of 1 megacycle/sec. The motors 61 are ■synchronous motors used in normal servo systems. The motors have a rotation speed that is proportional to the electrical input signal. Energy is supplied to the motors 61 and the receiver 51, 52 and 53 through a cable 71 which extends from the board 19 of the vessel 11 (see fig. la and lb). A line 73 from each of the ultrasound receivers to each of the motors carries the control signal which is derived from the associated ultrasound receiver. You will see that each of the ultrasound receivers and the associated drive units are connected in a servo loop which is concluded through the position determination obtained with the help of the drive units in relation to the beam being received. Amplification may be required between the receivers and the drive units. These amplifiers 51a, 52a and 53a which are connected to the ultrasound receivers 51, 52 and 53 are preferably placed in the receiver device itself.

Under bruk frembringer ultralydmottakerne i mottakeranordningen like sterke elektriske signaler når anordningen er sentrert på ultralydstrålen. Dette vises på fig. 3, der man ser at like lengder på pilene er tegnet i midten av de tre ultralyd-mottakere. Det elektriske signal mates til motoren 61 i den til-hørende drivenhet, og dette frembringer en proporsjonal rotasjonshastighet for den tilhørende propeller slik at man får en tilsvarende sentrerende skyvekraft som virker på mottakeranordningen. Da hvert av de elektriske signaler er like,, vil skyvekraften som frembringes av hver av drivenhetene være like., og som en følge av dette vil mottakeranordningen stå sentrert på ultralydstrålen. De sirkulære linjer 86 som er vist på fig. 3, representerer isointensitetslinjer for ultralydstrålens lydfelt. Man skal merke seg at linjene er tykkere nær sentrum av anordningen.. Dette viser at intensiteten øker mot sentrum og er størst i midten av strålen. During use, the ultrasound receivers in the receiver device produce equally strong electrical signals when the device is centered on the ultrasound beam. This is shown in fig. 3, where you can see that equal lengths of the arrows are drawn in the middle of the three ultrasound receivers. The electrical signal is fed to the motor 61 in the associated drive unit, and this produces a proportional rotation speed for the associated propeller so that a corresponding centering thrust force is obtained which acts on the receiver device. Since each of the electrical signals is equal, the thrust produced by each of the drive units will be equal, and as a result of this the receiver device will be centered on the ultrasound beam. The circular lines 86 shown in FIG. 3, represent isointensity lines for the sound field of the ultrasound beam. It should be noted that the lines are thicker near the center of the device. This shows that the intensity increases towards the center and is greatest in the middle of the beam.

På fig. 4 er de samme isointensitetslinjer 86 tegnet under et forhold der mottakeranordningen er forskjøvet i forhold til ultralydstrålen. Som man vil se er ultralydmottakeren 53 blitt forskjøvet mot sentrum av strålen., og som følge av dette vil pilen 83 i mottakeren 53 bli lenger enn den tilsvarende pil på fig. 3. Størrelsen av intensiteten i strålen er her vesentlig høy-ere enn ved denne mottaker, fordi intensiteten er større i sentrum av strålen som nevnt ovenfor. På samme måte; er lengden av pilen i mottakeren 52 redusert sammenlignet med den tilsvarende pil på fig. 3. Det samme gjelder også pilen 81 sammenlignet med pilen i mottakeren 51. Det større elektriske signal som frembringes av mottakeren 53 vil tilsvarende øke rotasjonshastigheten for pro-pellen 62 på motoren 61 i drivenheten 58 og en tilsvarende større sentrerende skyvekraft vil virke på mottakeranordningen fra denne enhet 58, som da vil søke å sentrere anordningen i forhold til ultralydstrålen. Likeledes vil de nedsatte elektriske signaler fra ultralydmottakerne 51 og 52 føre til en tilsvarende reduksjon av hastigheten på propellene 62 i enhetene 56 og 57. Man skal her merke seg at disse servoanordninger vil søke. å holde mottakeranordningen sentrert i forhold til ultralydstrålen. In fig. 4, the same isointensity lines 86 are drawn under a condition where the receiver device is displaced relative to the ultrasound beam. As will be seen, the ultrasound receiver 53 has been shifted towards the center of the beam, and as a result the arrow 83 in the receiver 53 will be longer than the corresponding arrow in fig. 3. The magnitude of the intensity in the beam is here significantly higher than at this receiver, because the intensity is greater in the center of the beam as mentioned above. Similarly; the length of the arrow in the receiver 52 is reduced compared to the corresponding arrow in fig. 3. The same also applies to the arrow 81 compared to the arrow in the receiver 51. The larger electrical signal produced by the receiver 53 will correspondingly increase the rotational speed of the propeller 62 on the motor 61 in the drive unit 58 and a correspondingly larger centering thrust will act on the receiver device from this unit 58, which will then seek to center the device in relation to the ultrasound beam. Likewise, the reduced electrical signals from the ultrasound receivers 51 and 52 will lead to a corresponding reduction in the speed of the propellers 62 in the units 56 and 57. It should be noted here that these servo devices will search. to keep the receiver device centered in relation to the ultrasound beam.

På fig. 5 blir ultralydsenderen 13 tilført energi fra venderen V som når den er koplet til en lavfrekvent oscillator 63, slutter en elektrisk krets, hvorved ultralydsenderen 13 drives slik at den avgir en forholdsvis lavfrekvent ultralydstråle som In fig. 5, the ultrasound transmitter 13 is supplied with energy from the inverter V which, when connected to a low-frequency oscillator 63, completes an electrical circuit, whereby the ultrasound transmitter 13 is driven so that it emits a relatively low-frequency ultrasound beam which

er rettet mot havoverflaten. Venderen V vil når den er koplet til høyfrekvensoscillatoren. 64, drive ultralydsenderen 13 s^ik at den avgir høyfrekvente ultralydstråler som er rettet mot havflaten. Mottakeranordningen 24 som er tilsluttet ultralydsenderen 13 er istand til å bli påvirket av den lavfrekvente ultralydstråle, og den kan også påvise det tilnærmede sentrum åv strålen. Det skal påpekes at lokalisering av borehullet også kan foregå ved hjelp åv is aimed at the sea surface. The inverter V will when connected to the high frequency oscillator. 64, operate the ultrasound transmitter 13 so that it emits high-frequency ultrasound rays which are directed towards the sea surface. The receiver device 24 which is connected to the ultrasound transmitter 13 is able to be affected by the low-frequency ultrasound beam, and it can also detect the approximate center of the beam. It should be pointed out that locating the borehole can also be done with the help of

en egen ultralydsender for utsendelse av en forholdsvis lav ultra-lydfrekvens nær ved kilden eller borehullet, i tillegg til de forholdsvis høyfrekvente ultralydsendere. Når en egen ultralydsender benyttes til frembringelse av den forholdsvis lavfrekvente ultralydstråle, kan mottakeranordningen som er tilsluttet de forholdsvis høyfrekvente ultralydsendere benyttes som detektoranordninger for den forholdsvis lavfrekvente lydstråle eller en egen mottakeranordning kan benyttes. a separate ultrasound transmitter for sending out a relatively low ultrasound frequency close to the source or borehole, in addition to the relatively high frequency ultrasound transmitters. When a separate ultrasound transmitter is used to produce the relatively low-frequency ultrasound beam, the receiver device which is connected to the relatively high-frequency ultrasound transmitters can be used as detector devices for the relatively low-frequency sound beam or a separate receiver device can be used.

For å lokalisere et undervannsborhull må bore-skipet 11 finne bøyen 18 som er forankret i nærheten av borehullet. Ved boring på store dybder vil bøyen drive av i ganske stor ut-strekning og vil derfor ikke kunne angi om borehullets utstyr befinner seg like under. De elektriske koplinger mellom bøyen og fartøyet foretas og lydsenderen settes i drift slik at en lavfrekvent ultralydstråle frembringes og rettes mot havoverflaten. Bore-fartøyet 11 manøvreres inntil man får et maksimum i den mottatte intensitet, noe som viser at man befinner seg i midten eller i nærheten av midten av ultralydstrålen som mottas av mottakeranordningen 24. Deretter koples ultralydsenderen om til høyfrekvensdrift, og høyfrekvensstrålen vil da ligge innenfor mottakerområdet for mottakeranordningen 24 som sammen med sine drivenheter bringer far-tøyet til å manøvrere slik at det låser seg til strålen. Fartøyet er nu nøyaktig plasert i forhold til det på forhånd bestemte under-vannspunkt. To locate an underwater borehole, the drillship 11 must find the buoy 18 which is anchored near the borehole. When drilling at great depths, the buoy will drift over a fairly large area and will therefore not be able to indicate whether the borehole's equipment is just below. The electrical connections between the buoy and the vessel are made and the sound transmitter is put into operation so that a low-frequency ultrasound beam is produced and directed towards the sea surface. The drilling vessel 11 is maneuvered until a maximum is reached in the received intensity, which shows that one is in the middle or close to the middle of the ultrasound beam received by the receiver device 24. The ultrasound transmitter is then switched to high-frequency operation, and the high-frequency beam will then lie within the receiver area for the receiver device 24 which, together with its drive units, causes the vessel to maneuver so that it locks onto the beam. The vessel is now precisely positioned in relation to the predetermined underwater point.

De forholdsvis lavfrekvente ultralydbølger har tilbøyelighet til å spre seg ut i en vidvinklet stråle i vann. En slik stråle har således ved havoverflaten en diameter som avhenger av dimensjonene av senderen, den utsendte frekvens og dybden senderen ligger i. Disse faktorer virker også på intensiteten i lyd-bølgen. The relatively low-frequency ultrasound waves tend to spread out in a wide-angle beam in water. Such a beam thus has a diameter at the sea surface which depends on the dimensions of the transmitter, the emitted frequency and the depth the transmitter is located in. These factors also affect the intensity of the sound wave.

Det har vist seg at for en sirkulær stempelsender med radius R, vil den halve toppvinkel A for den konus innenfor hvilken omtrent all lyd med hastighet V og frekvens F ligger, være gitt ved formelen : It has been shown that for a circular piston transmitter with radius R, the half apex angle A for the cone within which approximately all sound with speed V and frequency F lies, will be given by the formula:

I norsk patent nr. 122.967 er virkningene av frekvens, dybde og intensitet behandlet. In Norwegian patent no. 122,967, the effects of frequency, depth and intensity are treated.

Fig. 6 viser hvorledes utførelsesformene på fig. la og lb kan anvendes når fartøyet 11 skal forflyttes fra å være i flukt med et par diametralt motstående sendere, f.eks. senderne 13, til å være i flukt med et annet par sendere hvis vær og vindforhold krever dette. Senderne ligger i diametrale par og er betegnet som a, a1, b, b' etc. Figuren viser en situasjon der fartøyet er rettet inn på paret c, c<1> og nu trenger å bli rettet inn med d og d<1.> Energitilførselen til senderne c og c' er nettop avbrutt, og energi sendes nu til d, d" som antydet med de stiplede linjer som representerer de konuser av ultralydenergi som står sentralt på senderne d og d'. På grunn av virkemåten for mottakeranordningene og deres tilhørende drivenheter som beskrevet ovenfor, er det klart at baugen av skipet nær c nu forflyttes mot d og akterenden nær c<1> forflyttes mot d', som antydet med pilene på denne figur. Når således vind og vær forandrer retning/ slik at fartøyet bør ligge i en annen retning ..på havflaten, vil dette kunne oppnås uten at fartøyet beveger seg vékk fra sin posisjon rett over borehullet på havbunnen. Fig. 6 viser at ved å avbryte krafttilførselen til det benyttede par av sendere og ved å kople inn tilstøtende par av sendere, kan den som har kommando på fartøyet dreie dette om brønnen midtskips til en ny stilling eller til den nye stilling etter den annen inntil den beste innretning er funnet, og samtidig vil fartøyet ligge i flukt med borehullet , slik at brønnen midtskips vil ligge rett over dette. Fig. 6 shows how the embodiments of fig. la and lb can be used when the vessel 11 is to be moved from being flush with a pair of diametrically opposed transmitters, e.g. the transmitters 13, to be flush with another pair of transmitters if weather and wind conditions require this. The transmitters are located in diametrical pairs and are designated as a, a1, b, b' etc. The figure shows a situation where the vessel is aligned with the pair c, c<1> and now needs to be aligned with d and d<1. > The energy supply to the transmitters c and c' has just been interrupted, and energy is now sent to d, d" as indicated by the dashed lines representing the cones of ultrasonic energy that are centrally located on the transmitters d and d'. Due to the operation of the receiver devices and their associated drives as described above, it is clear that the bow of the ship near c is now moved towards d and the stern near c<1> is moved towards d', as indicated by the arrows in this figure. Thus, when wind and weather change direction/ so that the vessel should lie in a different direction ..on the sea surface, this can be achieved without the vessel moving away from its position directly above the borehole on the seabed. Fig. 6 shows that by interrupting the power supply to the used pair of transmitters and by connecting into adjacent pairs of transmitters, the one who has comm ando on the vessel turn this about the well amidships to a new position or to the new position after the other until the best arrangement is found, and at the same time the vessel will lie flush with the borehole, so that the well amidships will lie directly above it.

Fig. 7 viser en ytterligejre utvikling av den ut-førelsesform som er vist på fig. 6. Et større antall ultralydsendere er her anbragt langs en sirkel som vist, med det resultat at i stedet for et antall atskilte styrepunkter over tilhørende sendere har man en sammenhengende sirkel, det vil si, en styrering i stedet for en sirkulær rekke styrepunkter. Fartøyets mottakeranordninger er anbragt på samme måte som tidligere i forhold til den sentrale brønn med det resultat at fartøyet fritt kan rette seg inn selv i en hvilken som heist retning som det måtte være be-hov for, diktert av vind og vær, samtidig med at man hele tiden forblir låst, slik at hver mottakeranordning ligger direkte over en del av ringen av ultralydenergi fra senderne. Dette system kan gjøres ennå sikrere ved bruk av en annen sirkeil med et lite antall sendere i en annen .radius enn radius for den sammenhengende ring av ultralydenergi. Mottakeranordningene som låses til den sammen- Fig. 7 shows a further development of the embodiment shown in fig. 6. A larger number of ultrasound transmitters are here arranged along a circle as shown, with the result that instead of a number of separate control points over associated transmitters, one has a continuous circle, that is, a control ring instead of a circular series of control points. The vessel's receiving devices are arranged in the same way as before in relation to the central well, with the result that the vessel can freely orient herself in any hoisted direction that may be needed, dictated by wind and weather, at the same time that one remains locked at all times, so that each receiving device lies directly over part of the ring of ultrasonic energy from the transmitters. This system can be made even more secure by using another circuit with a small number of transmitters in a different radius than the radius of the continuous ring of ultrasonic energy. The receiver devices that lock to the

hengende ring behøver bare ha to mottakere på tvers av ringen, hanging ring need only have two receivers across the ring,

idet deres funksjon bare er å sørge for korrigering av fartøyets posisjon i radialretningen. Den annen sirkel som har det lille antall sendere, styrer et par mottakeranordninger som er anbragt på fartøyet, og disse mottakeranordninger har også to ultralyd-mottakere, hver, med mottakerne anbragt på hver sin side av en radius til ringen, idet deres funksjon er å sørge for korrigering av fartøyets posisjon bare i asimut. as their function is only to ensure correction of the vessel's position in the radial direction. The second circle, which has the small number of transmitters, controls a pair of receiver devices placed on the vessel, and these receiver devices also have two ultrasound receivers, each, with the receivers placed on opposite sides of a radius of the ring, their function being to ensure correction of the vessel's position only in azimuth.

Fig. 8 viser en kombinasjon av det som er beskrevet under henvisning til fig. la og lb med det som er beskrevet i norsk patent nr. 122.967. Fig. 8 shows a combination of what is described with reference to fig. la and lb with what is described in Norwegian patent no. 122,967.

Det samme fartøy, ultralydsender og mottaker The same vessel, ultrasound transmitter and receiver

med tilhørende drivenheter, bøyer, forankringsline, betjeningstavle og ledninger for styring av fartøyet er her vist med de samme henvisningstall, og man ser også borehullet og utstyret rundt dette på samme måte som på fig. la og lb. with the associated drive units, buoys, anchor line, control panel and cables for steering the vessel are shown here with the same reference numbers, and you can also see the borehole and the equipment around it in the same way as in fig. let and lb.

I tillegg til dette er det på hoveddelen 21 anbragt ultralydsendere 27 og 28 svarende til senderen 13. Senderne 27 og 28 er anbragt på hoveddelen like langt fra den traktformede del 23 og på motstående sider av denne på samme diameter. Man skal merke seg at lydsenderne 27 og 28, selv om de er vist med like store avstander fra delen 23, kan ha forskjellige avstander fra denne og ligge på forskjellige diametere. Den elektriske energi for senderen 27 tilføres gjennom ledninger 29 og 32. En ledning er for forholdsvis høyfrekvent ultralydenergi til senderen 27, mens den annen ledning er for forholdsvis lavfrekvent ultralydenergi med det for-mål som er forklart tidligere. Driften av senderen 28 kommer i stand ved hjelp av en ledning 34 som sammen med ledningene 29 og 32 er utført som en flerlederkabel 36. Denne kabel strekker seg mellom borehullets utstyr og bøyen 31. Bøyen er beregnet på å ha en elektrisk tilkopling som forbinder flerlederkabelen 36 til en ytterligere flerlederkabel 41 som strekker seg mellom bøyen 31 og far-tøyet 11, slik at man kan få forbindelser til kontrolltavlen 30 og kraftkilden 72. Det finnes også en kopling mellom tavlene 19 og 30. In addition to this, ultrasonic transmitters 27 and 28 corresponding to the transmitter 13 are placed on the main part 21. The transmitters 27 and 28 are placed on the main part equidistant from the funnel-shaped part 23 and on opposite sides of this at the same diameter. It should be noted that the sound transmitters 27 and 28, although they are shown with equal distances from the part 23, can have different distances from this and lie on different diameters. The electrical energy for the transmitter 27 is supplied through lines 29 and 32. One line is for relatively high-frequency ultrasound energy to the transmitter 27, while the other line is for relatively low-frequency ultrasound energy with the purpose explained earlier. The operation of the transmitter 28 is made possible by means of a wire 34 which, together with the wires 29 and 32, is designed as a multi-conductor cable 36. This cable extends between the borehole equipment and the buoy 31. The buoy is designed to have an electrical connection that connects the multi-conductor cable 36 to a further multi-conductor cable 41 which extends between the buoy 31 and the vessel 11, so that connections can be made to the control board 30 and the power source 72. There is also a connection between the boards 19 and 30.

Lydsenderne 27 og 28 har hver en diameter på omtrent 25 cm. De er beregnet på å kunne arbeide ved omtrent 1 mega-cykel/sek. Denne kombinasjon av transduktorstørrelse og frekvens frembringer en lydenergi som er godt samlet, det vil si, at man får smalvinklede lydstråler som er rettet fra utstyret ved borehullet til havoverflaten. På overflaten ligger borefartøyet klart til å senke ned et styrerør 42 ved hjelp av en kran 43 ombord. Man skal merke seg at utstyret som skal innføres i borehullet ikke nødvendigvis krever et styrerør, og således kan utstyr såsom en borestreng eller annet verktøy senkes-ned og styres av lydstyre-anordningen direkte uten noe rør. En utstyrsbrakett 46 er festet nær den nedre ende av styrerøret 42. Utstyrsbraketten 46 kan svare til de som allerede er i bruk ved dypvannsboring, bortsett fra de endringer ved endene som er nødvendige når man utelater de vanlige styreliner-og tilpasser braketten til å bli styrt av lyd-styreanordningene. Braketten 46 har mottakeranordninger 47 og 48 ved hver ende. Disse anordninger 47 og 48 svarer til anordningen 24 og er innrettet til å lokalisere og stå sentrert på lydstrålen som frembringes av senderne 27 og 28. Utstyret som skal ledes ned til undervannshullet festes til styrebraketten i et punkt mellom mottakeranordningene 47 og 48, svarende til posisjonen for den traktformede del.23, i forhold til senderne 27 og 28. Når således mottakerne 47 og 48 er i posisjon direkte i sentrum av de respek-tive lydstråler, vil styrebraketten være riktig plasert, det vil si, at utstyret som bæres av braketten 46 står vertikalt over den traktformede del 23 ved undervannshullet, slik at innføring av det utstyr braketten bærer kan foregå. The sound transmitters 27 and 28 each have a diameter of approximately 25 cm. They are designed to be able to work at approximately 1 mega-cycle/sec. This combination of transducer size and frequency produces sound energy that is well collected, that is to say, you get narrow-angled sound beams that are directed from the equipment at the borehole to the sea surface. On the surface, the drilling vessel is ready to lower a guide pipe 42 with the help of a crane 43 on board. It should be noted that the equipment to be introduced into the borehole does not necessarily require a control pipe, and thus equipment such as a drill string or other tool can be lowered and controlled by the sound control device directly without any pipe. An equipment bracket 46 is attached near the lower end of the guide pipe 42. The equipment bracket 46 may be similar to those already in use in deep water drilling, except for the changes at the ends which are necessary when omitting the usual guide lines-and adapting the bracket to be steered of the sound control devices. The bracket 46 has receiver devices 47 and 48 at each end. These devices 47 and 48 correspond to the device 24 and are arranged to locate and be centered on the sound beam produced by the transmitters 27 and 28. The equipment to be guided down to the underwater hole is attached to the guide bracket at a point between the receiver devices 47 and 48, corresponding to the position for the funnel-shaped part 23, in relation to the transmitters 27 and 28. Thus, when the receivers 47 and 48 are in position directly in the center of the respective sound beams, the guide bracket will be correctly positioned, that is, the equipment carried by the bracket 46 stands vertically above the funnel-shaped part 23 at the underwater hole, so that the equipment carried by the bracket can be introduced.

Det program som følges ved kombinasjonen på fig. 8 begynner hovedsakelig med en gjentagelse av de trinn som er forklart ovenfor i forbindelse méd figurene la og lb. Etter at far-tøyet har kommet i riktig posisjon i forhold til undervannspunktet, f.eks. et borehull.på havbunnen og etter at man har funnet bøyen, kan utstyret ved borehullet drives elektrisk fra kraftkilden ombord, idet denne har elektriske forbindelser til borehullet via koplingsanordningene i bøyen 31. Om det ønskes kan tilførselen av elektrisitet til borehullet føre til frembringelse av en forholdsvis lavfrekvent, vidvinklet .ultralydstråle sem strekker seg fra utstyret ved borehullet mot havflaten som tilfellet er på fig. la, og etter at denne er mottatt manøvreres fartøyet inntil mari loka-liserer strålens midtpunkt. Deretter blir den lavfrekvente vidvinklede ultralydbølge erstattet av et antall høyfrekvente, smalvinklede .ultralydbølger . Utstyret som skal senkes fra fartøyet bringes i riktig posisjon i forhold til de nevnte høyfrekvente smalvinklede ultralydstråler, slik at hver stråle separat mottas og utstyret kan da senkes ned og føres inn i borehullet. Under nedsenkningen manøvreres utstyret slik at det holder seg i riktig posisjon i forhold til de høyfrekvente ultralydstråler, hvorved innføring av utstyret i borehullet kan foregå. The program that is followed by the combination in fig. 8 essentially begins with a repetition of the steps explained above in connection with figures la and lb. After the far-cloth has arrived in the correct position in relation to the underwater point, e.g. a borehole. on the seabed and after the buoy has been found, the equipment at the borehole can be powered electrically from the power source on board, as this has electrical connections to the borehole via the coupling devices in the buoy 31. If desired, the supply of electricity to the borehole can lead to the generation of a a relatively low-frequency, wide-angle ultrasound beam that extends from the equipment at the borehole towards the sea surface, as is the case in fig. la, and after this has been received, the vessel is maneuvered until the mari locates the center of the beam. The low-frequency, wide-angle ultrasound wave is then replaced by a number of high-frequency, narrow-angle ultrasound waves. The equipment to be lowered from the vessel is brought into the correct position in relation to the aforementioned high-frequency narrow-angle ultrasound beams, so that each beam is received separately and the equipment can then be lowered and guided into the borehole. During the immersion, the equipment is maneuvered so that it remains in the correct position in relation to the high-frequency ultrasound beams, whereby introduction of the equipment into the borehole can take place.

Det er her beskrevet og vist hvorledes et flytende fartøy med tilhørende utstyr kan manøvreres til og holdes i posisjon over et fast punkt ved hjelp av en ultralydstråle som er fastlagt i retning og som samvirker med en kontinuerlig arbeidende, automatisk regulering som er følsom overfor variasjoner i ultralydstrålens intensitet. Dessuten er det vist og beskrevet hvorledes utstyr som fartøyet har med seg kan senkes ned og styres inn i et borehull på havbunnen etter de samme prinsipper som innebærer bruk av ultralydstråler og automatisk styring. It is described and shown here how a floating vessel with associated equipment can be maneuvered to and held in position over a fixed point by means of an ultrasound beam which is fixed in direction and which cooperates with a continuously working, automatic regulation which is sensitive to variations in intensity of the ultrasound beam. In addition, it is shown and described how equipment that the vessel carries can be lowered and steered into a borehole on the seabed according to the same principles which involve the use of ultrasound beams and automatic steering.

Claims

Procedure for placing a floating vessel in a specific position in relation to a point under water, characterized in that the vessel is brought up near a buoy (18) which largely indicates the area near the point, after which underwater equipment (13) is supplied with electrical energy for producing a relatively low-frequency wide-angle ultrasound beam which is directed from the underwater equipment towards the surface, which ultrasound beam is received and used for automatic maneuvering of the vessel until the strength of the received low-frequency ultrasound beam is at a maximum, while at the same time electrical energy supply is created for further underwater equipment (27 and 28) for producing a plurality of relatively high-frequency narrow-angle ultrasound beams, the vessel being maneuvered upon receiving these to receive each of the high-frequency ultrasound beams with maximum strength.