NO144249B - Anordning for aa bestemme avstanden mellom et fast referansepunkt paa et flytende borefartoey og toppen av et stigeroer - Google Patents

Description

Ved utførelse av undersjøisk borearbeide , f.eks. ved boring etter jordolje, er det nødvenidg å ha løpende kjennskap til forskjellige viktige drifteparametere. Da måling av disse parametere fra et flytende borefartøy er betinget av kjennskap til borefartøyets posisjon i forhold til bore-

hullet, er det viktig å bestemme denne posisjon med stor nøyaktighet.

Utstyr for sådan bestemmelse er prinsippielt kjent fra f.

eks. DE-OS 2.254.485 samt US-PS 2.809.436 og 3.259.371, og 3.716.106, men gir ikke alltid den ønskede nøyaktighet i praksis.

Det er derfor et formål for foreliggende oppfinnelse å frembringe en anordning som tillater pålitelig og driftsik-

ker sådan posisjonsbestemmelse med tilstrekkelig måle-nøyaktighet for enhver praktisk anvendelse, idet avstanden mellom et fast referansepunkt på borefartøyet og toppen av et fast stigerør som omslutter borestrengen fra fartøyet til borehullet fastlegges fortløpende ved hjelp av minst to kabler som forbinder stigerørets topp med fartøyets skrog og holdes stramme av kabelvinsjer.

Anordningens særtrekk i henhold til oppfinnelsen består

herunder i at en koblingskrets er anordnet og innrettet for å måle avviklingen av kablene fra vinsjene og omfatter en signalgenerator innrettet for på grunnlag av den målte kabelavvikling å frembringe og avgi et signal som angir avstande) mellom toppen av stigerøret og det faste punkt på fartøyet.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere beskrevet ved hjelp av et utførelseseksempel og under henvisning til de vedføyde teg-ninger, hvorpå: Fig. 1 viser skjematisk et anlegg for boring til sjøs som

omfatter oppfinnelsens anordning , og

Fig. 2 anskueliggjør skjematisk og i større målestokk av-standsbestemmelsen ved hjelp av oppfinnelsens anordning. Fig. 1 viser skjematisk et boreanlegg som omfatter en flytende plattform 10 hvorpå det hviler en.konstruksjon som danner et boretårn eller en derrick 11. Toppblokken 12

i en talje 13 er opphengt i denne konstruksjon ved hjelp av en kompensator 14 som gjør det mulig å kompensere for de vertikale bevegelser av det flytende fartøy, således at taljens toppblokk bibeholdes i mer eller mindre konstant høyde i forhold til bunnen 15 av den vannmasse 16 som fartøyet.flyter på. Løpeblokken 17 i taljen 13, bærer en krok 18, hvori det er opphengt en borestreng 19 bestående av en rekke borestenger med et boreverktøy 20 ved strengens nedre ende. En kabel 21 er ført over taljeblokkene og festet ved sin ene ende til en vinsj 22 samt ved sin annen ende til et fast punkt 23 på borefartøyet.

Den brønn 24 som utgjøres av borehullet er kunstig forlen-get opp til innsiden av det flytende fartøy ved å feste vertikalt til sjøbunnen og i forlengelse av borehullet en rørformet del 25 som danner et stigerør og utgjør føring for borestrengen, idet den øverste del av stigerøret er festet til to kabler 26, 27 eller ståltau, hvorav kabelen 26 er tilsluttet en vinsj 28 med konstant stramning og kabelen 27 er tilsluttet en annen vinsj 29, likeledes med konstant stramning. De to vinsjer er anordnet innbyrdes symmetrisk i forhold til aksen for stigerøret 25, mens en betongmasse 30 holder røret 25 fast ved bunnen 15. Rør-strengen 19 drives i rotasjonsbevegelse ved hjelp av f.eks. et rotasjonsbord 31 som danner et fast punkt som strengen føres gjennom i forhold til fartøyet.

Borefartøyet er utstyrt med en rekke målekretser som sørger for regulering av boreutstyrets fremføringshastig-het. Til disse kretser hører måleinnretninger 32, 33 og 34, hvis målesignaler 42, 43 og 44 kan overføres til en ikke vist reguleringskrets.

I henhold til oppfinnelsen er det videre anordnet en innretning 35 som måler den avstand som skiller toppen av stigerøret -25 fra rotasjonsbordet 31. Denne innretning omfatter to følere for uttrekket av kablene 26 og 27 samt en funksjonsgenerator som beregner den søkte avstand på grunnlag av lengdene av kablene 26 og 27 mellom vinsjen og stigerøret,de avviklede lengder av hver av disse avsnitt samt de respektive plasseringer av vinsjene 28, 29 og rotasjonsbordet 31. Innretningen 35 er tilkoblet en puls-generator 45 som avgir henholdsvis tellepulser eller til-bake-tellingspulser hver gang nevnte avstand varierer med en gitt verdi i den ene eller annen retning, alt etter be-vegelsene av fartøyet i forhold til borehullets akse under påvirkning av bl.a. sjøgang, tidevann samt forandringer i f orankringsst Ulingen.

Fig. 2 viser anordningens geometriske konfigurasjon som gjør det mulig å beregne den avstand som skiller toppen av stigerøret 25 fra det faste punkt som borestrengen 31

føres gjennom, ved måling av de utgitte lengder av kablene 26 og 27 og på grunnlag av de konstante verdier i systemet, idet stigerøret er forbundet med fartøyet over de to kabler 26 og 27 som strammes av vinsjer som gjør det mulig å for-lenge eller forkorte disse kabler i overensstemmelse med fartøyets bevegelser, idet lengdevariasjonene for nevnte kabler frembringer et signal som representerer forandringer i avstanden mellom et fast punkt på fartøyet og toppen av brønnen på sjøbunnen.

Kablene strekkes f.eks. under konstant stramning og føres over føringstrinser. Disse trinser omfatter signalgenera-torer som avgir kodede pulser eller signaler til en funksjonsgenerator, hvis utgangssignal utgjør det nevnte signal som representerer variasjonene i avstanden. Virkemåten er som beskrevet nedenfor i det tilfelle det foreligger to kabler, men det kan også benyttes flere kabler.

Fig. 2 viser to trinser hvis respektive senterakser Q og K

i praksis er innbyrdes adskilt med en avstand på ca. 4 meter. Trinsenes radius R er av størrelsesorden 0,5 m. Borestrengen er ført gjennom et fast punkt P, som vanligvis er sen-trum for rotasjonsbordet og befinner seg vertikalt i forhold til midtpunktet O for avstanden QK og omtrent 2 m fra dette punkt. De kabler som er ført frem til trinsene i punktene C og E forløper rettlinjet over avsnittene C C' og E E1 ,

idet punktene C og E<1>befinner seg diametralt på hver sin side av stigerøret og midtpunktet for avstanden C1 E(er be-tegnet O<1>. I praksis overskrider den vinkel som dannes mellom P O' og P 0, 4° bare under mindre enn 4 % av drifts-tiden og når aldri verdien 8°. Da avstanden E'c'på den annen side har en verdi av størrelsesorden 0,8 m, kan det antas at borestrengens aksel aldri føres langt fra punktet O<1>. Avstanden 00' varierer normalt mellom 6 og 14 m. Under disse forhold kan det vises at det er mulig å gjøre de føl-gende tilnærmede antagelser:

PO* kan erstattes med summen PO" + CO<1>, idet 0" betegner •midtpunktet av avstanden CE og fordi vinkelen P0"0'er til-nærmet 180°. ;Bevegelsen av punktene C og E på trinsene neglisjeres, hvilket nærmere bestemt innebærer at de sirkelinvoluter som beskrives av C og E erstattes med sirkler , idet trinsene antas å være ubevegelige. ;Projeksjonen av C'E'på CE settes lik C1 E1. ;På grunnlag av disse tilnærmelser kan lengden PO beregnes ganske enkelt ved å regne ut lengden av midtlinjen 01 0" for firkanten CC<*>E<1>E og addere en konstant størrelse PO". Den annen tilnærmelse angitt ovenfor rettferdiggjør videre en erstatning av de direkte oppmålte lengder CC<1>og ÉE'med en måling av rotasjonen for de tilsvarende trinser. Som

et resultat av sådanne beregninger oppnås følgende formel:

I stedet for å måle lengdene av de kabler som holder stige-røret, kan separate kabler uten noen holdefunksjon anvendes. Følerne for avvikling av kablene 26 og 27 måler rotasjons-vinklene a og b for føringstrinsene med respektive midt-punkter Q og K,og hvis R er trinsenes radius vil det fore-ligge følgende sammenheng:

I det tilfelle stigerøret holdes av mer enn to kabler, vil

beregningen av avstanden PC være mer komplisert, men like-vel kunne utføres på prinsippielt tilsvarende måte som angitt ovenfor ved hjelp av lignenede tilnærmede antagelser.

Claims (1)

1. Anordning for å bestemme avstanden mellom et fast referansepunkt (31) på et flytende borefartøy og toppen av et fast stigerør (25) som omslutter en borestreng (19) fra fartøyet til et borehull på sjøbunnen (15), idet stigerørets topp ved hjelp av to kabler (26, 27), som stadig holdes stramme av kabelvinsjer (28, 29), er fast forbundet med fartøyets

   skrog (10),

   karakterisert ved at en koblingskrets (35) er anordnet og innrettet for å måle avviklingen av kablene (26, 27) fra vinsjene (28, 29) og omfatter en signalgenerator (45) innrettet for på grunnlag av den målte kabelavvikling å frembringe og avgi et signal som angir avstanden mellom toppen av stigerøret (25) og det faste punkt (31) på fartøyet.