Pierwszenstwo: 04. XII 1964 Francja Opublikowano: 28. VI. 1967 53268 KI. 5 MKP E 21 b UKD Wspóltwórcy wynalazku: Pierre Grolet, Pierre Moulin, Jean Parola Wlasciciel patentu: Institut Francais du Petrole des Carburants et Lubri- fiants, Rueil-Malmaison (Francja) Urzadzenie podwodne do wiercen rdzeniowych Wynalazek niniejszy dotyczy urzadzenia, prze¬ znaczonego do wiercen rdzeniowych w dnie mor¬ skim, ponizej wierzchniej warstwy zlozonej z osa¬ du, szlamu lub kruchego materialu.Wynalazek dotyczy w szczególnosci wiercen pod¬ wodnych wykonywanych przy pomocy aparatu wiertniczego wyposazonego w narzedzie zawiera¬ jace rdzeniówke napedzana elektrycznym silnikiem glebinowym.Urzadzenie wedlug wynalazku zawiera podstawe zlozona z czwórnogu, która zawiesza sie do liny nosnej w celu opuszczania urzadzenia z powierz¬ chni wody na dno, na którym urzadzenie spoczywa w sposób stateczny.Poza tym urzadzenie do podwodnych wiercen rdzeniowych zawiera gietki przewód wiertniczy, zwijany na bebnach zamocowanych na podstawie, przy czym przewód wiertniczy swym wolnym kon¬ cem polaczony jest z aparatem wiertniczym, który zawiera silnik glebinowy i zakonczony jest wiert¬ niczym narzedziem rdzeniowym dalej urzadzenie to zawiera, równiez zamocowane na podstawie, prowadnice dla tego aparatu wiertniczego nad dnem morskim, zespól pomp pluczkowych, urza¬ dzenie sterujace do opuszczania z bebnów gietkie¬ go przewodu wiertniczego w dno morskie w cza¬ sie postepu rdzeniówki, oraz zawiera co najmniej jedna line — oddzielna lub nie od wyzej wymie¬ nionej liny nosnej, która zawiera przewody ele¬ ktryczne silowe, kontrolne i sterownicze, polaczo- 10 19 20 23 30 ne ze zródlem energii elektrycznej i do, pulpitu kontrolnego i sterowniczego umieszczonego w cze¬ sci instalacji nadwodnej.Na rysunku uwidoczniony jest przyklad wyko¬ nania urzadzenia wedlug wynalazku, na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie do wiercen rdzenio¬ wych podwodnych w rzucie pionowym czesciowo w widoku schematycznym; fig. 2 — widok z lewej strony tego urzadzenia, a fig. 3 przedstawia sche¬ matycznie uklad sterowania zapuszczania i pod¬ noszenia gietkiego przewodu wiertniczego zwija¬ nego na bebnie.Urzadzenie do wiercen rdzeniowych wedlug wy¬ nalazku, przedstawione na fig. 1 i 2, zawiera pod¬ stawe zlozona z czterech nóg A, B, C, D przegubo¬ wo polaczonych miedzy soba w 1 i 2 i zakonczo¬ nych plytami oporowymi osadzonymi przegubowo na osi prostopadlej do osi podluznej odpowied¬ niej nogi, przy czym plyty oporowe spczywaja na dnie morskim 3.Aby zapobiec wyboczeniu czwórnogu, jego nogi sasiadujace polaczone sa miedzy soba pretami la¬ czeniowymi 4, 5, 6 i 7.Podstawa polaczona jest z instalacja nadwodna lina 24, która umozliwia opuszczanie lub podno¬ szenie urzadzenia do wiercen rdzeniowych.Rdzeniówke 8 umieszcza sie na przedluzeniu aparatu wiertniczego skladajacego sie w tym przy¬ padku z zespolu narzedzia 8 z silnikiem glebino¬ wym 9, który w podanym przykladzie jest silni- 53268.3 , ;;:. kiem elektrycznym, lecz moze byc równiez turbina napedzana strumieniem wody pod cisnieniem.Silnik glebinowy 9 napedzajacy narzedzie 8 znaj¬ duje sie na koncu gietkiego przewodu wiertnicze¬ go 10, który przechodzi przez krazek zwrotny 11 i nawija sie na bebnie 12 umiejscowionym poni¬ zej krazka 11.Odleglosc pomiedzy podstawa czwórnogu i pod¬ stawa krazka zwrotnego 11 jest nieco wieksza niz dlugosc aparatu wiertniczego 8—9. V ten sposób, zabezpiecza sie aparat 8—9 wewnatrz podstawy czwórnogu," przed i pó wierceniu, to znaczy w cza¬ sie zapuszczania i podnoszenia urzadzenia wiertni- czego pomiedzy dnem a instalacja nadwodna.Górne czesci nóg A } B sa polaczone na stale z belkami a i b, na których zamocowana jest os 13 krazka 11, przy czym belki te sa ruchome, a ich dlugosc i ksztalt mogai byc dobrane wedlug po¬ trzeby na dopasowanie Wysokosci osi 13 ponad dno w stosunku do dobranej dlugosci aparatu wiert¬ niczego 8—9. Dlugosc ta ograniczona jest jedynie potrzebami statecznosci i roboczymi zestawu.Krazek zwrotny oraz beben 12 moga obracac sie swobodnie dookola poziomych i równoleglych wal¬ ków 13 i 14 zamocowanych na podstawie urzadze¬ nia, przy czym przez walek 14 przechodzi otwór osiowy 21.Urzadzenie zawiera ponadto uklad prowadnic 15 i 16 do prowadzenia aparatu wiertniczego 8 i 9 w kierunku praktycznie pionowym, zespól pomp pluczkowych (silnik 17, pompa 18) zasilajacy pluczka,, narzedzie do wiercen rdzeniowych 8 za posrednictwem gitekiego przewodu 10 oraz prze¬ wodu osiowego znajdujacego sie w stojanie sil¬ nika 9. ' Zespól pluczkowy jest korzystnie zamocowany do nogi A podstawy, a wylot pompy za posrednic¬ twem przewodu 19 i wirujacego lacznika 20 laczy sie z otworem osiowym 21 walka 14, w którym znajduje sie wylot koncówki 29 gietkiego prze¬ wodu 10.Zasilanie w energie elektryczna silnika 17 wy¬ konuje sie z instalacji nadwodnej za posrednic¬ twem przewodów zawartych w kablu 23 polaczo¬ nych ze zródlem pradu na powierzchni, przy czym kabel moze byc niezalezny od liny nosnej 24.Silnik glebinowy 9 napedzajacy rdzeniowe na¬ rzedzie wiercace 8, w przypadku gdy jest hydrau¬ liczny, napedzany jest strumieniem wody pod cis¬ nieniem wyplywajacym z zespolu pluczkowego (17, 18), którego moc dostosowuje sie tak, aby pluczce nadac odpowiednio cisnienie do napedzania na¬ rzedzia.W przykladzie wykonania, silnik glebinowy 9 jest silnikiem elektrycznym, zasilanym energia ele¬ ktryczna w ukladzie trójfazowym przy pomocy przewodów wtopionych w plaszczu przewodu giet¬ kiego 10, przy czym przewody elektryczne sa po¬ laczone na koncówce 22 , przewodu wiertniczego oraz w przestrzeni otworu osiowego 21 do trzech pierscieni kolektorowych C2, C2, C3 izolowanych wzgledem siebie i nasadzonych na osi 14 bebna.Na tych pierscieniach slizgaja sie odpowiednio trzy szczotki bi, b2, b3, polaczone z wlasciwym pierscieniem kolektorowym. 53268 4 Pierscienie kolektorowe i dodatkowe szczotki, takie jak szczotka b4, przewidywane sa do wyko¬ nania polaczen przewodów obwodów kontrolnych i sterowniczych zawartych w kablu 23 i im odpo- 5 wiadajacych przewodowi wtopionych w plaszczu przewodu wiertniczego.Zespól szczotka — kolektor umieszczony jest w szczelnej obudowie zamknietej, pokrywa 25, któ¬ ra zdjeto dla jasnosci rysunku ha fig. 1. io . Zwijanie i rozwijanie gietkiego przewodu wiert¬ niczego 10 na bebnie 12 kontrolowane jest przez uklad 26 tworzacy moment napedowy lub hamu¬ jacy na wale 27 zakonczonym slimakiem, który napedza kolo zebate, sztywno osadzone na wale 14 15 bebna 12.Przyklad wykonania ukladu 26 umozliwiajacego kontrole zwijania i rozwijania gietkiego przewo¬ du wiertniczego 10, jest przedstawiony schema¬ tycznie na fig. 3, przy czym uklad ten umozliwia ?o równiez ponowne zwiniecie gietkiego przewodu.Na fig. 3 przedstawiony jest beben 12 i jego os 14, kolo zebate 28 scentrowane i zaklinowane na tej ósi, oraz walek 27 zaopatrzony na swym koncu w slimak zazebiajacy sie z kolem zeba- 25 tym 28).Walek 27, który moze dostarczac badz moment napedowy badz hamujacy za pomoca klasycznego ukladu sprzezenia 30, polaczony jest z walkiem wyjsciowym 39 przekladni zmniejszajacej 31 na- 30 pedzanej silnikiem elektrycznym, którego os 40 obraca sie z predkoscia znacznie wieksza niz pred- kos osi 27.Uruchomienie silnika elektrycznego 29 umozli¬ wia, po pierwsze z uwagi na duze przelozenie 85 przekladni 31, a po drugie na sprzezenie slimak — kolo zebate 28, zarówno zwijanie gietkiego prze¬ wodu wiertniczego jak i wywieranie znacznej si¬ ly na wiencu bebna 12 nawet przy malej mocy (na przyklad 3 KM) silnika elektrycznego 29; 43 Silnik 29 sluzy do nawijania przewodu po za¬ konczeniu wiercenia lub w kazdej chwili, gdy wymagana jest ta czynnosc.Rozwijanie gietkiego przewodu wiertniczego do¬ konuje sie normalnie pod wplywem ciezaru wlas- « nego aparatu wiertniczego 8, 9, do którego ciezaru dochodzi stopniowo ciezar rosnacy gietkiego prze¬ wodu rozwijanego.W celu uzyskania odpowiedniej predkosci poste¬ pu wiercenia rdzeniowego, nalezy sprawdzac na- 50 turalna predkosc opadu przewodu wiertniczego.W tym celu, w czasie wiercenia silnika 29 nie zasila sie, lecz walkowi 40 tego silnika przyklada sie moment hamujacy w sposób jak nizej opisany.Silnik 36, slabej mocy na przyklad 1 KM, na- 55 pedza z duza predkoscia za pomoca jego walka wyjsciowego 35, tarcze 34, która wiruje naprzeciw drugiej tarczy 33 nie polaczonej sztywno z tar¬ cza 34, lecz sztywno polaczonej z walkiem 40 za posrednictwem klasycznego ukladu sprzezenia 32. 60 Kierunek wirowania walka 35 jest przeciwny do kierunku wirowania walka 40, wtedy gdy gietki przewód wiertniczy rozwija sie pod wplywem cie¬ zaru aparatu wiertniczego 8, 9.Znany uklad 37 pozwala zamieniac wedlug po- 65 trzeby sprzezenie sprzegla elektromagnetycznego53268 i i pomiedzy tarczami 33 i 34 przez regulacje nateze¬ nia pradu przeplywajacego przez uzwojenie. Uklad 37 jak równiez silniki 29 i 36 zasilane sa w ener¬ gie elektryczna z powierzchni przy pomocy prze¬ wodów zawartych w kablu 23.Jasne jest, ze brak pradu w uzwojeniach ukla¬ du 37 powoduje równiez brak sprzezenia pomiedzy tarczami 33 i 34 i tym samym w zespole walków 27, 3$, 40 i w walku 35.W czasie wiercenia jest zasilany energia ele¬ ktryczna silnik 36 a niie silnik 29, przy czym re¬ gulacja natezenia pradu przeplywajacego przez uz¬ wojenia ukladu 37 pozwala na dopasowanie sprze¬ zenia pomiedzy tarczami 33 i 34, co powoduje, ze na wiencu bebna 12 pojawia sie sila hamujaca o zwrocie przeciwnym do sily stycznej wytwarza¬ nej ciezarem wlasnym aparatu wiertniczego 8—9, oraz przez czesc przewodu wiertniczego 10, która juz rozwinela sie i która dazy do rozwiniecia tego gietkiego przewodu wiertniczego.Sila hamowania, nastawna na pulpicie sterow¬ niczym umiejscowionym na powierzchni przez re¬ gulacje natezenia pradu przeplywajacego przez sprzegajace uzwojenie ukladu 37, pozwala na ste¬ rowanie z powierzchni predkoscia postepu rdze- niówki w gruntach podwodnych.Jezeli silnikiem glebinowym jest silnik elektry¬ czny, mozna regulowac natezenie pradu w ukla¬ dzie 37, w zaleznosci od natezenia pradu pobie¬ ranego przez silnik glebinowy napedzajacy aparat.Uklad automatycznego sterowania wedlug zna¬ nego rodzaju moze umozliwic calkowita automa¬ tyzacje wiercenia rdzeniowego.Silnik 36 przeznaczony normalnie do hamowania w czasie wiercenia, jak opisano wyzej, moze byc jednoczesnie zasilany z uzwojeniem przyrzadu 37 i z silnikiem 29 w czasie ponownego nawijania, przy czym sprzezenie pomiedzy walkami 35 i 40 regulowane jest za posrednictwem ukladu 37.Walki te, majace wtedy ten sam kierunek wi¬ rowania, beda wspóldzialaly z silnikiem 29 w cza¬ sie nawijania przewodu wiertniczego na bebnie.Dodatkowy uklad 38 umieszczony jest na zespo¬ le walków. Jest to znany hamulec elektromagne¬ tyczny, który w stanie normalnym jest scisniety dzialaniem sprezyn, poniewaz wtedy urzadzenie jest zasilane energia elektryczna.Gdy uklad 38 jest zacisniety, hamuje on wiro¬ wanie zespolu walków i zapobiega tym samym kazdemu niespodziewanemu i naglemu rozwinie¬ ciu gietkiego przewodu wiertniczego w czasie za¬ puszczania lub podnoszenia calego urzadzenia wiertniczego pomiedzy dnem a powierzchnia wody.Obwód zasilajacy uklad 38 moze byc najkorzys¬ tniej wykonany w ten sposób, ze zasilanie w ener¬ gie elektryczna któregokolwiek z silników 29 lub 36 powoduje równoczesnie zasilanie ukladu 38, a tym samym odblokowanie hamulca.W niektórych przypadkach moze okazac sie ko¬ rzystne udzielenie pomocy w rozwinieciu gietkie¬ go przewodu wiertniczego 10, który normalnie roz¬ wija sie sam pod wplywem sil ciezkosci dzialaja¬ cych na dolna jego czesc juz rozwinieta. W tym celu, kierunek wirowania silników 29 i 36 moze byc zmieniony, na przyklad przez zmiane kierunku przeplywu pradu zasilajacego: PL