DE3414032A1

DE3414032A1 - Unterwasserlehre zum bohren von bohrloechern fuer die ausbeutung von kohlenwasserstoffhaltigen lagerstaetten

Info

Publication number: DE3414032A1
Application number: DE19843414032
Authority: DE
Inventors: Leonardo Venedig/Venezia Beghetto; Giovanni Arsie Belluno Padovan
Original assignee: Tecnomare SpA
Current assignee: Tecnomare SpA
Priority date: 1983-04-18
Filing date: 1984-04-13
Publication date: 1984-10-25
Also published as: IT1172825B; NO169025B; NO841514L; FR2546961B1; NL8401203A; BR8401917A; US4687062A; CA1246440A; DE3414032C2; FR2546961A1; GB2138472A; NO169025C; ES532157A0; OA07708A; GB2138472B; IT8384110A0; ES8507217A1

Description

Unterwasserlehre zum Bohren von Bohrlöchern für die Ausbeutung von kohlenwasserstoffhaltigen Lagerstätten

Die Erfindung betrifft eine Unterwasserbohrlehre oder Schablone zum Bohren von Bohrlöchern, die der Ausbeutung von Kohlenwasserstofflagerstätten unter dem Meeresboden dienen. Eine solche Bohrlehre soll es ermöglichen, Unterwasserbohrlöcher in direkter, wirtschaftlicher und zeitsparender Weise unter Benutzung einer Konstruktion geringen Gewichtes durchzuführen, die sich leicht bezüglich des Meeresbondens einnivellieren läßt und an den darunter befindlichen Boden durch einzementierte Festmachepfähle befestigt ist.

Auf dem Gebiet der Ausbeutung unter dem Meeresboden befindlicher kohlenwasserstoffhaltiger Lager oder Ablagerungen sind diese besonderen Systeme, sog. frühe Produktionssysteme, bereits bekannt. Sie bestehen darin, daß auf dem Meeresboden, eine lange Zeit vor dem Aufbau von Plattform und Bohrgestell eine Unterwasserstruktur oder eine Bohrlehre vorgesehen wird, die mit sog. Bohrlochschlitzen ausgestattet ist, durch welche die Bohrlöcher gebohrt werden, so daß, wenn Plattform und Bohrgestell vervollständigt und installiert sind, mit der Produktion sofort begonnen werden kann, wobei die größtmögliche Anzahl von Bohrlöchern vorher gebohrt wird. Die Fachausdrücke für Bohrlehre sind "tenplate" und für die zur Niederbringung des Bohrlochs angeordneten Schlitze "well slots".

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Arten submariner Bohrlehrengekannt, die am Meeresboden durch Befestigungspfähle befestigt sind, die deren Stabilität sicherstellen. Solche Bohrlehren können eine variierende Anzahl von "well slots" aufweisen; ihre Form und Abmessungen hängen ab von den Anforderungen an das verwendete Ausbeutungsoder Produktionssystem.

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Es handelt sich aber normal erweis ei um schwere Konstruktionen, da sie sämtliche Lasten aufnehmen müssen, die aus den Produktionssäulen und den Unterwasserabsperrventilen herrühren; sie müssen ausreichend stark sein, um diese Lasten auszuhalten und gleichzeitig flexibel sein (festigkeitskompatibel), so daß sie auf die Prcduktionskolonne-verankerungssäulen den größtmöglichen Anteil der Last übertragen. Um darüber hinaus den ungünstigsten Belastungszustand zu identifizieren, um die Konstruktion zu bemessen, wird es notwendig, die möglichen Folgen des Bohrens der verschiedenen Bohrlöcher zu analysieren oder eine Folge vorher festzulegen, die der Bohroperator befolgen muß.

Eine Strukturanalyse bringt auf jeden Fall durch die Folge der verschiedenen Phasen beim Bohren für jedes einzelne Bohrloch und im Hinblick auf die Reihenfolge des Bohrens erheblich gesteigerte Berechnungszeiten und gesteigerte Kosten zur Festlegung des Gesamtsystems mit sich.

Da aber eine der Grundforderungen an solch ein frühes Produktionssystem darin besteht, Bohrlehren zu verwenden, um die größtmögliche Anzahl von Bohrlöchern zu bohren, während die verbleibenden Komponenten des Ausbeutungssystems (Plattform, Deck, Bohrgestell etc.) ausgelegt und gebaut werden, wird durch die Verwendung der neuartigen Bohrlehren die Zeit für die Auslegung und Berechnung, Konstruktion und die Installation der Bohrlehre auf ein Minimum reduziert.

Ist ein weicher, schlammiger oder unebener Meeresuntergrund vorhanden, so wird es auch notwendig, besondere Nivelliersysteme vorzusehen, wenn die installierte Konstruktion dauernd in horizontaler Lage verbleiben soll, so daß die Vertikalität der Produktionssäule - während der einzelnen Bohrschritte gesteuert werden kann. Allerdings sind die Bohrlehren bei den bekannten Systemen mit einer Reihe von Schwierigkeiten, was die angesprochenen Problems angeht, behaftet-, insbesondere:

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Ι - erhöhtes Gewicht der Bohrlehre und relativ lange Auslegungszeiten, was zu einem negativen Einfluß auf die Vorgänge des Konstruierens und Installierens der Bohrlehre führt;

- die Tatsache, daß die Bohrfirma notwendigerweise eine

bestimmte vorher festgelegte Arbeitsfolge einhalten muß; - und daß Nivelliervorgänge auf dem Meeresgrund sich als kompliziert und teuer -erweisen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei geringem Gewicht der Bohrlehre die Nivelliervorgänge zu beschleunigen und von der strikten Folge der Arbeitsvorgänge freizukommen.

Erreicht wird dies bei einer Bohrlehre auf dem Meeresgrund zum Bohren von Bohrlöchern für die Ausbeutung von Kohlenwasserstoff lagerstätten, wobei die Bohrlehre variable Abmessung und Form aufweist und so in der Lage sein soll, eine Anpassung an beliebige Abstände und beliebige Anzahlen von Bohrlöchern herbeizuführen und die gleichzeitig am Meeresboden durch Verankerungspfahle verankert und mit geeigneten Bohrlochschlitzen, sog. "well slots" versehen ist, dadurch,

daß die vertikale Zwangsführung oder Abspannung zwischen der Bohrlehre und den Bohrlochschlitzen (well slots) oder zwischen diesen well slots und der Verankerungssäule der Produktionskolonne oder zwischen der Bohrlehre und ihren Gründungspfählen aus einem flexiblen Element besteht, welches es ermöglicht, daß die auf der Bohrlehre ruhenden Gewichte allein auf das Gewicht der Verankerungssäulen reduziert werden. Dies führt zu einer Gewichtsverminderung der Bohrlehre selbst. Die Bohrlehre ist darüber hinaus mit einem besonderen Nivelliersystern versehen, das zwischen den Verankerungspfählen und den jeweiligen Bohrschlitzen oder Führungsrohren wirkt. Dieses System ermöglicht es, daß die Bohrlehre auf einem Meeresgrund verschiedenartigster Ausbildung installiert werden kann, da das Nivelliersystem aus Bewegungseinrichtungen besteht, die innerhalb oder außerhalb der Pfähle angeordnet werden können oder auf den

Führungsrohren oder Bohrschlitzen oder auf der Bohrlehre. Voraussetzung hierfür ist lediglich, daß sie zwischen der Bohrlehre und den zugehörigen Gründungspfählen wirken, so daß das notwendige Nivellieren erfolgen kann.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung soll nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in

Fig. 1 eine Ansicht der Ausführungsform mit den Einzelheiten nur einer der Produktionskolonnen und nur einer der Verankerungspfähle und des Ni ve Hier systems;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Konstruktion;

Fig. 3 eine beispielsweise Ausführungsform des

Nivelliersystems; und

Fig. 4 ein typisches Detail der Bohrlochschlitze oder Führungsrohre (well slots) der Produktionskolonne.

Die beispielsweise Ausführungsform beschreibt eine Submarine oder Unterwasserbohrlehre, deren Abmessungen völlig ohne Wichtigkeit sind, da die infrage kommende Bohrlehre in der Lage ist, sich an einen beliebigen Abstand und eine beliebige Anzahl von Bohrlöchern anzupassen. Sie wird in den Meeresgrund durch Verankerungs- oder Moori.ngspfähle 1 verankert und ist mit einer gewissen Anzahl von Bohrlochschlitzen "well slots" 2 zum Installieren der Verankerungssäulen 3 und der Produktionssäulen 4 versehen. Die Nivellier- arbeiten an der Bohrlehre nach dem Bohren und dem Einzementieren der Gründungspfähle 1 wird durchgeführt, indem man das in Fig. 3 gezeigte System zur Anwendung bringt. Das Nivelliersystem befindet sich im oberen Teil des Gründungspfahls 1 der Bohrlehre und besteht aus einem Hubsystem 5 (Winde, an Stellzylinder oder dergleichen), das/einer Seite an.eine Membran 6 innerhalb jedes Gründungspfahls befestigt ist und mit seinem freien Ende zweckmäßig durch Führungen 7 in seiner Längsbewegung geführt ist und mit einem Anschlag

zusammenwirkt, der fest mit dem Führungsrohr oder Rohrlochschlitz des Gründungspfahls verbunden ist. Ist die Nivellierung abgeschlossen, so wird das System mit den üblichen Materialien 10 auszementiert, wobei die üblichen Zementiertechniken zur Anwendung kommen. Das Hubsystem braucht nicht notwendigerweise als Lastträgereinrichtung zu wirken.

Der Hauptvorteil dieser Anordnung besteht darin, daß es hierdurch möglich wird, die Bohrlehre auf irgend einer Art Meeresboden, selbst sehr weiche und schlammige Meeresböden zu nivellieren. Auch werden Arbeiten im Meer auf dem Meeresgrund auf ein Minimum gebracht, da solche Arbeiten auf die Betätigung der Anschlagsausbildung 8 zwischen dem Führungsrohr oder Bohrlochschlitz 9 (well slot) und dem Gründungspfahl 1 des Gründungssystems und auf die betätigenden Hubeinrichtungen 5 beschränkt sind; diese Arbeiten im Meer können jedoch ferngelenkt von der Oberfläche aus durchgeführt werden, solange es die Meerestiefe zuläßt.

Fig. 4 zeigt ein typisches Detail der Führungsrohre odor Bohrlochschlitze (well slots) 2 für eine Installation der Produktionssäulen 4. Das Führungsrohr 2 wird bezüglich seiner horizontalen Bewegungen und Drehungen um irgend eine horizontale Achse durch gleitende Abspannungen, Zwangsführungen 11 oder dergleichen, zurückgehalten oder gedämmt, die jedoch nicht die Translationsbewegungen in der vertikalen Achse des Bohrlochschlitzes verhindern. Die vertikale Zwangsführung, Dämmung oder Abspannung zwischen dem Bohrlochschlitz und der Bohrlehre (template) besteht aus einem flexiblen Element 12 (z.B. Gummi), das dahingehend wirkt, daß die Bohrlehre das Gewicht der Verankerungssäule 3 während der zugeordneten Zementierungsvorgänge auszuhalten hat; dio Steigerung der Belastung für die Bohrlehre, wenn die anderen Abstützungen oder Druckstützen der Produktionssäule 4 installiert und einzementiert werden, ist vernachlässigbar, und zwar aufgrund des hohen Verformungsgrads des flexiblen Elementes bezüglich der Verankerungssäule 3. Das gesamt-o Gewicht der Produktionssäule wird dazu gebracht, auf sich selbst

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d.h. auf dem Boden und nicht auf der Bohrlehre zu ruhen bzw. sich abzustützen.

Die Hauptvorteile dieser flexiblen Verbindung sind zu sehen in:

- der ungünstigste Belastungszustand für die Bohrlehre wird sofort definiert und die Bohrlehre kann sofort entsprechend und direkt bemessen werden;

- die Möglichkeit einer Bemessung der Bohrlehre, wenn nur die Verankerungssäulen festgelegt sind, ohne daß man auf die Festlegung der gesamten Produktionssäule warten muß: dies bedeutet, daß irgend welche Änderungen an der Produktionssäule, die notwendig werden können, zur beliebigen Zeit durchgeführt werden können; - das Gewicht der Bohrlehre ist beachtlich gering, da die Bohrlehre nur das Gewicht der Verankerungssäulen anstatt die Gesamtheit ihres eigenen Gewichtes, das Gewicht von einem Teil der Bohrsäule und das Gewicht des Bohrlochkopfes sowie der Absperrventile trägt; dies bedeutet eine ganz beachtliche Einsparung sowohl hinsichtlich der Konstruktionszeiten wie der Konstruktionskosten als auch im Hinblick auf die Installationskosten (geringe seetüchtige Ausrüstungen, Verankerungspfähle geringen Gewichtes etc.); - der Operator braucht nicht beim Bohren der Bohrlöcher eine besondere Arbeitsfolge einzuhalten, insofern als diese Aufeinanderfolge den Lastenzustand der Bohrlehre auf keine Weise beeinflußt.

Claims

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Patentanwälte · European Patent Attorneys Dr. W. Müller-Bore f

Dietrich Lewald

Dipl.-Ing.

Dr. Paul Deufel

Dipl.-Chem., Dipl.-Wirtsdi.-Ing.

Dr. Meilar-Bori und Ptxbm ■ POB Ϊ90847 . D-βΟΟΟ Mflhdwn 26 " ΑΙΐΓβα Ο OU

DipL-Chem.

T 1577 Lw/Ge Werner Hertel

Dipl.-Phys.

Dr.-Ing. Dieter Otto

Dipl.-Ing.

TECNOMARE S.p.A.

San Marco 2091 - Venedig (Italien)

Unterwasserlehre zum Bohren von Bohrlöchern für die Ausbeutung von kohlenwasserstoffhaltigen Lagerstätten

PATENTANS PRÜCHE

\l. Bohrlehre für den Meeresgrund bzw. Unterwasser, zum ^-^Bohren von Bohrlöchern für die Ausbeutung von Kohlenwasserstof f lagern unter dem Meeresboden, wobei die Bohrlehre von variablen Abmessungen und von variabler Form ist, um an irgend einen Abstand oder eine Zahl von Bohrlöchern angepaßt zu werden und die mit geeigneten Führungsrohren oder Bohrlochschlitzen, durch welche die Bohrlöcher gebohrt werden, versehen ist, dadurch gekennzeichnet , daß die vertikale Einspannung, Zwangsführung oder Dämmung zwischen Bohr-

D-8000 München 2 POB 28 02 47 Kabel: Telefon Telecopier Infotec 6400 B Telex

Isartorplatz β D-8000 München 28 Muebopat 089/221483-7 GII +III (089)229643 5-24265

lehre und Bohrlochschlitz oder Führungsrohr oder zwischen Bohrlochschlitz bzw. Führungsrohr und der Verankerungssäule für die Produktionskolonne oder zwischen Bohrlehre und ihren Gründungspfählen aus einem flexiblen Element besteht, derart, daß die auf die Bohrlehre ausgeübten Gewichte allein auf das Gewicht der Verankerungssäulen vermindert werden, bei folglicher Verminderung des Gesamtgewichtes der Konstruktion der Bohrlehre selbst.
2. Bohrlehre nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein besonderes Nivelliersystem, welches zwischen den Gründungspfählen und den jeweiligen Bohrlochschlitzen zur Wirkung kommt und deren Installierung auf dem Meeresboden beliebiger Art ermöglicht, wobei das Nivelliersystem aus Bewegungseinrichtungen besteht, deren Positionierung innerhalb und außerhalb der Pfähle oder auf den Bohrlochschlitzen oder auf der Bohrlehre möglich wird, vorausgesetzt, sie kommen zwischen der Bohrlehre und den zugeordneten Gründungspfählen zur Wirkung und nehmen so die notwendige Nivellierung vor.
3. Bohrlehre für den Meeresboden wie beansprucht, dargestellt und beschrieben. .