DE3414032A1 - Unterwasserlehre zum bohren von bohrloechern fuer die ausbeutung von kohlenwasserstoffhaltigen lagerstaetten - Google Patents
Unterwasserlehre zum bohren von bohrloechern fuer die ausbeutung von kohlenwasserstoffhaltigen lagerstaettenInfo
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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. 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 (3)
- ±O :..:Τ :..:*Τ 34U032Patentanwälte · European Patent Attorneys Dr. W. Müller-Bore fDietrich LewaldDipl.-Ing.Dr. Paul DeufelDipl.-Chem., Dipl.-Wirtsdi.-Ing.Dr. Meilar-Bori und Ptxbm ■ POB Ϊ90847 . D-βΟΟΟ Mflhdwn 26 " ΑΙΐΓβα Ο OUDipL-Chem.T 1577 Lw/Ge Werner HertelDipl.-Phys.Dr.-Ing. Dieter OttoDipl.-Ing.TECNOMARE S.p.A.San Marco 2091 - Venedig (Italien)Unterwasserlehre zum Bohren von Bohrlöchern für die Ausbeutung von kohlenwasserstoffhaltigen LagerstättenPATENTANS 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 TelexIsartorplatz β D-8000 München 28 Muebopat 089/221483-7 GII +III (089)229643 5-24265lehre 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. .
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