DE3606082A1 - Rohr-leitsystem fuer eine unterseeische bohrung - Google Patents

Description

Müller, Schupfner & Gauger - 3606082

Rohr-Leitsystem für eine unterseeische Bohrung

Beschreibung

Jede Bohrung, die in eine untertägige Lagerstätte für die Förderung einer Flüssigkeit oder eines Gases oder für die Injektion von Wasser zur Unterstützung des Lagerstättendrucks abgeteuft ist, weist normalerweise eine Serie konzentrischer Stahlverrohrungen auf, die durch die Erde führen, wobei die durchmesserkleinste Verrohrung am untersten Ende der Bohrung einzementiert ist. Diese Verrohrung mit dem kleinsten Durchmesser kann später ein eingesetztes Rohr aufnehmen, durch das die Lagerstättenfluide gefördert oder in das Injektionswasser gepreßt wird im folgenden Förderrohr genannt.

Eine Bohrung dieser allgemeinen Art wird üblicherweise periodisch einer Aufwältigung unterzogen. Dabei werden zuerst das Eruptionskreuz und die Förder- (oder Wasserinjektions)rohre entfernt. Die anschließende Aufwältigung der Bohrung kann dann so durchgeführt werden, daß eine bestimmte Funktion erreicht wird. Dann werden die Förderrohre wieder eingesetzt, das Eruptionskreuz wird mit den Förderrohren wieder verbunden, und die Bohrung arbeitet dann normalerweise mit verbesserter Förderrate. Dies ist sowohl bei an Land abgeteuften Bohrungen als auch bei

unterseeischen Bohrungen der Fall, bei denen das Eruptionskreuz unmittelbar über dem Meeresboden angeordnet ist.

Es ist eine grundsätzliche Forderung, daß Zugang zu dem Ringbereich zwischen den Förderrohren und der Verrohrung durch das Eruptionskreuz und das Förderrohrgehänge möglich sein muß.

Der Ringbereich ist (1) im Fall eines Förderrohrgehänges mit konzentrischer Bohrung durch eine ringförmige Dichtungsanordnung um eine zentrale Schlitzanordnung der Förderrohrbohrung zugänglich; (2) im Fall eines Förderrohrgehänges mit exzentrischer Bohrung erfolgt der Zugang durch eine gesonderte Schlitzanordnung im Förderrohrgehänge, die in bezug auf die Hauptöffnung der Förderrohrbohrung exzentrisch ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Förderrohrgehänge-Ausrichtsystems für eine unterseeische Bohrung, mit dem die exakte Orientierung eines im Bohrlochkopf hängenden Förderrohrgehänges mit exzentrischer Bohrung möglich ist.

Durch die Erfindung wird ein verbessertes Ausrichtsystem für ein exzentrisches Förderrohrgehänge für unterseeische Bohrungen angegeben/ wobei ein, zwei oder drei nach unten hängende Förderrohre zur Förderung oder zur Flüssigkeitsinjektion an einem Förderrohrgehänge innerhalb eines Bohrlochkopfgehäuses gehalten sind. Dabei sind Mittel vorgesehen, um das abwärts bewegte Förderrohrgehänge zuerst so zu führen, daß es, nachdem es im Bohrlochkopfgehäuse sitzt und in seiner Lage fixiert ist, eine vorbestimmte bekannte Lage einnimmt. Wenn danach das Eruptionskreuz kontrolliert auf den Bohrlochkopf abgesenkt wird, gelangen die nach unten verlaufenden Anschlußleitungen des Eruptionskreuzes mit den nach oben weisenden, vorpositionierten Förderrohren und mit ringförmigen Zugangsmuffen innerhalb des Förderrohrgehänges in Deckung.

Die Führungsmittel umfassen eine Orientierungsvorrichtung bzw. ein solches Werkzeug, das während einer Komplettierung oder Aufwältigung so auf dem Bohrlochkopf montiert ist, daß ein Führungskeil bzw. Feststeller relativ zum Förderrohrgehänge durch kontrolliertes Ausfahren oder Zurückziehen betätigbar ist.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vertikalansicht eines unterseeischen Bohrlochs/ teilweise im Querschnitt, um innere Teile einschließlich eines Ausrichtsystems nach der Erfindung zu verdeutlichen; 5

Fig. 2 eine Einzelheit von Fig. 1, wobei Teile entfernt sind, um das Ausrichtsystem zu zeigen;

Fig. 3 in größerem Maßstab einen segmentären Querschnitt durch ein Detail, wobei ein Teil des

Systems von Fig. 2 gezeigt ist; Fig. 4 eine perspektivische Explosionsansicht des

Ausrichtsystems;

Fig. 5 eine Perspektivansicht eines unterseeischen Eruptionskreuzes; und

Fig. 6 einen Vertikalschnitt durch das Eruptionskreuz von Fig. 5.

Wie Fig. 1 zeigt, besteht eine unterseeische Bohrung mit Bohrlochkopf 10 der hier betroffenen Art hauptsächlich aus einer Serie von langen Verrohrungssegmenten 11 und 12, die in das Untergestein 13 eingebracht und dort einzementiert sind. Die Verrohrungssegmente haben stetig abnehmenden Durchmesser, so daß sie dann einen Teil der kleinsten oder Futterrohre 14 umschließen. Letztere umschließen wiederum die zur Komplettierung der Bohrung verwendeten Förderrohre 16 und 17. Bohrungen dieser Art, die in einem Offshore-

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Feld liegen, weisen normalerweise Mittel auf, um in kontrollierter Weise ein unterseeisches Eruptionskreuz und/oder einen Bohrlochschieber bzw. Preventer auf dem Bohrungskopf selbst zu positionieren. 5

Die Bohrung ist mit einem Förderrohrleit- oder -orientierungssystem 19 ausgestattet, das hauptsächlich aus einer Orientierungsdurchführung mit einem langen Schaft besteht, der mit dem Bohrlochgehäuse verbunden ist und davon so nach oben verläuft, daß er einen langen, zentralen Förderrohrführungskanal bildet. Das Oberende des Schafts weist ein Außenprofil 20 auf, an das ein Bohrlochschieber 18 angeschlossen werden kann. Der Schaft weist seinerseits eine Feststellvorrichtung 21 auf, die in seiner Wand angeordnet ist und ein Stellorgan zur Positionierung eines Feststellkeils umfaßt. Der Feststellkeil wird selektiv in den Förderrohrführungskanal innerhalb des Schafts ausgefahren oder daraus zurückgezogen.

In der Ausfahrstellung hat der Feststellkeil die Funktion, an einer spiralförmigen Schuh- oder Steuerflächenvorrichtung 6 4 anzugreifen, die entsprechend Fig. 2 an der Außenfläche eines Segments einer Rohrgehänge-Einbringeinheit 59 ausgebildet ist. Während also die Einbringeinheit 59 in die Bohrung abgelassen wird, tritt der spiralförmige Schuh mit dem betätigten Feststellkeil in Eingriff, so daß der

gesamte Rohrstrang und das Rohrgehänge in eine bestimmte Orientierung gedreht werden.

Wenn anschließend ein unterseeisches Eruptionskreuz auf den Bohrungskopf abgesenkt wird, gelangen die nach unten ragenden Anschlußleitungen 61 und 62 in Überdeckung und Eingriff mit den aufwärts weisenden Förderrohren und den als Ringkörper ausgebildeten Zugangsmuffen innerhalb des Rohrgehänges 57.

Es wird nun erneut auf Fig. 1 Bezug genommen. Eine Bohrung der hier betroffenen Art wird an einem Platz in einem Offshore-Gewässer so niedergebracht, daß der Bohrungskopf um einen vorbestimmten Betrag über die Leitkonstruktion herausragt.

Die Verrohrungen 11 und 12 sind in ihrer Lage fixiert und begrenzen einen allmählich enger werdenden mittigen Durchgang, der in einer Produktionsverrohrung 14 endet, die Komplettierungsrohre 16 und 17 umschließt. Diese sind in ihrer Lage am Rohrgehänge 57 gehalten, das seinerseits mittels eines kreisrunden Sicherungsrings befestigt ist.

Ein Rohrleit- bzw. -Orientierungssystem umfaßt hauptsächlieh eine Orientierungsdurchführung 19 mit einem Fundament, das lösbar am Bohrlochkopfgehäuse 10 festlegbar ist. Ein Schaft 26 verläuft vom Bohrlochkopfgehäuse 10 nach

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oben und bildet ein Zwischenteil zwischen dem Bohrlochkopf und dem Preventer, der am Oberende des vertikalen Schafts 26 abdichtend, jedoch lösbar mit diesem in Eingriff steht.

Das ünterende des Schafts 2 6 weist einen fernbetätigbaren Verbinder 34 auf, der abdichtend am Bohrlochkopfgehäuse angreift. Dadurch definiert der Schaft 26 einen zentralen Durchgang, der in Axialrichtung des Bohrlochkopfs 10 verläuft .

Die Orientierungsdurchführung 19 hat bei einer Ausführungsform eine Rahmenkonstruktion 31 am Unterende, bestehend aus einem äußeren ümfangsring, von dem mehrere Radialarme 32 und 33 ausgehen, die einen fernbetätigten Verbinder 34 in der Mitte des Fundaments haltern. Der Verbinder 34 wird durch Fernbetätigung in seine Arbeitsposition auf dem Bohrlochkopf 10 gebracht, nachdem er in Eingriff mit diesem abgesenkt wurde.

Die Rahmenkonstruktion 31 des Fundaments weist mehrere periphere Führungstrichter 3 6 und 37 auf. Diese Trichter sind jeweils mit einem Leitkabel und einem Leitständer in Vertikalrichtung im wesentlichen ausgerichtet und treten damit in Gleiteingriff, so daß die Durchführung 19 mit dem Bohrlochkopf 10 richtig ausgerichtet und in Verbindung gebracht wird.

ORIGINAL INSPECTED

Mehrere Leitständer 38 und 39 sind gleichbeabstandet radial um den Bohrlochkopf 10 herum angeordnet und bilden jeweils eine Verankerung für ein von oben gehaltertes Leitkabel 41. Die jeweiligen Leitständer 38 und 39 sind relativ zum Bohrlochkopf 10 von dessen Mitte gleichbeabstandet fest angeordnet und nehmen die entsprechend angeordneten Leittrichter, z. B. 36 und 37, für Ausrüstung auf, die später auf den Bohrlochkopf 10 abgesenkt wird.

Das obere Ende der Orientierungsdurchführung weist eine Querträgerkonstruktion 42 und 43 auf, die vom Schaft 26 nach außen verläuft und seitlich von Abstandsarmen 44 und 46 abgestützt ist, die zwischen den jeweiligen Segmenten der Konstruktion verlaufen. Die Querträgerkonstruktion ermöglicht es der Orientierungsdurchführung, am Preventer-Hantiersystem des Bohrgestells zu hängen, während der Preventer an der Oberfläche mit der Orientierungsdurchführung verschraubt wird. Um die Handhabung und den Transport an der Oberfläche zu erleichtern, weist die Querträgerkonstruktion an den Außenrändern Aufhängeösen 47 auf, die Seile oder andere Hubvorrichtungen aufnehmen können. Die quer verlaufenden Tragarme sind nach oben vom Rahmenwerk 31 des Fundaments durch mehrere Vertikalstreben 48 und 49 beabstandet.

Der Feststellmechanismus 21, der in der Orientierungsdurchführung 19 vorgesehen ist, ist dicht mit dem Schaft

26 verflanscht. Der Mechanismus 21 umfaßt ein Gehäuse 52, das einen verschiebbaren Kolben 53 umschließt, der an seinem fernen Ende einen Keil 54 aufweist. Der Keil 54 ist so positioniert, daß er in eine in der Wand des Schafts 26 ausgebildete Öffnung 55 paßt.

Der Feststellmechanismus 21 steht mit einer fernbetätigten Energieversorgung in Verbindung, so daß der Keil 54 selektiv so beaufschlagbar ist, daß er durch die Öffnung 55 um einen begrenzten Betrag in den zentralen Durchgang des Schafts 26 einfahrbar ist.

Bei einer Ausführungsform besteht der Feststellmechanismus 21 aus einem Hydraulikzylinder mit einem darin verschieblieh angeordneten, hin- und hergehenden Kolben. Somit steht das Gehäuse 52 mit einer Hydraulikpumpe am darüber befindlichen Bohrturm an der Wasseroberfläche in Verbindung und wird fernbetätigt, um eine richtige Positionierung des Keils 54 zu erzielen.

Der Feststellmechanismus 21 ist relativ zum Schaft 26 so angeordnet, daß dann, wenn der Keil 5 4 in die Ruhestellung zurückgezogen ist, der zentrale Durchgang durch den Schaft 26 vollständig frei ist, um den Durchtritt von Rohren für den unteren Teil des Bohrlochs zu gestatten.

Nach Fig. 4 umfaßt das Rohraufhängesystem ein Rohrgehänge 57, ein Einbringwerkzeug 58, eine Rohrgehänge-Einbringeinheit 59 und die Orientierungsdurchführung 19. Diese Teile sind voneinander getrennt dargestellt, so daß ihr Zusammenwirken vor dem Einbringen der Komplettierungsrohre in eine Bohrung besser verdeutlicht wird.

Die Komplettierungsrohre 16 und 17 sind an der Unterseite des Rohrgehänges 57, das mit den jeweiligen Rohren in Verbindung stehende parallele Durchgänge aufweist, befestigt. Da die Rohre bei der vorliegenden Anordnung zwei unterschiedliche Durchmesser haben, müssen die jeweiligen Rohrobe renden und ihre entsprechenden Öffnungen am Oberende des Rohrgehänges 57 vorher so ausgerichtet sein, daß sie in die entsprechenden nach unten verlaufenden Anschlußleitungen 61 und 62 des unterseeischen Eruptionskreuzes gemäß den Fig. 5 und 6 passen.

Um die erwünschte Rohrfluchtung zu erzielen, wird das Rohrgehänge 57 am Ende des Einbringwerkzeugs 58 abgelassen, das seinerseits von der Rohrgehänge-Einbringeinheit 59 gehalten ist. Das Unterende der Einbringeinheit 59 weist einen Führungsschuh 64 auf, der an der Außenseite der Einheit verläuft. Der Führungsschuh 64 ist von der Außenfläche ausreichend weit erhaben, um mit dem Keil 54 in Eingriff zu gelangen, wenn dieser in die Ausfahrstellung betätigt wurde.

Der Führungsschuh 64 ist so profiliert, daß seine Kontaktoder Reibfläche mit der vorspringenden Fläche des Keils 54 in Gleiteingriff tritt. Wenn das Rohrgehänge 57 sich seiner Endlage im Bohrlochkopf 10 nähert, gelangt zuerst ein Segment des profilierten Schuhs mit der entsprechenden Fläche des Keils 54 in Eingriff.

Bei weiterem Absenken des einlaufenden Strangs wird dieser' dann gedreht, so daß der Keil 54 schließlich in dem langen Festlegeschlitz 66 des Führungsschuhs sitzt. In diesem Fall wird dann das Rohrgehänge 57 montiert und in seiner Lage durch den Sicherungsring 67 festgelegt. Die Rohre 16 und 17 sind ferner richtig orientiert, so daß das anschließende Absenken des unterseeischen Eruptionskreuzes 63 die Anschlußleitungen 61 und 62 des Eruptionskreuzes in dichten Eingriff mit den entsprechenden Aufnahmen des Rohrgehänges 57 für die Verbindung mit den Komplettierungsrohren 16 und 17 bringt.

Die Orientierungsdurchführung 19 kann bei allen Bohr- oder Aufwältigungsarbeiten in ihrer Lage auf dem Bohrloch bleiben. Sie beschleunigt außerdem die Komplettierungsphase jeder Bohrung, da das Rohrgehänge 57 in einem einzigen

Vorgang eingebracht werden kann, ohne daß mit Schwierigkeiten hinsichtlich der Fluchtung der Rohre zu rechnen ist; dieses Problem stellt sich insbesondere beim Wiedereinbringen von Rohren in diesen Bohrungstyp.

- Leerseite

Claims (9)

1. Müller, Schupfner & Caugei· T-007 86 DE

   Rohr-Leitsystem für eine unterseeische Bohrung

   Patentansprüche

   1· Rohr-Leitsystem für eine unterseeische Bohrung, mit einer im Meeresboden verankerten Verrohrung, die einen langen Rohr-Durchgang bildet, der einen, zwei oder drei parallele Rohrstränge einschließen kann, und mit einem am Oberende der Verrohrung angebrachten Bohrlochkopf,
   gekennzeichnet durch eine Orientierungsdurchführung (19) mit einem Führungsschaft (26), der vom Bohrlochkopf (10) nach oben verläuft und einen mit dem Rohr-Durchgang koaxialen Führungsdurchgang bildet,

   einen Feststellmechanismus (21), der mit dem Schaft (26) zusammenwirkt, daran dicht befestigt ist und einen Keil (54) aufweist, der betriebsmäßig so angeordnet ist, daß er zurückziehbar in den zentralen Rohr-Durchgang bewegbar ist,

   so daß der Keil (54), wenn er in den Rohr-Durchgang bewegt wird, mit einem Abschnitt des Rohrgehänge-Einbringsystems, das einen Rohraufhänger (57) mit exzentrischer Bohrung und einen, zwei oder drei Rohr stränge trägt, in Eingriff gelangt und dadurch die parallelen Rohre (16, 17) in vorbestimmter Lage zum Bohrlochkopf positioniert.

   BAD ORIGINAL
2. 2. System nach Anspruch 1,
   gekennzeichnet durch ein Kabelführungssystem (36, 37), das zwischen dem Bohrlochkopf und dem darüber befindlichen Bohrgestänge verläuft und mehrere Kabel (41) umfaßt, die zum Führen von Ausrüstung vom Bohrgestänge zum Bohrlochkopf positioniert sind.
3. 3. System nach Anspruch 2,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierungsdurchführung (19) eine Fundament-Rahmenkonstruktion (31) aufweist, die mit dem Schaft (26) in Verbindung steht und ihn beim Aufbringen auf den Bohrlochkopf führt und den Schaft während des Transports zum Arbeitsplatz in aufrechter Stellung hält.
4. 4. System nach Anspruch 2,
   dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierungsdurchführung (19) eine Fundament-Rahmenkonstruktion (31) zur Abstützung des vertikalen Schafts (26) und eine Trägerkonstruktion (42, 43) aufweist, so daß die Orientierungsdurchführung (19) an dem Blowout-Preventer-Hantiersystem des darüber befindlichen Bohrgestänges hängen kann, während der Preventer an der Oberfläche mit der Orientierungsdurchführung (19) dicht verbunden wird.
5. 5. System nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststellmechanismus (21) einen Zylinder und einen darin hin- und hergehenden Kolben aufweist, wobei der Keil (54) am Kolben vorgesehen ist.
6. 6. System nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrgehänge-Einbringsystem (59) an der Außenseite einen Schuh (64) aufweist, der mit dem Keil

   (54) in Eingriff gelangt, wenn letzterer in den Führungsdurchgang ausgefahren ist.
7. 7. System nach Anspruch 6,

   dadurch gekennzeichnet, daß der Schuh (64) ein unteres Segment des Rohrgehänge-Einbringsystems (59) umgibt und eine profilierte Fläche aufweist, die zum Eingriff mit dem Keil (54) positioniert ist.
8. 8. System nach Anspruch 7,
   dadurch gekennzeichnet, daß der Schuh (64) eine profilierte Kontaktfläche aufweist, die in einem langen Festlegeschlitz (66) zur Aufnähme des Keils (54) endet.

   BAD OPuG
9. 9. System nach Anspruch 8,

   dadurch gekennzeichnet, daß der lange Festlegeschlitz (66) im wesentlichen parallel mit dem Führungsdurchgang im Schaft (26) ausgerichtet ist.