EP2025859A1 - Tiefbohrvorrichtung und Verfahren zum Errichten einer Tiefbohrvorrichtung - Google Patents

Tiefbohrvorrichtung und Verfahren zum Errichten einer Tiefbohrvorrichtung Download PDF

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Publication number
EP2025859A1
EP2025859A1 EP07016204A EP07016204A EP2025859A1 EP 2025859 A1 EP2025859 A1 EP 2025859A1 EP 07016204 A EP07016204 A EP 07016204A EP 07016204 A EP07016204 A EP 07016204A EP 2025859 A1 EP2025859 A1 EP 2025859A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mast
drive
support
guide
deep drilling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07016204A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Leonhard Weixler
Otto Rieder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bauer Maschinen GmbH
Original Assignee
Bauer Maschinen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bauer Maschinen GmbH filed Critical Bauer Maschinen GmbH
Priority to EP07016204A priority Critical patent/EP2025859A1/de
Publication of EP2025859A1 publication Critical patent/EP2025859A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B15/00—Supports for the drilling machine, e.g. derricks or masts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F7/00—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts
    • B66F7/10—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts with platforms supported directly by jacks
    • B66F7/12—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts with platforms supported directly by jacks by mechanical jacks
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/02—Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting
    • E21B7/023—Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting the mast being foldable or telescopically retractable

Definitions

  • the invention relates to a deep drilling device with a mast and a mast support for supporting the mast, wherein the mast support has a mast guide on which the mast is guided vertically displaceable.
  • the invention relates to a method for erecting a deep drilling device with a mast, a mast support for supporting the mast, wherein the mast support has a mast guide on which the mast is guided vertically displaceable.
  • WO 2005/073495 A1 From the WO 2005/073495 A1 is a device for deep wells out, in which the mast lying on the ground is mounted in full length. This is then pivoted from the horizontal to the vertical, for which, however, usually a separate crane in the appropriate size is necessary. In this method, mounting the mast on the ground is relatively easy, however, the erection of the finished mast is very complex and requires special devices.
  • a mast is composed of several segments or mast members.
  • the bottom-side mast member is attached to a substructure.
  • the other mast members are placed from above. Again, a separate crane is necessary and the installation in relatively high altitude is difficult.
  • a foldable drilling mast known, which consists of two pivotally arranged mutually mast members. By means of an internal rope mechanism, the drilling mast can be unfolded from a horizontal position into a vertical position.
  • a generic deep drilling and a generic method go out of the US-A-4,134,237 or the US-A-4,885,893 out.
  • a first mast member is first created by means of a crane.
  • a second mast member is installed, which is then moved by means of an internal cable pull upwards.
  • Further mast members can be attached at the lower end and also pulled upwards via an internal cable pull by means of a deflection roller mechanism.
  • the invention has for its object to provide a deep drilling device and a method for erecting the deep drilling device, with which a simple and efficient erection of large drilling masts is possible.
  • the deep drilling device is characterized in that at least one linear toothing device is arranged on the mast and that at least one drive with drive pinion is provided on the mast, which is for lifting and lowering of the mast with the linear toothing device in engagement.
  • a building and Nachobenschieben the mast is thus not by means of a cable drive, but by means of a gear drive.
  • a drive pinion meshes in a linear toothing device, which is preferably a rack or a ladder-type pin rod. This achieves a very compact and robust drive for lifting and lowering the mast.
  • the mast can be formed in one piece.
  • the mast is constructed from at least two mast members, which are interconnected via a connecting device.
  • the mast can thus gradually built up from individual mast segments or mast members from below. This allows easy and safe installation of even large masts.
  • a carriage drive is provided which is guided vertically displaceably on the mast, that a fastening device is provided for fixing the work carriage to the mast support and that a carriage drive forms the drive for lifting and lowering of the mast.
  • the carriage drive can be used not only for moving the work carriage relative to the mast. Rather, the carriage drive of the drive carriage can also be used to move the mast relative to the mast carrier.
  • the working carriage is fixed to the mast support by means of the fastening device, such as bolts or bolts. If the carriage drive is then actuated, a relative movement occurs between the mast and the work carriage. To set up the mast thus no additional lifting means are required. Consequently, a particularly simple and inexpensive deep drilling device is obtained.
  • the economy can be further improved according to the invention in that on the working slide a receptacle for a drill pipe is provided and / or that a rotary motor and / or a pulling device for the drill string is provided on the working carriage.
  • the working carriage not only for adjusting the mast relative to the mast carrier but also, especially after it has been released from the mast carrier, also serve to handle the drill string.
  • the mast can be constructed of mast members, which are already connected to each other in the horizontal by a pivot joint.
  • the mast can be pushed in a so-called bootstrap process from the horizontal by deflection along the pivot joints in the vertical.
  • the mast is formed of a plurality of mast members, that the mast in the sleeve-shaped mast guide is halterbar and that below the sleeve-shaped mast guide a space for receiving and mounting a mast member is provided on the mast.
  • the first lower mast member is fixed in the sleeve-shaped mast guide. This mast member is arranged above the floor or work surface so that a new mast member can be arranged and erected in the space below the mast guide.
  • this erected new mast link to the existing mast to be assembled.
  • the mast extended in this way will be pushed further upwards by at least one mast link.
  • the assembly of one or more further pole members can take place. This allows an effective assembly of individual mast members.
  • a drilling platform and / or a control station are arranged on the mast guide or one of the mast members.
  • the drill platform and an operator station serve for operating the deep drilling device by operating personnel both for purposes of assembly and disassembly and for operating the drilling device.
  • the deep drilling device is characterized in that the mast support has a U-shaped substructure with a transverse leg and two longitudinal legs and a two-legged support with the mast guide whose free ends are pivotally hinged to the longitudinal legs of the substructure, and that at least one linear drive for pivoting the support is arranged between the substructure and the support.
  • the V-shaped splayed two-legged support has the sleeve-shaped mast guide in the connecting region of the two support legs.
  • the downwardly directed free ends of the support legs are pivotally articulated approximately in the middle region of the two longitudinal limbs of the U-shaped substructure.
  • a linear drive in particular hydraulic actuating cylinder, the two-legged support can be pivoted from a horizontal position parallel to the U-shaped base by about 90 ° in the vertical. For this purpose, no separate crane and no cable is required.
  • the hydraulic cylinders may assist in maintaining the bipedal support in the vertical position by appropriate latches and, if necessary, additional supports and beams.
  • the combination of the U-shaped substructure with an overlying V-shaped support creates a well-accessible space with a stable construction. This is advantageous for mounting or dismounting the multi-membered mast and for good accessibility of the wellbore and a blowout preventer usually arranged therein for securing explosively escaping gases and liquids.
  • a handling device for mounting / dismounting at least one mast member is provided in particular on the substructure.
  • This may be a gripper, a hoist or a guide device.
  • the method according to the invention is characterized in that at least one linear gearing device is arranged on the mast, that at least one drive with drive pinion is provided on the mast support, which is in mesh with the linear gearing device, and that the mast by operating the drive is raised or lowered.
  • at least one linear gearing device is arranged on the mast
  • at least one drive with drive pinion is provided on the mast support, which is in mesh with the linear gearing device, and that the mast by operating the drive is raised or lowered.
  • the mast is composed of several mast members that at least a first mast member is held above a clearance in the mast guide and that arranged in the space below the mast guide another mast member and connected to the overlying mast member in the mast guide , As a result, a mast of individual mast members can be built quickly.
  • a particularly efficient method for erecting the mast results according to the invention in that a working carriage is moved along the mast on a linear gearing device and that the working carriage is connected with a fastening device fixed to the mast support, wherein a carriage drive of the working carriage the drive for Lifting and lowering of the mast forms.
  • a basically existing work carriage can be used on masts during its assembly or disassembly without major modifications as a drive for lifting or lowering the mast members.
  • FIG Fig. 1 A first embodiment of a deep drilling device 1 according to the invention is shown in FIG Fig. 1 shown.
  • the deep drilling device 1 has a mast support 20 with a U-shaped substructure 25 which stands on the ground.
  • the U-shaped substructure 25 includes a transverse leg 46 and two longitudinal legs 47.
  • the two free ends of a two-legged support 26 are provided, which is arranged in a V-shape and pivotable about a horizontal pivot axis are hinged to the base 25.
  • At the apex of this support 26 designed as a guide sleeve with approximately rectangular inner cross-section mast guide 21 is provided.
  • this mast guide 21 a designed with approximately square outer cross section mast 10 is linearly displaceable.
  • the mast carrier 20 has two hydraulic drives designed as a hydraulic cylinder 27, which are articulated on the one hand to the substructure 25 and on the other hand to the mast guide 21. These linear drives allow pivoting of the support 26 with the mast guide 21 from a in Fig. 1 shown vertical operating position in an in Fig. 2 illustrated horizontal transport position and vice versa.
  • a guide pad 29 is provided as part of a handling device for guiding modularly described mast members 11 described below in the construction of the mast 10.
  • This guide support 29 is arranged centrally with respect to the two linear drives 27.
  • a work carriage 30 is mounted longitudinally displaceable on the mast 10.
  • a receptacle 37 and a rotary motor 38 are provided for a drill pipe not shown in the figures on this work carriage 30.
  • Mast 10 shown comprises a total of four mast members 11, 11 ', 11 "and 11''', each having approximately the same length., Along the individual mast members 11 to 11 '''and thus along the mast 10 extending two toothed linear toothing devices These racks are arranged in the region of a mast front side 17 of the mast 10 facing the working carriage 30. The two racks are arranged on opposite sides of the mast in the region of the mast front edges formed towards the mast front side 17.
  • the working carriage 30 is formed with an approximately rectangular base plate.
  • a drive motor 33, 33 ', 33 “, 33” is arranged in the four corners of this base plate.
  • a drive pinion 34 is assigned to each drive motor 33 to 33 '" , wherein the drive pinions 34 of the motors 33, 33 'in the right rack and the drive pinion 34 of the drive motors 33', 33 '' 'engage in the left rack.
  • Fig. 1 shows the deep hole drilling apparatus 1 according to the invention a drilling platform 5, which extends in the horizontal, and an operating stand 9, which is arranged on the drilling platform 5.
  • the drilling platform 5 can be arranged, for example, on the lowest mast member 11. Additionally or alternatively, it may be attached to the mast carrier 20, in particular to the mast guide 21.
  • a Blowoutpreventer 2 is provided below the drilling platform 5, below the drilling platform 5, a Blowoutpreventer 2 is provided below the drilling platform 5, a Blowoutpreventer 2 is provided below the drilling platform 5, a Blowoutpreventer 2 is provided below the drilling platform 5, a Blowoutpreventer 2 is provided below the drilling platform 5, a Blowoutpreventer 2 is provided below the drilling platform 5, a Blowoutpreventer 2 is provided below the drilling platform 5.
  • FIGS. 3 and 4 Successive stages of the process when erecting the mast 10 of the device 1 from Fig. 1 are in the FIGS. 3 and 4 shown.
  • a connecting device 15 is provided with each between adjacent mast members 11. This connecting device 15 makes it possible to detachably connect adjacent mast members during assembly or disassembly.
  • FIGS. 3 and 4 show the work carriage 30 is set up to erect the mast 10 relative to the mast support 20.
  • a fastening device 40 is provided with stop in the upper region of the mast guide 21, on which the working carriage 30 rests.
  • the support 26 is first set up with the mast guide 21 by means of the linear drives 27, with only the uppermost mast member 11 '' 'erected and the remaining mast members 11 to 11' remaining on the ground 21 connected slide drive 31 of the mast 10 so far raised until the subsequent mast member 11 "placed in the space 23 below the mast guide 21 in about vertical and can be applied to the underside of the uppermost mast member 11 '' '.
  • the two uppermost mast members 11 '' 'and 11' ' are then firmly connected.
  • the mast members 11 '' 'and 11' are moved by means of the carriage drive 31 further upwards in the direction of the drilling position, so that the next following mast member 11 'brought into the free space 23 and rotated in the vertical and with the mast member 11 above it "can be connected.
  • the entire mast 10 is driven by actuating the drive 31 successively upwards. If the mast 10 has reached its operating height and it is in its drilling position, that is, in particular all the same trained mast members 11 in the vertical position, the mast 10 with the mast support 20, in particular in the mast guide 21, are firmly connected. With a mast member 11 ', the drilling platform 5 can be moved up to the mast guide 21 and attached thereto. Finally, the blowout preventer 12 can be arranged in the free space 23.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tiefbohrvorrichtung und ein Verfahren zum Errichten der Tiefbohrvorrichtung mit einem Mast (10) und einem Mastträger (20) zum Stützen des Mastes, wobei der Mastträger eine Mastführung (21) aufweist, an welcher der Mast vertikal verschiebbar geführt ist. Für ein effizientes Errichten ist vorgesehen, dass an dem Mast mindestens eine lineare Verzahnungseinrichtung (50) angeordnet ist und dass an dem Mastträger mindestens ein Antrieb mit Antriebsritzel (34) vorgesehen ist, weiches zum Heben und Senken des Mastes mit der linearen Verzahnungseinrichtung in Eingriff steht.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Tiefbohrvorrichtung mit einem Mast und einem Mastträger zum Stützen des Mastes, wobei der Mastträger eine Mastführung aufweist, an welcher der Mast vertikal verschiebbar geführt ist.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Errichten einer Tiefbohrvorrichtung mit einem Mast, einem Mastträger zum Stützen des Mastes, wobei der Mastträger eine Mastführung aufweist, an welcher der Mast vertikal verschiebbar geführt wird.
  • Verschiedenste Tiefbohrvorrichtungen sind seit Langem bekannt, wobei unterschiedliche Methoden zum Errichten des relativ großen Mastes bestehen.
  • Aus der WO 2005/073495 A1 geht eine Vorrichtung für Tiefbohrungen hervor, bei welcher der Mast am Boden liegend in voller Länge montiert wird. Dieser wird dann von der Horizontalen in die Vertikale geschwenkt, wozu jedoch in der Regel ein separater Kran in entsprechender Größe notwendig ist. Bei dieser Methode ist das Montieren des Mastes am Boden liegend relativ einfach, jedoch ist das Aufrichten des fertig montierten Mastes sehr aufwändig und erfordert spezielle Vorrichtungen.
  • Gemäß einer anderen Methode, dem so genannten Top-Load-Verfahren, wird ein Mast aus mehreren Segmenten oder Mastgliedern zusammengesetzt. Dabei wird zunächst das bodenseitige Mastglied an einem Unterbau befestigt. Mittels eines Kranes werden dann die weiteren Mastglieder von oben aufgesetzt. Auch hierzu ist ein separater Kran notwendig und die Montage in relativ großer Höhe ist schwierig.
  • Aus der US-A-3,295,270 ist ein faltbarer Bohrmast bekannt, welcher aus zwei verschwenkbar zueinander angeordneten Mastgliedern besteht. Mittels eines internen Seilmechanismus kann der Bohrmast aus einer horizontalen Stellung in eine vertikale Stellung aufgefaltet werden.
  • Eine gattungsgemäße Tiefbohrvorrichtung und ein gattungsgemäßes Verfahren gehen aus der US-A-4,134,237 oder der US-A-4,885,893 hervor. Bei dem so genannten Down-Load-Verfahren wird zunächst ein erstes Mastglied mit Hilfe eines Kranes erstellt. In dieses erste Mastglied wird ein zweites Mastglied eingebaut, welches dann mittels eines internen Seilzuges nach oben bewegt wird. Weitere Mastglieder können am unteren Ende befestigt und über einen internen Seilzug mittels eines Umlenkrollenmechanismus ebenfalls nach oben gezogen werden.
  • Auch bei diesem bekannten Stand der Technik sind ein Kran sowie ein interner Seilzug in dem zu erstellenden Bohrmast erforderlich. Seilzüge bedürfen regelmäßiger Wartung und sind verschleißanfällig.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tiefbohrvorrichtung und ein Verfahren zum Errichten der Tiefbohrvorrichtung anzugeben, mit welchen ein einfaches und effizientes Errichten auch großer Bohrmasten möglich ist.
  • Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Tiefbohrvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Tiefbohrvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gemäß der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Tiefbohrvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Mast mindestens eine lineare Verzahnungseinrichtung angeordnet ist und dass an dem Mast mindestens ein Antrieb mit Antriebsritzel vorgesehen ist, welches zum Heben und Senken des Mastes mit der linearen Verzahnungseinrichtung in Eingriff steht. Ein Aufbauen und Nachobenschieben des Mastes erfolgt damit nicht mittels eines Seilzugantriebes, sonders mittels eines Zahnradantriebes. Dabei kämmt ein Antriebsritzel in einer linearen Verzahnungseinrichtung, welche vorzugsweise eine Zahnstange oder eine leiterartige Bolzenstange ist. Hierdurch wird ein sehr kompakter und robuster Antrieb zum Heben und Senken des Mastes erreicht.
  • Grundsätzlich kann der Mast einstückig ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist es jedoch nach der Erfindung, dass der Mast aus zumindest zwei Mastgliedern aufgebaut ist, die über eine Verbindungseinrichtung miteinander verbunden sind. Der Mast kann somit schrittweise aus einzelnen Mastsegmenten oder Mastgliedern von unten aufgebaut werden. Die erlaubt eine einfache und sichere Montage auch großer Masten.
  • Besonders vorteilhaft ist es nach der Erfindung, dass ein Schlittenantrieb vorgesehen ist, der vertikal verschiebbar an dem Mast geführt ist, dass eine Befestigungseinrichtung zum Festlegen des Arbeitsschlittens an dem Mastträger vorgesehen ist und dass ein Schlittenantrieb den Antrieb zum Heben und Senken des Mastes bildet. Somit kann der Schlittenantrieb nicht nur zum Verschieben des Arbeitsschlittens relativ zum Mast verwendet werden. Vielmehr kann der Schlittenantrieb des Antriebsschlittens auch dafür eingesetzt werden, den Mast relativ zum Mastträger zu bewegen. Zu diesem Zwecke wird nach der Erfindung der Arbeitsschlitten am Mastträger mittels der Befestigungseinrichtung, etwa Riegel oder Bolzen, festgelegt. Wird der Schlittenantrieb dann betätigt, so kommt es zu einer Relativbewegung zwischen Mast und Arbeitsschlitten. Zum Aufstellen des Mastes sind somit keinerlei zusätzliche Hebemittel erforderlich. Es wird folglich eine besonders einfache und kostengünstige Tiefbohrvorrichtung erhalten.
  • Die Wirtschaftlichkeit kann nach der Erfindung weiter dadurch verbessert werden, dass an dem Arbeitsschlitten eine Aufnahme für ein Bohrgestänge vorgesehen ist und/oder dass am Arbeitsschlitten ein Drehmotor und/oder eine Zugeinrichtung für das Bohrgestänge vorgesehen ist. In diesem Fall kann der Arbeitsschlitten nicht nur zum Verstellen des Mastes relativ zum Mastträger sondern auch, insbesondere nachdem er vom Mastträger gelöst wurde, auch zur Handhabung des Bohrgestänges dienen.
  • Grundsätzlich kann der Mast aus Mastgliedern aufgebaut sein, welche bereits in der Horizontalen über ein Schwenkgelenk miteinander verbunden sind. Hierbei kann der Mast in einem so genannten Bootstrap-Verfahren aus der Horizontalen durch Umlenkung entlang der Schwenkgelenke in die Vertikale geschoben werden. Alternativ und besonders bevorzugt ist es nach der Erfindung, dass der Mast aus mehreren Mastgliedern gebildet ist, dass der Mast in der hülsenförmigen Mastführung halterbar ist und dass unterhalb der hülsenförmigen Mastführung ein Freiraum zur Aufnahme und zur Montage eines Mastgliedes an dem Mast vorgesehen ist. Dabei wird das zunächst jeweils untere Mastglied in der hülsenförmigen Mastführung fixiert. Dieses Mastglied ist dabei oberhalb der Boden- oder Arbeitsfläche so angeordnet, dass ein neues Mastglied in dem Freiraum unterhalb der Mastführung angeordnet und aufgerichtet werden kann. In dieser Position kann dieses aufgerichtete neue Mastglied an dem bestehenden Mast montiert werden. Nach der Montage wird der so verlängerte Mast um zumindest ein Mastglied weiter nach oben geschoben werden. Darauf folgend kann die Montage eines oder mehrerer weiterer Mastglieder erfolgen. Dies erlaubt eine effektive Montage aus einzelnen Mastgliedern.
  • Nach der Erfindung ist es weiterhin vorteilhaft, dass an der Mastführung oder einem der Mastglieder eine Bohrbühne und/oder ein Bedienstand angeordnet sind. Die Bohrbühne sowie ein Bedienstand dienen zum Betreiben der Tiefbohrvorrichtung durch Bedienpersonal sowohl zu Zwecken der Montage und Demontage als auch zum Betreiben der Bohrvorrichtung.
  • Alternativ ist die erfindungsgemäße Tiefbohrvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Mastträger einen U-förmigen Unterbau mit einem Querschenkel und zwei Längsschenkeln und eine zweibeinige Stütze mit der Mastführung aufweist, deren freie Enden an den Längsschenkeln des Unterbaus schwenkbar angelenkt sind, und dass zumindest ein Linearantrieb zum Verschwenken der Stütze zwischen dem Unterbau und der Stütze angeordnet ist.
  • Dies führt zu einer kompakten und robusten Anordnung des Unterteiles der Tiefbohrvorrichtung, so dass diese besonders stabil und gleichzeitig gut auf- und abzubauen ist. Die V-förmige gespreizte zweibeinige Stütze weist im Verbindungsbereich der beiden Stützbeine die hülsenförmige Mastführung auf. Die nach unten gerichteten freien Enden der Stützbeine sind etwa im Mittenbereich der beiden Längsschenkel des U-förmigen Unterbaus schwenkbar angelenkt. Mittels eines Linearantriebes, insbesondere hydraulischer Stellzylinder, kann die zweibeinige Stütze aus einer horizontalen Lage parallel zum U-förmigen Unterbau um etwa 90° in die Vertikale geschwenkt werden. Hierzu ist kein separater Kran und auch kein Seilzug erforderlich. Die Hydraulikzylinder können durch entsprechende Verriegelungen und gegebenenfalls zusätzliche Stützen und Balken zum Halten der zweibeinigen Stütze in der vertikalen Position beitragen. Die Kombination des U-förmigen Unterbaus mit einer darüber liegenden V-förmigen Stütze schafft bei einer stabilen Konstruktion einen gut zugänglichen Freiraum. Dies ist zur Montage oder Demontage des mehrgliedrig aufgebauten Mastes sowie für eine gute Zugänglichkeit des Bohrloches und eines hierin üblicherweise angeordneten Blowoutpreventers zur Sicherung von explosionsartig austretenden Gasen und Flüssigkeiten vorteilhaft.
  • Eine effiziente Montage wird nach der Erfindung noch dadurch unterstützt, dass insbesondere am Unterbau eine Handhabungseinrichtung zur Montage/Demontage zumindest eines Mastgliedes vorgesehen ist. Dies kann ein Greifer, ein Hebezeug oder eine Führungseinrichtung sein.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Mast mindestens eine lineare Verzahnungseinrichtung angeordnet ist, dass an dem Mastträger mindestens ein Antrieb mit Antriebsritzel vorgesehen ist, welches mit der linearen Verzahnungseinrichtung in kämmender Verbindung steht, und dass der Mast durch Betätigen des Antriebes gehoben oder gesenkt wird. In diesem Verfahren ist auch ohne einen Seilzugantrieb ein schnelles Errichten eines Mastes nach der so genannten Down-Load-Methode effizient möglich.
  • Dabei ist es erfindungsgemäß, dass der Mast aus mehreren Mastgliedern aufgebaut wird, dass zumindest ein erstes Mastglied oberhalb eines Freiraumes in der Mastführung gehalten wird und dass in dem Freiraum unterhalb der Mastführung eines weiteres Mastglied angeordnet und mit dem darüber liegenden Mastglied in der Mastführung verbunden wird. Hierdurch kann ein Mast aus einzelnen Mastgliedern zügig errichtet werden.
  • Besonders vorteilhaft ist es nach der Erfindung dabei, dass die verbundenen Mastglieder mit dem Antrieb nach oben verschoben werden, so dass in dem Freiraum unterhalb der Mastführung ein weiteres Mastglied angeordnet und montiert werden kann. Es sind somit mit begrenzten Handhabungsvorrichtungen Masten auch mit sehr großer Höhe ohne weiteres zu erstellen.
  • Als Antrieb können grundsätzlich ein oder mehrere Drehmotore vorgesehen werden, welche fest an der hülsenförmigen Mastführung angeordnet sind. Ein besonders effizientes Verfahren zum Errichten des Mastes ergibt sich nach der Erfindung jedoch dadurch, dass ein Arbeitsschlitten entlang des Mastes an einer linearen Verzahnungseinrichtung verfahren wird und dass der Arbeitsschlitten mit einer Befestigungseinrichtung fest mit dem Mastträger verbunden wird, wobei ein Schlittenantrieb des Arbeitsschlittens den Antrieb zum Heben und Senken des Mastes bildet. Somit kann ein grundsätzlich vorhandener Arbeitsschlitten am Masten bei dessen Montage bzw. Demontage ohne größere Umbauten als Antrieb zum Heben bzw. Senken der Mastglieder eingesetzt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die schematisch in den beigefügten Figuren dargestellt sind. In den Figuren zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Tief- bohrvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
    Fig. 2
    eine Ansicht der Vorrichtung aus Fig. 1 in einem Transport- zustand;
    Figuren 3 und 4
    Seitenansichten der Vorrichtung aus Fig. 1 in aufeinander folgenden Verfahrensstadien beim Errichten des Mastes.
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Tiefbohrvorrichtung 1 ist in Fig. 1 dargestellt. Die Tiefbohrvorrichtung 1 weist einen Mastträger 20 mit einem U-förmigen Unterbau 25 auf, der auf dem Boden steht. Der U-förmige Unterbau 25 umfasst einen Querschenkel 46 und zwei Längsschenkel 47. Im Mittenbereich der Längsschenkel 47 des U-förmigen Unterbaus 25 sind die beiden freien Enden einer zweibeinigen Stütze 26 vorgesehen, die V-förmig angeordnet ist und die um eine horizontale Schwenkachse schwenkbar am Unterbau 25 angelenkt sind. Im Scheitel dieser Stütze 26 ist eine als Führungshülse mit etwa rechteckigem Innenquerschnitt ausgebildete Mastführung 21 vorgesehen. In dieser Mastführung 21 ist ein mit etwa quadratischem Außenquerschnitt ausgebildeter Mast 10 linear verschiebbar gelagert.
  • Überdies weist der Mastträger 20 zwei als Hydraulikzylinder ausgebildete Linearantriebe 27 auf, die einerseits am Unterbau 25 und andererseits an der Mastführung 21 angelenkt sind. Diese Linearantriebe ermöglichen ein Verschwenken der Stütze 26 mit der Mastführung 21 aus einer in Fig. 1 dargestellten vertikalen Betriebsposition in eine in Fig. 2 dargestellte horizontale Transportposition und umgekehrt.
  • Im Bereich des Scheitels des U-förmigen Unterbaus 25 ist eine Führungsauflage 29 als Teil einer Handhabungseinrichtung zum Führen von weiter unten näher beschriebenen modular ausgebildeten Mastgliedern 11 beim Aufbau des Mastes 10 vorgesehen. Diese Führungsauflage 29 ist mittig bezüglich der beiden Linearantriebe 27 angeordnet.
  • Wie Fig. 1 weiter zeigt, ist am Mast 10 ein Arbeitsschlitten 30 längs verschiebbar gelagert. Wie insbesondere in Fig. 2 erkennbar ist, sind an diesem Arbeitsschlitten 30 eine Aufnahme 37 und ein Drehmotor 38 für ein in den Figuren nicht dargestelltes Bohrgestänge vorgesehen.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Mast 10 umfasst insgesamt vier Mastglieder 11, 11', 11" und 11''', die jeweils etwa dieselbe Länge aufweisen. Längs der einzelnen Mastglieder 11 bis 11''' und somit längs des Mastes 10 verlaufen zwei als Zahnstangen ausgebildete lineare Verzahnungseinrichtungen 50, 50'. Diese Zahnstangen sind im Bereich einer dem Arbeitsschlitten 30 zugewandten Mastvorderseite 17 des Mastes 10 angeordnet. Die beiden Zahnstangen sind dabei auf gegenüberliegenden Mastseiten im Bereich der zur Mastvorderseite 17 hin gebildeten Mastvorderkanten angeordnet.
  • Der Arbeitsschlitten 30 ist mit einer etwa rechteckigen Grundplatte ausgebildet. In den vier Ecken dieser Grundplatte ist jeweils ein Antriebsmotor 33, 33', 33", 33''' angeordnet. Wie lediglich am Beispiel des Antriebsmotors 33''' gezeigt ist, ist jedem Antriebsmotor 33 bis 33''' ein Antriebsritzel 34 zugeordnet, wobei die Antriebsritzel 34 der Motoren 33, 33' in die rechte Zahnstange und die Antriebsritzel 34 der Antriebsmotoren 33", 33''' in die linke Zahnstange eingreifen. Durch Betätigung der Antriebsmotoren 33 ist der Arbeitsschlitten 30 folglich längs des Mastes 10 über einen Zahnstangenantrieb verstellbar. Die Antriebsmotoren 33 bis 33''' bilden dabei mit ihren Antriebsritzeln 34 einen Schlittenantrieb 31.
  • Wie Fig. 1 überdies zeigt, weist die erfindungsgemäße Tiefbohrvorrichtung 1 eine Bohrbühne 5 auf, die sich in der Horizontalen erstreckt, sowie einen Bedienstand 9, der an der Bohrbühne 5 angeordnet ist. Die Bohrbühne 5 kann beispielsweise am untersten Mastglied 11 angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann sie am Mastträger 20, insbesondere an der Mastführung 21, befestigt sein. Unterhalb der Bohrbühne 5 ist ein Blowoutpreventer 2 vorgesehen.
  • Aufeinander folgende Verfahrenstadien beim Aufrichten des Mastes 10 der Vorrichtung 1 aus Fig. 1 sind in den Figuren 3 und 4 dargestellt. Wie in den Figuren 3 und 4 angedeutet, ist zwischen benachbarten Mastgliedern 11 jeweils eine Verbindungseinrichtung 15 mit vorgesehen. Diese Verbindungseinrichtung 15 ermöglicht es, benachbarte Mastglieder beim Auf- oder Abbau lösbar miteinander zu verbinden.
  • Wie Figuren 3 und 4 zeigen, wird der Arbeitsschlitten 30 zum Errichten des Mastes 10 relativ zum Mastträger 20 festgelegt. Zu diesem Zwecke ist im oberen Bereich der Mastführung 21 eine Befestigungseinrichtung 40 mit Anschlag vorgesehen, auf dem der Arbeitsschlitten 30 aufliegt. Wird nun der Schlittenantrieb 31 mit den Antriebsmotoren 33 betätigt, so bewegt sich über den Zahnstangenantrieb der Mast 10 nicht nur relativ zum Arbeitsschlitten 30 sondern auch zum Mastträger 20, an dem der Arbeitsschlitten 30 festgelegt ist. Durch Betätigen des Schlittenantriebes 31 kann somit der Mast 10 angehoben werden. Im unteren Bereich des Mastes 10 werden dabei untere angebaute Mastglieder, im dargestellten Ausführungsbeispiel das Mastglied 11, vom jeweils darüber angeordneten Mastglied, im dargestellten Ausführungsbeispiel das Mastglied 11', über die Verbindungseinrichtung 15 mitgenommen und angehoben.
  • Insbesondere kann nach der Erfindung vorgesehen sein, zunächst den Unterbau 25, den Mastträger 20 und die Mastführung 21 zusammenzubauen. Zum Aufstellen des Mastes 10 wird zunächst die Stütze 26 mit der Mastführung 21 mittels der Linearantriebe 27 aufgestellt, wobei lediglich das oberste Mastglied 11''' aufgerichtet wird und die verbleibenden Mastglieder 11 bis 11" am Boden verbleiben. Nun wird mittels des mit der Mastführung 21 verbundenen Schlittenantriebes 31 der Mast 10 so weit angehoben, bis das darauf folgende Mastglied 11" in den Freiraum 23 unterhalb der Mastführung 21 in etwa senkrecht gestellt und an die Unterseite des obersten Mastgliedes 11''' angelegt werden kann. Die beiden obersten Mastglieder 11''' und 11'' werden dann fest miteinander verbunden. Daraufhin werden die Mastglieder 11''' und 11" mittels des Schlittenantriebes 31 weiter nach oben in Richtung der Bohrstellung bewegt, so dass auch das nächste folgende Mastglied 11' in den Freiraum 23 gebracht und in die Vertikale gedreht und mit dem darüber liegenden Mastglied 11" verbunden werden kann. Auf diese Weise wird der gesamte Mast 10 durch Betätigen des Antriebes 31 sukzessive nach oben gefahren. Hat der Mast 10 seine Betriebshöhe erreicht und befindet er sich in seiner Bohrstellung, das heißt sind insbesondere alle gleich ausgebildeten Mastglieder 11 in der Vertikalposition, kann der Mast 10 mit dem Mastträger 20, insbesondere im Bereich der Mastführung 21, fest verbunden werden. Mit einem Mastglied 11' kann die Bohrbühne 5 nach oben zur Mastführung 21 gefahren und daran befestigt werden. Abschließend kann im Freiraum 23 der Blowoutpreventer 12 angeordnet werden.

Claims (12)

  1. Tiefbohrvorrichtung mit
    - einem Mast (10) und
    - einem Mastträger (20) zum Stützen des Mastes (10),
    - wobei der Mastträger (20) eine Mastführung (21) aufweist, an welcher der Mast (10) vertikal verschiebbar geführt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass an dem Mast (10) mindestens eine lineare Verzahnungseinrichtung (50) angeordnet ist und
    - dass an dem Mastträger (20) mindestens ein Antrieb 31) mit Antriebsritzel (34) vorgesehen ist, welches zum Heben und Senken des Mastes (10) mit der linearen Verzahnungseinrichtung (50) in Eingriff steht.
  2. Tiefbohrvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Mast (10) aus zumindest zwei Mastgliedern (11) aufgebaut ist, die über eine Verbindungseinrichtung miteinander verbunden sind.
  3. Tiefbohrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass ein Antriebsschlitten (30) vorgesehen ist, der vertikal verschiebbar an dem Mast (10) geführt ist,
    - dass eine Befestigungseinrichtung (40) zum Festlegen des Arbeitsschlittens (30) an dem Mastträger (20) vorgesehen ist und
    - dass ein Schlittenantrieb den Antrieb (31) zum Heben und Senken des Mastes (10) bildet.
  4. Tiefbohrvorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an dem Arbeitsschlitten (30) eine Aufnahme (37) für ein Bohrgestänge vorgesehen ist und/oder
    dass an dem Arbeitsschlitten (30) ein Drehmotor (38) und/oder eine Zugeinrichtung für das Bohrgestänge vorgesehen ist.
  5. Tiefbohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Mast (10) aus mehreren Mastgliedern (11) gebildet ist,
    dass der Mast (10) in der hülsenförmigen Mastführung (21) halterbar ist und dass unterhalb der hülsenförmigen Mastführung (21) ein Freiraum (23) zur Aufnahme und zur Montage eines Mastgliedes (11) an den Mast (10) vorgesehen ist.
  6. Tiefbohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an der Mastführung (21) eine Bohrbühne (5) und/oder ein Bedienstand (9) angeordnet sind.
  7. Tiefbohrvorrichtung mit
    - einem Mast (10) und
    - einem Mastträger (20) zum Stützen des Mastes (10),
    - wobei der Mastträger (20) eine Mastführung (21) aufweist, an welcher der Mast (10) vertikal verschiebbar geführt ist,
    - insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Mastträger (20) einen U-förmigen Unterbau (25) mit einem Querschenkel (46) und zwei Längsschenkeln (47) und eine zweibeinige Stütze (26) mit der Mastführung (21) aufweist, deren freie Enden an den Längsschenkeln (47) des Unterbaus (25) schwenkbar angelenkt sind, und
    - dass zumindest ein Linearantrieb (27) zum Verschwenken der Stütze (26) zwischen dem Unterbau (25) und der Stütze (26) angeordnet ist.
  8. Tiefbohrvorrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass insbesondere am Unterbau (25) eine Handhabungseinrichtung zur Montage/Demontage zumindest eines Mastgliedes (11) vorgesehen ist.
  9. Verfahren zum Errichten einer Tiefbohrvorrichtung (1), insbesondere einer Tiefbohrvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit
    - einem Mast (10) und
    - einem Mastträger (20) zum Stützen des Mastes (10),
    - wobei der Mastträger (20) eine Mastführung (21) aufweist, an welcher der Mast (10) vertikal verschiebbar geführt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass an dem Mast (10) mindestens eine lineare Verzahnungseinrichtung (50) angeordnet ist,
    - dass an dem Mastträger (20) mindestens ein Antrieb (31) mit Antriebsritzel (34) vorgesehen ist, welches mit der linearen Verzahnungseinrichtung (50) in kämmender Verbindung steht, und
    - dass der Mast (10) durch Betätigen des Antriebes gehoben oder gesenkt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Mast (10) aus mehreren Mastgliedern (11) aufgebaut wird,
    dass zumindest ein erstes Mastglied (11) oberhalb eines Freiraumes in der Mastführung (21) gehalten wird und
    dass in dem Freiraum unterhalb der Mastführung (21) ein weiteres Mastglied (11) angeordnet und mit dem darüber liegenden Mastglied (11) in der Mastführung (21) verbunden wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die verbundenen Mastglieder (11) mit dem Antrieb (31) nach oben verschoben werden, so dass in dem Freiraum unterhalb der Mastführung (21) ein weiteres Mastglied (11) angeordnet und montiert werden kann.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Arbeitsschlitten (30) entlang des Mastes (10) an einer linearen Verzahnungseinrichtung (50) verfahren wird und
    dass der Arbeitsschlitten (30) mit einer Befestigungseinrichtung (40) fest mit dem Mastträger (20) verbunden wird, wobei ein Schlittenantrieb des Arbeitsschlittens (30) den Antrieb (31) zum Heben oder Senken des Mastes (10) bildet.
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