WO2020225368A1 - Landbohranlage und verfahren zum bewegen eines topdrive in einem bohrmast einer landbohranlage - Google Patents

Landbohranlage und verfahren zum bewegen eines topdrive in einem bohrmast einer landbohranlage Download PDF

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WO2020225368A1
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top drive
drill string
borehole
mast
moved
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PCT/EP2020/062724
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Achim Nordbeck
Arend Lödden
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Bentec Gmbh Drilling & Oilfield Systems
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Priority to US17/608,986 priority patent/US11814906B2/en
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    • E21B19/09—Apparatus for feeding the rods or cables; Apparatus for increasing or decreasing the pressure on the drilling tool; Apparatus for counterbalancing the weight of the rods specially adapted for drilling underwater formations from a floating support using heave compensators supporting the drill string

Definitions

  • the invention relates to a land drilling rig, hereinafter sometimes referred to as a drilling rig, for sinking deep boreholes, for example on hydrocarbon deposits, for oil and gas exploration or for developing geothermal energy.
  • the invention further relates to a method for moving a so-called top drive (power rotary head) in a drilling mast of a land drilling rig and a method for so-called removing a drill string from a borehole and a method for installing a drill string in a borehole.
  • One object of the present invention is to provide a drilling rig, in particular a drilling mast of a drilling rig, which enables the time required for a round trip to be reduced.
  • the drilling system proposed here comprises, in a manner known per se, a drilling mast, a power rotary head which is movable in the drilling mast along the vertical axis of the drilling mast and is referred to in technical terminology as a top drive, and a crown block in the specialist terminology as a crown block (crown block) on the upper end (head end) of the drill mast.
  • the special feature is that the crown bearing is movable, namely is movable in translation, in particular movable in translation transversely to the vertical axis of the drill mast.
  • a crown bearing positioning device referred to below for short as a positioning device.
  • the drilling rig or drilling mast has such a positioning device which is intended and set up to move the crown bearing during operation and which moves the crown bearing as intended during operation.
  • the positioning device is intended and directed to move the crown bearing back and forth between at least two different positions (first position; second position) as required.
  • the positioning device is or comprises a device which, in operation, moves the crown bearing into the first position, into the second position and, if necessary, into further positions and holds it in the respective position.
  • the positioning device is, for example, a drive or comprises, for example, at least one drive.
  • the top drive hanging under the crown bearing and at least indirectly hanging on the crown bearing is located above the center of the borehole and correspondingly on a position referred to as the borehole center.
  • the top drive is always at the center of the borehole, when the drill string is raised, lowered or rotated by means of the top drive.
  • the first position of the crown bearing, in which the top drive is on the center of the borehole is accordingly also referred to as the "center of the borehole" or as "above the center of the borehole”; both terms mean the same thing.
  • the crown bearing In the second position, the crown bearing is in a position spaced from the center of the borehole. This position is referred to below as the withdrawn position.
  • the land drilling rig has a travel path for the Kronenla ger at the upper end of the drill mast and a positioning device acting as a displacement or displacement device.
  • the land drilling rig has a drive acting on the one hand on the drilling mast and on the other hand on the crown bearing as a traversing or displacement device.
  • the land drilling rig namely the drive acting as a displacement or displacement device, has at least one drive wheel rotating with means of the drive (motor drive, electric motor) and in, on or on the travel path.
  • the mobility of the crown bearing according to the innovation proposed here has the advantage that a top drive, which can even move between the position above the center of the borehole and a retracted position, can carry out so-called load journeys to the center of the borehole and so-called empty journeys in the retracted position.
  • Such mobility of the top drive (mobility between the center of the borehole and a withdrawn position) is known per se in offshore drilling rigs, but not in land drilling rigs. This mobility is also given in the innovation proposed here. This mobility is realized by means of a further positioning device, referred to below as a spreading device to distinguish it.
  • the top drive is vertically movable in a manner known per se along a guide in the drilling mast, in particular along a guide attached to the drilling mast.
  • the spreading device acts directly or indirectly on the guide and the top drive is located at the opposite end of the spreading device.
  • the spreading device moves with the Topdrive in the mast and can in principle also be viewed as part of the Topdrive.
  • the top drive can be moved in a first plane and in a second plane, each parallel to a plane defined by the guide.
  • a scissor lift mechanism acts as a spreading device, for example, which is effective in the horizontal direction for the purpose of "spreading" the top drive from the guide, ie moving the top drive into the position above the center of the borehole.
  • the top drive is supported on the guide when rotating the drill string and when rotating the drill string.
  • the mechanical connection between the top drive and the guide is via the expansion device.
  • the guide and the spreading device ensure that the torque applied by the top drive causes the drill string to rotate.
  • the top drive In one of the two parallel planes in which the top drive can be moved by means of the spreading device, the top drive is located above the center of the borehole (first level; first position) and this first position is also referred to here as the position above the center of the borehole or, for short, the center of the borehole. In the other level (second level; second position) the top drive is not above the center of the borehole and this second position is referred to as the retracted position, analogous to the second position of the crown bearing.
  • the positioning device and the spreading device are activated synchronously or at least essentially synchronously: If the top drive is moved into the position above the center of the borehole by means of the positioning device when the top drive is moving under load, the top drive is also moved into position by means of the spreading device moved over borehole center (into the first level); in the case of a crown bearing moved by means of the positioning device during an empty run of the top drive into the retracted position, the top drive is also moved into the retracted position (into the second level) by means of the spreading device. During a load journey, the Topdrive is above the center of the borehole and the drill string is attached to the Topdrive.
  • the top drive moves cyclically up and down in the drill mast in a manner known per se, namely between a position at the end of an upward movement and a position at the end of a downward movement, which in the following is simply referred to as "up in the mast “and” down in the mast “are referred to, where it does not depend on an exact vertical position.
  • the position “at the top of the mast” is correlated with the height of the drill rods installed or removed at the same time.
  • the position “at the bottom of the mast” is in the area of the so-called drill floor and slightly above the drill floor.
  • a single drill rod When installing and removing the drill string, a single drill rod (single stand) can be installed or removed. However, it is common to simultaneously install or remove two boring bars (double stand), three boring bars (triple stand) or possibly even more than three boring bars.
  • an individually installed or removed drill rod or several simultaneously installed or removed drill rods are referred to collectively as a drill rod element in the interest of better readability of the wide ren description.
  • the drill string is briefly explained using the example of removal.
  • the drill string is lifted by means of the top drive (load travel) and pulled out of the borehole piece by piece.
  • the removal of a drill string can be thought of as being divided into six essential and cyclically repeating steps (see also the illustration in Figure 3 and the associated explanation):
  • Step 1 The Topdrive moves to the "up in the mast” position.
  • the Topdrive is coupled to the upper end of the drill string.
  • the drill string is raised to a height at which a drill string element (single stand, double stand etc.) ) is located over its entire length above the drill floor. In this raised position, the drill string is initially held with the Topdrive until the load is transferred.
  • a drill string element single stand, double stand etc.
  • Step 2 In order to be able to decouple the top drive from the drill string, the drill string is axially fixed in order to take over the load from the top drive. Such a fixation takes place, for example and in a manner known per se, by means of wedges, namely by means of wedges in the drill floor. By means of such a fixation, the drill string is held independently of the top drive. The top drive continues to serve as a guide for the extracted drill rod element.
  • Step 3 The extracted drill pipe element is guided by a machine, which is often referred to as a pipe handler in technical terms. This functions as a rod handling device and is referred to below as a rod handling device. To take over the leadership of the extracted drill pipe element, the rod handling device engages in a manner known per se on the drill pipe element.
  • Step 4 The top drive can be detached from the drill string after such a load transfer / takeover (step 2) and after such a takeover of the leadership of the extracted drill rod element (step 3) and is released from the drill string.
  • Step 5 A system of pliers known per se grips the connection point between the extracted drill rod element and the rest of the drill rod element above the drill floor
  • the top drive uncoupled from the drill string remains at the top of the mast because the pulled-out Bohrge rod element is in the center of the borehole and the way for the top drive to descend is blocked.
  • Step 6 The extracted and separated from the drill string drill rod element is removed from the area above the center of the borehole by means of the rod handling device and, for example, placed next to the drill mast, in particular in a so-called finger platform.
  • the order of the steps can also be varied, such that first the first step, then the second step, then the fifth step, then the third step, then the fourth step and finally the sixth step are carried out.
  • the area above the center of the borehole is free again in the vertical direction.
  • the Topdrive can be lowered into the position "down in the mast” (empty run) and is there again coupled to the drill string. Now the drill string is raised again by means of the Topdrive (new load run) and the Topdrive moves another piece with it The drill string pulled out of the borehole is again in the "top of the mast” position.
  • This process (steps 1 to 6) is repeated many times until the entire drill string has been pulled out of the borehole. The same applies in reverse for installing a drill string and order accordingly.
  • the crown bearing is movable at least between the position of the center of the borehole and a retracted position, a top drive that can be moved between the position above the center of the borehole and a retracted position can perform an empty trip in the retracted position.
  • the Topdrive moves parallel to the axis of the drill string and in a plane parallel to the axis of the drill string.
  • the ropes of the pulley system between the crown bearing and the top drive run parallel or at least essentially parallel to the axis of the drill string.
  • the course of the ropes of the pulley system parallel or at least substantially parallel to the axis of the drill string is referred to below for short as the bottle pull system parallel to the drill string.
  • the empty run takes place, for example, while the extracted drill pipe element is separated from the drill string and / or parked next to the mast.
  • the Topdrive is again in the "down in the mast” position. Now - provided the separation and parking of the pulled-out drill rod element is complete - the crown bearing is moved back to the center of the borehole and the top drive is moved to the center of the borehole moved so that the Topdrive is again in the position "down in the mast"
  • Drill string can be coupled.
  • the time during which the Topdrive moves during the empty run parallel to the drill string element that has not yet been separated from the drill string or has not yet been parked is now saved when removing the drill string. This gain in time results from every empty trip (when removing the
  • Drill string and the same when installing the drill string results in a significant reduction in the time it takes to remove and install a drill string, i.e. a significant reduction in the duration of a round trip.
  • an advantage of the innovation proposed here is that diagonal pull in the pulley system is avoided.
  • a diagonal pull in the pulley system results when - as is known from offshore drilling rigs - the top drive is moved from the position above the center of the borehole (under the crown bearing) to a retracted position.
  • An inclined pull leads in an unfavorable way to horizontal loads in the leadership of the top drive.
  • Another advantage of the innovation proposed here is that a smaller horizontal travel path is necessary for the top drive between its position above the center of the borehole and the retracted position.
  • the retracted position In the case of offshore drilling rigs and the mobility of the top drive between the center of the borehole and the retracted position, the retracted position must be so far removed from the position above the center of the borehole that the pulley system can collide with an extracted drill rod element, in particular with the upper end of the withdrawn one Drill rod element, can be safely excluded.
  • the spreading device which light this route, must be designed accordingly. The bigger the driving away, the greater the forces acting on the spreading device.
  • possible smaller distance between the retracted position and the center of the borehole thus reduces the forces acting on the Spreizeinrich device. This reduced load increases their service life and makes a less complex design of the spreading device possible.
  • a method for operating such a drilling rig in particular a method for moving a top drive in a drilling mast of a drilling rig, it is initially provided with respect to the drilling mast and the top drive that the drilling mast has a crown bearing at its head end in a manner known per se,
  • the crown bearing usually functions as the upper block of a pulley system or such an upper block hangs under the crown bearing, the top drive hanging from a lower block of the pulley system, known in technical terminology as a traveling block, and the top drive using the pulley system vertically in the drilling mast, namely along a vertical axis of the drilling mast, is movable and is moved during operation of the drilling rig.
  • the crown bearing can be moved by means of a positioning device (Kronenlagerpo sitioning novice) at least between a first position (center of the borehole) and a second position (retracted position) and, when the drilling rig is in operation, through the positioning device into the first position or the second position is moved.
  • the crown bearing is preferably translationally movable, namely translationally in a direction transverse to the direction of movement of the top drive in the mast.
  • the crown bearing is due to a corre sponding positioning of the positioning device in the position of the borehole center when the drill string is raised, lowered or rotated with the top drive, so generally whenever the drill string is attached to the top drive.
  • the crown bearing is in the retracted position due to a corresponding positioning of the positioning device and the crown bearing is moved into the retracted position by the positioning device when the top drive is to be moved empty.
  • the method can also be developed by means of individual or several method features that relate to method steps carried out by the drilling rig, and the drilling rig or drilling mast can accordingly also be developed by means for carrying out method steps carried out within the scope of the method.
  • a travel path for the crown bearing is provided at the head end of the drilling mast and a ver Driving device or a displacement device which is intended and set up to move the crown bearing in, on or on the travel path, namely to move or move it.
  • a rack can also be used as the travel path.
  • Mixed forms are also conceivable, that is to say a travel path which, on the one hand, comprises a rack and, on the other hand, a rail, in particular a guide rail, or a section steel functioning as a rail or guide rail.
  • a hydraulic cylinder or a pneumatic cylinder for example, can be used as the drive.
  • the drive engages the drilling mast or directly on the driveway, it engages a fixed point from which the crown bearing can be moved, with a hydrau lik- or pneumatic cylinder in a known manner and Wei se by pulling in and extending a piston rod.
  • a cable pull can also be used as a drive, which moves the crown bearing like a so-called trolley along the route.
  • a motorized drive in particular an electric motor or a hydraulic motor, can also be used as the drive, which drives a drive wheel that engages in the travel path or engages the travel path and runs in, on or on the travel path.
  • a drive also engages on the one hand on the crown bearing and on the other hand on the travel path and thus at least indirectly on the drilling mast.
  • the drive is preferably connected to the crown bearing, in particular attached to the crown bearing.
  • Another possibility for a drive is a drive connected to the Ver travel path or to the drilling mast, in particular mounted on the travel path or on the drilling mast, which drives a drive wheel which is frictionally or positively engaged the movable crown bearing works. Then a rack is attached to the crown bearing, for example, in which the drive wheel engages.
  • the drill string When removing a drill string from the borehole, the drill string is pulled out of the borehole piece by piece by means of the top drive and in each case in the manner of a load travel of the top drive and an upward movement of the top drive in the drill mast.
  • the top drive At the end of a load travel of the Topdrive, when removing the
  • the drill string When installing a drill string in a borehole, the drill string is lowered into the borehole piece by piece by means of the top drive and in each case in the We ge of a load travel of the top drive and a downward movement of the top drive in the drill mast. At the end of a load travel of the Topdrive, when installing the
  • Drill string the drill string is generated using another machine hold and the top drive is decoupled from the drill string.
  • the bit bearing and the top drive are moved to the second position (retracted position) and the top drive is moved upwards in the drill mast by means of an empty run, parallel to the axis of the drill string and at a distance from the position above Center hole.
  • the crown bearing is in the position above the center of the borehole when the Topdrive is moving under load and in the retracted position when it is empty.
  • the entire device is for raising, lowering and rotating a drill string movable in the mast between the position above the center of the borehole and a retracted position, so that overall it is also possible to speak of a retractable lifting system in the mast (retractable hoisting system) and the invention is, in its most general form, such a retractable res Lifting system.
  • An empty run in the retracted position following a load run is preferably carried out automatically or partially automatically. Moving the crown bearing into the retracted position and then emptying the top drive are permitted if, on the one hand, the drill string is axially fixed and, if necessary, an extracted drill pipe element is held or at least guided by another machine and, on the other hand, the top drive is uncoupled from the drill string. Both conditions can be monitored automatically by means of a control device and are optionally monitored automatically by means of a control device.
  • the crown bearing is moved into the retracted position automatically or following an operating action by an operator (optimally at the same time or at least in relation to the movement of the Topdrive into the retracted position by means of the expansion device) and optionally when the retracted position is reached, the Topdrive automatically travels empty in the retracted position, or after a further operating action.
  • Access to an area above the center of the borehole by other machines or another machine, for example a rod handling device, is also monitored automatically or partially automatically and under the control of a control device.
  • the area above the center of the borehole is basically free for other machines. If the area above the center of the borehole is free, access to the area above the center of the borehole is free for a rod handling device or the like and by means of the rod handling device, for example, a drill rod element separated from the drill string is removed from the area above the center of the borehole (when removing the
  • Drill string or a drill string element to be connected to the drill string in the area above the center of the borehole (when installing the drill string).
  • a control device for controlling the movement of a top drive in the drilling mast of a drilling system which works according to the method as described here and below and for this purpose comprises means for carrying out the method.
  • a programmable logic controller which is basically known per se, can be considered as the control device.
  • the means for carrying out the method are then the control itself, input and output channels of the control and a control program executed by the control device with an implementation of the method and the method steps included therein.
  • Input signals from the drilling rig in particular from the positioning device, the top drive, the crown bearing and / or the spreading device, are detected via the input channels of the control device.
  • the control program determines a logical combination of such signals with one another and / or with internal status signals of the control device generated in a manner known per se.
  • the result of such links are output signals that are output via the output channels to the drilling system, in particular the positioning device, the top drive, the crown bearing and / or the spreader device, and, for example, activation of the positioning device for moving the crown bearing into the first or cause the second position.
  • the method is preferably implemented in the form of a computer program functioning as a control program.
  • the invention is thus on the one hand a computer program with a computer, for example a central unit of a memory-programmable controller, executable program code instructions and on the other hand a storage medium with such a computer program, so a computer program product with program code means, and finally also a control device in which Memory as a means for performing the method and its configurations such a computer program is loaded or loadable.
  • control program and computer program also include other implementation options, namely in particular an implementation in firmware or in firmware and software or in firmware and hardware.
  • Fig. 1 shows a drilling mast of a drilling rig with a top drive movable in the drilling mast
  • FIG. 2 shows the drill mast as in FIG. 1 with a crown bearing moved from a position via the center of the borehole into a retracted position
  • Fig. 3 is a schematically simplified sequence of a process when removing a drill string from a borehole
  • FIG. 1 shows - in a greatly simplified schematic form - as part of a drilling rig 10, a drilling mast 12.
  • a top drive 14 along the vertical axis of the drilling mast 12 in a manner known in principle, that is, in the vertical direction, movable up and down.
  • the drilling mast 12 has a so-called crown bearing 18 at its upper end (head end 16) in a manner known per se. In the embodiment shown, this acts as an upper block of a pulley system 20 (cable pull system). A bottom block 22 of the pulley system 20 hangs under the Crown bearing 18. The top drive 14 is suspended from the bottom block 22 and overall on the pulley system 20 and below the crown bearing 18.
  • the crown bearing 18 is movable by means of a positioning device 24 at least between a first and a second position.
  • a hydraulic cylinder is shown as the positioning device 24 - only by way of example.
  • the positioning device 24 in the form shown can also be regarded as a pneumatic cylinder.
  • Such a positioning device 24 is optionally implemented in the form of a paired arrangement of two hydraulic or pneumatic cylinders.
  • the or each hydraulic or pneumatic cylinder is an example of a drive for a displacement or displacement device that acts directly or indirectly on the drilling mast 12 on the one hand and on the crown bearing 18 on the other hand.
  • the crown bearing 18 is in a first position, namely in a position in which the top drive 14 hangs over the borehole worked by the drilling system 10 (borehole center 26).
  • the crown bearing 18 is in a second position, namely in a position in which the top drive 14 does not hang over the center of the borehole 26.
  • the position of the hole center 26 results as the axis (axis of rotation) of the
  • the first position of the crown bearing 18, in which the top drive 14 hangs over the center of the borehole 26, is also referred to below in relation to the position of the crown bearing 18 as the position of the crown bearing 18 over the center of the borehole 26 or, for short, as the center of the borehole 26.
  • the second position of the crown bearing 18, in which the top drive 14 is not above the center of the borehole 26 is referred to below as a withdrawn position to distinguish it.
  • a travel path 30 is provided at the head end 16 of the drill mast 12 in the embodiment shown.
  • the crown bearing 18 is movable along the travel path 30.
  • the positioning device 24 causes the movement of the crown bearing 18 along the travel path 30, so for example the movement of the crown bearing 18 into the position above the center of the borehole 26 or the movement of the crown bearing 18 into the retracted position.
  • top drive 14 In the position of the crown bearing 18 above the center of the borehole 26, so-called load runs of the top drive 14 follow.
  • a drill string 28 rotatable by means of the top drive 14 hangs on the top drive 14 and is raised, lowered and / or rotated by means of the top drive 14.
  • An empty run can already take place with a crown bearing 18 that is movable according to the innovation proposed here and a top drive 14 that is movable between a position above the center of the borehole 26 and a retracted position if, when removing the drill string 28, a drill string element 32 is still separated from the drill string 28 and next to the Mast 12, for example in a finger platform 34, is parked or if When installing a drill string 28, a new drill string element 32 to be coupled to the drill string 28 is brought into the position above the center of the borehole 26. This saves time when installing and removing the drill string 28, because processes which previously had to be carried out strictly one after the other can now be carried out in parallel or at least partially in parallel.
  • a device known in principle and referred to here as a spreader device 36 for moving the top drive 14 out of the retracted position is schematically greatly simplified Position above borehole center 26 and for moving the top drive 14 from the position above borehole center 26 into the retracted position.
  • the spreader 36 engages on one side on a guide 38 in or on the drilling mast 12 and on the opposite side holds and positions the Spreizeinrich device 36 the top drive 14 (the top drive 14 is carried by the pulley system 20).
  • the Topdri ve 14 in the drill mast 12 is movable in the vertical direction.
  • the top drive 14 is movable in a plane above the center of the borehole 26 (first position) and can be moved out of the plane above the center of the borehole 26 into a retracted position (second position).
  • the top drive 14 is supported on the guide 38 when the drill string 28 is rotated.
  • the top drive 14 can be moved at least in a first plane and in a second plane, each parallel to a plane defined by the guide 38.
  • the illustration in FIG. 1 shows a situation in which the top drive 14 is moved into the first plane by means of the spreading device 36, namely a plane which has a Contains imaginary line starting from the center of the borehole 26 along and in continuation of the borehole.
  • a position of the spreading device 36 belonging to this level is hereinafter referred to as a position above the center of the borehole 26 or, for short, as the center of the borehole 26 - analogously to the position of the crown bearing 18.
  • the illustration in FIG. 2 shows a situation in which the top drive 14 is moved into the second plane by means of the spreading device 36, namely a second plane parallel to the first plane and spaced apart from the first plane.
  • a position of the spreader device 36 belonging to this plane is hereinafter referred to as the retracted position - likewise analogously to the position of the crown bearing 18.
  • the movements of the crown bearing 18 and expanding device 36 are at least coordinated with one another.
  • a simultaneous movement of the crown bearing 18 and the spreading device 36 (in each case in the same direction, that is either in the direction of the first position or in the direction of the second position) can be provided.
  • the movements can in principle also take place with a time delay or one after the other, but then always take place in the same direction.
  • the crown bearing 18 is moved into the retracted position by means of the positioning device 24 and the top drive 14 by means of the spreading device 36 after the top drive 14 has been uncoupled from the drill string 28. Subsequently or optionally Even while the crown bearing 18 and / or the spreading device 36 is being moved into the retracted position, the top drive 14 is lowered. When the drill rod element 32 separated from the drill string 28 is removed from the area above the center of the borehole 26, the crown bearing 18 can be moved back into the position above the center of the borehole 26 by means of the positioning device 24 and the top drive 14 by means of the spreading device 36.
  • the top drive 14 is already at the level of the end of the drill string 28 when the sixth method step 45 (removal of the drill bit

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Abstract

Die Erfindung ist eine Landbohranlage (10) mit einem Bohrmast (12), einem im Bohrmast (12) entlang der Hochachse des Bohrmasts (12) beweglichen Topdrive (14) und einem Kronenlager (18) an einem oberen Ende (16) des Bohrmasts (12), wobei das Kronenlager (18) mittels einer Positioniereinrichtung (24) beweglich ist, sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Bohranlage (10) und ein Verfahren zum Betrieb eines Topdrive (14) im Bohrmast (12) einer solchen Bohranlage (10).

Description

Beschreibung
Landbohranlage und Verfahren zum Bewegen eines Topdrive in einem Bohrmast einer Landbohranlage
Die Erfindung betrifft eine im Folgenden mitunter kurz als Bohranlage bezeichnete Landbohranlage zum Abteufen von Tief bohrungen, zum Beispiel auf Kohlenwasserstoff-Lagerstätten, zur Erdöl- und Erdgasexploration oder zum Erschließen von Ge othermie. Die Erfindung betrifft im Weiteren ein Verfahren zum Bewegen eines sogenannten Topdrive (Kraftdrehkopf) in ei nem Bohrmast einer Landbohranlage sowie ein Verfahren zum so genannten Ausbauen eines Bohrstrangs aus einem Bohrloch und ein Verfahren zum sogenannten Einbauen eines Bohrstrangs in ein Bohrloch.
Ein kritischer Aspekt beim Betrieb einer Landbohranlage sind die zeitabhängigen Kosten. Besonders zeitintensiv ist das Ein- und Ausbauen des Bohrstrangs. Dieses ist zum Beispiel beim Austausch eines Bohrkopfs erforderlich. Das Ausbauen ei nes Bohrstrangs und das anschließende Einbauen (Wiederein bauen) eines Bohrstrangs wird auch als „Round Trip" bezeich net. Die Dauer des Aus- und Einbauens eines Bohrstrangs wird auch als „Trip Rate" bezeichnet. Eine kurze Trip Rate ist ein wesentliches Kriterium für die Kosten eines Bohrvorhabens und entsprechend für Anbieter einer Bohranlage ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal .
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Bohranlage, insbesondere einen Bohrmast einer Bohranlage, an zugeben, welche bzw. welcher eine Verringerung der für einen Round Trip benötigten Zeit ermöglicht. Die hier vorgeschlagene Bohranlage umfasst in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise einen Bohrmast, einen im Bohrmast entlang der Hochachse des Bohrmasts beweglichen, in der Fachterminologie als Topdrive bezeichneten Kraftdrehkopf sowie einen in der Fachterminologie als Crownblock (crown block) bezeichneten Kronenblock (Kronenlager) am oberen Ende (Kopfende) des Bohrmasts. Die Besonderheit besteht darin, dass das Kronenlager beweglich ist, nämlich translatorisch beweglich ist, insbesondere quer zur Hochachse des Bohrmasts translatorisch beweglich.
Zum Bewegen des Kronenlagers ist eine im Folgenden kurz als Positioniereinrichtung bezeichnete Kronenlagerpositionierein richtung vorgesehen. Die Bohranlage oder der Bohrmast weist eine solche Positioniereinrichtung auf, welche dafür bestimmt und eingerichtet ist, das Kronenlager im Betrieb zu bewegen, und welche das Kronenlager im Betrieb bestimmungsgemäß be wegt. Die Positioniereinrichtung ist dafür bestimmt und ein gerichtet, das Kronenlager bedarfsabhängig zwischen zumindest zwei verschiedenen Positionen (erste Position; zweite Positi on) hin und her zu bewegen. Die Positioniereinrichtung ist oder umfasst eine Einrichtung, welche das Kronenlager im Be trieb bedarfsabhängig in die erste Position, in die zweite Position und ggf. in weitere Positionen bewegt und in der je weiligen Position hält. Die Positioniereinrichtung ist zum Beispiel ein Antrieb oder umfasst zum Beispiel zumindest ei nen Antrieb.
In der ersten Position des Kronenlagers befindet sich der un ter dem Kronenlager hängende und zumindest mittelbar am Kro nenlager hängende Topdrive über der Mitte des Bohrlochs und entsprechend auf einer als Bohrlochmitte bezeichneten Positi on. Der Topdrive befindet sich immer dann auf Bohrlochmitte, wenn der Bohrstrang mittels des Topdrive angehoben, abgesenkt oder gedreht wird. Die erste Position des Kronenlagers, in der sich der Topdrive auf Bohrlochmitte befindet, wird ent sprechend ebenfalls als „Bohrlochmitte" oder als „über Bohr lochmitte" bezeichnet; beide Bezeichnungen meinen dasselbe.
In der zweiten Position befindet sich das Kronenlager in ei ner von der Bohrlochmitte beabstandeten Position. Diese Posi tion wird im Folgenden als zurückgezogene Position bezeich net .
Als Bohrlochmitte gilt jede Position über der Bohrlochmitte oder jede Position entlang einer durch den Bohrstrang im Bohrloch definierten Achse (Bohrlochmitte-Achse) . Als zurück gezogene Position gilt jede Position entlang einer weiteren Achse, welche parallel zu der Bohrlochmitte-Achse und beab- standet von der Bohrlochmitte-Achse verläuft.
Eine solche Landbohranlage lässt sich kurz wie folgt be schreiben: Landbohranlage mit einem Bohrmast, einem im Bohr mast entlang der Hochachse des Bohrmasts beweglichen Topdrive und einem Kronenlager an einem oberen Ende des Bohrmasts, wo bei das Kronenlager mittels einer Positioniereinrichtung be weglich ist.
Ausführungsformen einer solchen Landbohranlage lässt sich kurz wie folgt beschreiben:
- Die Landbohranlage weist einen Verfahrweg für das Kronenla ger am oberen Ende des Bohrmasts und eine als Positionierein richtung fungierende Verfahr- oder Verschiebeeinrichtung auf.
- Die Landbohranlage weist einen einerseits am Bohrmast und andererseits am Kronenlager angreifenden Antrieb als Verfahr oder Verschiebeeinrichtung auf. - Die Landbohranlage, nämlich der als Verfahr- oder Verschie beeinrichtung fungierende Antrieb, weist zumindest ein mit tels des Antriebs (motorischer Antrieb, Elektromotor) drehba res und in, an oder auf dem Verfahrweg laufendes Antriebsrad auf .
Die Beweglichkeit des Kronenlagers gemäß der hier vorgeschla genen Neuerung hat den Vorteil, dass ein selbst zwischen der Position über Bohrlochmitte und einer zurückgezogenen Positi on beweglicher Topdrive sogenannte Lastfahrten auf Bohrloch mitte und sogenannte Leerfahrten in der zurückgezogenen Posi tion durchführen kann.
Eine solche Beweglichkeit des Topdrive (Beweglichkeit zwi schen Bohrlochmitte und einer zurückgezogenen Position) ist bei Offshore-Bohranlagen, nicht aber bei Landbohranlagen, an sich bekannt. Diese Beweglichkeit ist auch bei der hier vor geschlagenen Neuerung gegeben. Diese Beweglichkeit wird mit tels einer im Folgenden zur Unterscheidung als Spreizeinrich tung bezeichneten weiteren Positioniereinrichtung realisiert.
Der Topdrive ist in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise entlang einer Führung vertikal im Bohrmast beweglich, insbesondere entlang einer am Bohrmast angebrachten Führung. Die Spreizeinrichtung greift mittelbar oder unmittelbar an der Führung an und der Topdrive befindet sich am gegenüber liegenden Ende der Spreizeinrichtung. D.h. die Spreizeinrich tung bewegt sich mit dem Topdrive im Mast und kann grundsätz lich auch als Teil des Topdrive aufgefasst werden. Mittels der Spreizeinrichtung ist der Topdrive in eine erste Ebene und in eine zweite Ebene jeweils parallel zu einer durch die Führung definierten Ebene beweglich. Eine solche Spreizein richtung ist grundsätzlich an sich bekannt, so dass insoweit auf den Stand der Technik verwiesen werden kann. Als Spreiz einrichtung fungiert zum Beispiel eine Scherenhubmechanik, die zum Zwecke des „Abspreizens" des Topdrive von der Füh rung, also zum Bewegen des Topdrive in die Position über Bohrlochmitte, in horizontaler Richtung wirksam ist.
Der Topdrive stützt sich beim Drehen des Bohrstrangs und zum Drehen des Bohrstrangs an der Führung ab. Die mechanische Verbindung zwischen Topdrive und der Führung besteht über die Spreizeinrichtung. Die Führung und die Spreizeinrichtung ge währleisten (Drehmomentstütze) , dass das mittels des Topdrive aufgebrachte Drehmoment ein Drehen des Bohrstrangs bewirkt.
In einer der beiden parallelen Ebenen, in welche der Topdrive mittels der Spreizeinrichtung beweglich ist, befindet sich der Topdrive über Bohrlochmitte (erste Ebene; erste Position) und diese erste Position wird auch hier als Position über Bohrlochmitte oder kurz als Bohrlochmitte bezeichnet. In der anderen Ebene (zweite Ebene; zweite Position) befindet sich der Topdrive nicht über Bohrlochmitte und diese zweite Posi tion wird - anlog zu der zweiten Position des Kronenlagers - als zurückgezogene Position bezeichnet. Beim Bewegen des Top drive im Bohrmast werden die Positioniereinrichtung und die Spreizeinrichtung synchron oder zumindest im Wesentlichen synchron aktiviert: Bei einem mittels der Positioniereinrich tung bei einer Lastfahrt des Topdrive in die Position über Bohrlochmitte bewegten Kronenlager wird mittels der Spreiz einrichtung auch der Topdrive in die Position über Bohrloch mitte (in die erste Ebene) bewegt; bei einem mittels der Po sitioniereinrichtung bei einer Leerfahrt des Topdrive in die zurückgezogene Position bewegten Kronenlager wird mittels der Spreizeinrichtung auch der Topdrive in die zurückgezogene Po sition (in die zweite Ebene) bewegt. Während einer Lastfahrt befindet sich der Topdrive über Bohr- lochmitte und der Bohrstrang hängt am Topdrive. Während einer Lastfahrt ist damit gewissermaßen der Bereich über der Bohr lochmitte belegt und für andere Maschinen nicht zugänglich. Beispiele für solche anderen Maschinen sind ein sogenannter Pipehandler, ein in der Fachterminologie mitunter als Iron Roughneck bezeichnetes Zangensystem zum Herstellen und Lösen von Gewindeverbindungen zwischen zwei Bohrstangen oder eine Gestängehandhabungseinrichtung .
Beim Einbauen und auch beim Ausbauen eines Bohrstrangs bewegt sich der Topdrive in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise zyklisch im Bohrmast auf und ab, nämlich zwischen einer Position am Ende einer Aufwärtsbewegung und einer Position am Ende einer Abwärtsbewegung, die im Folgenden vereinfachend als „oben im Mast" und „unten im Mast" bezeichnet werden, wo bei es auf eine exakte Vertikalposition dabei nicht ankommt. Die Position „oben im Mast" ist mit der Höhe gleichzeitig ein- oder ausgebauter Bohrstangen korreliert. Die Position „unten im Mast" befindet sich im Bereich der Ebene des soge nannten Drillfloor und leicht oberhalb des Drillfloor.
Beim Ein- und Ausbauen des Bohrstrangs kann jeweils eine ein zelne Bohrstange (single stand) ein- oder ausgebaut werden. Üblich ist aber ein gleichzeitiges Ein- oder Ausbauen von zwei Bohrstangen (double stand) , drei Bohrstangen (triple stand) oder ggf. sogar mehr als drei Bohrstangen. Im Folgen den werden im Interesse einer besseren Lesbarkeit der weite ren Beschreibung eine einzeln ein- oder ausgebaute Bohrstange oder mehrere gleichzeitig ein- oder ausgebaute Bohrstangen zusammenfassend als Bohrgestängeelement bezeichnet.
Der herkömmliche Prozess des Ein- oder Ausbauens eines
Bohrstrangs wird am Beispiel des Ausbauens kurz erläutert. Beim Ausbauen eines Bohrstrangs wird der Bohrstrang mittels des Topdrive angehoben (Lastfahrt) und dabei stückweise aus dem Bohrloch gezogen. Das Ausbauen eines Bohrstrangs kann als in sechs wesentliche und sich zyklisch wiederholende Schritte unterteilt (siehe auch die Darstellung in Figur 3 und die zu gehörige Erläuterung) gedacht werden:
Schritt 1: Der Topdrive fährt in die Position „oben im Mast". Der Topdrive ist dabei an das obere Ende des Bohrstrangs an gekoppelt. Das Anheben des Bohrstrangs erfolgt auf eine Höhe, bei der sich ein Bohrgestängeelement (single stand, double stand etc.) in seiner gesamten Länge oberhalb des Drillfloor befindet. In dieser angehobenen Position wird der Bohrstrang bis zu einer Lastübergabe zunächst mit dem Topdrive gehalten.
Schritt 2 : Um den Topdrive vom Bohrstrang abkoppeln zu kön nen, wird der Bohrstrang zur Lastübernahme vom Topdrive axial fixiert. Eine solche Fixierung erfolgt beispielsweise und in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise mittels Keilen, nämlich mittels Keilen im Drillfloor. Mittels einer solchen Fixierung wird der Bohrstrang unabhängig vom Topdrive gehal ten. Der Topdrive dient weiterhin noch als Führung des her ausgezogenen Bohrgestängeelements .
Schritt 3: Die Führung des herausgezogenen Bohrgestängeele ments wird mittels einer in der Fachterminoligie oftmals als Pipehandler bezeichneten Maschine übernommen. Diese fungiert als Gestängehandhabungseinrichtung und wird im Folgenden als Gestängehandhabungseinrichtung bezeichnet. Zur Übernahme der Führung des herausgezogenen Bohrgestängeelements greift die Gestängehandhabungseinrichtung in grundsätzlich an sich be kannter Art und Weise am Bohrgestängeelement an. Schritt 4 : Der Topdrive kann nach einer solchen Lastüberga- be/-übernahme (Schritt 2) und nach einer solchen Übernahme der Führung des herausgezogenen Bohrgestängeelements (Schritt 3) vom Bohrstrang gelöst werden und wird vom Bohrstrang ge löst.
Schritt 5: Ein an sich bekanntes Zangensystem greift an der oberhalb des Drillfloor liegenden Verbindungsstelle des her ausgezogenen Bohrgestängeelements mit dem restlichen
Bohrstrang an und löst das mittels der Gestängehandhabungs einrichtung gehaltene, herausgezogene Bohrgestängeelement vom Bohrstrang. Der vom Bohrstrang abgekoppelte Topdrive bleibt noch oben im Mast, weil sich das herausgezogene Bohrge stängeelement auf der Position Bohrlochmitte befindet und da mit der Weg für eine Abwärtsfahrt des Topdrive versperrt ist.
Schritt 6: Das herausgezogene und vom Bohrstrang getrennte Bohrgestängeelement wird mittels der Gestängehandhabungsein richtung aus dem Bereich über Bohrlochmitte entfernt und zum Beispiel neben dem Bohrmast abgestellt, insbesondere in einer sogenannten Fingerbühne.
Die Reihenfolge der Schritte kann auch variiert werden, der art, dass zuerst der erste Schritt, dann der zweite Schritt, dann der fünfte Schritt, dann der dritte Schritt, dann der vierte Schritt und schließlich der sechste Schritt ausgeführt wird .
Nach dem sechsten Schritt ist der Bereich über der Bohrloch mitte in vertikaler Richtung wieder frei. Der Topdrive kann in die Position „unten im Mast" abgesenkt werden (Leerfahrt) und wird dort wieder an den Bohrstrang angekoppelt. Nun wird der Bohrstrang erneut mittels des Topdrive angehoben (neue Lastfahrt) und der Topdrive fährt mit dem ein weiteres Stück aus dem Bohrloch herausgezogenen Bohrstrang erneut in die Po sition „oben im Mast". Dieser Vorgang (Schritte 1 bis 6) wie derholt sich viele Male, bis der gesamte Bohrstrang aus dem Bohrloch gezogen ist. Für das Einbauen eines Bohrstrangs gilt dasselbe in umgekehrter Richtung und Reihenfolge entspre chend .
Indem nach dem hier vorgeschlagenen Ansatz das Kronenlager zumindest zwischen der Position Bohrlochmitte und einer zu rückgezogenen Position beweglich ist, kann ein selbst zwi schen der Position über Bohrlochmitte und einer zurückgezoge nen Position beweglicher Topdrive eine Leerfahrt in der zu rückgezogenen Position durchführen. Bei der Leerfahrt bewegt sich der Topdrive dabei parallel zur Achse des Bohrstrangs und in einer zur Achse des Bohrstrangs parallelen Ebene.
Ebenso verlaufen bei der Leerfahrt die Seile des Flaschenzug systems zwischen Kronenlager und Topdrive parallel oder zu mindest im Wesentlichen parallel zur Achse des Bohrstrangs. Der Verlauf der Seile des Flaschenzugsystems parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel zur Achse des Bohrstrangs wird im Folgenden kurz als zum Bohrstrang paralleles Fla schenzugsystem bezeichnet.
Die Leerfahrt erfolgt zum Beispiel, während das herausgezoge ne Bohrgestängeelement vom Bohrstrang getrennt und/oder neben dem Mast abgestellt wird. Am Ende der Leerfahrt befindet sich der Topdrive wieder auf der Position „unten im Mast". Jetzt werden - sofern die Trennung und das Abstellen des herausge zogenen Bohrgestängeelements abgeschlossen ist - das Kronen lager wieder in die Position Bohrlochmitte gefahren und der Topdrive in die Position Bohrlochmitte bewegt, sodass der Topdrive in der Position „unten im Mast" erneut an den
Bohrstrang angekoppelt werden kann. Die Zeit, während derer sich der Topdrive bei der Leerfahrt parallel zu dem noch nicht vom Bohrstrang getrennten oder noch nicht abgestellten Bohrgestängeelement bewegt, ist jetzt beim Ausbauen des Bohrstrangs eingespart. Dieser Zeitgewinn ergibt sich bei jeder Leerfahrt (beim Ausbauen des
Bohrstrangs und genauso beim Einbauen des Bohrstrangs) . Damit ist eine deutliche Reduktion der Dauer des Aus- und Einbauens eines Bohrstrangs, also eine deutliche Reduktion der Dauer eines Round Trip, erreicht.
Neben dieser Zeitersparnis besteht ein Vorteil der hier vor geschlagenen Neuerung darin, dass ein Schrägzug im Flaschen zugsystem vermieden wird. Ein Schrägzug im Flaschenzugsystem ergibt sich, wenn - wie dies von Offshore-Bohranlagen bekannt ist - der Topdrive von der Position über Bohrlochmitte (unter dem Kronenlager) in eine zurückgezogene Position bewegt wird. Ein Schrägzug führt in ungünstiger Art und Weise zu Horizon tallasten in der Führung des Topdrive. Ein weiterer Vorteil der hier vorgeschlagenen Neuerung besteht darin, dass ein ge ringerer horizontaler Fahrweg für den Topdrive zwischen des sen Position über Bohrlochmitte und der zurückgezogenen Posi tion notwendig ist. Bei Offshore-Bohranlagen und der dort be kannten Beweglichkeit des Topdrive zwischen Bohrlochmitte und der zurückgezogenen Position muss die zurückgezogene Position so weit von der Position über Bohrlochmitte entfernt sein, dass eine Kollision des Flaschenzugsystems mit einem heraus gezogenen Bohrgestängeelement, insbesondere mit dem oberen Ende des herausgezogenen Bohrgestängeelements, sicher ausge schlossen werden kann. Dies macht einen deutlichen Abstand der zurückgezogenen Position von der Position über Bohrloch mitte erforderlich und führt zu einem entsprechenden Fahrweg des Topdrive zwischen Bohrlochmitte und der zurückgezogenen Position. Die Spreizeinrichtung, welche diesen Fahrweg ermög licht, muss entsprechend ausgelegt sein. Je größer der Fahr- weg, desto größer sind die auf die Spreizeinrichtung wirken den Kräfte. Ein nach der hier vorgeschlagenen Neuerung mögli cher geringerer Abstand zwischen der zurückgezogenen Position und Bohrlochmitte verringert also die auf die Spreizeinrich tung wirkenden Kräfte. Diese reduzierte Belastung erhöht de ren Lebensdauer und macht eine weniger aufwändige Auslegung der Spreizeinrichtung möglich.
Bei einem Verfahren zum Betrieb einer solchen Bohranlage, insbesondere einem Verfahren zum Bewegen eines Topdrive in einem Bohrmast einer Bohranlage, ist zunächst bezüglich des Bohrmasts und des Topdrive vorgesehen, dass der Bohrmast in an sich bekannter Art und Weise an seinem Kopfende ein Kro nenlager aufweist, wobei das Kronenlager üblicherweise als Oberflasche eines Flaschenzugsystems fungiert oder unter dem Kronenlager eine solche Oberflasche hängt, wobei der Topdrive an einer in der Fachterminologie als Traveling Block bezeich- neten Unterflasche des Flaschenzugsystems hängt, und dass der Topdrive mittels des Flaschenzugsystems vertikal im Bohrmast, nämlich entlang einer Hochachse des Bohrmasts, beweglich ist und beim Betrieb der Bohranlage bewegt wird.
Die Besonderheit des Verfahrens besteht darin, dass das Kro nenlager mittels einer Positioniereinrichtung (Kronenlagerpo sitioniereinrichtung) zumindest zwischen einer ersten Positi on (Bohrlochmitte) und einer zweiten Position (zurückgezogene Position) beweglich ist und beim Betrieb der Bohranlage be darfsabhängig durch die Positioniereinrichtung in die erste oder die zweite Position bewegt wird. Das Kronenlager ist be vorzugt translatorisch beweglich, nämlich translatorisch in einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung des Topdrive im Mast. Beim Ein- und Ausbauen eines Bohrstrangs werden das Kronenlager mittels der Positioniereinrichtung und der Top drive mittels einer Spreizeinrichtung der oben beschriebenen Art in die Position Bohrlochmitte bewegt, wenn der Bohrstrang mit dem Topdrive angehoben, abgesenkt oder gedreht werden soll. Das Kronenlager befindet sich aufgrund einer entspre chenden Positionierung der Positioniereinrichtung in der Po sition Bohrlochmitte, wenn der Bohrstrang mit dem Topdrive angehoben, abgesenkt oder gedreht wird, also allgemein immer dann, wenn der Bohrstrang am Topdrive hängt. Bei einer Leer fahrt des Topdrive befindet sich das Kronenlager aufgrund ei ner entsprechenden Positionierung der Positioniereinrichtung in der zurückgezogenen Position und das Kronenlager wird durch die Positioniereinrichtung in die zurückgezogene Posi tion bewegt, wenn eine Leerfahrt des Topdrive erfolgen soll.
Für die weitere Beschreibung gilt zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen, dass Merkmale und Details, die im Zusammen hang mit dem Verfahren zum Betrieb einer Bohranlage oder dem Verfahren zum Bewegen eines Topdrive in einem Bohrmast einer Bohranlage sowie eventueller Ausgestaltungen beschrieben sind, selbstverständlich auch für eine zur Ausführung des Verfahrens eingerichtete Bohranlage bzw. einen zur Ausführung des Verfahrens eingerichteten Bohrmast und umgekehrt gelten. Dementsprechend kann das Verfahren auch mittels einzelner o- der mehrerer Verfahrensmerkmale fortgebildet sein, die sich auf von der Bohranlage ausgeführte Verfahrensschritte bezie hen, und die Bohranlage oder der Bohrmast kann entsprechend auch durch Mittel zur Ausführung von im Rahmen des Verfahrens ausgeführten Verfahrensschritten fortgebildet sein. Folglich gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren und eventueller Ausgestaltungen be schrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit und im Hinblick auf die hier vorgeschlagene Vorrichtung und eventuelle Ausgestaltungen der Vorrichtung und jeweils umge kehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen As- pekten der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei verwendete Rückbeziehungen inner halb der Ansprüche weisen auf die weitere Ausbildung des Ge genstandes des in Bezug genommenen Anspruchs durch die Merk male des jeweiligen abhängigen Anspruchs hin. Sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, ge genständlichen Schutzes für die Merkmale oder Merkmalskombi nationen eines abhängigen Anspruchs zu verstehen. Des Weite ren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche sowie der Beschreibung bei einer näheren Konkretisierung eines Merkmals in einem abhängigen Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden An sprüchen sowie einer allgemeineren Ausführungsform des gegen ständlichen Verfahrens / der gegenständlichen Bohranlage bzw. des gegenständlichen Bohrmasts nicht vorhanden ist. Jede Be zugnahme in der Beschreibung auf Aspekte abhängiger Ansprüche ist demnach auch ohne speziellen Hinweis ausdrücklich als Be schreibung optionaler Merkmale zu lesen.
Bei einer Ausführungsform der hier vorgeschlagenen Vorrich tung (Bohranlage mit einer Positioniereinrichtung und einem mittels der Positioniereinrichtung beweglichen Kronenlager; Bohrmast mit einer Positioniereinrichtung und einem mittels der Positioniereinrichtung beweglichen Kronenlager) ist am Kopfende des Bohrmasts ein Verfahrweg für das Kronenlager vorgesehen und als Positioniereinrichtung fungiert eine Ver fahreinrichtung oder eine Verschiebeeinrichtung, welche dafür bestimmt und eingerichtet ist, das Kronenlager im, am oder auf dem Verfahrweg zu bewegen, nämlich zu verfahren bzw. zu verschieben. Als Verfahrweg kommt zumindest eine Schiene, insbesondere eine Führungsschiene, oder ein als Schiene bzw. Führungsschiene fungierender Profilstahl in Betracht, insbe sondere ein Profilstahl mit einem U-Profil oder einem T- Profil. Genauso kommt als Verfahrweg eine Zahnstange in Be tracht. Ebenso sind Mischformen denkbar, also ein Verfahrweg, welcher einerseits eine Zahnstange und andererseits eine Schiene, insbesondere eine Führungsschiene, oder einen als Schiene bzw. Führungsschiene fungierenden Profilstahl um fasst.
Bevorzugt fungiert als Positioniereinrichtung ein einerseits am Kronenlager und andererseits entweder am Bohrmast oder di rekt am Verfahrweg angreifender Antrieb oder die Positionier einrichtung umfasst einen solchen Antrieb. Als Antrieb kommt zum Beispiel ein Hydraulikzylinder oder ein Pneumatikzylinder in Betracht. Soweit der Antrieb am Bohrmast oder direkt am Fahrweg angreift, greift er an einem ortsfesten Punkt an, von dem aus das Kronenlager bewegt werden kann, bei einem Hydrau lik- oder Pneumatikzylinder in an sich bekannter Art und Wei se durch Einziehen und Ausfahren einer Kolbenstange. Alterna tiv kommt als Antrieb auch ein Seilzug in Betracht, welcher das Kronenlager nach Art einer sogenannten Laufkatze entlang des Fahrwegs bewegt. Als Antrieb kommt alternativ ebenso ein motorischer Antrieb, insbesondere ein Elektromotor oder ein Hydraulikmotor, in Betracht, welcher ein Antriebsrad an treibt, welches in den Verfahrweg eingreift oder an dem Ver fahrweg angreift und in, an oder auf dem Verfahrweg läuft. Auch ein solcher Antrieb greift einerseits am Kronenlager und andererseits am Verfahrweg und damit zumindest mittelbar am Bohrmast an. Bevorzugt ist der Antrieb dabei mit dem Kronen lager verbunden, insbesondere am Kronenlager angebracht. Eine weitere Möglichkeit für einen Antrieb ist ein mit dem Ver fahrweg oder mit dem Bohrmast verbundener, insbesondere am Verfahrweg bzw. am Bohrmast angebrachter Antrieb, welcher ein Antriebsrad antreibt, welches reib- oder formschlüssig auf das bewegliche Kronenlager wirkt. Dann ist am Kronenlager zum Beispiel eine Zahnstange angebracht, in welche das Antriebs rad eingreift.
Insgesamt ist nach dem hier vorgeschlagenen Ansatz vorteil haft vorgesehen, dass beim und zum Einbauen eines Bohrstrangs in ein Bohrloch oder beim und zum Ausbauen eines Bohrstrangs aus einem Bohrloch jeweils Verfahren mit den folgenden Ver fahrensschritten ausgeführt werden:
Beim Ausbauen eines Bohrstrangs aus dem Bohrloch wird der Bohrstrang mittels des Topdrive stückweise und jeweils im We ge einer Lastfahrt des Topdrive sowie einer Aufwärtsbewegung des Topdrive im Bohrmast aus dem Bohrloch gezogen. Am Ende einer Lastfahrt des Topdrive wird beim Ausbauen des
Bohrstrangs der Bohrstrang mittels einer anderen Maschine ge halten und der Topdrive wird vom Bohrstrang abgekoppelt. Nach dem Abkoppeln des Topdrive vom Bohrstrang werden das Kronen lager mittels der Positioniereinrichtung und der Topdrive mittels der Spreizeinrichtung in die zweite Position (zurück gezogene Position) bewegt und der Topdrive wird im Wege einer Leerfahrt im Bohrmast abwärts bewegt, parallel zur Achse des Bohrstrangs und mit Abstand von der Position über Bohrloch mitte. Während der Lastfahrt des Topdrive befindet sich das Kronenlager in der Position über Bohrlochmitte. Während der Leerfahrt befindet sich das Kronenlager in der zurückgezoge nen Position.
Beim Einbauen eines Bohrstrangs in ein Bohrloch wird der Bohrstrang mittels des Topdrive stückweise und jeweils im We ge einer Lastfahrt des Topdrive sowie einer Abwärtsbewegung des Topdrive im Bohrmast in das Bohrloch abgelassen. Am Ende einer Lastfahrt des Topdrive wird beim Einbauen des
Bohrstrangs der Bohrstrang mittels einer anderen Maschine ge- halten und der Topdrive wird vom Bohrstrang abgekoppelt. Nach dem Abkoppeln des Topdrive vom Bohrstrang werden das Kronen lager und der Topdrive in die zweite Position bewegt (zurück gezogene Position) und der Topdrive wird im Wege einer Leer fahrt im Bohrmast aufwärts bewegt, parallel zur Achse des Bohrstrangs und mit Abstand von der Position über Bohrloch mitte. Auch hier befindet sich das Kronenlager während der Lastfahrt des Topdrive in der Position über Bohrlochmitte und während der Leerfahrt in der zurückgezogenen Position.
Speziell bei einem beweglichen Kronenlager (beweglich zumin dest zwischen der Position über Bohrlochmitte und einer zu rückgezogenen Position) sowie einem in gleicher Weise beweg lichen Topdrive - jeweils mittels einer Positioniereinrich tung bzw. einer Spreizeinrichtung - ist die gesamte Einrich tung zum Anheben, Absenken und Drehen eines Bohrstrangs im Mast zwischen der Position über Bohrlochmitte und einer zu rückgezogenen Position beweglich, so dass insgesamt auch von einem zurückziehbaren Hebesystem im Mast (Retractable Hois- ting System) gesprochen werden kann und die Erfindung ist in soweit in ihrer allgemeinsten Form ein solches zurückziehba res Hebesystem.
Eine Leerfahrt in der zurückgezogenen Position im Anschluss an eine Lastfahrt erfolgt bevorzugt automatisch oder teilau tomatisch. Ein Bewegen des Kronenlagers in die zurückgezogene Position und eine anschließende Leerfahrt des Topdrive sind dann zulässig, wenn einerseits der Bohrstrang axial fixiert ist und ggf. ein herausgezogenes Bohrgestängeelement mittels einer anderen Maschine gehalten oder zumindest geführt wird und andererseits der Topdrive vom Bohrstrang abgekoppelt ist. Beide Bedingungen sind automatisch mittels einer Steuerungs einrichtung überwachbar und werden optional automatisch mit tels einer Steuerungseinrichtung überwacht. Wenn zumindest die beiden vorgenannten Bedingungen erfüllt sind, wird auto matisch oder im Anschluss an eine Bedienhandlung eines Bedie ners das Kronenlager in die zurückgezogene Position bewegt (optimal zeitgleich oder zumindest in zeitlichem Zusammenhang mit einem Bewegen des Topdrive in die zurückgezogene Position mittels der Spreizeinrichtung) und optional erfolgt im An schluss an das Erreichen der zurückgezogenen Position automa tisch oder im Anschluss an eine weitere Bedienhandlung die Leerfahrt des Topdrive in der zurückgezogenen Position.
Ebenso erfolgt eine Überwachung eines Zugriffs auf einen Be reich über der Bohrlochmitte durch andere Maschinen oder eine andere Maschine, zum Beispiel eine Gestängehandhabungsein richtung, automatisch oder teilautomatisch und unter Kontrol le einer Steuerungseinrichtung. Sobald das Kronenlager mit tels der Positioniereinrichtung in die zurückgezogene Positi on bewegt ist und der Topdrive mittels der Spreizeinrichtung ebenfalls in die zurückgezogene Position bewegt ist, ist der Bereich über der Bohrlochmitte grundsätzlich für andere Ma schinen frei. Wenn der Bereich über der Bohrlochmitte frei ist, ist ein Zugriff auf den Bereich über Bohrlochmitte für eine Gestängehandhabungseinrichtung oder dergleichen frei und mittels der Gestängehandhabungseinrichtung wird zum Beispiel ein vom Bohrstrang getrenntes Bohrgestängeelement aus dem Be reich über Bohrlochmitte entfernt (beim Ausbauen des
Bohrstrangs) oder ein mit dem Bohrstrang zu verbindendes Bohrgestängeelement in den Bereich über Bohrlochmitte ge bracht (beim Einbauen des Bohrstrangs) .
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind For mulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weiter gehenden Patentschutzes. Da speziell die Merkmale der abhän gigen Ansprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Pri oritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, diese oder noch weitere, bis her nur in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarte Merkmalskombinationen zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegen ständen der jeweils in Bezug genommenen Ansprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch mit einer Steuerungs einrichtung zur Steuerung des Bewegens eines Topdrive im Bohrmast einer Bohranlage gelöst, die nach dem Verfahren wie hier und im Folgenden beschrieben arbeitet und dazu Mittel zur Durchführung des Verfahrens umfasst. Als Steuerungsein richtung kommt zum Beispiel eine grundsätzlich an sich be kannte speicherprogrammierbare Steuerung in Betracht. Die Mittel zur Durchführung des Verfahrens sind dann die Steue rung selbst, Ein- und Ausgangskanäle der Steuerung und ein von der Steuerungseinrichtung ausgeführtes Steuerungsprogramm mit einer Implementation des Verfahrens und der davon umfass ten Verfahrensschritte. Über die Eingangskanäle der Steue rungseinrichtung werden Eingangssignale von der Bohranlage, insbesondere von der Positioniereinrichtung, dem Topdrive, dem Kronenlager und/oder der Spreizeinrichtung, erfasst. Das Steuerungsprogramm bestimmt eine logische Verknüpfung solcher Signale miteinander und/oder mit in an sich bekannter Art und Weise erzeugten internen Statussignalen der Steuerungsein richtung. Als Ergebnis solcher Verknüpfungen resultieren Aus gangssignale, welche über die Ausgangskanäle an die Bohranla ge, insbesondere die Positioniereinrichtung, den Topdrive, das Kronenlager und/oder die Spreizeinrichtung, ausgegeben werden und zum Beispiel eine Aktivierung der Positionierein richtung zum Bewegen des Kronenlagers in die erste oder zwei te Position bewirken. Das Verfahren ist zur automatischen oder teilautomatischen Ausführung bevorzugt in Form eines als Steuerungsprogramm fungierenden Computerprogramms realisiert. Die Erfindung ist damit einerseits auch ein Computerprogramm mit durch einen Computer, zum Beispiel eine Zentraleinheit einer speicherpro grammierbaren Steuerung, ausführbaren Programmcodeanweisungen und andererseits ein Speichermedium mit einem derartigen Com puterprogramm, also ein Computerprogrammprodukt mit Programm codemitteln, sowie schließlich auch eine Steuerungseinrich tung, in deren Speicher als Mittel zur Durchführung des Ver fahrens und seiner Ausgestaltungen ein solches Computerpro gramm geladen oder ladbar ist.
Anstelle eines Computerprogramms mit einzelnen Programmcode anweisungen kann die Implementierung des hier und im Folgen den beschriebenen Verfahrens auch in Form von Firmware erfol gen. Dem Fachmann ist klar, dass anstelle einer Implementati on eines Verfahrens in Software stets auch eine Implementati on in Firmware oder in Firm- und Software oder in Firm- und Hardware möglich ist. Daher soll für die hier vorgelegte Be schreibung gelten, dass von den Begriffen Steuerungsprogramm und Computerprogramm auch andere Implementationsmöglichkei ten, nämlich insbesondere eine Implementation in Firmware o- der in Firm- und Software oder in Firm- und Hardware, umfasst sind .
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegen stände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Das Ausführungsbeispiel ist nicht als Einschränkung der Er findung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegen den Offenbarung durchaus auch Ergänzungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche, die zum Beispiel durch Kombina tion oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen oder speziellen Beschreibungsteil beschriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder der Zeichnung enthaltenen Merkmalen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hin blick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neu en Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen.
Es zeigen
Fig. 1 einen Bohrmast einer Bohranlage mit einem im Bohr mast beweglichen Topdrive,
Fig. 2 den Bohrmast wie in Fig. 1 mit einem aus einer Po sition über Bohrlochmitte in eine zurückgezogene Position bewegten Kronenlager,
Fig. 3 einen schematisch vereinfachten Ablauf eines Ver fahrens beim Ausbauen eines Bohrstrangs aus einem Bohrloch und
Fig. 4 das Verfahren beim Ausbauen eines Bohrstrangs nach dem hier vorgeschlagenen Ansatz.
Die Darstellung in Figur 1 zeigt - in schematisch stark ver einfachter Form - als Teil einer Bohranlage 10 einen Bohrmast 12. Im Bohrmast 12 ist in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise ein Topdrive 14 entlang der Hochachse des Bohrmasts 12, also in vertikaler Richtung, aufwärts und abwärts beweg lich.
Der Bohrmast 12 weist an seinem oberen Ende (Kopfende 16) in an sich bekannter Art und Weise ein sogenanntes Kronenlager 18 auf. Dieses fungiert bei der gezeigten Ausführungsform als Oberflasche eines Flaschenzugsystems 20 (Seilzugsystem) . Eine Unterflasche 22 des Flaschenzugsystems 20 hängt unter dem Kronenlager 18. Der Topdrive 14 hängt an der Unterflasche 22 und insgesamt an dem Flaschenzugsystem 20 sowie unter dem Kronenlager 18.
Das Kronenlager 18 ist mittels einer Positioniereinrichtung 24 zumindest zwischen einer ersten und einer zweiten Position beweglich. Als Positioniereinrichtung 24 ist - lediglich bei spielhaft - ein Hydraulikzylinder gezeigt. Alternativ kann die Positioniereinrichtung 24 in der gezeigten Form auch als Pneumatikzylinder aufgefasst werden. Optional ist eine solche Positioniereinrichtung 24 in Form einer paarigen Anordnung zweier Hydraulik- bzw. Pneumatikzylinder realisiert. Der oder jeder Hydraulik- bzw. Pneumatikzylinder ist ein Beispiel für einen Antrieb einer einerseits unmittelbar oder mittelbar am Bohrmast 12 und andererseits am Kronenlager 18 angreifenden Verfahr- oder Verschiebeeinrichtung.
Bei der Darstellung in Figur 1 befindet sich das Kronenlager 18 in einer ersten Position, nämlich in einer Position, bei welcher der Topdrive 14 über dem mittels der Bohranlage 10 bearbeiteten Bohrloch hängt (Bohrlochmitte 26) . Bei der Dar stellung in Figur 2 befindet sich das Kronenlager 18 in einer zweiten Position, nämlich in einer Position, bei welcher der Topdrive 14 nicht über Bohrlochmitte 26 hängt. Die Position Bohrlochmitte 26 ergibt sich als Achse (Drehachse) des
Bohrstrangs 28.
Die erste Position des Kronenlagers 18, bei welcher der Top drive 14 über Bohrlochmitte 26 hängt, wird im Folgenden auch in Bezug auf die Position des Kronenlagers 18 als Position des Kronenlagers 18 über Bohrlochmitte 26 oder kurz als Bohr lochmitte 26 bezeichnet. Die zweite Position des Kronenlagers 18, bei welcher der Topdrive 14 nicht über Bohrlochmitte 26 hängt, wird im Folgenden zur Unterscheidung als zurückgezoge ne Position bezeichnet.
Für eine solche Beweglichkeit des Kronenlagers 18 zumindest zwischen der Position Bohrlochmitte und der zurückgezogenen Position ist bei der gezeigten Ausführungsform am Kopfende 16 des Bohrmasts 12 ein Verfahrweg 30 vorgesehen. Entlang des Verfahrwegs 30 ist das Kronenlager 18 beweglich. Die Positio niereinrichtung 24 bewirkt die Bewegung des Kronenlagers 18 entlang des Verfahrwegs 30, also zum Beispiel die Bewegung des Kronenlagers 18 in die Position über Bohrlochmitte 26 o- der die Bewegung des Kronenlagers 18 in die zurückgezogene Position .
In der Position des Kronenlagers 18 über Bohrlochmitte 26 er folgen sogenannte Lastfahrten des Topdrive 14. Bei einer Lastfahrt des Topdrive 14 hängt ein mittels des Topdrive 14 drehbarer Bohrstrang 28 am Topdrive 14 und wird mittels des Topdrive 14 angehoben, abgesenkt und/oder gedreht.
In der zurückgezogenen Position des Kronenlagers 18 erfolgen sogenannte Leerfahrten des Topdrive 14. Bei einer Leerfahrt ist der Topdrive 14 vom Bohrstrang 28 abgekoppelt. Eine Leer fahrt kann aufgrund der Beweglichkeit des Kronenlagers 18 in einer Ebene parallel zu einer durch das Bohrloch definierten Ebene und mit Abstand von der Bohrlochmitte 26 erfolgen.
Eine Leerfahrt kann mit einem gemäß der hier vorgeschlagenen Neuerung beweglichen Kronenlager 18 und einem selbst zwischen einer Position über Bohrlochmitte 26 und einer zurückgezoge nen Position beweglichen Topdrive 14 bereits erfolgen, wenn beim Ausbauen des Bohrstrangs 28 noch ein Bohrgestängeelement 32 vom Bohrstrang 28 abgetrennt und neben dem Mast 12, zum Beispiel in einer Fingerbühne 34, abgestellt wird oder wenn beim Einbauen eines Bohrstrangs 28 ein an den Bohrstrang 28 anzukoppelndes neues Bohrgestängeelement 32 in die Position über Bohrlochmitte 26 gebracht wird. Dies spart beim Ein- und Ausbauen des Bohrstrangs 28 Zeit, weil Prozesse, welche bis her strikt nacheinander zu erfolgen hatten, nunmehr parallel oder zumindest teilweise parallel ausgeführt werden können.
Bei den Darstellungen in Figur 1 und Figur 2 ist bezüglich der Beweglichkeit des Topdrive 14 zwischen der Position über Bohrlochmitte 26 und der zurückgezogenen Position schematisch stark vereinfacht eine grundsätzlich an sich bekannte und hier als Spreizeinrichtung 36 bezeichnete Einrichtung zum Be wegen des Topdrive 14 aus der zurückgezogenen Position über Bohrlochmitte 26 sowie zum Bewegen des Topdrive 14 aus der Position über Bohrlochmitte 26 in die zurückgezogene Position gezeigt. Die Spreizeinrichtung 36 greift an einer Seite an einer Führung 38 im oder am Bohrmast 12 an und an der gegen überliegenden Seite hält und positioniert die Spreizeinrich tung 36 den Topdrive 14 (getragen wird der Topdrive 14 vom Flaschenzugsystem 20) . Entlang der Führung 38 ist der Topdri ve 14 im Bohrmast 12 in vertikaler Richtung beweglich. Mit tels der Spreizeinrichtung 36 ist der Topdrive 14 in eine Ebene über Bohrlochmitte 26 beweglich (erste Position) und aus der Ebene über Bohrlochmitte 26 in eine zurückgezogene Position (zweite Position) beweglich. An der Führung 38 stützt sich der Topdrive 14 beim Drehen des Bohrstrangs 28 ab. Mittels der Spreizeinrichtung 36 ist der Topdrive 14 zu mindest in eine erste Ebene und in eine zweite Ebene jeweils parallel zu einer durch die Führung 38 definierten Ebene be wegbar .
In der Darstellung in Figur 1 ist eine Situation gezeigt, bei welcher der Topdrive 14 mittels der Spreizeinrichtung 36 in die erste Ebene bewegt ist, nämlich eine Ebene, welche eine von Bohrlochmitte 26 ausgehende gedachte Linie entlang und in Fortsetzung des Bohrlochs enthält. Eine zu dieser Ebene gehö rige Position der Spreizeinrichtung 36 wird im Folgenden - analog zu der Position des Kronenlagers 18 - als Position über Bohrlochmitte 26 oder kurz als Bohrlochmitte 26 bezeich net. In der Darstellung in Figur 2 ist eine Situation ge zeigt, bei der der Topdrive 14 mittels der Spreizeinrichtung 36 in die zweite Ebene, nämlich eine zu der ersten Ebene pa rallele und von der ersten Ebene beanstandete zweite Ebene, bewegt ist. Eine zu dieser Ebene gehörige Position der Sprei zeinrichtung 36 wird im Folgenden - ebenfalls analog zu der Position des Kronenlagers 18 - als zurückgezogene Position bezeichnet .
Bei einer Bohranlage 10 mit einem beweglichen Kronenlager 18 und einem mittels einer Spreizeinrichtung 36 beweglichen Top drive 14 sind die Bewegungen des Kronenlagers 18 und der Spreizeinrichtung 36 zumindest miteinander koordiniert. Dabei kann eine jeweils gleichzeitige Bewegung von Kronenlager 18 und Spreizeinrichtung 36 (jeweils in dieselbe Richtung, also entweder in Richtung auf die erste Position oder in Richtung auf die zweite Position) vorgesehen sein. Die Bewegungen kön nen grundsätzlich auch zeitversetzt oder nacheinander erfol gen, erfolgen aber auch dann stets jeweils in dieselbe Rich tung .
Beim Ausbauen des Bohrstrangs 28 mussten bisher zum Beispiel folgende schematisch vereinfacht in der Darstellung in Fi gur 3 gezeigte Verfahrensschritte nacheinander erfolgen (eine ebenfalls möglich Variante der Schrittreihenfolge ist in der Beschreibungseinleitung erwähnt) :
Stückweises Herausziehen des Bohrstrangs 28 aus dem Bohrloch mittels des Topdrive 14 (erster Schritt 40);
Fixieren des Bohrstrangs 28 zur Lastübernahme vom Top- drive 14 (zweiter Schritt 41);
Führung des herausgezogenen Bohrgestängeelements 32 mit tels einer anderen Maschine, zum Beispiel mittels Pipehandler 50 (dritter Schritt 42);
Abkoppeln des Topdrive 14 vom Bohrstrang 28 (vierter Schritt 43 ) ;
Trennen des herausgezogenen Bohrgestängeelements 32 vom Bohrstrang 28 mittels eines Zangensystems 52 (fünfter Schritt 44) ;
Abtransport des vom Bohrstrang 28 getrennten Bohrge stängeelements 32 aus dem Bereich über Bohrlochmitte 26, zum Beispiel mittels Pipehandler 50 (sechster Schritt 45);
Absenken des Topdrive 14 in Richtung auf das Ende des Bohrstrangs 28 (siebenter Schritt 46);
Ankoppeln des Topdrive 14 an den Bohrstrang 28 (achter Schritt 47 ) ;
stückweises Herausziehen des Bohrstrangs 28 aus dem Bohrloch mittels des Topdrive 14 (erster Schritt 40) und so weiter .
Jetzt können nach dem hier vorgeschlagenen Ansatz die Verfah rensschritte „Trennen des herausgezogenen Bohrgestängeele ments 32 vom Bohrstrang 28" (fünfter Schritt 44) und „Ab transport des vom Bohrstrang 28 getrennten Bohrgestängeele ments 32 aus dem Bereich über Bohrlochmitte 26" (sechster Schritt 45) sowie der Verfahrensschritt „Absenken des Topdri ve 14 in Richtung auf das Ende des Bohrstrangs 28" (siebenter Schritt 46) parallel ausgeführt werden, wie dies schematisch vereinfacht in der Darstellung in Figur 4 gezeigt ist.
Dafür werden das Kronenlager 18 mittels der Positionierein richtung 24 und der Topdrive 14 mittels der Spreizeinrichtung 36 nach dem Abkoppeln des Topdrive 14 vom Bohrstrang 28 in die zurückgezogene Position bewegt. Anschließend oder optio- nal auch bereits während des Bewegens des Kronenlagers 18 und/oder der Spreizeinrichtung 36 in die zurückgezogene Posi tion wird der Topdrive 14 abgesenkt. Wenn das vom Bohrstrang 28 getrennte Bohrgestängeelement 32 aus dem Bereich über Bohrlochmitte 26 entfernt ist, können das Kronenlager 18 mit tels der Positioniereinrichtung 24 und der Topdrive 14 mit tels der Spreizeinrichtung 36 wieder in die Position über Bohrlochmitte 26 bewegt werden. Wenn sich der Topdrive 14 noch in der Abwärtsbewegung befindet, wenn diese Bedingung erfüllt ist, können auch diese Bewegungen (Abwärtsbewegung des Topdrive 14 einerseits sowie Bewegung des Kronenlagers 18 mittels der Positioniereinrichtung 24 und Bewegung des Top drive 14 mittels der Spreizeinrichtung 36 andererseits) pa rallel ausgeführt werden.
Jedenfalls befindet sich der Topdrive 14 bei einer Bewegung in der zurückgezogenen Position regelmäßig bereits dann auf der Höhe des Endes des Bohrstrangs 28, wenn parallel der sechste Verfahrensschritt 45 (Abtransport des Bohrge
stängeelements 32 aus dem Bereich über Bohrlochmitte 26) ab geschlossen ist. Ohne die hier vorgeschlagene Neuerung würde erst jetzt, also erst nach dem Ende des sechsten Verfahrens schritts 45, das Absenken des Topdrive 14 beginnen. Das Aus bauen eines Bohrgestängeelements 32 geht also jetzt schneller vonstatten als nach dem Stand der Technik. Dieser Zeitgewinn multipliziert sich beim Ausbauen eines kompletten Bohrstrangs 28. Für das (Wieder- ) Einbauen des Bohrstrangs 28 gilt dassel be entsprechend.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch das oder die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Einzelne im Vordergrund stehende Aspekte der hier eingereich ten Beschreibung lassen sich damit kurz wie folgt zusammen fassen: Angegeben werden eine Landbohranlage 10 mit einem Bohrmast 12, einem im Bohrmast 12 entlang der Hochachse des Bohrmasts 12 beweglichen Topdrive 14 und einem Kronenlager 18 an einem oberen Ende 16 des Bohrmasts 12, wobei das Kronenla ger 18 mittels einer Positioniereinrichtung 24 beweglich ist, sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Bohranlage 10 und ein Verfahren zum Betrieb eines Topdrive 14 im Bohrmast einer solchen Bohranlage 10.
Bezugszeichenliste
10 Bohranlage
12 Bohrmast
14 Topdrive
16 Kopfende (des Bohrmasts)
18 Kronenlager
20 Flaschenzugsystem
22 Unterflasche
24 Positioniereinrichtung
26 Bohrlochmitte
28 Bohrstrang
30 Verfahrweg
32 Bohrgestängeelement
34 Fingerbühne
36 Spreizeinrichtung
38 Führung
40 (erster) Schritt (beim Ausbauen eines Bohrstrangs)
41 (zweiter) Schritt (beim Ausbauen eines Bohrstrangs)
42 (dritter) Schritt (beim Ausbauen eines Bohrstrangs)
43 (vierter) Schritt (beim Ausbauen eines Bohrstrangs)
44 (fünfter) Schritt (beim Ausbauen eines Bohrstrangs)
45 (sechster) Schritt (beim Ausbauen eines Bohrstrangs)
46 (siebenter) Schritt (beim Ausbauen eines Bohrstrangs)
47 (achter) Schritt (beim Ausbauen eines Bohrstrangs)
50 Pipehandler
52 Zangensystem

Claims

Patentansprüche
1. Landbohranlage (10) mit
einem Bohrmast (12),
einem im Bohrmast (12) entlang der Hochachse des Bohr- masts (12) beweglichen Topdrive (14) und
einem Kronenlager (18) an einem oberen Ende (16) des Bohrmasts ( 12 ) ,
wobei das Kronenlager (18) mittels einer Positionierein richtung (24) beweglich ist,
wobei der Topdrive (14) im Bohrmast (12) entlang einer Führung (38) vertikal beweglich ist und
wobei der Topdrive (14) mittels einer Spreizeinrichtung (36) zumindest in eine erste Ebene und in eine zweite Ebene jeweils parallel zu einer durch die Führung (38) definierten Ebene beweglich ist.
2. Bohranlage nach Anspruch 1,
mit einem Verfahrweg (30) für das Kronenlager (18) am oberen Ende des Bohrmasts (12) und
mit einer als Positioniereinrichtung (24) fungierenden Verfahr- oder Verschiebeeinrichtung.
3. Bohranlage nach Anspruch 2,
mit einem einerseits am Bohrmast (12) und andererseits am Kronenlager (18) angreifenden Antrieb als Verfahr- oder Ver schiebeeinrichtung .
4. Bohranlage nach Anspruch 2 oder 3,
mit zumindest einem mittels eines Antriebs (motorischer Antrieb, Elektromotor) drehbaren und in, an oder auf dem Ver fahrweg (30) laufenden Antriebsrad.
5. Verfahren zum Bewegen eines Topdrive (14) in einem Bohr mast (12) einer Bohranlage (10),
wobei der Bohrmast (12) an einem Kopfende (16) ein Kro nenlager (18) aufweist,
wobei der Topdrive (14) unter dem Kronenlager (18) an einem Flaschenzugsystem (20) hängt,
wobei der Topdrive (14) mittels des Flaschenzugsystems (20) vertikal im Bohrmast (12) bewegt wird,
wobei das Kronenlager (18) mittels einer Positionierein richtung (24) zumindest zwischen einer ersten Position über Bohrlochmitte (26) und einer zweiten, von der Position über Bohrlochmitte (26) entfernten Position hin und her bewegt wird und,
wobei das Kronenlager (18) für eine Lastfahrt des Top drive (14) in die erste Position über Bohrlochmitte (26) be wegt wird,
wobei das Kronenlager (18) für eine Leerfahrt des Top drive (14) in die zweite, von der Position über Bohrlochmitte (26) entfernte Position bewegt wird und,
wobei ein selbst zwischen einer ersten und einer zweiten Position beweglicher Topdrive (14) für eine Lastfahrt in die erste Position über Bohrlochmitte (26) und für eine Leerfahrt in die zweite, von der Position über Bohrlochmitte (26) ent fernte Position bewegt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
wobei die Bewegung des Kronenlagers (18) in die erste oder zweite Position mit der Bewegung des Topdrive (14) in die erste oder zweite Position koordiniert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
wobei bei einem Ausbauen eines Bohrstrangs (28) aus dem Bohrloch der Bohrstrang (28) mittels des Topdrive (14) stück weise und jeweils im Wege einer Lastfahrt des Topdrive (14) sowie einer Aufwärtsbewegung des Topdrive (14) im Bohrmast (12) aus dem Bohrloch gezogen wird,
wobei beim Ausbauen des Bohrstrangs (28) am Ende einer Lastfahrt des Topdrive (14) der Bohrstrang (28) unabhängig vom Topdrive (14) gehalten und der Topdrive (14) vom
Bohrstrang (28) abgekoppelt wird,
wobei nach dem Abkoppeln des Topdrive (14) vom
Bohrstrang (28) das Kronenlager (18) in die zweite Position bewegt wird, insbesondere das Kronenlager (18) und der Top- drive (14) in die zweite Position bewegt werden, und der Top drive (14) im Wege einer Leerfahrt im Bohrmast (12) abwärts bewegt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
wobei bei einem Einbauen eines Bohrstrangs (28) in ein
Bohrloch der Bohrstrang (28) mittels des Topdrive (14) stück weise und jeweils im Wege einer Lastfahrt des Topdrive (14) sowie einer Abwärtsbewegung des Topdrive (14) im Bohrmast (12) in das Bohrloch abgelassen wird,
wobei beim Einbauen des Bohrstrangs (28) am Ende einer
Lastfahrt des Topdrive (14) der Bohrstrang (28) unabhängig vom Topdrive (14) gehalten und der Topdrive (14) vom
Bohrstrang (28) abgekoppelt wird,
wobei nach dem Abkoppeln des Topdrive (14) vom
Bohrstrang (28) das Kronenlager (18) in die zweite Position bewegt wird, insbesondere das Kronenlager (18) und der Top drive (14) in die zweite Position bewegt werden, und der Top drive (14) im Wege einer Leerfahrt im Bohrmast (12) aufwärts bewegt wird.
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