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Diese Erfindung betrifft ein Unterwasser-Steigrohr für
Bohrlöcher mit Mehrfachbohrlochköpfen.
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Bohrlöcher mit Mehrfachbohrlochköpfen haben entsprechende
Rohrhänger und Steigrohrköpfe, welche oft Mehrfachrohrstränge
oder "zweckgebundene" Steigrohre mit Mehrfachbohrungen für
Ergänzungs- und Wartungsarbeiten verwenden. Diese
Mehrfachrohrstränge ermöglichen den Zugang zu jeder einzelnen
Bohrung, jedoch bei Anordnungen in tiefem Wasser sind die
Mehrfachrohrstränge schlecht zu handhaben. Auch ist das speziell
erstellte Steigrohr, das den Zugang zu jeder einzelnen
Bohrung für die Seilarbeit ermöglicht, sehr kostspielig.
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Die US-Patente 4 284 142 und 4 474 236 beschreiben Bauweisen
von zweckgebundenen Steigrohren mit Mehrfachbohrungen für
Ergänzungs- und Wartungsarbeiten. Bei diesen Konstruktionen
erstrecken sich die Mehrfachbohrungen durch den gesamten
Aufbau, so daß von der Wasseroberfläche Zugang zu jeder Bohrung
möglich ist.
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US-Patent 4 291 724 offenbart eine
Durchfluß-Umschalt-Einrichtung, mit welcher der Zugang zu einer Vielzahl von
einzelnen Leitungen für Durchflußleitungswerkzeuge (TFL) von
einem einzigen Anschluß an der Oberseite der Konstruktion aus
möglich ist. Diese Veröffentlichung beinhaltet auch das
Drehen einer zylindrischen Baueinheit mit einer sich durch diese
erstreckenden Durchflußleitung, welche gebogen ist, um auf
einzelne Bohrungen ausgerichtet zu werden, wenn der Zylinder
gedreht wird.
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US-Patent 4 319 637 beschreibt ein Ausrichtungssystem zum
Betrieb eines Mehrstrang-Rohrhängers zur Installation an
entfernter Stelle, z. B. in einem Unterwasser-Bohrloch.
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US-A-3 780 756 beschreibt eine Schalteinrichtung, welche eine
Pipeline mit einem von zwei oder mehreren abzweigenden
Pipeline-Abschnitten verbinden kann.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes
Unterwasser-Steigrohr mit vertretbaren Kosten herzustellen,
welches die Verbindung zwischen einem einzelnen Strang am
oberen Ende des Steigrohres mit verschiedenen einzelnen
Strängen am unteren Ende des Steigrohres ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird ein Unterwasser-Steigrohr zur Verbindung
eines Unterwasser-Mehrfachbohrlochkopfes mit der Oberfläche
geschaffen, wobei das Steigrohr umfaßt: Einen Strang aus
einzügigen rohrförmigen Elementen, der sich in Betrieb von der
Oberfläche bis nahe zum Bohrlochkopf erstreckt, und eine
Steigrohrwahleinrichtung am unteren Ende des Stranges, wobei
die Steigrohrwahleinrichtung ein unteres Gehäuseteil mit
einer Vielzahl von durch dieses hindurchgehenden, im
wesentlichen vertikalen Bohrungen, die um die Mitte des unteren
Gehäuseteiles beabstandet angeordnet sind, besitzt, eine
Einrichtung zur Befestigung des unteren Gehäuseteiles am
Bohrlochkopf, ein rohrförmiges Gehäuse, das mit seinem unteren
Ende am unteren Gehäuseteil befestigt ist, einen oberen
rohrförmigen Körper, welcher drehbar innerhalb des rohrförmigen
Gehäuses angeordnet ist und aus diesem nach oben hervorragt,
wobei der obere rohrförmige Körper und das unterste
rohrförmige Element des Stranges mit Mitteln zu deren Verbindung mit
einer im wesentlichen vertikalen Bohrung im oberen
rohrförmigen Körper in Ausrichtung mit einer im wesentlichen
vertikalen Bohrung im untersten rohrförmigen Element des Stranges
versehen sind, und der obere rohrförmige Körper eine
Rohrverlängerung aufweist, die sich nach unten durch einen
abgestuften Übergang so erstreckt, daß sie in ihrem unteren
Endbereich mit einem gekröpften, im wesentlichen vertikalen
Abschnitt endet, welcher bei Drehung des oberen rohrförmigen
Körpers relativ zum unteren Gehäuseteil wahlweise in
Ausrichtung mit einer von verschiedenen Bohrungen im unteren
Gehäuseteil
gebracht werden kann, und der obere rohrförmige Körper
außerdem einen rohrförmigen Bund aufweist, welcher sich nach
unten um die Rohrverlängerung und in das rohrförmige Gehäuse
erstreckt, und sich mit seinem unteren Ende in dichtendem
Eingriff mit dem unteren Gehäuseteil befindet.
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Die Erfingung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel
mit besonderem Bezug auf die anliegenden Zeichnungen näher
beschrieben werden. Die Zeichnungen zeigen:
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Figur 1 ist eine Seitenansicht einer Steigrohrkonstruktion
nach dem Stand der Technik.
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Figur 2 ist das Detail einer Teilschnittansicht der in Figur
1 dargestellten Steigrohrkonstruktion.
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Figur 3 ist eine Schnittansicht, wie sie sich entlang der
Schnittlinie 3-3 in Figur 1 ergibt.
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Figur 4 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäß
verbesserten Steigrohrkonstruktion.
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Figur 5 ist ein Detail einer Längsschnittansicht des unteren
Teiles des in Figur 4 dargestellten Steigrohres und umfaßt
Figur 5A, welche den oberen Teil der
Steigrohrwahleinrichtung, Figur 5B, welche den mittleren oder gekröpften Teil der
Steigrohrwahleinrichtung und Figur 5C, welche den unteren
Teil der Steigrohrwahleinrichtung zeigt.
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Figur 6 ist eine Ansicht im Querschnitt, wie sie sich entlang
der Schnittlinie 6-6 in Figur 5 ergibt, um die
Rasteinrichtung für die Drehung zu zeigen.
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Figur 7 ist eine weitere Ansicht im Querschnitt, wie sie sich
entlang der Schnittlinie 7-7 in Figur 5 ergibt, um den Aufbau
der Positionsanzeigeeinrichtung zu zeigen.
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Das in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellte Steigrohr 10
umfaßt die oben beschriebene Steigrohrkonstruktion, in welcher
das Steigrohr 10 eine Vielzahl von Abschnitten 12 aufweist,
welche mit ihren Enden jeweils aneinander befestigt sind, um
eine Verbindung von der Wasseroberfläche zum Unterwasser-
Bohrlochkopf 14 herzustellen. Jedes der Abschnitte 12 umfaßt
ein äußeres rohrförmiges Gehäuse 16 und eine Vielzahl von
Strängen 18, welche die Verbindung von der Oberfläche zum
Unterwasser-Bohrlochkopf 14 herstellen. Wie am besten in
Figur 3 zu erkennen ist, umfaßt das Steigrohr 10 zwei Stränge
18a und 18b von größerem Durchmesser, einen Strang 18c,
welcher einen etwas kleineren Durchmesser aufweist und eine
Vielzahl von Strängen oder Steuerleitungen 18d, welche sich
durch die rohrförmigen Gehäuse 16 erstrecken und so
miteinander verbunden sind, daß jeder Strang 18 und die
Steuerleitung 18d sich gleichmäßig vom oberen Ende zum unteren Ende
des Steigrohres 10 erstrecken. Diese Struktur ermöglicht
direkten Zugang durch die zwei Stränge 18a und 18b mit großem
Durchmesser zu den (nicht dargestellten) Rohrsträngen
innerhalb des Bohrlochkopfes 14 für die Seilarbeit und andere
Funktionen, die für Ergänzungs- und Wartungsarbeiten
notwendig sind. Jeder der Abschnitte 12 ist eine vollständige
Einrichtung, welche alle rohrförmigen Körper enthält, um die
vollständigen Stränge 18 zu bilden. Ein solcher Aufbau ist
kostspielig und umständlich.
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Das erfindungsgemäß verbesserte Steigrohr 20 ist in den
Figuren 4 bis 7 dargestellt. Das Steigrohr 20 umfaßt eine
Vielzahl von Abschnitten 22, mit denen es sich von der Oberfläche
bis zum Unterwasser-Bohrlochkopf 24 erstreckt. Das Steigrohr
20 unterscheidet sich von den Steigrohren nach dem Stand der
Technik dadurch, daß die oberen Abschnitte 22 aus einfachen
rohrförmigen Körpern 26 bestehen, die sich von der
Wasseroberfläche bis zu einem Punkt nahe des
Unterwasser-Bohrlochkopfes 24 erstrecken, wobei die Steuerleitungen 72 an der
Außenseite des rohrförmigen Körpers 26 und vorzugsweise am
Körper 26 in bekannter und geeigneter Weise angebracht oder
befestigt sind, so daß sie durch die Ströme nicht beschädigt
werden. Der unterste Abschnitt 22 des rohrförmigen Gehäuses
26 ist mit dem oberen Ende der Steigrohrwahleinrichtung 28
verbunden. Die Aufgabe der Steigrohrwahleinrichtung 28
besteht darin, einen geeigneten Zugang in das Innere jedes der
Bohrlochstränge innerhalb des Bohrlochkopfes 24 vom
rohrförmigen Körper 26 aus für Ergänzungs- und Wartungsarbeiten zu
ermöglichen.
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Die Steigrohrwahleinrichtung 28 umfaßt den oberen
rohrförmigen Körper 30, der geeignete Mittel (einen mit Gewinde
versehenen Kasten) zur Verbindung mit dem unteren Ende des
unteren rohrförmigen Körpers 26, dem Gehäuse 32, das alle mit
Ausnahme des oberen Teiles des oberen rohrförmigen Körpers 30
umgibt, eine Trageinrichtung 34 zwischen dem oberen Ende des
Gehäuses 32 und dem rohrförmigen Körper 26, eine Einrichtung
36, die am unteren Ende des Gehäuses 32 befestigt ist, und
Mittel 38 zur Verbindung mit dem Unterwasser-Bohrlochkopf 24,
eine Einrichtung 40 zur Begrenzung des Umfanges der relativen
Drehung des rohrförmigen Körpers 30 in Bezug auf das Gehäuse
32 und Mittel 42 zum Ermöglichen einer Anzeige der relativen
Lage des rohrförmigen Körpers 30 in Bezug auf das Gehäuse 32
und die Verbindungseinrichtung 38 aufweist. Es ist zu
beachten, daß das verbesserte Steigrohr 20 mit einem Steigrohrkopf
oder einem Rohrhängereinbauwerkzeug an seinem unteren Ende
betrieben werden kann.
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Der obere rohrförmige Körper 30 umfaßt eine obere äußere
Teilnut 44, welche innerhalb des Flansches 46 angeordnet ist,
und das obere Ende des Gehäuses 32 bildet, eine untere Nut
48, in welcher der Spaltring 50 angeordnet ist, um den
Flansch 46 in vorgewählter Höhe am rohrförmigen Körper 30
abzustützen, eine nach oben weisende Setzschulter 52, sowie
eine Rohrverlängerung 54 und einen rohrförmigen Bund 56, die
sich beide vom unteren Abschnitt des Ringes 58, welcher die
Schulter 52 bildet, erstrecken. Der Flansch 46 ist am
Tragring 60 angeordnet, der eine innere Lippe 62 ausweist, und
bei dem das obere Druckrollenlager 64 zwischen der oberen
Schulter 66 der Lippe 62 und der unteren Fläche des
Spaltringes 50, und das untere Druckrollenlager 68 zwischen der
unteren Schulter 70 der Lippe 62 und der Setzschulter 52
angeordnet sind. Die Rohrverlängerung 54 ist an ihrem oberen
Ende zum Gehäuse 32 zentriert und umfaßt einen gekröpften
Abschnitt 54a, in welchem die Rohrverlängerung abgestuft nach
außen gebogen ist und dann in eine vertikale Lage
zurückkehrt. Dieser gekröpfte Abschnitt 54a der Rohrverlängerung 54
sollte mindestens zehn Fuß (3,0 Meter) lang sein, und ist
vorzugsweise dreißig Fuß (9,1 Meter) lang, so daß die darin
befindlichen Biegungen sanfte Übergänge darstellen und den
TFL-Werkzeugen ermöglichen, sich durch diese
hindurchzubewegen. Die Steuerleitungen 72 verlaufen durch den Flansch
46 in den Tragring 60 an Stellen, an welchen sie Verbindung
zu den durch diesen hindurchgehenden Durchgängen 74 haben,
und die Leitungen 76 haben Verbindung zum entgegengesetzten
Ende der Durchgänge 74 und erstrecken sich im Gehäuse 32 vom
Bund 56 nach unten, um eine Verbindung in den Gehäusering
oder das untere Gehäuseteil 78 herzustellen, und die
Durchgänge 80, die sich durch den Gehäusering 78 erstrecken,
anzuschließen, und mit den darauf ausgerichteten (nicht
dargestellten) Durchgängen in der Bohrlochkopfausrüstung zu
verbinden, die mit dem unteren Ende der Steigrohrwahleinrichtung
20 verbunden sind.
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Das Gehäuse 32 ist auf die Außenseite des Tragringes 60 an
dessen oberem Ende aufgeschraubt, und ist an seinem unteren
Ende um das obere Ende des Gehäuseringes 78 abgedichtet. Der
Rastring 82 hält durch Eingriff in die innere Nut 84 im
Gehäuse 32 und die äußere Nut 86 im Gehäusering 78 das Gehäuse
32 am Gehäusering 78. Die O-Ringe 88 sind innerhalb von Nuten
an der Innenseite des Gehäuses 32, oberhalb der Nut 84
angeordnet und ermöglichen die Abdichtung zwischen der Innenseite
des Gehäuses 32 und der Außenseite des Gehäuseringes 68. Die
Bohrungen 90 und 92 erstrecken sich durch den Gehäusering 78
und stellen eine Verbindung mit der Bohrung der Rohrhänger im
Bohrlochkopf an ihren unteren Enden her und enden am oberen
Ende des Gehäuseringes 78, wie dies in Figur 5C zu erkennen
ist. Die Bohrung 94 erstreckt sich ebenfalls durch den
Gehäusering 78 und schafft eine Verbindung mit dem Ringraum um die
Rohrstränge innerhalb des Bohrlochkopfes. Der Stopfen 96 ist
mit seinem kleineren unteren Ende in der Bohrung 94a
angeordnet, und sein oberes Ende, welches einen größeren Durchmesser
aufweist, befindet sich in der Bohrung 94b. Geeignete
Dichtungen sind zwischen der Außenseite des Stopfens 96 und den
Innenseiten der Bohrungen 94a und 94b vorgesehen. Der
seitliche Durchgang 97 erstreckt sich durch den Gehäusering 78
zur Verbindung mit der Bohrung 94a oberhalb der unteren
Dichtungen um die Außenseite des Stopfens 96, und kann so durch
Bewegung des Stopfens 96 nach oben über die Bohrung 94a in
Verbindung mit dein Ringraum unterhalb des Gehäuseringes 78
kommen. Der Durchgang 97a durch den Gehäusering 78 stellt
eine Verbindung mit der Bohrung 94b oberhalb des Stopfens 96
her und wird verwendet, um den Stopfen 96 nach unten in eine
Position zu bringen, um die Verbindung zwischen der
seitlichen Verbindung 97 und dem unteren Ende der Bohrung 94a zu
verschließen. Der obere Stopfen 98 ist innerhalb der Bohrung
94c am oberen Ende der Bohrung 94 angeordnet und weist eine
federbelastete Arretierung 100 auf, die darin gehalten ist
und nach oben hervorsteht, wie dies dargestellt ist und im
folgenden beschrieben wird.
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Wie bereits dargelegt, ist die Rohrverlängerung 54, wie am
besten in Figur 5B erkennbar ist, aus ihrer oberen Lage in
der Mitte des Gehäuses 32, in ihre gekröpfte untere Position
gebogen, welche sich in Ausrichtung mit der Bohrung 90 oder
der Bohrung 92 befindet, was von der Drehung des oberen
rohrförmigen Körpers 30 in bezug auf das Gehäuse 32 abhängt. In
den Figuren 5C und 6 ist erkennbar, daß die Platte 102
oberhalb des Gehäuseringes 78 innerhalb des Bundes 56 angeordnet
ist, und das untere Ende der Rohrverlängerung 54 erstreckt
sich durch die Öffnung 104 in Platte 102. Der Bund 56 umgibt
die obere Außenseite des unteren Gehäuses 78 und die O-Ringe
105 ermöglichen eine Dichtung zwischen diesen, so daß die
Außenseite des Bundes vollständig abgedichtet ist und den
Druck hält, welcher darin besteht. Der bogenförmige Schlitz
106 erstreckt sich ebenfalls durch die Platte 102, und das
obere Ende der federbelasteten Arretierung 100 erstreckt sich
durch den Schlitz 106, um die Drehbewegung des rohrförmigen
Körpers 26 und der Rohrverlängerung 54 auf die Positionen in
axialer Ausrichtung mit den Bohrungen 90 und 92 zu
beschränken. Die Verbindungseinrichtung 38 kann jede geeignete
Verbindungseinrichtung sein, die eine Verbindung des unteren
Endes der Steigleitungswahleinrichtung 20 mit dem oberen Ende
des Steigrohrkopfes oder des Rohrhängereinbauwerkzeuges (in
Figur 5C nicht dargestellt) ermöglicht.
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Die Positionsanzeigeeinrichtung 42 ist am besten in Figur 7
zu erkennen und umfaßt die Öffnungen 108, 110 und 112, die
sich durch das Halsteil 114 des Flansches 46 erstrecken, und
die Öffnung 110 befindet sich immer in Verbindung mit der
ringförmigen Teilnut 44, während die Öffnungen 108 und 112
sich alternativ in Verbindung mit der Teilnut 110, in
Abhängigkeit von der Drehung des oberen rohrförmigen Körpers
26, befinden. Durch Zuführung hydraulischen Fluids zur
Öffnung 110 und Verbindung der Öffnungen 108 und 112 mit der
Anzeigeeinrichtung, die den Druck des hydraulischen Fluides an
jeder der alternativen Öffnungen aufnimmt, wird eine Anzeige
der Position der Rohrverlängerung 54 in bezug auf die
Bohrungen 90 und 92 ermöglicht.
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Es wird darauf hingewiesen, daß durch Begrenzung der Länge
des gekröpften Teiles 54a der Rohrverlängerung 54 die Länge
der Steigrohrwahleinrichtung 28 begrenzt wird, und der
größere Teil des Steigrohres 20 setzt sich aus Abschnitten
von rohrförmigen Körpern mit einer einzigen Bohrung zusammen.
Dies vermindert die Kosten des Steigrohres beträchtlich,
beeinträchtigt aber nicht den Zugang zum
Unterwaser-Bohrlochkopf für Ergänzungs- oder Wartungsarbeiten, und es ist nicht
annähernd so schwierig zu handhaben wie die Steigrohre nach
dem Stand der Technik.