DE2528378A1

DE2528378A1 - Vorrichtung zum fuehren eines bohrgestaenges

Info

Publication number: DE2528378A1
Application number: DE19752528378
Authority: DE
Inventors: Georges Mercier
Original assignee: ERAP; Entreprise de Recherches et dActivites Petrolieres SA
Current assignee: ERAP; Entreprise de Recherches et dActivites Petrolieres SA
Priority date: 1974-06-26
Filing date: 1975-06-25
Publication date: 1976-01-08
Also published as: GB1473799A; NO752298L; NO146373B; US4053022A; FR2276452B1; NO146373C; FR2276452A1

Description

PATENTANWÄLTE

DIETRICH LEWINSKY H -NZ JOACHIM HUBER REINtR PRIETSCH MÖNCHEN 21 8326

GOTTHARDSTR.81

25. Juni 1975

ENTREPRISE DE RECHERCHES ET D'ACTIVITES PETROLIERES (ERAP) 7, rue NeIaton

75015 Paris / Frankra.cn

Vorrichtung zum Führen eines Bohrgestänges

Priorität aus der französischen Patentanmeldung Nr, 74 22257 vom 26. Juni 1974

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Führen eines Bohrgestänges in schwimmenden Bohranlagen.

Bei schwimmenden Bohranlagen werden im Betrieb die verschiedenen Rohrelemente und insbesondere der Bohrstrang, der an seinem Ende die Schwerstangen und das Bohrwerkzeug aufweist, durch einen Arbeitsschacht geführt, der die schwimmende Bohranlage, das Schiff oder den Ponton, durchsetzt.

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Wenn keine Führung für das Bohrgestänge vorgesehen ist und wenn der Drehtisch fest und starr mit der schwimmenden Bohranlage verbunden ist, so stellt man fest, daß unter dem Einfluß von Seitenkräften, die von der schwimmenden Bohranlage übertragen werden, und unter der Wirkung von Belastungen, die von dem Bohrgerät verursacht sind, erhebliche Durchbiegungen des Bohrstrangs auftreten, die entweder zu bleibenden Verformungen oder zum Bruch führen können.

Wenn der Drehtisch in einem Kugelgelenk gelagert und keine Führungsvorrichtung für die Stangen vorgesehen ist, führt die mangelhafte Ausrichtung zwischen der Achse der verschiedenen Rohrelemente und der Bohrturmachse, verursacht durch Seitenkräfte, zu Schwierigkeiten beim Zusammenbau.

Die Führung des Bohrstrangs unterhalb des Drehtischs kann sich daher als unentbehrlich erweisen, wenn ungünstige Umstände zusammentreffen (bewegte See, unstabiles Schwimmfahrzeug, erhebliches Gewicht am Haken). Für diesen Fall sind bereits mehrere Vorrichtungen vorgeschlagen worden.

Der einfache Ring 1 ist in der Stellung mit auf den Drehtisch gelegtem Gestänge (Fig. la) und mit in Betrieb befindlichem Gestänge (Fig. Ib) gezeigt. Dieser Ring besteht aus Eisen oder aus einem elastischen Werkstoff, wie beispielsweise Vollgummi oder einem mit Luft gefüllten Gummihohlkörper; er begrenzt die Winkelbewegung des Bohrstrangs 2 oder den Winkel, den die Gestängeachse mit der Bohrturmachse im Bereich des Drehtisches 3 einschließt. Diese Lösung ist niemals vollkommen, denn bei einem Ring großen Durchmessers sind die Belastungen gering, aber die Bewegungen können nur geringfügig kontrolliert werden, und bei einem Ring mit kleinerem Durchmesser sind zwar die Bewegungen begrenzt, es treten aber erhebliche Biegespannungen auf.

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Die als Trompete bezeichnete Führungsvorrichtung (Fig. 2) besteht aus einer Abstützung 1 in Form eines Drehkörpers, dessen Erzeugende gleichbleibenden Krümmungsradius R aufweisen kann, also ein Kreisbogen ist, oder variablen Krümmungsradius, der von oben nach unten erheblich abnimmt. Diese Abstützung hat die gleiche Achse wieder Arbeitsschacht. Mit einer solchen, sehr platzraubenden Vorrichtung werden die Winkelbewegungen wirksam beschränkt, und die Biegespannungen gelangen unter Kontrolle; Biegespannungen können aber selbst unter günstigen Umiänden nicht ausgeschlossen werden, und daher können Ermüdungserscheinungen auftreten,

Die als PICALO bezeichneten beweglichen Führungen, eingebaut an einem mit der schwimmenden Bohranlage starr verbundenen Bauteil 5, sind in Fig. 3 schematisch angedeutet; sie bestehen aus einer stählernen Abstützung, die unter einem Bauteil 5 angeordnet ist,'das mit dem Schiff oder dem Ponton starr verbunden ist, und die genannte Abstützung besitzt einen zylindrischen Durchlaß von Kreisquerschnitt.

Die Metallstärke der Abstützung 1 nimmt von oben nach unten derart ab, daß der Krümmungsradius der Mittellinie des Durchlasses unter Belastung konstant ist. Die eingebaute flexible Führung stellt eine theoretische Lösung für den Fall dar, daß die Führung erhebliche Länge hat, und zwar mindestens zehn Meter, was Schwierigkeiten bei der Bearbeitung und einer mechanischen Lösung für den Einbau in solchem Maße mit sich bringt, daß für den Durchgang der Schwerstangen und des Bohr-" Werkzeugs bei jedem Arbeitsgang eine Einrichtung zum schnellen Demontieren vorgesehen werden muß.

Mit der Erfindung werden die bei den obengenannten Lösungen auftretenden Schwierigkeiten beseitigt, indem eine als

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"flexibler Ring" bezeichnete Führungsvorrichtung angegeben wird, die in einem Kugelgelenk gehalten wird, dessen Mitte sich in einer senkrecht zur Achse des ArbeitsSchachts verlaufenden Ebene verlagern läßt und ständig einer Rückführungskraft ausgesetzt ist, die mit dem Abstand der Kugelgelenkmitte von der Achse des genannten Arbeitsschachts zunimmt. Diese Vorrichtung, die leicht einzubauen und wegzunehmen
ist, erlaubt die Einstellung der Bewegung auf die Umstände der ausgeführten Arbeiten und setzt die Biegekräfte in dem Bohrstrang auf ein Mindestmaß herab.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Führen eines Bohrgestänges für schwimmende Bohranlagen mit einem Arbeitsschacht für den Durchgang von rohrförraigem Material und insbesondere des Bohrgestänges besteht aus einem als flexibler Ring bezeichneten Führungsrohr, dessen Innendurchmesser im fortlaufenden Teil konstant und gleich dem 1,1- bis 1,4-fachen des Aussendurchmessers der Gestängeverbindungsstücke ist.
Der Aussendurchmesser des genannten flexiblen Ringes nimmt vom Mittelbereich zu den beiden Enden hin allmählich ab, so daß die flexiblen Abschnitte des Führungsrohres entstehen. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Stärke e des
genannten flexiblen Ringes an seinen Enden mindestens vier Millimeter beträgt, ist das Verhältnis der Stärke E des Rohres in seinem Mittelbereich zu e von 4 auf 25, und das Verhältnis der Stärke E zur Gesamtlänge L des Rohres (R/L) ändert sich von 0,002 bis 0,10. Der Mittelbereich des Rohrs ist durch ein Kugelgelenk mit seitlichen Verbindungsstücken an die Wände des Arbeitsschachts angeschlossen. Das Kugelgelenk besitzt einen innenliegenden Teil, der durch einen kugelförmigen Teil mit einem äusseren Teil des flexiblen Ringes verbunden ist.
Schließlich steht das Kugelgelenk mit seinem äusseren Teil in Verbindung mit dem Schiff über längsverlaufende Verbindungsstücke.

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Bei den verschiedenen Ausführungsformen bestehen das obere und das untere Ende des als flexibler Ring bezeichneten Führungsrohrs aus zwei Teilen, deren Innendurchmesser zu den genannten Enden hin zunimmt.

Bei verschiedenen Ausführungsformen nimmt der Mittelbereich nicht mehr als ein Drittel der Gesamtlänge des Führungsrohres in Anspruch, wobei die Abnahme der Stärke der flexiblen Abschnitte beiderseits des Mittelbereichs zu den Enden hin linear verläuft.

Bei diesen Ausführungen sind die seitlichen Verbindungsstücke auch mit einer Rückführmechanik versehen, deren Wirkung mit dem Abstand der Achse des Führungsrohres von der Achse des Arbeitsschachts zunimmt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die seitlichen Verbindungen aus mindestens drei Seilen, die über Umlenkrollen mit ebensovielen Arbeitszylxndern verbunden sind.

Bei anderen Ausführungen bestehen die seitlichen Verbindungen aus mindestens drei Arbeitszylxndern, die unmittelbar zwischen den Mittelabschnitt des biegsamen Ringes und den Arbeitsschacht des Schiffes gesetzt sind, oder auch aus einer ringförmigen Hülle, die mit Druckluft gefüllt ist, wobei die Druckhöhe durch die Merkmale der die Rückführungskraft definierenden Funktion bestimmt ist.

Bei verschiedenen Ausführungen besteht die in Längsrichtung verlaufende Einrichtung zur Aufhängung des äusseren Kugelgelenkteils an dem Schiff aus mindestens drei, parallel zueinander verlaufenden Lenkern gleicher Länge oder aus einem Rohr, das an dem Schiff mittels eines Kugelgelenks

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angebracht ist, durch das hindurch der Bohrstrang verläuft.

Bei anderen Ausführungen besteht die in Längsrichtung verlaufende Aufhängungseinrichtung aus einem Brunnenrohr, das seinerseits durch ein Kugelgelenk oder durch Seilschlingen mit -dem Schiff verbunden ist.

Bei diesen Ausführungen kann das genannte Kugelgelenk mit längsverlaufenden Durchlässen für den Durchtritt von Schlamm versehen sein, es kann auch eine Vorrichtung für die schnelle Montage und Demontage versehen sein.

In bestimmten Ausführungsvarianten besteht die Vorrichtung zur schnellen Montage und Demontage darin, daß eines der beiden Kugelgelenkteile in zwei Abschnitte durch eine Kgelstumpffläche geteilt ist, deren Querschnittsfläche von oben nach"unten abnimmt, wobei der innere Teil mit einer Anzahl Finger versehen ist, die sich unter Federwirkung verschieben lassen und in Nuten des äusseren Teils eingreifen, und wobei jeder der genannten Finger mit einer nach oben gerichteten £f5°-Facette versehen ist, die einer nach unten gerichteten 45°-Facette entspricht, die am Innenrand eines Ringes angebracht ist, der eine Auslösemasse für die Vorrichtung zur schnellen Montage und Demontage darstellt.

In anderen Ausführungen besteht die Vorrichtung zur schnellen Montage und Demontage darin, daß der äussere Kugelgelenkteil in zwei Abschnitte durch eine Zylinderfläche mit nach unten zeigendem konischen Anschlag geteilt ist, wobei die verschiebbaren Finger» die durch die Auslösemasse als Hilfsgerät zurückziehbar sind, normalerweise durch kleine Arbeitszylinder zurückgeführt werden, die in dem äusseren Teil der Vorrichtung zur schnellen Demontage untergebracht sind.

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Ein genaueres Bild der Erfindung ergibt sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispxelen anhand der Zeichnungen, die folgendes darstellen:

Fig. H einen flexiblen Ring mit Aufhängung in Längsrichtung durch Lenker und mit unmittelbar zwischen dem Mittelbereich des genannten Führungsrohres und dem Arbeitsschacht des Schiffes angebrachten Rückführungszylindern ;

Fig. 5 dieselbe Anordnung unter Belastung;

Fig. 6 einen flexiblen Ring mit Aufhängung in Längsrichtung und an der Seite, ausgeführt mit drei Paaren Arbeitszylinder;

Fig. 7 einen flexiblen Ring mit Aufhängung in Längsrichtung mit Hilfe eines Rohres, das mittels eines Kugelgelenks von einem Teil der schwimmenden Bohranlage gehalten wird, wobei die seitliche Verbindung durch mindestens drei Arbeitszylinder erfolgt, die durch Seil und Umlenkrollen an den Mittelteil des Führungsrohres angeschlossen sind;

Fig. 8 einen flexiblen Ring, der in dem Brunnenrohr angebracht ist, das seinerseits durch Seilschlingen mit der schwimmenden Bohranlage verbunden ist;

Fig. 9 einen flexiblen Ring, der seitlich an die Wand des Arbeitsschachts mit einer mit Druckluft gefüllten ringförmigen Hülle anstößt, sowie eine in Längsrichtung verlaufende Befestigung, die durch zwei Kugelgelenke von dem oberen Ende des flexiblen Ringes ais verwirklicht ist;

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Fig, 10 die gleiche Anlage unter Beanspruchung, aber im Inneren des Brunnenrohres untergebracht, das an dem Schiff in Längsrichtung durch Seilschlingen und in Querrichtung durch Arbeitszylinder, Seile und Umlenkrollen in seiner Mittellage gehalten wird;

Fig, 11 eine Vorrichtung zur schnellen Demontage;

Fig. 12 eine weitere Vorrichtung zur schnellen Demontage;

Fig, 13 eine weitere Vorrichtung zur schnellen Demontage

In Fig, 4 ist ein flexibler Ring 1 für einen Bohrstrang 2 zu erkennen, der mit den zugehörigen Gestangeverbindungen 3 versehen ist, Der Ring 1 hat einen gleichbleibenden Innendurchmesser, der dem I₁I- bis 1,4-fachen des Aussendurchmessers der Gestängeverbindungen entspricht. An dem Ring mit der Länge L unterscheidet man den Mittelabschnitt mit der geringsten Stärke E und beiderseits davon zwei Abschnitte, längs welcher die Wandstärke von E auf e so abnimmt, daß das Verhältnis E/e sich von 4 bis 25 ändert und E/L sich von 0,002 bis 0,10 ändert. Die Wandstärke e an den Enden ist so weit wie möglich herabgesetzt, dürfte aber nicht weniger als 4 mm betragen können. Am oberen und am unteren Ende befinden sich konisch geformte Eingangsabschnitte s.

Der Mittelabschnitt kann sehr kurz gewählt sein und er kann kaum mehr als ein Drittel der Gesamtlänge L des flexiblen Ringes ausmachen. Die Verringerung der Wandstärke von E auf e beiderseits des Mittelabschnitts verläuft insgesamt linear,

Ein Kugelgelenk 4 mit einem äusseren Hohlteil 4a, das sich

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um einen erhabenen Innenteil Ib bewegen läßt und bestimmter Teil des Mittelabschnitts des flexiblen Ringes ist, verbindet den genannten flexiblen Ring mit der Wand 5 des Arbeitsschachtes durch seitliche Verbindungsteile, die hier aus drei Arbeitszylindern 6 bestehen. Die Verbindung des Führungsrohres in Längsrichtung mit der schwimmenden Bohranlage wird hier durch mindestens drei Lenker 7 gebildet, die mit dem einen Ende an dem äusseren Teil 4a und mit dem anderen Ende an der Bohranlage im Bereich des Drehtischs 8 angelenkt sind.

Das Kugelgelenk 4 enthält eine Vorrichtung zur schnellen Demontage, hier dargestellt durch zwei gestrichelte Linien 9, die gegen die Achse des flexiblen Ringes geneigt und ferner symmetrisch sind; sie bilden eine Kegelstumpffläche, die den Aussenteil 4a des Kugelgelenks 4 in zwei Abschnitte 4'a und 4"a unterteilen.

In Fig, 4 ist der flexible Ring vertikal stehend, koaxial zu dem Arbeitsschacht dargestellt. In Fig. 5 steht die Führungsvorrichtung unter einer seitwärts gerichteten Beanspruchung, die von der schwimmenden Bohranlage übertragen wird* Das Bohrgestänge 2 verläuft weiterhin senkrecht zu dem Drehtisch 8, jedenfalls bis auf einige Winkelgrade oder Bruchteile von Winkelgraden, infolge der Regelung der Rückführkraft, aber unterhalb des Drehtischs erhält der Bohrstrang eine erhebliche Abweichung in Form eines Kreisbogens, mit dem etwa die Achse des flexiblen Ringes 1 zusammenfällt. Die von der schwimmenden Bohranlage auf den Bohrstrang übertragene Kraft ist abhängig von der Einstellung der von den Arbeitszylindern 6 infolge der seitlichen Ablenkung der Mitte des Führungsrohres abgegebenen Rückführungskraft und von den Verbiegungsexgenschaften (Länge, Stärke) des als Feder wirkenden flexiblen Ringes.

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Fig. 6 zeigt eine spezielle Ausbildung der seitlichen und in Längsrichtung führenden Verbindungen, die aus mindestens drei Gruppen von jeweils zwei Arbeitszylindern 6c und 6d bestehen, deren Achsen in ein und derselben Mittelebene liegen und gegeneinander geneigt sind. Jeweils ein Ende jedes ArbeitsZylinders ist an die Wand des ArbeitsSchachts 5 angelenkt, und das jeweils andere Ende steht über ein Gelenk mit dem äusseren Teil 4a des Kugelgelenks 4 in Verbindung» Bei dieser Ausführung, bei der die Arbeitszylinder mit vorgegebenen und festen Punkten der Wand des Arbeitsschachts verbunden sind, muß das Kugelgelenk 4 mit einer Vorrichtung zur schnellen Demontage ausgestattet sein, wozu beispielsweise der äussere Teil 4a in zwei Teile 4^fa und 4"a zerlegbar ist.

Fig» 7 zeigt einen flexiblen Ring, bei dem die seitlichen Verbindungen aus mindestens drei Arbeitszylindern 6, Seilen 6' und Umlenkrollen 6" bestehen, wobei die Längsverbindungen durch ein Rohr 10 gebildet werden, das mit einem Kugelgelenk 11 an der schwimmenden Bohranlage angebracht ist. Bei dieser Anordnung muß das Kugelgelenk 4 mit einer Vorrichtung 9 zur schnellen Demontage versehen sein, denn ohne eine solche würde die Abnahme des Rohres 10 bei jeder Betätigung des Bohrstranges und der Wiedereinbau des Rohres viel Zeit in Anspruch nehmen«

Fig· 8 zeigt einen biegsamen Ring, bei dem die seitlichen Verbindungen von mindestens drei Arbeitszylindern 6 gebildet werden, die unmittelbar zwischen die Mittelzone und den Arbeites chacht gesetzt sind, wobei die Längsverbindungen durch ein Brunnenrohr 12 hergestellt werden, das einerseits an der schwimmenden Bohranlage mit mindestens zwei Seilschlingen 13 angebracht ist und andererseits über ein Verbindungsstück 14, das gleichzeitig die Gezeitenänderungen

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und das Stampfen der schwimmenden Bohranlage auszugleichen erlaubt, an ein als Verlängerungsrohr IH¹ bezeichnetes Rohr angeschlossen ist, wobei das Kugelgelenk 17 eine freie Ausrichtung des Verlängerungsrohres ermöglicht. Bei dieser Ausführung enthält der äussere Teil Ha des Kugelgelenks eine Vorrichtung 9 zur schnellen Demontage und nicht gezeichnete längsverlaufende Durchlässe für den Durchgang von Schlamm, wenn nämlich der Auslauf 15 für die Entleerung des Brunnenrohres sich am oberen Abschnitt dieses Brunnenrohres befindet.

Bei bestimmten, nicht gezeichneten Ausführungen, bei denen die beste Dichtigkeit des äusseren Teils Ha des Kugelgelenks verlangt wird, vermeidet man die Anbringung von Längskanälen für den Schlammdurchtritt in dem genannten äusseren Teil des Kugelgelenks j daher muß ein Schlammauslaß im unteren Teil des Brunnenrohres angeordnet werden, während der obere Auslaß unentbehrlich für die Wegführung des Schlammes ist, der durch den Ringspalt zwischen dem Rührungsrohr und dem Bohrgestänge tritt.

Fig. 9 zeigt einen flexiblen Ring, bei dem die seitlichen Verbindungen durch eine ringförmige Hülle 16 gebildet werden, die mit Druckluft gefüllt ist. Mit dieser Art der seitlichen Verbindung kann eine der verschiedenen Längsverbindungen kombiniert werden, etwa Lenker, an der schwimmenden Bohranlage mittels eines Kugelgelenks aufgehängtes Rohr, ein Brunnenrohr, oder, wie gezeichnet, ein Rohr 10, das einerseits über ein Kugelgelenk 18 an dem Schiff und andererseits an dem oberen Ende des flexiblen Ringes durch ein zweites Kugelgelenk 19 befestigt ist, wobei dann das Kugelgelenk H nicht benötigt wird. Bei dieser Seitenverbindung ist eine Vorrichtung zur schnellen Demontage nicht erforderlich, denn

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diese Verbindung ist leicht lösbar, indem man das Kugelgelenk 19 öffnet, um es zur Seite wegzuführen. Diese seitliche Verbindung mit Anfangs-Rückführungskraft läßt sich zum Handhaben von Rohrmaterial von großem Durchmesser und daher hoher mechanischer Festigkeit verwenden.

In Fig. 10 ist die Führungsvorrichtung unter Belastung in dem Brunnenrohr 12 gezeichnet. Die Längsverbindung erfolgt durch ein Rohr 10, das mit dem drehbaren Teil 8' des Drehtischs 8 einerseits durch ein Kugelgelenk 18 und andererseits mit dem flexiblen Ring durch ein zweites Kugelgelenk 19 verbunden ist. Die seitliche Verbindung erfolgt zwischen dem Brunnenrohr 12 und dem flexiblen Ring durch eine ringförmige Hülse 16, die durch Anwendung einer Anfangsbeziehung der Rückführungskraft eine freie azimutale Orientierung ermöglicht, und zwischen dem Brunnenrohr und dem Arbeitsschacht des Schiffes durch mindesteng drei Arbeitszylinder mit Seilen und Umlenkrollen 6, die die Anwendung der Beziehung der Rückführungskraft zu verbessern erlauben. Die Durchlässe 23, durch die der Schlamm hindurchtreten kann, sind eingezeichnet. Jedoch ist eine Lagerung, die zwischen der Hülle 16 und dem Führungsrohr selbst vorgesehen werden kann, nicht dargestellt.

Die Fig. 11 und 12 zeigen zwei Ausführungsformen einer an dem Kugelgelenk 4 angebrachten Vorrichtung zur schnellen Demontage,

Nach Fig. 11 ist der äussere Teil Ua des Kugelgelenks in zwei Teile aufgeteilt, ein äusseres Teil 4'a und ein inneres Teil 4"aj die Teilungsfläche ist eine Kegelstumpffläche, die koaxial zu dem Führungsrohr in Vertikallage verläuft, und die Querschnittsfläche wird von oben nach unten kleiner.

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Die Finger 20, die in Hohlräumen verschiebbar sind und von Federn 20a vorgedrückt werden, befinden sich am Umfang des Teils H"a und greifen in Hohlräume entsprechender Form ein, die in die Innenmantelfläche des Teils 4'a geschnitten sind. Die Finger 20 sind mit einer Facette 20b versehen, die nach oben zeigend unter 45 geneigt ist. Am Umkreis eines Ringes 21, der koaxial zu dem Führungsrohr liegt und eine Auslösemasse darstellt, ist eine Facette 21b mit nach unten zeigender Schrägung von 45 angebracht; durch Druck der Facette 21b gegen die Facetten 20b werden die Finger 20 in ihre Hohlräume zurückgetrieben; sie drücken die Federn 20a zusammen und geben das Führungsrohr frei, das abgenommen und durch den Drehtisch geführt werden kann.

In Fig. 12 ist eine ganz ähnliche Mechanik gezeichnet, jedoch liegt die Trennfläche der beiden Teilein dem Teil Hb des Kugelgelenks.

Das gleiche Prinzip der Mechanik ist auch in Fig. 13 erkennbar, jedoch ist die Ausführung im einzelnen ganz anders: die Fläche 9bis für die schnelle Demontage ist zylindrisch und hat einen Anschlagkonus (9ter). Die unter Federdruck stehenden, beweglichen Finger besitzen eine Facette 20c für die automatische Einstellung. Die Facette 20b für die Demontage mittels Auslösemasse befindet sich hinten und wird von einem Stab 20d betätigt, der von der Auslösemasse 21 angetrieben wird. Die Finger werden normalerweise durch kleine Arbeitszylinder 22 eingezogen, die durch die Leitungen 22a gespeist werden.

Die flexiblen Teile des flexiblen Ringes 1 werden mit konischen Gewinden an den Mittelbereich Ib angeschlossen. Diese Gewinde erlauben die Ausführung des flexiblen Ringes aus drei Teilen: zwei flexiblen Teilen la und dem Mittelbereich Ib. Der flexible Ring kann auf diese Weise sehr lang ausgebil-

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det werden und 15 bis 20 m erreichen. Für einen kurzen flexiblen Ring von weniger als 10 m Länge können die Gewinde, die nützlich, aber nicht unentbehrlich sind, weggelassen werden, so daß der flexible Ring einstückig hergestellt wird.

Die Wahl zwischen den Vorrichtungen nach den Fig. 11 und 12 oder anderen Darstellungen wird im wesentlichen durch den Durchmesser bestimmt, der den Platzbedarf für das Teil bestimmt, das durch die Öffnung des Drehtische bewegt werden soll.

Die verschiedenen, anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsformen stimmen in den folgenden Punkten überein; sie erlauben sämtlich:

- eine äusserst unbehinderte Orientierung dank der Anlenkung mittels Kugelgelenk,

eine Verschiebung senkrecht zur Achse des Gestänges in einer Ebene oder auf einer Kugel. Diese Verschiebung ruft eine entgegengesetzt wirkende, von der Verschiebung abhängige Rückführungskraft hervor, die durch die Konstruktion bestimmt ist oder während des Betriebs geregelt werden kann, damit sie an die Arbeitsbedingungen angepaßt ist. Üblicherweise besteht direkte Proportionalität.

- Unbeweglichkeit in Längsrichtung längs der Gestängeachse.

Die Erfindung wird nicht nur bei Bohrvorgängen benutzt, sondern kann auch eingesetzt werden, sobald beliebiges in Arbeitsstellung befindliches Rohrmaterial an der schwimmenden Bohranlage sowohl bei der Montage als auch bei den eigent-

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lichen Bohrvorgängen mit umlaufendem Gestänge an Ort und Stelle gebracht werden muß. Im letzteren Falle kann es wichtig sein, das Führungsrohr um seine Längsachse rotieren zu lassen.

Der Mittelteil enthält somit ein System, das dem Führungsrohr eine Drehbewegung erlaubt. Bei diesem System kann es sich um ein sphärisches Kugellager oder Wälzlager gleichzeitig für die Drehung und die azimutale Orientierung oder um ein Kugellager oder Wälzlager handelt, das nur eine Drehung erlaubt, während die azimutale Orientierung durch das zuvor angegebene Kugelgelenk erfolgt.

Es ist zu beachten, daß bei den verschiedenen in der Patentanmeldung beschriebenen Ausführungsformen der Ring aus Stahl besteht, dessen Eigenschaften entsprechend der speziellen Ausführung des Ringtyps gewählt sind.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

1, Vorrichtung zum Führen eines Bohrgestänges für schwimmende Bohranlagen mit einem Arbeitsschacht für den Durchgang von rohrförmigen! Material und insbesondere des Bohrgestänges,

dadurch gekennzeichnet, daß ein als flexibler Ring (1) bezeichnetes Führungsrohr vorgesehen ist, dessen Innendurchmesser im fortlaufenden Teil konstant und gleich dem 1,1 - bis 1,4-fachen des Aussendurchmessers der Gestängeverbxndungsstücke (3) ist, daß der Aussendurchmesser des genannten flexiblen Ringes vom Mittelbereich zu den beiden Enden hin allmählich abnimmt, so daß flexible Abschnitte des Führungsrohres gebildet werden, daß unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Stärke e des genannten flexiblen Ringes (1) an seinen Enden mindestens vier Millimeter beträgt, das Verhältnis der Stärke E des Rohres in seinem Mittelbereich zu e sich von 4 auf 25 und das Verhältnis der Stärke E zur Gesamtlänge L des Rohres (R/L) sich von 0,002 bis 0,10 ändert, daß der Mittelbereich des Rohrs durch ein Kugelgelenk (4) mit seitlichen Verbindungsstücken an die Wände (5) des Arbeitssch^ehts angeschlossen ist, daß das Kugelgelenk (4) einen innenliegenden Teil besitzt, der durch einen kugelförmigen Teil mit einem äusseren Teil des flexiblen Ringes verbunden ist, und daß das Kugelgelenk mit seinem äusseren Teil über längsverlaufende Verbindungsstücke (7) mit dem Schiff in Verbindung steht.

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2. Führungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das obere und das untere Ende des als flexibler Ring (1) bezeichneten Führungsrohres durch zwei Abschnitte gebildet werden, deren Innendurchmesser zu den Enden hin zunimmt.
Führungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelbereich nicht mehr als ein Drittel der Gesamtlänge des Führungsrohres in Anspruch nimmt, wobei die Abnahme der Stärke der flexiblen Abschnitte beiderseits des Mittelbereichs zu den Enden hin linear verläuft.
4. Führungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Verbindungsstücke auch mit einer Rückführmechanik versehen sind, deren Wirkung mit dem Abstand der Achse des Führungsrohres von der Achse des Arbeitsschachts zunimmt.
5, Führungsvorrichtung nach Anspruch H, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Rückführungskraft erzeugende Mechanik aus mindestens drei Arbeitszylindern (6) besteht.
6. Führungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Rückführungskraft erzeugende Mechanik aus mindestens drei Seilen (6¹) besteht, die über Umlenkrollen (6") mit ebenso vielen Arbeitszylin-

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dern (6) verbunden ist.
7. Führungsvorrichtung nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Verbindungsstücke aus einer ringförmigen Hülle (16) bestehen, die mit Druckluft gefüllt ist, wobei die Druckhöhe durch die Merkmale der die Rückführungskraft definierenden Funktion bestimmt wird,
8, Führungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Längsrichtung verlaufenden Hilfsmittel zur Aufhängung des äusseren Kugelgelenkteils an dem Schiff aus mindestens drei gleichlangen, praktisch parallel zueinander verlaufenden Lenkern (7) bestehen.
9, Führungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Längsrichtung verlaufenden Aufhängungen aus einem Rohr (10) bestehen, das mit dem Schiff durch ein Kugelgelenk (11) verbunden ist, durch das hindurch der Bohrstrang verläuft.
10, Führungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Längsrichtung verlaufenden Aufhängungen aus einem Brunnenrohr (12) bestehen, das seinerseits mit dem Schiff durch ein Kugelgelenk oder durch Seilschlingen (13) verbunden ist.
11, Führungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-

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net, daß der Aussenteil des Kugelgelenks längsverlaufende Kanäle (23) für den Durchgang von Schlamm aufweist.
12. Führungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelgelenk eine Vorrichtung zur schnellen Montage und Demontage aufweist.

13, Führungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur schnellen Montage und Demontage durch Unterteilung eines der beiden Kugelgelenkteile in zwei Teile (H'a, H"a) längs einer Kegelstumpffläche gebildet ist, deren Querschnittsfläche von oben nach unten abnimmt, daß das innere Teil mit einer Anzahl Finger (20) versehen ist, die unter der Wirkung von Federn (20a) verschiebbar sind und in eine Nut des äusseren Teils eingreifen, daß die Finger jeweils mit einer unter 45° nach oben gewandten Facette (20b) versehen sind, daß diese Facetten einer unter H5° nach unten geneigten Facette (21b) an dem Innenrand eines Ringes (21) entsprechen, der eineAuslösemasse für die Vorrichtung zur schnellen Montage und Demontage darstellt.

IH, Führungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur schnellen Montage und Demontage durch Unterteilung eines der beiden Kugelgelenkteile in zwei Teile längs einer Zylinderfläche mit nach unten konischem Anschlag gebildet ist, und daß die durch die Auslösemasse als Hilfsgerät zurückziehbaren verschieb-

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baren Finger normalerweise durch kleine Arbeitszylinder (22) zurückgenommen werden, die in dem äusseren Teil der Vorrichtung zur schnellen Montage und Demontage untergebracht sind.

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