DE2751564A1 - Verfahren und vorrichtung zum einordnen eines laenglichen flexiblen elementes in einen speicherkorb - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum einordnen eines laenglichen flexiblen elementes in einen speicherkorbInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zun selbsttätigen Einordnen eines länglichen flexiblen Elementes in einen
sich drehenden Speicherkorb vertikaler Achse. Sie Erfindung hat auch eine Vorrichtung zu einem solchen
Einordnen sum Gegenstand.
Unter "längliches flexibles Element" soll hier jedes
längliche Element, das sich wickeln lässt, beispielsweise ein Kabel oder ein Rohr, insbesondere eine zum
Transport von Fluiden dienende Rohrleitung verstanden werden oder auch eine flexible Bohrleitung, an der ein
den Bohrmeißel antreibender Bodenmotor befestigt ist.
Als besonderes Anwendungsgebiet, ohne hierauf beschränkt zu sein, wird die Erfindung mit bezug auf eine Bohrvorrichtung
mit einer flexiblen Bohrleitung beschrieben, welche in einem Zugorgan durchläuft und in einen zylindrischen
um seine vertikale Achse sich drehenden Korb aufgewickelt wird, wo diese Bohrleitung in aufeinanderfolgenden
koaxialen Windungen abgelegt wird.
Bei einer solchen Vorrichtung soll die Drehgeschwindigkeit des Speioherkorbes nicht nur als Punktion der Ablaufge-
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schwindigkeit der Leitung im Zugorgan sondern auch als
Funktion des Radius der im Korb in der Bildung befindlichen Windung steuerbar sein oder aus diesem Korb
abwickelbar sein, wobei der Wert dieses Radius in großen Grenzen (vom einfachen bis zum doppelten beispielsweise)
während der Drehung des Korbes variiert.
Im übrigen ist wichtig, daß bei diesen Manövern die Ansammlung
von Torsionsbeanspruchungen an gewissen Stellen der leitung verhindert wird, wodurch sonst auf Bauer
letztere beschädigt würde.
Die Erfindung löst das erste Problem dadurch, daß man in günstigster Weise die Drehgeschwindigkeit des Speicherkorbs
bezüglich der beiden oben genannten Variablen steuert bzw. diesen zuordnet, bei denen es sich um die Laufgeschwindigkeit
der Leitung in den Zugeinrichtungen und den Wickelradius der Windung im Korb handelt.
Das zweite Problem wird ebenfalls durch die Erfindung gelöst, in dem bei Aufwickeln und Abwickeln der Leitung
ein und die gleiche geometrische Konfiguration des mit dem Korb in Verbindung stehenden Seils der Leitung herbeigeführt
wird, und zwar unabhängig von dem Windungsradius in diesem, wodurch es möglich wird, beim Abwickeln
der Leitung eine merkliche Kompensation der bei ihrem Aufwickeln erzeugten Torsionbeanspruchungen zu
erhalten.
Diese beiden Ziele werden erfindungsgemäß dadurch erreicht,
indem ein Verfahren zum Einordnen eines länglichen flexiblen Elementes in einem Speicherkorb von vertikaler
Drehachse verwendet wird, wobei dieses Element benachbart
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dem Korb über ein Umlenkorgan läuft, das synchron mit
der Drehung des Korbes derart verschiebbar 1st, daß das Element In aufeinander folgenden Schichten abgelegt wird,
von denen jede aus einer spiralförmigen Wicklung gebildet 1st, wobei dieses Verfahren Einrichtungen zur Betätigung
des länglichen Elementes, die für sein Aufwickeln und Abwickeln sorgen, einsetzt und die Ermittlung der
Änderungen des Krümmungsradius des länglichen flexiblen Elementes an wenigstens einer Stelle hiervon zum Gegenstand
hat und diese Betätigungeeinrichtungen In der diese Änderungen vermindernden Richtung in Gang setzt. Das
Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß man die Formänderungen des Schleifenteils zwischen diesem Umlenkorgan
und dem Korb benachbart des letzteren ermittelt und dafi man diese Betätigungseinrichtungen als Funktion
der ermittelten Formänderungen in der Richtung in Gang setzt, in der dieser Teil der Schleife in eine gegebene
geometrische Konfiguration, die im wesentlichen die gleiche im Aufwickeln und Abwickeln ist, rückführt.
Das Gewicht des Speicherkorbs einer flexiblen Bohrleitung kann etliche hundert Tonnen ausmachen. Es kann daher
schwierig sein, wenn man nicht einen starken Energieverbrauch hinnimmt, Einrichtungen zur Drehmitnahme des
Korbes zu realisieren, die in der Lage sind, schnell seine Drehgeschwindigkeit auf die Änderungen der Laufgeschwindigkeit
der Leitung im Zugorgan anzupassen, wobei diese Laufgeschwindigkeit eine Funktion der Bohrfortschrittsgeschwindigkeit
ist, welche selbst von den Charakteristiken der vom Bohrloch durchsetzten Formationen
abhängt.
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Man kann somit veranlasst sein, die flexible Leitung einen zweiten freien Schleifenteil zwischen zwei Umlenkorganen
bilden zu lassen, die jeweils benachbart dem Zugorgan und dem Speicherorgan sind, wobei die Längenänderungen
des zweiten freien Schleifenteils selbsttätig den Unterschied zwischen der Laufgeschwindigkeit der Leitung im
Zugorgan und seiner Wickelgeschwindigkeit im Speicherkorb kompensieren.
Für den Fall einer solchen Anordnung lässt die Erfindung sich vorteilhaft in Form einer Vorrichtung zum selbsttätigen
Einordnen einer flexiblen Leitung in einen um eine vertikale Achse sich drehenden Korb verwirklichen,
dereich auszeichnet durch die Kombination zweier Steuersysteme mit einem ersten System, welches erste Betätigungseinrichtungen
aufweist, welche die Einrichtungen für den Drehantrieb des Korbes als Funktion der Verformung
eines dieser Schleifenteile betätigen, indem auf die Drehgeschwindigkeit des Korbes in der Richtung
einer Verminderung dieser Deformation eingewirkt wird; und eines zweiten Steuersystems umfasst, welches ein
Hilfszugorgan für das längliche Element und zweite Betätigungseinrichtungen
aufweist, die dieses Zugorgan als Funktion der Verformung des anderen Schleifenteils
in der Richtung betätigen, in welcher dieser andere Schleifenteil in eine feste geometrische Konfiguration
rückgeführt wird.
Aus der französischen Patentschrift 2 165 322 ist bereits eine Vorrichtung zum selbsttätigen Einordnen
von durch ein längliches nachgiebiges Element gebildeten Windungen in einen Korb vertikaler Achse bekannt
geworden, wobei diese Vorrichtung Steuereinrichtungen umfasst.
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Diese bekannte Vorrichtung umfasst jedoch keine Vorrichtung, die im wesentlichen die geometrische Form
des mit dem Korb sich verbindenden Schleifenteils konstant halten und so beim Abwickeln des nachgiebigen
Elementes eine merkliche Kompensation der bei seinem Aufwickeln erzeugten loreionsbeanspruchungen
herbeiführen.
Dieses Merkmal ist auch nicht in der französieren
Patentschrift 1 461 032 zu finden, die ein Verfahren
und eine Vorrichtung beschreiben, mit denen in einem Bohrloch im freien Meer an der Küste ohne Verwendung
eines Derricks gearbeitet wird, wobei diese Vorrichtung nur Einrichtungen zum Einstellen der Motorwickelgeschwindigkeit
der Leitung umfasst, die von einem Detektor gesteuert sind, der die der Leitung aufgezwungene Krümmung auf einen zulässigen Wert
begrenzt.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung soll nun mit bezug auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert
werden. In dieser zeigt:
Pig. 1 schematisch eine Ausführungsform nach der Erfindung;
Pig. 2 zeigt in der Draufsicht Einrichtungen, die das Einordnen der Leitung in unter regelmäßigem Abstand
befindliche Windungen sicherstellen.
In Pig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine flexible Bohrleitung, die in ein Bohrloch 2 herabgelassen ist,
oberhalb dessen sie durch ein geeignetes Zugorgan 3 gehalten ist, das beispielsweise durch eine Vielzahl
von Elementen 4, 5, 6 ... mit endlosen Spannschuhe 7
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tragenden Ketten gebildet ist, wobei diese Elemente in einem Grestell*gelagert und synchron durch Antriebseinrichtungen,nicht dargestellter an sich bekannter Art,
betätigt werden. ♦ = 8
Benachbart dem Stützorgan 3 ist ein ringförmiger Korb 9 zum Speichern der flexiblen leitung angeordnet; dieser
von einem Gestell 10 getragene Korb kann sich um eine vertikale Achse drehen (eine hydraulische und
elektrische sich drehende nicht dargestellte Dichtungsausbildung ermöglicht es, die Leitung 1 mit Bohrfluid
zu speisen und die Informationen vom Boden zu empfangen sowie Befehle zu übertragen).
Der Speicherkorb 9 besteht aus zwei koaxialen zylindrischen Rahmen 11 und 12, die unter sich einen durch die
Platte 15 im unteren Seil geschlossenen Einordnungsraum begrenzen, in welchem die Leitung 1 in Windungen und
aufeinanderfolgende Schichten gewickelt ist.
Der Korb 9 kann um seine vertikale Achse durch irgendeine geeignete Antriebseinrichtung hydraulischer oder
elektrischer Art angetrieben werden, beispielsweise durch den Motor H, der das Zahnrad 15 treibt, welches
in einen den Korb 9 umgebenden und hiermit festen Zahnkranz greift.
Zwischen dem Stützorgan 3 für die Leitung und dem Speicherkorb 9 läuft die Leitung 1 auf zwei Umlenkorganen
17 und 18, zwisben denen die Leitung einen Teil mit freier Schleife bildet. Das Organ 17 ist beispielsweise
eine durch einen festen nicht dargestellten Träger getragene Blockrolle; das Organ 18 ist nach der dargestellten
Ausführungsfvrm eine halbkreisförmige Rollbahn mit Rollen
20, auf denen sich die Leitung abstützt.
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Das Umlenkorgan 18 ist längs den Schienen 21 verschiebbar, die im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Fig.1
sind. Diese Verschiebung wird synchron mit der Drehung des Motors H derart vorgenommen, daß das korrekte Einordnen
der Leitung in den Korb 9 in Windungen unter regelmäßigem Abstand sowie sein regelmäßiges Abrollen
herbeiführbar ist. Wie die Figuren 1 und 2 erkennen lassen, kann man dies beispielsweise mittels Untersetzergetrieben
22 erreichen, die vom Zahnrad 15 angetrieben werden und ihrerseits über die Welle 23 einen
Zahnkranz 24 antreiben, über den eine Kette 25 läuft, die so ausgebildet ist, daß sie die translatorische
Verschiebung des Umlenkorgans 18 herbeiführt.
Diese Mitnahme kann mittels eines durch die Kette 25 getragenen Zapfens 25a erfolgen, der in einen Schlitz
26 an der Basis des Umlenkorgans 18 (Fig. 2) greift.
Das Untersetzerverhältnis wird derart eingestellt, daß die Verschiebung des Umlenkorgans 18 längs der Schienen
21 bei jeder Umdrehung des Speicherkorbs 9 gleich der Breite (Durchmesser) der Leitung 1 wird.
Dieses Untersetzerverhältnis kann eingestellt werden, um einen mehr oder weniger großen Abstand der Windungen
in jeder Schicht der im Korb gespeicherten Leitung zu erhalten.
Nach der Erfindung verwendet man eine Vorrichtung, die sich an die Änderung der Durchlaufgeschwindigkeit der
Leitung im Zugorgan 3 anpasst, wobei*beim Aufwickeln wie beim Abwickeln der Leitung ein und die gleiche geometrische
Form des Teils 35verfolgt, welche durch die * = man
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Leitung 1 zwischen dem Umlenkorgan 18 und dem Speicherkorb
9 gebildet wird, wobei diese Form unabhängig vom Radius der vom Speicherkorb 9 abgewickelten oder in
diesen Speicherkorb aufgewickelten Windung ist.
Die Vorrichtung umfasst in Kombination zwei Steuersysteme. Das erste dieser Systeme umfasst einen Fühler
oder Taster 27 (beispielsweise eine Gelenkstange), die den Änderungen in der Höhe des Schleifenteils 19
in einer vertikalen Ebene folgt, wobei dieser Taster 27 mit einem elektrischen Steuerorgan 28 verbunden ist.
Beim Aufwickeln wird das mit dem Motor 14 durch die Leitung 29 verbundene Organ so ausgebildet, daß das
Ingangsetzen, dann die Beschleunigung in der Drehung des den Korb antreibenden Motors 14 herbeigeführt wird,
wenn der Taster 27, angetrieben durch den Teil der Schleife 19, nach unten geht und daß das Abbremsen,
dann der Stillstand des Motors 14 steuerbar ist, wenn der Taster 27 mit dem Teil der Schleife 19 nach oben
geht.
Das zweite Steuersystem umfasst ein Hilfezugorgan 30, welches auf dem Umlenkorgan 18 angeordnet und durch
einen Motor 31 betätigt werden kann.
Ein elektrisches Steuerorgan 32 ist mit diesem Motor über eine Leitung 33 verbunden; dieses Organ wird durch
einen verschwenkenden bei 34A angelenkten Taster 34 betätigt,
der sich gegen den Teil der Schleife 35 abstützt, der durch die Leitung 1 zwischen dem Umlenkorgan
18 und dem Speicherkorb 9 gebildet wird.
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— /5 ~
Für das Aufwickeln 1st das Organ 32 so ausgebildet, daß das Ingangsetzen, dann die Beschleunigung In der
Drehgeschwindigkeit des Motors 31, wodurch das Zugorgan 30 mitgenommen wird, gesteuert wird, wenn der
Taster 34 einen Anstieg im Krümmungsradius des Schleifenteils 35 ermittelt und dieses langsamer werden, dann
den Stillstand des Motors 31 steuert, wenn der Taster 34 eine Verminderung im Krümmungsradius des Schleifenteils
35 ermittelt.
Arbeitsweise der Vorrichtung:
1.) Hieven der Leitung
1.) Hieven der Leitung
a) Bei stillgesetztem Korb 9 und Zugorgan 3 wird das Zugorgan 3 in der Richtung eines Anhebens der Leitung
betätigt.
Der Teil der Schleife 19 zwischen den beiden Umlenkorganen 17 und 18 wird dann abgesenkt; der Taster 27 steuert
über das Organ 28 das Ingangsetzen, dann das Beschleunigen des Motors 14, wodurch der Speicherkorb 9 mitgenommen wird.
Dann spannt sich der Schleifenteil 35 und diese Erhö'hrung
des durch den Taster 34 ermittelten Krümmungsradius sorgt für das Ingangsetzen und die Beschleunigung des Zugorgans
30, was zu einem Hieven des Schleifenteils 19 bis in eine Gleichgewichtsstellung führt, in der der Schleifenteil 35
seinen ursprünglichen Krümmungsradius R wieder angenommen hat.
Der Vert R ist unabhängig von der Lage der Ablegestelle
der Leitung auf den bereits gebildeten Windungen im Korb 9, hängt aber von der Anzahl der in dem Korb bereits abgelegten
Schichten ab.
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PUr Anwendungefälle, in denen diese Anzahl der Schichten wichtig ist, verwendet man einen !Easter 34, der vertikal
verschiebbar ist; man gibt diesem Taster eine variable Höhe oberhalb des Korbes als Funktion der Länge der
flexiblen in diesem Taster durchgelaufenen Leitung, d.h. als Punktion der Anzahl der bereits abgelegten Schichten,
da jede Schicht eine gleiche Länge an flexibler Leitung enthält.
Beispielsweise wird der Taster 34 vertikal durch eine endlose nicht dargestellte Schnecke verschoben, die
durch die Drehung des Korbes derart angetrieben wird, daß die Entfernung zwischen dem Taster 34 und der oberen
Schicht der flexiblen Leitung im Korb im wesentlichen konstant wird.
b) Man sieht auch, daß die beiden Steuersysteme sich an eine Verminderung der Durchlaufgeschwindigkeit der Leitung
im Zugorgan 3 durch Einstellen der Drehgeschwindigkeit der Motoren 14 und 31 anpassen, was zu einem neuen Gleichgewichtszustand
führt, inv,dem der Krümmungsradius des Schleifenteils 35 den gleichen Wert RQ wie oben beibehält
und der untere Teil der Schleife 19 behält die gleiche Höhe unabhängig von dem Wickelradius im Speicherkorb
9 bei.
2.) Absehen der Leitung
Eine Zunahme der Durchlaufgeschwindigkeit der Leitung im Zugorgan 3 sorgt diesmal für ein Anheben des Schleifanteils
19 und ein Verlangsamen dieser Geschwindigkeit führt zu einem Absenken dieses Schleifenteils; man stellt aber
noch fest, daß diese beiden Steuersysteme sich an diese Situationen anpassen, indem sie die Punktionsrichtung
der Steuerorgane 28 und 32 umkehren, was zu Gleichgewichts-
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zuständen führt, bei denen der Krümmungsradius des
Schleifenteils 35 immer den Wert R aufweist und der untere Teil des Schleifenteils 19 hält die
gleiche Höhe unabhängig vom Wert des Radius der aus dem Korb 9 abgewickelten Windung bei.
Somit ist die Vorrichtung nach der Erfindung gut anpassbar an die Veränderungen in der Ablaufgeschwindigkeit
der Leitung im Zugorgan 3 durch selbsttätiges Verstellen der Drehgeschwindigkeiten der Motoren 14 und
und ohne dauernde Modifikation der geometrischen Form des Schleifenteils 35» sei es beim Abwickeln, sei es
beim Aufwickeln, unabhängig vom Wickelradius der flexiblen Leitung im Speicherkorb 9.
Varianten können im Rahmen der Erfindung ohne weiteres vorgesehen werden.
So kann beispielsweise das Steuerorgan 32 mit dem den Korb 9 in Drehung versetzenden Motor 14 verbunden sein;
das Steuerorgan 28 ist hierbei mit dem das Hilfszugorgan
30 antreibenden Motor 31 verbunden.
Im Falle einer direkten Steuerung des Motors 14 durch das Organ 32 kann man auch auf das Organ 28 und den
freien Schleifenteil 19 verzichten, wenn der Motor 14 nur ausreichend leistungsstark ist, um schnell auf die
Steuerung des Organs 32 anzusprechen, derart, daß die geometrische Form des Schleifenteils 35 im wesentlichen
konstant bleibt.
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Claims (5)
- DIPL. ING. DIETRICH LEWALD B-8OOO MÜNCHEN 4O,ATXXTANWA1T MlMMAV** 8T.AS« .Dirt- ιτο. Πηττκ» ■ Liwiin - mn*im srm. · ■ SOOO mü»cm*s» 4OÄff. 1678INSTITUT TRAHCAIS DCT FETROLE 1 et 4t avenue de Bois-Preau 92 Ruell-Malmalson, FrankreichVerfahren und Vorrichtung sum Einordnen eines länglichen flexiblen Elementes in einen SpeicherkorbVerfahren zum Einordnen eines länglichen flexiblen ementes in einen Speicherkorb mit vertikaler Drehachse, wobei dieses Element benachbart dem Korb über ein Umlenkorgan läuft, welches synchron mit der Drehung des Korbes derart verschiebbar ist, daß das Element in aufeinanderfolgenden Schichten, von denen jede aus einer Spiralwicklung gebildet ist, abgelegt wird, unter Verwendung ▼on Betätigungseinrichtungen für das längliche Element zu dessen Aufwicklung und Abwicklung, wobei die Änderungen des Krümmungsradius des länglichen flexiblen Elementes an wenigstens einer Stelle hiervon ermittelt werden und diese Betätigungseinrichtungen in der diese Änderungen ▼ermindernden Richtung steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungen der Form des Schleifenteils zwischen diesem Umlenkorgan und dem Korb in der Iahe des letzteren ermittelt werden und daß diese Betätigungseinrichtungen809821/0919POSTSCHECKKONTO mOHCBKX IMOSO-WW · BATKBISCHX errOTHEKBN- VHD WKCKSBL-BAIfK MÜHCKKK SttOOOOSM»ORIGINAL INSPECTEDals Punktion der ermittelten Formänderungen in der Richtung gesteuert werden, in der dieser Schleifenteil in eine geometrische gegebene Konfiguration, die im wesentlichen die gleiche beim Aufwickeln und Abwickeln ist, rückgeführt wird.
- 2. Vorrichtung zum Einordnen eines länglichen flexiblen Elementes in einen Speicherkorb mit vertikaler Rotationsachse, wobei dieses Element benachbart dem Korb über ein Umlenkorgan verläuft, das synchron mit der Drehung des Korbes verschiebbar ist, derart, daß das Element in aufeinanderfolgenden Schichten abgelegt wird, deren jede aus einer spiralförmigen Wicklung gebildet ist, wobei die Vorrichtung Betätigungseinrichtungen für das längliche Element für dessen Aufwickeln und Abwickeln umfasst, mit Einrichtungen zur Ermittlung der Änderungen des Krümmungsradius des länglichen flexiblen Elementes an wenigstens einer Stelle hiervon und mit Einrichtungen zum Steuern der Betätigungseinrichtungen des länglichen flexiblen Elementes in der diese Änderungen vermindernden Richtung, dadurch gekennzeichnet, daß diese Detektoreinrichtungen ein Organ (34) zur Ermittlung der Formänderungen des Schleifenteils (35) zwischen dem Umlenkorgan (18) und dem Korb (9) benachbart diesem Korb umfassen, wobei dieses Detektororgan (34) mit Einrichtungen zum Steuern der Betätigungseinrichtungen als Funktion der ermittelten Formänderungen verbunden ist, in der Richtung, in der dieser Schleifenteil (35) in eine gegebene geometrische Konfiguration zurückgeführt wird, die im wesentlichen die gleiche beim Aufwickeln wie beim Abwickeln ist.809821/0919
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das längliche flexible Element in einem Zugorgan durchläuft und einen freien Schleifenteil zwischen diesem Umlenkorgan benachbart dem Korb und einem anderen Umlenkorgan benachbart dem Zugorgan bildet, wobei die Betätigungseinrichtungen für das längliche flexible Element Einrichtungen zum Drehantrieb des Korbes sowie ein Hilfsaugorgan umfassen, das diesem benachbart dem Korb angeordneten Umlenkorgan zugeordnet ist, gekennzeichnet durch die Kombination dieses Detektororgans(34) für die Formänderungen des Schleifenteils (35) benachbart dem Korb(9) und eines Detektororgans (27) für die Formänderungen des freien Schleifenteils (19), wobei eines dieser Detektororgane (29) mit Steuereinrichtungen (28) für die Drehantriebseinrichtungen des Korbs (9) versehen ist und das andere Detektororgan (34) mit Steuereinrichtungen (31) für das Hilfszugorgan verbunden ist.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Detektororgan (27) mit Steuereinrichtungen (28) eines Motors (14) zum Drehantrieb dee Korbes (9) verbunden ist.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese Detektororgane (27; 34) gebildet werden durch für die Verformungen dieser Schleifenteile (19; 35) des länglichen flexiblen Elementes (1) empfindliche Fühler.Θ09821 /0913
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