Auffangeinrichtung für ein Bohrloch einer Fluidquelle

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Auffangeinrichtung für ein Bohrloch einer Fluidquelle.

[0002] In einer Erdöl- und/oder Erdgaslagerstätte liegt Erdöl und/oder Erdgas in einer Blase im Boden eingelagert vor. Häufig befindet sich die Blase unter einem gas- und/oder flüssigkeitsdichten Deckgebirge, wodurch in der Blase ein hoher Druck herrscht. Zum Fördern des in der Blase eingelagerten Erdöls und/oder Erdgases ist es bekannt in dem Deckgebirge eine Bohrung anzubringen, durch die ein Zugang zu der Blase hergestellt wird. Zur Kompensation des hohen Drucks in der Blase wird während der Bohrung eine Bohrflüssigkeit mit einer hohen Dichte in das Bohrloch eingefüllt. Die sich dadurch ergebende Flüssigkeitssäule erzeugt einen hydrostatischen Gegendruck, wodurch ein unkontrolliertes Austreten von Erdöl und/oder Erdgas aus der Blase unterbunden ist. Jedoch kann es beim Bohren und bei der späteren Förderung zu unerwarteten Druckanstiegen in der Blase kommen. Wenn der Lagerstättendruck größer wird als der Gegendruck der Bohrflüssigkeit, kann Erdöl und/oder Erdgas in das Bohrloch eindringen, wobei das Erdöl und/oder das Erdgas die Bohrlochflüssigkeit in Richtung zur Erdoberfläche hin verdrängt und schließlich selbst als Ausbruch die Oberfläche erreicht. Um einen derartigen Ausbruch zu verhindern oder zumindest einzudämmen, muss das Bohrloch schnell verschlossen werden. Hierzu ist es bekannt an dem Bohrlochmund einen Bohrlochverschluss (engl.: blowoutpreventer) anzubringen. Der Bohrlochverschluss ist an dem Bohrloch montiert und fest in dem Boden verankert. Der Bohrlochverschluss weist eine Reihe von kombinierten Absperreinrichtungen auf, die direkt über dem Bohrloch montiert sind.

[0003] Gelingt es nicht mit dem Bohrlochverschluss den Ausbruch von Erdöl und/oder Erdgas zu stoppen, gelangt Erdöl und/oder Erdgas unkontrolliert an die Erdoberfläche. Das dadurch aus dem Bohrloch austretende Erdgas und/oder Erdöl steht einer Förderung nicht mehr zur Verfügung, wodurch ein wirtschaftlicher Schaden entsteht. Vielmehr wiegt jedoch der Umstand, dass vor allem beim Ausfluss von großen Mengen an Erdöl und/oder Erdgas eine starke Umweltverschmutzung einhergeht, die beträchtliche ökologische Schäden nach sich zieht.

[0004] Bisher werden Bohrlöcher lediglich mit dem Bohrlochverschluss versehen, wobei bei dessen Versagen eine Havarie eintreten kann. Insbesondere bei Bohrlöchern in der Tiefsee ist es schwierig in großen Tiefen den Bohrlochverschluss zu montieren und noch schwieriger im Havariefall das Bohrloch wieder zu verschließen. Eine zum Bohrlochverschluss redundante Sicherung des Bohrlochs gegen den unkontrollierten Ausbruch von Erdöl und/oder Erdgas ist nicht bekannt.

[0005] In DE 20 2010 010 994 U1, welches als nächstliegender Stand der Technik gilt, ist ein Tauchtunnel-Ölsperren-System mit einer Tauchtunnel-Ölsperre beschrieben, die eine Mehrzahl von faltbaren Tauchtunnel-Ölsperrmodulen aufweist, die im gefalteten Zustand in einem kreisringförmigen Grundmodul ständig das Bohrloch umschließen. In einem Havariefall wird die Tauchtunnel-Ölsperre durch eine Aufschwimmhilfe bis zur Meeresoberfläche entfaltet.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es eine Auffangeinrichtung für ein Bohrloch einer Fluidquelle, ein Verfahren zum Absichern des Bohrlochs mit der Auffangeinrichtung und eine Verwendung der Auffangeinrichtung zum Absichern des Bohrlochs zu schaffen, wobei das Bohrloch mit der Auffangeinrichtung neben einer herkömmlichen Einrichtung redundant absicherbar ist.

[0007] Die erfindungsgemäße Auffangeinrichtung für ein Bohrloch einer Fluidquelle weist eine Grundplatte, die am Boden über dem Bohrloch verankerbar ist und eine Bohrlochöffnung aufweist, durch die Fluid aus dem Bohrloch strömbar ist, ein Steigrohr, das über der Bohrlochöffnung anordenbar ist, und eine Mehrzahl an um die Bohrlochöffnung angeordneten Führungsklappen jeweils aufweisend eine Schaufel auf, die verschwenkbar und verschiebbar an der Oberseite der Grundplatte derart festgelegt ist, dass, wenn die Fluidquelle im Normalzustand ist, die Schaufeln im Passivzustand sind und dabei sternförmig um die Bohrlochöffnung auf der Grundplatte liegend angeordnet und von der Bohrlochöffnung weggerückt sind, und, wenn die Fluidquelle im Havariezustand ist, bei dem das Fluid unkontrolliert aus dem Bohrloch austritt, die Schaufeln im Aktivzustand an die Bohrlochöffnung herangeführt sowie von der Grundplatte abstehend nach oben aufgestellt sind und das der Bohrlochöffnung zugewandte Längsende des Steigrohrs blütenartig sowie einander sich überlappend umgreifen, wodurch aus der Bohrlochöffnung strömendes Fluid via die Schaufeln auffangbar und das Steigrohr ableitbar ist. Mit der Grundplatte ist die Auffangeinrichtung an dem Bohrloch anbringbar, ohne dass eventuell bereits vorhandene Fördereinrichtungen und Absperrarmaturen abgebaut werden müssen.

[0008] Die Grundplatte könnte bevorzugt zweiteilig bestehend aus zwei Hälften ausgeführt sein, wobei zum Montieren der Grundplatte am Bohrloch jede Hälfte beidseitig des Bohrlochs am Boden platziert wird und dann die beiden Hälften zusammengeführt werden, wodurch die Grundplatte gebildet wird und die Bohrlochöffnung über dem Bohrloch angeordnet ist. Dadurch kann die Auffangeinrichtung an das Bohrloch auch dann montiert werden, wenn die Fluidquelle sich bereits im Havariezustand befindet. Dabei kann die Auffangeinrichtung mit ihrer geteilten Grundplatte quasi im Windschatten des ausströmenden Fluids seitlich an das Bohrloch herangebracht werden, so dass die Montage der Grundplattenhälften in derjenigen Zone bewerkstelligt wird, die von dem ausströmenden Fluid am wenigstens beeinträchtigt ist.

[0009] Bevorzugt ist es, dass die Schaufeln zum Verschwenken an der Grundplatte jeweils ein Scharnier aufweisen, das in einer ihr zugeordneten Schiene der Grundplatte horizontal auf der Grundplatte verschiebbar geführt ist. Ferner ist es bevorzugt, dass die Führungsplatten so angeordnet sind, dass sie bei der Bewegung aus dem Passivzustand in den Aktivzustand zuerst liegend in ihrer ihnen zugeordneten Schiene horizontal zu einem Aufstellort zu verschieben, der im Abstand von der Bohrlochöffnung angeordnet ist, dann an dem Aufstellort verharrend um ihre Scharniere zu verschwenken, bis die Schaufeln von der Grundplatte senkrecht nach oben abstehen und dadurch aufgestellt sind, und dann in ihrer zugeordneten Schiene horizontal an das Steigrohr hin zu verschieben sind.

[0010] Die Schaufeln weisen bevorzugt jeweils eine Schaufelfläche, die bei aufgestellter Schaufel senkrecht zur Grundplatte und der Bohrlochöffnung zugewandt ist, und eine die Schaufelfläche begrenzende Schaufeldichtkante auf, die bei aufgestellten Schaufeln mit der Schaufelfläche der unmittelbar benachbarten Schaufel eine Linienberührung hat, wodurch die Schaufeln aneinandergrenzend und insgesamt zylinderförmig um die Bohrlochöffnung angeordnet sind. Jede Schaufel weist bevorzugt eine die Schaufelfläche begrenzende Schaufelrückkante auf, die der Schaufeldichtkante abgewandt und zu dieser im Wesentlichen parallel angeordnet ist, wobei die von der Schaufeldichtkante und der Schaufelrückkante definierte Breite der Schaufelfläche so groß ist, dass die Führungsklappen im Aufstellort aufgestellt sich gegenseitig mit ihren Schaufeldichtkanten an den Schaufelflächen berühren, wodurch von den Führungsklappen um die Bohrlochöffnung ein geschlossener Zylinder gebildet ist. Der Verlauf der Schiene in der Grundplatte ist bevorzugt derart ausgebildet, dass, wenn die Führungsklappen von dem Aufstellort an das Steigrohr herangeführt werden, die Schaufeldichtkanten stets die Schaufelfläche der benachbarten Schaufel berühren. Die Krümmung der Schaufelflächen ist bevorzugt derart ausgebildet, dass, wenn die Führungsklappen von dem Aufstellort an das Steigrohr herangeführt werden, die Schaufeldichtkanten stets die Schaufelfläche der benachbarten Schaufel berühren. Werden die Schaufeln vom Aufstellort in den Aktivzustand an die Bohrlochöffnung herangeführt, so wird von den Schaufeln eine stets dichte, zylinderförmige Umhüllung um die Bohrlochöffnung gebildet, da die Dichtkanten stets die Schaufelflächen ihrer jeweils benachbarten Schaufeln berühren. Somit wird beim Hinführen der Führungsklappen an das Steigrohr dieses von den Führungsklappen dicht umgriffen, wodurch das aus der Bohrlochöffnung strömende Fluid leckagearm und gerichtet zu dem Steigrohr geführt ist.

[0011] Während des Aufstellens der Führungsklappen ist es bevorzugt, dass die Führungsklappen so angeordnet sind, dass sie sich gegenseitig berührend überlappen, so dass sich die Führungsklappen während des Aufstellens in ihrer Form untereinander anpassen. Dabei ist es notwendig, dass die Schaufeln aus einem flexiblen Material hergestellt sind, das an den Berührungspunkten zwischen den Schaufeln entsprechend geeignete Gleiteigenschaften hat. Bevorzugt ist es, dass am Beginn des Aufstellens der Führungsklappen sich diese bereits an ihren der Grundplatte zugewandten Rändern überlappen, so dass beim Aufstellen die Führungsklappen sich gegenseitig in Form bringen. Alternativ ist es bevorzugt, dass während des Aufstellens die Führungsklappen so angeordnet sind, dass sie freistehend sind und erst aufgestellt sich gegenseitig berühren. Dabei ist es möglich, dass die Führungsklappen eine steife Konstruktion haben, die den Führungsklappen eine hohe Festigkeit verleiht.

[0012] Das Steigrohr weist bevorzugt an seinem der Bohrlochöffnung zugewandten Längsende eine Manschette aus verformbarem Material auf, das an die Schaufeln im Aktivzustand angeschmiegt ist, so dass die Schaufeln an dem Steigrohr fluiddicht anliegen. Bevorzugt ist das Material der Manschette von den Schaufeln beim Anliegen derselben an das Steigrohr plastisch verformbar. Dadurch, dass die Einhüllende der Schaufelflächen im Aktivzustand der Schaufeln polygonartig und nicht exakt zylindrisch geformt ist, würden zwischen den an dem Steigrohr anliegenden Schaufeln und dem Steigrohr selbst Lücken verbleiben, durch die das Fluid ausströmen kann. Mit Hilfe der Manschette ist ein Verschließen der Lücken bewerkstelligt, wodurch das aus der Bohrlochöffnung strömende Fluid via die Führungsschaufeln ohne Leckage in das Steigrohr geführt ist.

[0013] Zum Aufstellen sind die Schaufeln bevorzugt von einem Seilzug angetrieben. Alternativ wäre hierzu ein hydraulischer Antrieb für jede der Führungsklappen denkbar. Ferner ist es bevorzugt, dass die Schaufeln zum Heranführen an das Steigrohr von einem Schneckenradantrieb angetrieben sind.

[0014] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Absichern des Bohrlochs weist die Schritte auf: Verankern der Auffangeinrichtung am Boden der Fluidquelle, wobei Fluid durch die Bohrlochöffnung der Grundplatte strömbar ist; Bringen der Führungsklappen in den Passivzustand, wobei die Schaufeln sternförmig um die Bohrlochöffnung auf der Grundplatte liegend angeordnet und von der Bohrlochöffnung weggerückt werden; Wenn die Fluidquelle im Havariezustand ist, bei dem das Fluid unkontrolliert aus dem Bohrloch austritt, Bringen der Schaufeln in den Aktivzustand, wobei die Schaufeln an die Bohrlochöffnung herangeführt sowie von der Grundplatte abstehend nach oben aufgestellt werden, so dass von den Schaufeln ein über der Bohrlochöffnung angeordneter Zylinder gebildet wird, der von Fluid aus dem Bohrloch durchströmt wird; Heranführen des Steigrohrs an die Auffangeinrichtung und Einführen des Steigrohrs mit dessen der Bohrlochöffnung zugewandten Längsende in den von den Schaufeln gebildeten Zylinder; Heranführen der Schaufeln an das Steigrohr, so dass das der Bohrlochöffnung zugewandte Längsende des Steigrohrs blütenartig sowie einander sich überlappend von den Schaufeln umgriffen wird, wodurch aus der Bohrlochöffnung strömendes Fluid via die Schaufeln aufgefangen und durch das Steigrohr abgeleitet wird.

[0015] Bevorzugt werden die Schaufeln miteinander vergossen, so dass die Schaufeln an dem Steigrohr festgelegt sind. Dadurch ist die Auffangeinrichtung mit einer hohen Strukturfestigkeit ausgestattet und kann den eventuell im Havariefall auftretenden starken mechanischen Belastungen widerstehen. Das Vergießen kann bevorzugt mit einem aushärtenden Fluid, beispielsweise Beton, oder einem mit einem aushärtenden Fluid getränkten Textilband bewerkstelligt werden, das um die Schaufeln verbandartig gewickelt wird.

[0016] Erfindungsgemäß wird die Auffangeinrichtung zum Absichern des Bohrlochs einer Erdöl- und/oder Erdgasquelle verwendet. Hierbei ist es bevorzugt, dass mit der Auffangeinrichtung eine an dem Bohrloch bereits installierte Förderapparatur nachgerüstet wird.

[0017] Der Vorteil der erfindungsgemäßen Auffangeinrichtung besteht insbesondere darin, dass alle Anbringungs- und Montagevorgänge unabhängig von dem vorerst weiterhin frei turbulent ausströmenden Fluid durchführbar sind. Erst bei der langsamen Schließung und dadurch zunehmenden Hinleitung des Fluids zum Steigrohr wird die turbulente Ausströmung stufenlos in eine laminare Strömung übergeführt, so dass ein beruhigter Ausfluss des Fluids in das Steigrohr eingeleitet wird. Dies führt zur Reduzierung der turbulenzbedingten Störkräfte und somit zur sich natürlich ergebenden Verminderung der mechanischen Beanspruchung der Vorrichtung.

[0018] Die Montage der erfindungsgemäßen Auffangvorrichtung kann beim Erschließen des Bohrlochs von Beginn an montiert werden, wobei beispielsweise der Bohrlochverschluss zusammen mit der Auffangvorrichtung montiert wird. Es ist ebenso denkbar die erfindungsgemäße Auffangvorrichtung zu einem späteren Zeitpunkt zu montieren, um das Bohrloch mit der erfindungsgemäßen Auffangvorrichtung nachzurüsten. Ferner kann die erfindungsgemäße Auffangvorrichtung an das Bohrloch erst dann montiert werden, sobald das Bohrloch in den Havariezustand geraten ist. Dann herrschen jedoch am Bohrloch in der Regel Bedingungen, bei denen die Montage der erfindungsgemäßen Auffangvorrichtung schwieriger ist, als wenn die Auffangvorrichtung bereits vor Eintreten der Havarie am Bohrloch montiert worden wäre.

[0019] Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Auffangeinrichtung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform der Auffangeinrichtung im Passivzustand,

Figur 2 eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform der Auffangeinrichtung im Aktivzustand,

Figur 3 eine Seitenansicht der Ausführungsform der Auffangeinrichtung im Passivzustand,

Figuren 4 und 5 eine Seitenansicht der Ausführungsform der Auffangeinrichtung beim Aufstellen von Führungsklapppen,

Figur 6 eine Seitenansicht der Ausführungsform der Auffangeinrichtung mit aufgestellten Führungsklappen im Aufstellort,

Figur 7 eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform der Auffangeinrichtung mit aufgestellten Führungsklappen im Aufstellort, wobei ein Steigrohr ausgefahren ist,

Figur 8 eine perspektivische Ansicht des Zustands der Ausführungsform der Auffangeinrichtung aus Figur 7, wobei das Steigrohr in die Führungsklappen eingefahren ist, und

Figuren 9 bis 12 eine Abfolge von Draufsichten der Ausführungsform der Auffangeinrichtung, wobei die Führungsklappen zu dem Steigrohr hin geführt werden und in Figur 9 die Führungsklappen im Aufstellort angeordnet sind und in Figur 12 die Auffangeinrichtung im Aktivzustand ist.

[0020] Wie es aus Figuren 1 bis 12 ersichtlich ist, weist eine Auffangrichtung 1 ein Steigrohr 2 auf, das ein unteres Längsende 3 und ein oberes Längsende 4 aufweist. Am unteren Längsende 3 des Steigrohrs 2 ist eine Manschette 5 angebracht. Unterhalb des Steigrohrs 2 ist eine Grundplatte 6 angeordnet, zu der das Steigrohr 2 im Wesentlichen senkrecht verläuft. Die Grundplatte 6 weist einen Außenrand 7 auf, der im Wesentlichen kreisrund ausgebildet ist. Im Zentrum der Grundplatte 6 ist eine Bohrlochöffnung 8 vorgesehen.

[0021] Zur Installation der Auffangeinrichtung 1 über ein Bohrloch (strichpunktartig angedeutet) in Meerestiefe ist die Grundplatte 6 mit ihrer Bohrlochöffnung 8 über dem Bohrloch anzuordnen, wobei die Grundplatte 6 im Boden fest zu verankern ist. Falls die Quelle der Bohrlochöffnung 8 havariert, kann das Bohrloch größer sein als die Bohrlochöffnung 8. Hierzu ist die Grundplatte 6 zweigeteilt mit zwei Hälften ausgeführt, die separat an das Bohrloch herangebracht werden können und zur Montage der Grundplatte 6 fest miteinander verbunden sind. Das Steigrohr 3 ist über der Bohrlochöffnung 8 angeordnet, wobei das Zentrum der Bohrlochöffnung 8 auf der Achse des Steigrohrs 2 liegt und in Fortsetzung einer Ausströmung aus dem havarierten Bohrloch.

[0022] Auf der Oberseite der Grundplatte 6 sind fünf Führungsklappen 9 vorgesehen, die jeweils von einer Schaufel 10 gebildet sind. Die Schaufel 10 weist eine rechteckige und über ihre kurze Seite konkav gekrümmte Schaufelfläche 11 auf, wobei die Führungsklappen 9 so um die Bohrlochöffnung 8 im Passivzustand der Auffangeinrichtung 1 angeordnet sind, dass die Schaufeln 10 sternförmig um die Bohrlochöffnung 8 und liegend auf der Grundplatte 6 angeordnet sind. Die Schaufelflächen 11 der Schaufeln 10 sind hierbei von der Grundplatte 6 abgewandt angeordnet und weisen mit ihren Längsseiten von der Bohrlochöffnung 8 ab, wobei die kurze Seite der Schaufelflächen 11, die der Bohrlochöffnung 8 abgewandt ist, ein Schaufelspitze 12 bildet.

[0023] Die Schaufeln 10 weisen an ihren Längsseiten, die entgegen dem Uhrzeigersinn angeordnet sind, jeweils eine Schaufeldichtkante 13 auf, wobei die der Schaufeldichtkante 13 gegenüberliegende Längsseite der Schaufelflächen 11 eine Schaufelrückkante 14 bildet. Die der Schaufelspitze 12 abgewandte kurze Seite der Schaufel 10 weist ein Scharnier 15 auf, das von zwei Scharnieraugen 16 und einer Scharnierbuchse 17 gebildet ist. An den Scharnieraugen 16 sind an der der Schaufelfläche 11 abgewandten Rückseite der Schaufeln zwei Versteifungsstege 18 ausgebildet, die über die gesamte Längsseite der Schaufel 10 sich erstrecken. Quer zu den Versteifungsstegen 18 sind an der Rückseite der Schaufel 10 eine Mehrzahl an Versteifungsrippen 19 vorgesehen.

[0024] In der Oberseite der Grundplatte 6 sind für jede Führungsklappe 9 jeweils eine Schiene (nicht gezeigt) vorgesehen, mit der jede Führungsklappe 9 an ihrem Scharnier 15 längsverschiebbar ist. Die Schienen sind in der Grundplatte 6 in ihrem Verlauf derart ausgebildet, dass die Führungsklappen 9 aus dem Passivzustand in den Aktivzustand und zurück überführbar sind. In den Führungsschienen sind jeweils Schneckenradantriebe vorgesehen, wobei beispielsweise in jeder Schiene eine rotierbare Gewindestange untergebracht ist, die in ein Gewinde eingreift, das in dem in die Schiene eingreifenden Scharnier 15 angebracht ist, wodurch die Führungsklappe 9 in der Schiene auf der Grundplatte 6 längsverschiebbar ist.

[0025] Im Passivzustand der Auffangeinrichtung 1 liegen die Führungsklappen 9 auf der Grundplatte 6, wobei die Schaufelflächen 11 nach oben zeigen. Beim Überführen der Auffangrichtung 1 von dem Passivzustand in den Aktivzustand sind zuerst die Führungsklappen 9 in den Schienen sternförmig und linear an die Bohrlochöffnung 8 so weit heranzuführen, bis die Führungsklappen 9 in einem Aufstellort sind. Im Aufstellort verharren die Führungsklappen 9 und werden über ihre Scharniere 15 nach oben verschwenkt, bis die Führungsklappen 9 nach oben von der Grundplatte 6 vorstehen und die Schaufelflächen 11 senkrecht zur Grundplatte 6 verlaufen. Dabei berühren sich die nebeneinanderliegenden Führungsklappen 9, wobei jede Schaufeldichtkante 13 mit der Schaufelfläche 11 der ihr benachbarten Führungsklappe 9 einen Berührkontakt hat. Durch diesen Zustand der Führungsklappen 9 ist der Radialabstand von der Bohrlochöffnung 8 des Aufstellorts definiert.

[0026] Vom Aufstellort werden die Führungsklappen 9 in den Aktivzustand gebracht, wobei die Führungsklappen 9 so weit an das Steigrohr 2 herangeführt werden, bis die Führungsklappen mit ihren Schaufelflächen 11 an der Manschette 5 des Steigrohrs fluiddicht anliegen. Beim Heranführen der Führungsklappen 9 an das Steigrohr 2 berühren die Schaufelkanten 13 stets ihre benachbarten Schaufelflächen 11. Aufgrund der Krümmung der Schaufelflächen 11 ergibt sich daraus für die Führungsklappen 9 auf der Grundplatte 6 eine spiralförmige Bahn, gemäß der die Schienen vom Aufstellort zur Endlage der Führungsklappen im Aktivzustand ausgebildet sind.

[0027] Die Manschette 5 ist aus einem plastisch verformbaren Material hergestellt, so dass die Manschette 5 beim Umschließen durch die Führungsklappen 9 an die Einhüllende der Schaufelflächen 11 angepasst verformt wird und abdichtend wirken.

[0028] Zum Aufstellen der Führungsklappen 9 im Aufstellort ist ein Seilzug (nicht gezeigt) vorgesehen, mit dem die Führungsklappen 9 mit Hilfe eines Seils gemeinsam aufgestellt werden. Nachdem die Führungsklappen 9 im Aufstellort aufgestellt sind, wird das zunächst außerhalb der Führungsklappen 9 angeordnete Steigrohr 2 mit ihrem unteren Längsende 3 in den von den Führungsklappen 9 ausgebildeten Zylinder eingefahren.

Bezugszeichenliste

[0029] 

1 Auffangeinrichtung

2 Steigrohr

3 unteres Längsende des Steigrohrs

4 oberes Längsende des Steigrohrs

5 Manschette

6 Grundplatte

7 Außenrand der Grundplatte

8 Bohrlochöffnung

9 Führungsklappe

10 Schaufel

11 Schaufelfläche

12 Schaufelspitze

13 Schaufeldichtkante

14 Schaufelrückkante

15 Scharnier

16 Scharnierauge

17 Scharnierbuchse

18 Versteifungssteg

19 Versteifungsrippe

Ansprüche

1. Auffangeinrichtung für ein Bohrloch einer Fluidquelle, mit einer Grundplatte (6), die am Boden über dem Bohrloch verankerbar ist und eine Bohrlochöffnung (8) aufweist, durch die Fluid aus dem Bohrloch strömbar ist, einem Steigrohr (2), das über der Bohrlochöffnung (8) anordenbar ist, und einer Mehrzahl an um die Bohrlochöffnung (8) angeordneten Führungsklappen (9) jeweils aufweisend eine Schaufel (10), die verschwenkbar und verschiebbar an der Oberseite der Grundplatte (6) derart festgelegt ist, dass, wenn die Fluidquelle im Normalzustand ist, die Schaufeln (10) im Passivzustand sind und dabei sternförmig um die Bohrlochöffnung (8) auf der Grundplatte (6) liegend angeordnet und von der Bohrlochöffnung (8) weggerückt sind, und, wenn die Fluidquelle im Havariezustand ist, bei dem das Fluid unkontrolliert aus dem Bohrloch austritt, die Schaufeln (10) im Aktivzustand an die Bohrlochöffnung (8) herangeführt sowie von der Grundplatte (6) abstehend nach oben aufgestellt sind und das der Bohrlochöffnung (8) zugewandte Längsende (3) des Steigrohrs (2) blütenartig sowie einander sich überlappend umgreifen, wodurch aus der Bohrlochöffnung (8) strömendes Fluid via die Schaufeln (10) auffangbar und das Steigrohr (2) ableitbar ist.

2. Auffangeinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Schaufeln (10) zum Verschwenken an der Grundplatte (6) jeweils ein Scharnier (15) aufweisen, das in einer ihr zugeordneten Schiene der Grundplatte (6) horizontal auf der Grundplatte (6) verschiebbar geführt ist.

3. Auffangeinrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Führungsklappen (9) so angeordnet sind, dass sie bei der Bewegung aus dem Passivzustand in den Aktivzustand zuerst liegend in ihrer ihnen zugeordneten Schiene horizontal zu einem Aufstellort zu verschieben, der im Abstand von der Bohrlochöffnung (8) angeordnet ist, dann an dem Aufstellort verharrend um ihre Scharniere zu verschwenken bis die Schaufeln (10) von der Grundplatte (6) senkrecht nach oben abstehen und dadurch aufgestellt sind, und dann in ihrer zugeordneten Schiene horizontal an das Steigrohr (2) hin zu verschieben sind.

4. Auffangeinrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Schaufeln (10) jeweils eine Schaufelfläche (11), die bei aufgestellter Schaufel (10) senkrecht zur Grundplatte (6) und der Bohrlochöffnung (8) zugewandt ist, und eine die Schaufelfläche (11) begrenzende Schaufeldichtkante (13) aufweisen, die bei aufgestellten Schaufeln (10) mit der Schaufelfläche (11) der unmittelbar benachbarten Schaufel (10) eine Linienberührung hat, wodurch die Schaufeln (10) aneinandergrenzend und insgesamt zylinderförmig um die Bohrlochöffnung (8) angeordnet sind.

5. Auffangeinrichtung gemäß Anspruch 4, wobei jede Schaufel (10) eine die Schaufelfläche (11) begrenzende Schaufelrückkante (14) aufweist, die der Schaufeldichtkante (13) abgewandt und zu dieser im Wesentlichen parallel angeordnet ist, wobei die von der Schaufeldichtkante (13) und der Schaufelrückkante (14) definierte Breite der Schaufelfläche (11) so groß ist, dass die Führungsklappen (9) im Aufstellort aufgestellt sich gegenseitig mit ihren Schaufeldichtkanten (13) an den Schaufelflächen (11) berühren, wodurch von den Führungsklappen (9) um die Bohrlochöffnung (8) ein geschlossener Zylinder gebildet ist.

6. Auffangeinrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Verlauf der Schienen in der Grundplatte (6) derart ausgebildet ist, dass, wenn die Führungsklappen (9) von dem Aufstellort an das Steigrohr (2) herangeführt werden, die Schaufeldichtkanten (13) stets die Schaufelfläche (11) der benachbarten Schaufel (10) berühren.

7. Auffangeinrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei die Krümmung der Schaufelflächen (11) derart ausgebildet ist, dass, wenn die Führungsklappen (9) von dem Aufstellort an das Steigrohr (2) herangeführt werden, die Schaufeldichtkanten (13) stets die Schaufelfläche der benachbarten Schaufel berühren.

8. Auffangeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Führungsklappen (9) so angeordnet sind, dass sie sich während des Aufstellens gegenseitig berührend überlappen, so dass sich die Führungsklappen (10) während des Aufstellens in ihrer Form untereinander anpassen.

9. Auffangeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Führungsklappen (9) so angeordnet sind, dass sie während des freistehend sind und erst aufgestellt sich gegenseitig berühren.

10. Auffangeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Steigrohr (2) an seinem der Bohrlochöffnung (8) zugewandten Längsende (3) eine Manschette (5) aus verformbaren Material aufweist, das an die Schaufeln (10) im Aktivzustand angeschmiegt ist, so dass die Schaufeln (10) an dem Steigrohr (2) fluiddicht anliegen.

11. Auffangeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Schaufeln (10) zum Aufstellen von einem Seilzug angetrieben sind.

12. Auffangeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die die Schaufeln (10) zum Heranführen an das Steigrohr (2) von einem Schneckenradantrieb angetrieben sind.

13. Verfahren zum Absichern eines Bohrlochs einer Fluidquelle, mit den Schritten:

Verankern einer Auffangeinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 am Boden einer Fluidquelle, wobei Fluid durch die Bohrlochöffnung (2) der Grundplatte (6) strömbar ist;

Bringen der Führungsklappen (9) in den Passivzustand, wobei die Schaufeln (10) sternförmig um die Bohrlochöffnung (8) auf der Grundplatte (6) liegend angeordnet und von der Bohrlochöffnung (8) weggerückt werden;

Wenn die Fluidquelle im Havariezustand ist, bei dem das Fluid unkontrolliert aus dem Bohrloch austritt, Bringen der Schaufeln (10) in den Aktivzustand, wobei die Schaufeln (10) an die Bohrlochöffnung (8) herangeführt sowie von der Grundplatte (6) abstehend nach oben aufgestellt werden, so dass von den Schaufeln (10) ein über der Bohrlochöffnung (8) angeordneter Zylinder gebildet wird, der von Fluid aus dem Bohrloch durchströmt wird;

Heranführen des Steigrohrs (2) an die Auffangeinrichtung (1) und Einführen des Steigrohrs (2) mit dessen der Bohrlochöffnung (8) zugewandten Längsende (3) in den von den Schaufeln (10) gebildeten Zylinder;

Heranführen der Schaufeln (10) an das Steigrohr (10), so dass das der Bohrlochöffnung (8) zugewandte Längsende (3) des Steigrohrs (2) blütenartig sowie einander sich überlappend von den Schaufeln (10) umgriffen wird, wodurch aus der Bohrlochöffnung (8) strömendes Fluid via die Schaufeln (10) aufgefangen und durch das Steigrohr (2) abgeleitet wird.

14. Verfahren gemäß Anspruch 13, mit dem Schritt: Miteinander Vergießen der Schaufeln (10), so dass die Schaufeln (10) an dem Steigrohr (2) festgelegt werden.

15. Verwenden einer Auffangeinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Absichern eines Bohrlochs einer Erdöl- und/oder Erdgasquelle.

16. Verwenden der Auffangeinrichtung (1) gemäß Anspruch 15, wobei mit der Auffangeinrichtung (1) eine an dem Bohrloch bereits installierte Förderapparatur nachgerüstet wird.

Claims

1. Capture device for a bore hole of a fluid source comprising:

a base plate (6) that can be anchored at the floor, over the bore hole, and a bore hole opening (8) through which fluid can be streamed out of the bore hole, an ascending pipe (2) that can be arranged over the bore hole opening (8), and a plurality of guide baffles (9) arranged around the bore hole opening (8), which guide baffles respectively have a blade (10) fixed to the top side of the base plate (6) such that said guide baffles (6) can be pivoted and displaced, such that, when the fluid source is in the normal state, the blades (10) are in the passive state and are thereby arranged lying in a star shape around the bore hole opening (8) on the base plate (6) and are backed away from the bore hole (8), and, when the fluid source is in the disaster state, in which the fluid uncontrollably escapes from the bore hole, the blades (10) in the active state are moved towards the bore hole opening (8) and are deployed standing up from the base plate (6), and said blades (10) encompass the longitudinal end (3) of the ascending pipe (2) that faces towards the bore hole opening (8) like a flower and overlap one another, whereby fluid flowing from the bore hole opening (8) can be captured via the blades (10) and discharged via the ascending pipe (2).

2. Capture device according to Claim 1, wherein the blades (10) respectively comprise a hinge (15) for pivoting at the base plate (6), which hinge (15) is directed such that it can be displaced horizontally on the base plate (6) in a rail of the base plate (6) that is associated with it.

3. Capture device according to Claim 2, wherein the guide baffles (9) are arranged such that during the movement from the passive state into the active state the guide baffles (9) are first to be displaced horizontal to a raising location lying in the rails associated with them, which raising location is arranged at a distance from the bore hole opening (8), the guide baffles (9) are then to be pivoted around their hinges persistently at the raising location until the blades (10) stand up perpendicularly from the base plate (6) and are thereby raised, and the guide baffles (9) are then to be displaced horizontally towards the ascending pipe (2) in their associated rails.

4. Capture device according to Claim 3, wherein the blades (10) comprise a respective blade surface (11) that, when the blades (10) are raised, is facing perpendicular to the base plate (6) and the bore hole opening (8), and comprise a sealing blade edge (13) bounding the blade surface (11), which sealing blade edge (13) has a line contact with the blade surface (11) of the immediately adjacent blade (10) given raised blades (10), whereby the blades (10) are arranged adjoining one another and cylindrically overall around the bore hole opening (8).

5. Capture device according to Claim 4, wherein each blade (10) comprises a back blade edge (14) bounding the blade surface (11), which back blade edge (14) faces away from the sealing blade edge (13) and is arranged essentially parallel to this, wherein the width of the blade surface (11) that is defined by the sealing blade edge (13) and the back blade edge (14) is so large that the guide baffles (9) raised at the raising location mutually contact at the blade surfaces (11) with their sealing blade edges (13), whereby a closed cylinder is formed by the guide baffles (9) around the bore hole opening (8).

6. Capture device according to Claim 5, wherein the course of the rails in the base plate (6) is formed such that the sealing blade edges (13) always contact the blade surface (11) of the adjacent blade (10) when the guide baffles (9) are directed up from the raising location to the ascending pipe (2).

7. Capture device according to Claim 5 or 6, wherein the curvature of the blade surfaces (11) is formed such that the sealing blade edges (13) always contact the blade surface of the adjacent blade when the guide baffles (9) are directed up from the raising location to the ascending pipe (2).

8. Capture device according to any of the Claims 1 through 7, wherein the guide baffles (9) are arranged such that during the raising of the guide baffles (9) these mutually overlap with contact so that the guide baffles (9) match one another in terms of their shape during the raising.

9. Capture device according to any of the Claims 1 through 7, wherein the guide baffles (9) are arranged such that they are free-standing while being raised and only mutually contact upon being in standing position.

10. Capture device according to any of the Claims 1 through 9, wherein the ascending pipe (2) comprises a collar (5) at its longitudinal end (3) facing towards the bore hole opening (8), which collar (5) is made from deformable material that is adapted to the blades (10) in the active state so that the blades (10) rest in a fluid-tight manner against the ascending pipe (2).

11. Capture device according to any of the Claims 1 through 10, wherein the blades (10) are driven by a cable winch for raising.

12. Capture device according to any of the Claims 1 through 11, wherein the blades (10) are driven by a worm wheel drive to approach the ascending pipe (2).

13. Method to secure a bore hole of a fluid source, with the steps:

- anchor a capture device (1) according to any of the Claims 1 through 12 at the floor of a fluid source, wherein fluid can stream through the bore hole opening (2) of the base plate (6),

- bring the guide baffles (9) into the passive state, wherein the blades (10) are arranged lying in a star shape on the base plate (6) around the bore hole opening (8) and are backed away from said bore hole opening (8),

- if the fluid source is in the disaster state, in which the fluid uncontrollably escapes from the bore hole, bring the blades (10) into the active state, wherein the blades (10) are moved towards the bore hole opening (8) and are raised upward from the base plate (6) into a standing position so that a cylinder arranged over the bore hole opening (8) is formed by the blades (10), through which cylinder fluid flows from said bore hole,

- direct the ascending pipe (2) to the capture device (1) and insert the ascending pipe (2) with its longitudinal end (3) facing towards the bore hole opening (8) into the cylinder formed by the blades (10),

- direct the blades (10) towards the ascending pipe (2) so that the longitudinal end (3) of the ascending pipe facing towards the bore hole opening (8) is encompassed by the blades (10) which overlap one another like a flower, whereby fluid flowing from the bore hole opening (8) is captured via the blades (10) and discharged through the ascending pipe (2).

14. Method according to Claim 13, with the step: cast the blades (10) with one another so that the blades (10) are fixed at the ascending pipe (2).

15. Use of a capture device (1) according to any of the Claims 1 through 12 to secure a bore hole of a petroleum and/or natural gas source.

16. Use of the capture device (1) according to Claim 15, wherein a transport apparatus already installed at the bore hole is retrofitted with the capture device (1).

Revendications

1. Dispositif d'interception pour un trou de forage d'une source de fluide, comportant une plaque de base (6), apte à être ancrée sur le sol au-dessus du trou de forage et comportant un orifice pour trou de forage (8), à travers lequel peut circuler le fluide sortant du trou de forage, un tube de remontée (2) pouvant être agencé au-dessus de l'orifice (8), et une pluralité de volets de guidage (9), agencés autour de l'orifice (8) et comportant chacun une pale (10), fixée de manière à pouvoir pivoter et se déplacer sur la face supérieure de la plaque de base (6), de telle sorte que, lorsque la source de fluide est à l'état normal, les pales (10) sont en position passive et, en l'occurrence, reposent sur la plaque de base (6) en étant agencées en étoile autour de l'orifice (8) et sont écartées de l'orifice (8), et, en présence d'une avarie au niveau de la source de fluide induisant une projection incontrôlée du fluide hors du trou de forage, les pales (10) sont approchées en position active contre l'orifice (8), ainsi que redressées en s'écartant de la plaque de base (6) vers le haut et entourent en corolle en se chevauchant l'extrémité longitudinale (3), orientée vers l'orifice (8), du tube de remontée (2), moyennant quoi le fluide affluant hors de l'orifice (8) peut être intercepté via les pales (10) et peut être évacué via le tube de remontée (2).

2. Dispositif d'interception selon la revendication 1, dans lequel les pales (10) comportent chacune une charnière (15), qui permet le pivotement sur la plaque de base (6) et qui est fixée de manière mobile horizontalement sur la plaque de base (6) dans un rail de la plaque de base (6), qui lui est associé.

3. Dispositif d'interception selon la revendication 2, dans lequel les volets de guidage (9) sont disposés de telle sorte que, pendant le mouvement à partir de la position passive vers la position active, ils doivent d'abord être déplacés horizontalement dans leur rail associé vers un point de redressement situé à distance de l'orifice (8), puis doivent pivoter autour de leur charnière en étant maintenus sur le point de redressement jusqu'à ce que les pales (10) se dressent verticalement vers le haut sur la plaque de base (6) et soient ainsi redressées, et ensuite ils doivent être déplacés horizontalement dans leur rail associé vers le tube de remontée (2).

4. Dispositif d'interception selon la revendication 3, dans lequel les pales (10) comportent chacune une surface (11) qui, lorsque les pales (10) sont redressées, est orientée perpendiculairement à la plaque de base (6) et vers l'orifice (8), et un bord d'étanchéité (13) délimitant la surface (11), lequel, lorsque les pales (10) sont redressées, est en contact linéaire avec la surface (11) de la pale (10) directement adjacente, moyennant quoi les pales (10) sont disposées côte à côte et forment dans l'ensemble un cylindre autour de l'orifice (8).

5. Dispositif d'interception selon la revendication 4, dans lequel chaque pale (10) comporte un bord arrière (14), qui délimite la surface (11), est opposé au bord d'étanchéité (13) et est sensiblement parallèle à celui-ci, la largeur de la surface (11) définie par le bord d'étanchéité (13) et le bord arrière (14) ayant une dimension telle que les volets de guidage (9), positionnés au point de redressement, sont réciproquement en contact avec leurs bords d'étanchéité (13) contre les surfaces (11), moyennant quoi un cylindre fermé est formé par les volets de guidage (9) autour de l'orifice (8).

6. Dispositif d'interception selon la revendication 5, dans lequel le tracé des rails dans la plaque de base (6) est réalisé de telle sorte que, lorsque les volets de guidage (9) sont déplacés du point de redressement pour être rapprochés du tube de remontée (2), les bords d'étanchéité (13) sont toujours en contact avec la surface (11) de la pale (10) adjacente.

7. Dispositif d'interception selon la revendication 5 ou 6, dans lequel la courbure des surfaces (11) est réalisée de telle sorte que, lorsque les volets de guidage (9) sont déplacés du point de redressement pour être rapprochés du tube de remontée (2), les bords d'étanchéité (13) sont toujours en contact avec la surface de la pale adjacente.

8. Dispositif d'interception selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les volets de guidage (9) sont disposés de telle sorte que, pendant leur redressement, ils se chevauchent et sont réciproquement en contact, de telle sorte que les volets de guidage (9) s'ajustent par leur forme les uns aux autres pendant leur redressement.

9. Dispositif d'interception selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les volets de guidage (9) sont disposés de telle sorte qu'ils ne se touchent pas au moment de leur redressement et qu'ils se touchent réciproquement uniquement dans leur position redressée.

10. Dispositif d'interception selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le tube de remontée (2), au niveau de son extrémité longitudinale (3) orientée vers l'orifice (8), comporte un fourreau (5) en matériau déformable, qui est étroitement en appui contre les pales (10) dans la position active, de telle sorte que les pales (10) s'appuient contre le tube de remontée (2) de manière étanche aux fluides.

11. Dispositif d'interception selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel les pales (10) se redressent en étant actionnées par une commande par câble.

12. Dispositif d'interception selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel les pales (10) sont amenées contre le tube de remontée (2) en étant actionnées par un système d'entraînement à roue hélicoïdale.

13. Procédé permettant de sécuriser un trou de forage d'une source de fluide, comportant les étapes :

- ancrage d'un dispositif d'interception (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 sur le sol d'une source de fluide, le fluide pouvant circuler à travers l'orifice (8) pour trou de forage de la plaque de base (6) ;

- déplacement des volets de guidage (9) dans la position passive, les pales (10) reposant sur la plaque de base (6) en étant disposées horizontalement en étoile autour de l'orifice (8) et étant écartées de l'orifice (8) ;

- déplacement des pales (10) dans la position active, en présence d'une avarie au niveau de la source de fluide induisant une projection incontrôlée du fluide hors du trou de forage, lesdites pales (10) étant alors approchées de l'orifice (8) et étant redressées en s'écartant de la plaque de base (6) vers le haut, de telle sorte que les pales (10) forment un cylindre agencé au-dessus de l'orifice (8), à travers lequel le fluide afflue hors du trou de forage ;

- déplacement du tube de remontée (2) contre le dispositif d'interception (1) et introduction du tube de remontée (2) avec son extrémité longitudinale (3), orientée vers l'orifice (8), dans le cylindre formé par les pales (10) ;

- déplacement des pales (10) contre le tube de remontée (2), de telle sorte que l'extrémité longitudinale (3), orientée vers l'orifice (8), du tube de remontée (2) est entourée par les pales (10) disposées en corolle et se chevauchant les unes les autres, moyennant quoi le fluide affluant hors de l'orifice (8) est intercepté via les pales (10) et est évacué via le tube de remontée (2).

14. Procédé selon la revendication 13, comportant l'étape : scellement des pales (10) entre elles de telle sorte que les pales (10) sont fixées contre le tube de remontée (2).

15. Utilisation d'un dispositif d'interception (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 pour sécuriser un trou de forage d'une source de pétrole et/ou d'une source de gaz naturel.

16. Utilisation du dispositif d'interception (1) selon la revendication 15, selon laquelle le dispositif d'interception (1) peut être mis en place ultérieurement sur un appareillage de refoulement déjà installé sur le trou de forage.

Zeichnung