DE102011052399A1

DE102011052399A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen von Rohren

Info

Publication number: DE102011052399A1
Application number: DE201110052399
Authority: DE
Inventors: Hermann Josef von Wirth; Torsten Kleinen
Original assignee: Aker Wirth GmbH
Current assignee: Mhwirth GmbH
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2013-02-07
Anticipated expiration: 2031-08-05
Also published as: US9453384B2; EP2739790A1; KR101740776B1; WO2013017420A1; US20140157963A1; DE102011052399B4; KR20140054101A; EP2739790B1

Abstract

Verfahren zum Abtrennen von aufrechten, mit ihrem unteren Ende im Boden verankerten Rohren (1) größerer Länge und größeren Durchmessers, insbesondere von Verankerungsrohren (2a) einer Offshore-Ölbohr oder Förderplattform (100), bei welchem durch das obere Ende des abzutrennenden Rohres (1) ein Schneideaggregat (3) in das Rohr (1) bis zu einer Trennzone (4) hin abgesenkt wird, welches über den Umfang fortschreitend gegen das Rohr (1) wirkt und der Abtrennvorgang mittels einem aus mindestens einer Wasserstrahldüse (5) austretenden Wasserstrahls (15) erfolgt wobei die Rohrwand (6) zur Schaffung zweier komplementärer konischer Schnittflächen (7c, 7d) durch einen Schnitt (7) mit zumindest nahe zu konstanter Schnittbreite (B) durchtrennt wird, der schräg durch die Rohrwand (6) verläuft, wobei zuder Wasserstrahl (15) der mindestens einen Wasserstrahldüse unter einem Winkel (α) zur senkrecht zur Rohrachse (A) verlaufenden Ebene (E) ausgerichtet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abtrennen von aufrechten, mit ihrem unteren Ende im Boden verankerten Rohren größerer Länge und größeren Durchmessers, typischer Weise einer Länge etwa zwischen 30 und 200 m und eines Durchmessers von etwa 1800 mm, insbesondere von Verankerungsrohren einer Offshore-Ölbohr oder Förderplattform. Die Wanddicke beträgt typischerweise 50 bis 100 mm.
Je nach Beschaffenheit des Meeresbodens, auf dem Offshore-Ölbohr oder Förderplattformen angeordnet sind, sind die Stahl-Verankerungsrohre dieser Plattformen nur in den Meeresboden eingelassen, zum Beispiel eingerammt und halten durch die Reibung im Meeresgrund. Wenn dies nicht ausreicht, besteht die Alternative darin, in den eingelassenen Fuß der Verankerungsrohre Unterwasserbeton oder dergleichen einzubringen, der gegebenenfalls teilweise aus dem unteren Ende des Rohrs in den umgebenen Meeresboden austritt und nach dem Aushärten ein künstlich angelegtes, im Meeresboden verankertes Fundament bildet, zu dessen Verankerungswirkung die Wirkung des Gewichts des Betons hinzutritt, der den unteren Teil des jeweiligen Rohres bis zu einer bestimmten Höhe ausfüllt. Bei dem Rückbau von Plattformen verlangen Vorschriften oft, dass die Verankerungsrohre ein Stück unterhalb des Meeresbodens abgetrennt werden.
Verfahren und Vorrichtungen zum Abtrennen von aufrechten, mit ihrem unteren Ende im Boden verankerten Rohren größerer Länge und größeren Durchmessers sind bereits bekannt. Insbesondere offenbart die DE 196 20 756 A1 ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung. Nachteilig an bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist, dass sie unter den äußerst rauen Umgebungsbedingungen (oft unter hohem Druck stehendes Meerwasser, durchmischt mit ausgebohrtem Beton oder Meeresboden) teilweise nicht wünschenswert zuverlässig funktionieren oder/und ein hoher Aufwand erforderlich ist, um das durchtrennte Rohr abzustützen bzw. abzufangen.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen die hinsichtlich dieser Nachteile verbessert ist. Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 wiedergegebene Verfahren und die in Anspruch 4 wiedergegebene Vorrichtung gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Abtrennen von aufrechten, mit ihrem unteren Ende im Boden verankerten Rohren größerer Länge und größeren Durchmessers, insbesondere von Verankerungsrohren einer Offshore-Ölbohr oder Förderplattform wird durch das obere Ende des abzutrennenden Rohres ein Schneideaggregat in das Rohr bis zu einer Trennzone hin abgesenkt. Das Schneideaggregat wirkt über den Umfang fortschreitend gegen das Rohr. Der Abtrennvorgang erfolgt mittels einem aus mindestens einer Wasserstrahldüse austretendem Wasserstrahl. Die Rohrwand wird zur Schaffung zweier komplementärer konischer Schnittflächen durch einen Schnitt mit zumindest nahezu konstanter Schnittbreite durchtrennt, der schräg durch die Rohrwand verläuft. Zur Bewirkung des schräg verlaufenden Schnittes wird der Wasserstrahl der mindestens einen Wasserstrahldüse unter einem Winkel α, der beispielsweise zwischen 5° und 60° betragen kann, zur senkrecht zur Rohrachse A verlaufenden Ebene E ausgerichtet.
Bezogen auf die (wandernde) Schnittachse bleibt dieser Winkel α bevorzugt konstant. Mit dem Begriff „Wasserstrahldüse“ sind im Folgenden, sofern sich aus dem Zusammenhang nicht etwas anderes ergibt, auch mehrere Wasserstrahldüsen bezeichnet.
Das Wasserstrahltrennen erfolgt auch unter rauen Umgebungsbedingungen zuverlässig, insbesondere, wenn, wie bevorzugt, die Rohrwand in einem Arbeitsgang durchtrennt wird, da dann lediglich ein sehr geringer Vorschub nötig ist, und etwa vorhandene Gesteinsbrocken ausweichen, ohne Schaden zu verursachen.
Die Trennzone liegt bevorzugt unterhalb des Meeresbodens.
Der Winkel α beträgt bevorzugt 30°.
Das Gewicht des Rohres und gegebenenfalls verbundener Bauteile wird bei dem Abtrennvorgang in einer Ausführungsform nicht durch zusätzliche Vorrichtungen abgefangen. Es hat sich gezeigt, dass hierauf aufgrund der selbstzentrierenden, konisch komplementären Schnittflächen verzichtet werden kann. Hierdurch kann eine deutliche Kostenersparnis erreicht werden. Das Rohr ist auch nach dem Abtrennvorgang in eingeschränktem Umfang weiter belastbar. Denn durch die Selbstzentrierung ist die Gefahr minimiert, dass ein seitlicher Versatz der Rohre in der Trennzone eintritt und hierdurch die Auflageflächen soweit reduziert werden, dass sie, auch aufgrund etwaiger Korrosionsschäden, den Kräften nicht mehr standhalten.
In einer Ausführungsform sind mehrere Wasserstrahldüsen gleichmäßig über den Umfang des Schneideaggregats verteilt. Besonders bevorzugt sind zwei Wasserstrahldüsen vorgesehen, die besonders bevorzugt diametral angeordnet sind. Hierdurch wird der Abtrennvorgang schneller, verglichen mit lediglich einer einzigen Wasserstrahldüse, bei vertretbarem Mehraufwand.
Vorzugsweise erfolgt nach einer Drehung um 360° geteilt durch die Anzahl der Wasserstrahldüsen ein Anheben und ein Absenken des Schneideaggregats bei weiterhin angeschaltetem Wasserstrahl, so dass sich in Richtung der Rohrachse verlaufende Schnitte ergeben. Bei lediglich einer einzigen Wasserstrahldüse erfolgt bevorzugt das Anheben und Absenken also nach einer 360°-Drehung, bei zwei diametralen Wasserstrahldüsen bevorzugt nach einer 180° Drehung. Die senkrechten Schnitte verlaufen also immer an der Stelle, an der zwei Schnitte aufeinander treffen. Das sich dann ergebene Schnittschema ist in der Lage, Höheschwankungen während des Schneidevorgangs zu kompensieren, also auch dann eine sichere Trennung des Rohres zu bewirken, wenn während des Schneidevorgangs die Höhe des Schneideaggregats relativ zu dem Rohr variiert.
Die sich bei Höhenschwankungen ergebende, gegebenenfalls einen oder mehrere Sprünge aufweisende Schnittfläche wird im Rahmen dieser Druckschrift ebenfalls noch als konische Schnittfläche bezeichnet.
Für den Fall, dass sich im Rohr in der Zone, in der dieses abgetrennt werden soll, Material befindet, wie Meeresboden oder Beton, womit das Rohr zur besseren Verankerung im Boden ausgegossen sein kann, wird dieses Material bevorzugt bei dem Absenken des Schneideaggregats von oben durch das Rohr aufgebohrt und zwar bis unter die Trennzone.
Das Schneideaggregat ist bevorzugt fest mit dem Bohrstrang verbunden, weiter bevorzugt angeflanscht.
Um den Trennvorgang zu beschleunigen, wird die Innenwand des Rohres im Bereich der Trennzone bevorzugt gesäubert. Es wird also Beton oder Meersboden, der nach einem etwaigen Ausbohren noch an den Rohrwänden anhaften kann, entfernt. Bevorzugt geschieht dies durch Rollenbohrmeißel. Diese können, wenn sie sich im Bereich der Trennzone befinden, zuschaltbar sein oder ständig, also während des gesamten Bohr- bzw. Absenkvorgangs im Einsatz sein.
Bevorzugt sind folgende Verfahrensschritte vorgesehen:

– Aufbohren des in dem Rohr befindlichen Materials, wie Meeresboden oder Beton, bis unter die Trennzone,
– Anheben des Bohrstrangs um etwa 0,5 m und Höhen-Fixierung des Bohrstrangs,
– Abschalten des Haupthydraulikantriebs des Bohrstrangs und Zuschalten eines Hilfshydraulikantriebs,
– Ausfahren und Positionieren der mindestens einen Wasserstrahldüse,
– Inbetriebsetzen des Wasserstrahls.

Es können die folgenden weiteren Verfahrensschritte vorgesehen sein:
Nach dem Aufbohren kann das Anschließen von Wasserleitungen und etwaiger elektrischer Leitungen des Bohrstrangs, bevorzugt über Schnell-Kupplungen, erfolgen. Diese können also während des Absenk- bzw. Bohrvorgangs noch unverbunden sein. Nach Inbetriebnahme des Wasserstrahls kann solange gewartete werden, bis ein Sensor, bevorzugt ein Hydrofon, das Durchtreten des Wasserstrahls durch die Rohrwand detektiert. Daraufhin kann der Hilfshydraulikantrieb in Betrieb genommen werden. Die Vorschubgeschwindigkeit, also die Drehzahl des Hilfshydraulikantriebs, kann solange gesteigert werden, bis der Sensor einen unvollständigen Schnitt detektiert und dann soweit reduziert werden, bis erneut ein vollständiges Durchtreten des Wasserstrahls durch die Rohrwand detektiert wird. Daraufhin kann der Schneidevorgang abgebrochen werden und an anderer Stelle (etwas höher oder tiefer) mit den derart gewonnen und optimierten Parametern vollständig durchgeführt werden. Dabei können alle Parameter gespeichert werden.
Vorzugsweise werden dem Wasser abrasive Teilchen zugesetzt. Es handelt sich also bei dem Trennverfahren um ein so genanntes „Abrasive-Jetting“ Verfahren.
Bevorzugt wird um den Wasserstrahl ein Luftmantel aus mehreren Luftdüsen erzeugt. Hierdurch wird eine bessere Performance erreicht.
In ihrem vorrichtungsseitigem Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Abtrennen von aufrechten, mit ihrem unteren Ende im Boden verankerten Rohren größerer Länge und größeren Durchmessers, insbesondere von Verankerungsrohren einer Offshore-Ölbohr oder Förderplattform, wobei die Vorrichtung ein Schneideaggregat umfasst, das durch das obere Ende des abzutrennenden Rohres in dieses bis zu einer Trennzone hin absenkbar ist. Das Schneideaggregat kommt in dieser bevorzugt axial schmalen Trennzone am Innenumfang des Rohres in Umfangsrichtung fortschreitend zur Wirkung und durchtrennt das Rohr. Zur Bewirkung des Abtrennvorgangs ist mindestens eine Wasserstrahldüse vorgesehen. Es sind Positionierungsmittel vorgesehen, die die Wasserstrahldüse derart zur Rohrwand positionieren, dass der aus der Wasserstrahldüse austretende Wasserstrahl unter einem Winkel α zur senkrecht zur Rohrachse verlaufenden Ebene derart auf die Rohrwand trifft, dass sich bei erfolgter Abtrennung zwei komplementäre konische Schnittflächen ergeben. Auf diese Weise liegen in der Trennzone nach Abtrennung die Rohre also an diesen Schnittflächen flächig aneinander. Sie zentrieren sich selbst, so dass das Rohr weiterhin in eingeschränktem Maße Kräfte, insbesondere Druckkräfte aufnehmen kann. Eine Abstützung beziehungsweise ein Abfangen des abgetrennten Rohres kann entbehrlich sein.
Vorzugsweise beträgt der Winkel α 5° bis 60°, besonders bevorzugt etwa 30°. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch eine ausreichende Selbstzentrierung, bei hinnehmbaren Zug- bzw. Druckkräften in Umfangsrichtung in der Rohrwand an den Schnittflächen gegeben ist und die Schnittlänge lediglich in einem hinnehmbaren Maße zunimmt. Mit Zug- bzw. Druckkräften in Umfangsrichtung sind die Kräfte gemeint, die sich aufgrund der konischen Form der Schnittflächen ergeben und ein Rohrende spreizen und das angrenzende Rohr zusammendrücken wollen.
Weiter bevorzugt sind zwei Wasserstrahldüsen vorgesehen.
Unter dem Schneideaggregat ist bevorzugt ein Bohrkopf angeordnet, mittels dessen im unteren Bereich des Rohres befindliches Material, wie Meeresboden oder Beton oder dergleichen, womit das Rohr zur besseren Verankerung ausgegossen sein kann, über den Innenquerschnitt des Rohres bis zu einer Tiefe ausbohrbar ist, so dass das Schneideaggregat an der vorgesehenen Trennzone zum Einsatz bringbar ist.
Der Bohrkopf ist bevorzugt drehbar antreibbar. Das Schneideaggregat ist bevorzugt fest mit dem Bohrkopf bzw. mit dem Bohrgestänge verbunden.
Vorzugsweise sind zusätzlich Rollenbohrmeißel vorgesehen, die die Rohrinnenwand von Beton oder Meeresbodenresten oder dergleichem säubern. Diese sind bevorzugt radial vorgespannt. Sie können ständig im Eingriff sein oder zuschaltbar sein, so dass nur im Bereich der Trennzone ein Einsatz erfolgt.
Vorzugsweise ist neben dem Haupthydraulikantrieb des Bohrstranges ein Hilfshydraulikantrieb vorgesehen, der während des Trennvorgangs in Einsatz bringbar ist und der nur ein geringes Drehmoment liefert und äußerst langsam dreht und sich durch eine besonders gleichmäßige Drehzahl auszeichnet. Die Drehzahl kann beispielsweise eine Umdrehung pro zwei Stunden betragen. Hierdurch wird der erforderliche gleichmäßige und langsame Vorschub für die Wasserstrahldüsen erreicht und somit eine sichere Trennung erreicht.
Die Positionierungsmittel umfassen bevorzugt einen Führungswagen mit Führungsrollen, die in Anlage mit der Rohrinnenwand bringbar sind. Die Wasserstrahldüse ist bevorzugt fest und mit einem gewählten Winkel zu dem Führungswagen verbunden, so dass die Wasserstrahldüse automatisch in richtigem konstantem Winkel zur Rohrwand ausgerichtet ist, wenn der Führungswagen an der Rohrwand anliegt, ebenso ist der konstante Düsenabstand zur Schnittfläche gewährleistet.
Vorzugsweise sind Ausfahrmittel vorgesehen, die einen pneumatischen Zylinder und eine Feder umfassen. Die Wasserstrahldüse ist also bevorzugt mit dem Führungswagen und weiter bevorzugt durch einen pneumatischen Zylinder ausfahrbar. Es ist also eine eingefahrene Position von Wasserstrahldüse mit Führungswagen vorgesehen, die bevorzugt während des Ablassens und Aufholens des Schneideaggregats in dem Rohr eingenommen wird und eine ausgefahrene Position, wenn das Schneideaggregat in Einsatz kommt.
Um die Wasserstrahldüse sind bevorzugt mehrere Luftdüsen vorgesehen. Durch Ausblasen von Luft während des Schneidvorgangs wird der Wasserstrahl von dem Umgebungswasser getrennt und so vermieden, dass der Wasserstrahl durch Umgebungswasser abgebremst und so der Wirkungsgrad der Vorrichtung reduziert wird.
Wie dargelegt, können zwei Wasserstrahldüsen diametrisch angeordnet sein, in der gleichen Ebene. Dabei braucht jede Düse nur den halben Umfang zu durchtrennen. Hierdurch wird die Schneidezeit nahezu halbiert, verglichen mit nur einer einzigen Wasserstrahldüse. Bei einer ebenfalls denkbaren größeren Anzahl von Wasserstrahldüsen, die gleichmäßig über den Umfang verteilt sind, gilt ihrer Anzahl entsprechendes.
In einer Ausführungsform sind zwei Wasserstrahldüsen hintereinander in der gleichen Ebene zu einem Wasserstrahldüsenpaar angeordnet. Dabei muss jede Düse den vollen Umfang schneiden und die Schneidezeit ist doppelt so lang, wie bei zwei diametralen Wasserstrahldüsen. Der Vorteil ist hierbei, dass eine höhere Sicherheit dafür erzielt wird, dass der volle Querschnitt vollständig durchtrennt wird. Denn eine der beiden Wasserstrahldüsen schneidet mit Sicherheit durch, auch bei etwaigen Sprüngen (also Ungleichmäßigkeiten) im Vorschub.
Es ist denkbar, dass mehrere diametrische bzw. gleichmäßig über den Umfang verteilte Wasserstrahldüsenpaare vorgesehen sind. In der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem nach einer Drehung um 360° geteilt durch die Anzahl der Wasserstrahldüsen ein Anheben und ein Absenken des Schneideaggregats bei weiterhin angeschaltetem Wasserstrahl erfolgt, ist mit Anzahl der Wasserstrahldüsen die Anzahl der Wasserstrahldüsenpaare gemeint.
Bevorzugt ist mindestens ein Sensor vorgesehen, der das Durchtreten des Wasserstrahls durch die Rohrwand detektiert, bevorzugt ein Hydrofon. Hierdurch kann ein sicheres vollständiges Durchschneiden des Rohres, bei möglichst kurzer Schneidezeit erreicht werden.
Die Erfindung soll nun anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:
1 perspektivisch eine Stützkonstruktion mit davon abgehobener Förderplattform;
2 schematisch eine Seitenansicht einer Stützkonstruktion;
3 eine schematische Seitenansicht eines Bohrvorgangs im Lufthebeverfahren;
4 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bohrkopfes mit fest darüber angeordnetem Schneideaggregat in eingefahrener Position;
5 eine Ansicht wie in 4 in größerem Ausschnitt;
6 eine Ansicht wie in 4 mit Schneideaggregat in ausgefahrener Position;
7 eine Ansicht wie in 6 mit Blick in Richtung der Rohrachse;
8 eine Detailansicht aus 6;
8a eine Detailansicht von 4
9 eine Detailansicht aus 6 mit Schnittschema;
10 eine weitere Detailansicht aus 6 mit geändertem Blickwinkel;
11 eine rein schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
12 ein Stützbein 2 mit Verankerungsrohren 2a;
13 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schneideaggregatzwischenstücks.
In der 1 ist ein Beispiel einer bereits in ihre Hauptbestandteile getrennte Ölbohr- oder Förderplattform 100 gezeigt, die eine eigentliche Plattform 20 umfasst, die im montierten Zustand auf einer insgesamt mit 21 bezeichneten Stützkonstruktion abgestützt ist. Die gesamte normalerweise auf der Plattform 20 angeordnete Ausrüstung wie Bohrvorrichtung, Unterkünfte usw. ist bereits demontiert und in der Zeichnung nicht mehr wiedergegeben. Zur Montage und Demontage der Ölbohr- oder Förderplattenformen 100 und/oder der Stützkonstruktionen 21 werden Kranschiffe 46 eingesetzt, die Kräne 19 aufweisen deren Hubhöhe über dem Meeresspiegel 100 m und mehr betragen kann. In der dargestellten Phase hängt die eigentliche Plattform 20 nach dem Lösen von der Stützkonstruktion 21 bereits an den Kränen 19. Von der Stützkonstruktion 21 ist in 1 nur der oberhalb des Meeresspiegels 23 (2) befindliche Teil gezeichnet, der 30 m bis 40 m hoch sein kann. Die Stützkonstruktion 21 ist als turm- oder bockartiges Gerüst mit Stützbeinen 2 und fachwerkartigen Querverstrebungen ausgebildet und mittels ihrer nach unten in das Wasser hineinreichenden (strichpunktiert angedeuteten) Verankerungsrohren 2a unter der Wasseroberfläche im Meeresboden verankert. Hierzu sind die Rohre 1 in ihrem unteren Bereich auch mit Beton gefüllt. Das Wasser ist üblicherweise zwischen 30 und 200 m tief und es kann jedes Verankerungsrohr 2a um eine vergleichbare Strecke in den Meeresboden eingelassen, z. B. eingerammt sein. Die Verankerungsrohre 2a sind also sehr lang. Sie bestehen aus großen Rohren 1 von insbesondere 1800 mm Durchmesser und erheblicher Wandstärke von insbesondere 80 mm.
2 verdeutlicht die Demontagesituation einer Stützkonstruktion 21, die konstruktiv etwas von 1 abweicht. Die oberen Teile 26 der Stützbeine 2 werden an der frei zugänglichen Abtrennstelle 22 abgeschnitten und gehören noch zu der eigentlichen Plattform 20, die gemäß 1 von den Kränen abgehoben wird. Die Stützkonstruktion 21 ragt über dem Meeresspiegel 23 hinaus und erstreckt sich um eine der Wassertiefe entsprechenden Strecke nach unten bis zum Meeresboden 8. Die Verankerungsrohre 2a reichen tief in den Meeresboden hinein und können an ihren unteren Enden durch eingepressten Unterwasserbeton oder dergleichen fundamentartig im Meeresboden 8 verankert sein. Bei der Aufgabe einer Ölbohr- oder Förderplattform 100 wird oft verlangt, dass die Verankerungsrohre 2a an in einem Abstand 24 von einigen Metern unter dem Meersboden 8 liegenden Trennstellen bzw. Trennzonen 4 von ihren tief in den Meeresboden 8 hineinreichenden unteren Enden abgetrennt werden. Die Trennzonen 4 sind von außen schlecht zu erreichen.
3 zeigt generelle Informationen bezüglich des so genannten Lufthebeprinzips. Es ist ein Luft-Hebe-Rohr bzw. Bohrstrang 29 vorgesehen, an dessen unterem Ende ein Bohrkopf 36 angeordnet ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Gesteinsbohrkopf bzw. Gesteinsbohrmeißel handeln. In den Bohrstrang 29 ist an dessen oberem Ende über einen Luft-Hebe-Spülkopf 31 eine Druckluftleitung 27 geführt. Die Druckluft wird in den Bohrstrang bis zu dem Drucklufteinlassventil 30 nach unten geführt. Dort strömt sie in das Innere des Bohrstranges und erzeugt einen Auftrieb, mit dem durch den Bohrkopf 36 gelöster Meeresboden durch das Innere des Bohrstrangs angehoben wird. Dieser Abraum bzw. Aushub 34 gelangt durch einen Auslaufschlauch 33 in eine Abraumgrube 35. Am oberen Ende des Bohrstrangs ist ein Kraftdrehkopf oder ein Drehantrieb 32 vorgesehen. Um den Bohrstrang herum ist ein Standrohr 28 angeordnet.
Da die Trennzone 4 von außen schwer zu erreichen ist, wird das Rohr 1 von innen durchtrennt. Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um das Verfahren und die Vorrichtung, die zum Einsatz kommt, wenn das Rohr 1 bis über die Trennzone 4 mit Beton 16 oder Boden oder ähnlichem gefüllt ist.
4 zeigt das Bohrgestänge 37, das als Lufthebebohr-Rohr bzw. Strang 29 ausgeführt ist. An seinem unteren Ende ist ein Gesteinsbohrkopf bzw. Gesteinsbohrmeißel 36 angeordnet. Zwischen dem Bohrkopf 36 und dem Bohrgestänge 37 ist ein Schneideaggregat-Adapter bzw. Schneideaggregat-Zwischenstück 47 angeordnet. Dieses ist jeweils mittels eines Flansches mit dem Bohrkopf und mit dem Bohrgestänge verbunden. Der Schneideaggregat-Adapter bzw. das Schneideaggregat-Zwischenstück 47 kann an einem herkömmlichen Bohrgestänge 37 und einem herkömmlichen Bohrkopf anbringbar sein. Der Schneideaggregat-Adapter bzw. das Schneideaggregat-Zwischenstück 47 umfasst das Schneideaggregat 3.
5 zeigt einen größeren Bereich des Bohrgestänges 37. Im oberen Bereich von 5 ist ein Stabilisator 38 erkennbar, der sich in dem Rohr 1 abstützt und in dem das Bohrgestänge 37 drehbar gelagert ist. Es können mehrere Schwerstangen vorgesehen sein.
6 zeigt das Schneideaggregat 3 in Aktion. Das Schneideaggregat 3 umfasst zwei Wasserstrahldüsen 5, 5’. Die Wasserstrahldüsen sind in einer zur Rohrachse im Wesentlichen senkrechten Ebene E in Umfangsrichtung des Rohres 1 fortschreitend verlagerbar. Die beiden Wasserstahldüsen liegen sich diametral gegenüber. Es ist auch möglich, dass sie direkt nebeneinander angeordnet sind, um einen sicheren Schnitt zu gewährleisten und die Redundanz zu erhöhen (in den Figuren nicht gezeigt). Wie insbesondere 8 erkennen lässt, sind um jede Wasserstrahldüse 5 mehrere Luftdüsen 14 angeordnet. Die Wasserstrahldüsen 5, 5’ werden jeweils durch Positionierungsmittel 9a positioniert, die einen Führungswagen 11, 11’ mit Führungsrollen 12, 12’ umfassen. Jede Wasserstrahldüse 5, 5´ ist also an einem Führungswagen 11, 11’ angeordnet, der jeweils vier Führungsrollen 12, 12’ aufweist. In ausgefahrener Position der Wasserstrahldüsen 5, 5´ liegen die Führungsrollen 12, 12’ an der Rohrinnenwand an. Die Wasserstrahldüsen 5, 5’ sind jeweils so an dem Führungswagen 11, 11’ fest montiert, dass der Wasserstrahl 15 nicht parallel zu der Ebene E, die senkrecht zur Rohrachse A verläuft, auf die Rohrwand 6 trifft. Insbesondere 8 zeigt, dass die Wasserstrahldüse 5 bzw. der aus ihr austretende Wasserstrahl stattdessen einen Winkel α von 30° zu dieser Ebene E einnimmt. Gleiches gilt für die andere Wasserstrahldüse 5’. Die Schnittbreite B ist klein und nahezu konstant. Auf diese Weise werden, wenn die Führungswagen 11, 11’ den Innenumfang des Rohres 1 vollständig abgefahren haben und die Wasserstrahlen das Rohr vollständig durchtrennt haben, zueinander komplementäre, konische Schnittflächen 7c, 7d geschaffen. Das Rohr oberhalb der Trennzone 4 stützt sich also selbstzentrierend auf dem unterhalb der Trennzone 4 verbleibenden Rohr ab. Es muss daher nicht zwingend abgestützt oder abgefangen werden.
Das Wasser tritt aus den Wasserstrahldüsen 5, 5’ mit sehr hoher Geschwindigkeit aus.
9 zeigt das Schnittschema 7a der Wasserstrahlen. Nachdem beide Wasserstrahldüsen 5, 5’ zusammen den vollständigen Innenumfang des Rohres 1 durchlaufen haben, also nach einer 180° Drehung des Schneideaggregats 3, wird das Schneideaggregat 3 etwas angehoben und abgesenkt. Hieraus ergeben sich in Richtung der Rohrachse verlaufende Schnitte 7e (in 9 nur auf einer Seite erkennbar) die eine Höhenvariation des Schneideaggregats 3 während des Schneidvorganges, der mehrere Stunden andauern kann, kompensiert. Das Anheben und Absenken des Schneideaggregats bei angeschaltetem Wasserstrahl erfolgt in einem Maße, so dass das Rohr 1 bei den zu erwartenden Höhenschwankungen sicher durchtrennt wird.
Die Wasserstrahldüsen 5, 5’ und die Positionierungsmittel 9a werden mittels Ausfahrmitteln 9 von einer eingefahrenen Position in eine ausgefahrene Position ausgefahren. Die Ausfahrmittel 9 umfassen einen im Wesentlichen geraden Schwenkarm 40, und einen pneumatischen Zylinder 10. Der Schwenkarm 40 weist an einem Ende drehbar gelagert den Führungswagen 11 oder 11’ auf. An seinem gegenüberliegenden Ende ist er an dem übrigen Schneideaggregat 3 drehbar gelagert. In einem mittleren Bereich des Schwenkhebels, der näher an der Schneidaggregatseitenlagerung als an seinem anderen Ende angeordnet ist, greift an den Schwenkarm 40 über eine drehbare Verbindung das freie Ende der Kolbenstange des pneumatischen Zylinders 10 an. Der pneumatische Zylinder 10 selbst ist an dem Schneideaggregat 3 ebenfalls drehbar bzw. schwenkbar befestigt.
Wie beispielsweise 6 zeigt, sind an dem Bohrkopf 36 drei zusätzliche Rollenbohrmeißel 18, 18’, 18´´ angeordnet. Diese säubern die Innenwand des Rohres 1 im Bereich der Trennzone 4 von an dieser verbliebenem Beton 16 oder Meeresboden 8. Die zusätzlichen Rollenbohrmeißel 18, 18’, 18´´ sind jeweils durch einen Pneumatikzylinder 18a vorgespannt (11). Dem Schneideaggregat 3 ist also eine einen ringförmigen Bereich in der Trennzone bis auf das Metall des Rohres 1 von anhaftendem Material reinigende Vorrichtung zugeordnet, die die zusätzlichen Rollenbohrmeißel 18, 18´, 18´´ umfasst.
Oberhalb und unterhalb der Wasserstrahldüsen 5, 5’ und ihrer Ausfahrmittel 9 und Positionierungsmittel 9a sind Schutzbleche 39 vorgesehen. Diese sind starr und schützen die Wasserstrahldüsen und die Ausfahrmittel und Positionierungsmittel in eingefahrener Position der Wasserstrahldüsen 5, 5’.
Wenn der Pneumatikzylinder 10 in eingefahrener Position der Wasserstrahldüsen 5, 5’ mit Luftdruck beaufschlagt wird und ausfährt, dann verschwenkt er den Schwenkarm 40 aus einer um den Umfang des Schneideaggregats 3 anliegenden Position in eine von diesem Umfang abgespreizten ausgefahrenen Position, in der der Führungswagen 11 an der Rohrinnenwand anliegt.
11 verdeutlicht die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren stark schematisiert. Die Elemente sind teilweise nicht in ihrer „richtigen“ Position gezeichnet. Sie zeigt das Bohrgestänge 37, an dessen unterem Ende der Bohrkopf 36 angeordnet ist. Rechts von diesem ist ein zusätzlicher Rollenbohrmeißel 18 gezeigt, der mit einem Pneumatikzylinder 18a vorgespannt ist. Links von dem Bohrkopf 36 sind die Elemente des Schneideaggregats 3 gezeigt. Es sind die Ausfahrmittel 9 erkennbar, die den pneumatischen Zylinder 10 und den Schwenkhebel 40 umfassen. Der Führungswagen 11 ist nicht gezeigt. Es ist eine Wasserstrahldüse 5 erkennbar und ein Wasserstrahl 15. Anders als in 11 dargestellt, weist der Wasserstrahl 15 nur eine äußerst geringe Aufweitung auf. Die Wasserstrahldüse 5 ist mittels einer Wasserleitung 13 mit einem Mischventil 44 verbunden, über das abrasive Teilchen 43 zugemischt werden. Es ist die Hochdruckwasserpumpe 41 gezeigt, mit der weiteren Wasserleitung 42. Auf der anderen Seite des Bohrgestänges 37 ist ein Kompressor 45 erkennbar. Die Druckluftleitung führt auf der rechten Seite des Bohrgestänges dargestellt über den Lufthebespülkopf 31 bis zu dem Drucklufteinlassventil 30, über das die Druckluft für das Lufthebeverfahren in das Bohrgestänge 37 eingeblasen wird. Auf der anderen Seite des Bohrgestänges 37 dargestellt verläuft die Luftdruckleitung zu dem Schneideaggregat 3. Dort teilt sie sich erneut in eine Leitung zu dem Pneumatikzylinder und eine weitere Leitung zu den Luftdüsen 14.
12 zeigt beispielhaft ein Stützbein 2 mit abzutrennenden Verankerungsrohren 2a. Die Trennzone 4 liegt 6m unter dem Meeresboden 8 und die Wassertiefe beträgt 140m. Die Verankerungsrohre 2a sind mit Beton gefüllt und belastet. Die Verankerungsrohre 2a und die Stützbeine sind in einem Winkel von etwa 9,5° geneigt. Der Meeresboden besteht aus kompaktem Sand mit Schichten verschiedener Zusammensetzung (Sand und organischen Sedimenten).
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei rauen Bedingungen, wie starkem Wind, hohen Wellen und tiefen Temperaturen durchgeführt werden. Limitierender Faktor ist die dynamische Tragsicherheit des Stützbeins 2 mit abgetrennten Verankerungsrohren 2a bei rauen Wetterbedingungen.
13 zeigt ein geringfügig abgewandeltes Schneideaggregat-Zwischenstück 47. 3. Das Schneideaggregat-Zwischenstück 47 weist in diesem Ausführungsbeispiel selbst die zusätzlichen Rollenbohrmeißel 18, 18´, 18´´ auf. Daneben sind noch weitere Rollenbohrmeißel 18b an dem Bohrkopf 36 vorgesehen. Es sind zwei Druckluftleitungen 27, 27´ gezeigt. Eine 27´ lässt den Führungswagen 11 ausfahren und bewirkt den Luftmantel um den Wasserstrahl. Die andere 27´´ führt zu den zusätzlichen Rollenbohrmeißeln 18, 18´ und den weiteren Rollenbohrmeißeln 18b, 18b´ und lässt diese gleichzeitig ausfahren. Die Funktionen der beiden Druckluftleitungen sind unabhängig voneinander kontrollierbar.
Bezugszeichenliste

100: Offshoreölbohr- oder Förderplattform
1: Rohr
2: Stützbeine
2a: Verankerungsrohre
3: Schneideaggregat
4: Trennzone
5, 5’: Wasserstrahldüse
6: Rohrwand
7: Schnitt
7a: Schnittschema
7b: in Richtung der Rohrachse verlaufende Schnitte
7c, 7d: komplementäre konische Schnittflächen
8: Meeresboden
9: Ausfahrmittel
9a: Positionierungsmittel
10: pneumatischer Zylinder
11, 11’: Führungswagen
12, 12’: Führungsrollen
13: Wasserleitung
14: Luftdüsen
15: Wasserstrahl
16: Beton
17: frei
18, 18’, 18’’: zusätzliche Rollenbohrmeißel
18a: Pneumatikzylinder
18b: weitere Rollenbohrmeißel
19: Kräne
20: eigentliche Plattform
21: Stützkonstruktion
22: frei zugängliche Abtrennstelle
23: Meeresspiegel
24: Abstand der Trennzone zum Meeresboden
25: untere Enden der Rohre 1
26: obere Teile der Stützbeine
27, 27´, 27´´: Druckluftleitungen
28: Standrohr
29: Lufthebebohrrohr bzw. -strang
30: Drucklufteinlassventil
31: Lufthebespülkopf
32: Kraftdrehkopf oder Drehantrieb
33: Auslaufschlauch
34: Abraum bzw. Aushub
35: Abraumgrube
36: Bohrkopf
37: Bohrgestänge
38: Stabilisatoren
39: Schutzbleche
40: Schwenkarm
41: Hochdruckpumpe (Wasser)
42: weitere Wasserleitung
43: abrasive Teilchen
44: Mischventil
45: Kompressor
46: Kranschiff
47: Schneideaggregat-Adapter bzw. Schneideaggregat-Zwischenstück
A: Rohrachse
B: Schnittbreite
E: Ebene senkrecht zur Rohrachse
α: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19620756 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Abtrennen von aufrechten, mit ihrem unteren Ende im Boden verankerten Rohren (1) größerer Länge und größeren Durchmessers, insbesondere von Verankerungsrohren (2a) einer Offshore-Ölbohr oder Förderplattform (100), bei welchem durch das obere Ende des abzutrennenden Rohres (1) ein Schneideaggregat (3) in das Rohr (1) bis zu einer Trennzone (4) hin abgesenkt wird, welches über den Umfang fortschreitend gegen das Rohr (1) wirkt und der Abtrennvorgang mittels eines aus mindestens einer Wasserstrahldüse (5, 5´) austretenden Wasserstrahls (15) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwand (6) zur Schaffung zweier komplementärer konischer Schnittflächen (7c, 7d) durch einen Schnitt (7) mit zumindest nahezu konstanter Schnittbreite (B) durchtrennt wird, der schräg durch die Rohrwand (6) verläuft, wobei zur Bewirkung des schräg verlaufenden Schnittes (7) der Wasserstrahl (15) der mindestens einen Wasserstrahldüse unter einem Winkel (α) zur senkrecht zur Rohrachse (A) verlaufenden Ebene (E) ausgerichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht des Rohres (1) und gegebenenfalls verbundener Bauteile bei dem Abtrennvorgang nicht durch zusätzliche Vorrichtungen abgefangen wird und dem Wasser des Wasserstrahls abrasive Teilchen beigemischt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Drehung um 360° geteilt durch die Anzahl der Wasserstrahldüsen (5, 5´) ein Anheben und ein Absenken des Schneideaggregats (3) bei angeschaltetem Wasserstrahl erfolgt, so dass sich in Richtung der Rohrachse (A) verlaufende Schnitte (7b) ergeben.
Vorrichtung zum Abtrennen von aufrechten, mit ihren unteren Enden im Boden verankerten Rohren (1) größerer Länge und größeren Durchmessers, insbesondere von Verankerungsrohren (2a) einer Offshore-Ölbohr oder Förderplattform (100), mit einem durch das obere Ende des abzutrennenden Rohres (1) in dieses bis zu einer Trennzone (4) hin absenkbarem Schneideaggregat (3), welches in dieser Trennzone (4) am Innenumfang des Rohres (1) in Umfangsrichtung fortschreitend zur Wirkung kommt und das Rohr (1) durchtrennt, wobei zur Bewirkung des Abtrennvorganges mindestens eine Wasserstrahldüse (5, 5´) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass Positionierungsmittel (9a) vorgesehen sind, die die Wasserstrahldüse (5, 5´) derart zur Rohrwand (6) positionieren, dass der aus der Wasserstrahldüse (5, 5´) austretende Wasserstrahl (15) unter einem Winkel (α) zur senkrecht zur Rohrachse (A) verlaufende Ebene (E) derart auf die Rohrwand (6) trifft, dass sich bei erfolgter Abtrennung zwei komplementäre konische Schnittflächen (7c, 7d) ergeben.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen 5° und 60°, vorzugsweise etwa 30° beträgt und vorzugsweise zwei Wasserstrahldüsen (5, 5´) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass unter dem Schneideaggregat (3) ein Bohrkopf (36) angeordnet ist, mittels dessen im Rohr befindliches Material, wie Meeresboden oder Beton (16) oder dergleichen, womit das Rohr zur besseren Verankerung ausgegossen sein kann, über den Innenquerschnitt des Rohres (1) bis zu einer Tiefe ausbohrbar ist, so dass das Schneideaggregat (3) in der vorgesehenen Trennzone (4) zum Einsatz bringbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Rollenbohrmeißel (18, 18´, 18´´) vorgesehen sind, die die Rohrinnenwand von Beton oder Meeresbodenresten oder dergleichen säubern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Haupthydraulikantrieb des Bohrstrangs ein Hilfshydraulikantrieb vorgesehen ist, der während des Trennvorgangs in Einsatz bringbar ist und äußerst langsam dreht, und sich durch eine besonders gleichmäßige Drehzahl auszeichnet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungsmittel (9a) einen Führungswagen (11, 11´) mit Führungsrollen (12, 12´) umfassen, die in Anlage mit der Rohrinnenwand bringbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass um die Wasserstrahldüse (5, 5´) mehrere Luftdüsen (14) angeordnet sind.