DE102011052399B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen von Rohren - Google Patents
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Abstract
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. - Aus der
DE 42 10 895 A1 ist ein Schneidkopf zum Schneiden eines Rohres mit einer Schneiddüse bekannt. Der Schneidkopf weist eine Klemmvorrichtung zum Festklemmen an der Innenwand des Rohres auf. - Auch aus der
JP 04122515 A - Die
US 2005/173123 A1 - 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 verlaulenden Ebene E ausgerichtet. Das Schneideaggregat ist mit einem Bohrgestänge verbunden.
- 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. Das Schneideaggregat ist mit einem Bohrgestänge verbunden.
- 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 in4 in größerem Ausschnitt; -
6 eine Ansicht wie in4 mit Schneideaggregat in ausgefahrener Position; -
7 eine Ansicht wie in8 mit Blick in Richtung der Rohrachse; -
8 eine Detailansicht aus6 ; -
8a eine Detailansicht von4 -
9 eine Detailansicht aus6 mit Schnittschema; -
10 eine weitere Detailansicht aus6 mit geändertem Blickwinkel; -
11 eine rein schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung; -
12 ein Stützbein2 mit Verankerungsrohren2a ; -
13 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schneideaggregatzwischenstücks. - In der
1 ist ein Beispiel einer bereits in ihre Hauptbestandteile getrennte Ölbohr- oder Förderplattform100 gezeigt, die eine eigentliche Plattform20 umfasst, die im montierten Zustand auf einer insgesamt mit21 bezeichneten Stützkonstruktion abgestützt ist. Die gesamte normalerweise auf der Plattform20 angeordnete Ausrüstung wie Bohrvorrichtung, Unterkünfte usw. ist bereits demontiert und in der Zeichnung nicht mehr wiedergegeben. Zur Montage und Demontage der Ölbohr- oder Förderplattenformen100 und/oder der Stützkonstruktionen21 werden Kranschiffe46 eingesetzt, die Kräne19 aufweisen deren Hubhöhe über dem Meeresspiegel 100 m und mehr betragen kann. In der dargestellten Phase hängt die eigentliche Plattform20 nach dem Lösen von der Stützkonstruktion21 bereits an den Kränen19 . Von der Stützkonstruktion21 ist in1 nur der oberhalb des Meeresspiegels23 (2 ) befindliche Teil gezeichnet, der 30 m bis 40 m hoch sein kann. Die Stützkonstruktion21 ist als turm- oder bockartiges Gerüst mit Stützbeinen2 und fachwerkartigen Querverstrebungen ausgebildet und mittels ihrer nach unten in das Wasser hineinreichenden (strichpunktiert angedeuteten) Verankerungsrohren2a unter der Wasseroberfläche im Meeresboden verankert. Hierzu sind die Rohre1 in ihrem unteren Bereich auch mit Beton gefüllt. Das Wasser ist üblicherweise zwischen 30 und 200 m tief und es kann jedes Verankerungsrohr2a um eine vergleichbare Strecke in den Meeresboden eingelassen, z. B. eingerammt sein. Die Verankerungsrohre2a sind also sehr lang. Sie bestehen aus großen Rohren1 von insbesondere 1800 mm Durchmesser und erheblicher Wandstärke von insbesondere 80 mm. -
2 verdeutlicht die Demontagesituation einer Stützkonstruktion21 , die konstruktiv etwas von1 abweicht. Die oberen Teile26 der Stützbeine2 werden an der frei zugänglichen Abtrennstelle22 abgeschnitten und gehören noch zu der eigentlichen Plattform20 , die gemäß1 von den Kränen abgehoben wird. Die Stützkonstruktion21 ragt über dem Meeresspiegel23 hinaus und erstreckt sich um eine der Wassertiefe entsprechenden Strecke nach unten bis zum Meeresboden8 . Die Verankerungsrohre2a reichen tief in den Meeresboden hinein und können an ihren unteren Enden durch eingepressten Unterwasserbeton oder dergleichen fundamentartig im Meeresboden8 verankert sein. Bei der Aufgabe einer Ölbohr- oder Förderplattform100 wird oft verlangt, dass die Verankerungsrohre2a an in einem Abstand24 von einigen Metern unter dem Meersboden8 liegenden Trennstellen bzw. Trennzonen4 von ihren tief in den Meeresboden8 hineinreichenden unteren Enden abgetrennt werden. Die Trennzonen4 sind von außen schlecht zu erreichen. -
3 zeigt generelle Informationen bezüglich des so genannten Lufthebeprinzips. Es ist ein Luft-Hebe-Rohr bzw. Bohrstrang29 vorgesehen, an dessen unterem Ende ein Bohrkopf36 angeordnet ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Gesteinsbohrkopf bzw. Gesteinsbohrmeißel handeln. In den Bohrstrang29 ist an dessen oberem Ende über einen Luft-Hebe-Spülkopf31 eine Druckluftleitung27 geführt. Die Druckluft wird in den Bohrstrang bis zu dem Drucklufteinlassventil30 nach unten geführt. Dort strömt sie in das Innere des Bohrstranges und erzeugt einen Auftrieb, mit dem durch den Bohrkopf36 gelöster Meeresboden durch das Innere des Bohrstrangs angehoben wird. Dieser Abraum bzw. Aushub34 gelangt durch einen Auslaufschlauch33 in eine Abraumgrube35 . Am oberen Ende des Bohrstrangs ist ein Kraftdrehkopf oder ein Drehantrieb32 vorgesehen. Um den Bohrstrang herum ist ein Standrohr28 angeordnet. - Da die Trennzone
4 von außen schwer zu erreichen ist, wird das Rohr1 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 Rohr1 bis über die Trennzone4 mit Beton16 oder Boden oder ähnlichem gefüllt ist. -
4 zeigt das Bohrgestänge37 , das als Lufthebebohr-Rohr bzw. Strang29 ausgeführt ist. An seinem unteren Ende ist ein Gesteinsbohrkopf bzw. Gesteinsbohrmeißel36 angeordnet. Zwischen dem Bohrkopf36 und dem Bohrgestänge37 ist ein Schneideaggregat-Adapter bzw. Schneideaggregat-Zwischenstück47 angeordnet. Dieses ist jeweils mittels eines Flansches mit dem Bohrkopf und mit dem Bohrgestänge verbunden. Der Schneideaggregat-Adapter bzw. das Schneideaggregat-Zwischenstück47 kann an einem herkömmlichen Bohrgestänge37 und einem herkömmlichen Bohrkopf anbringbar sein. Der Schneideaggregat-Adapter bzw. das Schneideaggregat-Zwischenstück47 umfasst das Schneideaggregat3 . -
5 zeigt einen größeren Bereich des Bohrgestänges37 . Im oberen Bereich von5 ist ein Stabilisator38 erkennbar, der sich in dem Rohr1 abstützt und in dem das Bohrgestänge37 drehbar gelagert ist. Es können mehrere Schwerstangen vorgesehen sein. -
6 zeigt das Schneideaggregat3 in Aktion. Das Schneideaggregat3 umfasst zwei Wasserstrahldüsen5 ,5' . Die Wasserstrahldüsen sind in einer zur Rohrachse im Wesentlichen senkrechten Ebene E in Umfangsrichtung des Rohres1 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 insbesondere8 erkennen lässt, sind um jede Wasserstrahldüse5 mehrere Luftdüsen14 angeordnet. Die Wasserstrahldüsen5 ,5' werden jeweils durch Positionierungsmittel9a positioniert, die einen Führungswagen11 ,11' mit Führungsrollen12 ,12 umfassen. Jede Wasserstrahldüse5 ,5' ist also an einem Führungswagen11 ,11' angeordnet, der jeweils vier Führungsrollen12 ,12' aufweist. in ausgefahrener Position der Wasserstrahldüsen5 ,5' liegen die Führungsrollen12 ,12' an der Rohrinnenwand an. Die Wasserstrahldüsen5 ,5' sind jeweils so an dem Führungswagen11 ,11' fest montiert, dass der Wasserstrahl15 nicht parallel zu der Ebene E, die senkrecht zur Rohrachse A verläuft, auf die Rohrwand6 trifft. Insbesondere8 zeigt, dass die Wasserstrahldüse5 bzw. der aus ihr austretende Wasserstrahl stattdessen einen Winkel α von 30° zu dieser Ebene E einnimmt. Gleiches gilt für die andere Wasserstrahldüse5' . Die Schnittbreite B ist klein und nahezu konstant. Auf diese Weise werden, wenn die Führungswagen11 ,11' den Innenumfang des Rohres1 vollständig abgefahren haben und die Wasserstrahlen das Rohr vollständig durchtrennt haben, zueinander komplementäre, konische Schnittflächen7c ,7d geschaffen. Das Rohr oberhalb der Trennzone4 stützt sich also selbstzentrierend auf dem unterhalb der Trennzone4 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 Schnittschema7a der Wasserstrahlen. Nachdem beide Wasserstrahldüsen5 ,5' zusammen den vollständigen Innenumfang des Rohres1 durchlaufen haben, also nach einer 180° Drehung des Schneideaggregats3 , wird das Schneideaggregat3 etwas angehoben und abgesenkt. Hieraus ergeben sich in Richtung der Rohrachse verlaufende Schnitte7e (in9 nur auf einer Seite erkennbar) die eine Höhenvariation des Schneideaggregats3 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 Rohr1 bei den zu erwartenden Höhenschwankungen sicher durchtrennt wird. - Die Wasserstrahldüsen
5 ,5' und die Positionierungsmittel9a werden mittels Ausfahrmitteln9 von einer eingefahrenen Position in eine ausgefahrene Position ausgefahren. Die Ausfahrmittel9 umfassen einen im Wesentlichen geraden Schwenkarm40 , und einen pneumatischen Zylinder10 . Der Schwenkarm40 weist an einem Ende drehbar gelagert den Führungswagen11 oder11' auf. An seinem gegenüberliegenden Ende ist er an dem übrigen Schneideaggregat3 drehbar gelagert. In einem mittleren Bereich des Schwenkhebels, der näher an der Schneidaggregatseitenlagerung als an seinem anderen Ende angeordnet ist, greift an den Schwenkarm40 über eine drehbare Verbindung das freie Ende der Kolbenstange des pneumatischen Zylinders10 an. Der pneumatische Zylinder10 selbst ist an dem Schneideaggregat3 ebenfalls drehbar bzw. schwenkbar befestigt. - Wie beispielsweise
6 zeigt, sind an dem Bohrkopf36 drei zusätzliche Rollenbohrmeißel18 ,18' ,18'' angeordnet. Diese säubern die Innenwand des Rohres1 im Bereich der Trennzone4 von an dieser verbliebenem Beton16 oder Meeresboden8 . Die zusätzlichen Rollenbohrmeißel18 ,18' ,18' sind jeweils durch einen Pneumatikzylinder18a vorgespannt (11 ). Dem Schneideaggregat3 ist also eine einen ringförmigen Bereich in der Trennzone bis auf das Metall des Rohres1 von anhaftendem Material reinigende Vorrichtung zugeordnet, die die zusätzlichen Rollenbohrmeißel18 ,18' ,18'' umfasst. - Oberhalb und unterhalb der Wasserstrahldüsen
5 ,5' und ihrer Ausfahrmittel9 und Positionierungsmittel9a sind Schutzbleche39 vorgesehen. Diese sind starr und schützen die Wasserstrahldüsen und die Ausfahrmittel und Positionierungsmittel in eingefahrener Position der Wasserstrahldüsen5 ,5 . - Wenn der Pneumatikzylinder
10 in eingefahrener Position der Wasserstrahldüsen5 ,5' mit Luftdruck beaufschlagt wird und ausfährt, dann verschwenkt er den Schwenkarm40 aus einer um den Umfang des Schneideaggregats3 anliegenden Position in eine von diesem Umfang abgespreizten ausgefahrenen Position, in der der Führungswagen11 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 Bohrgestänge37 , an dessen unterem Ende der Bohrkopf36 angeordnet ist. Rechts von diesem ist ein zusätzlicher Rollenbohrmeißel18 gezeigt, der mit einem Pneumatikzylinder18a vorgespannt ist. Links von dem Bohrkopf36 sind die Elemente des Schneideaggregats3 gezeigt. Es sind die Ausfahrmittel9 erkennbar, die den pneumatischen Zylinder10 und den Schwenkhebel40 umfassen. Der Führungswagen11 ist nicht gezeigt. Es ist eine Wasserstrahldüse5 erkennbar und ein Wasserstrahl15 . Anders als in11 dargestellt, weist der Wasserstrahl15 nur eine äußerst geringe Aufweitung auf. Die Wasserstrahldüse5 ist mittels einer Wasserleitung13 mit einem Mischventil44 verbunden, über das abrasive Teilchen43 zugemischt werden. Es ist die Hochdruckwasserpumpe41 gezeigt, mit der weiteren Wasserleitung42 . Auf der anderen Seite des Bohrgestänges37 ist ein Kompressor45 erkennbar. Die Druckluftleitung führt auf der rechten Seite des Bohrgestänges dargestellt über den Lufthebespülkopf31 bis zu dem Drucklufteinlassventil30 , über das die Druckluft für das Lufthebeverfahren in das Bohrgestänge37 eingeblasen wird. Auf der anderen Seite des Bohrgestänges37 dargestellt verläuft die Luftdruckleitung zu dem Schneideaggregat3 . Dort teilt sie sich erneut in eine Leitung zu dem Pneumatikzylinder und eine weitere Leitung zu den Luftdüsen14 . -
12 zeigt beispielhaft ein Stützbein2 mit abzutrennenden Verankerungsrohren2a . Die Trennzone4 liegt 6 m unter dem Meeresboden8 und die Wassertiefe beträgt 140 m. Die Verankerungsrohre2a sind mit Beton gefüllt und belastet. Die Verankerungsrohre2a 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 Verankerungsrohren2a bei rauen Wetterbedingungen. -
13 zeigt ein geringfügig abgewandeltes Schneideaggregat-Zwischenstück47 . 3. Das Schneideaggregat-Zwischenstück47 weist in diesem Ausführungsbeispiel selbst die zusätzlichen Rollenbohrmeißel18 ,18' ,18'' auf. Daneben sind noch weitere Rollenbohrmeißel18b an dem Bohrkopf36 vorgesehen. Es sind zwei Druckluftleitungen27 ,27' gezeigt. Eine27' lässt den Führungswagen11 ausfahren und bewirkt den Luftmantel um den Wasserstrahl. Die andere27'' führt zu den zusätzlichen Rollenbohrmeißeln18 ,18' und den weiteren Rollenbohrmeißeln18b ,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
Claims (10)
- 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, wobei 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, wobei das Schneideaggregat (3 ) mit einem Bohrgestänge (37 ) verbunden ist. - 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, wobei 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, wobei das Schneideaggregat (3 ) mit einem Bohrgestänge (37 ) verbunden ist. - 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.
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