DE102013004567B4

DE102013004567B4 - Ocean depth laboratory for natural gas and crude oil

Info

Publication number: DE102013004567B4
Application number: DE102013004567.3A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-03-10
Filing date: 2013-03-10
Publication date: 2015-02-19
Anticipated expiration: 2033-03-11
Also published as: DE102013004567A1

Abstract

Meerestiefenlabor für Erdgas- und Erdöl-Exploration und -Förderung auf dem Meeresgrund, das als mit dem Meeresboden verankerbares und mit externen Einrichtungen verbindbares Funktionsgebäude ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass – als Funktionsgebäude ein Rondellgebäude vorgesehen ist, welches – eine Außenmantelanordnung aus mehreren gestaffelten Ringmänteln von unterschiedlichen Durchmessern aufweist, die zentrisch um eine Rondellgebäude-Zentralachse ausgerichtet sind, – einen Dachkegel enthält, wobei für den Dachkegel ein Druckwerteabbauschema unter Einbeziehung der Proportionen des jeweiligen Kegeldurchmessers und der Kegelhöhe vorgesehen ist, – als Material für die gestaffelten Ringmäntel ein Material mit Eigenschaften ähnlich wie Gummi vorgesehen ist, – für die Ringmäntel jeweils ein Rotationsantrieb vorgesehen ist, wobei die Ringmäntel zentrifugenartig rotierend angeordnet sind.Marine depth laboratory for natural gas and oil exploration and extraction on the seabed, which is designed as anchorable with the seabed and connectable with external facilities functional building, characterized in that - as a functional building a Rondellgebäude is provided, which - an outer jacket assembly of several staggered ring coats of different diameters, which are aligned centrally around a Rondellgebäude central axis, - contains a roof cone, wherein for the roof cone Druckwerteabbauschema incorporating the proportions of the respective cone diameter and the cone height is provided as a material for the staggered ring coats, a material having properties similar to rubber is provided - is provided for the ring coats each have a rotary drive, wherein the ring coats are arranged to rotate centrifuge.

Description

Die Erfindung betrifft ein Meerestiefenlabor für Erdgas- und Erdöl-Exploration und -Förderung auf dem Meeresgrund mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a marine depth laboratory for natural gas and oil exploration and production on the seabed with the features of the preamble of claim 1.

Aus der Druckschrift DE 1 921 007 A ist eine auf dem Meeresgrund absetzbare Unterwasserstation zur Öl- und Gasgewinnung bekannt. Diese enthält ein flaches, kreisrundes Bodenteil mit einer mittigen Öffnung, eine vom Bodenteil aus konisch nach oben verlaufende Außenwand und eine von der Bodenöffnung aus bis zur Außenwand erstreckende, rohrförmige Innenwand. Rund um die rohrförmige Innenwand ist eine im Querschnitt dreieckige Kammer gebildet. Innerhalb der rohrförmigen Innenwand erstreckt sich eine Öffnung axial durch das Bauwerk hindurch. Das untere Ende der rohrförmigen Innenwand ist mit einem die Station mit dem Meeresboden verankerndem Rohrstück verbunden. Das obere Ende der sich axial durch das Bauwerk hindurch erstreckenden Öffnung ist trichterförmig so ausgebildet, dass eine externe Öl- oder Gasproduktionseinrichtung angekoppelt werden kann.From the publication DE 1 921 007 A is a deductible on the seabed underwater station for oil and gas extraction known. This contains a flat, circular bottom part with a central opening, a conical upwardly extending from the bottom part outer wall and extending from the bottom opening to the outer wall, tubular inner wall. Around the tubular inner wall a triangular in cross section chamber is formed. Within the tubular inner wall, an opening extends axially through the structure. The lower end of the tubular inner wall is connected to a pipe anchoring the station to the seabed. The upper end of the axially extending through the building opening is funnel-shaped so that an external oil or gas production facility can be coupled.

Die Druckschrift US 4 228 759 A beschreibt einen Druckkörper für den Einsatz in der Tiefsee, der zur Aufteilung des Druckes mehrere, zylinderförmige, sich im Durchmesser von außen nach innen verringernde Hohlkörper enthält. Die unterschiedlichen Drücke zwischen den Wandungen der einzelnen Hohlkörper werden in den mit einem Fluid gefüllten freien Ringspalten über ein System mit Pumpen, Ventilen und Drucksensoren kontrolliert und geregelt.The publication US 4,228,759 A describes a pressure hull for use in the deep sea, which contains a plurality of cylindrical, in diameter from the outside inward reducing hollow body to divide the pressure. The different pressures between the walls of the individual hollow bodies are controlled and regulated in the filled with a fluid free annular gaps via a system with pumps, valves and pressure sensors.

Bekannt ist aus der Druckschrift US 1 405 996 A eine Unterwasservorrichtung in Rondellform mit einer Außenmantelanordnung und mehreren gestaffelten Ringmänteln von unterschiedlichen Durchmessern, die zentrisch ausgerichtet sind. Die Ringmäntel können mittels eines Rotationsantriebs zentrifugenartig um eine horizontale Achse aus einer rechten und einer linken Halbachse in einer stabilen Rahmenkonstruktion rotieren. Die gesamte Unterwasservorrichtung ist über eine Aufhängung in ihrem oberen Schwerpunkt mit einem Seil verbunden, das zu einer Winde auf einem Schiff führt.It is known from the document US Pat. No. 1,405,996 A an underwater device in Rondellform with an outer jacket assembly and a plurality of staggered ring coats of different diameters, which are aligned centrally. The ring coats can rotate by means of a rotary drive centrifuge about a horizontal axis of a right and a left half-axis in a stable frame construction. The entire underwater device is connected by a suspension in its upper center of gravity with a rope that leads to a winch on a ship.

In der Druckschrift US 1 069 281 A ist eine Unterwasservorrichtung in Rondellform mit einem durch ein kegelförmiges Dach abgeschlossenen Druckkörper innerhalb einer Außenmantelanordnung beschrieben. Zur Verringerung des Außendrucks auf den inneren Ringmantel wird im Bereich der zylindrischen Seitenwand des inneren Ringmantels und einem Teil des Außenmantels ein doppelwandiger Druckkörper gebildet.In the publication US 1 069 281 A An underwater device is described in rondel form with a closed by a conical roof pressure body within an outer jacket assembly. To reduce the external pressure on the inner annular jacket, a double-walled pressure body is formed in the region of the cylindrical side wall of the inner annular jacket and a part of the outer jacket.

Aus der Druckschrift DE 3 527 888 A1 ist ein Verfahren zum Kompensieren eines auf einen massebehafteten hohlen Druckkörper einwirkenden Außendruckes bekannt. Es wird vorgeschlagen, das Verfahren bei einem Unterwasserfahrzeug mit einer, einen Innenraum umgebenden, wasserdichten, massebehafteten und dem Außendruck ausgesetzten Schale anzuwenden. Die Schale ist um eine Achse mittels Rotationsantrieb drehbar angeordnet. Die Schale wird mit einer Drehzahl gedreht, bei der die im Drehkörper auftretenden Fliehkräfte im wesentlichen gleich den einwirkenden Druckkräften sind.From the publication DE 3 527 888 A1 For example, a method for compensating an external pressure acting on a massed hollow pressure body is known. It is proposed to apply the method to an underwater vehicle having a shell surrounding an interior, watertight, bulked and exposed to external pressure. The shell is rotatably mounted about an axis by means of rotation drive. The shell is rotated at a speed at which the centrifugal forces occurring in the rotary body are substantially equal to the applied compressive forces.

Es ist bekannt, dass es bei Erdöl- und Erdgasbohrungen bereits zu katastrophalen Blowouts kam, also einer Umweltverschmutzung bzw. -schädigung von höchsten Ausmaßen, beispielsweise bei der Plattform Deepwater Horizon im Golf von Mexiko. Die Durchführung solcher Bohrungen in mit extremen Eislagen völlig bedeckten Zonen weist sogar noch ein mehrfach höheres umweltbelastendes Risiko auf als die Umweltkatastrophe von Mexiko.It is well known that catastrophic blowouts have already occurred in oil and gas wells, ie pollution of the highest magnitude, for example in the Deepwater Horizon platform in the Gulf of Mexico. Conducting such wells in zones that are completely covered with extreme ice sheets even poses several times higher environmental pollution than the environmental disaster in Mexico.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Katastrohpenrisiko von Erdöl-Explorationen und -Förderungen in Meeresbereichen durch ein Meerestiefenlabor auf ein absolutes Minimum zu reduzieren.The object of the invention is to reduce the catastrophe risk of oil exploration and production in marine areas by a marine depth laboratory to an absolute minimum.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6 enthalten.This object is achieved by the features of claim 1. Embodiments are contained in the dependent claims 2 to 6.

Der Gesamtvorgang einer Erdgas- und Erdöl-Exploration und -Förderung in Meereszonen wird in Teilbereiche aufgegliedert, wobei weder die einzelnen Teilbereiche noch ihre Gesamtheit extrem riskannt sind. Dabei ist als zentraler Baustein ein automatisiertes Meerestiefenlabor vorgesehen, das auf dem Meeresgrund positioniert wird.The entire process of natural gas and oil exploration and production in maritime zones is broken down into subsections, with neither the individual subareas nor their entirety being extremely risky. In this case, an automated ocean depth laboratory is provided as a central building block, which is positioned on the seabed.

Das Meerestiefenlabor enthält als Funktionsgebäude erfindungsgemäß ein Rondellgebäude, welches eine Außenmantelanordnung aus mehreren gestaffelten Ringmänteln von unterschiedlichen Durchmessern aufweist, die zentrisch um eine Rondellgebäude-Zentralachse ausgerichtet sind. Das Rondellgebäude weist einen Dachkegel auf, wobei für den Dachkegel ein Druckwertabbauschema unter Einbeziehung der Proportionen des jeweiligen Kegeldurchmessers und der Kegelhöhe vorgesehen ist. Als Material für die gestaffelten Ringmäntel dient ein Material mit Eigenschaften ähnlich wie Gummi. Für die Ringmäntel ist jeweils ein Rotationsantrieb vorgesehen, wobei die Ringmäntel zentrifugenartig rotierend angeordnet sind.According to the invention, the marine depth laboratory contains a rondel building as functional building, which has an outer jacket arrangement comprising a plurality of staggered annular shells of different diameters, which are aligned centrally around a circular central building axis. The Rondellgebaude has a roof cone, wherein for the roof cone a Druckwertabbauschema including the proportions of the respective cone diameter and the cone height is provided. The material used for the staggered ring coats is a material with properties similar to rubber. For the ring coats a rotary drive is provided in each case, wherein the ring coats are arranged rotating centrifuge.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Das erfindungsgemäße Meerestiefenlabor wird direkt auf dem Meeresboden positioniert, der untersucht und aus dem Erdöl/Erdgas gefördert werden soll. Nachteilig für die Errichtung eines Funktionsgebäudes auf einem Meeresboden in Tiefen von 100 oder 200 Metern unter dem Wasserspiegel ist der hohe Wasserdruck in solchen Meerestiefen. Das erfindungsgemäße Meerestiefenlabor ist als Rondellgebäude ausgebildet und wird dem Meeresboden angepasst. Das Rondellgebäude besteht aus von außen nach innen aufbauenden, gestaffelten Ringmänteln aus einem Material mit Eigenschaften ähnlich wie Lkw-Gummireifen, die auf Außendrücke bis zu einem bestimmten Grad eine flexible Dehnungskraft aufweisen. Für die freien Ringspalten zwischen den einzelnen Ringmänteln sind Gasfüllungen vorgesehen, die die Eigenschaften der Ringmantelmaterialien ergänzen. Die Anordnung mehrerer Ringmäntel mit jeweils staffelartig abgestuften Durchmessern im Rondellgebäude ist um eine gedachte vertikale Achse angeordnet, wobei diese zentrifugenartig rotieren, um dadurch die ringsum einwirkenden Außendrücke auf das Rondellgebäude stufenweise abzubauen. Zusätzlich ist eine kegelartige Spitzdachkonstruktion zum Abbau der Außendrücke auf den Dachkegel aufgebaut, für die ein spezielles Druckwerteabbauschema auf der Basis der jeweiligen Verhältnisse von Kegelhöhe zum Kegeldurchmesser vorgesehen ist. Der Dachkegel ist stufenweise aus mehreren Dachschichtringen aufgebaut, wobei diese dichtungsartig ineinandergreifen und aneinander befestigt sind. Dabei sind die Dachschichtringe so ineinandergeschichtet und über Dichtungen verklinkt, dass mehrere Dachtringe ins Innere des Rondellgebäudes hereingesenkt bzw. wieder herausgeklappt werden können, wobei die Bildung zusätzlicher Öffnungen für das Einrasten von externen Explorations- und/oder Erdölförderfunktionsteilen in das Rondellgebäude vorgesehen ist. Die Erfindung ermöglicht ferner, dass die extern eingebrachten und/oder installierten Funktionsteile an Funktionsteile innerhalb des Rondellgebäudes anklinkbar und/oder von diesem wieder abnehmbar ausgebildet sind. Je nach Status der jahreszeitlich alternativ wechselnden, gefrorenen oder geschmolzenen Eisflächen der Meeresoberfläche sind die Funktionsteile präparierbar zur Anbindung bzw. zum Abkoppeln dieser externen Funktionsteile der Erdöl-Plattformen der Meeresoberfläche und den Einlass in das Rondellgebäude über die Dachkegeldurchlaßvorrichtungen ausgestaltet. Vorgesehen sind dafür jeweils Verbindungseinrichtungen, die mittels trichterartigen Ausformungen die Dichtigkeit des Kegeldaches bei Durchschub von externen Komponenten herstellen.The invention will be explained below using an exemplary embodiment. The sea depth laboratory according to the invention is positioned directly on the seabed, which is to be investigated and promoted from the oil / natural gas. Disadvantageous for the construction of a functional building on a seabed at depths of 100 or 200 meters below the water level is the high water pressure at such depths. The sea depth laboratory according to the invention is designed as a Rondellgebäude and is adapted to the seabed. The rondel building consists of externally inwardly staggered ring coats of a material similar to truck tires which to a certain degree have a flexible expansion force on external pressures. For the free annular gaps between the individual ring jackets, gas fillings are provided which supplement the properties of the ring jacket materials. The arrangement of several ring coats, each with graded graded diameters in Rondellgebäude is arranged around an imaginary vertical axis, which rotate centrifuge, thereby gradually reduce the surrounding external forces acting on the Rondellgebäude gradually. In addition, a cone-like pointed roof construction for reducing the external pressures on the roof cone is constructed, for which a special Druckwerteabbauschema provided on the basis of the respective ratios of cone height to the cone diameter. The roof cone is built up gradually from several roof layer rings, which are sealingly interlocked and secured together. In this case, the roof layer rings are so stacked and latched via seals that several roof rings can be sunk into the interior of the Rondellgebäudes or folded out again, with the formation of additional openings for the engagement of external exploration and / or Erdölörderfunktionsteilen is provided in the Rondellgebäude. The invention further makes it possible for the externally introduced and / or installed functional parts to be latchable to functional parts within the circular building and / or to be detachable again from this. Depending on the status of the seasonally alternatively changing, frozen or molten ice surfaces of the sea surface, the functional parts are preparable for connection or decoupling of these external functional parts of the oil platforms of the sea surface and the inlet in the Rondellgebäude configured via the Dachkegeldurchlaßvorrichtungen. Provided for this purpose are each connection devices that produce the tightness of the conical roof with passage of external components by funnel-like formations.

Claims

Marine depth laboratory for natural gas and oil exploration and extraction on the seabed, which is designed as anchorable with the seabed and connectable with external facilities functional building, characterized in that - as a functional building a Rondellgebäude is provided, which - an outer jacket assembly of several staggered ring coats of different diameters, which are aligned centrally around a Rondellgebäude central axis, - contains a roof cone, wherein for the roof cone Druckwerteabbauschema incorporating the proportions of the respective cone diameter and the cone height is provided as a material for the staggered ring coats, a material having properties similar to rubber is provided - is provided for the ring coats each have a rotary drive, wherein the ring coats are arranged to rotate centrifuge.

Marine depth laboratory according to claim 1, characterized in that an expansion-limiting mechanism is provided for the free annular gaps between the annular shells, wherein in the annular gaps, a gas filling is present.

Marine depth laboratory according to claim 1 or 2, characterized in that Dachschichtringelemente are formed on the roof cone.

Marine depth laboratory according to one of the preceding claims, characterized in that the Dachschichtringelemente layered into each other and are sealingly latched and secured.

Marine depth laboratory according to one of the preceding claims, characterized in that the individual Dachschichtringelemente into the interior of the Rondellgebäudes in and out are designed to fold out.

Marine depth laboratory according to one of the preceding claims, characterized in that functional parts within the Rondellgebäudes are latchable and / or removable designed.