DE1930631A1

DE1930631A1 - Verfahren zum Verbinden von Unterwasser-Rohrleitungen

Info

Publication number: DE1930631A1
Application number: DE19691930631
Authority: DE
Inventors: Hammett Dillard Starr
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1968-06-20
Filing date: 1969-06-18
Publication date: 1970-01-08
Also published as: DE1930631B2; US3517520A; NL162191B; DK134248B; NL6909269A; NO126813B; NL162191C; GB1260356A; FR2011287A1; DE1930631C3; JPS4922005B1; DK134248C

Description

DR. ING. F. WTJESTHOFF 8 MÜNCHEN 9O

DIPL. ING. G. PULS , SCHWEIGEHSTHASSE 8 DR.E.V.PEOHMANN τ*ΐ.χ«·οιτ SS οβ ei

DR. ING. D. BEHRENS itueiuHHuiiESBit

PATßNTAHWiLTE

1A-56 387

Beschreibung zu der Patentanmeldung

SHEIL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ N.T. ,

Haag, Niederlande

betreffend Verfahren zum Verbinden von Unterwasser-Rohrleitungen.

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Verfahren zum Verlegen von Rohrleitungen unter Wasser und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Anschließen bzw. Verbinden von Unterwasser-Rohrleitungen.

Beim Verlegen von Rohrleitungen unter Wasser ist es schwierig, die Rohrleitungen genau in die richtige Lage zu bringen und sie anzuschließen bzw· zu verbinden« Wenn die Rohrleitungsabsehnitte an Kranen oder dergleichen aufgehängt sind, müssen diese Arbeiten entweder von !Tauchern ausgeführt werden, oder man muß sie von der Wasseroberfläche aus im Wege der Fernbetätigung durchführen, oder man kann die Rohrabschnitte an der Wasseroberfläche zusammensetzen und sie dann an der gewünschten Stelle zum Boden des Gewässers herablassen. Zur Handhabung von Rohrleitungen mit großen Abmessungen würde man zahlreiche Taucher benötigen, die unter schwierigen Bedingungen zu arbeiten hätten; die erwähnte Fernbetätigung ließe sich in der Praxis nur bei geringen Wassertiefen anwenden.§ in Jedem Fall wird Jedoch die Durchführung der Arbeiten durch starken Seegang oder Strömungen erschwert· Wenn aan Rohr-

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BAO ORIGfNAl.

leitungsabschnitte an der Wasseroberfläche miteinander verbinden würde, würde es einfacher sein, die Verbindungsstellen einwandfrei abzudichten, doch wenn eine solche zusammengesetzte Bohrleitung im Wasser herabgelassen wird und möglicherweise auf einer unebenen Bodenfläehe angeordnet wird, wurden in den meisten Fällen sowohl die Verbindungsstellen als auch die Bohre selbst beschädigt werden·

Seit vielen Jahren werden Arbeiten durchgeführt, um k in Küstennahe unter dem Meeresboden vorhandene Lagerstätten von Erdöl und Erdgas aufzufinden und aus ihnen Erdöl und Erdgas zu gewinnen, doch beschränkt sich diese Tätigkeit im wesentlichen auf geringe Wassertiefen· Im Hinblick darauf, daß solche Arbeiten neuerdings in größeren Wassertiefen durchgeführt werden sollen, besteht die Notwendigkeit der Schaffung zuverlässiger Verfahren zum Verbinden von Bohren in Wassertiefen von etwa 500 m und mehr·

Ba sich die Arbeitsstellen in vielen Fällen in Wassertiefen befinden, in denen Taucher nicht arbeiten können, oder bei denen der Einsatz von Tauchern unwirtschaftlich ist, müßte man relativ komplizierte Fernbetätigungs- und Überwachungseinrichtungen schaffen, die in Verbindung mit den bis jetzt gebräuchlichen Schweißgerf ahren die Erzielung brauchbarer Ergebnisse gewährleisten· Solche komplizierte Pernbetätigungs- und Überwachungseinrichtungen bedingen jedoch nicht nur hohe Anschaffungskosten, sondern sie lassen sich auch nur mit einem hohen Kostenaufwand im betriebsfähigen Zustand halten·

Die Erfindung sieht nunmehr ein Verfahren zum Verlegen von Bohrleitungen zwischen in Küstennahe unter Wasser angelegten Tiefbohrungen und ebenfalls unter Wasser angeordneten SammelStationen oder Förderanlagen vor, bei

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dem ein Rohrleitungsabschnitt zwischen einer Tiefbohrung ■und einer Positions~Markie:rungsvorriehtung verlegt wird, bei dem femer eine Rohrleitung an die Sammelstation bzw. die Fördervorrichtung angeschlossen und so angeordnet wird, daß sich die Enden der beiden Rohrleitungen überlappen, und bei dem dann der Überlappungsabschnitt durchschnitten wird, woraufhin die benachbarten Enden der Rohrleitungen auf dem Meeresboden im Wege der Fernsteuerung miteinander verbunden werden·

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläuterte

Fig. 1 veranschaulicht in einer synoptischen Darstellung ein bevorzugtes Verfahren nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt schematisch ebenfalls in einer synoptischen Darstellung eisen ersten Arbeitsschritt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens«

Fig. 3 ist eine schematische @jf®©ptisohe Darstellung eines zweiten Arbeitsschritts zim Darehfuhren des Verfahrens nach der Erfindung.

Fig. 4 zeigt schematisch in einer synoptischen Darstellung einen dritten Arbeitsschritt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens·

Fig. 5 zeigt in einem größeren Maßstab eine Bojenanordming zum Markieren der Lage eines Endes einer Rohrleitung·

Fig. 6 veranschaulicht in einer schematischen Seitenansicht ein bevorzugtes Verfahren zum Herablassen einer Vorrichtung zum Verbinden zweier Rohrleitungen zum Meeresboden.

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In Fig. 1 erkennt man eine schwimmfähige Bohranlage e ein Fahrzeug oder eine Plattform 1 in der Position, die sie nach der Fertigstellung einer Unterwasser-Produktionstiefbohrung 2 einnimmt. Natürlich könnte der Bohrlochkopf der Tiefbohrung 2 sowohl über der Wasseroberfläche als auch unter Wasser angeordnet sein· Ferner ist ein Unterwasserstandrohr 3 vorgesehen, das die Bohrplattform 1 auf bekannte Weise mit dem Kopf 4 der Tiefbohrung verbindetο Nach der Fertigstellung der Tiefbohrung wird ein Teil einer Rohrleitung 5 an. den Bohrlochkopf 4 angeschlossen. Das freie Ende 6 der Bohrleitung 5 wird mit einem Führungsseil 7 verbunden, das an einer Boje 8 befestigt ist, mittels deren die Lage der Bohrleitung 5 auf dem Meeresboden markiert wird. Das Führungsseil 7 kat aus noch zu erläuternden Gründen eine vorbestimmte Länge.

Die Position einer Unterwasser-Sammelstation bzw· einer Fördereinrichtung 9 wird mit Hilfe einer mit der Station 9 durch ein Führungsseil 13 verbundenen Boje 12 markiert. Natürlich können gegebenenfalls weitere Sammelleitungen 11 von der Sammelstation 9 zu anderen Tiefbohrungen führen, von denen in Fig. 2 nur eine dargestellt ist. Gemäß Fig. 1 bis 4 sind sowohl die Sammelstation 9 als auch der Bohrlochkopf 4 auf dem Meeresboden 14 angeordnet«

Gemäß Fig. 2 können mit Hilfe der schwimmenden Plattform 1 mehrere Tiefbohrungen, z.B. die beiden Tiefbohrungen 2 und 15, fertiggestellt werden, bevor mit den Arbeiten zum Verlegen und Verbinden der Bohrleitungen begonnen wird. Gemäß Fig. 2 umfaßt die Tiefbohrung 15 einen Bohrlochkopf 16, einen Teil einer an den Bohrlochkopf angeschlossenen Bohrleitung 17 sowie eine durch iin Führungsseil 19 mit dem freien Ende 20 der Eohrleitung 17 verbundene Boje 18.

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Gemäß Pig. 2 dient bei der Ihirchfülirung von Arbeiten unter Wasser ein zum Verlegen von Rohrleitungen benutzter Kann 22 dazu, mehrere Tiefbohrungen anzuschließen. Jede Arbeitsfolge zum Anschließen einer Tiefbohrung umfaßt allgemein Maßnahmen, um eine Bohrleitung herabzulassen, diese mit der Sammelstation bzw. der Fördereinrichtung 9 zu verbinden und sie bis zu der Boje zu verlegen, die die Lage des Endes der vorher an den betreffenden Bohrlochkopf angeschlossenen Bohrleitung markiert· Hierbei bewegt sich der Kahn zum Verlegen der Bohrleitung annähernd in der Sichtung, in der sich der an den Bohrlochkopf angeschlossene Teil der Bohrleitung erstreckt.

Genauer gesagt wird von dem Kahn 22 aus ein Rohrleitungsabschnitt 23 herabgelassen, der auf bekannte Weise im Wege der Fernbetätigung mit der Fördereinrichtung bzw· der Bammel station 9 verbunden wird, deren Lage durch die Boje 12 markiert ist·

Mit Hilfe des Kahns 22 wird die Bohrleitung 23 in die Nähe der die Lage des Endes der Bohrleitung 5 bezeichnenden Boje 8 gebracht. Sobald der Kahn 22 diese Position erreicht hat, wird das freie Ende der Bohrleitung 23 so vorbereitet, daß es unter Wasser mit dem freien Ende 6 der Bohrleitung 5 verbunden werden kann· Hierbei wird gemäß Fig. 3$ 4 und 6 mit dem freien Ende der Bohrleitung eine Vorrichtung 24 verbunden, die es ermöglicht, Schneidarbeiten ausführen, die Bohrleitungen aufeinander auszurichten und die Leitungen miteinander zu verbinden·

Gemäß Fig. 5 wird durch die an den Bohrlochkopf 4 angaschlossene Unterwasser-Bohrleitung 5 eis. sogenannter Holck 7a hindurchgeschickt. Me Bohrleitung 5 ruht auf dem Meeresboden 14, und eine Verschlußvorrichtung, *.B. der Molch 7&» ist so auegebildet, daß sie es ermöglicht, das freie Ende der Bohrleitung 5 xu verschließen und ein

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Drahtseil 7 freittigeben, an dem die Boje 8 befestigt ist. Das Drahtseil 7 wird dann von einem Hilfsfahrzeug 25 aufgenommen und gespannt, z.B. mit Hilfe einer Seilrolle und eines Gegengewichts 26 oder einer Unt erwas serbo je, um eine geradlinige Führung zu dem Ende 6 der Bohrleitung 5 auf dem Meeresboden herzustellen. Gegebenenfalls kann auch der Kahn 22 hierzu benutzt werden. Es sei bemerkt, daß es gemäß der Erfindung nicht unbedingt erforderlich ist, einen solchen Bohrleitungsmolch 7a durch die auf dem Meeresboden liegende Eohrleitung 5 bindurchzus chicken«, Viel-" mehr kann man jede beliebige Vorrichtung, die es ermöglicht, das Leitungsende 6 mit einer Boje zu verbinden, an der Bohrleitung 5 zn befestigen, wenn diese auf dem Meeresboden verlegt wird. Beispielsweise würde eine einfache anschweißhare Kappe mit einem Ring in fällen genügen, in denen das freie Ende der Unterwasserrohrleitung abgeschnitten werden soll· Die Verwendung eines Molches ist in Fällen erforderlich, in denen nicht vorauszusehen war, daß man eine Boje benötigen würde, und in denen das Ende der Bohrleitung zur Beseitigung von Beschädigungen nicht ohne weiteres zugänglich ist·

Dann wird das freie Ende der Bohrleitung 23 an der " Handhabungs- und Verbindungsvorrichtung 24 befestigt. Dae Führungsseil 7 wird durch die Vorrichtung 24 hindurchgeführt. Auf diese Weise kann die durch Führungsseile 28 und 29 mit Winden 22a und 22h verbundene Vorrichtung 24 so zum Meeresboden 14 herabgelassen werden, daß sie in der Nähe der Bohrleitung 5 angeordnet sind. Mit der Vorrichtung 24 sind auf dem Kahn 22 vorgesehene Steuervorrichtungen 27 verbunden. Wenn die Winden auf dem Kahn 22 die Eohrleitung 23 zusammen mit der Vorrichtung 24 zum Ende der auf dem Meeresboden 14 liegenden, an den Bohrlochkopf angeschlossenen Bohrleitung 5 herablassen, gleitet die Vorrichtung 24 somit längs des Führungsseils 7 nach unten« Bei diesem in Fig. 4 gezeigten Stadium ve rl au-

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fen die benachbarten Abschnitte der Rohrleitungen 5 23 parallel zueinander, und sie überlappen sich innerhalb der Vorrichtung 24. Im Wege der Fernbetätigung wird der überstehende Teil mindestens einer der beiden Rohrleitungen so abgeschnitten, daß die Stirnfläche der Rohrleitung im wesentlichen in der gleichen senkrechten Ebene liegt wie das freie Ende der anderen Rohrleitunge Beispielsweise wird das Ende der Rohrleitung 5 abgeschnitten, und dann wird das zugeschnittene Ende in Fluchtung mit dem freien Ende der anderen Rohrleitung 23 gebracht, wie das vorher in der Vorrichtung 24 in eine bestimmte Lage gebracht wurde; hierauf werden die einander benachbarten Leitungsende im Wege der Fernbetätigung miteinander verbundene

Vorzugsweise wird die an den Bohrlochkopf 4 angeschlossene Rohrleitung 5 im Wege der Formbetätigung erfaßt, zugeschnitten, fertigbearbeitet und in Fluchtung mit dem freien Ende der Rohrleitung 23 gebracht, um dann mit dieser Rohrleitung ebenfalls im Wege der Fernbetätigung ver-, bunden zu werden.

Die Vorrichtung 24 zum Ausrichten, Zuschneiden und Verbinden der Rohrleitungen wird dann von den beiden Leitungen gelöst und mit Hilfe der Seile 28 und 29 hochgezogen, und ein ähnliches Verfahren wird angewendet, um die Rohrleitung 17 von dem Kahn 22 aus mit einer weiteren Rohrleitung zu verbinden. Auf diese Weise ist es ohne Schwierigkeiten möglich, mehrere Tiefbohrungen an eine Sammelstation oder Fördereinrichtung anzuschließen. Entsprechend kann man dieses Verfahren auch anwenden, um eine Fördervorrichtung an eine Sammelstation oder umgekehrt anzuschließen« Weiterhin ist das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar, wenn beschädigte Rohrleitungen repariert werden müssen· . _; ,-

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Es sei bemerkt, daß für die Herstellung von Leitungsverbindungen unter Wasser verschiedene Verfahren zur Verfugung stehen,, Beispielsweise ist es ohne weiteres möglich, in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren das Widerstandsstumpfschweißverfahren anzuwenden« Hierbei könnte man das freie Ende der Bohrleitung 23 mit einer in einem geeigneten Behälter angeordneten Einrichtung versehen, die z.B. eine Fernsehkamera umfaßt, mittels deren das Ausmaß der Überlappung der zu verbindenden Rohrleitungen ermittelt werden kann. In diesem Fall könnte ψ der überstehende Teil oberhalb der Wasseroberfläche mit Hilfe einer bekannten Vorrichtung abgeschnitten und das freie Ende der Bohrleitung 23 in der erforderlichen Weise vorbereitet werden, woraufhin die ganze Vorrichtung herabgelassen wird, bis sie zur Anlage an der Bohrleitung 5 kommt, so daß die Bohrleitung 23 dann mit der Leitung 5 verbunden werden kann· Die Bohrleitungen 5 und 23 können auch mit Hilfe des Lichtbogenschweißverfahrens oder des autogenen Schweißverfahrens verbunden werden.

Zwar wurde die Erfindung insbesondere bezüglich des Verbindens von Bohrleitungen beschrieben, doch sei bemerkt, daß sich das erfindungsfeemäße Verfahren ebenso gut anwen-) den läßt, um andere geformte Bauteile, z.B. Stangen oder Platten, miteinander zu verbinden·

Patentansprüche: 90988 2/1269

Claims

8 MÜNOHBN 9O SCKWEIG-EHSTHASSE S TSCLKFOH 22 06 51 TELEOBAMM ADBJSSSE 1 T ntioan 1A-56 58? PAIENTANSPEtJCHE

1. "Verfahren, um unter Wasser zwei Rohrleitungen mit Hilfe einer Röhrleitungs-Handhabungs- und -Verbindungsvorrichtung miteinander zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Führungsseil am freien Ende der ersten der beiden Rohrleitungen befestigt, wird, daß dieses Führungsseil gespannt wird, damit eine genau zu der unter Wasser angeordneten ersten Rohrleitung führende Führung zur Verfügung steht, daß die zweite Rohrleitung in die Nähe der unter Wasser liegenden ersten Rohrleitung gezogen wird, daß die zweite Rohrleitung in einer vorbestimmten unveränderlichen Stellung an der Handhabungs- und Verbindungsvorrichtung befestigt wird, daii die Handhabungs- und Verbindungsvorrichtung mit dem gespannten Führungsseil verbunden wird, und daß die Handhabungs- und' Verbindungsvorrichtung längs des gespannten Führungsseils herabgelassen wird, um die zweite Rohrleitung so herabzulassen, daß sie die erste Rohrleitung überlappt·

2. Verfahren nach Anspruch .1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlappungsabschnitt einer der beiden Rohrleitungen an einem solchen Punkt abgeschnitten wird, daß die Schnittebene in wesentlichen in der gleichen senkrechten Ebene liegt wie das benachbarte Ende der anderen Rohrleitung, daß das zugeschnittene Ende der einen Rohrleitung gleichachsig mit dem benachbarten Ende der anderen Rohrleitung angeordnet wird, und daß das zugeschnittene Ende der einen Rohrleitung mit dem benachbarten

Ende der anderen Rohrleitung verbunden wird, um die beiden Rohrleitungen miteinander zu verbinden.

3. Verfahren, um unter Wasser zwei unter Wasser angeordnete Rohrleitungen miteinander zu verbinden, wobei eine der Rohrleitungen an eine produzierende Tiefbohrung und die andere Rohrleitung an eine Sammelstation angeschlossen ist, und bei dem eine Handhabungs- und Verbindungsvorrichtung zum Verbinden der beiden Rohrleitungen benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

P die tlnterwasserposition der an die produzierende Tiefbohrung angeschlossenen ersten Rohrleitung so markiert wird, daß die Markierung an der Wasseroberfläche sichtbar ist, daß die zweite, an die Sammelstation angeschlossene Rohrleitung so verlegt wird, daß ihr Ende dem Ende der ersten Rohrleitung benachbart ist, daß am freien Ende der zweiten Rohrleitung eine Handhabungs- und Verbindungsvorrichtung in einer vorbestimmten unveränderlichen Stellung befestigt wird, daß diese Vorrichtung so herabgelaesen wird, daß sie in betriebsmäßigen Eingriff mit dem freien Ende der ersten Rohrleitung kommt, wobei das freie Ende der zweiten Rohrleitung das benachbarte Ende der

. , ersten Rohrleitung überlappt, daß der Überlappungsteil der ersten Rohrleitung so abgeschnitten wird, daß die Schnittfläche im wesentlichen in der gleichen senkrechten Ebene liegt wie das freie Ende der zweiten Rohrleitung, daß das zugeschnittene Ende der ersten Rohrleitung gleichachsig mit dem freien Ende der zweiten Rohrleitung angeordnet wird, und daß das zugeschnittene Ende der ersten Rohrleitung mit dem freien Ende der zweiten Rohrleitung verbunden wird, um die beiden unter Wasser angeordneten Rohrleitungen miteinander zu verbinden·

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4o Verfahren nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet , daß der Arbeitsschritt zum Markieren der Unterwasserposition der ersten Rohrleitung Maßnahmen umfaßt, um ein sich zur Wasseroberfläche erstreckendes gespanntes Führungsseil an der ersten Rohrleitung zu befestigen, und daß das gespannte Führungsseil vor dem Herablassen der Vorrichtung durch die Vorrichtung hindurchgeführt wird.

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