DE1933115A1

DE1933115A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden einer Gas- oder Fluessigkeitsleitung mit einer Unterwasseranlage

Info

Publication number: DE1933115A1
Application number: DE19691933115
Authority: DE
Inventors: Gentry Larry Lee; Roesky Ralph Robert; Hopkins John Wentworth
Original assignee: Lockheed Aircraft Corp
Current assignee: Lockheed Martin Corp
Priority date: 1968-07-01
Filing date: 1969-06-30
Publication date: 1970-02-05
Also published as: DE1933115B2; FR2012095A1; DE1933115C3; JPS4826563B1; NL163295B; NL163295C; NL6910100A; US3482410A; BE735453A; GB1237816A

Description

Lockheed Aircraft Corporation, Burbank, Calif./USA

Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden einer Gas- oder Flüssigkeitsleitung· mit einer Unterwasseranlage

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum ferngesteuerten Anschluß einer Gas- oder' Flüssigkeitsleitung an eine Unterwasseranlage, z.B. eine Erdölbohranlage. Die Ausrüstung der Unterwasser anlage umfaßt sowohl den Kupplungsmechanismus zur Herstellung der Verbindung mit der Leitung als auch die Kupplungshilfsapparatur, die zusammen mit dem Kupplungsmechanismus zur Anwendung kommt.

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Schon seit Jahren werden von auf dem Meeresboden verankerten stationären Plattformen, von vorübergehend auf dem Meeres-, boden liegenden oder auf dem Wasser schwimmenden Schuten weitab vom festen Land Bohrungen vorgenommen. Unabhängig von der Art des Bohrvorganges selbst werden die meisten Bohrungen so fertiggestellt, daß sich das äußerste Rohr der Bohrung vom Meeresboden aus bis zu einem Punkt über der Wasseroberfläche erstreckt, wo dann zur Kontrolle der Förderung der Bohrung ein Bohrkopf oder "Tannenbaum" errichtet wird.

Über die Wasseroberfläche ragende Bohrköpfe haben vor allem den Nachteil, daß sie. die Schiffahrt in der Nähe der Bohrung t gefährden. Überdies sind solche Bohrköpfe bei Errichtung in salzhaltigem Meerwasser mit ihrer aus dem Wasser ragenden Konstruktion der Korrosionswirkung von Salzwasser und Luft ausgesetzt. Andererseits bietet ein aus dem Wasser ragender

Bohrkopf den Vorteil, daß sich die Steuer- und Überwachungsteile des Bohrkopfes einfach anbringen und von einer Bedienungsperson auf einer Plattform der Bohrkopfkonstruktion warten lassen.

In jüngerer Zeit wurden Verfahren und Vorrichtungen entwickelt, bei denen nach Fertigstellung der Erdöl— oder Erdgasbohrung der Bohrkopf unter der Wasseroberfläche, vorzugsweise auf dem Meeresboden, angeordnet wird. In der Praxis ) liegen diese Bohrköpfe häufig in so großer Wassertiefe, daß sie von einem Taucher nicht mehr einfach und sicher bedient werden können. Die Verbindung von Gas- oder Flüssigkeitsleitungen mit solchen Bohrköpfen führt somit zu Schwierigkeiten, die sich mit der gegenwärtig- üblichen Bohrausrüstung nicht auf befriedigende Weise bewältigen lassen.

Die Schwierigkeiten beim Anbringen von Leitungen an Unterwasseranlagen, die in sehr tiefem Wasser liegen, entstehen vor allem durch den dabei wirkenden hohen Wasserdruck, durch die erforderliche Ausrichtung der zusammengehörenden Kupplungshälften an den Anschlußstellen-und durch die Handhabung

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großer Rohrlängen aus der Ferne. Dazu kommen noch die übrigen Probleme, denen man sich immer beim Absenken von Gas- oder Flüssigkeitsleitungen auf den Grund relativ tiefer Gewässer gegenübersieht. Die Handhabung großer, in das Wasser eingetauchter Rohrlängen wird vor allem durch die Masse der Rohre und die aus der Ferne durchzuführende Bedienung erschwert. Besonders schwierig ist das Absenken sehr großer Rohrlängen, wenn eine direkte Verbindung mit einer tief unter Wasser befindlichen Unterwasserstation hergestelltverden soll, da es in der Praxis fast unmöglich ist, die bis zur Unterwasserstation erforderliche Rohrlänge.exakt zu ermitteln.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verbinden einer Gas- oder Flüssigkeitsleitung mit einer in tiefem Wasser befindlichen Unterwasseranlage werden die geschilderten Schwierigkeiten vermieden.

Zur ausführlichen Darstellung der weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Es zeigts

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Art und Weise, wie mittels einer Ziehleine eine Verbindung zwischen einer oder mehreren Unterwasseranlag en und einer Überwasserstation hergestellt werden kann,

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnelnde Ansicht eines Ausführungsbeispieles zur Herstellung einer Leitungsverbindung zwischen zwei Unterwasseranlagen,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Wand einer Unterwasseranlage mit einer Auftriebskapsel (schwimmfähiger Spund), die vor dem Ausstoßen aus der Unterwasseranlage als wasserdichter Abschluß wirkt,

Fig. k eine der Fig. 3 gleichende Darstellung mit weiteren Einzelheiten der Unterwasseränlage,

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Fig. 5 eine Schnittansicht der Mittel zum Ausstoßen der Kapsel und einer Packung zur Aufnahme der Gas- oder Flüssigkeitsleitung, die an der Innenseite einer Zugangsöffnung in der Wand der Unterwasseranlage befestigt ist, ^v -- -

Fig. 6 bzw. 7 ein an der Leitung angebrachtes Ziehwerkzeug während seiner Bewegung in die Zugangsöffnung, wobei die Zuordnung zwischen verschiedenen kritischen Flächen des Ziehwerkzeuges und der Fläche der Zugangsöffnung erkennbar ist,

Fig. 3 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 7 des Ziehwerkzeuges mit daran befestigter Leitung, nachdem es in die Zugangsöffnung der Unterwasserstation eingeführt ist und

Fig. 9 eine Schnittansicht des kompletten abgedichteten Leitungsanschlusses, wobei Produktionsleitungen erkennbar sind, die im Inneren der Unterwasseranlage mitder Gas- oder Flüssigkeitsleitung verbunden sind.

Bei den in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung schwimmt auf dem Wasser 21 über der bzw. den Unterwasser-Stationen als Bedienungsetat ion eine Schute 23.

Man erkennt in den Fig. 1 und 2 zwei Unterwasserstationen 25 und 27. Die Unterwasserstation 25 ist als Bohrkopfzelle und die Unterwasserstation 27 als zentrale Rohrverteilungsstation oder Sammel- und Trennstation für Erdölprodukte ausgeführt. Die Schute 23 «nthält einen Vorrat an Gas- oder.Flüssigkeitsleitungen, die zur Verbindung zwischen den Unterwasserstationen 25 un-d 27 oder zwischen einer dieser Unterwasserstationen und der schwimmenden Schute verwendet werden. Als typisches Beispiel ist die Verbindung mittels einer Gas- oder Flüssigkeitsleitung zwischen der Bohrkopfzelle 25 und der¹ zentralen Rohrverteilung 27 dargestellt, wobei das Erdöl in ' der zentralen Rohrverteilung aufbereitet wird. Die Erdölprodukte gelangen dann zu einer Sammelstation (beispielsweise

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eine Plattform oder eine andere nicht gezeigte Konstruktion) an der Wasseroberfläche, und zwar mittels einer weiteren leitungsverbindung zwischen der zentralen Rohrverteilung 27 und^der Oberflächenstation.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß im Inneren der beiden Unterwasserstationen 25 und 27 vorzugsweise Atmosphärendruck herrscht. Dies ist erforderlich, da beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung die beiden Stationen die Voraussetzungen dazu bieten sollen, daß eine oder mehrere Bedienungspersonen sich während längerer Zeit im Inneren der Stationen aufhalten und verschiedene, im folgenden beschriebene Bedienungsarbeiten ausführen können.

Vom Oberteil einer Unterwasserkapsel 26 und einer zugehörigen Kammer 2k für den Personentransport zur Rohrverteilung 27 führen Verbindungsleitungen 29» 31 und 33 zur Versorgung der Unterwasserstation mit Luft sowie für elektrische und für Hydraulikanschlüsse nach oben zu der Bedienungsstation 23· Ähnliche Verbindungen können zur Unterwasserstation 25 bestehen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung soll ein ganzer Vorgang nun unter Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschrieben werden. Zunächst wird von einer der Unterwasserstationen, beispielsweise der Bohrkopfzelle 25t ein schwimmfähiger Spund 35 abgelöst. An diesen Schwimmkörper ist eine leichte Leine 81, (vorzugsweise aus Nylon) angebracht, die während des Aufstieges des Schwimmkörpers zur Wasseroberfläche aus der Bohrkopfzelle nachgelassen.wird und schließlich vom Personal auf der Schute 23 ohne weiteres eingeholt werden kann.

Die 'Leine 81 ist am hinteren Ende mit einem Seil 101 verbunden, das an die Wasseroberfläche gezogen wird und dann am Vorderende eines Ziehwerkzeuges 113 oder 113' für Gas- oder Flüssigkeitsleitungen befestigt wird. Das Hinterende des Ziehwerkzeuges ist an der Leitung angebracht, die von der

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Schute 23 aus im Wasser versenkt werden, soll.

Das in Fig. 1 gezeigte Seil 101, das von der Rohrverteilung 27 zur Schute 23 flihrt, zeigt das Stadium nach dem Verbinden des Seiles 101 mit dem Leitungsziehwerkzeug 113*md vor dem Absenken der Leitung von der Schute zu einer der Stationen 25 oder 27. Das Personal in den Unterwasserstationen 25 und 27 beginnt nun mit dem Aufwickeln der Leinen 101 und 101 ·, die mit den Leitungsziehwerkzeugen 113 und 113' verbunden sind, die wiederum, wie Pig. 2 zeigt, mit der Leitung 121 in Verbindung stehen.

In Fig. 2 sind die Leitungsziehwerkzeuge 113 und 113' an ein Ψ Stück Leitung 121 angeschlossen, die von beiden Unterwasserstationen eingezogen wird und dann zwischen diesen eine Leitungsverbindung herstellt. Die mit der Leitung 121 vertundenen Schwimmkörper 43 dienen zum Verlangsamen des Absenkens der Leitung und verhindern ein Knicken, Verschmutzen oder andere Beschädigung, die beim freien Fall auf den Meeresgrund eintreten könnte« Zur zusätzlichen Steuerung beim Herablassen können Sicherheitsieinen kh an der Leitung 121 vorgesehen werden.

Wenn die Leitungsziehwerkzeuge 113 und 113' ihre Lage in den Unterwasserstationen eingenommen haben, können die Schwimmkörper k-3 abgetrennt werden. Das Abtrennen der Schwimmkörper oder anderer Geräte zum Steuern des Absenkens von der Leitung kann mittels explosiver Bolzen 45 erfolgen, die auf geeignete Weise (in Fig. 2 der Kürze halber nicht gezeigt) mit den hierzu erforderlichen elektrischen Einrichtungen verbunden sind. Die elektrischen Anschlüsse zum Ausführen dieses Vorganges befinden sich in den Unterwasserstationen 25 und/oder 27. In manchen Fällen kann es jedoch erwünscht sein, die Schwimmkörper an der Leitung zu lassen, um das Auswechseln der Leitung zu erleichtern, wenn diese nach längerer Zeit am Meeresgrund korrodiert oder auf andere Weise beschädigt wurde.

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Anstelle der Schwimmkörper können auch andere Vorrichtungen zum Verlangsamen beim Absenken der Leitung verwendet werden. Beispielsweise kann zur Unterstützung'des in Fig. 2 gezeigten Vorganges eine geeignete Winde mit Zugseil von der Schute 23 aus betätigt werden.

Im folgenden werden die konstruktiven. Details der Geräte und Vorrichtungen beschrieben, die bei dem zuletzt geschilderten Vorgang verwendet wurden. Die Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf die zentrale Rohrverteilung 27, gilt jedoch in gleicher Weise auch für die Bohrkopfzelle 25»

Wie man aus Fig. 3 erkennt, kann das äußere Gehäuse der Unterwasserstation 27 als doppelwandige Konstruktion ausgeführt sein. Das Gehäuse k9 besteht aus einer inneren Schale oder Wand 51 und einer äußeren Schale oder Wand 53 mit einer den Raum zwischen den beiden Wänden ausfüllenden Betonmasse 55· Zum Anschluß von Leitungen, die in das Innere der Rohrverteilung 27 bzw. aus ihr herauaführen_s sind eine oder mehrere Zugangeöffnungen 57 im Gehäuse k9 vorgesehen.

Die Zugangsöffnung 57 besitzt eine sich nach außen erweiternde Mündung 59» die das leichte und richtige Einführen in das Innere der Zugangeöffnung erlaubt. Der innere Abschnitt der Zugangsöffnung 57 ist mit einem Flansch oder einer Verlängerung 6l versehen, der bzw. die die Anbringung verschiedener Werkzeuge erleichtert.

In der Darstellung nach Fig. 3 befindet sich der Auftriebskörper 35 in der Zugangsöffnung 57· Eine Übergangsdichtung 63 zwischen der Außenseite des Schwimmkörpers 35 und der sich erweiternden Mündung 59 der Zugangsöffnung dient als erste Abdichtung, um ein Austreten von Wasser aus dem Inneren der "Zugangsöffnung 57 zu vermeiden. Eine zweite ringförmige Dichtung 65 liegt am rückwärtigen Teil des Schwimmkörpers 35 und verhindert zusätzlich das Eindringen von Wasser in die

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Öffnung 57· Außerdem versucht der Wasserdruck, die Schwimm- oder Auftriebskapsel in die Zugangsöffnung 57 zu drücken.

Von der Rückseite des Schwimmkörpers 35 geht eine Stange aus. Das hintere Ende der Stange 67 ist mit Gewinde versehen, und eine Mutter 69 hält die Stange ±1 ihrer Lage gegenüber einem Blindflansch 71> der mit mehreren Schrauben 73 an die Planschlippe 61 der Zugangsöffnung 57 geschraubt ist. Die Zugangsöffnung 57 ist somit gegenüber dem Inneren der Rohrverteilung 27 abgedichtet.

Die Fig. 3, k und 5 zeigen die Vorgänge zum Ausstoßen des Schwimmkörpers 35 aus der Unterwasserstation 27, damit er von der Schute 23 an der Wasseroberfläche aufgenommen werden kann. Hierzu wird zunächst der Blindflansch 71 von der rückwärtigen Lippe 61 der Zugangsöffnung 57 abgenommen. Die auf die Stange 67 geschraubte Mutter 69 wird entfernt, ebenso die Schrauben 73 für die Befestigung des Blindflansches 71 an der Flanschlippe 6i« ■

Wie Fig. 4 zeigt, wird dann eine Abdicktpackung 75 in. den hinteren Abschnitt der Zugangsöffnung 57 eingesetzt und darin durch einen Sperring 77 gehalten, der in den äußeren Abschnitt der Zugangsöffnung 57 geschraubt ist.

In Fig.- 5 erkennt man eine hohle Kartusche 78 mit einer relativ kleinen Mittelbohrung 79» die auf die Stange 67 des Schwimmkörpers 35 aufgeschoben ist und in ihrer Lage auf dem Schwimmkörper durch die Mutter 69 gehalten wird, die auf die Stange 67 geschraubt ist. Die hohle Kartusche 78 enthält eine lose aufgewickelte Nylonleine, deren Ende 81 an der Rückseite der Kartusche herausgeführt ist. '

Ein Steuerventil 83 wird darauf mittels Schrauben 73, die durch die Flanschlippe 61 und die Vorderseite 85 des Steuer- ' ventile gehen, fest mit der Flanschlippe verschraubt. Das Steuerventil 83 ist mit einem vertikal verschiebbaren Steuer-

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element 87 versehen, das zwischen der Vorderseite 85 und einer Rückseite 89 des Steuerventiles eng geführt ist. Durch Drehen eines Handrades 91 kann eine Bedienungsperson das bewegliche Steuerelement 87 vertikal verschieben.

Anstelle des Steuerventiles 83 kann auch eine geeignete andere Absperrvorrichtung verwendet werden, die imstande ist, die Zugangsöffnung 57 freizugeben bzw. zu verschließen, beispielsweise ein Kugelventil.

Nach dem Verschrauben des Steuerventiles 83 mit der Flanschlippe 61 wird das herausragende Ende der Nylinleine 81 an einer Ösenschraube 93 befestigt, die ein Teil einer Seilfassung 95 bildet. Die Seilfassung 95 gehört zu der ganzen Aufnahmepackung 96 für die Gas- oder Flüssigkeitsleitung und wird während des Vorganges zu einem späteren Zeitpunkt mit dem Steuerventil 83 verbunden. Ein kurzes Stück'des Seiles 101, mit der Bezugsziffer 97 versehen, geht von der Rückseite der Seilfassung 95 durch den Haltespund 99. Der Haltespund kann sich auf dem Seil 101 nur zwischen der Seilfassung 95 und einer Seilklemme 103 bewegen. Das Seil 101 geht in Längsrichtung durch die ganze Leitungsaufnahmepackung 96 und ist mit einer nicht gezeigten normalen Seilwinde verbunden. Diese Seilwinde kann entweder in der zentralen Rohrverteilung 27 oder in der Personalkammer 26 angeordnet sein.

Nach dem beschriebenen Anbringen der Nylonleine 81 an der deilfassung 95 wird die gesamte Leitungsaufnahmepackung 96 mittels mehrerer Schrauben 104 an der rückwärtigen Platte 89 des Steuerventiles 83 angebracht. Zwischen dem Steuerventil 83 und der Leitungsaufnahmepackung 96 ist eine Dichtung 105 vorgesehen, die die Verbindung abdichtet.

Der Schwimmkörper ist nun zum Ausstoßen aus der Zugangsöffnung 57 der TJnterwasserstation 27 bereit, so daß er zur hfasseroberflache aufschwimmen und von der Schute 23 eingeholt werden kann. Das Ausstoßen des Schwimmkörpers 35 erfolgt durch

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Luft- oder Hydraulikdruck in einer Kammer 107 im Gehäuse 109 der Leitungsaufnahmepackung 96. Das Druckmittel wird in die Kammer 10? über einen geeigneten Durchlaß 111 im Gehäuse 109 eingeleitet. Die Druckmittelquelle ist nicht dargestellt. Als solche kann ein Druckluftbehälter in der Station 27 oder auch eine Druckversorgung von der Überwasserstation 23 aus dienen. In jedem Fall wird der Druck in der Kammer 107 solange gesteigert, bis er den Wasserdruck auf die Außenseite der Unterwasserstation 27 überwindet.

Nach dem Ausstoßen des Schwimmkörpers 35 aus der Unterwasserstation steigt dieser zur Wasseroberfläche 21 auf und wickelt dabei die Nylonleitung 81 ab. An der Wasseroberfläche wird der Schwimmkörper vom Personal der Schute 23 geborgen und die Nylonleine von der Seilfassung 95 getrennt. Diese Verfahrensstufe stimmt mit dem in Fig. 1 gezeigten Zustand überein, wo sich ein Drahtseil 101 von der Unterwasserstation 27 zur Überwasserstation oder Schute 23 erstreckt.

Vom Pasonal der Schute 23 wird der Haltespund 99 in das Vorderteil eines Leitungsziehwerkzeuges geschraubt.

Das Leitungsziehwerkzeug 113 enthält einen hinteren Abschnitt T 1-7, der mit e inem vorderen Abschnitt 115 mittels einer Schraubverbindung 11B und mehreren gegen Drehung gesicherten Muttern 119 verbunden ist. Der hintere Abschnitt 117 des Leitungsziehwerkzeuges ist mit einer oder mehreren Leitungen 121 versehen, die im Inneren des Elementes 117 durch Verschweißen, Stauchen oder einen, geeigneten anderen Befestigungsvorgang sicher gehalten sind.

Damit ist vor dem Eintreten in die Unterwasserstation 27 der vordere Abschnitt 115 des Leitungsziehwerkzeuges mit dem vorderen Ende des Drahtseiles 101 und der rückwärtige Abschnitt 117 des Werkzeuges 113 mit einer Anzahl Leitungen 121 verbunden.

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In diesem Stadium des Verfahrens wird vom Personal in der Unterwasserstation 27 mit dem Einziehen des Drahtseiles 101. begonnen. Nach dem Eintauchen des Ziehwerkzeuges 113 in das Wasser wird vom Personal der Schute mittels Kupplungselementen laufend die Leitungslänge vergrößert. Bei einer zweiten Verfahrenstechnik kann die Gas- oder Flüssigkeitsleitung relativ flexibel ausgeführt sein und wird in diesem Fall auf der Schute 23 lediglich in dem Maße abgewickelt, wie das Drahtseil in die Unterwasserstation 27 eingezogen wird. Bei einem weiteren Verfahren besteht die Leitung aus einem Stück vorgegebener Länge, das zuvor hergestellt, auf Druck geprüft und mit einem Schutzüberzug versehen wurde und das einen flexiblen Abschnitt aufweist, der es erlaubt, die vorbestimmt.e Länge zu vergrößern oder zu verkleinern. Der flexible und verlängerbare Abschnitt erleichtert den Einbau zwischen zwei nahe nebeneinandergelegenen Unter\irasserstationen, wobei ohne diesen flexiblen Abschnitt die Leitung nur eine geringe oder gar keine Flexibilität aufweisen würde. Wie bereits erwähnt, können abtrennbare Schwimmkörper h3 an den Leitungen 121 angebracht werden» um deren Absenkgeschwindigkeit zu verringern und um ein Knicken oder Verschmutzen der Leitungen zu vermeiden.

Beim Einziehen des Seiles 101 in die Unterwasserstation 27 passiert das Seil verschiedene bereits bekannte Vorrichtungen, die hier nur einer kurzen Erwähnung bedürfen. Vorgesehen ist ein Seilstripper 125 mit einer Notschließ- und -abdichtvorrichtung. Außerdem,ist ein normaler Seilsteuerkopf 127 vorhanden, der mit geeigneten Hydraulikpackungselementen u. dgl. vers ehe η ist.

Wenn sich das Leitungsziehwerkzeug 113 der Unterwasserstation 27 nähert, wird dessen vorderer Abschnitt 115 durch die auf der Wasserseite der Zugangsöffnung (Fig. 6) vorhandene, sich nach außen erweiternde Mündung 59 ohne Schwierigkeiten in die ZugangsÖffnung 57 eingeführt.

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In Fig. 6 ist das Leitungsziehwerkzeug 113 bereits ganz in der Nähe der Zugangsöffnung 57« Bei der Berührung mit der Unterwasserstation 27 kann der Fehlwinkel, wie Fig. 6 zeigt, ' 30 oder mehr betragen. _v

Das Seil 101 wird eingezogen, wodurch das Ziehwerkzeug 113 in den Bereich größeren Außendurchmessers der Zugangsöffnung 57 eintritt. Die vordere Außenfläche 222 des Ziehwerkzeuges 113 und die sich nach außen erweiternde Mündung 59 der Zugangsöffnung 57 erleichtern das anfängliche Eindringen des Ziehwerkzeuges. Der große Dur.chmesserunterschied zwischen dem vorderen^Durchmesser 222 des Ziehwerkzeuges 113 und dein Außendurchmesser 224 der Zugangsöffnung 57 schließt ein Pestgehen des Ziehwerkzeuges 113 bei diesem anfänglichen Eindringen aus .

Beim weiteren Einziehen des,Ziehwerkzeuges 113 in die Zugangsöffnung 57 kommt eine ringförmige Dichtung 145 am Andrückring i46 in Kontakt mit der sich nach außen erweiternden Mündung 59 (Fig. 7)· Zu diesem Zeitpunkt wird in den Punkten A und B ein Reaktionskräftepaar wirksam, das das Ziehwerkzeug 113 mit der Zugangsöffnung 57 ausrichtet. Je stärker der Zug in der Leine 1Q1 ist, um so stärker werden die ausrichtenden Kräfte A und B.

Das Ziehwerkzeug 113 geht dann in die abschließende, fluchtende Stellung, in vier die Ziehwerkzeugdichtung 1^5 und der Andrückring Vh 6 die innere Schulter 228 der Öffnung berühren, wie Fig. 7 zeigt. Das Ziehwerkzeug liegt mit seinen Durchmessern 229 und 230 in der Zugangsöffnung mit den Durchmessern 224 und 232. " ,

Wie man aus Fig. 5 und Fig. 8 erkennt, ist in der Kammer 107 der Leitungsaufnahmepackung 96 zum Ausrichten ein Spannschlüssel 1 29 mit e inem U-förmigen Gabelelement 131 vorhanden. Der Spannschlüssel 129 läßt sich mit einer Schraubanordnung, beispielsweise mit einem Handrad 133 mit einem axialen

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Drucklager 135 in Längsrichtung durch die Kammer 107 bewegen. Beim Drehen des Handrades 133 wird die Gewindebuchse 137 im Lagerelement 135 gedreht. Die Drehung der Büchse 137 ergibt eine Längsbewegung eines Gewindestabes 139» der eine Verlängerung des Spannschlüssels 129 bildet. Der Spannschlüssel 129 kann auch mittels einer anderen Technik in der Aufnahmepackung 96 hin- und herbewegt werden.

Das U-förmige Ende 131 des Spannschlüssels paßt in Schlitze l4i in der Nase bzw. dem vorderen Abschnitt '115 des Leitungsziehwerkzeuges 113 und dient dazu, das Leitungsziehwerkzeug gegenüber der Leitungsaufnahmepackung 96 sicher zu halten und genau auszurichten, nachdem das Werkzeug bis in die in Fig. 8 gezeigte Stellung eingezogen wurde.

Wenn das Leitungsziehwerkzeug 113 beim Einziehen des Seiles 101 die Mündung 59 der Zugangsöffnung 57 passiert, wird vom Personal in der Unterwasser st ation 27 das Handrad 133 gedreht und dadurch der Spannschlüssel 129 auf das Werkzeug 113 zubewegt. Nach Kontakt zwischen dem Spannschlüssel 129 und dem Leitungsziehwerkzeug 113 wird von einer Bedienungsperson ein Richtarm 1^3 solange gedreht, bis das ü-förmige Ende 131 des Spannschlüsseis 129 in die Schlitze i4i in dem Nasenabschnitt 115 des Ziehwerkzeuges greift. Der Spannschlüssel und der vordere oder Nasenabschnitt 115 werden dann in festen Eingriff mit dem Schlitz i4i gebracht, wodurch sich das Leitungsziehwerkzeug drehungssymmetrisch in der Leitungsaufnahmepackung 96 halten läßt.

Wasser, das beim Einziehen des Leitungsziehwerkzeuges 113 in die Zugangsöffnung 57 der Unterwasserstation 27 in die Kammer 107 eingedrungen ist, kann mittels der Durchgangsöffnung 111 abgelassen werden. Außerdem ist am hinteren Abschnitt 117 des Leitungsziehwerkzeuges 113 eine ringförmige Dichtpackung 1^5 vorharide'n, die mit einer Schulter in der Zugangs öffnung 57 zusammenwirkt und zwischen diesen Elementen eine flüssigkeitsdichte Verbindung ergibt.

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Gemäß Fig. 8 enthält die Dichtpackung 75 eine innere bewegliche Büchse 1^7 mit einer äußeren ringförmigen Schulter 149· Der Endabschnitt der inneren Büchse 1^7 ist mit einer relativ schweren und flexiblen Pufferdiehtung 151 versehen, die sich bei Anwendung einer geeigneten Klemmkraft seitlich.ausdehnt. Dadurch wird" die Büchse 1^7 mit der Pufferdichtung 151 fest in der Zugangsöffnung 57 gehalten.

Nach der Absicherung des Leitungsziehwerkzeuges 113 in der in Fig. 8 gezeigten Stellung wird über einen Durchgang 153 ein hydraulischer Druck erzeugt. Der Druck wirkt auf die vorspringende Schulter l49 der beweglichen Büchse " 14 7» schiebt ψ die Büchse 14? von einer feststehenden Büchse 155 weg und drückt dadurch die Polsterdichtung so zusammen, daß Zugangs— öffnung 57 und Werkzeug 113 flüssigkeitsdicht aneinanderl legen, Dadurch entsteht eine doppelte Abdichtung durch die beiden Dichtungen 145 und 15V» die ein Eindringen von Meerwasser in die Unterwasserstation 27 mit Sicherheit verhindert.

Nachdem das Ziehwerkzeug 113 auf die beschriebene Weise in seiner Lage dicht verankert ist, kann die Leitungsaufnähme— packung 96 entfernt werden, wodurch das Personal in der Unterwasserstation 27 Zugang zu den Leitungen 121 hat. Die Leitungsaufnahmepackttng wird durch Lösen der Schrauben 1θ4 abgetrennt, die die Packung mit der Hinterseite 89 des Steuerventiles S3 verbinden. Das Einzugseil 101 wird nun gelockert, wodurch sich die Packung 96 nach rechts schieben läßt und der Haltespund 99 zugänglich wird, der in den Nasenabschnitt des Leitungsziehwerkzeuges 113 geschraubt ist.

Der Haitespund 99 wird nun vom Nasenabschnitt 115 des Leitungsziehwerkzeuges 113 abgeschraubt und die ganze Packung 96 entfernt. Das Steuerventil 83 wird durch Lösen der Schrauben 73» die das Steuerventil mit der Flanschlippe 61 der Unterwasserstation 27 verbinden, abgetrennt. Die Rotationsschutzschrauben 119» die die Anbringung des Nasenabschnittes M5 am hinteren Abschnitt 117 des Lei.tungsziehx\?erkzeuge8 1 Γ3

erleichtern, werden mschließend entfernt. Der Nasenabschnitt wird dann von der Schraubverbindung 118 zwischen Nasenab- , schnitt und hinterem Abschnitt abgeschraubt, so daß die vorderen Enden der Leitungen 121 gemäß Fig. 9 freigelegt sind.

In Fig. 9 erkennt man eine erste Gruppe Einsatzschrauben 155» die am Umfang der Spannmutter oder des Sperringes 77 verteilt eingeschraubt sind, der die Dichtpackung 75 i-n ihrer Lage hält* Die erste Gruppe der Einsatzschrauben 155 trifft auf den hinteren Abschnitt der inneren. Büchse .1^7· Durch das Anziehen der Einsatzschrauben 155 wird die Büchse 1^7 nach links gedruckt, wodurch die Pufferdichtung 151 zwischen Zugangsöffnung 57 ^und Leitungsziehwerkzeug 113 fest und dicht verriegelt ist» Die Einsatz schrauben 155 wirken dadurch als mechanische Verriegelung und stellen dadurch sicher, daß die Pufferdichtung 151 flüssigkeitsdicht zwischen der Zugangs— Öffnung 57 und dem Leitungsziehwerkzeug 113 angreift. Zu diesem Zeitpunkt des Vorganges kann der über die Leitung 153 aufrechterhaltene hydraulische Druck gelöst werden_s da nun die Einsatzschrauben 155 die Pufferdichtung 151 richtig halten.

Nun wird ein Tellerflansch -i60 auf den hinteren Abschnitt 117 des Ziehwerkzeuges 113 geschraubt, wobei das gleiche Gewinde 11S verwendet wird, das vorher zur Befestigung des Nasenabschnittes 115 am hinteren Abschnitt TI? des Werkzeuges diente. Eine zweite Gruppe von Einsatzschrauben 162: wird durch am Umfang verteilte Löcher des Tellerf!ansehes 160 geschraubt. Der Tellerflansch ,100 ist außerdem mit Öffnungen 163 versehen, die einen Zugang zur ersten Gruppe der Einsatzscfarauben 155 ermöglichen, so daß diese nach Wunsch gelöst oder fester angezogen werden können. Beim Anziehen der Einsatzschrauben 162 drücken diese auf die Flanschlippe 61 der Unrerwasserstation 27 und ziehen das Ziehwerkzeug 113 stramm in "die Zugangsöffnung 57· Außerdem wird durch die Bewegung des Werkzeuges 113 die Dichtpackung 1^5 flussigkeitsdicht an der Zugang söf fnunp 57 eingeklemmt. Durch diese Maßnahmen wird zusätzlich sichergestellt, daß die beiden Dichtungen 1^5 und

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151 festsitzen und daß kein Leck in der Unterwasserstation 27 auftreten kann, in der das Bedienungspersonal tätig ist.

• Das Personal in der Unterwasserstation kann nun damit beginnen, die Förderleitungen 166 (die Gas, Öl und andere Petroleumpro-' dukte aus ölhaltigen Schichten unter dem Meeresboden fördern) mit den Leitungen 121 zu verbinden. Die Verbindungen* zwischen den Förderleitungen 166 und den Gas-.oder Flüssigkeitsleitungen 121, die durch das Leit\xngsziehwerkzeug 113 gehen, erfolgen mittels konventioneller Kupplungen 168, die sowohl mit Links- als auch mit Rechtsgewinde versehen sind. Damit ist der Vorgang beendet und die Erdölprodukte können durch die Leitungen 121 in die oder aus der Unterwasserstation 27 ψ- strömen. · "

Wie man aus Fig. 9 erkennt, kann nach längerer Betriebszeit die Pufferdichtung 151 schadhaft werden, so daß Meerwasser in die Unterwasserstation 27 eindringen kann. Ein solches Leck ' kann vom Personal in der Unterwasserstatiön rechtzeitig erkannt werden, Für diesen Fall ist eine Notsicherheitsvorrichtung vorgesehen. Wenn das Lepk auftritt, nachdem die Einsatzschrauben 153^; bereits soweit alρ möglich angezogen wurden, so besteht keine andere Möglichkeit zur Beseitigung des Lecks, als die Pufferdichtung "151 durch eine neue Dichtung ; zu ersetzen. .

Zum Auswechseln der Pufferdichtung 151 wird flüssiger Stickstoff durch einen Durchlaß 170 in eine ringförmige Kammer 173 in der Gehäusewand 51 gepumpt, das durch den Durctilaß 175 z¹-! einer Stickstoffdruckquelle zurückfließt. Infolge der extrem niedrigen T_erap..eratur des flüssigen Stickstoffes, der durch die ringförmige Kammer 173 strömt, wird das Meerwasser zwischen der äußeren Dichtpackung 1Λ5 und der inneren Pufferdichtung 151 zu einer festen Masse eingefroren, die dann selbst als Dichtung wirkt und ei η weiteres Eindringen von Leckwasser in das Innere der Unterwasserstation 27 unterbindet. Während des üntfernens des Tellerflansches 16Ο und

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der Spannmuifcer 77 wird der Kreislauf des flüssigen Stickstoffes durch die Kammer 173 weiter aufrechterhalten. An-"schließend wird die Dichtpackung 75 aus der Zugangsöffnung 57 entfernt und eine neue Pufferdichtung 151 auf die Stirnseite.der inneren Büchse lk~7 gesetzt. Darauf wird die Dichtung 75 ausgewechselt und die Einsatzschrauben 155 und"162 werden wieder angezogen, wodurch wieder eine dichte Doppeldichtung entsteht und der Strom des * flüssigen Stickstoffes durch die Kammer 73 abgestoppt werden kann.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Verbinden einer Gas- oder Flüssigkeitsleitung mit einer Unterwasseranlage, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende einer flexiblen Ziehleine mit einer Auftriebskapsel in einer Zugangsöffnung der Unterwasseranlage und das andere Ende der Ziehleine mit einer Winde in der Unterwasseranlage verbunden wird, daß die Auftriebskapsel aus der Zugangsöffnung der Unterwasseranlage ausgestoßen und von einer auf der Wasseroberfläche befindlichen Überwasserstation eingeholt wird, daß die Auftriebskapsel von der Ziehleine abgenommen und das Vorderende eines Ziöhwerkzeüges für die Gas- oder Flüssigkeitsleitung mit diesem Ende der Ziehleine verbunden wird, während das hintere Ende des Ziehwerkzeuges an die Leitung in der Lberwasserstation angeschlossen wird, daß eine Winde die Ziehleine und das Ziehwerkzeug einschließlich der Leitung durch das Wasser nach unten in die Zugangsöffnung zieht und daß ander Zugangsöffnung eine dichte Verbindung zwischen der Leitung und der Unterwasseranlage hergestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage mit Atmosphärendruck betrieben xrird, so daß in der Anlage Bedienungspersonal tätig sein kann, und daß das Bedienungspersonal in der Unterjwasseranlage die Vorrichtung zum Ausstoßen der Auftriebskapsel und die Winde betätigt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den einzelnen Abschnitten der Leitung während des Absenkens in das Wasser lösbare Schwimmkörper angebracht werden, so daß die Abstiegsgeschwindigkeit der Leitung ' im Wasser steuerbar ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die gleiche Weise eine Verbindung mit einer zweiten Unterwasseranläge hergestellt

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wird, und daß die Gas— oder Flüssigkeitsleitung die beiden Unterwasseranlagen auf dem Meeresboden miteinander verbindet. -

5· Verfahren- nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß ' auch die zweite Unterwasseranlage mit Atmosphärendruck arbeitet, so daß Bedienungspersonal darin tätig sein kann.

6. Verfahren nach Anspruch k oder 5* dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Anbringen eines zusammengesetzten Leitungsstückes ungefähr gleich dem Abstand zwischen zwei Unterwasserstationen an der Ziehleine jeder Unterwasserstation die den Ziehleinen zugeordneten Leitungsstücke in der Uberwasserstätion miteinander verbunden werden und daß dann die Leitung von der Schute getrennt und auf den Meeresgrund abgelassen wird.

7· Vorrichtung zum Verbinden einer Gas- oder Flüssigkeitsleitung mit einer Unterwasseranlage nach einem der vorhergehenden. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterwasseranlage eine Zugangsöffnung vorhanden ist, die den Ein- und Austritt beweglicher Gegenstände in die-Anlage und aus dieser erlaubt, daß der Zugangsöffnung erste Dichtmittel zugeordnet sind, die das Innere der Unterwassers-tat ion praktisch flüssigkei tsdi .cht. abschließen, während Gegenstände in die Unterwasseranlage ein- oder aus dieser ausgeführt werden, daß ein iJchwimmköi'per in die "_. Zugangsöffnungr einsetzbar ist, daß Mittel zum Ausstoßen des Auftriebskörpers aus der Zugangsöffnung vorhanden ■sind, daß eine flexible Ziehleine mit dem einen linde mti dem Auftriebskörper und mit dem anderen Lnde mit einer Winde in der rnterwasserstation verbunden ist, so dafii-"nachdem Ausstoßen des Schwimmkörpers dieser an der Wasseroberfläche eingeholt und mit einer leitung verbunden werden kann, die mit Hilfe dieser Winde in die Zugangsöffnung gezogen wird, und daß zweite JDi cht mittel der Zugangsöffnung derart zugeordnet sind, daß nach dem Einziehen der

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Leitung in die Z_ugangsöffnung eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen der Leitung und der Zugangsöffnung erzielbar ist. ,

β. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Auftriebskörper aus der Zugangsöffnung mit Hilfe eines Gehäuses ausgestoßen wird, das mit einem inneren Flan.s,ch der Zugangsöffnung verbunden ist, wobei das Gehäuse eine Druckkammer enthält und daß Mittel zum Druckerhöhen in ■'.'..■ dieser Kammer vorgesehen sind, so daß der Wasserdruck außerhalb der Unterwasseranlage überwindbar und der-■Auftriebskörper aus der Zugangsöffnung ausstoßbar ist.

9· Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch ein Leitungsziehwerkzeug, das mit einem Ende an die Ziehleine anschließbar ist und mit einem zweiten Ende die Gasoder Flüssigkeitsleitung in dichtem Anschluß aufnehmen , kann und daß der Zugangsöffnung Mittel zugeordnet sind, die in das erste Ende des Leitungsziehwerkzeuges 'eingreifen unddas Leitungsziehwerkzeug innerhalb der Zugangsöffnung drehend ausrichten.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7» -ä oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten Dichtung bewegliche Mittel zuge-. ordnet sind, die vom Inneren der Anlage aus bedienbar sind, so daß das zweite Dichtmittel zwischen der Wand der Zugangsöffnung und der Außenseite des Leitungsziehwerkzeuges dicht einklemmbar ist.

11* Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bewegliche Mittel zum Entfernen der zweiten₍Diehtung von der Zugangsöffnung vorhanden sind, um die zweite ringförmige Dichtung ohne Beeinträchtigung der Lage des Ziehwerkzeuges und der Leitung gegenüber der Zugangsöffnung auswechseln zu können.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch Hydraulikeinrichtungen zum Betätigen der der zweiten Dichtung zugeordneten beweglichen Einrichtungen.

13·, Vorrichtung nach Anspruch 10, 11 oder 12, gekennzeichnet durch mechanische Mittel zum Betätigen der der zweiten Dichtung zugeordneten beweglichen Mittel»

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