DE2365527B2 - Hochdruckschlauch zur Förderung von öl oder Erdgas - Google Patents

Description

Zur Schürfung von Erdgas und Öl in küstennahen Gebieten benötigt man für den Transport des Öls oder Gases von den im Meer gelegenen Fundstellen zu den Verbrauchsstellen Leitungen, die in normalen Fällen aus Stahlrohr bestehen. Bei großen Tiefen und stark zerklüftetem Meeresgrund sind der Verwendung von Stahlrohren Grenzen gesetzt. Die Elastizität und Biegefestigkeit der Stahlrohre reicht bei schroffen Niveauunterschieden nicht aus. Außerdem ist die Montage von Stahlrohrleitungen bei größeren Meerestiefen durch die endliche Länge der einzelnen Stahlrohre von 12— 18 m wegen der vielen Rund-Schweißnähte schwierig. Bei großen Meerestiefen besteht außerdem die Gefahr, daß der starke hydrostatische Druck die Stahlrohre während der Verlegung bereits bleibend verformt. Die Wanddicken müssen daher entsprechend dimensioniert werden. Für den Transport der Stahlrohre zu den Verlegungsgebieten muß sehr großer Frachtraum zur Verfügung stehen. Aus diesen Gründen wurden Stahlrohrleitungen bisher nur in verhältnismäßig seichten Gewässern bis zu Meerestiefen von ca. 200 m verlegt. t>o

Zur Überbrückung großer Meerestiefen eignen sich Großrohre aus Elastomeren, die ähnlich wie die Hochdruckschläuche konstruiert sind. Derartige Schläuche werden in der Hochdrucktechnik für die Aufnahme hoher Innendrücke bei relativ kleinen Durchmessern ft5 und kurzen Längen verwendet. Die technischen Bedingungen, die bei einer Untcrwasserpipeline für große Tiefen berücksichtigt werden müssen, lassen sich jedoch mit den bisher bekannten Schlauchkonstruktionen nicht erfüllen. Zunächst müssen selbstverständlich Werkstoffe für die »Rohrkonstruktion« gewählt werden, die seewasserbeständig sind. Die Außenflächen der Rohre dürfen selbst bei jahrelanger Benutzung nicht vom Seewasser angegriffen werden. Außerdem muß die Oberfläche so präpariert werden, daß der Ansatz von Meerestieren weitgehend eingeschränkt werden kann. Zur Überbrückung von schroffen Untiefen ist es erforderlich, für das Rohrleitungssystem, selbst bei großen Durchmessern in der Größenordnung von 300—1000 mm, Längen von vielen Kilometern vorzusehen.

Es ist bekannt, Hochdruckschlauchleitungen großer Länge durch Aneinandersetzen einer großen Zahl von Einzelstücken herzustellen. Diese haben jedoch nur geringe Einzellängen, und die große Anzahl der verwendeten Armaturen zum Aneinandersetzen bilden unzulässige Schwachstellen und sind einer Schlauchreinigung hinderlich. Infolgedessen sollten möglichst große Schlaucheinzelheiten angewendet werden, um die Anzahl der Nahtstellen zwischen den Schlauchenden, soweit als technisch möglich, zu vermindern. Dieses Ziel läßt sich aber nur dann erreichen, wenn gleichzeitig die Transportprobleme gelöst werden, die bei großen Durchmessern und langen Transportwegen auftreten. Eine Leitung in dem genannten Durchmesserbereich läßt sich in geradem Zustand mit einer Einzellänge von z. B. 100 m nicht mit den üblichen Mitteln transportieren. Sie müßte daher als Schlauch aufgewickelt werden. Bei den erforderlichen großen Schlauchdurchmessern und dem noch größeren Durchmesser der zahlreichen Armaturen würde bei den bisher bekannten Schlauchkonstruktionen der erforderliche Trommeldurchmesser Abmessungen erhalten, die ebenfalls nicht mehr transportfähig sind.

Die FR-PS 14 17 987 beschreibt einen Schlauch, der für die Förderung von öl oder Erdgas unter Wasser bestimmt ist. Er weist Längszugträger auf, die auf der Hauptträgheitsachse liegen und y\ Verdickungen des Schlauchmantels eingebettet sind. Es handelt sich jedoch nicht um einen Hochdruckschlauch im Sinne der Erfindung, es kommt vielmehr bei der verhältnismäßig geringen Verstärkung nur darauf an, daß sich der Schlauch in flachem Zustand unschwer aufrollen läßt, was angesichts der geringen Armierung keine Schwierigkeiten bereitet und wozu auch noch Längseinkerbungen der Schlauchseele beitragen.

Es sind dort nur zwei Verstärkungseinlagen aus Stahldraht vorgesehen, die unter einem formelmäßig definierten Wickelwinkel angeordnet sind, der von dem für Hochdruckschläuche üblichen neutralen Winkel abweicht. Aus der Herstellungsweise des bekannten Schlauches ergibt sich zwingend, daß nur begrenzte endliche Schlauchlängen mit unterschiedlichen Innendurchmessern gefertigt werden können. Dadurch eignet sich der bekannte Schlauch nicht für den Aufbau einer großvolumigen Pipeline aus Hochdruckschläuchen mit möglichst wenigen Nahtstellen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Hochdruckschlauch zur Förderung von öl oder Erdgas, insbesondere unter Wasser in küstennahen Gebieten, aus Elastomeren mit eingebetteten Stahldraht- oder anderen Armierungen, der in einer definierten Knickebene unter Außendruck reversibel flachdrückbar ist, gekennzeichnet durch einen einheitlichen Aufbau in Einzellängen von über 100 m, bei einer lichten Weite über 300 mm mit den Qualitätsmerkmalen eines auf Dorn gefertigten Hoch-

druckschlauchs für einen Nenndruck von mindestens 20 bar.

Ein solch großdimensionierter, flexibler, elastischer Hochdruckschlauch kann nach dem Verfahren der Stammanmeldung (Patent 23 38 948) in technisch einfacher Weise mit Einrichtungen, die auch z. B. auf Schiffen untergebracht werden können, kontinuierlich mit einem einheitlichen Aufbau in beliebig großen Längen hergestellt und direkt verlegt werden.

Der erfindi^gsgemäße Hochdruckschlaucli ist unter Außendruck reversibel zusammendrückbar, wobei sich sein Querschnitt zu einem flachen Oval und mehr verformL

Üblicherweise werden die Stahldraht- oder andere Armierungen so in z. B. Gummi eingebettet, daß sich die einzelnen Verstärkungselemente bei Umformungen von der flach-ovalen Form in die Kreisform und umgekehrt nicht bleibend verformen. Hierzu wird erfindungsgemäß die Wandstärke der Schlauchsecle so dick gehalten, daß selbst bei extremen Verformungen des Querschnittes der zulässige Biegeradius der verwendeten Verstärkungselemente nicht unterschritten werden kann.

Es läßt sich erreichen, daß der Hochdr^ekschlauch flach-oval, auf Trommeln aufgewickelt werden kann, ohne daß sein innerer Aufbau, insbesondere die Stahldrahtarmierung, bleibend verformt wird. Dies gestattet den rationellen Transport von sehr großen Einzellängen. Ungeachtet dieser Vorteile hat der erfindungsgemäße Hochdruckschlauch dank seines einheitlichen Aufbaus in großen Einzellängen über mehrere Kilometer die Qualitätsmerkmale eines auf Dorn gefertigten Hochdruckschiauchs. Der erfindungsgemäße Hochdruckschlauch ist vorzugsweise so aufgebaut, daß die Durchlässigkeit der zum Aufbau verwendeten Werkstoffe gegen schädliche Bestandteile des Fördergutes von innen nach außen zunimmt.

Bei der Verlegung des erfindungsgemäßen flexiblen Hochdruckschiauchs in großen Meerestiefen ist es ökonomischer, den Leitungsquerschnitt nicht auf den gewünschten absoluten Betriebsinnendruck hin zu dimensionic/en, sondern ihn nur für den herrschenden Differenzdruck auszulegen. So genügt z. B. ein Hochdruckschlauch von mindestens 20 kp/cm² Nenndruckfestigkeit bei einem Beiriebsinnendruck von 70 kp/cm² für den Teil des Rohrleitungssystems, der tiefer als 500 m im Meer verlegt ist. Der bei der Verlegung im druckloren Zustand von außen einwirkende hydrostatische Wasserdruck von ca. 50 kp/cm² verformt den für nur 20 kp/cm² Nenndruck ausgelegten Hochdruckschlauch zwar dann umso mehr, was bei der Schlauchkonstruktion berücksichtigt werden muß. Dafür lassen sich aber größere Einzellängen auf der gleichen Trommel zur Verlegestel-Ie transportieren.

Wenn der großvolumige Hochdruckschlauch aus Hochpolymeren in Tiefseegebieten eingesetzt wird, dann erfolgt die Montage der Leitungen drucklos. Der Druck für die Förderung von Erdgas und öl in Höhe von ca. 55 bis 75 atü kann erst nach Fertigstellung des ganzen Leitungssystems aufgebracht werden. Bis zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme wirkt sich der hydrostatische Wasserdruck voll aus. Die Lt-itungsteile behalten daher die auch für den Transport vorteilhafte flach-ova'e Form bei.

Die Kreisform tritt erst ein, w./ai der gewünschte Enddruek in der gewünschten rviee^restiefe erreicht wurde. Um eine Torsion des Hochdruckschiauchs während des Zusammendrückens zu vermeiden, kann er einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt haben Durch Verdickungen 57 erhält der Hochdruckschlauch eine Hauptträgheitsachse *-*, die beim Zusammendrücken eine definierte Knickebene vorgibt Ein oder mehrere in Längsrichtung verlaufende

«) Zugträger 56 zur Aufnahmt der Längskräfte sind in dieser Ebene angeordnet.

Bei schwebender Verlegung eines solchen Hochdruckschiauchs in größeren Meerestiefen muß der Auftrieb des Schlauches durch Gegengewichte kompen-

Ji siert werden. Zur Anbringung dieser Gegengewichte oder um ihr Verschieben in Längsrichtung zu verhindern, hat der Hochdruckschlauch bei einer Ausgestaltung der Erfindung in Abständen Aussparungen 58 im Bereich der Verdickungen 57.

•to Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schlauches ist in der Zeichnung in Draufsicht und Querschnitt schematisch dargestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hochdruckschlauch zur Förderung von öl oder Erdgas, insbesondere unter Wasser in küstennahen Gebieten, aus Elastomeren mit eingebetteten Stahldraht- oder anderen Armierungen, der in einer definierten Knickebene unter Außendruck reversibel flachdrückbarist, gekennzeichnet durch einen einheitlichen Aufbau in Einzellängen von über !00 m, bei einer lichten Weite über 300 mm mit den Qualitätsmerkmalen eines auf Dorn gefertigten Hochdruckschlauchs für einen Nenndruck von mindestens 20 bar.

2. Hochdruckschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Schlauch- is seele so dick gehalten ist, daß der zulässige Biegeradius der Verstärkungselementu nicht unterschritten wird.

3. Hochdruckschlauch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässigkeit der zura \ufbau verwendeten Werkstoffe gegenüber den für sie schädlicher? Bestandteilen des Fördergutes von innen nach außen zunimmt

4. Hochdrucicschlauch nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Nenndruckfestigkeit für schwebende Verlegung in großen Meerestiefen mindestens dem dort herrschenden Differenzdruck zwischen hydrostatischem Außendruck und Betriebsinnendruck entspricht

5. Hochdruckschlauch nach Anspruch 1 bis 4, jo dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch im Bereich vor auf der Hauptträgheitsachse liegenden Verdickungen (57) in Abständen Aussparungen (58) aufweist

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