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Einrzcht;ung zum Stabilisieren einer Bohrplattform-Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zum Stabilisieren einer turmartigen, auf dem Meeresgrund
zu stehenden Bohrplattform in senkrechter Lage, bei der die Bohrplattform mit mindestens
einem Bein und einer auf diesem angeordneten Arbeitsplattform auf mindestens einem
flutbaren und für eine zeitweilige Schwimmfähigkeit gegen unkontrollierten Wassereinbruch
gesicherten Behälter aufrechtstehend ruht, der zumindest bezüglich seines aus dem
Wasser ragenden Teiles luftdicht geschlossen ist und die Bohrplattform auch während
des Absenkens trägt.
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Das sichere Schleppen einer derartigen Bohrplattform verursacht, wenn
der oder die Behälter auf dem Wasser schwimmen, kein grundsätzliches Problem, weil
die Basisgröße und der Rauminhalt der Behälter so gewählt werden können, daß unter
Berücksichtigung des Windes und der Wellen eine ausreichende Schwimmstabilität gegeben
ist; d. h., daß bei Abweichung der Turmachse von der Lotrechten das Rückstellmoment
stets größer als das durch Turmneigung und Wind- und Wellenkraft erzeugte Kippmoment
ist. Sobald aber beim Absenken der Bohrplattfor die Behälter unter die Wasseroberfläche
gelangen, fällt das Rückstellmoment nahezu vollständig fort, da sich die Auftriebsresultierende
der Schwimmkörper nach Betrag nicht mehr verändert.
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Es ist nach der deutschen Offenlegungsschrift 1 923 069 bei einer
dreibeinigen Bohrplattform bekannt, die Beine seitlich an den Behältern zu befestigen
und diese neben den Beinen hochragend zu gestalten. Bei dieser Ausführung ist eine
Änderung der Stabilität während des Absenkens zunächst nicht zu registrieren, weil
ein Teil der Behälter stets aus dem Wasser herausragt. Tauchen einmal auch diese
Behälterteile unter, dann liegt der Schwerpunkt der Bohrplattform in bezug auf die
Zentren der Auftriebskräfte derart, daß dadurch eine Kippgefahr im wesentlichen
ausgeschaltet ist, zumal noch weitere, an dem Turm entlang verfahrbare Stabilisierungselemente
in Funktion bleiben. Nachteilig ist bei dieser Ausführung das erhebliche Gewicht
und der durch die beträchtliche Länge bedingte Materialaufwand der ortsfesten Stabilisierungsbehälter,
die nach der Gründung der Bohrplattform nicht oder nur durch schwere Unterwasserarbeit
geborgen werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Stabilisierungsproblem
einer Bohrplattform der eingangs genannten Art mit leichten und wiedergewinnbaren
Elementen zu lösen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird mindestens eine in dem oberen Bereich
der Bohrplattform als wiedergewinnbarer Teil derselben vorgesehene Anlage vorgeschlagen,
die eine Kraft auf die Bohrplattform auszuüben vermag wobei sich die Kraft in ihrer
Größe und Richtung mit Hilfe eines Rechners entsprechend den von einem Lage-Meßsystem
herrührenden Impulsen für die Lageregelung der Bohrplattform selbsttätig einstellt.
Dabei können mehrere Düsentriebwerke mit horizontalem Schub Anwendung finden, die
auf der Arbeitsplattform symmetrisch um die Hochachse der Bohrplattform und schrfenkbar
angeordnet sind.
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Diese Maßnahmen stellen eine wirksame Stabilisierung auf einfache
Weise dar, Das bedeutet, daß die Stabilisierungselemente in der Montage und in Betrieb
leicht zu bedienen sind. Das geringe Gewicht erleichtert nicht nur das Wiedergewinnen,
sondern auch die Wiederverwendung derselben. Auch die Lagerung der Elemente einschließlich
der an sich bekannten Rechner zusammen mit dem Lage-Meßsystem ist bis zu ihrer Wiederverwendung
im Gegensatz zu den bekannten Stabilisierungsgegenständen, soweit diese wiedergewinnbar
sind, einfacher zu bewerkstelligen. Besonders hervorzuheben ist, daß die Düsentriebwerke
zusammen mit ihren Hilf sgeräten dank des geringen Gewichtes an der höchsten Stelle
der Bohrplattform montiert werden können, so daß sie infolge des langen Hebelarmes
bis zu dem Schwerpunkt der Bohrplattform verhältnismäßig leistungsschwach ausgelegt
sein können. Die Demontage der Einrichtung erfolgt nach der Gründung der Bohrplattform
stets über Wasser.
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Zweckmäßig finden Düsentriebwerke mit umkehrbarem Schub Anwendung,
damit sich die erforderliche Schubrichtung während höchstens nur einer halben Drehung
der Triebwerke einstellen kann.
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Die Wirkung der Einrichtung wird vorteilhaft unterstützt, wenn im
unteren Bereich der Bohrplattform als wiedergewinnbarer Teil derselben eine funktionsmäßig
dem Rechner zugeordnete und eine in ihrer Größe veränderbare, weitere Kraft auf
die Bohrplattform auszuübende Anlage vorgesehen ist, deren Drehmoment um den Schwerpunkt
der Bohrplattform dem Sinne nach stets mit dem der oberen Anlage übereinstimmt.
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Dabei besteht zweckmäßig die im unteren Bereich der Bohrplattform
vorgesehene Anlage aus mehreren symmetrisch um die Hochachse der Bohrplattform befindlichen
Antriebseinheiten mit Schiffsschrauben, die mit vertikaler oder schwenkbarer horizontaler
Achse angeordnet und auch mit verstellbaren
Flügeln ausgestattet
sein können. Die im Stabilisierungssinne der Düsentriebwerke arbeitende untere Anlage,
z. B. die Schiffsschrauben-Antriebseinheiten, erhöht die Funktionsfähigkeit der
Einrichtung erheblich, zumal der obere und der untere Stabilisierungsteil gleichzeitig
und zentral durch den Rechner gesteuert werden. Zwar wird der untere Teil der Einrichtung
mit abgesenkt, er ist jedoch durch kleine, kompakte Propulsionseinheiten, die an
sich bekannt sind, dargestellt, die durch Fernbedienung lösbar an der Bohrplattform
befestigt werden können, so daß deren Wiedergewinnung z. B. mittels vorbefestigter
Seile problemlos ist.
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Ferner kann vorteilhaft ein stabilisierendes Drehmoment an einer Bohrplattform,
die mehrere symmetrisch um ihre Hochachse angeordnete Behälter besitzt, in der Phase
des Absenkens auch dadurch entstehen, daß die Behälter freie Öffnungen besitzen
und mindestens einer von ihnen infolge vorübergehender Druckerhöhung in dem noch
freien Behälterraum eine abnehmende Wassermenge aufweist, während mindestens einer
der gegenüberliegenden Behälter infolge vorübergehender Druckninderung in dem gleichen
Raum eine zunehmende Wassermenge aufweist. Diese Maßnahmen bezwecken eine Änderung
der Auftriebskräfte derart, daß sie in dem einen Randbereich der Basis größer und
in dem gegenüberliegenden Randbereich kleiner werden und dadurch den Kippmomenten
entgegenwirken.
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Zweckmäßig weisen dabei die Behälter für die Druckerhöhung Gaserzeuger
und für die Druckminderung verschließbare Öffnungen auf, die das Behälterinnere
mit der Atmosphäre verbinden. Die bekannten Gaserzeuger rufen rasch eine Druckerhöhung
hervor, so daß bei entsprechender Bemessung der freien Öffnungen im Behälter schnell
eine durch den Rechner bestimmte Verdrängung des Flutwassers und damit eine schnelle
Pnderung in der Größe der Auftriebskraft zustandekommt.
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Obere und untere Stabilisierungskräfte können in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung auch dadurch entstehen, daß mehreren symmetrisch um die Hochachse
der Bohrplattform vorgesehenen Stellen je ein Seilbund zugeordnet ist, das zwei
mindestens je ein Seil enthaltende Seilgruppen aufweist, die für sich fier- und
einholbar und zum Befestigen an einer der Verankerungsstellen bestimmt sind, die
weiter von der Bohrplattform entfernt und sternförmig um sie herum jeweils für ein
Seilbund vorzusehen sind, wobei nur die eine Seilgruppe der Seilbunde über eine
im unteren Bereich der Bohrplattform angeordnete Rolle verläuft. Für jedes Seilbund
ist dabei zwecksmäßig eine Seegangwindelleinheit mit zwei unabhängig voneinander
angetriebenen Trommeln vorgesehen.
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Diese Maßnahmen ersetzen in der Wirkung sowohl die Düsentriebwerke
als auch die unteren Propülsionseinheiten. Ein besonderer Vorteil ist dabei neben
der Verbilligung darin zu sehen, daß man keine Anlage unter dem Wasser zu bergen
braucht,' da die unteren Stabilisierungskräfte infolge der besonderen Seilführung
entstehen.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von auf der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert: Es zeigen: Fig. 1 eine auf
Behältern aufrechtstehend montierte Bohrplattform in Seitenansicht während des Absenkens
mit Hilfe von Stabilisierungseinrichtungen; -Fig. 2 eine Draufsicht der Fig. 1;
Fig. 3 einen Behälter der Bohrplattform mit einem Gaserzeuger in größerem Maßstab
im Schnitt; Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Stabilisierungseinrichtungen
und Fig. 5 eine Draufsicht der Fig. 4.
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Eine turmartige Bohrplattform 1, die auf Behältern 2 stehend auf dem
Wasser zu der Lagerstätte geschleppt und dort abgesenkt werden soll, besteht aus
einem Fachwerk 3 mit hohlen Beinen 4, denen die Behälter 2 zugeordnet sind, und
einer Arbeitsplattform 5.
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Auf der Arbeitsplattform 5 sind acht Düsentriebwerke 6 symmetrisch
um die Hochachse der Bohrplattform 1 verankert.
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Die Strahlerzeuger dieser Düsentriebwerke 6, die nur einfach wirken
und in der Höhe zueinander auch versetzt sein können, sind in horizontaler Ebene
frei drehbar, so daß ein Schub in beliebigen Richtungen wirken kann. Die Einstellung
der Schubrichtung erfolgt durch einen Rechner, dem Impulse für die Lageregelung
gegeben werden. Der Rechner kann dabei auch den Absenkvorgang der Bohrplattform,
d. h.
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das Fluten der Behälter 2 steuern. Die Impulse für die Lageregelung
gehen von einem Lage-Meßsystem aus, das erst anspricht, wenn die Neigung des Turmes
einen bestimmten geringen Gradwert überschreitet. Durch Hilfseinrichtungen werden
dann sämtliche Düsentriebwerke 6 so eingestellt, daß ein günstiges Gegenmoment zustandekommt
und der Turm wieder gerichtet wird. Der Rechner, das Lage-Meßsystem und die erforderlichen
Hilfseinrichtungen sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Sie bilden allerdings
auch nicht den Gegenstand der Erfindung, zumal sie im Zusammenhang mit Steuerungsaufgaben
auf anderen Gebieten bekannt sind.
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Zur Erhöhung der Wirksamkeit der Einrichtung ist unten auf dem Fachwerk
3 auf entsprechenden-Kon-solen eine- Anlage 7 vorgesehen, die ebenfalls Kräfte erzeugt
und ein Drehmoment auf die Bohrplattform 1 im Sinne des durch die Düsentriebwerke
6 erzeugten Drehmomentes ausübt. Die Steuerung dieser Anlage erfolgt integriert
durch denselben Rechner in der schon beschriebenen Weise, wobei die Kräfte in ihrer
Größenordnung ebenfalls durch den Rechner bestimmt werden.
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Die Anlage 7 ist durch acht Antriebseinheiten 8 mit je einer Schiffsschraube
9 dargestellt, die horizontal um etwas mehr als 180° schwenkbar und deren Flügel
verstellbar sind. Die Antriebseinheiten 8 sind ebenfalls symmetrisch um die Hochachse
der Bohrplattform 1 angeordnet.
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Anstatt der Propulsionseinheiten 8, 9 kann ein Stabilisierungseffekt
für die Anlage 7 auch durch Gaserzeuger 10, die je einem Behälter 2 zugeordnet sind,
erzielt werden.
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Die Gaserzeuger 10 wie auch die vorerwähnten Propulsionseinheiten
8, 9 sind wiedergewinnbar, indem sie Ösen für Zugmittel besitzen, damit sie nach
dem Lösen unter Wasser hochgezogen werden können.
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Die Gaserzeuger 10 entwickeln durch Verbrennen von zwei Komponenten
in kürzester Zeit Gase, die durch ein Mundstück 11 in das Behälterinnere strömen
und dort den Druck rasch erhöhen. Das Flutwasser, das vorher während des Senkvorganges
in den Behälter 2 strömte, wird dabei durch in dem Behälterboden vorgesehene freie
Öffnungen 12 hindurch nach außen verdrängt, so daß der Behälter 2 plötzlich einen
Auftrieb erhält. Auf der gegenüberliegenden Seite wird gleichzeitig in einem oder
mehreren Behältern 2 der Druck plötzlich herabgesetzt. Demzufolge strömt Flutwasser
durch die Öffnungen 12 nach, und der Behälter 2 erhält eine Auftriebsminderung.
Für die Druckreduzierung ist an dem hohlen Bein 4, das ins Freie führt, in der Nähe
des Behälterdeckels ein Schnellschlußschieber 13 angeordnet, der mit einer Öffnung
14 des Beines 4 zusammenwirkt. Für die Betätigung ist dabei ein pneumatischer Zylinder
15 vorgesehen.
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Die Gaserzeuger 10 erfüllen auch die Aufgabe, bei zunehmender Absenktiefe
der Behälter 2 einen Druckausgleich in deren Innerem zu schaffen, ohne daß dabei
Flutwasser
verdrängt wird. Sie sorgen auch dafür, daß während des
Schleppens der Bohrplattform 1 auf dem Wasser ein entsprechender Druck im Behälterinneren
herrscht, damit noch kein Wasser eindringen kann.
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Die Funktionen der Gaserzeuger 10 und der Schnellschlußschieber 13
sind ebenfalls von dem zentralen Rechner abhängig. Sie, aber auch die Propulsionseinheiten
8, 9 sind funktionsmäßig von dem Rechner trennbar, wenn es zweckmäßig sein sollte,
während des Schleppens nur die Düsentriebwerke 6 zu betreiben.
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Die Figuren 4 und 5 zeigen eine Ausführungsform, bei der die unteren
und oberen Stabilisierungskräfte in Seilen 17 entstehen. Dazu sind auf der Arbeitsplattform
5 symmetrisch um die Hochachse der Bohrplattform 1 acht Seegangwindeneinheiten 18
befestigt, die durch den vorerwähnten Rechner gesteuert und imstande sind, die einmal
eingestellte Seilkraft für das Halten oder Stabilisieren der Bohrplattform 1 unabhängig
von der Welleneinwirkung zu halten, damit unkontrollierbare Seilbelastungen vermieden
werden.
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Den Windeneinheiten 18 ist je ein Seilbund 19 zugeordnet, das zwei
je zwei Seile 17 (nur eins ist dargestellt) enthaltende Seilgruppen 19a und 19b
aufweist, die getrennt auf je eine selbständige Trommel 20 der Windeneinheit 18
auflaufen und mit ihren freien Enden an einer der acht auf dem Meeresgrund vorgesehenen
Verankerungsstellen 21 (z. B. Schirmanker) befestigt sind. Diese sind in erheblichem
Abstand um die Bohrplattform 1 herum so angeordnet, daß die Wirkungslinien der verspannten
Seilbunde 19 von oben gesehen eine Sternform ergeben und sich in einem Punkt schneiden.
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Zum Erzeugen der oberen Stabilisierungskräfte verlaufen die Seilgruppen
19a direkt zu der Verankerungsstelle 21.
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Die unteren Stabilisierungskräfte kommen dadurch zustande, daß die
anderen Seilgruppen 19b über Rollen 22 unterhalb jeder Windeneinheit 18 in der Nähe
der Behälter 2 umgelenkt sind.
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Das Fieren und Einholen der Seilgruppen über die Windeneinheiten 18
wird so gesteuert, daß nur die jeweils stabilisierenden Seilgruppen 19a und/oder
19b höher belastet sind.