DE2604694A1

DE2604694A1 - Verfahren und vorrichtung zum anschliessen von unterwasseroelleitungen an eine meeresplattform

Info

Publication number: DE2604694A1
Application number: DE19762604694
Authority: DE
Inventors: Robert Gair; Marcel Gerbault
Original assignee: Sea Tank Co SA; OCEANIC CONTRACTORS Inc
Current assignee: Sea Tank Co SA; OCEANIC CONTRACTORS Inc
Priority date: 1975-02-14
Filing date: 1976-02-06
Publication date: 1976-08-26
Also published as: IN142582B; GB1500837A; FR2300954B1; NO760462L; NZ179999A; AR210876A1; CA1028862A; OA05235A; MY7800389A; DK59576A; SE7601581L; IS2311A7; IE42278L; BR7600936A; BE838437A; NO143817B; AU1084976A; NO143817C; IS994B6; IE42278B1

Description

Fo 9505 D

6. Feb. 1976

Olpl.-Ing. Jürgen WEINMILLER PATENTASSESSOR

SOSP3 GmbH

8Oüü München BO

Zeppelinstr. 63

SEA TANK CO

21, rue du Pont des Halles CHEVILLY LARUE

CIDEX D 901
94536 RUNGIS CEDEX
Frankreich

und

OCEANIC CONTRACTORS INC. Via Espana 120, Apartado Postale 1450 PANAMA CITY
Panama

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM ANSCHLIESSEN VON UNTERWASSERÖLLEITUNGEN AN EINE MEERESPLATTFORM

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anschließen von Unterwasseröllextungen an eine Meeresplattform, z.B. eine Bohrplattform, die einen hohlen Unterteil aus Beton besitzt, der als Öltank dienen kann, und die unter der Wirkung ihres Eigengewichts mit ihrer Sohle auf dem Meeresgrund ruht und mindestens eine mit dem Unterteil in Verbindung stehende hohle Säule umfaßt, die die eigentliche über Wasser liegende Plattform trägt.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Schweiß-

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verbindung zwischen Unterwasserölleitungen und den zur Plattform führenden senkrechten Leitungen herzustellen, bei der Schweißarbeiten unter Überdruck vermieden werden. Weiter soll die so erhaltene Flüssigkeitsleitung nicht starr sein, damit sie sich relativ zur Plattform bewegen kann.

In bekannten Projekten wird die Verbindung zwischen unterirdischen Ölleitungen und einer Plattform hergestellt, indem man im Beton der Sohle der Bohrinsel ein Rohr eingießt, das mit

führenden

den zur oberhalb des Wassers liegenden Plattformisenkrechten Leitungen in Verbindung steht und nach außen führt j die Verbindung der unterirdischen Ölleitung mit diesem im Beton eingegossenen Rohr erfolgt dann durch Schweißen. Dieses Schweißen wird in einer Taucherglocke unter Überdruck vorgenommen und ist sehr teuer.

Zur Vermeidung eines derartigen Arbeitsgangs wurde bereits vorgeschlagen, ein Rohr in die Betonsohle einzugießen, das lediglich als Umhüllung dient und durch das das Ende der Unterwasserölleitung von außen kommend hindurchgesteckt wird. Nachdem zwischen der Ölleitung und der Umhüllung mit Hilfe von aufblasbaren Dichtungen Dichtheit hergestellt ist, wird das Wasser aus dem Betontank gepumpt, in den das Ende der Unterwasserölleitung hineinragt, und das Verschweißen mit den senkrechten, zur Plattform führenden Leitungen erfolgt dann unter günstigen Bedingungen bei Atmosphärendruck; anschließend wird in den Zwischenraum zwischen der Unterwasserölleitung und der Hülle ein geeigneter Mörtel gepumpt. Dadurch folgt die Ölleitung aber allen auf die Plattform infolge des Seegangs einwirkenden periodischen Bewegungen und unterliegt den Beanspruchungen und Ermüdungseinflüssen, die ihre Lebensdauer erheblich verkürzen

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können. Dabei besteht die Gefahr einer Ölpest auf dem offenen Meer, die, soweit es geht, verringert werden muß.

Durch die Erfindung sollen diese Nachteile beseitigt werden.

Das Verfahren der eingangs definierten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Ölleitungen durch einen im Unterteil der Plattform vorhandenen Durchlaßkanal bis zum unteren Ende der zum über dem Wasser liegenden Teil der Plattform führenden vertikalen Leitungen geführt werden, wobei die Abmessungen des Durchlaßkanals unter Berücksichtigung von aufblasbaren Abdichtmitteln zwischen dem Kanal und jeder Ölleitung gewählt sind, und daß das Wasser nach dem Einziehen des Ölleitungsendes und dem Aufblasen der Abdichtmittel aus der Säule entfernt wird, und das Verschweißen der Ölleitungen mit entsprechenden senkrechten Leitungen unter Atmosphärenluft erfolgt, worauf die Säule wieder geflutet und die Abdichtmittel wieder drucklos gamacht werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden sechs Figuren näher erläutert.

Die Fig. 1 und 2a zeigen in unterschxedlichem Maßstab eine Ansicht von unten bzw. einen senkrechten Querschnitt einer erfindungsgemäßen Bohrplattform, in deren Tanksohle eine Unterwasserölleitung eingeführt aber noch nicht angeschlossen ist.

Fig. 2b zeigt ein Detail der erfindungsgemäßen Bohrplattform im Schnitt nach dem Verschweißen der UnterwasserÖlleitung mit der senkrechten Plattformleitung.

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Fig. 3 zeigt eine Detailvergrößerung des Schnitts durch die Sohle mit dem Durchlaßraum, der nach der Einführung der Unterwasserölleitung die Abdichtmittel enthält.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3.

Die Fig. 5a und 5b stellen axiale Längs- bzw. Querschnitte durch den Durchlaßkanal am außen liegenden Ende des in der Sohle vorhandenen Hohlraums dar.

Fig. 6 zeigt in Vergrößerung den in Fig. 3 markierten Bereich A.

Die Bohrplattform umfaßt einen Unterteil 1 und zwei aus dem Wasser auftauchende Säulen 2, auf denen die eigentliche hier nicht dargestellte Uberwasserplattform ruht. Der aus mehreren Einzelzellen bestehende Unterteil 1 liegt mit seiner Sohle 4 auf dem Meeresgrund 3. Jede der Säulen 2 ruht auf einer der im Innern des Bohrxnselunterteils vorhandenen Zellen 5, mit denen sie in Verbindung stehen; ihr oberer Teil ragt genügend weit aus dem Wasser hervor, um die von ihnen getragene Plattform vor dem Seegang zu schützen. Der Unterteil 1 der Plattform ist so ausgelegt, daß er dem auf ihn einwirkenden Wasserdruck standhält; daher sind die Seiten 7 der außenliegenden Zellen 8, die dem Wasserdruck ausgesetzt sind, nach außen gekrümmt; dasselbe gilt für die kegelstumpfförmxgen Abdachungen 9 der Zellen, so daß jede Zelle in den Bereichen, wo sie mit dem Meer von außen in Verbindung steht, eine konvexe Polyederform aufweist. Die Unterwasserölleitung 10 läuft durch einen in die Sohle 4 eingearbeiteten Tunnel oder Durchlaßkanal 11, um an die mit der Plattform verbundene senkrechte Leitung 12 angeschlossen zu werden.

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Der Tunnel 11 ist mit einem Metallrohr 13 ausgekleidet, dessen innerer Durchmesser größer als der der Ünterwasserölleitung 10 ist und das über seine gesamte Länge hinweg mit in Längsrichtung verlaufenden metallischen Führungsschienen 14 versehen ist, zwischen denen sich aufblasbare Hüllen 15 befinden, die so durch diese Schienen während des Einführens der ünterwasserölleitung gegen ein Zerquetschtwerden geschützt werden. Wenn die Unterwasserleitung 10 die gewünschte Stellung eingenommen hat, dann werden die Hüllen aufgeblasen und bewirken eine Zentrierung der Unterwasserölleitung 10. Auf der Innenseite des Plattformunterteils 1 erweitert sich der Tunnel 11 zu einem zylindrischen Rohr 16 größeren Durchmessers, das in die Zelle 5 mündet.

Ein Rohrstück 17 liegt im Rohr 16, in dem es sich mit seinen sich konisch erweiternden Enden 18 zentriert und an das es vollkommen dicht angeschweißt ist.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, sind aufblasbare Ringdichtungen 19 im Rohr 17 untergebracht, die voneinander durch Metallringe 20 getrennt sind. Jede Dichtung 19 ist mit asymmetrischen Absätzen 21 und 22 versehen, die sich bei ihrer Verformung während der Aufblasphase durch das Rohr 23 unter Metallwinkeln 24 bzw. 25 bewegn können; durch die Verformung wird zwischen dem Unterwasserrohr 10 und dem Rohr 17 Dichtheit hergestellt.

An der Außenseite des Plattformunterteils 1 ist am Eingang des Tunnels 11 eine konvergente Rollenrampe 26a eingerichtet, die die Führung der Leitung 10 erleichtern soll, wenn diese zum Tunnel 11 gezogen wird; am Eingang des Tunnels, Fig. 3, läuft das Rohr dann durch ein ringförmiges Führungsteil 27, das im Metallrohr 13 des Tunnels 11 kurz vor den in Längsrichtung

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verlaufenden Schienen 14 angeordnet ist. Das Führungsteil 27 ist, wie es die Fig. 5a und 5b zeigen, im Rohr 13 mit Hilfe seiner sich erweiternden Enden zentriert, deren Steifheit durch radiale Verstärkungen 28 hergestellt wird.

Der Tunnel 11 wird während der Herstellung der Sohle 4 der Plattform eingegossen und mit abnehmbaren Verschlußstücken versehen, die hier nicht dargestellt sind und an den beiden Enden 29 bzw. 30 angeflanscht sind, um den Tunnel während des Baus, des Transports und des Instellungbringens der Plattform abzudichten.

Das Anschließen der unterirdischen Ölleitung 10 an die senkrechte Plattformleitung 12 läuft in fünf Hauptphasen ab : Öffnen des Tunnels, Ziehen der Rohrleitung durch den Tunnel, Abdichten des Tunnels, Abpumpen des im Inneren zurückbleibenden Wassers und Verschweißen unter Atmosphärenluft mit nachfolgendem Aufheben der Abdichtung und Wiederunterwassersetzen des isolierten Abschnitts.

Zum Öffnen des Tunnels 11 werden die Säule 2 und die Zelle 5 mit Wasser gefüllt, wenn die Plattform in ihrer endgültigen Stellung eingetaucht wird, so daß auf beiden Seiten des Tunnels Druckgleichgewicht herrscht; um das öffnen des Tunnels und das Abnehmen der beiden Abdichtkappen des Tunnels 11 zu ermöglichen. Die in Fig. 2a gestrichelt eingezeichnete, vor dem Installieren der Plattform in der Stellung 26b befindliche Rampe wird in die Stellung gemäß 26a ausgeklappt.

Um die Unterwasserölleitung 10 durch den Tunnel zu ziehen, läßt man ein Kabel 31 durch die Säule 2 und die Zelle 5 herab, das über eine Rolle 32 durch den Tunnel 11 läuft und am Ende der ünter-

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wasserleitung 10 befestigt wird, sobald diese über eine Länge von etwa 100 Metern verlegt ist. Das zu einer auf der Plattform vorhandenen und hier nicht dargestellten Seilwinde gehörende Kabel 31 wird in Richtung des Pfeils 33 gezogen und bewegt dabei das Unterwasserrohr 10 in Richtung des Pfeils 34. Wenn die Unterwasserleitung 10 in den Tunnel bis in die Stellung, die in Fig. 2a angegeben ist, eingeführt ist, wird der Zugvorgang unterbrochen.

Um Dichtheit zu erreichen, beginnt man damit, die Leitung 10 im Tunnel 11 durch Aufblasen der Hüllen 15 zu zentrieren; anschließend wird in die aufblasbaren Dichtungen 19, die die Leitung 10 umgeben, durch Stutzen 35 und Leitungen 23 Wasser oder Öl eingeführt, bis zwischen der Leitung 10 und dem Rohr 17 des Tunnels 11 "vollkommene Dichtheit hergestellt ist. Somit ist der Innenraum der Zelle 5 nach außen abgedichtet und das in der Säule 2 und der Zelle 5 vorhandene Wasser kann abgepumpt werden.

Für das Schweißen können dann die Schweißer durch die Säule 2 in die Zelle 5 herabsteigen und das Ende der Leitung 10, das über den Tunnel 11 hinausreicht und ebenfalls leergepumpt ist, mit der senkrechten Leitung 12 über einen Bogen 36, wie in Fig. 2b angegeben, verschweißen. Nach erfolgtem Anschluß ist die Ölleitung 10 für den Transport von Rohöl, so wie es aus dem Bohrloch kommt, oder für bereits auf der Plattform vorverarbeitetes Öl oder auch für Gas unter sehr hohem Druck vor oder nach einem ersten Verarbeitungsgang auf der Plattform bereit.

Um jedoch Beanspruchungen des Unterwasserrohrs 10 durch infolge des Seegangs auf den Plattformunterteil 1 einwirkende Bewegungen oder durch die beim Durchfließen des von der Leitung

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transportierten Mediums hervorgerufenen Kräfte zu vermeiden, wird die Zelle 5 und die Säule 2 wieder mit Wasser gefüllt. Dann werden sowohl die Dichtungen 19 als auch die Hüllen 15 wieder geleert, um die Leitung 10 im Tunnel freizugeben und eine beanspruchungsfreie Bewegung dieser Leitung 10 zuzulassen, die aufgrund der unterschiedlichen Durchmesser der Röhren 16 und 17 möglich ist. Der Durchmesser des Rohrs 17 wird nämlich ausreichend groß gewählt, um das für die Leitung 10 notwendige freie Spiel zu lassen, jedoch andererseits nicht zu groß, um für die Schweißzwecke mit Hilfe von aufblasbaren Dichtungen eine Abdichtung zu ermöglichen.

Ein zusätzlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß es im Bedarfsfall das Austauschen der Unterwasserleitung ermöglicht, indem folgende Arbeitsgänge durchgeführt werden : Aufblasen der Dichtungen und Zentrierhüllen, Leerpumpen der Säulen und der darunter liegenden Zellen, Abschneiden des Rohrs unter Außenluft, neuerliches Füllen der Säule und der Zelle mit Wasser, Leeren der Dichtungen und der Zentrierhüllen, Entfernen des Unterwasserrohrs und Einführen eines neuen Unterwasserrohrs entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1/- Verfahren zum Anschließen von Unterwasserölleitungen an eine Meeresplattform, z.B. eine Bohrplattform, die einen hohlen Unterteil aus Beton besitzt, der als Öltank dienen kann, und die unter der Wirkung ihres Eigengewichts mit ihrer Sohle auf dem Meeresgrund ruht und mindestens eine mit dem Unterteil in Verbindung stehende hohle Säule umfaßt, die die eigentliche über Wasser liegende Plattform trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Ölleitungen (10) durch einen im Unterteil (1) der Plattform vorhandenen Durchlaßkanal (11) bis zum unteren Ende der zum über dem Wasser liegenden Teil der Plattform führenden vertikalen Leitungen (12) geführt werden, wobei die Abmessungen des Durchlaßkanals unter Berücksichtigung von aufblasbaren Abdichtmitteln (19) zwischen dem Kanal und jeder Ölleitung gewählt sind, und daß das Wasser nach dem Einziehen des Ölleitungsendes und dem Aufblasen der Abdichtmittel aus der Säule entfernt wird, und das Verschweißen der Ölleitungen mit entsprechenden senkrechten Leitungen unter Atmosphärenluft erfolgt, worauf die Säule wieder geflutet und die Abdichtmittel wieder drucklos gemacht werden.

2 - Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sohle mit mindestens einem Tunnel (11) versehen ist, der einen Durchlaßkanal bildet und an seinem äußeren Ende mit einer trichtersektorförmigen Rampe (26a) versehen ist, die das Einführen des ent-

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sprechenden Unterwasserrohrs, das von einer auf der Plattform vorhandenen Seilwinde mit einem Kabel gezogen wird, erleichtert.

3 - Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Tunnelachse zylindrische Führungsschienen (14) verlaufen, zwischen denen aufblasbare Hüllen (15) angeordnet sind und die für deren Schutz sorgen, solange das Unterwasserrohr in den Tunnel eingezogen wird.

4 - Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung des Unterwasserrohrs durch Aufblasen der Hüllen (15) erfolgt und daß das innere Ende des Tunnels mit größerem Durchmesser versehen ist als der übrige Teil des Tunnels und mehrere aufblasbare Ringdichtungen (19) aufweist, deren Unterdrucksetzen für die Abdichtung um das Unterwasserrohr herum sorgt.

5 - Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei aufblasbaren, nebeneinander liegenden Dichtungen torusförmige Metallringe (20) zum mechanischen Schutz der Dichtungen während des Einziehens des Unterwasserrohrs angeordnet sind.

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