DE2605392A1 - Hochsee- bohr- und -foerderinsel - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Hochsee- Bohr- und Förderinsel mit einem Sockel, die auf Spezialwerften leicht und zu einem interessanten Gestehungspreis hergestellt werden kann.

Es ist bekannt, daß mit solchen Inseln auf hoher See eine künstliche Insel als Arbeitsbasis für das Erbohren und Abbauen einer Erdöllagerstätte geschaffen werden kann. Solche Inseln haben ferner den weiteren Zweck, zur gleichen Zeit eine bedeutende Lagerkapazität für das Erdöl zu schaffen.

Solche Inseln müssen einer bestimmten Anzahl von Bedingungen sowohl im Betrieb als auch beim Transport und Tauchen bzw. Absenken genügen.

Im Betrieb müssen sie eine ausgezeichnete Stabilität auf dem Meeresboden unter den sehr schweren anzutreffenden Witterungsbedingungen, wie Sturm, Dünung und Strömung, aufweisen; ihr Gesamtaufbau muß so entworfen sein, daß sie allen Kräften in-

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folge der Naturelemente, ihres Gewichtes, der Bohrarbeiten usw., denen sie während eines Zeitraums von 30 Jahren ausgesetzt sind, widerstehen können; sie müssen schließlich den normalen Abbau unter den gewöhnlichen Naturelementen ermöglichen.

Zum Verschleppen und Tauchen bzw. Absenken müssen die Einrichtungen der Inseln und die Aufeinanderfolge der Füllung ihres Fassungsvermögens derart gewählt sein, daß die Stabilität immer ausreichend bleibt, aber nicht zu stark wird; der Tiefgang muß so auf mit der Tiefe der Gewässer verträgliche Werte beschränkt werden, welche die Inseln durchqueren müssen (insbesondere die Straße von Calais), daß sie einen guten Stabilitätswert aufweisen; der endgültige Tauch- oder Absenkvorgang am Einsatzort muß sehr schnell vor sich gehen können, damit er in Abstimmung mit der Wettervorhersage geplant werden kann, die nur für einige Tage Gültigkeit hat.

Diese Bedingungen sind durch den Aufbau der Insel mit einem gewichtsbelastenden Sockel erfüllt. Nur solche Inselkonstruktionen ermöglichen die Kombination aus Vorinsel, Abbauinsel und Speicher in einer einzigen Einheit und stellen auch hinsichtlich Gestehungspreis, Reisedauer bis zum Aufstellungsort und technischer Sicherheit zufrieden.

Zur Zeit besteht bei den meisten Inseln mit Sockel der Ballast entweder ganz oder teilweise aus Beton, während der obere Teil aus Stahl hergestellt ist.

Jedoch erscheint eine Ganzstahlkonstruktion insbesondere aus folgenden Gründen vorteilhaft:

- Stahlquiitäten, die Verwendung von Stahl und die Verarbeitung von Stahl sind allseits bekannt;

- die Fundamentelemente der Insel - die Säulen - sind viel sicherer, wenn sie aus Stahl hergestellt sind; ein wichtiger Punkt für die Berechnung der Säulen ist ihr ErmUdungsverhalten unter den auf die Dünung zurückgehenden zyklischen Kräften; dieses Ermüdungs-

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verhalten ist bei Stahl sehr gut bekannt, während man von demjenigen von Beton nur wenig weiß;

- Gewichtsverminderung infolge der Stahlkonstruktion erlaubt eine Antwort auf Stabilitätsprobleme, die durch die Navigation zum Standort mit aufgebauten Installationen auftreten;

- schließlich ist der Gestehungspreis besonders attraktiv.

Infolge dessen betrifft die vorliegende Erfindung eine Hochsee-Bohr- und -Förderinsel aus Stahl mit einem Sockel als Arbeitsbasis zum Erbohren und Abbauen einer Erdöllagerstätte, die gekennzeichnet ist durch vier folgende wesentliche Teile:

a) ein Sockel, bestehend einesteils aus Aufnahmebauteilen und anderenteils aus an ihrem oberen Ende offenen Bauteilen zur Aufnahme von Ballast beim Absenken, deren Gesamtheit der Insel eine so ausreichende Fläche auf dem Meeresboden sichert, daß der Bodendruck zulässige Werte nicht überschreitet;

b) über dem Sockel aageordnete Lager- und/oder Schwimmerkastenbauteile ;

c) mehrere voneinander unabhängige, zur Aufnahme der auf der Arbeitsplattform angeordneten Bohr- und Fördergeräte dienende Säulen, die an ihrem Fuß eine Schwimmkästen bildende Konstruktion aufweisen, welche ihr Einpassen auf die oberea Lagerbauteile oder auf den Sockel sicherstellen; und

d) eine Arbeitsplattform oder -brücke, welche die Bohr- und Fördergeräte trägt und die Säulen an deren Köpfen verbindet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung erläutert.

Die Zeichnungen zeigen in

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Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Dar^

stellung einer Insel gemäß der Erfindung; und in

Fig. 2 eine Seitenansicht einer an ihrem Standort aufgebauten Insel.

Nach den Zeichnungen besteht die Insel aus vier wesentlichen Teilen, nämlich einem Sockel 10, den oberen Aufbaubauteilen und 14, den Säulen 16 und aus der Arbeitsplattform oder -brücke 18, die alle im folgenden näher beschrieben werden sollen.

Der Sockel 10 weist beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel Viereckform auf und besteht einerseits aus Aufnahmebauteilen 20, die an ihrem unteren Teil mit sie gegen den Meeresboden isolierenden Doppelboden 34 (vgl. Fig. 2) versehen sind, und andererseits aus an ihrem oberen Teil offenen Bauteilen 22, 22^f zur Aufnahme von Ballast während der verschiedenen Tauchvorgänge. Die Bauteile 22 können um die Bauteile 20 herum angeordnet werden, um sie von eventuellen Stößen in der Nachbarschaft des Bodens zu schützen, während gegebenenfalls die Bauteile 22' zwischen den Bauteilen 20 angeordnet sind, um ein ausreichendes Ballastvolumen sicherzustellen.

Diese Anordnung aus den Bauteilen 20, 22, 22' sichert der Insel eine so ausreichende Fläche auf dem Meeresboden, daß der Bodendruck die zulässigen Werte nicht überschreitet.

In Weiterbildung der Erfindung kann zwischen einigen dieser Bauteile ein freier Raum 24 belassen werden, um verschiedene Leitungen hindurchzuführen, d. h. Rohre, die der Führung von Bohr- und Gewinnungsmaschinen dienen.

Bei einigen Ausführungsformen kann der Sockel 10 unter seiner unteren Fläche mit metallischen Schürzen 36 versehen sein, die in den Boden eindringen, um so ein Gleiten oder "Aquaplaning" zu verhindern, bis der Sockel auf dem Meeresboden angelangt ist, und die oberflächlichen Polster des Meeresbodens festhalten,

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bis die Insel sich auf dem Meeresboden abgesetzt hat. Die Höhen- und BreitenerStreckung dieser Schürzen 36 hängt von der Natur des Meeresbodens ab. Die Umfangsschürzen können entweder unter den Sockelmauern oder außerhalb derselben angebracht sein.

Gemäß einer anderen weitergebildeten Ausführungsform kann der Sockel über seinen Umfang mit senkrechten Eisenblenden 38 versehen sein, die mit Ausnehmungen versehen sind und dazu dienen, das Aushöhlen von Erdreich unter dem Einfluß der Strömungen zu verhindern.

Auf dem eben beschriebenen Sockel 10 sind die oberen Aufbaubauteile 12 und 14 aufgesetzt. Die an sich hohlen Bauteile 14 werden bis zum Ende des Eintauchvorganges leer gehalten, so daß sie als Schwimmkasten dienen können.

Die Säulen 16 sind in so ausreichender Anzahl vorhanden, daß sie die auf der Arbeitsplattform oder -brücke 18 sitzenden Bohr- und Fördereinrichtungen tragen können. Bei dem in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiel sind vier solcher Säulen vorgesehen. In der Zeichnung sind nur zwei Säulen dargestellt, wobei die anderen Säulen in Fig. 1 nur durch strichpunktierte Linien angedeutet sind.

Diese unabhängigen Säulen 16 bis 17 besitzen an ihrem Fuß eine beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel vierkantige Struktur in Form von Schwimmkasten 26, welche in die Aufbaubausteine 14 eingefügt werden können. Diese Schwimmkästenbausteine 26 werden aufeinanderfolgend mit Meerwasser gefüllt und stellen das endgültige Tauchen der Insel sicher.

Jede Säule 16 besteht aus zylindrischen Bauteilen 28, 30 und mit von unten bis zur Arbeitsplattform oder -brücke 18 abnehmendem Durchmesser. Die Plattform 18 hat die Konstruktionsform eines durch Zwischenwände gegliederten Kastens oder eines Fachwerkes und kann auch als Überlaufbehälter für von den Aufbaubausteinen 12, 14 durch das Rohöl verdrängtes Meerwasser dienen. Diese

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Konstruktion liegt zwischen ihnen, mit den Säulen 16 an ihrem Kopf.

Die Anzahl der verschiedenen Bausteine der Insel gemäß der Erfindung ist in jedem besonderen Fall insbesondere so bestimmt, daß sie den gewünschten Anforderungen entsprechend den Abbaubedingungen genügt, insbesondere hinsichtlich Meerestiefe, Oberfläche und Gewicht der Abbau- oder Gewinnungseinrichtungen, Qualität des Meeresbodens, Volumen des Aufbaus usw.

Die Plattform gemäß der Erfindung entspricht allen Forderungen des Benutzers:

Die Oberfläche der Baas oder des Fußes läßt «ich an die Tragfähigkeit des Meeresbodens anpassen, weil sie von einem Ballastgürtel in Form der Bausteine 22, 22' umgeben ist. Die Oberfläche dieses Gürtels läßt sich leicht vergrößern, ohne das Gewicht des Sockels 10 zu vergrößern, indem man das Ballastgewicht verringert, und ohne daß dadurch der Preis des Sockels wesentlich erhöht wird, da einerseits die Konstruktion dieses Gürtels leicht zu bemessen ist und der andererseits nur aus ebenen Platten besteht,, die im Preis des Gesamtaufbaus' keinen wesentlichen Anteil darstellen.

Es ist nicht notwendig, inneren Luftdruck einzusetzen, da die Inselkonstruktion gemäß der Erfindung Schwimmkasten 14 aufweist, die während des Eintauchens leer bleiben. Sie sind so bemessen worden, daß sie dem Wasseraußendruck widerstehen können. Es ist deshalb unnötig, sie unter Innendruck zu setzen, um ihre Abmessungen zu reduzieren.

Ihre Konstruktion eignet sich gut für eine Ausführung auf einer Schiffswerft, denn sie ermöglicht den Einsatz von ebenen Platten beim Zusammenbau, was die Kosten herabsetzt (die Konstruktion besteht mit Ausnahme der Säulen und der Arbeitsplattform aus ebenen Platten) und den Aufbau mit Hilfe eines Portalkrans großer Abmessungen erlaubt, was die Montage vorfabrizierter

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Blöcke ermöglicht. Schließlich erlaubt der Aufbau der Insel aus einzelnen Bauelementen die Herabsetzung der Herstellungskosten im Hinblick auf eine Serienfertigung.

Die Insel gemäß der Erfindung weist die folgenden Vorteile auf:

1. Ihre Stabilität ist unter allen Bedingungen sichergestellt, und zwar sowohl beim Schleppen als auch beim Tauchen. Insbesondere ist es nicht wie bei Fachwerkkonstruktionen nötig, Schwimmfähigkeitsreserven unabhängig von der Konstruktion selbst und, wie bei Inseln mit einem Sockelballast aus Beton, zusätzliche Schwimmer vorzusehen, um die Navigation zwischen dem Ort des Aufbaus der Arbeitsplattform und der Arbeitseinrichtungen und der Tauchstelle s icherzust eilen.

2. Das Absetzen am Einsatzort bringt keine Probleme, weil die Stabilität in jedem Augenblick des Tauchens sichergestellt ist. Das Ballastnehmen läßt sich wegen des Vorhandenseins der offenen und daher leicht zugänglichen Bauteile 22 leicht durchführen. Andererseits k aon ein Teil dieses Ballastes vom Zuwasserlassen der Insel an seinem Platz gebracht werden. Außerdem steigert der vorgesehene Doppelboden im Sockel 10 beträchtlich die Sicherheit gegenüber einer einfachen Bodenkonstruktion. Wenn tatsächlich auf dem Meeresboden irgendeine starke Erhebung vorhanden wäre, bestünde die Gefahr, daß die Insel beispielsweise durch Durchboren der Bodenwand beschädigt wird, die, wenn sie nur einfach wäre, nicht mehr die Dichtheit des Sockels gewährleisten würde. Wegen des Doppelbodens sichert die obere Wandung immer die Dichtheit.

3. Die Möglichkeit, die fertige Insel mit Arbeitsplattform und allen Einrichtungen am Einsatzort in sehr kurzer Zeit abzusetzen, ermöglicht eine Programmierung in Abhängigkeit von den meteorologischen Bedingungen.

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4. Im Hinblick auf die Wartung ergeben sich folgende Vorteile:

- die Stabilität gegenüber der durch die natürlichen Elemente erzeugten Kippbewegung und die Begrenzung des Druckes auf den Meeresboden lassen sich leicht durch eine Änderung der Abmessungen des Sockels und eine Änderung der Menge am Ballast sicherstellen;

- die Unterdrückung von Unstetigkeiten in der Konstruktion, die im Betrieb Brüche zur Folge haben könnten;

- die Erzeugung eines "Cofferdams" um das Volumen der Einbettung herum auf der Höhe des Meeresbodens verhütet einen eventuellen Austritt des Rohöls im Falle von Deformationen oder Brüchen in den äußeren Wandungen der Plattform.

5. Im Hinblick auf die Fertigung ergeben sich folgende Vorteile:

- Herabsetzung der Produktionskosten infolge einer Standardisierung durch die Herstellung von quaderförmigen oder zylinderförmigeh' Standardbauteilen;

- maximale Erweiterung der Möglichkeit des Aufbaus aus ebenen Platten, die die Verwendung modernster Vorfertigungsserien unter Ausnutzung auf Schiffswerften erlaubt;

- Verwendung von von Stahlhüttenwerken laufend gelieferten

Schiffsbaustahlteilen.

Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf das beschriebene und wiedergegebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern alle im Rahmen fachmännischen Könnens liegenden Alternativen mit umfaßt. So kann beispielsweise der Sockel vollständig auf dem Trockenen in einer Form oder Grube oder aus unabhängigen Bauteilen oder Gruppen von Bauteilen, die miteinander auf hoher See zusammengebaut werden, hergestellt werden.

- Patentansprüche: -

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Claims (9)

1. Ij Hochsee- Bohr- und -Förderinsel aus Stahl mit einem Sockel als Arbeitsbasis zum Erbohren und Abbauen einer Erdöllagerstätte, gekennzeichnet durch vier wesentliche Teile:

   ein Sockel (10), bestehend einesteils aus Aufnahmebauteilen (20) und anderenteils aus an ihrem oberen Teil offenen Bauteilen (22) zur Aufnahme von Ballast beim Absenken, deren Gesamtheit der Insel eine so ausreichende Fläche auf dem Meeresboden sichert, daß der Bodendruck zulässige Werte nicht überschreitet;

   über dem Sockel angeordnete Lager- und/oder Schwimmerkastenbauteile (12, 14);

   mehrere voneinander unabhängige, zur Aufnahme der auf der Arbeitsplattform angeordneten Bohr- und Fördergeräte dienende Säulen (16), die an ihrem Fuß eine Schwimmkästen (26) bildende Konstruktion aufweisen, welche ihr Einpassen auf die oberen Lagerbauteile oder auf den Sockel sicherstellen; und

   eine Arbeitsplattform oder -brücke (18), welche die Bohr- und Fördergeräte trägt und die Säulen an deren Köpfen verbindet.
2. 2. Insel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbauteile (20) an ihrer Unterseite mit sie gegen den Meeresboden isolierenden Doppelboden (34) versehen sind.
3. 3. Insel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die nach oben offenen Bauteile (22) um die Lagerbauteile

   (20) herum angeordnet sind.
4. 4. Insel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die nach oben offenen Bauteile (22) zwischen den Lagerbauteilen (20) zur Sicherung eines ausreichenden Ballastvolumens ahgeordnet sind.

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5. 5. Insel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen einigen Lagerbauteilen und einigen nach oben offenen Bauteilen freie Räume (24) für den Durchtritt von Leitungen und Rohren zum Bohren und Fördern belassen sind.
6. 6. Insel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Sockel (10) völlig in einer Form oder in einem Stück oder mittels unabhängiger Bauteile oder Gruppen davon, die zusammengebaut werden, hergestellt ist.
7. 7. Insel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Säulen aus zylindrischen Bauteilen (28, 30,32) von genormten Durchmessern bestehen, die von unten nach oben bis zur gerätetragenden Brücke abnehmen.
8. 8. Insel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsplattform (18) aus einem durch Trennwände gegliederten Kasten oder einem Fachwerk besteht.
9. 9. Insel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der die Brücke bildende gegliederte Kasten als Überlaufbehälter für das aus den Lagerbehältern durch das Rohöl verdrängte Meereswasser dient.

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