DE2800833C2

DE2800833C2 - Anschlußvorrichtung zwischen zwei unterseeischen Rohrleitungen

Info

Publication number: DE2800833C2
Application number: DE2800833A
Authority: DE
Inventors: André Georges Paris Brun; Henri Théophile Lucien Boulogne-Billancort Dutilleul
Original assignee: Compagnie Francaise des Petroles SA
Current assignee: Total Compagnie Francaise des Petroles SA
Priority date: 1977-01-11
Filing date: 1978-01-10
Publication date: 1982-07-01
Also published as: US4279544A; GB1592433A; DE2800833A1; NO146546C; FR2376989B1; CA1083366A; NO780086L; FR2376989A1; NO146546B; NL7800102A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anschlußvorrichtung zwischen mindestens zwei unterseeischen, für unter hohem Druck zu fördernde Medien geeignete und mit einem den Durchgang eines Reinigungswerkzeuges ermöglichenden Innendurchmesser ausgestattete Rohrleitungen, deren Enden relativ zueinander bewegbar sind und bei deren insbesondere das Ende einer Rohrleitung ortsfest und das Ende der anderen Rohrleitung an einer Stütze befestigt ist, die um eine am Meeresgrund verankerte Gelenkstelle schwenkbar ist, bestehend aus mindestens einem die beiden Rohrleitungsenden verbindenden, im Innendurchmesser und der Wandstärke an die beiden Rohrleitungen angepaßten Anschlußrohr.

Die Erfindung geht aus von einem Stand der Technik, wie er beispielsweise in dem 1978 veröffentlichten Prospekt »Articulated Column For Permanent Mooring Of A Storage Vessel« der EMH/Societe Nationale Elf Aquitaine für eine am Meeresgrund gelenkig verankerte Stütze gezeigt und beschrieben ist, an der ein Tankschiff festgemacht werden kann, um über eine entlang der Säule hochgeführte Rohrleitung von einer unterseeischen Erdölquelle oder einem Speicher aus betankt zu werden. Die Förderleitungen sind dabei nacheinander durch die beiden Achsen eines Kardangelenkes der Stütze hindurchgeführt. Das aus dem Speicher oder einer Erdbohrung stammende Produkt tritt zunächst in den zur ersten Achse des Kardangelenks konzentrischen, aus zwei Rohren gebildeten Ringraum ein, wobei das äußere gegenüber dem inneren Rohr drehbar abgedichtet und abgestützt ist. An das drehbare äußere Rohr des ersten Ringraums ist ein zur zweiten Achse aes Kardangelenks konzentrischer Ringraum angeschlossen, der wiederum durch ein bezüglich dieser Achse feststehendes Innenrohr und ein schwenkbares Außenrohr gebildet ist, wobei die Stütze und die nach oben gehende Förderleitung an dem gelenkigen Außenrohr angeschlossen sind. Die gelenkigen Abdichtungen zwischen den den ersten und zweiten Ringraum bildenden Rohren sind einer starken Abnutzung ausgesetzt, da die Stütze aufgrund von Dünung, unterseeischen Strömungen und auch aufgrund der am festgemachten Tankschiff angreifenden Winddrücke dauernd bewegt und beansprucht wird und da das über die GelenkanEchlüsse weiterzuleitende, noch nicht entgaste Produkt unter verhältnismäßig hohem Druck steht und in diesem Zustand starke Korrosionseigenschaften besitzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anschlußvorrichtung der eingangs bezeichneten bekannten Art dahingehend weiterzubilden, daß bei Aufrechterhaltung praktisch unbehinderter relativer Schwenkbewegungen zwischen den Enden der miteinander zu verbindenden Rohrleitungen unter Vereinfachung des Gesamtaufbaus die auf das Anschlußrohr wirkenden Beanspruchungen zum Zweck der Verlängerung der Lebensdauer wesentlich herabgesetzt sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Anschlußrohr mindestens einen etwa wendelförmig und/oder spiralförmig verlaufenden Abschnitt aufweist und zwischen seinen Enden ausschließlich durch insbesondere auf jeder Windung angeordnete Auftriebseinrichtungen unterstützt ist Innerhalb des is spiraligen und/oder wesidelförmigen Verlaufes des Anschlußrohres läßt sich im Bereich der Gelenkstelle die erhöhte Länge des Anschlußrohres unterbringen, um sowohl die aus der Anpassung der Wandstärke an hohe Förderdrücke resultierende Steifigkeit als auch die zwecks leichter Anwendung eines Reinigungs- oder Schabewerkzeugs erhöhte Querschnittsabr essung des Rohres zu kompensieren, wobei auch die durch Verbiegung oder Torsion entstehenden Beanspruchungen durch Verteilung auf die gesamte Länge des Rohres örtlich vorteilhaft reduziert werden. Das bei Anwendung dieses Vorschlages auftretende, durch die vergrößerte Länge des Anschlußrohres erhöhte Gewicht läßt sich demgegenüber durch verhältnismäßig einfache Auftriebseinrichtungen ausgleichen bzw. beseitigen, so daß es keine Schwierigkeiten bereitet, auch Rohrleitungen mit verhältnismäßig großem Durchmesser durch ein entsprechendes Anschlußrohr miteinander zu verbinden und dennoch die bestehenden unterseeischen Einflüsse in vollem Umfang zu berücksichtigen.

Auf diese Weise kann man einem Bereich einer Gelenkanordnung, durch den ein Rohr hindurchgeführt werden soll, stets eine erfindungsgemäße Anschlußvorrichtung zuordnen. Durch Veränderung der Steigung der Wende·' oder der Spiralform des Anschlußrohres und der Anzahl der Windungen läßt sich jedes Problem umgehen, das sich der Bewegung einer Windung bezüglich einer benachbarten Windung bei dem Maximalausschlag der Relativbewegung beider Enden des Anschlußrohres stellt. Unerwünschte Berührungen zwischen den Aufiriebseinrichtungon an den Windungen des gleichen Rohres lassen sich dadurch vermeiden, daß man den Durchmesser der Windungen erhöht und die Anzahl der Windungen verringert, wobei diese Anordnung auch für Gruppen von mehreren Anschlußrohren angewendet werden kann.

Wenn d.is Anschlußrohr Windungen besitzt, die einen größeren Durchmesser als derjenige der Stütze aufweisen, kann man ein beschädigtes Anschlußrohr leicht dadurch ersetzen, daß man es über die Stütze nach oben zieht und von dort aus ein neues Anschlußrohr in der gleichen Weise an Ort und Stelle bringt.

Es bleibt dem Anwendungsfali überlassen, dem Anschlußrohr einen solchen Verlauf zu geben, daß die an der Gelenkstelle auftretenden Bewegungen und Beanspruchungen ausgeglichen werden, wozu man die Windungen ggfs. spiralförmig in eine Ebene verlegt oder auch zu einer oder mehreren Gruppen anordnet, deren Achsen jede beliebige Richtung aufweisen können. Wenn eine oder mehrere Gruppen horizontale 6·> oder vertikale Achsen aufweisen, haben die Enden des Anschlußrohres vorzugsweise eine ähnliche geneigte Richtung.

Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Anschlußvorrichtung ergeben sich aus den Unteranbprüchen.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Anschlußvorrichtung,

F i g. 2 einen Schnitt durch das Anschlußrohr, das an dem Ende einer Rohrleitung befestigt ist,

F i g. 3 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform einer Anschlußvorrichtung in einer Extremstellung,

F i g. 4 eine Ausführungsform einer Auftriebseinrichtung,

Fig.5 eine andere Ausführungsform eines Bauelements einer Auftriebseinricluung,

Fig.6 eine aus mehreren Bauelementen einer Auftriebseinrichtung bestehende Anordnung bei zwei übereinander verlaufenden Rohrw^;- düngen,

Fig, 7 und 8 Querschnitte eine- Fig.6 ähnlichen Darstellung mit drei übereinander angeordneten Rohrleitungen für zwei Relativstellungen zwischen diesen und den damit verbundenen Auftriebseinrichtungen,

F i ρ. 9 eine schematische Darstellung einer Anschlußrohrgruppe, die über den gleichen Wendelradius geführt ist,

Fig. 10 eine schematische Darstellung einer Gruppe von mit gleicher Wendelsteigung, jedoch auf unterschiedlichem Wendelradius geführten Anschlußrohren,

F i g. 11 bis 14 schematische Darstellungen von anderen Anordnungen einzelner Anschlußrohre und

Fig. 15 und 16 schematische Darstellungen eines Anschlußrohres in der Nähe des unteren Gelenkabschnittes einer Stütze.

Entsprechend Fig. 1 besteht die Anschlußvorrichtung aus einem wendelförmig verlaufenden Anschlußrohr 1, dessen Eigengewicht durch eine Auft-iebseinrichtung in Form eines das Anschlußrohr umgebenden mantelförmigen Schwimmkörpers 14 im wesentlichen ausgeglichen ist. Das Anschlußrohr 1 ist einenends an eine auf einem am Meeresboden verankerten Fundament 8 befestigte Rohrleitung 2 und anderenends an eine Rohrleitung 3 angeschlossen, die an einer aufwärts gerichteten, mit Hilfe eines Gelenkkopfes 6 in einer Lagerschale 5 gelenkig gehalterten Stütze 4 befestigt ist. Die Befestigungsmittel 7 und 9 für die Rohrleitungen 2 bzw. 3 an Fundament und Basis wie auch Anschlußeinrichtungen 10 zur Verbindung der Enden der Rohrleitungen mit denen des Anschlußrohres 1 besitzen eine beliebige bekannte Bauart

Entsprechend Fig.2 ist die Anschlußeinrichtung 10 durch eine einfache Schweißnaht 11 ersetzt, und im Anschluß daran nimmt die Stärke der Rohrwandung 12 vom ursprünglichen Wert e in Rich:ung auf die Befestigungseinrichtung 9 auf den Wert 3e zu. Die Neigung der konisch erweiterten Außenfläche 13 liegt im Bereich zwischen '/2 und Vio, vorzugsweise bei etwa 'Λ. Auch wenn 8 /Stelle der festen Schweißverbindung gemäß Fig. 2 die lösbaren Anschlußeinrichtungen 10 gemäß F i g. 1 verwendet werden, werden an die Enden des Anschlußrohrs 1 Rohrabschnitte mk zunehmender Wandstärke wie die an der Stelle 12 in F i g. 2 gezeigten Teile angeschweißt die anderenends mit einer lösbaren Anschlußeinrichtur.g 10 ve·'schweißt sind.

Entsprechend Fig.3 ist der zusammenhängende mantelförmige Schwimmkörper aus F i g. 1 in eine Mehrzahl Von auf dem wendelffirmitren Anirhliiftrnhr

28 OO 833

angeordneten Schwimmkörpern 14 unterteilt. Die Schwimmkörper können einen beliebigen Aufbau besitzen, r. B. hohl sein oder aus Vollmaterial bestehen, das gegenüber Meereswasser und den auftretenden Drücken widerstandsfest isL Vorzugsweise werden anstelle der in F i g. 1 und 3 gezeigten zylindrischen oder wendeiförmigen Schwimmkörper, die eine Öffnung zum Aufschieben auf das Anschlußrohr 1 besitzen, Schwimmkörper entsprechend F i g. 4 und 5 benutzt, die sich einfacher am Anschlußrohr 1 anbringen lassen. Der Schwimmkörper 15 gemäß Fig.4 besitzt ein Klemmstück 16, das mit gleichzeitiger Überdeckung des Anschlußrohrs 1 mit Hilfe von Schrauben 17 am Klemmstück 16 befestigt wird. Ähnlich besteht der in F i g. 5 gezeigte Schwimmkörper aus zwei einander gleichen Formkörpern 18, die um das Anschlußrohr 1 herum mittels Schrauben 19 zusammengehalten sind.

Die Schwimmkörper werden zweckmäßig über die Länge des Anschlußrohres 1 so verteilt, daß kein Schwimmkörper mit anderen Schwimmkörpern des gleichen oder einev anderen Anschlußrohrs in Berührung kommt. Entsprechend Fig. 6 können die Schwimmkörper 20, die an zwei benachbarten Windungen 2t und 22 des gleichen Anschlußrohres oder von zwei verschiedenen Anschlußrohren befestigt sind, so abwechseln, daß kein Schwimmkörper eine Bewegung der anderen Rohrwindung behindert oder veranlaßt.

Besonders bei dieser Verteilung der Schwimmkörper sind weitgehende Relativbewegungen der Windungen des Anschlußrohres möglich, ohne daß dabei zwischen diesen eine unmittelbare Wechselwirkung stattfindet. Entsprechend F i g. 7 und 8 ist der Versatz benachbarter Schwimmkörper 23,24 und 25, die auf den Rohrwindungen 26, 27 bzw. 28 sitzen, größer als die in Richtung der Rohrwindung gemessene Schwimmkörperlängi:. so daß sich jede Rohrwindung vertikal bewegen ocler auch tordiercn kann, ohne dadurch die Bewegung der anderen Rohrwindungen zu beeinträchtigen. Die Höhe der Schwimmkörper ist, gemessen in einer parallel zur Wendelachse verlaufenden Richtung, größer als der ■\bstand zwischen zwei benachbarten Rohrwindungen. um auch bei dieser Verteilung Relativbewegungen der Rohrwindungen zu ermöglichen.

Aus F i g. 4 bis 8 ergibt sich, daß die unter Abstand zueinander angeordneten Schwimmkörper in beliebiger Form und Art ausgeführt sein können, um beispielsweise entsprechend Fig. 7 und 8 gleichzeitig auch benachbarte Rohrwindungen während deren Relativbewegungen zu führen. Wenn entsprechend Fig. 9 gleichzeitig mehrere Anschlußrohre 29, 30, 31 und 32 vorgesehen sind, können zusammengehörende Windungen der Anschlußrohre untereinander durch Schwimmkörper 33 verbunden sein, die den Verlauf und die gleichmäßige Verteilung der Windungen um einen gemeinsamen Zylinder aufrechterhalten. Gemäß Fig. 10 sind die Anschlußrohre 34, 35, 36 und 37 wendelförmig und gleichzeitig konzentrisch zueinander

ίο angeordnet und in dieser Anordnung durch einen Schwimmkörper 33 vereinigt. Die unteren Enden der Anschlußrohre können, wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbmpielen. an einen Verteiler oder eine ähnliche Einrichtung eines Unterwasser-Bohrlochkop-

i"> fes angeschlossen sein, während die oberen Enden der Anschlußrohre mit einer entsprechenden Anzahl von Rohrleitungen an der Stütze in Verbindung stehen.

Mit Hilfe des in Fig. Il gezeigten Verlaufes des Anschlußrohres 38 läßt sich eine besonders hohe Betriebssicherheit erreichen. Das Anschlußrohr 38 umiaUt. von oben ausgehend, einen äußeren Wendelabschnitt, dessen unterste Windung in einen sich nach oben schraubenden Wendelabschnitt 40 mit etwas kleincrem Durchmesser übergeht Die obere Windung

.'■"> des Wendelabschnittes 40 geht schließlich in einen Wendelabschnitt 41 von noch kleinerem Durchmesser über. Der Übersichtlichkeit halber ist auf dem Anschlußrohr 38 nur ein Schwimmkörper 42 dargestellt.

Unter bestimmten Bedingungen kann es zweckmäßig

ic. sein, da» Anschlußrohr entsprechend Fig. 12 oder 13 in einem spiralförmigen Verlauf 43 zu führen, der an der Stelle 44 oder 50 in einem wendeiförmigen Verlauf endet oder übergeht und dessen Ende zur Ausführung von Vertikal- oder Horizontalbewegungen in der Lage

Ii ist.

Entsprechend Fig. 14 können die Wendelwindungen 45 des Anschlußrohres auch vertikal stehen und dann mit einer Mehrzahl von Schwimmkörpern 42 oder mit einem durchgehenden mantelförmigen Schwimmkörper

to versehen sein. Obwohl in Fig. 14 nur ein Schwimmkörper 42 dargestellt ist, können ähnliche Schwimmkörper auch auf den anderen Windungen sitzen.

Fig. 15 und 16 zeigen zwei weitere von zahlreichen möglichen Ausführungsformen, wobei das AnschhiB-

« rohr 46 in F i g. 15 und das Anschlußrohr 47 in F i g. 16 dem Umfangsverlauf der Abschnitte 48 und 49 der gelenkigen Stütze 4 entspricht

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

28 OO Patentansprüche:

1. Anschlußvorrichtung zwischen mindestens zwei unterseeischen, für unter hohem Druck zu fördernde Medien geeignete und mit einem den Durchgang eines Reinigungswerkzeuges ermöglichenden Innendurchmesser ausgestattete Rohrleitungen, deren Enden relativ zueinander bewegbar sind und bei denen insbesondere das Ende einer Rohrleitung ortsfest und das andere Ende der anderen Rohrleitung an einer Stütze befestigt ist, die um eine am Meeresgrund verankerte Gelenkstelle schwenkbar ist, bestehend aus mindestens einem die beiden Rohrleitungsenden verbindenden, im Innendurchmesser und der Wandstärke an die beiden Rohrleitungen angepaßten Anschlußrohr, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußrohr (1) mindestens einen etwa wendelförmig und/oder spiralförmig verlaufenden Abschnitt aufweist und zwischen seinen Enden ausschließlich durch insbesondere auf jeder Windung angeordnete Auftriebseinrichtungen (14) unterstützt ist,

2. Anschlußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen des Anschlußrohres (1) in koaxial angeordneten aufsteigenden und absteigenden Schraubenlinien (40 bzw. 41) unterschiedlichen Durchmessers verlaufen.

3. Anschlußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Anschlußrohr (1) mindestens eine in einer Ebene liegende Spiralform (43) aufweist.

4. AnschluBvorrich-'-jng na '.1 Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebseinrichtung aus einem das jeweilige Anschluß: ohr (1) umgebenden mantelförmigen Schwimmkörper (14) besteht.

5. Anschlußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebseinrichtung aus das Anschlußrohr (1) auf begrenzten Längenabschnitten umgebenden mantelförmigen Schwimmkörpern (42) besteht.

6. Anschlußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebseinrichtung aus mehreren Schwimmkörpern (14; 15; 18) besteht, die über die Länge des oder der Anschlußrohre (1) unter 4; Abständen zueinander angeordnet sind.

7. Anschlußvorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Anschlußrohre (29 bis 32) vorgesehen sind und daß mindestens einige der Anschlußrohre durch die Auftriebseinrichtungen r.o (33) zu Rohrgruppen zusammengefaßt sind.

8. Anschlußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Endabschnitten des oder der Anschlußrohre die Wandstärke in Richtung auf das jeweilige Ende dadurch allmählich verstärkt ist, daß sich die Außenwand in Richtung auf den jeweiligen Endabschnitt mit einer im Bereich zwischen 1 : 2 und 1 : 10 liegenden Steigung konisch erweitert.

. 9. Anschlußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen des oder der Anschlußrohre um die Stütze (4) verlaufen und daß das oder die Anschlußrohre mit Hilfe von lösbaren Anschlußeinrichtungen (10) an die Rohrleitungsenden (2,3) angeschlossen sind. fi5

10. Anschlußvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Abschnitt der Stütze (4) im allgemeinen kegelstumpfförmig verjüngt ist und daß die Form des Anschlußrohres derjenigen des unteren Endabschnittes der Stütze angepaßt ist

11. Anschlußvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußrohre (34 bis 37) in mehreren Wendeln unterschiedlicher Durchmesser angeordnet und in zueinander parallelen Windungen geführt sind, die senkrecht zur Achse der Stütze (4) zueinander ausgerichtet verlaufen (Fig. 10).

12. Anschlußvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußrohre (29 bis 32) in Wendeln gleichen Durchmessers verlaufen, deren Windungen auf einem gemeinsamen gedachten Zylinder liegen (F i g. 9).