DE2941228C2

DE2941228C2 - Einrichtungen zum Auffangen eines unter Wasser unkontrolliert austretenden Erdöl/Erdgas-Gemisches

Info

Publication number: DE2941228C2
Application number: DE2941228A
Authority: DE
Inventors: Kirsten geb. Eppmann Dipl.-Ing. 4520 Melle Eppmann
Original assignee: Eppmann Gebeppmann Kirsten Dipl-Ing 4520 Melle De
Current assignee: Eppmann Gebeppmann Kirsten Dipl-Ing 4520 Melle De
Priority date: 1979-10-11
Filing date: 1979-10-11
Publication date: 1983-11-10
Also published as: DE2941228A1

Description

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zum Auffangen eines unter Wasser unkontrolliert austretenden Erdöl/ Erdgas-Gemisches entsprechend den in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2 jeweils enthaltenen Merkmaien.

Aus der US-PS 36 74 150 ist eine Einrichtung in Form einer Auffangglocke bekannt, die nur im Bereich der Wasseroberfläche verwendbar ist. Die Auffangglocke hat nämlich in ihrem oberen Teil Belüftungsöffnungen, durch die bei Unterwasserverwendung Wasser eintreten könnte. Die Auffangglocke kann zwar auch so verwendet werden, daß im unteren Teil derselben eine Trennung von öl und Wasser stattfindet, wenn die Auffangglocke über einer von Öl durchströmten und gebrochenen Leitung angeordnet wird. Sollte aber gleichzeiüg mit dem Öl Erdgas in die Auffangglocke gelangen, würde das Gas den für die Trennung von Öl und Wasser vorgesehenen Bereich durchsetzen und eine derart starke Beunruhigung dieses Bereiches bewirken, daß eine Trennung zwischen öl und Wasser allenfalls in geringem Maße eintritt, nicht jedoch in einem solchen Umfang, daß sich eine einwandfrei abgetrennte ölphase abziehen läßt

Aus der US-PS 36 66 100 ist eine andere Einrichtung bekannt, bei der eine Auffangglocke unmittelbar oberhalb einer Leckage am Meeresboden gehalten ist. Diese Einrichtung kann auch so ausgebildet werden, daß mittels einer Leitung und einer in diese eingeschalteten Pumpe ein öl-Wasser-Gemisch nach oben ,gefördert wird. Diese Phasen können also allenfalls erst über Wasser getrennt werden. Mittels einer weiteren Leitung wird das Gas abgezogen, was aber allenfalls nur für einen Teil des austretenden Gases möglich ist. Da die Auffangglocke keine Beruhigungszone hat, in der sich die Phasen trennen können, kann austretendes Gas auch durch die erstgenannte Leitung, die zur Förderung des Öl-Wasser-Gemisches dienen soll, von der Pumpe angesaugt werden, Wenn der hierbei angesaugte Gasanteil zu groß wird, kann hierdurch der Pumpvorgang beeinträchtigt werden. Eine zufriedenstellende Trennung der drei Phasen ist also mit dieser Einrichtung nicht möglich.

Eine nächste Ausführungsform ist aus der US-PS 35 48 605 bekannt. Zu dieser Einrichtung gehört eine Auffangglocke, die abgedichtet auf den Meeresboden über der jeweiligen Leckage aufgesetzt wird. Alle Phasen des auf der Leckage austretenden Gemisches gelangen über eine faltenbaigähnlich ausgebildete Förderleitung bis zur Wasseroberfläche, was durch den von der Gasphase bewirkten Lif'cffekt weitgehend unterstützt wird. Eine Beruhigung des Gemisches in dem in Höhe der Wassereberfläche liegenden Bereichs und damit eine Trennung der Phasen kann zumindest nicht in einem befriedigenden Ausmaß erfolgen, zumal auch dieser Bereich von der Gasströmung durchsetzt wird. Durch eine an die Förderleitung angeschlossene weitere Leitung gelangt das Gemisch zu einem Schiff, auf dem sich ein Separator befindet Erst in diesem erfolgt eine systematische Trennung.

Eine nächste Einrichtung ist aus der US-PS 35 00 841 bekannt. Diese Einrichtung hat eine Auffangglocke, die über einer Leckage angeordnet ist, welche sich in einer unter Wasser verlaufenden Rohrleitung befindet. Der Inhalt der Rohrleitung und das Wasser bilden ein Zweiphasengemisch. Um dieses nach oben zu fördern, wird über eine zusätzliche Leitung Gas in die eigentliche Förderleitung gepumpt. Letztere enthält also drei Phasen, die frühestens im Bereich der Wasseroberfläche voneinander getrennt werden. In diesem Fall darf das Gas nicht Luft sein, denn die Verwendung von Luft kann dazu führen, daß das in die Förderleitung eintretende Gemisch explosiv wird. Es muß also ein inertes Gas verwendet werden, um die gewünschte Liftwirkung zu erzielen, was jedoch den notwendigen technischen Aufwand weiter erhöht.

Schließlich ist in der US-PS 37 45 773 eine Einrichtung zum Aufrangen eines unter Wasser unkontrolliert austretenden Erdöl/Erdgas-Gemisches beschrieben, bei

der die Ableitung der Gasphase unmittelbar von einer Auffangglocke erfolgt, während ein Separator die Trennung des Erdöl-Wasser-Gemisches bewirken solL Letzteres wird durch eine weitere Leitung mittels einer Pumpe nach oben gefördert Wenn ein Anteil des Gases auch in diese Leitung eintreten sollte, so stellt die in die Leitung eingeschaltete Pumpe eine Drosselung des Leitungsquerschnitts dar, so daß das Gas keinen Lifteffekt bewirken kann. Das Vorhandensein von Gas in dieser Leitung kann sogar nachteilig sein, wenn es in "> einem nennenswerten Anteil einströmt, da die Funktion der Pumpe hierdurch nachteilig beeinflußt werden kann. Es wird also eine verhältnismäßig starke Pumpenleistung benötigt, um das die flüssigen Phasen enthaltende Gemisch bis zu dem oberhalb des Wasserspiegels angeordneten Separator zu fördern.

Es war Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung der letztgenannten Art so zu verbessern, daß mit geringem technischen Aufwand eine einwandfreie Trennung aller drei Phasen gewährleistet ist.

Diese Aufgabe kann erfindungsgemäß durch eine den Merkmalen des Anspruchs 1 oder durch eine den Merkmalen des Anspruchs 2 entsprechende Einrichtung gelöst werden.

Bei der entsprechend den Merkmalen des An- » Spruchs 1 ausgebildeten Einrichtung ist der Separator zur Trennung von drei Phasen und zusammen mit der Auffangglocke als eine zu der Austrittsstelle des Gemisches absenkbare Einheit ausgebildet Die Aufangglocke ist hierbei mit der Unterseite des Separators verbunden, dieser ist dem hydrostatischen Druck der überlagernden Wassersäule ausgesetzt.

Die Zusammenfassung von Separator und Auffangglocke zu einer Einheit führt zu einer Herabsetzung des gerätetechnischen Aufwandes und des Aufwandes für Leitungen. Da nur die ölphase und nicht mehr die Wasserphase nach oben gefördert wird, ist auch der Bedarf an Pumpenleistung geringer.

Bei der gemäß Anspruch 2 ausgebildeten Einrichtung ist der Separator ebenfalls als 3-Phasen-6eparator ausgebildet und ein nach unten hin offener Behälter, der unter geringem Überdruck des Umgebungswassers steht. Das von der Auffangglocke aufgefangene Gemisch wird komplett mittels Gaslift-Effekt des unkontrolliert austretenden Erdgases aus dem separatorseitigen Ende der von der Auffengglocke zum Separator führenden Förderleitung durch die untere Öffnung des Separators bis in dessen Gasraum hineingeführt. Da die Förderleitung einen ungedrosselten Querschnitt hat, bewirkt der Gaslift-Effekt die Förderung des Gemisches bis zum Separator, ohne daß hierfür Pumpenleistung erforderlich ist. Der Separator kann auf beliebiger Höhe zwischen der Leckage und der Wasseroberfläche oder auch in unmittelbarer Nähe der Wasseroberfläche angeordnet werden. Da der Separator mit dem umgebenden Wasser in Verbindung steht, muß allein das Abziehen der Ölphase mit Hilfe von Pumpenleistung bewirkt werden. Somit gewährleistet die Einrichtung auch in dieser Ausführungsform, daß das gleichzeitige Trennen der Phasen mit einfachen Mitteln möglich ist und nur verhältnismäßig wenig Pumpenleistung benötigt wird.

schlagen, daß die Einrichtung mit einer Abgangsleitung verbunden ist, die mittels einer Armatur während des Einschwimmens geöffnet und während des Betriebes verschließbar ist. Die offene Abgangsleitung erleichtert den Transport der Einrichtung durch das Wasser bis in die vorgesehene Betriebsstellung, da sich innerhalb der Auffangglocke wirksame Auftriebs- oder Druckkräfte über die Abgangsleitung abbauen können.

Vorteilhaft irt es erfindungsgemäß fernerhin, wenn an den Separator ein druckabhängig arbeitender Regler angeschlossen ist, mit dem die Höhe der jeweiligen Phasengrenzen vorgebbar ist

Weiterhin ist es erfindungsgemäß denkbar, daß die Förderleitung eine Schlauchleitung ist, deren Strömungsdurchtrittsquerschnitt sich aufgrund der Materialelastizität dem jeweiligen hydrostatischen Druck selbsttätig anpaßt Die Schlauchleitung gewährleistet gleichzeitig auch einen ausreichenden Ausgleich auch bei starker Bewegung der Auffangglocke und/oder des Separators.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung die Einrichtung in der ersten Ausführungsform;

Fig.2 in schematischer Darstellung die Einrichtung in der anderen Ausführungsform.

Die Einrichtung nach F i g. i hat eine Auffi-nggiocke i und einen Separator 2, dessen Unterseite offen ist Der Separator 2 taucht mit seinem unteren Teil in das Wasser ein, während der obere Teil aus der mit der Bezugsziffc·- 9 bezeichneten Wasseroberfläche hervorsteht Die Auffangglocke 1 und der Separator 2 sind durch eine Förderleitung 3 miteinander verbunden, die oberhalb der Linie 11 im Gasraum endet und gegebenenfalls mit einem Fallenergiebred/er versehen sein kann, der einen störungsfreien Ablauf des F.rdöl-Meerwassergemisches gewährleistet.

Auftriebskörper 4 sind an auf dem Meeresboden ruhenden Fundamenten 5 mit Hilfe von Abspannseilen 6 gehalten. In diese sind Federn 7 eingeschaltet Wie F i g. 1 erkennen läßt, sind auf diese Weise die Auffangglocke 71 und der Separator 2 lagestabilisierend miteinander und mit dem Leckagebereich am Meeresboden verbunden.

Über der Wasseroberfläche 9 befindet sich eine hier nur schematisch angedeutete Arbeitsplattform 8, die ebenfalls mit dem aus den Schwimmkörpern 4 und den Abspannseilen 6 gebildeten Stabilisierungssystem über weitere Abspannseile 6 in Verbindung steht.

Innerhalb des Separators 2 trennen sich die drei Phasen. Die Linie 10 bezeichnet die Grenze zwischen der Wasserphase und der Ölphase, während die Linie 11 die Grenze zwischen der ölphase und der Gasphase bezeichnet. Das Gas wird über eine Leitung 12 abgezogen. Eine weitere Leitung 17 ist zwischen den Linien 10 und 11 an den Separator 2 angeschlossen und dient zum Abziehen des Erdöls.

An die Auffangglocke 1 ist eine Abgangsleitung 14 angesf.hlc-.s-in. Mittels einer in diese und in die Förderleitung 3 eingeschalteten Armatur 15 können die Abgangsleitung 14 geöffnet und die Förderleitung 3 geschlossen werden. Dieser Schaltzustand wird für, das Einschwimmen der Auffangglocke 1 über die Leckage gewählt. Anschließend wird die Armatur 15 umgeschaltet, so daß die Abgangsleitung 14 geschlossen und die Förderleitung 3 geöffnet sind. Das in der Auffangglocke

1 befindliche Dreiphasengemisch kann dann mit Hilfe des Gaslift-Effektes in den Separator 2 gelangen.

Die jeweilige Höhe der durch die Linien 10 und 11 bezeichneten Trennschichten innerhalb des Separators

2 ist durch einen druckabhängig arbeitenden Regler 16 beeinflußbar.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 sind die

Auffangglocke 1 und der Separator 2 zu einer konstruktiven Einheit zusammengefaßt. Mit der Förderleitung 3 werden jetzt nur die sich im oberen Separationsbereich sammelnden Erdgase nach oben geleitet, während eine Förderleitung 13 zum Abziehen 5 sen. des Erdöls dient, das sich zwischen den Linien 10 und 11 gesammelt hat. Wie F i g. 2 erkennen läßt, ist in diesem Fall der Regler 16 in mehrere Elemente unterteilt, da es zweckmäßig ist, die jeweiligen Druckverhältnisse an unterschiedlichen Stellen zu erfassen bzw. zu beeinflus-

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Auffangen eines unter Wasser unkontrolliert austretenden Erdöl/Erdgas-Gemisches, mit einer unten offenen, mit ihrem Inneren mit dem sie umgebenden Wasser in Verbindung stehenden, zu der Austrittsstelle des Gemisches absenkbaren Auffangglocke, aus der Gas, Öl und Wasser ableitbar sind, und mit einem Separator, aus dem zumindest die flüssigen Phasen nach Trennung einzeln ableitbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator (2) zur Trennung von drei Phasen und zusammen mit der Auffangglocke (1) als eine zu der Austrittsstelle des Gemisches absenkbare Einheit ausgebildet ist, wobei is die Auffangglocke (1) mit der Unterseite des Separators (2) verbunden und dieser dem hydrostatischen Druck der überlagernden Wassersäule ausgesetzt ist.

2. Einrichtung zum Auffangen eines unter Wasser unkontroliijn austretenden Erdöl/Erdgas-Gemisches, mit einer unten offenen, zur AustrittssteUe des Gemisches absenkbaren Auffangglocke, an die eine zu einem mit Abstand von der Auffangglocke angeordneten, zur Aufbereitung eines mindestens Zweiphasengemisches ausgebildeten Separater führende Förderleitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator als 3-Phasen-Separator (2) ausgebildet und ein nach unten hin offener Behälter ist sowie unter geringem Überdruck des Umgebungswassers steht, und daß das von der Auffanfrglocke (1) aufgefangene Gemisch komplett mittels Gaslift-Effekt des unkontrolliert austretenden Erdgasen aus c^-rn separatorseitigem Ende der von der Auffaiigglocke (1) zum Separator (2) führenden, einen ungedro^elten Querschnitt aufweisenden Förderleitung (3) in die untere Öffnung des Separators (2) einleitbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Abgangsleitung (14) verbunden ist, die mittels einer Armatur (15) während des Einschwimmen geöffnet und während des Betriebes verschließbar ist.

4. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Separator (2) ein druckabhängig arbeitender Regler (16) angeschlossen ist, mit dem die Höhe der jeweiligen Phasengrenzen vorgebbar ist.

5. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Forderleitung (3; 13) eine Schlauchleitung ist, deren Strömungsdurchtrittsquerschnitt sich aufgrund der Materialelastizität dem jeweiligen hydrostatischen Druck selbsttätig anpaßt.

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