DE3730671C2 - - Google Patents
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- F04D25/04—Units comprising pumps and their driving means the pump being fluid-driven
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Hauptanspruches.
Bei der unterseeischen Förderung von Erdöl und/oder Erdgas,
der sogenannten Offshore-Förderung, wird von Arbeitsplatt
formen aus der Meeresboden angebohrt und die darunter
befindlichen Öl- oder Gasfelder erschlossen. Eine so
erschlossene Quelle wird durch einen am Meeresboden
angebrachten Preventer verschlossen, welcher die Aufgabe
hat, das unter hohem Druck ausströmende Produkt zu drosseln
und durch Rohrleitungen zu unterirdischen Tanks bzw. den
Förder- oder Arbeitsplattformen zu leiten. Die auf der
Meeresoberfläche befindlichen Plattformen bringen mehrere
Bohrungen in den Meeresboden nieder und ermöglichen somit
die Anzapfung eines großen Feldes. Das Erdöl oder Erdgas
strömt dann unter Druck zu den Plattformen und wird dort
entsprechend aufbereitet. Da die Erschließung solcher Felder
in größeren Meerestiefen sehr aufwendig ist, eine Vielzahl
von technischen Problemen aufwirft und bereits angezapfte,
in ihrer Förderleistung nachlassende Felder Schwierigkeiten
bei der Förderung des Produktes bereiten, verlangt die der
Erfindung zugrundeliegende Aufgabe eine weniger aufwendige,
am Meeresboden zu stationierende Fördereinrichtung.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Hauptanspruches.
Mittels dieser Lösung kann eine kompakte, leicht zu
installierende Förderstation an beliebiger Stelle auf dem
Meeresgrund angebracht werden. Die Zwischenschaltung einer
Hydropumpe und eines davon angetriebenen Hydromotors
zwischen einem elektrischen Unterwassermotor und einer
Fördereinrichtung, beispielsweise einer mehrstufigen
Pumpe, ermöglicht eine einfache Drehzahlregelung. Da
es sich hier gewissermaßen um zwei miteinander gekoppelte
Systeme handelt, ist eine einfache Anpassung an die
unterschiedlichsten Betriebsverhältnisse möglich.
Von Hydromotoren angetriebene Förderpumpen sind zwar bekannt,
beispielsweise aus der DE-PS 18 03 293, jedoch sehen diese
ein oberhalb eines Wasserspiegels trocken aufgestelltes
Druckerzeugersystem vor. Die notwendigen Hydraulikleitungen
werden durch ein Schutzrohrsystem zu der in die Flüssigkeit
abgesenkte, von einem Hydromotor angetriebenen Förderpumpe
geleitet. Eine Übertragung dieses Systems auf die Offshore-
Technik würde bedeuten, daß auf Offshore-Plattformen oder
Arbeitsschiffe nicht verzichtet werden kann, da diese zur
Aufnahme der den Hydromotor antreibenden Hydropumpe
funktionsnotwendig sind.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zwischen
Hydromotor und Fördereinrichtung ein Getriebe angeordnet
ist. Mittels dieser Maßnahme ist in einfacher Weise eine
Anpassung der Fördereinrichtung an die jeweiligen Betriebs
verhältnisse möglich. Somit können die unterschiedlichsten,
schnell- oder langsamläufigen Förderpumpen Anwendung finden.
Eine weitere Ausgestaltung sieht hierfür vor, daß das
Getriebe, der Hydromotor, die Hydropumpe und/oder der
Unterwassermotor mit einer Druckausgleichsvorrichtung
versehen ist. In Abhängigkeit von den Umgebungstemperaturen
und den während des Betriebes entstehenden, durch Verlust
leistungen bedingte Temperaturanstiege, verhindern die
Druckausgleichsvorrichtungen einen unzulässigen Druckanstieg
innerhalb der Aggregate.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die
Hydropumpe von einer druckdichten, mit dem Unterwassermotor
verbundenen Kapsel umgeben ist und/oder der Hydromotor und
die Fördereinrichtung von einem druckdichten, Fördermedium
enthaltenden Behälter umgeben sind. Mittels dieser Maßnahme
wird verhindert, daß eine eventuelle Leckage der Hydropumpe
in das Meerwasser gelangen kann. Des weiteren bewirkt der
den Hydromotor und die Förderpumpe umgebende druckdichte
Behälter, daß dieser direkt mit einer Saugleitung bzw.
einer Förderquelle verbunden werden kann. Sollten irgend
welche Undichtigkeiten im Bereich der Fördereinrichtung
oder des Hydromotors auftreten, so gelangen diese in das
zu fördernde Medium und werden mit diesem abgeführt. Durch
die Kapsel bzw. den Behälter werden nur die energieüber
tragenden Leitungen zwischen Hydropumpe und Hydromotor
hindurchgeführt. Hierbei kann es sich um entsprechend
geschützte Hochdruckleitungen oder dgl. handeln. Dies
ermöglicht weiterhin, daß in einer äußerst platzsparenden
Weise die Aggregate auch nebeneinander angeordnet werden
können, wobei die zwischen Hydropumpe und Hydromotor
verlaufenden Leitungen in beliebiger Weise angepaßt werden
können. Schwierig abzudichtende, die Kapsel bzw. Behälter
wandungen durchdringende Wellen existieren somit nicht.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die
Hydropumpe, der Hydromotor und die Förderpumpe innerhalb
eines mit dem Unterwassermotor verbundenen, Fördermedium
enthaltenden Behälters angeordnet sind. Diese Ausgestaltung
bietet den Vorteil, daß mit nur einem einzigen druckdichten
Behälter die eine eventuelle Leckage aufweisenden Bauteile
sicher umhüllt werden können. Das Merkmal, daß der die
Hydropumpe antreibende elektrische Unterwassermotor immer
außerhalb der Kapsel bzw. des Behälters angebracht ist,
garantiert in zuverlässiger Weise eine sichere Kühlung des
Unterwassermotors. Denn dieser, in vorteilhafter Weise als
wassergefülltes Aggregat ausgebildete Unterwassermotor,
ist immer von kühlem Meerwasser umgeben. Das u. U. eine hohe
Temperatur aufweisende Fördermedium kann somit nicht
nachteilig auf die Motorkühlung einwirken.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß
der Behälter im Bereich zwischen Hydropumpe und Hydromotor
als Rohrbogen ausgebildet ist. Mittels dieser Maßnahme
können, beispielsweise mit Hilfe eines 180°-Rohrbogens, der
Unterwassermotor und die daran angebrachte Hydropumpe sowie
der Hydromotor mit der Fördereinrichtung nebeneinander
stehend oder liegend angebracht werden. Entsprechend der
Verwendung findenden Baueinheiten und der jeweiligen
Platzverhältnisse sind auch andere Bogenformen möglich.
Zur Abfuhr der im Hydrosystem entstehenden Wärme sieht eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die energie
übertragende Verbindung zwischen Hydropumpe oder Hydromotor
mit Kühleinrichtungen und/oder Filter versehen ist. Die als
Abscheideeinrichtung dienenden Filter verhindern die
Zirkulation von Abriebteilen innerhalb des Kreislaufes.
Zur Anpassung an die unterschiedlichen Größen der Baueinheiten
bzw. an die vorhandenen Platzverhältnisse sehen andere
Ausgestaltungen der Erfindung vor, daß die Baueinheit mit
mehreren Fördereinrichtungen versehen ist und daß die auf
der Baueinheit angebrachten Aggregate in beliebiger Einbaulage
angeordnet sind.
Zur einfachen Installation auf dem Meeresgrund sieht eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die mit der
Fördereinrichtung oder die mit dem die Fördereinrichtung
umgebenden Behälter verbundene Saug- und/oder Druckleitungen
durch ein Kupplungssystem angeschlossen sind. Somit kann
durch ein einfaches Absenken der Baueinheit an die Arbeits
position ein Ankuppeln ohne Hilfe von Tauchern oder dgl.
erfolgen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
In der Zeichnung des Ausführungsbeispieles ist eine auf
dem Meeresgrund (1) ruhende Baueinheit (2) gezeigt, auf
der ein elektrischer Unterwassermotor (3) befestigt ist.
Durch Kabel (4) erfolgt eine Verbindung mit einer auf dem
Festland (5) stationierten Transformatorenstation (6) oder
mit einer anderen Baueinheit. In diesem Kabel (4) können
auch der Anlagenüberwachung bzw. -regelung dienende Signal
kabel vorgesehen sein. Der Unterwassermotor (3), welcher mit
einer an sich bekannten Druckausgleichsvorrichtung (7)
versehen ist, weist in wassergefüllter Ausführung den
Vorteil einer geringeren Störanfälligkeit auf. Direkt mit
dem Unterwassermotor (3) ist eine Hydropumpe (8) verbunden.
Des weiteren ist auf der Plattform (2) ein Behälter (9)
angeordnet, welcher mit einem Anschluß (10) zur Verbindung
mit einer Erdöl- oder Erdgasquelle ausgerüstet ist. Die
Wandstärke des Behälters ist den vorherrschenden Druck
verhältnissen angepaßt. Innerhalb des Behälters (9) befindet
sich eine Fördereinrichtung (11), welche durch eine Öffnung
(12) aus dem Behälterinnern ansaugt und mittels einer
Druckleitung (13) direkt zu einer auf dem Festland (5)
befindlichen Verarbeitungsstation (14), z. B. einer
Raffinerie, fördert. Angetrieben wird die Fördereinrichtung
(11) durch einen Hydromotor (15), wobei hier noch ein
Getriebe (16) zwischengeschaltet ist. Die Verwendung eines
Getriebes ist in denjenigen Anwendungsfällen vorteilhaft,
bei denen aufgrund der gegebenen Betriebsbedingungen die
Verstell- bzw. Regelmöglichkeiten des Hydromotors
überfordert sind.
Die Verbindung zwischen dem Hydromotor (15) und der
Hydropumpe (8) erfolgt durch druckdichte und entsprechend
gepanzerte Rohrleitungen oder -schläuche (17), welche hier
noch zusätzlich mit einer Kühleinrichtung (18) versehen sind.
Es ist ohne weiteres möglich, die einzelnen Teile auch
in einer anderen als der gezeigten Art auf der Baueinheit
anzuordnen, z. B. senkrecht. Dies bedingt dann lediglich
eine andere Führung der Rohrleitungen (17). Auch könnte der
Anschluß (10) direkt mit der Förderpumpe verbunden werden.
Claims (10)
1. Vorrichtung zur unterseeischen Förderung von Erdöl
und/oder Erdgasen mittels auf dem Meeresboden
angebrachter Baueinheiten, dadurch
gekennzeichnet,
- - daß auf einer Baueinheit (2) eine von einem Hydromotor (15) angetriebene Fördereinrichtung (11) und eine von einem Unterwassermotor (3) angetriebene Hydropumpe (8) sowie an sich bekannte Überwachungs- und Regelanlagen angebracht sind,
- - daß die Hydropumpe (8) mit dem Hydromotor (15) energieübertragend verbunden ist und
- - daß die Fördereinrichtung (11) mit zu- und abführenden Leitungen (10, 13) in Verbindung steht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Hydromotor (15) und Fördereinrichtung (11)
ein Getriebe (16) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Getriebe (16), der Hydromotor (15), die
Hydropumpe (8) und/oder der Unterwassermotor (3) mit
einer Druckausgleichsvorrichtung (7) versehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hydropumpe (8) von einer
druckdichten und mit dem Unterwassermotor (3)
verbundenen Kapsel umgeben ist und/oder der Hydromotor
(15) und die Fördereinrichtung (11) von einem druckdichten,
Fördermedium enthaltenden Behälter (9) umgeben sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hydropumpe (8), der Hydromotor
(15) und die Fördereinrichtung (11) innerhalb eines mit
dem Unterwassermotor (3) verbundenen, Fördermedium
enthaltenden Behälters angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Behälter (9) im Bereich zwischen Hydropumpe (8) und
Hydromotor (15) als Rohrbogen ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die energieübertragende
Verbindung zwischen Hydropumpe (8) und Hydromotor (15)
mit Kühleinrichtungen (18) und/oder Filter versehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (2)
mit mehreren Fördereinrichtungen versehen ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Baueinheit
(2) angebrachten Aggregate (3, 8, 11, 15, 16) in
beliebiger Einbaulage angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Förder
einrichtung (11) oder die mit dem die Fördereinrichtung
(11) umgebenden Behälter (9) verbundene Saug- und/oder
Druckleitungen (13) durch ein Kupplungssystem angeschlossen
sind.
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