DE69819619T2

DE69819619T2 - Unterwasser-Steigleitung mit mehrfach Spannzylinder mit kontrollierbarem Druck und dazugehöriges Verfahren

Info

Publication number: DE69819619T2
Application number: DE69819619T
Authority: DE
Inventors: Gregory Houston Thory
Original assignee: Hydralift ASA
Current assignee: Hydralift ASA
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1998-08-03
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2018-08-04
Also published as: EP0894939A3; US5846028A; EP0894939B1; NO983534D0; NO318185B1; DE69819619D1; EP0894939A2; NO983534L

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Spannen von marinen Steigleitungen, die vom Meeresboden zu einem Schiff verlaufen, mit einer Anzahl von langen pneumatischen oder hydraulischen Zylindern, die eine kontrollierbare Spannung zur Anwendung bei tiefer See und stürmischen Bedingungen ermöglichen, zusätzlich zur Anwendung bei flachem Wasser und jedem Wetter, mit einfacher Bedienung und hoher Zuverlässigkeit.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Spannvorrichtung für eine Steigleitung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 festgelegt ist. Eine derartige Spannvorrichtung für eine Steigleitung ist in dem US-Patent 4,799,827, erteilt für Jaqua, beschrieben.
2. Bezug zum Stand der Technik
In zunehmendem Maße findet die Exploration und Förderung von Erdöl, einschließlich von sowohl Öl als auch Gas, in tiefen Ozeanen bzw. in der Tiefsee statt, wobei man von informierter Seite aus annimmt, daß dort über 95% des gesamten weltweiten Vorrats von Erdöl vorhanden sind. Physikalische Hindernisse und damit zusammenhängende Kosten sind allerdings vergleichsweise größere Hindernisse als bei Erdöl, das sich auf dem Festland befindet oder von See aus zugänglich ist.
Größere Schwierigkeiten und Kosten im Zusammenhang mit Aktivitäten in der Tiefsee bringen das Spannen nach oben von marinen Steigleitungen, die vom Meeresboden zu einem Schiff verlaufen, mit sich, während von einer Arbeitsebene von Seeschiffen aus durch diese Leitungen hindurch gearbeitet wird. Rohrleitungen, die für marine Steigleitungen verwendet werden, weisen vorzugsweise die dünnsten Wandstärken und die kleinsten Durchmesser auf, die die Fördermengen von Explorations- und Fördereinheiten durch diese hindurch aufnehmen können, um spezielle Aufgaben bei Unterwassertätigkeiten zu erfüllen. Steigleitungen würden sich durchbiegen, ausbeulen und in ihren Funktionen versagen, wenn sie nicht in vertikaler Richtung nach oben gespannt werden, sei es mit einer Spannvorrichtung auf einem Seeschiff und/oder durch Abstützung mittels Auftrieb, bei der ein ähnlicher Spanneffekt auftritt. In dem am gleichmäßigsten gespannten Betriebszustand, der während einer Bewegung eines Schiffes in allen Richtungen möglich ist, steht eine Steigleitung nach oben durch eine wasserdichte Öffnung vor, die als „moon pool" bzw. als Öffnung für die Ölaufnahme im Schiffsboden bezeichnet wird, bis zu Arbeitsausrüstungen und Verbindungen in der Nähe einer Arbeitsebene auf dem Schiff.
Eine Vielzahl von Einrichtungen sind zum Spannen von Steigleitungen bekannt. Die am weitesten verbreiteten sind mit einem Kabel bzw. Seil betriebene Systeme, die für Offshore-Aktivitäten entwickelt worden sind, die aber zu schwer sind, zu viel Platz einnehmen, zu teuer und zu kopflastig für optimale Erdölschiffe für die Tiefsee sind. Andere bekannte Steigleitungen sind vom Grundsatz her nachgiebige bzw. elastische Systeme, bei denen unterschiedliche Typen von Federspannung eingesetzt werden, mit unregelmäßig schwankender Spannung und damit zusammenhängenden Problemen, die zu hohen Kosten und begrenztem Leistungsvermögen in der Tiefsee führen. Keine Systeme sind bekannt, um eine Konstanz der Spannung, eine Spannung einer großen Länge, eine effektive Positionierung innerhalb einer Öffnung für die Ölaufnahme im Schiffsboden, niedriges Gewicht, Wirtschaftlichkeit, Zweckmäßigkeit, zeitsparende Merkmale, Feuersicherheit und Zuverlässigkeit mit einstellbar kontrollierter Spannung bereitstellen, in einer Weise, wie es die vorliegende Erfindung lehrt. Eine Betriebsweise in tieferer See und bei stürmischem Wetter werden in ökonomischer Weise ermöglicht, zusätzlich dazu, daß in ähnlicher Weise Vorteile bei Bedingungen der Erdölausbeutung in flacheren Seegebieten bestehen.
Beispiele von unterschiedlichen, aber verwandten Spannvorrichtungen für eine Steigleitung ohne eine Kontrolle der Spannungsrate und der Länge und ohne weitere Vorteile, die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt werden, sind in den folgenden Patentdokumenten beschrieben. US-Patent 5,366,324, erteilt für Arlt et al, beschreibt die Verwendung von entweder elastomerischen Klötzen und/oder schraubenförmigen Metallfedern als energieabsorbierende Mittel, wobei radikale Unterschiede in der Spannung je Längeneinheit der Verlagerung einer Steigleitung in einer Öffnung für die Ölaufnahme im Schiffsboden bestehen. US-Patent 4,883,387, erteilt an Myers et al, beschreibt eine Anzahl von zumindest drei Spannvorrichtungen mit pneumatischen Zylindern ohne eine gleichmäßig kontrollierte Spannlänge und des Spannungsniveaus über die Länge der Verlagerung der Steigleitung hinweg. US-Patent 4,808,035, erteilt an Stanton et al, zeigt einen elastomerischen Balg als eine Gasfeder zum Spannen einer Steigleitung auf einer Plattform mit Spannstützen. US-Patent 4,537,533, erteilt an Hampton, beschreibt das Spannen einer Steigleitung mit einem Hebekompensator auf einer Hebevorrichtung, die in erster Linie zum Positionieren von auf dem Meeresboden befindlichen Führungsgerüsten von einer halb-tauchfähigen Bohrausrüstung eingesetzt wurde. US-Patent 4,473,323, erteilt an Gregory, beschreibt einen in horizontaler Richtung länglichen Arm, der in vertikaler Richtung um ein erstes Ende geschwenkt wurde und dazu bestimmt war, mit Ballast versehen zu werden bzw. von Ballast befreit zu werden, um eine Steigleitung zu spannen, mit der er von einem Bohrschiff aus verbunden war. US-Patent 4,379,657, erteilt an Widiner et al, war auf eine tragbare, modulare Spannvorrichtung für eine Steigleitung beschränkt, die zumindest zwei Paare von Zylindern aufweist, die diametral gegenüberliegend angeordnet sind, mit miteinander verbundenen Ölspeichern und Luftspeichern und mit Positionierung zwischen einem Befestigungsrahmen und einem Spannring für die Steigleitung, zur Verwendung auf einer Plattform mit gespannten Stützen. US-Patent 4,367,981, erteilt an Shapiro, beschreibt eine Bohr-Steigleitung mit einer Gleit- bzw. Schiebeverbindung mit einer ringförmigen Druckkammer zwischen mit Flanschen versehenen Abschnitten eines oberen Endes, das an einer Bohrplattform befestigbar ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Im Lichte der Notwendigkeit zur Verbesserung des Spannvorgangs von marinen Steigleitungen sind die Aufgaben der vorliegenden Erfindung, eine Spannvorrichtung für eine Steigleitung mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern bereitzustellen, die:
eine unmittelbare Kontrolle mit einer effektiven Positionierung einer Spannleitung in vertikaler und seitlicher Richtung bereitstellt;
eine Konstanz der Spannung über die gesamte oszillierende, vertikal verlaufende Bewegung eines Seeschiffs aufgrund der Wellenwirkung bereitstellt, in bezug auf eine Steigleitung, die an einem Meeresboden fixiert ist und in vertikaler Richtung ausgehend von dem Seeschiff nach oben gespannt wird;
die Veränderung der Spannwirkung aufgrund der Roll- und Hebeeinwirkung von Wellen auf Seeschiffen ausgleicht;
eine marine Steigleitung zentral in einer Öffnung für die Ölaufnahme im Schiffsboden positioniert, während das Seeschiff aufgrund der Welleneinwirkung rollende und Hebe- bzw. Senkbewegungen ausführt;
einen niedrigen Schwerpunkt mit Ausgleichsballast auf einem Seeschiff zur Verwendung in sämtlichen Tiefwasser- und Flachwasser-Bedingungen bereitstellt;
den größten Teil von Ausfallzeiten aufgrund ungünstiger Wetter- und Wellenbedingungen eliminiert;
einen wartungsfreien Betrieb während eines langen Zeitraums gewährleistet;
eine Systemredundanz mit großer Zuverlässigkeit aufweist;
an standardmäßige Auslösch-Steuerungen und standardmäßigen Brandschutz anpaßbar ist;
automatisch betrieben werden kann;
manuell betrieben werden kann;
einen schnellen Aufbau für auf Steigleitungen bezogene Arbeitsvorgänge ermöglicht;
derart positioniert werden kann, daß sie keinen Platz auf einem Arbeitsdeck beansprucht; und
relativ wenig kostenaufwendig im Vergleich zu herkömmlichen Spanneinrichtungen für Steigleitungen ist.
Die vorliegende Erfindung erreicht diese und weitere Ziele mit einer Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, die eine Anzahl von vorzugsweise sechs Steuerzylindern aufweist, deren obere Enden schwenkbar an einer unteren Oberfläche einer Arbeitsebene befestigt sind und deren untere Enden schwenkbar an einem Steigleitungs-Spannring befestigt sind. Druckleitungen in Strömungsverbindung mit entgegengesetzten Enden der Steuerzylinder führen zu Speichern und zu Druckquellen, die in automatischer Weise separat gesteuert sind. Die Hublänge der Steuerzylinder ist typischerweise 50 Fuß für normale Anforderungen, kann allerdings für spezielle Betriebserfordernisse variiert werden. Die Projektion der Zylinder nach unten in eine Öffnung für die Ölaufnahme im Schiffsboden vermeidet, daß sie Arbeitsraum auf einer Arbeitsebene eines Schiffs blockieren. Die Positionierung der pneumatischen und hydraulischen Anlagen unterhalb des Decks mit Rohrleitungen, die zu den Steuerzylindern verlaufen, senkt den Schwerpunkt zur Ballastwirkung eines seegängigen, in tiefem Wasser verkehrenden Schiffs ab. Jeder Zylinder kann ein separates Druckbeaufschlagungssystem zur Redundanz zwecks Zuverlässigkeit aufweisen. Eine Überkapazität zum Spannen der Steigleitung mit einem Abschnitt der Steuerzylinder, der inaktiv oder außer Betrieb ist, vergrößert die Zuverlässigkeit. Druckübertrager kommunizieren Druckveränderungskriterien an ein zentrales Steuerungssystem zum Zwecke einer koordinierten automatischen oder wahlweisen manuellen Steuerung des Fluiddrucks separat für jeden Steuerzylinder.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche unter Bezugnahme auf die Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform festgelegt, wobei auf die folgenden Zeichnungen Bezug genommen wird, die kurz wie folgt beschrieben werden:
1 zeigt eine teilweise weggeschnittene stirnseitige Ansicht durch einen Abschnitt einer Öffnung für die Ölaufnahme im Schiffsboden eines Seeschiffs, im Tal einer Welle;
2 zeigt eine teilweise weggeschnittene stirnseitige Ansicht durch einen Abschnitt einer Öffnung für die Ölaufnahme im Schiffsboden eines Seeschiffs, auf dem Berg einer Welle;
3 zeigt eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht eines Zylinderabschnitts, der einzelne Zylindereinheiten aufweist;
4 zeigt eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht eines Zylinderabschnitts, der Doppelzylinder mit miteinander verbundenen Kolbenstangen aufweist;
5 zeigt eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht eines oberen Zylinders mit Druckleitungen an beiden Enden;
6 zeigt eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht eines unteren Zylinders mit Druckleitungen an beiden Enden;
7 zeigt eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht eines Zylinderabschnitts, der linear miteinander verbundene Doppelzylinder aufweist, wobei obere Kolbenstangen mit einer im Betrieb abstützenden Struktur verbunden sind, und untere Kolbenstangen mit einem Steigleitungs-Spannring verbunden sind;
8 eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht von verbundenen Enden von Zylindern zeigt, die Auslässe an den verbundenen Enden und Zwei-Wege-Zuführungen an den Stangenenden aufweisen;
9 eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht von verbundenen Enden von Zylindern zeigt, die Zwei-Wege-Zuführungen an den verbundenen Enden und an den Stangenenden aufweisen;
10 eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht eines Zylinderabschnitts zeigt, der Doppelzylinder mit oberen Kolbenstangen aufweist, die mit einer im Betrieb abstützenden Struktur verbunden sind, und unteren Zylindern, die mit einem Steigleitungs-Spannring verbunden sind;
11 eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht mit Kolbenstangen zeigt, die schwenkbar an einer im Betrieb abstützenden Struktur befestigt sind, und Zylindern, die schwenkbar an einem Steigleitungs-Spannring befestigt sind;
12 eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht eines Zylinders zeigt, der Druckübertrager aufweist, mit Steuerleitungen wahlweise von beiden Enden des Zylinders und von Zwei-Wege-Zuführungen von beiden Enden des Zylinders;
13 eine teilweise weggeschnittene Draufsicht eines Zylinderabschnitts in bezug zu einer Arbeitsebene und zu einem Steigleitungs-Spannring zeigt;
14 ein schematisches Diagramm der Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, wahlweise mit Flüssigkeit oder mit Gasfluid zum Druckbeaufschlagen einer zentralen Druckeinheit zeigt;
15 ein schematisches Diagramm der Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, wahlweise mit Flüssigkeit oder Gasfluid zum Druckbeaufschlagen von getrennten Druckeinheiten zeigt;
16 ein schematisches Diagramm der Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, mit einer Kombination von Gas- und Flüssgkeitsfluiden zum Druckbeaufschlagen von getrennten Druckbeaufschlagungseinheiten zeigt; und
17 ein detailliertes Diagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Darstellung nach 16 zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Es wird zunächst auf 1 und 2 Bezug genommen. Eine Anzahl von vorzugsweise sechs oder mehr Steuerzylindereinheiten 1 weist proximale Enden 2 auf, die schwenkbar in der Nähe eines Bodens einer Arbeitsebene 3 auf einem Seeschiff 4 befestigt sind. Distale Enden 5 der Steuerzylindereinheiten 1 sind schwenkbar an einem Steigleitungs-Spannring 6 befestigt, an dem eine marine Steigleitung 7 mit einer linearen Steifigkeit befestigbar ist. Die marine Steigleitung 7 ist an einem Meeresboden 8 durch Einzementieren, marine Führungsgerüste oder sonstige Mittel befestigt und in vertikaler Richtung in Arbeitsbeziehung zu einer Öffnung für die Ölaufnahme im Schiffsboden (moon-pool) 9 geführt, über dem sich die Arbeitsebene 3 oder eine sonstige Arbeitsebene in Arbeitsbeziehung zu einer marinen Bohrausrüstung oder einer sonstigen marinen Ausrüstung befindet, die nicht dargestellt sind.
Die Steuerzylindereinheiten 1 werden mit separat steuerbarem, unter Druck gesetztem Steuerfluid in Strömungsverbindung von einer Druckbeaufschlagungsmechanisierung 10 versorgt, die sich in Stützpositionen 11 befinden kann, die niedrig auf dem Seeschiff 4 angeordnet sind und nicht mit dem Arbeitsraum störend in Zusammenwirken treten, weder auf der Arbeitsebene 3, noch auf einem Deck 12 des Seeschiffs 4 und auch nicht in der Öffnung zur Ölaufnahme im Schiffsboden 9.
Druckbeaufschlagte Steuerfluide in den Steuerzylindereinheiten 1 stellen in selektiver Weise kontraktive Drücke in Richtungen von den distalen Enden 5 zu den proximalen Enden 2 der Steuerzylindereinheiten 1 bereit. Dies spannt die marine Steigleitung 7 in vertikaler Richtung nach oben mit einem von der Auslegung her konstanten, nach oben gerichteten Druck, während das Seeschiff 4 in nicht kontrollierbarer Weise zwischen Wellentälern 13, wie in 1 dargestellt ist, und Wellenbergen 14, wie in 2 dargestellt ist, positioniert ist.
Ein konstant steuerbarer, nach oben gerichteter Druck verhindert, daß die marine Steigleitung 7 sich durchbiegt, beult, abfällt oder aus einer Arbeitsposition in der Öffnung zur Ölaufnahme im Schiffsboden 9 herausgeht, aufgrund einer durch Wellen erzeugten Positionierung, einer durch Wetter erzeugten Positionierung oder einer sonstigen Positionierung des Seeschiffs 4 in einem arbeitenden Betriebszustand. Die ausfahrbare und zusammenziehbare Länge der druckbeaufschlagten Steuerzylindereinheiten 1 beträgt typischerweise 50 Fuß. Dies ist für die meisten durch Ozeanwellen hervorgerufenen Bedingungen ausreichend. Eine größere betriebliche Länge kann für einen ununterbrochenen sicheren Betrieb bei extremen Wetterbedingungen mit in entsprechender Weise ausgelegten und aufgebauten Seeschiffen 4 bereitgestellt werden. Die härtesten Wetter- und Wellenbedingungen und die tiefsten Ozeane können mit dieser Spannvorrichtung für eine Steigleitung beherrscht werden, die an Seeschiffe 4 angepaßt ist, welche möglicherweise einen V-förmigen oder runden Boden, einen mehrfachen Rumpf oder eine seetonnenartige Bauweise aufweisen.
Zusätzlich zum Spannen einer Steigleitung kann eine Anzahl von Steuerzylindereinheiten 1 dazu eingesetzt werden, um eine optimale seitliche Positionierung der marinen Steigleitung 7 in Arbeitsbeziehung zu Einheiten wie bspw. Bohrschäften, Gehäuse, Anschlüssen für Bohrfluid und Produktionsleitungen herzustellen, die in der marinen Steigleitung 7 angeordnet sind, durch diese gefördert werden und davon abgenommen werden, ausgehend von einer zentralen Position 15 auf einer Arbeitsebene 3. Eine seitliche Positionierung wird durch eine relative Abnahme des Drucks in Steuerzylindereinheiten 1 erreicht, die benachbart zu solchen Rändern der Öffnung zur Ölaufnahme im Schiffsboden 9 liegen, in Richtung auf die eine seitliche Positionierung gewünscht ist.
Das Spannen einer Steigleitung mit den Steuerzylindereinheiten 1 ist ausreichend kompakt, um die zweckmäßige Verwendung von Schutzeinrichtungen wie bspw. von Drossel- oder Beruhigungsleitungen 16 zu erleichtern, die verschiedentlich an Zuführungen zur Verhinderung eines Ausbruchs innerhalb oder außerhalb der marinen Steigleitung 7 befestigt sind. Ein geringeres Volumen dieser Spannvorrichtung für die Steigleitung erleichtert auch die Anbringung von Systemen und Vorrichtungen zur Brandverhinderung.
Unter Bezugnahme auf 3 weisen die Steuerzylindereinheiten 1 Kolbenstangen 17 auf, die selektiv aus den Zylindern 18 ausfahrbar sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kolbenstangen 17 schwenkbar mittels einer Verbindung mit Kugel und Sockel 19 an dem Steigleitungs-Spannring 6 an dem distalen Ende 5 befestigt, und die Zylinder 18 sind mit einer Verbindung mit Kugel und Sockel 19 an den proximalen Enden 2 der Steuerzylindereinheiten 1 an der Arbeitsebene 3 befestigt. Die schwenkbare Verbindung der Enden der Steuerzylindereinheiten 1 an dem Steigleitungs-Spannring 6 und/oder am Boden der Arbeitsebene 3 kann ebenfalls in Übereinstimmung mit Auslegungspräferenzen für bestimmte Einsatzbedingungen mit kugelförmigen Lagerungen erfolgen. Fluiddruckleitungen 20 sind verlegt, um Teile der Steuerzylindereinheiten 1 mit Druck zu beaufschlagen. In dieser Ausführungsform sind druckbeaufschlagte Abschnitte der Steuerzylindereinheiten 1 die Stangenenden der Zylinder 18, wo unter Druck gesetztes Fluid die Kolben 21, die auf den Enden der Kolbenstangen 10 angeordnet sind, nach oben drückt, um eine Hubspannung auf die marine Steigleitung 7 auszuüben.
Eine breite Vielfalt von Steigleitungs-Spannringen 6 kann mit der vorliegend beschriebenen Spannvorrichtung für eine Steigleitung verwendet werden. Ein bevorzugter Steigleitungs-Spannring 6 ist allerdings eine geteilte Bauart bzw. eine zweiteilige Bauart mit einer ersten Ringhälfte 22, die an einer zweiten Ringhälfte 23 mit Mitteln befestigbar ist, die in diesem Dokument nicht beschrieben sind, und die pneumatisch, hydraulisch, elektrisch oder von Hand betätigt werden können. Die beiden Teile eines Steigleitungs-Spannringes 6 vom geteilten Typ können auch an einer Seite gelenkig aneinander befestigt sein, oder an beiden Seiten befestigbar sein, wenn unterschiedliche Auslegungen bevorzugt sind. Zur Erläuterung von Befestigungelementen allgemein für eine geteilte Bauart eines Steigleitungs-Spannrings 6 dient ein mit Gewinde versehenes Befestigungselement 24, das in 4 dargestellt ist. Welche Befestigungsmittel auch an einem geteilten Typ eines Steigleitungs-Spannrings 6 verwendet werden, ermöglicht dieser eine schnelle Verbindung und ein schnelles Lösen, wobei dies mit einem Schnellverbindungs-Befestigungselement, von dem unterschiedliche Bauarten existieren, anstelle des zur Erläuterung dargestellten, mit Gewinde versehenen Befestigungselements 24 noch schneller erfolgen kann. Ein Schnellverbindungs- bzw. Schnellöse-Befestigungselement kann von einer Bauart sein, die sich nicht von dem Steigleitungs-Spannring 6 löst, so daß es nicht ins Meer fallen kann. Das mit Gewinde versehene Befestigungselement 24 ist lediglich dargestellt, um die Befestigbarkeit der ersten Ringhälfte 22 an der zweiten Ringhälfte 23 zu erläutern. Eine ins einzelne gehende Beschreibung von Steigleitungs-Spannringen 6 und von Befestigungsmitteln für diese ist in diesem Dokument nicht enthalten.
Unter Bezugnahme auf 4–11 können die Steuerzylindereinheiten 1 eine Vielfalt von Formen und von damit in Verbindung stehenden Möglichkeiten zur Druckbeaufschlagung aufweisen. 4 zeigt obere Zylinder 25, die schwenkbar mit der Arbeitsebene 3 verbunden sind, und untere Kolben 26, die schwenkbar mit dem Steigleitungs-Spannring verbunden sind. Sie sind durch eine Verbindungsstange 27, die einen oberen Kolben 28 und einen unteren Kolben 29 aufweist, miteinander verbunden. 7 zeigt eine obere Kolbenstange 30, die schwenkbar an der Arbeitsebene 3 befestigt ist, und eine untere Kolbenstange 31, die schwenkbar an dem Steigleitungs-Spannring 6 befestigt ist. Ein oberer angeschlossener Zylinder 32 weist einen Kolben 33 des oberen Zylinders an der oberen Kolbenstange 30 auf. Ein unterer angeschlossener Zylinder 34 weist einen Kolben 35 des unteren Zylinders an der unteren Kolbenstange 31 auf. 10 zeigt eine obere Kolbenstange 30, wie sie in 7 dargestellt ist, die schwenkbar an der Arbeitsebene 3 befestigt ist, und einen unteren Zylinder 26, wie er in 4 dargestellt ist, der schwenkbar an dem Steigleitungs-Spannring 6 befestigt ist. Unterschiedlich ist in dieser Ausführungsform allerdings, daß eine den Zylinder verlängernde Kolbenstange 36 an einem unteren Kolben 29 und an einem blind endenden Boden eines schwimmenden Zylinders 37 befestigt ist. 11 zeigt eine obere Kolbenstange 30, die schwenkbar an der Arbeitsebene 3 befestigt ist, und einen unteren Kolben 26, der schwenkbar an dem Steigleitungs-Spannring 6 befestigt ist, in entgegengesetzter Beziehung zu der Darstellung nach 3. Andere Varianten von Steuerzylindereinheiten 1 liegen innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung. Allerdings kann die bevorzugte Bauweise, die in 3 dargestellt ist, in geeigneter Weise für die meisten Anwendungen und Verwendungsbedingungen strukturiert werden.
Unter Bezugnahme auf 3–11 können Fluiddruckleitungen 20 und Fluidrücklaufleitungen 38 in geeigneter Weise für unterschiedliche Arten von Steuerzylindereinheiten 1, für unterschiedliche Einsatzbedingungen, für unterschiedliche Druckfluide und für unterschiedliche Anwendungen strukturiert werden. In 4–6 sind Fluiddruckleitungen 20 an beiden Enden des oberen Zylinders 25 und des unteren Zylinders 26 dargestellt. Geeignete Steuerventile, Mittel zur Druckbeaufschlagung, Druckspeicher, Sicherheitsventile und Zuführungsleitungen über die Enden der Fluiddruckleitungen 20 hinaus, die in diesen Schnittdarstellungen gezeigt sind, werden für spezielle pneumatische und hydraulische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorausgesetzt. In 8 und in einem linken Teil von 7 sind Fluiddruck leitungen 20 an Stangenenden des oberen angeschlossenen Zylinders 32 und des unteren angeschlossenen Zylinders 34 dargestellt, während Fluidrücklaufleitungen 38 an miteinander verbundenen, blinden bzw. geschlossenen Enden der gleichen Zylinder 32 und 34 dargestellt sind. Die Fluidrücklaufleitungen 38 sind so dargestellt, daß sie Überdruckventile aufweisen, obwohl dieser Typ von Ventil lediglich repräsentativ ist für Druckverminderungsventile im allgemeinen, die auch mit anderen Mitteln als mit einer Feder, wie dargestellt, betätigt werden können. Auf einem rechten Teil der 7 und in 9 sind Fluiddruckleitungen 20 an beiden Enden des oberen angeschlossenen Zylinders 32 und des unteren angeschlossenen Zylinders 34 dargestellt, um die Wahlmöglichkeiten von Kombinationen von Komponenten bei unterschiedlichen Ausführungsformen der Steuerzylindereinheiten 1 zu demonstrieren. In 10 sind Fluiddruckleitungen 20 in Strömungsverbindung mit kolbenstangenseitigen Enden der unteren Zylinder 26 und der schwimmenden Zylinder 37 angeordnet.
Wesentlich bei der Anordnung der Fluiddruckleitungen 20 ist die Leitung von unter Druck stehendem Fluid durch diese, um die distalen Enden 5 der Steuerzylindereinheiten 1 in vertikaler Richtung anzuheben, um eine vertikal nach oben gerichtete Spannung der marinen Steigleitung 7 in kontrollierbarer und wählbarer Weise dadurch bereitzustellen, daß der Steigleitungs-Spannring 6, an dem die marine Steigleitung 7 mit einer linearen Steifigkeit befestigt ist, anzuheben und/oder in seitlicher Richtung zu positionieren. Um die distalen Enden 5 der Steuerzylindereinheiten 1 anzuheben, wird ein unter Druck stehendes Fluid in steuerbarer Weise in die druckbeaufschlagten Abschnitte der Zylinder 18, 25, 26, 32, 34 und/oder 37 eingeleitet, unabhängig davon, ob oder wie eine Fluidrücklaufleitung 38 für unterschiedliche Arten von unter Druck stehenden Fluiden und Anwendungen der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Unter Bezugnahme auf 12 weisen Druckübertrager 39 in druckanzeigender Kommunikation von druckbeaufschlagten Abschnitten der Steuerzylindereinheiten 1 Steuereingangsleitungen 40 auf, die zu einer automatisierten Steuerung 41 führen, die in 14–16 dargestellt ist. Die Druckübertrager 39 können in druckanzeigender Kommunikation unmittelbar mit druckbeaufschlagten Abschnitten der Steuerzylindereinheiten 1 und/oder mit den Fluiddruckleitungen 20 an Positionen in den Fluiddruckleitungen 20 stehen, an denen Ablesewerte für den Druck nicht wesentlich unterschiedlich sind von denen unmittelbar an den Steuerzylindereinheiten 1.
Die automatisierte Steuerung 41 und die Steuerung 22 mit manueller Übersteuerung befinden sich in der Nähe von und werden betätigt in Beziehung zu einer Steuerungstafel für den Bohrvorgang, mit einer Anzahl von Betätigungsstationen verteilt über ein Seeschiff zur Redundanz im Hinblick auf die Sicherheit an ausgewählten Sicherheitspositionen.
Unter Bezugnahme auf 13 kann der Steigleitungs-Spannring 6 in vertikaler Richtung nach oben in Richtung auf die Arbeitsebene 3 und von einer Seite zur anderen in beliebiger seitlicher Richtung unter Druck gesetzt werden, um die marine Steigleitung 7 zu spannen, während sie in einer gewünschten Position zentral gehalten wird, durch eine geeignete Druckbeaufschlagung von Zylindern 18, von denen sich Kolbenstangen 17 zu einer schwenkbaren Befestigung an dem Steigleitungs-Spannring 6 erstrecken.
Unter Bezugnahme auf 14–16 und weiterhin unter Bezugnahme auf 1 und 2 weist das separat steuerbare Mittel zum Zuführen von unter Druck stehendem Steuerfluid eine automatisierte Steuerung 41 auf, mit der die Versorgung von unter Druck stehendem Steuerfluid durch Sammler 49 an druckbeaufschlagte Abschnitte der Steuerzylindereinheiten 1 bei Drücken und mit Volumenströmen geleitet wird, um eine selektive, in vertikaler Richtung nach oben weisende Spannung an der Steigleitung 7 zu erreichen, in einer kontrollierten Reaktion auf eine von Wellen erzeugte Positionierung, eine durch Wetter erzeugte Positionierung und eine in sonstiger Weise erzeugte Positionierung des Seeschiffs 4 in bezug auf einen Längenabschnitt der gespannten marinen Steigleitung 7, die ein proximales Ende 2 aufweist, das an dem Steigleitungs-Spannring 6 befestigt ist, und ein distales Ende 5, das an einem Meeresboden 8 befestigt ist. Eine Steuerung 42 mit manueller Übersteuerung kann an einer lokalen Steuertafel angeordnet sein, um die automatisierte Steuerung 41 einzustellen und zu übersteuern.
Steuereingangsleitungen 40 können verwendet werden, um Druckdaten von den Druckübertragern 39, die auch in bezug auf 12 beschrieben sind, an die automatisierte Steuerung 41 zu schicken, um Druckerfordernisse zur Weiterleitung an zentral gesteuerte Ventileinheiten 43 zu bestimmen, um ein geeignetes Niveau an Druck und/oder Volumen von unter Druck stehendem Steuerfluid durch die Ventile 44 der Steuereinheit zur Zuführung in Fluiddruckleitungen 20 zu druckbeaufschlagten Abschnitten der Steuerzylindereinheiten 1 zu leiten. Die die Steuerung betreffenden Kommunikationen werden von der automatisierten Steuerung 31 und/oder der Steuerung 42 mit manueller Übersteuerung über Steuerausgangsleitungen 45 an die zentral gesteuerten Ventileinheiten 43 geleitet.
Ein in steuerbarer Weise veränderliches Fluidvolumen bei ausgewählten Drücken zum effektiven Spannen der Steigleitung kann an die Steuerzylindereinheiten 1 zugeführt werden, ohne daß Druckanforderungen durch die Druckübertrager 39 angezeigt werden. Die Druckübertrager 39 können in erster Linie dazu verwendet werden, um Notfallzustände anzuzeigen, wie bspw. einen Bruch der Steigleitung, bei denen eine bestimmte Druckbeaufschlagung erforderlich ist. Ein grundlegender Regelkreis ohne den Druckübertrager ist der gleiche wie in 13–16 angegeben, allerdings deshalb, weil Druck und Volumen des zuzuführenden Fluids durch den Druck in den Steuerzylindereinheiten 1 festgelegt sind.
Für eine Ausführungsform mit einer zentralen Pumpe, die in 14 dargestellt ist, kann eine zentrale Pumpe 46 vorgesehen sein, um einen Sammler 47 mit zentralisiertem Druck unter Druck zu setzen, von dem das gesamte unter Druck stehende Steuerfluid in den Proportionen, die von der automatisierten Steuerung 31 zur Freigabe in die Fluiddruckleitungen 20 durch die zentral gesteuerten Ventileinheiten 43 durch die Ventile 44 der Steuereinheit geleitet wird. Eine Fluidversorgungsquelle 48 kann vorgesehen sein, um Fluid zu der zentralen Pumpe 46 zuzuführen.
In einem solchen Maße, wie Fluid von den Steuerzylindereinheiten 1 in einem System mit geschlossener Schleife, wie es in 14–16 dargestellt ist, zurückgeführt wird, und in einer solchen Weise, wird das Fluid zurück zu der Fluidversorgungsquelle 48 durch die Fluidrücklaufleitungen 38 geleitet und mit der zentralen Pumpe 46 erneut unter Druck gesetzt.
Eingabesammler 49 in den Fluiddruckleitungen 20 und Rücklaufsammler 50 in den Fluidrücklaufleitungen 38 können mit Expansionsabsorbern 51 geeignet zur pneumatischen Anwendung oder zur hydraulischen Anwendung der vorliegenden Erfindung versehen sein, je nach Auslegungspräferenzen: Ebenfalls je nach Auslegungspräferenzen kann der Sammler 47 mit zentralisiertem Druck entweder zur pneumatischen Anwendung oder zur hydraulischen Anwendung mit einem geeigneten Expanionsabsorber 51 aufgebaut sein. Die zentrale Pumpe 46, die Fluiddruckleitungen 20, die Fluidrücklaufleitungen 38, die Ventile 44 der Steuereinheit und damit in Zusammenhang stehende Hardware sind entsprechend den bekannten Anforderungen entweder für pneumatische oder hydraulische Anwendung auszulegen und/oder auszuwählen.
Wie in 15 dargestellt ist, können die getrennt steuerbaren Mittel zum Zuführen von unter Druck stehendem Steuerfluid getrennt gesteuerte Pumpen 52 und getrennte Speicher 53 auf weisen, als eine Option zu der zentralen Pumpe 46 und dem Speicher 47 für zentralisierten Druck, der in bezug auf 14 beschrieben ist. Die Steuerausgangsleitungen 45 stehen dann in Steuerverbindung mit den getrennt gesteuerten Pumpen 52, und etwaiges Rücklauffluid wird über die Fluidrücklaufleitungen 38 wieder zu den getrennt gesteuerten Pumpen 52 geleitet. Dies führt zu einem zusätzlichen Niveau an Redundanz zur Verbesserung der Zuverlässigkeit, wenn dies gewünscht ist.
Neben der Möglichkeit, daß die Druckbeaufschlagung der Steuerzylindereinheiten 1 hydraulisch oder pneumatsich erfolgen kann, kann diese teilweise hydraulisch und teilweise pneumatisch erfolgen, indem unter Druck stehendes Gas verwendet wird, um einen Druck auf eine Flüssigkeit mit einem Druckumwandler 54 auszuüben, wie etwa mit einem Drucktank mit zwei Fluiden, wie in 16 schematisch dargestellt ist.
Unter Bezugnahme auf 17 hat eine Einrichtung mit zwei Fluiden zur Zuführung von unter Druck stehendem Steuerfluid an die Steuerzylindereinheiten 1 eine umfassende Arbeitsbeziehung an pneumatischen und hydraulischen Komponenten mit vielfältigen Möglichkeiten der Vervielfältigung an Reserve- und Sicherheitsmerkmalen, die innerhalb der schematischen Darstellung nach 16 enthalten sein können. Eine bevorzugte Anzahl von sechs Steuerzylindereinheiten 1 weist Flüssigkeitszuführungen 55 in Fluidverbindung zwischen einer Vielzahl von Druckumwandlungskesseln 56 und den Steuerzylindereinheiten 1 auf. Niveauanzeiger 57 kommunizieren Druck- und Volumenfaktoren zum Bestimmen der Rate der Druckbeaufschlagung des Gases durch die Gaszuführungen 59 von Luftdruckgruppen 60, die eine Anzahl von Gruppendruckkesseln 61 aufweisen, bei denen es sich bevorzugt um fünf Druckkessel mit einem Durchmesser von 22 Zoll handelt. Gasdruck, bei dem es sich in diesem Fall um Luftdruck handelt, wird für die Gruppendruckkessel 61 durch eine Kompressoreinheit 63 zur Verfügung gestellt, mit der die Luft in einer Anzahl von Reservedruckkesseln 63 unter Druck gesetzt und gespeichert wird, bei denen es sich bevorzugt um zwölf Druckkessel mit einem Durchmesser von 24 Zoll handelt.
Die Anzahl von Reservedruckkesseln 63 stellen eine zentrale Speicherung von großen Volumenmengen von Druckluft zur schnellen Verfügbarkeit bereit, um eine Anzahl von Luftdruckgruppen 60 von Gruppendruckkesseln 61 unter Druck zu setzen, um eine Anzahl von Speicherblöcken 70 von Druckumwandlungskesseln 56 unter Druck zu setzen, so daß Anforderungen nach Anspannung einer Anzahl von Steuerzylindereinheiten 1 erfüllt werden können.
Der Strömungsdurchsatz von unter Druck stehender Flüssigkeit durch die Flüssigkeitszuführungen 55 wird mit einem vorzugsweise 6 Zoll großen Ventil 64 und mit einem vorzugsweise 2 Zoll kleinen Ventil 65 in jeder Flüssigkeitszuführung 55 geregelt. Die Spannventiltafel 58, durch die die Strömung durch das große Ventil 64 und das kleine Ventil 65 geregelt werden, ist grob durch die automatisierte Steuerung 41 und die Steuerung 42 mit manueller Übersteuerung repräsentiert, die im Zusammenhang mit 14–16 beschrieben sind.
Luft mit niedrigem Druck wird durch die mittleren Niederdruckenden 66 der Steuerzylindereinheiten 1 und die Spannventiltafel 58 durch die Gasrücklaufleitungen 67 geführt. Etwaige Flüssigkeit, die mit Luft gemischt ist, wird auf dem Wege zu Steuerkomponenten an der Spannventiltafel 58 entfernt.
Unter hohem Druck stehende Luft wird durch die Hochdruckleitungen 68 von der Kompressoreinheit 62 und den Druckreservekesseln 63 unterwegs zu den Gaszuführungen 59 geleitet. Dann wird sie zu den Druckumwandlungskesseln 56 und zu den Gruppendruckkesseln 61 geleitet. Sicherheitsauslässe 59 mit geeigneten Ventilen und Leitungen sind für die Gruppendruckkessel 61 und die Druckreservekessel 63 vorgesehen.
Die Druckumwandlungskessel 56 befinden sich benachbart zu den Speicherblöcken 70, wo Gasdruck gegen Flüssigkeit geleitet wird, die zu den druckbeaufschlagten Abschnitten der Steuerzylindereinheiten 1 geleitet wird.
Nach unten gerichteter Druck aufgrund von Gewicht und einer nominalen Elastizität der marinen Steigleitung 6 bildet einen Widerstandsdruck gegen das Eintreten von Steuerfluid in die druckbeaufschlagten Abschnitte der Steuerzylindereinheiten 1. Als Folge davon besteht keine Notwendigkeit nach einer Zwei-Wege-Druckbeaufschlagung der Steuerzylindereinheiten 1, sei es für hydraulische, pneumatische oder kombinierte hydraulische und pneumatische Fluide.
Hydraulische und pneumatische Symbole, die für einen Fachmann auf dem vorliegenden Gebiet bekannt sind, sind dargestellt, um in Zusammenhang damit gehende Auslegungsmerkmale wie Auswahlventile, Druckanzeigen, Zuführungen und Verbindungen darzustellen. Grundsätzliche Einzelheiten der automatisierten Steuerung 41 und der Steuerung 42 mit manueller Übersteuerung sind allerdings in der vorliegenden Beschreibung nicht dargelegt.
Nachdem eine neuartige und zweckmäßige Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, beschrieben worden ist, sind alle vorhersehbaren Modifikationen, Anpassungen, Ersetzungen oder Äquivalente, mathematische Möglichkeiten von Kombinationen aus Teilen, Anzahlen von Teilen, Anwendungen und Formen davon, wie sie in den folgenden Ansprüchen beschrieben sind und nicht durch den Stand der Technik ausgeschlossen sind, von der vorliegenden Erfindung umfaßt.

Claims

Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, umfassend: eine Anzahl von Steuerzylindereinheiten (1) mit proximalen Enden (2), die schwenkbar an einem Seeschiff (4) in der Nähe eines Bodens einer Arbeitsebene (3) auf dem Seeschiff (4) befestigt sind; wobei die Anzahl von Steuerzylindereinheiten (1) distale Enden (5) aufweisen, die schwenkbar an einem Steigleitungs-Spannring (6) befestigt sind, wobei der Steigleitungs-Spannring (6) an dem proximalen Ende einer marinen Steigleitung (7) befestigt werden kann, die ein distales Ende aufweist, welches an einem Meeresboden (8) befestigt ist; Fluiddruckleitungen (20, 38) in Strömungsverbindung zwischen druckbeaufschlagten Abschnitten der Steuerzylindereinheiten (1) und steuerbaren Zuführungsmitteln (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65) von druckbeaufschlagtem Steuerfluid zu den druckbeaufschlagten Abschnitten der Steuerzylinder (18, 25, 26, 32, 34, 37); dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung für Steigleitungen weiterhin Druckaufnehmer (39) in druckanzeigender Kommunikation zwischen druckbeaufschlagten Abschnitten der Steuerzylindereinheiten (1) und den steuerbaren Zuführungsmitteln (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65) für druckbeaufschlagtes Steuerfluid zu den druckbeaufschlagten Abschnitten der Steuerzylindereinheiten (1) aufweist; wobei die steuerbaren Zuführungsmittel (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65) für druckbeaufschlagtes Steuerfluid separat steuerbar sind, um druckbeaufschlagtes Steuerfluid für eine sich verändernde Abgabe von Spannkräften von separaten Stuerzylindereinheiten (1) bei Drücken und Volumenmengen zuzuführen, die eine vertikal nach oben gerichtete Spannung von Steuerzylindereinheiten (1) in selektiver Weise in kontrollierter Reaktion auf wellenerzeugte Po sitionierung, wettererzeugte Positionierung und in anderer Weise erzeugte Positionierung des Seeschiffs (4) in bezug auf einen Längenabschnitt der marinen Steigleitung (7) erzielen.
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckaufnehmer (39) in druckerfassender Kommunikation mit innenliegenden Umfangsflächen der Fluiddruckleitungen (20, 38) angeordnet sind, zur druckanzeigenden Kommunikation zwischen Fluiddruck, der in den druckbeaufschlagten Abschnitten der Steuerzylindereinheiten (1) und den separat steuerbaren Zuführungsmitteln (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65) von druckbeaufschlagtem Steuerfluid zu den druckbeaufschlagten Abschnitten der Steuerzylindereinheiten (1) herrscht.
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckaufnehmer (39) in druckerfassender Kommunikation mit innenliegenden Umfangsflächen der druckbeaufschlagten Abschnitte der Steuerzylindereinheiten (1) angeordnet sind, unmittelbar zur direkten druckanzeigenden Kommunikation zwischen Fluiddruck, der in den druckbeaufschlagten Abschnitten der Steuerzylindereinheiten (1) und den separat steuerbaren Zuführungsmitteln (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65) von druckbeaufschlagtem Steuerfluid zu den druckbeaufschlagten Abschnitten der Steuerzylindereinheiten (1) herrscht.
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die separat steuerbaren Zuführungsmittel (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65) von druckbeaufschlagtem Fluid automatisch steuerbar sind mit automatisierten Steuerungen (41), die vorbestimmte automatisierte Antworten auf druckanzeigende Kommunikationen von den Druckübertragern (39) aufweisen.
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die separat steuerbaren Zuführungsmittel (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65) von druckbeaufschlagtem Fluid von Hand steuerbar sind mit zumindest einer Steuerung (42) mit manueller Übersteuerung, die vorbestimmte Steuerungsantworten auf druckanzeigende Kommunikationen von den Druckübertragern (39) bereitstellt.
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch: an einem proximalen Ende angeordnete Fluiddruckleitungen (20) in Strömungsverbindung zwischen proximalen Enden von Steuerzylindereinheiten (1) und separat steuerbaren Zuführungsmitteln (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65) von druckbeaufschlagtem Steuerfluid zu den proximalen Enden der Steuerzylindereinheiten (1); an einem distalen Ende angeordnete Fluiddruckleitungen (38) in Strömungsverbindung zwischen distalen Enden von Steuerzylindereinheiten (1) und separat steuerbaren Zuführungsmitteln (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65) von druckbeaufschlagtem Steuerfluid zu den distalen enden der Steuerzylindereinheiten (1); wobei die an einem proximalen Ende angeordneten Fluiddruckleitungen (20) in Strömungsverbindung mit den an einem distalen Ende angeordneten Fluiddruckleitungen (38) durch separat steuerbare Zuführungsmittel (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65) von druckbeaufschlagtem Steuerfluid stehen; und die separat steuerbaren Zuführungsmittel (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65) von druckbeaufschlagtem Fluid automatisch zur Druckbeaufschlagung von distalen Enden und proximalen Enden der Steuerzylindereinheiten (1) steuerbar sind.
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, dadurch gekennzeichnet, daß: die Steuerzylindereinheiten (1) Steuerzylinder (18) mit als Zylinderabschlüsse ausgeführten proximalen Enden (2) aufweisen, die schwenkbar an einem Seeschiff (4) in der Nähe eines Bodens einer Arbeitsebene (3) auf dem Seeschiff (2) befestigt sind; wobei die Steuerzylinder (18) jeweils einen Kolben (21) in verschieblichem und dichtendem Kontakt mit einer inneren Umfangsfläche eines jeden der Steuerzylinder (18) aufweisen, so daß eine Anzahl von Kolben (21), die gleich der Anzahl von Steuerzylindern (18) ist, sich in verschieblichem und dichtendem Kontakt mit inneren Umfangsflächen der Steuerzylinder (18) befindet; wobei proximale Enden von Kolbenstangen (17) an Kolbenstangenseiten der Kolben (21) befestigt sind; wobei die Kolbenstangen (17) distale Enden aufweisen, die schwenkbar an dem Steigleitungs-Spannring (6) befestigt sind; wobei die Steuerzylinder (18) kolbenstangenseitig Zylinderköpfe aufweisen, mit denen die Kolbenstangen (17) in verschieblichem und dichtendem Kontakt stehen; wobei die Fluiddruckleitungen (20) in Strömungsverbindung zwischen den distalen Enden der Steuerzylinder (18) und den separat steuerbaren Zuführungsmitteln (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65) von druckbeaufschlagtem Steuerfluid zu den distalen Enden der Steuerzylinder (18) stehen; und wobei die Druckübertrager (29) in druckanzeigender Kommunikation zwischen Fluiddrücken stehen, die in den distalen Enden der Steuerzylinder (18) und den separat steuerbaren Zuführungsmitteln (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65) von druckbeaufschlagtem Steuerfluid zu den distalen Enden der Steuerzylinder (18) herrschen.
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 7, weiter gekennzeichnet durch: Fluiddruckleitungen (20) in Strömungsverbindung zwischen den proximalen Enden der Steuerzylinder (18) und separat steuerbaren Zuführungsmitteln (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65) von druckbeaufschlagtem Steuerfluid zu den proximalen Enden der Steuerzylinder (18); Druckübertrager (39) in druckanzeigender Kommunikation zwischen Fluiddrücken, die in den proximalen Enden der Steuerzylinder (18) und in den separat steuerbaren Zuführungsmitteln (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65) von druckbeaufschlagtem Steuerfluid zu den proximalen Enden der Steuerzylinder (18) herrschen; wobei die separat steuerbaren Zuführungsmittel (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65) von druckbeaufschlagtem Fluid so steuerbar sind, daß sie druckbeaufschlagtes Steuerfluid mit selektiv konstanten Drücken an proximale Enden der Steuerzylinder (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65) zuführen.
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß: die Steuerzylindereinheiten (1) Steuerzylinder (26) mit als Zylinderabschlüsse ausgeführten proximalen Enden (5) aufweisen, die schwenkbar an einem Steigleitungs-Spannring (6) befestigt sind; wobei die Steuerzylinder (26) jeweils einen Kolben (33) in verschieblichem und dichtendem Kontakt mit einer innenliegenden Umfangsfläche eines jeden der Steuerzylinder (26) aufweisen, so daß eine Anzahl von Kolben (33), die gleich der Anzahl von Steuerzylindern (36) ist, in verschieblichem und dichtendem Kontakt mit inneren Umfangsflächen der Steuerzylinder (26) stehen; wobei proximale Enden von Kolbenstangen (30) an Kolbenstangenseiten der Kolben (33) befestigt sind; wobei die Kolbenstangen (30) distale Enden aufweisen, die schwenkbar an einem Seeschiff (4) in der Nähe eines Bodens einer Arbeitsebene (3) auf dem Seeschiff (4) befestigt sind; wobei die Steuerzylinder (26) kolbenstangenendseitig Zylinderköpfe aufweisen, mit denen die Kolbenstangen (30) in verschieblichem und dichtendem Kontakt benachbart zu distalen Enden der Steuerzylinder (26) stehen; wobei die Fluiddruckleitungen (38) in Strömungsverbindung zwischen den distalen Enden der Steuerzylinder (26) und den separat steuerbaren Zuführungsmitteln (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65) von druckbeaufschlagtem Steuerfluid zu den distalen Enden der Steuerzylinder (26) stehen; wobei die Druckübertrager (39) in druckanzeigender Kommunikation zwischen Fluiddrücken stehen, die in den distalen Enden der Steuerzylinder (26) und den separat steuerbaren Zuführungsmitteln (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65) von druckbeaufschlagtem Steuerfluid zu den distalen Enden der Steuerzylinder (26) herrschen; und die separat steuerbaren Zuführungsmittel (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65) von druckbeaufschlagtem Fluid so steuerbar sind, daß sie druckbeaufschlagtes Fluid mit selektiv konstanten Drücken an distale Enden von Steuerzylindern (26) abgeben.
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß: die Steuerzylindereinheiten (1) endseitig aneinander und linear einander entgegengerichtet angeordnete Paare von Steuerzylindern (25, 26) sind, die erste Steuerzylinder (25) aufweisen, auf denen sich erste, als Zylinderabschlüsse ausgeführte Enden befinden, und zweite Steuerzylinder (26), auf denen sich zweite, als Zylinderabschlüsse ausgeführte Enden befinden; wobei die ersten, als Zylinderabschlüsse ausgeführten Enden auf den ersten Steuerzylindern (25) schwenkbar an einem Seeschiff (4) in der Nähe eines Bodens einer Arbeitsebene (3) auf dem Seeschiff (4) befestigt sind; wobei die zweiten, als Zylinderabschlüsse ausgeführten Enden auf den zweiten Steuerzylindern (26) schwenkbar an einem Steigleitungs-Spannring (6) befestigt sind; wobei die ersten Steuerzylinder (25) distale Enden von ersten Zylindern aufweisen, mit kolbenstangenseitigen Köpfen, durch die obere Kolbenstangen (27) in verschieblichem und dichtendem Kontakt geführt sind; wobei die zweiten Steuerzylinder (26) distale Enden von zweiten Zylindern aufweisen, mit kolbenstangenseitigen Köpfen, durch die untere Kolbenstangen (27) in verschieblichem und dichtendem Kontakt geführt sind; wobei die oberen Kolbenstangen (27) an ersten Kolben (28) befestigt sind, die sich in verschieblichem und dichtendem Kontakt mit einer inneren Umfangsfläche der ersten Steuerzylinder (25) befinden; wobei die unteren Kolbenstangen (27) an zweiten Kolben (29) befestigt sind, die sich in verschieblichem und dichtendem Kontakt mit einer inneren Umfangsfläche der zweiten Steuerzylinder (26) befinden; und die oberen Kolbenstangen (27) und die unteren Kolbenstangen (27) Befestigungsenden aufweisen, mit denen die oberen Kolbenstangen (27) und die unteren Kolbenstangen (27) endseitig und linear aneinander befestigt sind.
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß: die Steuerzylindereinheiten (1) endseitig aneinander und linear einander entgegengerichtet angeordnete Paare von Steuerzylindern (32, 34) sind, die erste Steuerzylinder (32) aufweisen, an denen sich erste, als Zylinderabschlüsse ausgeführte Enden befinden, und zweite Steuerzylinder (34), auf denen sich zweite, als Zylinderabschlüsse ausgeführte Enden befinden; die ersten, als Zylinderabschlüsse ausgeführten Enden auf den ersten Steuerzylindern (32) endseitig aneinander und linear an den zweiten, als Zylinderabschlüsse ausgeführten Enden (34) auf den zweiten Steuerzylindern befestigt sind; die ersten Steuerzylinder (32) distale Enden von ersten Zylindern aufweisen, mit kolbenstangenseitigen Köpfen, durch die obere Kolbenstangen (30) in veschieblichem und gleitendem Kontakt geführt sind; die zweiten Steuerzylinder (34) distale Enden von zweiten Zylindern aufweisen, mit kolbenstangenseitigen Köpfen, durch die untere Kolbenstangen (31) in verschieblichem und dichtendem Kontakt geführt sind; die oberen Kolbenstangen (30) an ersten Kolben (33) befestigt sind, die sich in verschieblichem und dichtendem Kontakt mit einer inneren Umfangsfläche der ersten Steuerzylinder (32) befinden; die unteren Kolbenstangen (31) an zweiten Kolben (35) befestigt sind, die sich in verschieblichem und dichtendem Kontakt mit einer inneren Umfangsfläche der zweiten Steuerzylinder (34) befinden; und die oberen Kolbenstangen (30) und die unteren Kolbenstangen (31) Befestigungsenden aufweisen, mit denen die oberen Kolbenstangen (30) schwenkbar an einem Seeschiff (4) in der Nähe eines Bodens einer Arbeitsebene (4) auf dem Seeschiff (3) befestigt sind, und die unteren Kolbenstangen (31) an dem Steigleitungs-Spannring (6) befestigt sind.
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß: der Steigleitungs-Spannring (6) von geteilter Bauart ist, mit einem ersten halbzylinderförmigen Abschnitt (22) einer Befestigungsöffnung für eine Steigleitung in einer ersten Seite und mit einem zweiten halbzylinderförmigen Abschnitt (23) der Befestigungsöffnung für die Steigleitung in einer zweiten Seite des Steigleitungs-Spannrings (6).
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkbare Befestigung der Steuerzylindereinheiten (1) an dem Seeschiff durch Verbindungen mit Kugel und Sockel (19) ausgeführt ist.
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkbare Befestigung der Steuerzylindereinheiten (1) an dem Steigleitungs-Spannring (6) mittels Verbindungen mit Kugel und Sockel (19) ausgeführt ist.
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die separat steuerbaren Zuführungsmittel (43, 44, 46, 62, 64, 65) von druckbeaufschlagtem Steuerfluid separat gesteuerte Ventileinheiten (43, 64, 65) in zentral gesteuerter Strömungsverbindung zwischen einer zentralen Pumpe (46, 62) und den Steuerzylindereinheiten (1) aufweist; und daß die zentrale Pumpe (64, 62) in Strömungsverbindung von einer Fluidzuführungsquelle (48, 63) angeordnet ist.
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 15, weiter gekennzeichnet durch einen zentralen Speicher (47) in Strömungsverbindung zwischen der zentralen Pumpe (46) und den zentral gesteuerten Ventileinheiten (43).
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die separat steuerbaren Zuführungsmittel (43, 44, 52) von druckbeaufschlagtem Steuerfluid separat gesteuerte Pumpen (52) und Ventileinheiten (43) aufweisen, die in zentral gesteuerter Strömungsverbindung zwischen einer Fluidzuführungsquelle (48) und den Steuerzylindereinheiten (1) angeordnet sind.
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 17, weiter gekennzeichnet durch getrennte Speicher (53) in Strömungsverbindung zwischen den separat gesteuerten Pumpen (52) und Ventileinheiten (43).
Spannvorrichtung für eine, Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die separat steuerbaren Zuführungsmittel (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65) von druckbeaufschlagtem Steuerfluid an die druckbeaufschlagten Abschnitte der Steuerzylinder (1) eine Flüssigkeitspumpe (46) in Strömungsverbindung von einer Fluidzuführungsquelle (48) zu den Fluiddruckleitungen (20) aufweisen.
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die separat steuerbaren Zuführungsmittel (62, 64, 65) von druckbeaufschlagtem Steuerfluid an die druckbeaufschlagten Abschnitte der Steuerzylinder (1) einen Luftkompressor (62) in Strömungsverbindung mit den Fluiddruckleitungen (20) aufweisen.
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die separat steuerbaren Zuführungsmittel (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65) von druckbeaufschlagtem Steuerfluid an die druckbeaufschlagten Abschnitte der Steuerzylinder (1) einen Luftkompressor (46, 62) in Strömungsverbindung mit einem Druckumwandler (54, 56) aufweisen, in dem Druckluft gegen Flüssigkeit geleitet wird, die zu den Fluiddruckleitungen (25) geleitet wird.
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 21, weiter gekennzeichnet durch: eine Anzahl von Druckreservekesseln (63), in die Druckluft von dem Luftkompressor (62) geleitet wird, zur zentralen Speicherung großer Volumenmengen von Druckluft zur schnellen Verfügbarkeit zum Druckbeaufschlagen einer Anzahl von Steuerzylindereinheiten (1); eine Anzahl von Luftdruckgruppen von Gruppendruckkesseln (61), in die Druckluft von dem Luftkompressor (62) und/oder den Druckreservekesseln (63) geleitet wird; eine Anzahl von Speicherblöcken (70) von Druckumwandlungskesseln (56), in denen Druckluft von Gruppendruckkesseln (61) gegen eine Flüssigkeit geleitet wird, die separat zu der Anzahl von Steuerzylindereinheiten (1) geleitet wird; und eine Anzahl von Flüssigkeitsübertragungen (55) in Strömungsverbindung von den Druckumwandlungskesseln (56) zu den druckbeaufschlagten Abschnitten der Steuerzylinder (1).
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 22, und weiter gekennzeichnet durch: eine Anzahl von großen Ventilen (64) in der Anzahl von Flüssigkeitsübertragungen (55); wobei die Anzahl von großen Ventilen (64) eine selektive Strömungssteuerung durch die Flüssigkeitsübertragungen (55) aufweist.
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 23, und weiter gekennzeichnet durch eine Anzahl von kleinen Ventilen (65) in der Anzahl von Flüssigkeitsübertragungen (55); wobei die Anzahl von kleinen Ventilen (65) eine wahlweise selektive Strömungssteuerung durch die Flüssigkeitsübertragungen (55) aufweist.
Spannvorrichtung für eine Steigleitung, mit kontrolliertem Druck und mehreren Zylindern, nach Anspruch 24, weiter gekennzeichnet durch eine Anzahl von Gasrücklaufleitungen (67) in Strömungsverbindung von Niederdruckenden der Steuerzylindereinheiten (1) zu einer Anzahl von Spannventiltafeln (58).
Verfahren mit den folgenden Schritten zum Spannen einer marinen Steigleitung: Bereitstellen einer Anzahl von Steuerzylindereinheiten (1), die eine steuerbare Spannkraft in einer nach oben weisenden Spannrichtung aufweisen; schwenkbares Befestigen von oberen Enden der Steuerzylindereinheiten (1) an einem Seeschiff (4) um einen unteren Teil eines Bohrschaft-Einfügungsabschnitts einer Arbeitsebene (3) des Seeschiffs (4); schwenkbares Befestigen von unteren Enden der Steuerzylindereinheiten (1) an einem Steigleitungs-Spannring (6) vertikal unterhalb der Arbeitsebene (3); Befestigen eines proximalen Endes einer zu spannenden marinen Steigleitung (7) an dem Steigleitungs-Spannring (6) und Befestigen und Verankern eines distalen Endes der zu spannenden marinen Steigleitung an einem Meeresboden (8); dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerzylindereinheiten (1) separat steuerbare Spannkräfte aufweisen, und daß Steuerfluid separat mit solchen Zuführungsraten und Druckhöhen an die Steuerzylindereinheiten (1) zugeführt wird, um druckbeaufschlagtes Steuerfluid an variable Zylindervolumengrößen von separaten Steuerzylindereinheiten (1) bei Drücken und Volumenmengen bereitzustellen, um vertikal nach oben gerichtete Drücke der Steuerzylinder (18, 25, 26, 32, 34, 37) selektiv zu erzielen, als kontrollierte Reaktion auf wellenerzeugte Positionierung, wettererzeugte Positionierung und in anderer Weise erzeugte Positionierung des Seeschiffs (4) in bezug auf einen Längenabschnitt der gespannten marinen Steigleitung (7).
Verfahren, nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuführung von Steuerfluid an die Steuerzylindereinheiten (1) in separater Weise bereitgestellt wird, mit separaten Zuführungsquellen (43, 44, 46, 52, 62, 64, 65), die separate Steuereinheiten (43, 44, 52, 64, 65) in steuerbarer Kommunikation mit geschlossener Schleife mit den Steuerzylindereinheiten (1) aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerfluid, das den Steuerzylindereinheiten (1) zugeführt wird, eine Flüssigkeit ist, die mittels einer Flüssigkeitspumpe (46, 52) gepumpt wird.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerfluid, das den Steuerzylindereinheiten (1) zugeführt wird, Luft ist, die mittels eines Luftkompressors (62) gepumpt wird.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerfluid, das an die Steuerzylinder (1) zugeführt wird, eine Flüssigkeit ist, die durch Druckluft, die mittels eines Luftkompressors (46) gepumpt wird, mit Druck beaufschlagt wird.