NO763539L - Anordning for oppsamling og separering av ukontrollert utblaasning fra borehull i havbunn - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en anordning for oppsamling separering av ukontrolert utblåsning fra borehull i havbunn, av den art som er beskrevet i innlodningen til patentkrav 1.

Boring etter olje i havområder innebærer en risiko for kata-strofal forurensning av det marine miljø og for brann ved. u-kontrollort utblåsning ("blow out") av petrokjemiske råmateri-aler fra borehullene. Ey. av de nest aktuelle forslag til å

hindre skadevirkninger av slike utblåsninger, går ut på. å

plassere en klokke eller en hette på havbunnen over utblåsningsstedet slik at klokkens kant danner anlegg mot denne og even-tuelt borer seg ned i de øverste løse lag på bunnen. Dermed skal utblåsningen kunne fanges opp og føres opp til overflaten gjennom en stigeledning.

En slik klokke vil imidlertid måtte utstyres med. ballasttanker og manøvrerings-og styreutstyr for disse eller kunne senkes ned til sjøbunnen fra et forholdsvis kraftig moderfartøy. Den må dessuten manøvreres i horisontalplanet for å kunne posi-sjoneres nøyaktig over utblåsningsstedet og den må forsynes med separatorer for å skille olje, vann og gass. Tross dette fordyrende tilleggsutstyr er det sannsynlig at plasseringen av en slik bunnklokke i et utblåsningstilfelle vil by på store problemer. Ved de vanndybder som blir aktuelle vil nemlig gass-innholdet i utblåsningen forårsake ekspansjons-og oppdrifts-problemer som man ennå ikke kjenner omfanget av. Den store trykkforskjell mellom klokken og overflaten skaper også spesielle problemer i en eventuell gassledning i form av supersonikk strømning, trykkstøt o.l..

Hensikten med oppfinnelsen er å sfaffe en anordning der

disse vansker unngås og som samtidig har en så enkel oppbygning som mulig, som er lett å bringe på plass på utblåsningsstedet,

også i uvær, og som dessuten gir sikker oppéamling av utblåsningen.

Ifølge oppfinnelsen kan dette oppnås med en anordning som er utformet i overensstemmelse med patentkrav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av underkravene.

En slik anordning kan for det første gjøres meget enkel i sin oppbygning. Den vil kunne manøvreres på enkel måte, for eksempel med taubåter eller andre fartøyer. Alternativt vil den kunne bygges inn i ot fartøy, f.eks. som en del av et tankfartøy.

Oppfinnelsen er nedenfor beskrevet nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser skjematisk et perspektivriss og fig. 2 et aksialt vertikalsnitt gjennom en første utførelses-form av oppfinnelsen ■©§ plassert i et sjøområde over en utblåsning, mens fig. 3 viser et skjematisk vertikalsnitt gjennom en andre utførelsesform.

Anordningen består hovedsakelig av en klokke fliftdmed et skjørt 12 som er beregnet for plassering med åpningen nedsenket i vannet. I eksempelet er klokken 11 utformet med ettytre skall 13 med sylinderform og et indre skall 14 med form som et til-nærmet lik en rotasjonsparoboloid, idet de to skall fortrinns-vis er fremstilt av stål eller armert betong, f.eks. basert på ferrocement, og er anbragt koaksialt slik at de danner en felles skjørt- eller åpningskant 15 med diameter D. De er videre forbundet med en endevegg 16 som danner anordningens begrens-ning oppad.

Mellom skallene 13 og 14 dannes det derved et kammer eller hulrom 17, jiens det i det indre skall 14 dannes et indre rom 18 som nedad begrenses av væskeflaten og oppad kommuniserer med omgivelseneXgjennom en sentralt plassert stigeledning 19. Skallene 13 og 14\kan ha enhver hensiktsoessig form, både i aksialsnitt og i tvterrsnitt. De kan foeks. begge være sylinder-formet eller halvkuleformet, eller ha polygonalt tverrsnitt.

Klokken 11 kan på kjent måte for flytesystemer være forsynt med ballasttanker (ikke vist) som kan fylles mer eller mindre med væske for å regulere anordningens dyptgående d (fig.2).

Klokkens skjørt 12 er i kantområdet forsynt med to parall-ell lelle rekker åpninger 20 langs omkretsen i form av kanaler som forløper skrått ned og ut fra innsiden. Hensikten med disse åpningene, som alternativt kan ha form av slisser e.l., vil bli beskrevet nedenfor.

Det indre rom 18 kommuniserer med kammeret 17 gjennom en rekke kanaler 21 som ligger omtrent midt på høyden av det indre skall 14 eller på nivå med sjøflaten. Hver av disse kanalene

21 er forsynt med en pumpe (ikke vist) eller tilknyttet et pumpeanlegg for styrt overføring av medium, særlig væske,så

som olje, fra rommet 18 til kammeret 17. Dette vil bli beskrevet nærmere nedenfor.

Denne anordning kan utnyttes på følgende måte:

Den kan holdes i beredskap på et såkalt "oljefelt", d.v.s. et sjøområde hvor det pågår boring etter eller utvinning av jord-olje og/eller -gass. På grunn av den enkle oppbygningen og det lave utstyrsbehov vil anleggs- og vedlikeholdsutgiftene for en slik anordning være lave.

Undersøkelser har vist at en utblåsningssøyle av hydro-carboner i vann fra en viss, liten høyde (antageligvis fra 5-8m) over havbunnen, vil utbre seg i tverrsnittsretning etter formelen : ■ BK= 1,2. -x, hvor x er strekningen opp fra bunnen. Formelen D= 1,2.*. (h-d) angir da diameteren på oppsamlingsnivå, idet ( A er en universalkonstant (også kalt "entrainment-konstant") som angir oppførselen til en utblåsning av gass eller væske i en annen tyngre gass eller væske under turbulente forhold, med hensyn på inntrengingen av det omgivende tyngre medium i den oppadstigende mediumsøyle. Videre er h= havdybden på utblåsningsstedet og d= klokkens dyptgående. Konstanten cx har i praksis vist seg å være nær 0,1.

Ved bestemmelsen av kappens åpningsdiameter må det gjøres

et tillegg for å gi plass for tilbakestrømning av vann som skilles ut fra utblåsningssøylen under klokken og dessuten for å tillate en viss sideveis bevegelse av klokken, for eksempel under storm.

Kappens åpningsdiameter D kan derfor angis med følgende formel:

D= 0,12 (h-d) + A D,

hvor A D er det nødvendige tillegg i tverrmålet.

For å forenkle denne formelen kan^man forutsette at klokken plasseres med et dyptgående som er lik åpriingsdiameteren. Videre kan man se bort fra det arealbidrag som åpningene 20 gir for tilbakestrømning av vann og dessuten for behovet for overdimen-sjonering for å tillate en viss feilposisjonering. Forholdet mellom diameteren på utblåsningssøylen på oppsamlingsnivået og klokkens åpningsdiameter vil dermed være fastlagt av sammen-hengen :

2 . D>4=(D<+>AD)<2>

Formelen for bestemmelse av klokkens åpningsdiameter kan dermed forenkles til

D = o,194 h, d.v.s. ca. 1/5 h.

For en havdybde h = 50 m vil det således være tilstrekkelig med en åpningsdiameter på ca. 10 m, mens det ved en havdybde på lOOm vil være tilstrekkelig med en diameter på 20-25 m.

Anordningen 11 vil ved siden av å samle opp utslippet også utføre en separering i en oljefraksjon 22 og en gassfraksjon 23 slik at spesielle separatorer blir unødvendige. Den vannfrak-

sjon som trenger inn i utslippsøylen kan ved hensiktsmessig plassering av åpningene 20, og med åpning noe større enn søyle-diameteren strømme ut gjennom disse eller tilbake gjennom skjørt-- - åpningen. Gassf raks j onen 23 vil samle seg opp i rommet 18 og derfra kunne føres opp gjennom stigeledningen 19 til et fakkel-tårn eller til en hensiktsmessig form for utnyttelse. Olje-fraksjonen 22 vil skilles ut på vannflaten og derfra kunne pumpes inn i kammeret 17 gjennom kanalene 21, f.eks. til er-statning for ballast.

For å oppnå de trykkforhold i rommet 18 som til enhver tid

er gunstigst for å gjennomføre optimal olje-gass-vannsepara-

sjon er det i stigeledningen 19 innskudt en trykkregulerende ventil 24 som kan styres med hensiktsmessig utstyr. I tillegg eller i stedet kan det benyttes en pumpe for å styre trykket

i gassen under klokken. Det vil være hensiktsmessig å skape et undertrykk slik at vann-nivået blir liggende over åpningene 20.

Det kan videre være aktuelt å forsyne skjørtets 12 under-

kant 15 med en nedhengende gardin 25 som antydet i tegningen

og som har til oppgave å stenge inne olje og slippe ut vann.

En slik gardin 25 kan være perforert eller bestå av bardeformete,

slissdannende lameller.

Por å kunne posisjonere anordningen over utblåsningsstedet slik at den til enhver tid befinner seg sentralt over utblåsnings-søylen, er det på klokkens 12 ytterside anbragt en rekke gassfølere 26 i en rekke langs omkretsen. Ved avvik fra riktig plassering vil en eller flere av disse følerne 26 registrere gass og gl signal til anordningens posisjoneringsutstyr.

Anordningen er i eksempelet vist i sin enkleste utførelses-fora som en kolkkeformet enhet som forutsettes manøvrert og holdt på plass av en eller annen form for flytesystera, for eksempel et skip. Denne grunnutførelse kan utbygges på for-skjellige måter. Anordningen kan for eksempel gjøres selvdrevet ved at den utstyres med pontoner eller et passende form for skråg med ballasttanker og eventuelle oppsamlingstanker. Videre kan den byggesp#å eller inn i et fartøy som kan vare utelukkende beregnet for å drive anordningen eller som kan ha en annen funk-sjon i tillegg.

I fig. 3 er det vist et eksempel hvor anordningen er bygget inn i et tankskip som en integrert del av denne. Selv tankskip med middels størrelse vil ha tilstrekkelig tverrdimensjon til å kunne oppta en klokkeformet enhet som er tilstrekkelig stor til å dekke de aktuelle havdybder. I eksempelet er det bygget inn en klokkeformet enhet 27 med rektangulært tverrsnitt 1 horisontalplanet 1 midtpartiet av et skip 28. Under normal fart er skipsbunnen dekket av to klaffer 29 som er svingbare om langsp gående akser ved skipssiden slik at de ikke utblåsnlngstilfelle kan svinges med som vist med strekete linjer. Et slikt skip kan utnyttet for tankfart uten vesentlig innskrenkning i kapa-siteten. Anordningen av en slik oppsamlingsklokke vil heller ikke by på konstruktive problemer, idet klokkerommet SO kan inne-holde de nødvendige bereelementer Sl så lenge det er fri pasasje for gass og olje.

Claims (12)

1. Anordning for oppsamling og separering av ukontrollerte utblåsning3fra borehull i sjøbunn, hvor det benyttes en klokke eller hette med sirkelformet eller polygonalt åpningstvesssnitt som plasseres over utslippsstedet, karaktesisert ved at denne klokken (11) er innrettet for plassering på hav-overflaten.

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at klokkens skjørt rager en strekning (d) med i vannet som er høyts lik tverrmålet (D) over skjørtapningen.

3. Anordning i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at tverrmålet (D) over skjørtåpningen er bestemt av formelen D= 1,2. oc . (h-d)+A D, hvor* er/universalkonstant ("entrainment-konstant") for ut-slipp av væske eller gass i en turbulent strøm i en annen tyngre væske© lier gass, h er havdybden på utslippsstedet og AD er et tillegg av størrelsesorden 1-10 m.

4. Anordning i samsvar med et av ksavene 1-3, karakteris e rtt ved at skjørtet (21) er forsynt med ut- og nedad-rettete åpninger (20) for å slippe ut vann som er opptatt av den oppadstigende utblåsningssøylen.

5. Anordning i samsvar med et av kravene 1-4, kar aak t e-r i s e r t ved at skjørtet ved sin nederste kant er forsynt med en perforert eller pppslisset gardin (25) som kan slippe gjennom vannpartikler, men som holder igjen oljepartikler.

6. Anordninggi samsvar med et av kravene 1-5, kar akk t e r i-s e r t ved at klokken(ll) er forsynt med en oppadrettet utløps-ledning (19) av kjent art, som er forsynt med en trykkregulerende ventil (24).

7. Anordning i samsvar med et av kravene 1-5, karakterisert ved at den er tilkoblet en pumpe for styring av trykket i gassvolumet inne i oppsamlingsrommet.

8. Anordning i samsvar med et av kravene 1-7, karakterisert ved at klokkens ytterside er forsynt med gassfølere (26) for styring av klokkens posisjonering.

9. Anordnigg ui samsvar med et av kravene 1-9, karakterisert ved at klokken (11) er innesluttet i et fartøy eller annet flytesystem.

10. Anordning i samsvar med krav 9, karakteris eet ved at den er innesluttet i et tankfartøy som er knotet.te.tJ for normal tankfart.

11. Anordning i samsvar med krav 9 eller "10, karakterisert ved at den har rektangulært eller kvadratisk åpnings-tverrsnitt.

12. Anordning i samsvar med krav 11, karakterisert ved at den er forsynt med nedsvingbare klaffer som under far-tøyets normale drift dekker oppsamlingsåpningen.