WO2011160156A2 - Vorrichtung und verfahren für das fassen jenes fluids, welches aus einer am grund eines gewässers befindlichen quelle strömt - Google Patents

Vorrichtung und verfahren für das fassen jenes fluids, welches aus einer am grund eines gewässers befindlichen quelle strömt Download PDF

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WO2011160156A2
WO2011160156A2 PCT/AT2011/000282 AT2011000282W WO2011160156A2 WO 2011160156 A2 WO2011160156 A2 WO 2011160156A2 AT 2011000282 W AT2011000282 W AT 2011000282W WO 2011160156 A2 WO2011160156 A2 WO 2011160156A2
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/01—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells specially adapted for obtaining from underwater installations
    • E21B43/0122—Collecting oil or the like from a submerged leakage

Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method for capturing that fluid which flows from a source located at the bottom of a body of water.
  • the invention is particularly well suited for collecting crude oil which flows out of a borehole located at the bottom of a sea.
  • WO 8100875 AI shows a bell for the suction of a fluid from a flowing at the bottom of a body of water source. So that the bell is well lowered to the source, its wall is provided with many closable openings, which are open when lowering and only for normal operation, when the bell slipped over the source rests against the ground, are closed. So that the edge to the lower opening of the bell consistently full and thus rests sealingly against the ground, the edge line is formed of straight sections along which run drivable spirals, as they are known from screw conveyors ago. When you place the bell, these spirals are turned so that they dig into the ground. The bell is thus good and sealing placed over the source.
  • GB 2063776 A also describes a bell for aspirating fluid, typically oil or an oil-gas mixture, which flows out of a source at the bottom of a body of water. Since water is mixed with the outflowing fluid, guide vanes are already provided in the bell, typically inclined plates or non-driven rotor blades, against which the fluid mixture flows, and at which the fluid mixture is to separate therefrom in the course of the flow. Water which thereby separated from the flowing from the source mixture is discharged through a closed by a valve line, which leads through the wall of the bell, back into the surrounding water. As intended, only the fluid flowing from the source, including the smallest possible proportion of water, is conveyed through a pipeline to the surface of the water.
  • a valve line which leads through the wall of the bell
  • the fluid exits from a source at the bottom of a body of water it can come in the fluid to phase transformations from liquid to solid and / or from gaseous to solid, since it at the outlet from the source to a pressure drop and thus to an expansion of gases and thus can take place rapidly cooling.
  • This effect can be critically enhanced by the fact that the temperature of the surrounding water can be significantly lower than the temperature of the substrate from which the source flows. Due to the associated formation of ice, pipes and associated fittings can be clogged and damaged. If the fluid from the source flows at high pressure and high flow (high amount per unit time), as may well occur after the drilling of a new oil field, it may be almost impossible with the devices described to take the fluid ordered and transported away so that it does not spread in the surrounding waters.
  • the object underlying the invention is to provide a device by means of which it is possible to seize fluid flowing from a source located at the bottom of a body of water in such a way that none of the fluid from the source into the surrounding body of water escapes.
  • the device should work more robustly than the devices known from the prior art.
  • source generally refers to one or more holes in a substrate from which a fluid flows, for example, holes with which a pipe stump protrudes, out of which a mixture of mud , Crude oil and gas emanates.
  • a device which is constructed as a bell and is placed with its lower, open surface ahead of the source and wherein the envelope surface of the bell is pierced by one or more pipes through which fluid is sucked out of the interior can and can be transported by further pipelines to the surface of the water without further contact with the water.
  • the bell with further openings, which connect the interior of the bell with the surrounding waters and to suck out of the bell through said pipes a larger amount of fluid per time, as flowing from the source.
  • stirrers are accommodated in the bell, which cause intensive mixing of fluid from the source and inflowing water.
  • the mixing fluid remains well flowable anyway.
  • the intensive mixing with water the cooling which takes place by expansion of gaseous substances can be kept small, solids which should nevertheless form are only small particles which float in liquid and do not substantially disturb the flowability of the formed mixing fluid.
  • FIG. 1 shows a vertical sectional view through an exemplary device according to the invention at an exemplary intended place of use.
  • the subsoil 1 according to FIG. 1 is the subsurface of a body of water, for example a sea. From a damaged wellbore in this subsurface 1 fluid 2 flows out of the subsurface, so that the wellbore is a source.
  • a bell 3 ie a volume which is open at the bottom but is bounded at the side and at the top essentially by a wall, is slipped over this source.
  • a bell protrude pipelines 4 through which from the interior of the bell Fluid is sucked off and can be pumped out of the area of the water in addition.
  • openings 5 are attached, which connect the interior of the bell with the surrounding waters.
  • water flows through the openings 5 into the bell 3 and no fluid 2 originating in the source comes out of the bell.
  • the fluid 2 flowing out of the source is generally specific lighter than the surrounding water, so it tends to rise rapidly in the bell.
  • the openings 5 are mounted at the bottom of the bell, so that the risk that fluid escapes through such an opening as it rises.
  • agitators 6 are mounted in the bell. You can, for example, have rotating propeller, which in addition to the stirring effect and a slight conveying action in the upward direction, to have the tubes 4 through which is sucked.
  • the power supply for pumps and agitators can be made by cables outside the bell.
  • the stirrers are actively driven, typically by an electric motor or a hydraulic motor. The drive energy is supplied to it via cables or pipelines from outside the water.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Fassen jenes Fluids (2), welches aus einer am Grund eines Gewässers befindlichen Quelle strömt, indem durch eine Rohrleitung (4), welche aus einer über die Quelle gestülpte Glocke (3) herausführt, Fluid aus dem Innenraum der Glocke (3) abgesaugt wird. Durch die Rohrleitung (4) wird pro Zeiteinheit eine größere Menge Fluid abgesaugt, als aus der Quelle strömt. Wasser aus dem die Glocke (3) umgebenden Gewässer strömt durch eine Bohrung (5) in die Glocke nach. Ein sehr vorteilhafter Anwendungsfall der Erfindung ist es, ein offenes Bohrloch aus einem Ölfeld am Untergrund eines Gewässers nachträglich zu fassen.

Description

Vorrichtung und Verfahren für das Fassen jenes Fluids, welches aus einer am Grund eines Gewässers befindlichen Quelle strömt
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für das Fassen jenes Fluids, welches aus einer am Grund eines Gewässers befindlichen Quelle strömt.
Die Erfindung ist insbesondere gut dazu anwendbar, um Rohöl, welches aus einem am Grund eines Meeres befindlichen Bohrloch ausströmt, aufzufangen.
Es sind sattsam Technologien bekannt und erfolgreich angewendet, dichte Ölfeider, welche sich unterhalb des Meeresgrundes befinden, zu erschließen, also anzubohren und Öl abzusaugen, ohne dass Öl in das umliegende Gewässer gelangt.
Sehr viel schwieriger ist es, Öl aus einer schon am Grund eines Gewässers sprudelnden Quelle so zu fassen, dass kein Öl in das umliegende Gewässer gelangt.
Die WO 8100875 AI zeigt eine Glocke für das Absaugen eines Fluids aus einer am Grund eines Gewässers ausströmenden Quelle. Damit die Glocke gut auf die Quelle absenkbar ist, ist ihre Wand mit vielen verschließbaren Öffnungen versehen, welche beim Absenken offen sind und erst für den bestimmungsgemäßen Betrieb, wenn die Glocke über die Quelle gestülpt am Untergrund aufliegt, verschlossen werden. Damit der Rand zur unteren Öffnung der Glocke durchwegs satt und damit dichtend am Untergrund aufliegt, ist die Randlinie aus geraden Teilstücken gebildet, entlang welcher antreibbare Spiralen, wie sie von Schneckenförderern her bekannt sind verlaufen. Beim Aufsetzen der Glocke werden diese Spiralen gedreht, sodass sie sich in den Untergrund eingraben. Die Glocke ist somit gut und dichtend über der Quelle aufsetzbar.
Die GB 2063776 A beschreibt ebenfalls eine Glocke für das Absaugen von Fluid, typischerweise Öl oder ein Öl -Gas-Gemisch, welches aus einer am Grund eines Gewässers liegenden Quelle ausströmt. Da sich Wasser mit dem ausströmenden Fluid vermischt sind schon in der Glocke Fließleiteinrichtungen, typischerweise geneigt angeordnete Bleche oder nicht angetriebene Rotorblätter vorgesehen, an welche das Fluidgemisch anströmt, und an welchen sich das Flu- idgemisch im Verlauf des Fließens daran entmischen soll. Wasser welches dabei von dem aus der Quelle strömenden Gemisch getrennt wird, wird durch eine durch ein Ventil verschließbare Leitung, welche durch die Wand der Glocke führt, wieder in das umliegende Gewässer abgelassen. Bestimmungsgemäß wird nur das aus der Quelle strömende Fluid einschließlich eines möglichst kleinen Anteils an Wasser durch eine Rohrleitung an die Gewässeroberfläche gefördert .
Beim Austritt des Fluids aus einer Quelle am Grund eines Gewässers kann es im Fluid zu Phasenumwandlungen von flüssig auf fest und/oder von gasförmig auf fest kommen, da es beim Austritt aus der Quelle zu einem Druckabfall und damit zu einer Expansion von Gasen und einer damit stattfindenden raschen Abkühlung kommen kann. Kritisch verstärkt kann dieser Effekt noch dadurch werden, dass die Temperatur des umliegenden Wassers deutlich niedriger sein kann, als die Temperatur des Untergrundes aus welchem die Quelle strömt. Durch die damit verbundene Eisbildung können Rohre und zugehörige Armaturenteile verstopft und auch beschädigt werden. Wenn das Fluid aus der Quelle mit hohem Druck und hohem Fluss (hoher Menge pro Zeiteinheit) strömt, - wie es nach dem Anbohren eines neuen Ölfeldes durchaus vorkommen kann - kann es mit den beschriebenen Vorrichtungen nahezu unmöglich sein, das Fluid geordnet zu fassen und abzutransportieren, sodass es sich nicht im umliegenden Gewässer ausbreitet.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit Hilfe derer es möglich ist, Fluid, welches aus einer am Grund eines Gewässers befindlichen Quelle strömt, so zu fassen, dass nichts von dem Fluid aus der Quelle in das umliegende Gewässer entweicht. Die Vorrichtung soll robuster funktionieren als die aus dem Stand der Technik dazu bekannten Vorrichtungen.
Mit dem Wort „Quelle" sind im Sinne dieses Textes ganz allgemein ein oder mehrere Löcher in einem Untergrund gemeint, aus denen ein Fluid strömt. Es können beispielsweise also auch Bohrlöcher damit gemeint sein, aus denen ein Rohrstumpf ragt, aus welchem ein Gemisch aus Schlamm, Rohöl und Gas ausströmt.
Zum Lösen der Aufgabe wird von einer Vorrichtung ausgegangen, welche als Glocke aufgebaut ist und mit ihrer unteren, offenen Fläche voran über die Quelle gestülpt wird und wobei die Hüllfläche der Glocke durch eine oder mehrere Rohrleitungen durchbrochen ist, durch welche Fluid aus dem Innenraum abgesaugt werden kann und durch weiterführende Rohrleitungen an die Oberfläche des Gewässers transportiert werden kann, ohne weiters mit dem Gewässer in Kontakt zu kommen.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Glocke mit weiteren Durchbrüchen zu versehen, welche den Innenraum der Glocke mit dem umliegenden Gewässer verbinden und aus der Glocke durch die besagten Rohrleitungen eine größere Menge Fluid pro Zeit abzusaugen, als aus der Quelle strömt.
Indem diese größere Menge abgesaugt wird, kommt es in der Glocke gegenüber dem umliegenden Gewässer zu einem Unterdruck und Wasser strömt in die Glocke hinein, anstatt Fluid aus der Quelle aus der Glocke heraus. Undichtigkeiten zwischen dem Innenraum der Glocke und dem umgebenden Gewässer haben damit keinen schädlichen Ein- fluss. Die Glocke braucht auch nur einer sehr geringen Druckdifferenz zwischen Innenraum und Umgebung standhalten und kann damit recht leicht aufgebaut sein.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung sind in der Glocke Rührer untergebracht, welche ein intensives Vermischen von Fluid aus der Quelle und einströmendem Gewässer bewirken. Durch dieses Vermischen und die Schervorgänge, die im sich bildenden Mischfluid durch das Rühren stattfinden, bleibt das Mischfluid jedenfalls gut fließfähig. Durch die intensive Mischung mit Wasser, kann die Abkühlung die durch Ausdehnung von gasförmigen Substanzen stattfindet klein gehalten werden, Festkörper die sich dennoch bilden sollten, sind nur kleine Partikel, die in Flüssigkeit mitschweben und die Fließfähigkeit des gebildeten Mischfluids nicht wesentlich stören.
Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung veranschaulicht:
Fig. 1: zeigt eine vertikale Schnittansicht durch eine beispielhafte erfindungsgemäße Vorrichtung an einem beispielhaften bestimmungsgemäßen Einsatzort.
Der Untergrund 1 gemäß Fig. 1 sei der Untergrund eines Gewässers, beispielsweise eines Meeres. Aus einem beschädigten Bohrloch in diesem Untergrund 1 strömt Fluid 2 aus dem Untergrund heraus, sodass das Bohrloch eine Quelle darstellt.
Eine Glocke 3, also ein Volumen, welches unten offen ist aber seitlich und oben im Wesentlichen durch eine Wand eingegrenzt ist, ist über diese Quelle gestülpt. Durch die Wand der Glocke ragen Rohrleitungen 4, durch welche aus dem Innenraum der Glocke Fluid abgesaugt wird und in weiterer Folge aus dem Bereich des Gewässers hinaus gepumpt werden kann.
Vorzugsweise nahe am unteren Rand der Wand der Glocke 3 sind Öff¬ nungen 5 angebracht, welche den Innenraum der Glocke mit dem umliegenden Gewässer verbinden. Indem durch die Rohre 4 pro Zeiteinheit eine größere Menge Fluid abgesaugt wird, als aus der Quelle strömt, fließt Wasser durch die Öffnungen 5 in die Glocke 3 hinein und kein Fluid 2, welches aus der Quelle stammt, aus der Glocke hinaus. Je höher die Menge des durch die Leitungen 4 abgesaugten Fluids über der Menge des aus der Quelle strömenden Fluids gewählt wird, desto besser ist sichergestellt, dass durch tatsächlich kein Fluid außerhalb des Volumens der Glocke in das Gewässer gelangt.
Das Fluid 2, welches aus der Quelle strömt ist im Allgemeinen spezifisch leichter als das umliegende Wasser, sodass es dazu neigt, in der Glocke rasch aufzusteigen. Indem die Öffnungen 5 am unteren Rand der Glocke angebracht sind, wird damit die Gefahr verringert, dass Fluid beim Aufsteigen durch eine derartige Öffnung austritt .
Um Verklumpungseffekte der weiter oben beschriebenen Art zu vermeiden, sind Rührer 6, in der Glocke angebracht. Sie können beispielsweise rotierende Propeller aufweisen, welche neben der Rührwirkung auch eine leichte Förderwirkung in Richtung nach oben, auf die Rohre 4 zu haben, durch welche abgesaugt wird. Die Energieversorgung für Pumpen und Rührwerke kann durch Leitungen außerhalb der Glocke erfolgen. Die Rührer werden aktiv angetrieben, typischerweise durch einen Elektromotor oder einen Hydraulikmotor. Die Antriebsenergie wird dazu über Kabel bzw. Rohrleitungen von außerhalb des Gewässers zugeführt .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren für das Fassen jenes Fluids (2), welches aus einer am Grund eines Gewässers befindlichen Quelle strömt, indem durch eine Rohrleitung (4) , welche aus einer über die Quelle gestülpte Glocke (3) herausführt, Fluid aus dem Innenraum der Glocke (3) abgesaugt wird, wobei durch die Rohrleitung (4) pro Zeiteinheit eine größere Menge Fluid abgesaugt wird, als aus der Quelle strömt,
dadurch gekennzeichnet, dass
Wasser aus dem die Glocke (3) umgebenden Gewässer durch eine Bohrung (5) , welche in der Wand der Glocke (5) angebracht ist und den Innenraum der Glocke mit dem umliegenden Gewässer verbindet, in die Glocke nachströmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Glocke befindliche Fluid, welches aus Fluid (2) aus der Quelle und durch die Bohrung (5) nachströmendes Wasser zusammengesetzt ist, durch einen Rührer (6) gerührt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rührer (6) Fluid zu einer im Innenraum der Glocke (3) befindlichen Öffnung einer Rohrleitung (4) drängt.
4. Vorrichtung für das Fassen jenes Fluids (2), welches aus einer am Grund eines Gewässers befindlichen Quelle strömt, wobei die Vorrichtung eine über die Quelle zu stülpende Glocke (3) aufweist, sowie eine oder mehrere Rohrleitungen (4) die im Innenraum der Glocke eine Öffnung aufweisen und aus dem Innenraum der Glocke herausführen, sowie eine oder mehrere Pumpen, mittels denen Fluid aus dem Innenraum der Glocke (3) durch die eine oder mehreren Rohrleitungen (4) hindurch aus der Glocke hinaus pumpbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Glocke (3) Bohrungen (5) aufweist, welche den Innenraum der Glocke mit dem umliegenden Gewässer verbinden und dass die eine oder mehreren Rohrleitungen (4) und die durch sie wirkenden einen oder mehreren Pumpen dazu ausgelegt sind, pro Zeiteinheit eine größere Menge Fluid aus der Glocke hinaus zu bewegen, als aus der Quelle strömt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einen oder mehreren Pumpen Saugpumpen sind, durch welche die einen oder mehreren Rohrleitungen (4) mit Unterdruck gegenüber dem im Innenraum der Glocke (3) herrschenden Druck beaufschlagbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dass im Innenraum der Glocke (3) ein oder mehrere Rührer (6) angebracht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einen oder mehreren Rührer (6) eine Pumpwirkung aufweisen, durch welche Fluid zu einer im Innenraum der Glocke (3) befindlichen Öffnung einer Rohrleitung (4) bewegbar ist.
Vorrichtung nach einem der Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Bohrungen (5) nahe am unteren Rand der Wand der Glocke (3) angebracht sind.
PCT/AT2011/000282 2010-06-23 2011-06-24 Vorrichtung und verfahren für das fassen jenes fluids, welches aus einer am grund eines gewässers befindlichen quelle strömt WO2011160156A2 (de)

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