WO2014167101A1 - Offshore-einrichtung mit zweistufigem haltesystem - Google Patents

Offshore-einrichtung mit zweistufigem haltesystem Download PDF

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WO2014167101A1
WO2014167101A1 PCT/EP2014/057388 EP2014057388W WO2014167101A1 WO 2014167101 A1 WO2014167101 A1 WO 2014167101A1 EP 2014057388 W EP2014057388 W EP 2014057388W WO 2014167101 A1 WO2014167101 A1 WO 2014167101A1
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WO
WIPO (PCT)
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offshore
seabed
foundation
anchor system
anchor
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/057388
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andrea Rosponi
Hans Jacob Hvide
Original Assignee
Overdick Gmbh & Co. Kg
Compass Energy Pte Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Overdick Gmbh & Co. Kg, Compass Energy Pte Ltd filed Critical Overdick Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2014167101A1 publication Critical patent/WO2014167101A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D88/00—Large containers
    • B65D88/78—Large containers for use in or under water

Definitions

  • the invention relates to an offshore facility and a method for offshore foundation of the offshore facility.
  • Offshore facilities such as oil rigs, tidal power plants, wind turbines, etc. can be established for permanent offshore whereabouts on the seabed.
  • the foundations required for this purpose, such as piles, foundations, etc., are technically complex and cost-intensive.
  • a cap for an offshore well which can be placed over an offshore well.
  • the end cap is double secured by a surrounding steel apron and additionally with an anchoring system on the seabed against any slipping.
  • US 2006/0225810 A1 discloses a sarcophagus for a shipwreck, which initially floats on the water filled with light liquid and can be spent on the shipwreck. Above the wreck, the light liquid is replaced by seawater, and the sarcophagus slowly sinks above the shipwreck. The sarcophagus is fixed by means of tensioned cables and anchors in a position on the seabed.
  • offshore facilities such as offshore tanks, which float on the surface of the sea and are kept at a location by means of an anchor system.
  • offshore facilities such as offshore tanks, which float on the surface of the sea and are kept at a location by means of an anchor system.
  • the issue of intermediate crude storage is important if there are no pipeline direct pipeline connections, since the platform usually can not provide intermediate storage for capacity reasons.
  • One common system for intermediate storage of extracted crude oil may be a Floating Storage Unit (FSU) or FSO (Floating Storage and Offloading) or Floating Production Storage and Offloading (FPSO), ie one for intermediate storage converted tanker.
  • FSU Floating Storage Unit
  • FPSO Floating Production Storage and Offloading
  • Another common precaution for intermediate storage of the extracted crude oil may be a tank system at the bottom of the sea, a so-called Mat tank, integrated directly below the platform into the foundation structure.
  • the crude oil accumulated in the FSU, FSO, FPSO or Mat-Tank is then released from time to time to a shuttle tanker, which brings the crude oil to the coast.
  • FSUs, FSOs and FPSOs A disadvantage of the FSUs, FSOs and FPSOs is that the costs and the availability depend heavily on the market situation and they are manned, which generates high running costs due to the required high security level.
  • FSUs, FSOs and FPSOs are exposed to severe environmental burdens, as wind, currents and waves strike directly at the FSUs, FSOs and FPSOs.
  • the anchor system must therefore be designed for high loads and redundant. Mat tanks in turn have the disadvantage that they are firmly integrated into the foundation structures and are therefore difficult to access for maintenance.
  • the offshore device according to the invention has a two-stage offshore holding system with which the offshore device is kept at the seabed.
  • the two-stage offshore holding system includes a gravity foundation and an anchor system.
  • offshore facility In addition to drilling rigs, it also includes, in particular, offshore installations, which are arranged completely below a sea surface after the foundation of gravity, particularly preferably, the offshore installation can be designed as an offshore tank.
  • a gravity foundation device is here to understand a device that allows by the action of gravity on the offshore facility lowering the device to the seabed and the offshore facility founded by the gravitational effect on the seabed.
  • the gravity foundation device secures the offshore facility in a first stage against slippage on the seabed by operating loads acting on the offshore facility to a limit state of operating loads.
  • the gravity foundation device is designed for the expected operating loads.
  • the anchor system secures the offshore installation in a second stage against slippage on the seabed by extreme loads acting on the offshore installation, beyond the limit of operating loads.
  • the anchor system is designed for the higher extreme loads compared to the operating loads.
  • the inventive two-stage offshore holding system of combined gravity foundation device for the operating load case and additional armature system for the extreme load case solves the problems mentioned.
  • the offshore device Although acting on the established offshore facility extreme loads, the offshore device from a predetermined foundation area slip, but according to the invention, the offshore tank can not slip arbitrarily far.
  • An outer limits of slippage determining slipping range is given by the anchor system.
  • the anchor system secures the offshore tank within the slip range even in extreme load situations.
  • the gravity-establishing device comprises at least one protrusion protruding from the sea-side of the offshore device, which burrows into the foundation region during the foundation of gravity.
  • the at least one projection can be designed differently. In a loose seabed, it is preferably designed as an apron. However, it can also have thorns, especially when the seabed is firmer.
  • the anchor system conveniently has a plurality of anchors arranged in the seabed and in each case an outgoing from each of the anchors anchor chain to a fastening device on the offshore device.
  • the offshore device is aufschwimmbar and formed lowerable again.
  • the offshore facility is preferably mobile.
  • the anchor chains are desirably dimensioned so that they allow floating of the slipped offshore facility and the floated offshore facility is pulled back to location by the anchor chain's own weights, so the anchor system relocalises the offshore facility.
  • the resuspendable offshore facility significantly facilitates maintenance and inspections against offshore facilities permanently and permanently established on the seabed.
  • the offshore facility can also be easily towed to another location after floating.
  • the offshore facility is designed as an offshore tank.
  • the offshore tank is provided for the storage, in particular temporary storage of at least one liquid medium in a plurality of storage chambers.
  • the at least one liquid medium may in particular be a crude oil-containing medium or crude oil.
  • the offshore tank preferably comprises at least one ballast chamber and at least one air chamber.
  • the air chambers and storage chambers can be controlled filled with the at least one liquid medium, so that the offshore tank is founded by the action of gravity and dig the aprons in the seabed.
  • the gravity-activated offshore tank is secured against slipping up to the limit of operating loads.
  • the offshore tank can slip within the slip area.
  • the anchor system secures the established offshore tank in the slip area even at extreme loads.
  • the established offshore tank remains usable even after slipping within the slip area. It can therefore continue to be filled with the at least one liquid medium.
  • the anchor system allows in a preferred embodiment of the invention, the automatic relocation of the offshore tank.
  • the anchor chains exert directed tensile forces on the floating offshore tank at location, ie the area of the sea level that is vertically above the predetermined foundation area.
  • the anchoring chains arranged on the floating offshore tank are preferably designed such that the anchors are positioned far enough from one another that the offshore tank is automatically pulled to location in calm seas by the tensile forces of the anchor chains.
  • a filling and removal device for the at least one storage chamber and / or air chamber with the at least one liquid medium is provided.
  • the device is designed as at least one flexible supply hose for the at least one liquid medium and the air.
  • the supply hose may also include cables for powering and controlling systems integrated into the offshore tank.
  • an anchor system is designed at a predetermined foundation area, the offshore facility is moved to location above the predetermined foundation area, the anchor system is connected to the offshore facility, and the offshore facility is established by gravity at the predetermined foundation area.
  • the anchor system may be designed simultaneously prior to or after the offshore installation has been moved.
  • Gravity foundation keeps the offshore facility under the operating loads in the predetermined foundation area. In extreme load cases, the offshore installation can slip within the slip area.
  • the offshore device displaced from the foundation area on the seabed is floated, and the anchor system exerts tensile forces the swollen offshore facility and the swarming offshore facility relocate automatically.
  • the relocalized offshore facility is re-established on the predetermined foundation area.
  • the method is particularly suitable for implementation with one of the abovementioned offshore tanks.
  • FIG. 1 is a sectional view along the line l-l in Fig. 2 of the offshore tank according to the invention
  • FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in Fig. 1,
  • FIG. 3 shows a floating, location-based and anchored offshore tank in Fig. 1,
  • the offshore tank 1 shown in Figure 1 has a hull 6 and along an underwater side of the hull 6 arranged ballast chamber 3 and a plurality in the interior of the hull 6 meeresgroundabseitg the Ballasthuntn 3 arranged storage chambers 4. At the sea bottom off-side area air chambers 9 are arranged.
  • the ballast chambers 3 are arranged along the entire underwater side of the hull 6.
  • the ballast chambers 3 are filled with ballast.
  • ballast for example, barite having a density of about 4.0 g / cm 3 or concrete having a density of about 2.3 g / cm 3 is used. Gravel or gravel can also be used.
  • the ballast chambers 3 are so far filled with ballast that the offshore tank 1 at completely emptied, ie completely filled with air, air chambers 9 floats on a sea surface 7.
  • the offshore tank 1 can be towed from a port offshore to location in the 'wet tow' method.
  • the storage chambers 4 would also be emptied and completely filled with air.
  • the floating offshore tank 1 is shown in Fig. 1.
  • the hull 6 tapers away from a seabed 31 in order to provide an oblique attack surface to the horizontal forces on the seabed 31 after a gravity foundation.
  • the storage chambers 4 are separated by bulkheads 8.
  • the storage chambers 4 are used to receive crude oil, which is conveyed via a (not shown) oil platform from a deposit and stored in the offshore tank 1.
  • the air clamps 9 are used to hold air or in the gravitational foundation also for receiving seawater to at least temporarily generate additional ballast.
  • apron 44 is arranged at the underwater side of the hull 6 a projecting in the direction of the seabed 31 .
  • the skirt 44 completely surrounds the underwater side of the offshore tank 1.
  • FIG. 2 shows a section at the level of the storage chambers 4 in FIG. 1. Twelve storage chambers 4 are shown. Of course, embodiments with other, almost any number of ballast and storage chambers 4 4 conceivable.
  • the weight of the ballast and the size of the storage chambers 4 are dimensioned so that the offshore tank 1, if at least the Air chambers 9 are completely filled with air, floating.
  • the pulled on location offshore tank 1 is anchored by means of a previously designed, automatically relocalizing anchor system 30 in the seabed 31.
  • the anchor system 30 comprises a plurality of anchors 32 inserted in the seabed 31, of which in each case an anchor chain 33 leads to an eyelet 34 arranged on an outer shell 2 of the offshore tank 1.
  • the length of the anchor chains 33 and the arrangement of the eyelets 34 on the outer shell 2 of the offshore tank 1 are dimensioned so that the anchor chains 33 sag somewhat and thereby independently pull the offshore tank 1 to location over a predetermined foundation area 31a.
  • the predetermined foundation area 31a may be prepared by removing stones, rocks thereon and compensating for severe unevenness.
  • the offshore tank 1 is anchored in the vicinity of an oil platform, not shown.
  • Fig. 4 shows the lowered to the seabed 31 offshore tank 1. About a transport hose 40 seawater is first admitted into the storage chambers 4. The storage chambers 4 are filled so far that the offshore tank 1 still floats.
  • the offshore tank 1 drops due to the effect of gravity on the predetermined foundation area 31a from.
  • An underwater side of the fuselage 6 of the offshore tank 1 has the skirt 44, which buries itself by the gravitational force when lowering the offshore tank 1 in the foundation area 31 a and anchored the offshore tank 1 in the predetermined foundation area 31 a and holds.
  • the skirt 44 keeps the offshore tank 1 in the foundation area 31a at operating loads up to the limit state of the operating loads.
  • the established offshore tank 1 can slip on the seabed 31 within a slipping region 31b.
  • the size of the slipping area 31 b is determined by the length of the anchor chains 33 and the distance of the anchor 32 from the offshore tank 1 and the associated eyelet 34. The slippage is indicated in Fig. 4 by two double arrows.
  • the offshore tank 1 and the ballast are dimensioned so that the offshore tank 1 in completely filled with crude oil storage chambers 4 and filled with seawater air chambers 9, solely by gravity to the limit state of serviceability slips on the foundation area 31a.
  • the anchor system 30 is greatly relieved compared to the anchorage of ever-floating offshore tanks 1.
  • the environmental impact of waves, wind and current on the offshore tank 1 are greatly reduced at the seabed 31 with respect to the sea surface 7.
  • the environmental impact is very low, so that the extreme load case does not occur. What is meant by greater depths depends on the location of the foundation area 31a.
  • the environmental impact can be very low in some locations at 20-30m or in other locations only from depths of 50 m.
  • the anchor chains 33 and armature 32 engage only when in an extreme load case the off-hop tank 1 despite apron 44 from the foundation area 31 a slips, so the operating loads exceed the limit state of the operating loads. Even the extreme loads arising in extreme load cases are significantly lower than those caused by waves, wind, etc. a floating offshore tank 1 attacking environmental pollution.
  • the anchor system 30 only needs to be designed for the greatly reduced extreme loads on the seabed.
  • the offshore tank 1 After an extreme load case on the seabed 31, the offshore tank 1 is controlled to float by 9 air is pumped into the air chambers.
  • the floated offshore tank 1 relocated automatically by the tensile force of the anchor chains 33 to location directly above the foundation area 31 a. He is, after being relocalized, founded again by flooding the air chambers 9 with seawater. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Offshore-Einrichtung (1) mit einem zweistufigen Offshore-Haltesystem am Meeresgrund (31), das eine Schwerkraft-Gründungseinrichtung (44) aufweist, die die gegründete Offshore -Einrichtung (1) gegen ein Verrutschen auf einem Meeresgrund (31) bei auf die Offshore-Einrichtung (1) wirkenden Betriebslasten bis zu einem Grenzzustand der Betriebslasten sichert, und das ein Ankersystem (30) aufweist, das die Offshore-Einrichtung (1) gegen ein Verrutschen auf dem Meeresgrund (31) bei auf die Offshore-Einrichtung (1) wirkende, jenseits des Grenzzustandes der Betriebslasten liegende Extremlasten sichert.

Description

Offshore-Einrichtung mit zweistufigem Haltesystem
Die Erfindung betrifft eine Offshore-Einrichtung sowie ein Verfahren zur Offshore-Gründung der Offshore-Einrichtung.
Offshore-Einrichtungen wie Ölbohrinseln, Gezeitenkraftwerke, Windkraftanlagen usw. können zum dauerhaften Offshore-Verbleib auf dem Meeresgrund gegründet werden. Die dafür nötigen Gründungseinrichtungen wie Pfähle, in den Meeresgrund eingebrachte Fundamente usw. sind technisch aufwändig und kostenintensiv.
Aus der US 2012/0045285 A1 ist eine Abschlusskappe für ein Offshore-Bohrloch bekannt, die über ein Offshore-Bohrloch gesetzt werden kann. Die Abschlusskappe ist zweifach mittels einer umlaufenden Stahlschürze und zusätzlich mit einem Ankersystem am Meeresboden gegen jegliches Verrutschen gesichert.
In der US 2006/0225810 A1 ist ein Sarkophag für ein Schiffswrack offenbart, der zunächst mit leichter Flüssigkeit gefüllt auf dem Wasser aufschwimmt und über das Schiffswrack verbracht werden kann. Über dem Wrack wird die leichte Flüssigkeit durch Meerwasser ersetzt, und der Sarkophag sinkt langsam über dem Schiffswrack ab. Der Sarkophag wird mittels gespannter Kabel und mittels Ankern in einer Position auf dem Meeresgrund fixiert.
Auf der anderen Seite existieren Offshore-Einrichtungen wie Offshore-Tanks, die auf der Meeresoberfläche aufschwimmen und mittels eines Ankersystems auf Lokation gehalten werden. Beispielsweise ist bei der Förderung von Rohöl aus Lagerstätten im Offshore- Bereich mittels Plattformen die Frage der Zwischenlagerung des Rohöls von Bedeutung, wenn keine direkten Pipelineanbindungen der Plattform bestehen, da die Plattform aus Gründen der Kapazität üblicherweise die Zwischenlagerung nicht selbst leisten kann.
Ein übliches System zur Zwischenlagerung von gefördertem Rohöl kann eine in direkter Nähe der Plattform verankerte FSU (Floating Storage Unit) oder FSO (Floating Storage and Off-Ioading) oder FPSO (Floating Production Storage and Off-Ioading) sein, also ein für die Zwischenlagerung umgebauter Tanker. Eine weitere übliche Vorkehrung zur Zwischenlagerung des geförderten Rohöls kann ein direkt unterhalb der Plattform in die Gründungsstruktur integriertes Tanksystem am Meeresgrund, ein sogenannter Mat-Tank sein. Das in der FSU, FSO, FPSO oder im Mat-Tank angesammelte Rohöl wird dann von Zeit zu Zeit an einen Shuttle-Tanker abgegeben, der das Rohöl an die Küste bringt. Nachteilig an den FSUs, FSOs und FPSOs ist, dass die Kosten und die Verfügbarkeit stark von der Marktlage abhängen und sie bemannt sind, was durch das erforderliche hohe Sicherheitsniveau hohe laufende Kosten generiert. Zusätzlich sind FSUs, FSOs und FPSOs starken Umweltlasten ausgesetzt, da Wind, Strömung und Wellenschlag direkt an den FSUs, FSOs und FPSOs angreifen. Das Ankersystem muss daher für hohe Lasten und redundant ausgelegt werden. Mat-Tanks wiederum haben den Nachteil, dass sie in die Gründungsstrukturen fest integriert sind und daher für Wartungen schwer zugänglich sind.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine eingangs genannte Offshore- Einrichtung sowie ein Verfahren zur Offshore-Gründung mit einer solchen Offshore- Einrichtung zur Verfügung zu stellen, die bzw. das die genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet oder zumindest verringert.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe durch eine Offshore-Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Offshore-Einrichtung weist ein zweistufiges Offshore-Haltesystem auf, mit dem die Offshore-Einrichtung am Meeresgrund gehalten wird. Das zweistufige Offshore-Haltesystem umfasst eine Schwerkraft-Gründungseinrichtung und ein Ankersystem.
Der Begriff der Offshore-Einrichtung ist hier allgemein zu verstehen. Er umfasst neben Bohrinseln, Energiegewinnungsanlagen insbesondere auch Offshore-Einrichtungen, die nach einer Schwerkraftgründung vollständig unterhalb einer Meeresoberfläche angeordnet sind, besonders bevorzugt kann die Offshore-Einrichtung als Offshore-Tank ausgebildet sein.
Unter einer Schwerkraft-Gründungseinrichtung ist hier eine Einrichtung zu verstehen, die durch das Einwirken der Schwerkraft auf die Offshore-Einrichtung ein Absenken der Einrichtung zum Meeresgrund ermöglicht und die Offshore-Einrichtung durch die Schwerkrafteinwirkung am Meeresgrund gründet.
Die Schwerkraft-Gründungseinrichtung sichert die Offshore-Einrichtung in einer ersten Stufe gegen ein Verrutschen auf dem Meeresgrund durch auf die Offshore-Einrichtung wirkende Betriebslasten bis zu einem Grenzzustand der Betriebslasten. Die Schwerkraft- Gründungseinrichtung ist auf die zu erwartenden Betriebslasten ausgelegt. Das Ankersystem sichert die Offshore-Einrichtung in einer zweiten Stufe gegen ein Verrutschen auf dem Meeresgrund durch auf die Offshore-Einrichtung wirkende, jenseits des Grenzzustandes der Betriebslasten liegende Extremlasten. Das Ankersystem ist auf die gegenüber den Betriebslasten höheren Extremlasten ausgelegt.
Betriebs- wie auch Extremlasten werden durch sich überlagernde Umweltlasten gebildet. Insbesondere bei Gründungen in geringen Wassertiefen von 20 oder 30 Metern können erhebliche horizontale Umweltlasten am Meeresgrund aus Wellenschlag und Meeresströmung auftreten sowie vertikale Lasten durch abhebende Kräfte hinzukommen. In größeren Tiefen nimmt der Einfluss der Umweltlasten stetig ab, und der Anteil der Haltesicherheit nimmt durch die Schwerkraft-Gründungseinrichtung stetig zu. Im Extremlastfall ULS (ultimate limit State), den sogenannten 100-Jahres-Bedingungen können die Umweltlasten so groß sein, dass die Schwerkraft-Gründungseinrichtung den Umweltlasten nicht mehr Stand hält und die Offshore Einrichtung aus einem Gründungsbereich heraus verrutscht.
Das erfindungsgemäße zweistufige Offshore-Haltesystem aus kombinierter Schwerkraft- Gründungseinrichtung für den Betriebslastfall und zusätzlichem Ankersystem für den Extremlastfall löst die genannten Probleme.
Durch auf die gegründete Offshore-Einrichtung wirkende Extremlasten kann die Offshore- Einrichtung aus einem vorbestimmten Gründungsbereich zwar verrutschen, erfindungsgemäß kann der Offshore-Tank dennoch nicht beliebig weit verrutschen. Ein äußere Grenzen des Verrutschens bestimmender Verrutschbereich ist durch das Ankersystem gegeben. Das Ankersystem sichert den Offshore-Tank innerhalb des Verrutschbereichs auch im Extremlastfall.
Vorzugsweise umfasst die Schwerkraft-Gründungsgeinrichtung wenigstens einen meeresgrundseitig von der Offshore-Einrichtung abstehenden Vorsprung, der sich bei der Schwerkraftgründung in den Gründungsbereich eingräbt.
Der wenigstens eine Vorsprung kann verschieden ausgebildet sein. Bei lockerem Meeresgrund ist er vorzugsweise als Schürze ausgebildet. Insbesondere bei festerem Meeresgrund kann er aber auch Dornen aufweisen. Das Ankersystem weist günstigerweise eine Mehrzahl von im Meeresgrund angeordneter Anker und jeweils eine von jedem der Anker abgehende Ankerkette zu einer Befestigungseinrichtung an der Offshore-Einrichtung auf. Vorzugsweise ist die Offshore-Einrichtung aufschwimmbar und wieder absenkbar ausgebildet. Die Offshore-Einrichtung ist dabei vorzugswiese mobil ausgebildet. Dabei sind die Ankerketten günstigerweise so dimensioniert, dass sie ein Aufschwimmen der verrutschten Offshore-Einrichtung gestatten und die aufgeschwommenen Offshore- Einrichtung durch Eigengewichte der Ankerketten wieder zurück auf Lokation gezogen wird, das Ankersystem die Offshore-Einrichtung also relokalisiert.
Die wieder aufschwimmbare Offshore-Einrichtung erleichtert Wartungsarbeiten und Inspektionen gegenüber fest und dauerhaft am Meeresgrund gegründeten Offshore- Einrichtungen erheblich. Die Offshore-Einrichtung kann auch sehr leicht nach dem Aufschwimmen auf eine andere Lakation geschleppt werden.
Günstigerweise ist die Offshore-Einrichtung als Offshore-Tank ausgebildet.
Der Offshore-Tank ist für die Speicherung, insbesondere Zwischenspeicherung wenigstens eines flüssigen Mediums in einer Mehrzahl an Speicherkammern vorgesehen. Das wenigstens eine flüssige Medium kann insbesondere ein rohölhaltiges Medium oder Rohöl sein. Der Offshore-Tank umfasst vorzugsweise wenigstens eine Ballastkammer und wenigstens eine Luftkammer. Die Luftkammern und Speicherkammern können gesteuert mit dem wenigstens einen flüssigen Medium befüllt werden, so dass sich der Offshore-Tank durch die Einwirkung der Schwerkraft gründet und sich die Schürzen in den Meeresgrund eingraben. Der durch Schwerkrafteinwirkung gegründete Offshore-Tank ist bis zum Grenzzustand der Betriebslasten gegen Verrutschen gesichert.
Im Extremlastfall kann der Offshore-Tank innerhalb des Verrutschbereichs verrutschen. Das Ankersystem sichert den gegründeten Offshore-Tank im Verrutschbereich auch bei Extremlasten. Der gegründete Offshore-Tank bleibt auch nach einem Verrutschen innerhalb des Verrutschbereichs weiter gebrauchstauglich. Er kann also weiterhin mit dem wenigstens einen flüssigen Medium befüllt werden. Darüber hinaus ermöglicht das Ankersystem in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die automatische Relokalisierung des Offshore-Tanks.
Die Ankerketten üben auf den aufschwimmenden Offshore-Tank auf Lokation, also den Bereich des Meeresspiegels, der vertikal über dem vorbestimmten Gründungsbereich angeordnet ist, gerichtete Zugkräfte aus. Dazu sind die am aufschwimmenden Offshore- Tank angeordneten Ankerketten vorzugsweise so ausgebildet und die Anker soweit voneinander positioniert, dass der Offshore-Tank bei ruhiger See durch die Zugkräfte der Ankerketten automatisch auf Lokation gezogen wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist eine Befüll- und Entnahmeeinrichtung für die wenigstens eine Speicherkammer und/oder Luftkammer mit dem wenigstens einen flüssigen Medium vorgesehen.
Vorzugsweise ist die Einrichtung als wenigstens ein flexibler Versorgungsschlauch für das wenigstens eine flüssige Medium und die Luft ausgebildet. Zusätzlich kann der Versorgungsschlauch auch Kabel zur Stromversorgung und Steuerung von in den Offshore- Tank integrierten Systemen aufweisen.
In einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst; auch hier sind bevorzugte Weiterbildungen Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Durchführung mit einer der oben genannten Offshore-Einrichtungen. Erfindungsgemäß wird ein Ankersystem bei einem vorbestimmten Gründungsbereich ausgelegt, die Offshore-Einrichtung auf Lokation oberhalb des vorbestimmten Gründungsbereichs verbracht, das Ankersystem mit der Offshore- Einrichtung verbunden, die Offshore-Einrichtung durch Schwerkraft am vorbestimmten Gründungsbereich gegründet. Das Ankersystem kann gleichzeitig zeitlich vor oder nach dem Verbringen der Offshore-Einrichtung ausgelegt werden.
Die Schwerkraftgründung hält die Offshore-Einrichtung unter den wirkenden Betriebslasten in dem vorbestimmten Gründungsbereich. Im Extremlastfall kann die Offshore-Einrichtung innerhalb des Verrutschbereiches verrutschen. In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die auf dem Meeresgrund aus dem Gründungsbereich verschobene Offshore-Einrichtung aufgeschwommen, das Ankersystem übt Zugkräfte auf die aufgeschwommene Offshore-Einrichtung aus und die aufgeschwommene Offshore- Einrichtung relokalisiert sich automatisch.
Günstigerweise wird die relokalisierte Offshore-Einrichtung wieder auf dem vorbestimmten Gründungsbereich gegründet.
Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Durchführung mit einem der oben genannten Offshore-Tanks.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in vier Figuren beschrieben, dabei zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht entlang der Linie l-l in Fig. 2 des erfindungsgemäßen Offshore- Tanks,
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1 ,
Fig. 3 einen aufschwimmenden, auf Lokation gebrachten und verankerten Offshore-Tank in Fig. 1 ,
Fig. 4 einen auf den Meeresgrund abgesenkten Offshore-Tank gemäß Fig. 3.
Der in Figur 1 dargestellte Offshore-Tank 1 weist einen Rumpf 6 und entlang einer Unterwasserseite des Rumpfes 6 angeordnete Ballastkammer 3 auf sowie eine Mehrzahl im Inneren des Rumpfes 6 meeresgrundabseitg der Ballastkammern 3 angeordnete Speicherkammern 4. Am meeresbodenabseitigen Bereich sind Luftkammern 9. angeordnet.
Die Ballastkammern 3 sind entlang der ganzen Unterwasserseite des Rumpfes 6 angeordnet. Die Ballastkammern 3 sind mit Ballast gefüllt Als Ballast wird beispielsweise Schwerspat, der eine Dichte von ca. 4,0 g/cm3 aufweist oder Beton mit einer Dichte von etwa 2,3 g/cm3 verwendet. Es können auch Kies oder Schotter verwendet werden. Die Ballastkammern 3 sind soweit mit Ballast gefüllt, dass der Offshore-Tank 1 bei vollständig entleerten, d.h. vollständig mit Luft gefüllten, Luftkammern 9 auf einer Meeresoberfläche 7 aufschwimmt. Der Offshore-Tank 1 kann auf diese Weise im ,wet tow'- Verfahren aus einem Hafen offshore auf Lokation geschleppt werden. Für einen sicheren Transport im ,wet tow' Verfahren wären die Speicherkammern 4 ebenfalls entleert und vollständig mit Luft gefüllt. Der aufschwimmende Offshore-Tank 1 ist in Fig. 1 dargestellt. Der Rumpf 6 verjüngt sich von einem Meeresgrund 31 wegweisend, um nach einer Schwerkraftgründung den horizontalen Kräften am Meeresgrund 31 eine schräge Angriffsfläche zu bieten. Die Speicherkammern 4 sind durch Schotten 8 voneinander getrennt. Die Speicherkammern 4 dienen zur Aufnahme von Rohöl, das über eine (nicht dargestellte) Ölplattform aus einer Lagerstätte gefördert und im Offshore-Tank 1 zwischengelagert wird. Die Speicherkammern 4 erstrecken sich über die gesamte horizontale Ausdehnung des Offshore-Tanks 1. Meersgrundabseitig der Speicherkammern 4 ist eine Mehrzahl an Luftkammern 9 vorgesehen. Die Luftklammern 9 dienen der Aufnahme von Luft oder bei der Schwerkraftgründung auch zur Aufnahme von Meerwasser, um zumindest zeitweise zusätzlichen Ballast zu erzeugen.
An der Unterwasserseite des Rumpfes 6 ist eine in Richtung des Meeresgrundes 31 abstehende Schürze 44 angeordnet. Die Schürze 44 umläuft die Unterwasserseite des Offshore-Tanks 1 vollständig.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt in Höhe der Speicherkammern 4 in Fig. 1 Es sind zwölf Speicherkammern 4 dargestellt. Es sind natürlich auch Ausführungsformen mit anderer, beinahe beliebiger Anzahl an Ballast- 3 und Speicherkammern 4 denkbar. Fig. 3 zeigt den auf Lokation gezogenen Offshore-Tank 1 mit ballastierten Ballastkammern 3 und mit Luft gefüllten Speicherkammern 4 und Luftkammern 9. Das Gewicht des Ballastes sowie die Größe der Speicherkammern 4 sind so dimensioniert, dass der Offshore-Tank 1, wenn zumindest die Luftkammern 9 vollständig mit Luft gefüllt sind, aufschwimmt. Der auf Lokation gezogene Offshore-Tank 1 wird mittels eines vorher ausgelegten, automatisch relokalisierenden Ankersystems 30 im Meeresgrund 31 verankert. Das Ankersystem 30 umfasst eine Mehrzahl im Meeresgrund 31 eingebrachter Anker 32, von denen jeweils eine Ankerkette 33 zu einer an einer Außenhülle 2 des Offshore-Tanks 1 angeordneten Öse 34 führt. Die Länge der Ankerketten 33 sowie die Anordnung der Ösen 34 an der Außenhülle 2 des Offshore-Tanks 1 sind so dimensioniert, dass die Ankerketten 33 etwas durchhängen und den Offshore-Tank 1 dadurch selbstständig auf Lokation vertikal über einem vorbestimmten Gründungsbereich 31a ziehen. Der vorbestimmte Gründungsbereich 31a kann durch Entfernung von möglicherweise dort vorhandenen Steinen, Felsen und den Ausgleich starker Unebenheiten vorpräpariert sein. Der Offshore-Tank 1 ist in Nähe einer nicht dargestellten Ölplattform verankert. Fig. 4 zeigt den auf den Meeresgrund 31 abgesenkten Offshore-Tank 1. Über einen Transportschlauch 40 wird zunächst Meerwasser in die Speicherkammern 4 eingelassen. Die Speicherkammern 4 werden soweit befüllt, dass der Offshore-Tank 1 noch aufschwimmt. Bei anschließender vorsichtiger Befüllung der Luftkammern 9 mit Meerwasser sinkt der Offshore-Tank 1 durch Schwerkrafteinwirkung auf den vorbestimmten Gründungsbereich 31a ab. Eine Unterwasserseite des Rumpfes 6 des Offshore-Tanks 1 weist die Schürze 44 auf, die sich durch die Schwerkrafteinwirkung beim Absenken des Offshore-Tanks 1 in den Gründungsbereich 31a eingräbt und den Offshore-Tank 1 im vorbestimmten Gründungsbereich 31 a verankert und hält. Die Schürze 44 hält den Offshore-Tank 1 im Gründungsbereich 31a bei Betriebslasten bis zum Grenzzustand der Betriebslasten. Bei stärkeren Umweltlasten im Extremlastbereich kann der gegründete Offshore-Tank 1 am Meeresgrund 31 innerhalb eines Verrutschbereiches 31b verrutschen. Die Größe des Verrutsch bereiches 31 b ist durch die Länge der Ankerketten 33 und die Entfernung der Anker 32 vom Offshore-Tank 1 beziehungsweise der zugehörigen Öse 34 bestimmt. Das Verrutschen ist in Fig. 4 durch zwei Doppelpfeile gekennzeichnet.
Im Laufe der Förderung von Rohöl über die in Verbindungsweite angeordnete Ölplattform 41 wird das Rohöl in die Speicherkammern 4 geleitet. Der Offshore-Tank 1 und der Ballast sind so dimensioniert, dass der Offshore-Tank 1 bei vollständig mit Rohöl gefüllten Speicherkammern 4 und mit Meerwasser gefüllten Luftkammern 9, allein durch Schwerkrafteinwirkung bis zum Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit rutschfest auf dem Gründungsbereich 31a aufliegt.
Durch das Absenken des Offshore-Tanks 1 auf den Gründungsbereich 31 a wird das Ankersystem 30 im Vergleich zur Verankerung ständig aufschwimmender Offshore-Tanks 1 stark entlastet. Die Umweltlasten durch Wellenschlag, Wind und Strömung auf den Offshore- Tank 1 sind am Meeresgrund 31 gegenüber der Meeresoberfläche 7 stark verringert. In größeren Tiefen werden die Umweltlasten sehr gering, so dass der Extremlastfall nicht eintritt. Was unter größeren Tiefen zu verstehen ist hängt von der Lage des Gründungsbereichs 31a ab. Die Umweltlasten können in einigen Lagen bei 20-30m oder in anderen Lagen erst ab Tiefen von 50 m sehr gering sein. Die Ankerketten 33 und Anker 32 greifen erst, wenn in einem Extremlastfall der Offhore-Tank 1 trotz Schürze 44 aus dem Gründungsbereich 31 a verrutscht, die Betriebslasten also den Grenzzustand der Betriebslasten überschreiten. Selbst die im Extremlastfall entstehenden Extremlasten sind deutlich geringer als die durch Wellenschlag, Wind usw. einen aufschwimmenden Offshore-Tank 1 angreifenden Umweltlasten. Das Ankersystem 30 braucht lediglich auf die stark verringerten Extremlasten am Meeresgrund ausgelegt zu sein.
Nach einem Extremlastfall am Meeresgrund 31 wird der Offshore-Tank 1 kontrolliert aufgeschwommen, indem in die Luftkammern 9 Luft gepumpt wird. Der aufgeschwommene Offshore-Tank 1 relokalisiert sich durch die Zugkraft der Ankerketten 33 automatisch auf Lokation direkt oberhalb des Gründungsbereiches 31a. Er wird, nachdem er relokalisiert ist, wieder durch Fluten der Luftkammern 9 mit Meerwasser gegründet. Bezugszeichenliste
Offshore-Tank
Außenhülle
Ballastkammer
Speicherkammer
Rumpf
Meeresoberfläche
Schott
Luftkammer
30 Ankersystem
31 Meeresgrund 31a Gründungsbereich 31 b Verrutschbereich
32 Anker
33 Ankerkette
34 Öse 0 Verbindungsschlauch 1 Ölplattform
4 Schürze

Claims

Patentansprüche
1. Offshore-Einrichtung mit
einem zweistufigen Offshore- Haltesystem,
das eine Schwerkraft-Gründungseinrichtung (44) aufweist, die die gegründete
Offshore-Einrichtung (1) gegen ein Verrutschen auf einem Meeresgrund (31) bei auf die Offshore-Einrichtung (1) wirkenden Betriebslasten bis zu einem Grenzzustand der Betriebslasten sichert, und
das ein Ankersystem (30) aufweist, das die Offshore-Einrichtung (1) gegen ein Verrutschen auf dem Meeresgrund (31) bei auf die Offshore-Einrichtung (1) wirkende, jenseits des Grenzzustandes der Betriebslasten liegende Extremlasten sichert.
2. Offshore-Einrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das Ankersystem (30) die Offshore-Einrichtung (1) in einem Verrutschbereich (31b) sichert.
3. Offshore-Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schwerkraft-Gründungseinrichtung einen meeresgrundseitig von der Offshore-Einrichtung (1) abstehenden Vorsprung (44) aufweist, der sich bei der Schwerkraftgründung in den Gründungsbereich (31a) eingräbt.
4. Offshore-Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Vorsprung als Schürze (44) ausgebildet ist.
5. Offshore-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das Ankersystem (30) eine Mehrzahl an Ankerketten (33) aufweist, die jeweils von einem im Meeresgrund (31) angeordneten Anker (32) zu jeweils einer Befestigungseinrichtung (34) an der Offshore-Einrichtung (1) geführt sind.
6. Offshore Einrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass sie nach einer Gründung wieder aufschwimmbar ausgebildet ist. 7. Offshore-Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerketten (33) so dimensioniert sind, dass sie ein Aufschwimmen der verrutschten Offshore-Einrichtung (1) gestatten und die
aufgeschwommene Offshore-Einrichtung (1) durch Eigengewichte der Ankerketten (33) auf Lokation ziehen.
8. Offshore-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch wenigstens eine Speicherkammer (4) für wenigstens ein flüssiges Medium.
9. Offshore-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
gekennzeichnet durch Luftkammern (9), die zur Aufnahme von Meerwasser und/oder Luft bestimmt sind.
Verfahren zur Offshore-Gründung einer Offshore-Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, indem
ein Ankersystem (30) bei einem vorbestimmten Gründungsbereich (31a) ausgelegt wird,
die Offshore-Einrichtung (1) auf Lokation oberhalb des vorbestimmten
Gründungsbereichs (31a) verbracht wird,
das Ankersystem (30) mit der Offshore-Einrichtung (1) verbunden wird,
die Offshore-Einrichtung (1) durch Schwerkrafteinwirkung im vorbestimmten
Gründungsbereich (31a) gegründet wird.
Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die auf einem Meeresgrund (31) aus dem
Gründungsbereich (31a) verschobene Offshore-Einrichtung (1) aufgeschwommen wird, das Ankersystem (30) Zugkräfte auf die aufgeschwommene Offshore-Einrichtung (1) ausübt und
sich die aufgeschwommene Offshore-Einrichtung (1) durch das Ankersystem (30) relokalisiert.
12. Verfahren nach Anspruch ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Offshore-Einrichtung (1) wieder auf dem
Gründungsbereich (31a) gegründet wird.
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