DE2110204C3

DE2110204C3 - Vorrichtung zum Anschließen einer auf dem Meeresboden verlegten Rohrleitung an eine über der Wasseroberfläche angeordnete Plattform

Info

Publication number: DE2110204C3
Application number: DE2110204A
Authority: DE
Inventors: William James Manvel Tex. Neal (V.St.A.)
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1970-03-05
Filing date: 1971-03-03
Publication date: 1980-07-03
Also published as: NL7102797A; US3640080A; CA924115A; DE2110204A1; GB1343202A; NL172984C; FR2084121A5; NL172984B; DE2110204B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung /um Anschließen einer auf dem Meeresboden verlegten Rohrleitung an eine über der Wasseroberfläche angeordnete Plattform, die sich mit im wesentlichen senkrechten Stutzen am Meeresboden abstützt, bestehend aus einem mit den Stützen verbundenen Biegeschuh zur Ausbildung einer Rohrkrümmung in einem der Wassertiefe entsprechenden Abstand vom Anschlußende der Rohrleitung.

Eine solche Vorrichtung ist bereits bekannt (THE Oll. AND GAS lOURNAU 20. Nov. 1967, Seite 198). Hierbei wird ein Biegeschuh, der eine über etwa 90' gekrümmte Biegehäche aufweist, am unteren Ende einer Stütze der Plattform in geringem Abstand über dem Meeresboden fest angeordnet, während der Endabschnitt der auf dem Meeresboden zur Plattform geführten Rohrleitung unter Bildung eines aufragenden Steigrohrs hochgebogen wird. Dazu wird zunächst die an der Plattform vorbei verlaufende Rohrleitung mit einer seitlichen Ausrichtbewegung unter den Biegeschuh gebracht und dann von der Plattform aus mittels eines am RohrleitungscndäbschniU angreifenden Zugseils iri Anlage a:n die Biegefläche des Biegeschuhs hochgezogen und dabei gekrümmt, bis der Endabschnitt als Steigrohr längs einer Stütze bis zur Plattform aufragt. Das Steigrohr wird dann mit Hilfe von längs der Stütze verteilten Klemmvorrichtungen an der Stütze befestigt.

Durch das Abbiegen des der Wassertiefe im Bereich der Plattform entsprechenden Endabschnitts der Rohrleitung, bei der es sich beispielsweise um eine Transportleitung für Erdöl oder Erdgas aus einer Unterwasser-Tiefbohrung handeln kann, wird es in vorteilhafter Weise unnötig, eine getrennte Steigleitung am Meeresboden anzuschließen. Jedoch macht die erforderliche seitliche Ausrichtung der Rohrleitung unter den am Meeresboden befindlichen Biegeschuh mit größerer Wassertiefe zunehmend Schwierigkeit rn, da bei größeren Wassertiefen, in denen dem Einsatz von Tauchern Grenzen gesetzt sind, die Durchführung und Überwachung der Ausrichtung auf den Biegeschuh problematisch wird.

Es ist auch bereits bekannt, zur Ausbildung einer Steigleitung die am Meeresboden zu verlegende Rohrleitung am plattformseitigen Ende mit einem über etwa 90° gekrümmten Bogen zu versehen und diesen Bogen längs einer Stütze der Plattform zum Meeresboden niederzulassen, wobei der Wassertiefe entsprechend mit dem Absenken Steigrohrabschnitte angesetzt werden (DEAS 12 40 013). Auf diese Weise können zwar Anschlußarbeilen oder Ausrichtarbeiten am Meeresboden umgangen werden, jedoch ergibt sich hier nicht nur der Nachteil, daß die Rohrleitung nur von der Plattform weg verlegt werden kann, insbesondere muß die Absenkung in genauer Abstimmung mit der Verlegung der Rohrleitung von einem sich von der Plattform entfernenden Wasserfahrzeug erfogen, da anderenfalls Beschädigungen an der Rohrleitung bzw. Steigleitung auftreten. Aus diesem Grunde müssen die Arbeiten unter Berücksichtigung einer Reihe von Faktoren genau programmiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Vorrichtung so weiterzuentwickeln. daß sie auch bei größeren Wassertiefen problemlos eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgcmaß dadurch gelöst, daß der Biegeschuh um eine waagerechte Achse schwenkbar und im wesentlichen über die Höhe der Stützen in senkrechter Richtung gleitend verschiebbar ist und daß Haltevorrichtungen /nr verschiebbaren Verbindung der Rohrleitung mit dem Biegeschuh vorgesehen sind.

Diese Ausbildung schafft die Möglichkeit, die gleichfalls an der Plattform vorbe geführte Rohrleitung bei in einer oberen Stellung vorzugsweise nahe der Wasseroberfläche befindlichem Biegeschuh die Rohrleitung an den Biegeschuh heranzuführen und verschiebbar mn dem ßieger-chuh /u verbinden, worauf der Biegeschuh unter forschreitender Krümmung der Rohrleitung /um Meeresboden abgesenkt wird, beispielsweise mittels .Schwerkraftwirkung. Dabei wird die Ronrleitung allmählich und fortschreitend gebogen, wobei der Biegeschuh über einen Winkel von etwa 90
verschwenkt wird und die mi: einem angepaßten Krümmungsradius versehene Biegefläche des Biegeschuhs eine örtliche Überbeanspruchung und damit ein Einknicken der Rohrleitung verhindert. Nach Ausbildung des Steigrohrabschnitls kann dieser dann ebenfalls an einer Stütze der Plattform festgeklemmt werden. Es ist ersichtlich, daß hier keine Arbeiten am Meeresbeden durchzuführen sind und daß auch die Beschränkungen entfallen, die sich bei einem Absenken einer bereits fertig gebogenen Rohrleitung von der Plattform aus ergeben.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ünteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer in Küstennähe angeordneten Anlage und zeigt eine in der erfindungsgemäßen Weise damit zu verbindende Rohrleitung.

Fig.2 bis4 ähneln Fig. 1, zeigen jedoch verschiedene Stadien, die beim Anwenden des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung durchlaufen werden.

In Fig. 1 erkennt man eine insgesamt mit 10 bezeichnete, in Küstennähe in einem Gewässer angeordnete Anlage, mit der im wesentlichen senkrechten Unterstützungsmitteln, in Form mehrerer Beine oder Stützen, von denen in Fig. 1 nur die vorderen Stützen 11 und 12 zu erkennen sind; die Beine der H Anlage stützen sich am Boden 13 eines Gewässers 14, z. B. eines Ozeans ab. Die Stüuen tragen eine allgemein waagerechte Plattform 15, die über der Wasseroberfläche 16 liegt. Von der Plattform 15 aus erstreckt sich eine Schiene 17 allgemein nach unten zum Meeresboden 13, >o und diese Schiene ist auf beliebige Weise fest mit dem Meeresboden verbunden. Zwar ist die Schiene 17 in F i g. 1 als gesondertes Bauteil dargestellt, doch könnte sie auch durch eines der Beine der Unterstützungsmittel gebildet sein, und daher wird sie hier als Bestandteil der r> die Plattform 15 tragenden Unterstützungsmittel betrachtet. Zwischen den Beinen 11 und 12 können Verstrebungen 18 vorgesehen sein, um die Starrheit der Anlage 10 zu erhöhen.

Auf der Schiene 17 ist ein Biegeschuh 19 auf beliebige JO Weise gleitend geführt und so gelagert, daß er sich gegenüber der Schiene um eine ihn mit der Schiene verbindende Achse 20 drehen kann. Der Biegeschuh 19 hat eine Biegefläche 21, die auf eine noch zu erläuternde Weise zur Anlage an einer Rohrleitung gebracht !", werden kann. Ferner umfaßt der Biegeschuh 19 mehrere mit Abfangkeilen versehene Haltevorrichtungen 22 und 22.7 oder dergleichen. Bei dieser Anordnung ist es möglich, eine Rohrleitung 23 in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise mit Hilfe der Halte- oder Klemm- t" vorrichtungen 22 und 22a zur Anlage an dem Biegeschuh 19 zu bringen.

Das freie Ende 24 der Rohrleitung 23 wird vorzugsweise mit einem Kahn 25 oder einem ähnlichen Wasserfahrzeug fest verbunden. Das andere Ende der η Rohrleitung 23 erstreckt sich zu dem gewünschten Punkt, z.B. einer an Land befindlichen Anlage (nicht dargestellt) oder zu einer in Küstennähe angeordneten Sammelanluge. Das Wasserfahrzeug 25 ist mit einem Schuh 26 oder dergleichen versehen, der an der vi Unterseite der Rohrleitung inliegt. Der Schuh 26 ist mit Hilfe einer Klemmvorrichtung 27 drehbar mit dem Wasserfahrzeug 25 verbunden. Der Biegeschuh 19 umfaßt ferner nicht dargestellte Beschwerungsmittel. z. B. einen Ballastwasserbehälter, der dazu dient, den 5^r> Biegeschuh 19 in dem Gewässer 14 längs der Schiene 17 nach unten zu bewegen und hierbei den Biegeschuh auf eine noch zu erläuternde Weise allmählich zu drehen oder zu schwenken.

tjn zum Aufbringen einer Spannung dienender Kahn ft"

28 oder ein ähnliches Wasserfahrzeug ist mit der Anlage IO durch ein Ankerseil 29 verbunden. Mit dem Änkerseil

29 sind mehrere Schwimmer 30 und 31, von denen Fig. 1 der Deutlichkeit halber nur zwei zeigt, verbunden, und sie schwimmen auf der Wasseroberflä- <>5 ehe 16. An den Schwimmern 30 und 31 sind Aufhängungsseile 32 und 33 befestigt, von denen jedes mit der Rohrleitung 23 church auf bekannte Weise ausgebildete, automatisch auslösbare Klemmvorrichtungen 34 bzw. 35 verbunden ist, die längs der Rohrleitung 23 in Abständen verteilt sind. Die Schwimmer 30 und 31 können mit nicht dargestellten Winden zum Einholen der Aufhängungsseile ausgerüstet sein, damit die Rohrleitungen 23 gehoben oder gesenkt werden kann. Wie in Fig. 1 durch die Pfeile an den beiden Wasserfahrzeugen 25 und 28 sowie an den Aufhängungsseilen 32 und 33 angedeutet, ist es bei der beschriebenen Anordnung möglich, die Rohrleitung 23 zu unterstützen, wenn die aufgebrachte Spannung beseitigt wird, so daß die Baugruppe, welche die Rohrleitung 23, den Biegeschuh 19, die Haltevorrichtungen 34, 35 usw. umfaßt, längs der Schiene 17 zum Meeresboden 13 abgesenkt werden kann. Längs des Beins 11 der Anlage 10 sind vorzugsweise mehrere Rohrleitungs-Klemmvorrichtungen 36 in Abständen verteilt; diese Vorrichtungen dienen einem noch zu erläuternden Zweck.

Gemäß Fig. 1 wird die Rohrleitung 23 zunächst an der Wasseroberfläche 16 in der Nähe der Anlage 10 angeordnet. Das freie Ende 24 der Ron. leitung 23 wird an der Anlage 10 vorbei zu dem Wassei fahrzeug 25 längs einer Strecke bewegt, die annähernd gleich der Wassertiefe des Gewässers 14 zwischen der Wasseroberfläche 16 und dem Meeresboden 13 ist. Der der Anlage 10 oenachbarte Teil der Rohrleitung 23 wird mit dem Biegeschuh 19 durch die Abfangkeilvorrichtungen 22 und 22a verschiebbar verbunden. Dann wird ein Windenseil 37 mit einem Ende an der Haltevorrichtungen z. B. der Vorrichtung 22. befestigt, während das andere Ende dieses Seils mit einer Winde 38 auf dem Wasserfahrzeug 25 verbunden ist. Das Wasserfahrzeug 25 trägt eine Rohrleitung-Spannvorrichtung 39a. durch die die Rohrleitung 23 in ihrer Lage gehalten wird. In diesem Zeitpunkt wird die Rohrleitung 23 durch die Wasserfahrzeuge 25 und 28 sowie die Aufhängungsseile 32 und 33 unterstützt und unter Spannung gehalten, wie es durch die Pfeile angedeutet ist. Wenn man die Spannung verringert oder beseitigt, und den Ballastwasserbehälter des Biegeschuhs 19 teilweise füllt, gleitet der Biege<chuh längs der Schiene 17 nach unten, wie es in F i g. 2 gezeigt ist. Das Seil 37 wird von der Winde 38 aus nachgegeben, während die Aufhängungsseile 32 und 33 so betätigt werden, daß sie die Rohrleitung 23 während des Absinkens unterstützen. Gemäß Fig. 2 bis 4 wird hierbei der Biegeschuh 19 um seine Lagerachse 20 geschwenkt, bis die Biegefläche 21 gemäß F i g. 3 beginnt, zur Anlage der Rohrleitung 23 zu kommen. In diesem Zeitpunkt kann man weitere Schwimmer 39 und 40 zwischen dem Wasserfahrzeug 25 und der Anlage 10 versehen. Diese Schw.mmer sind ebenfalls mit Aufhängungsseilen 41 und 42 ähnlich den Aufhängungsseilen 32 und 33 versehen, und diese Seile werden mit den Halle- oder Klemmvorrichtungen 22 und 22a "erbunden. Die Schwimmer 39 und 40 können ebenso wie die Schwimmer 30 und 31 mit Winden zum Aufholen der Aufhängungsseilen ausgerüstet sein. Somit kann der sich zwischen dem Biegeschuh 19 und dem Wasserfahrzeug erstreckende Teil der Rohrleitung 23 unterstützt werden, während die Rohrleitung abgesenkt wird.

Schließlich erreicht der Biegeschuh i9 gemäB Fig.4 den Meeresboden 13, Wo er in eine im wesentlichen senkrechte Stellung geschwenkt worden ist. Die Biegefläche 21 des Schuhs 19 bewirkt, daß die Rohrleitung 23 allmähiirh gebogen wird, so daß der Teil der Rohrleitung zwischen dem Biegeschuh 19 und dem Wasserfahrzeug 25 eine allgemein senkrechte Lage

einnimmt, d. h. daß sich dieser Teil allgemein parallel zu den Stützen U und 11a der Anlage 10 erstreckt. Nunmehr werden die Schwimmer 39 und 40 mit den Aufhängungsseilen 41 und 42 von der Rohrleitung 23 getrennt. Gleichzeitig wird das freie Ende der Rohrleitung von der Spannvorrichtung 39a auf dem Wasserfahrzeug 25 getrennt, und der Biegeschuh 26 kann dazu benutzt werden, die Rohrleitung 23 gegen die Stütze 11 zu drücken. Nunmehr kann man das freie Ende 24 der Rohrleitung auf beliebige nicht dargestellte Weise mit der Plattform 15 verbinden, nachdem man den Teil der Rohrleitung zwischen dem Biegeschuh 19 und dem Wasserfahrzeug 25 mit Hilfe der längs der Stütze 11 verteilten Klemmvorrichtungen 36 festgelegt hai, Schließlich können die Halte- oder Klemmvorrichtungen 22; 22a, 34 und 35 von der Rohrleitung 23 getrennt werden; dieser Vorgang ist jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung kann man den die »Sfeigeiciluhg« bildenden senkrechten Teil der Rohrleitung 23, der sich zur Oberseite der Plattform 15 erstreckt, mit Einrichtungen zum Aufnehmen des Förderguts einer Tiefbohrung verbinden, die durch eine der Stützen der Plattform hindurch angelegt worden ist (nicht dargestellt), oder man kann diesen Teil der Rohrleitung direkt einem Bohrloch oder einer zu der Plattform führenden anderen Rohrleitung verbinden. Zwar zeigen die Zeichnungen die »Sleigeleilung« in einer senkrechten Stellung, doch könnte man die Steigeleitung auch unter einem beliebigen Winkel gegen

die Waagerechte anordnen, z. B. allgemein oder im wesentlichen im rechten Winkel zu der Anlage 10, ohne daß hierdurch der Bereich der Erfindung verlassen wird. Beispielsweise könnte man die Rohrleitung um 45° biegen und sie dann mit einem weiteren Leitungsab-

(O schnitt verbinden, um eine Verbindung zur Oberseite der Plattform 15 herzustellen. Ferner braucht sich die Steigeleitung nicht bis zur Wasseroberfläche zu erstrecken. Sie kann z. B. nur längs einer kurzen Strecke über das obere Ende des Biegeschuhs 19 hinaus verlaufen. In diesem Fall könnte man in einem späteren

Zeitpunkt Rohrieitungsabschnittc an das Ende der Leitung 23 anschließen, um eine sich zur Oberseite der Plattform 15 führende Steigeleitung zu schaffen.

Der Krümmungs- oder Biegeradius der Rohrleitung 23 kann mit Hilfe bekannter Verfahren so festgelegt werden, daß er einen vorbestimmten Mmdeslwert nicht unterschreitet, um ein Knicken der Rohrleitung zu vermeiden. Zu diesem Zweck kann man z. B. die in der US-Patentschrift 34 66 882 beschriebenen Verfahren anwenden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnurfeen.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Anschließen einer auf dem Meeresboden verlegten Rohrleitung an eine über der Wasseroberfläche angeordnete Plattform, die sich mit im wesentlichen senkrechten Stützen am Meeresboden abstützt, bestehend aus einem mit den Stützen verbundenen Biegeschuh zur Ausbildung einer Rohrkrümmung in einem der Wassertiefe entsprechenden Abstand vom Anschlußende der Rohrleitung, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegeschuh (19) um eine waagerechte Achse (20) schwenkbar und im wesentlichen über die Höhe der Stützen (11₁12) in senkrechter Richtung gleitend verschiebbar ist und daß Haltevorrichtungen (22, 22a,/ zur verschiebbaren Verbindung der Rohrleitung (23) mit dem Biegeschuh (19) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Biegefläche (21) des Biegeschuhs (19) in eine die Rohrleitung (23) führende gerade Fläche übenHn, mit der die Haltevorrichtungen (22, 22aJ zusammenwirken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegeschuh (19) längs einer mit den Stützen (11, 12) verbundenen Schiene (17) zwischen der Plattform (1*5) und dem Meeresboden (13) verschiebbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegeschuh (19) im Bereich seiner Achse (20) an den Stützen (11, 12) bzw. an der Schiene (17) geführt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Unterstützungsmittel (29 bis 35, 37 bis 42) zus/i Span .en der Rohrleitung (23) bei ihrem Absenken vuf den Meeresboden (13) vorgesehen sind.