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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Vorrichtung zur Wärmedämmung von
baulichen Einrichtungen in unterseeischen Bereichen, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Solche Vorrichtungen zur Wärmedämmung kommen
vorzugsweise bei baulichen Einrichtungen in Form von Rohrleitungen
und Rohrverteilersystemen zur Anwendung, die auf dem Meeresboden
installiert sind. Einrichtungen dieser Art sind mit Ventilen und
Sensoren versehen, die zur Steuerung und zur Kontrolle der Ölförderung
zwischen einer Quelle und einer Plattform auf der Meeresoberfläche genutzt
werden.
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Diese Einrichtungen müssen thermisch
isoliert werden, weil die Temperaturen der geförderten Medien bei regelmäßigen Unterbrechungen
der Förderung
hierin stark absinken. Rohöl,
das aus dem Meeresboden gefördert
wird, tritt gewöhnlich
mit einer Temperatur zwischen 40°C
und 150°C
aus der jeweiligen Quelle aus. Langkettige Kohlenwasserstoffe, die
zu den Bestandteilen von Rohölen
gehören, neigen
dazu, sich mit abnehmender Temperatur zu verfestigen. Ebenso besteht
bei den in den Rohrleitungen herrschenden hohen Drucken unterhalb
einer bestimmten Temperatur die Gefahr der Bildung von festen Gashydraten
aus gasförmigen
Kohlenwasserstoffen, insbesondere aus Methan und Wasser. Dabei kommt
es zu Ablagerungen innerhalb der Einrichtungen, die für den Transport
des Rohöls
von den Quellen zu den Förderplattformen
und/oder Tankschiffen vorgesehen sind. Die Kosten, die aufgewendet
werden müssen,
um diese Einrichtungen wieder von solchen Ablagerungen zu befreien,
sind sehr hoch.
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Besonders problematisch ist dabei
auch, dass beispielsweise die Funktion von Ventilen durch solche
Ablagerungen beeinträchtigt
wird.
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Die konventionelle Möglichkeit
der thermischen Isolierung zur Aufrechterhaltung der Temperatur
des in den Rohrleitungen befindlichen Mediums während der Unterbrechung der
Förderung
ist die Ummantelung der Leitungen und sonstiger Bauelemente mit
einem geeigneten thermischen Isolierstoff. Diese Methode ist sehr
kostenintensiv und die Isolierwirkung sehr empfindlich gegenüber Leckagen.
Außerdem
ist es schwierig, geometrisch komplexe Strukturen vollständig mit
einem Isoliermaterial zur versehen.
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Aus der
US-PS 3 504 741 ist bekannt, dass die
Abkühlung
von Rohrleitungssystemen von unterseeischen Einrichtungen, die für den Transport
von Rohöl
vorgesehen sind, während
der Unterbrechung der Förderung
des Rohöls
dadurch verzögert
wird, dass diese Rohrleitungssysteme von Gehäusen umgeben werden, die mit
Meerwasser gefüllt
sind. Aufgrund seiner großen
spezifischen Wärmekapazität nimmt
das eingeschlossene Wasser während
der Förderung
eine hohe Wärmeenergie
auf, welche bei Unterbrechung der Förderung wieder an das Rohrleitungssystem
und das darin enthaltenen Fördermedium
abgegeben wird. Weil der Wärmetransport
zwischen den heißen
Komponenten der Rohrleitungssysteme und den kalten Begrenzungsflächen der
Gehäuse
im wesentlichen durch die Konvektion des Wassers bestimmt wird,
kommt es zu einem schnellen Temperaturausgleich des Wassers, das
in den Gehäusen
eingeschlossen ist. Hohe Wärmeverluste an
die Umgebung der Gehäuse
können
deshalb nicht verhindert werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die
Wärmedämmung eines
solchen Gehäuses
zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß erfolgt die Wärmedämmung von
baulichen Einrichtungen, die auf dem Meeresboden installiert sind,
mit Hilfe von Gehäusen,
die um die Einrichtung her um angeordnet und mit einem mineralischen
Füllermaterial
vollgestopft sind. Das Füllermaterial
ist mit Seewasser durchsetzt, das eine vergleichbare Wärmekapazität und Wärmeleitung aufweist.
Als Füllermaterialien
kommen mit Wasser durchmischter Sand und/oder Schlamm in Frage. Sand
und/oder Schlamm können
auf einfache Weise vom Meeresboden rundum die Gehäuse herum
aufgesammelt und in die Gehäuse
gepumpt werden. Durch die zähflüssige Konsistenz
eines Gemischs aus Sand und Wasser bzw. Schlamm und Wasser wird
die Konvektion des Wassers unterbunden bzw. stark verringert.
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Ein Füllermaterial, das ebenfalls
in die Gehäuse
gefüllt
werden kann, ist ein Gemisch aus Wasser und einem speziellen Tonmineral,
welches thixotrope Eigenschaften aufweist. Wird auf ein solches Material
eine hohe Scherkraft ausgeübt,
so ist es niedrigviskos, während
es bei einer geringen Scherbelastung, beispielsweise im Ruhezustand,
hochviskos ist. Ein solches Material ist beispielsweise Attapulgit,
das kommerziell erhältlich
ist, und bei Dispersion in Seewasser diese thixotropen Eigenschaften aufweist.
Ein Gemisch aus Attapulgit und Wasser, das vorzugsweise 10Gew% bis
15Gew. % Attapulgit und gegebenenfalls noch eine definierte Menge
eines preisgünstigen
Füllstoffs
in Form von Calciumcarbonat enthält,
muss entweder an Land oder auf einer Förderplattform vorbereitet werden.
Es wird dann beispielsweise über
eine Leitung zu den Gehäusen auf
dem Meeresboden transportiert und dort eingefüllt.
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Die beschriebenen Füllermaterialien
haben den Vorteil, dass sie fließfähig sind, und die vollständige Umschließung des
Rohrleitungssystems sowie eine vollständige Füllung des Gehäusevolumens
erlauben. Damit ist es auf einfache Weise möglich, die Füllung des
Gehäuses
an die Geometrie Rohrverteilungssysteme anzupassen. Die beschriebenen
Gemische aus mineralischen Füllermaterialen
und Wasser lassen sich bei Bedarf problemlos entfernen, wenn die
Gehäuse
beispielsweise mit mehr benötigt werden.
In diesen Fällen
werden die Füllermaterialen nach
der Entfernung der Gehäuse
entweder von der Strömung
des Meeres weggeschwemmt. Sie können aber
auch leicht mit einem Wasserstrahl von dem jeweiligen Rohrleitungssystem
entfernt und im See wasser verteilen werden. Weil es sich ausschließlich um
mineralische nichttoxische Materialien handelt, entstehen dadurch
keine Belastungen für
die Umwelt.
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Die Wärmeleitfähigkeit der Füllermaterialen, die
durch Sand und/oder Schlamm gebildet werden, und mit Meerwasser
durchsetzt sind, bzw. aus einem Gemisch bestehen, das Attapulgit
und Wasser umfasst, ist etwas höher
als die von Seewasser. Die spezifische Wärmekapazität hiervon ist dagegen etwas
geringer als die von Seewasser. Da bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Füllermaterialen jede
Konvektionsströmung
unterbunden wird, ist der Wärmetransport
zu den Wänden
eines jeden Gehäuses
geringer als bei einer Füllung
mit reinem Seewasser. Während
den Unterbrechungen der Rohölförderungen
ermöglicht
die Verwendung der beschriebenen Füllermaterialien somit längere Standzeiten
bis zur Bildung von festen Ablagerungen in den Rohrleitungssystemen
im Vergleich zu einem Füllermaterial,
das nur aus reinem Seewasser besteht.
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Weitere erfinderische Merkmale sind
in den abhängigen
Ansprüchen
gekennzeichnet.
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Die Erfindung wird nachfolgend an
Hand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.
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Die einzige Figur der Beschreibung
zeigt eine Vorrichtung 1 zur Wärmedämmung, die in Form eines Gehäuses 2 ausgebildet
ist. Die Vorrichtung 1 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zur
Wärmedämmung für eine Rohrleitung 3 vorgesehen,
von der eine weitere Rohrleitung 4 abzweigt. Beide Rohrleitungen 3, 4 sind
unterseeisch in geringem Abstand über dem Meeresboden 9 installiert
ist. Das Gehäuse 2 ist
um die Rohrleitung 3 und den Abzweig der Rohrleitung 4
herum angeordnet. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Innenbereich des Gehäuses 2 mit
einem mineralischen Füllermaterial 5 ausgefüllt, das
sich aus Schlamm 6 und/oder Sand 7 zusammensetzt,
und von Meerwasser 8 durchsetzt ist. Ebenso besteht die
Möglichkeit, ein
Füllermaterial 5 in
Form eines thixotropen Attapulgit-Wasser-Gemischs zu verwenden.
Wie der Figur zu entnehmen ist, lässt sich das Füllermaterial 5 auf
ein fache Weise nicht nur um die Rohrleitung 3 selbst, sondern
auch um den Abzweig der Rohrleitung 4 herum anordnen. Wird als Füllermaterial 5 Sand
und/oder Schlamm verwendet, so kann dieses aus der Umgebung des
Gehäuses
2 vom Meeresboden 9 abgesaugt, und über eine Öffnung (hier nicht dargestellt)
in das Gehäuse 2 gepumpt
werden. Diese Öffnung
wird dann wieder verschlossen, wenn das Gehäuse 2 vollständig gefüllt ist.
Wird als Füllermaterial 5 ein
Gemisch aus Attapugit und Wasser verwendet, so muss dieses Gemisch
erst an Land oder auf einer Förderplattform
hergestellt und von dort über eine
Leitung in das Innere eines jeden Gehäuses 2 transportiert
werden. Gleichgültig
welches der beschriebenen Füllermaterialen 5 verwendet
wird, alle haben nicht nur eine Wärmekapazität, die mit der Wärmekapazität des Meereswassers 8 vergleichbar ist,
sondern sie verhindert auch die Konvektionsströmung von Wasser, das sich zusammen
mit dem Füllermaterial 5 innerhalb
eines jeden Gehäuses 2 befindet.
Damit wird auch der Wärmetransport
zu den Wänden
eines jeden Gehäuses 2 wesentlich
reduziert. Die Einrichtungen 3 und 4 können somit
bei einer Unterbrechung der Rohölförderung
für mindestens
12 Stunden auf einer Temperatur gehalten werden, bei der noch keine
Wachse und Hydrate abgeschieden werden.
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Die Erfindung beschränkt sich
nicht nur auf das hier beschriebene Ausführungsbeispiel. Vielmehr umfasst
sie alle Variationen der Vorrichtung, die dem Kern der Erfindung
zugeordnet werden können.