DE3730671A1 - Vorrichtung zur unterseeischen foerderung von erdoel und erdgas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Bei der unterseeischen Förderung von Erdöl und/oder Erdgas, der sogenannten Offshore-Förderung, wird von Arbeitsplatt­ formen aus der Meeresboden angebohrt und die darunter befindlichen Öl- oder Gasfelder erschlossen. Eine so erschlossene Quelle wird durch einen am Meeresboden angebrachten Preventer verschlossen, welcher die Aufgabe hat, das unter hohem Druck ausströmende Produkt zu drosseln und durch Rohrleitungen zu unterirdischen Tanks bzw. den Förder- oder Arbeitsplattformen zu leiten. Die auf der Meeresoberfläche befindlichen Plattformen bringen mehrere Bohrungen in den Meeresboden nieder und ermöglichen somit die Anzapfung eines großen Feldes. Das Erdöl oder Erdgas strömt dann unter Druck zu den Plattformen und wird dort entsprechend aufbereitet. Da die Erschließung solcher Felder in größeren Meerestiefen sehr aufwendig ist, eine Vielzahl von technischen Problemen aufwirft und bereits angezapfte, in ihrer Förderleistung nachlassende Felder Schwierigkeiten bei der Förderung des Produktes bereiten, verlangt die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe eine wenig aufwendige, am Meeresboden zu stationierende Fördereinrichtung.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches.

Mittels dieser Lösung kann eine kompakte, leicht zu installierende Förderstation an beliebiger Stelle auf dem Meeresgrund angebracht werden. Die Zwischenschaltung einer Hydropumpe und eines davon angetriebenen Hydromotors zwischen einem elektrischen Unterwassermotor und einer Fördereinrichtung, beispielsweise einer mehrstufigen Pumpe, ermöglicht eine einfache Drehzahlregelung. Da es sich hier gewissermaßen um zwei miteinander gekoppelte Systeme handelt, ist eine einfache Anpassung an die unterschiedlichsten Betriebsverhältnisse möglich.

Von Hydromotoren angetriebene Förderpumpen sind zwar bekannt, beispielsweise aus der DE-PS 18 03 293, jedoch sehen diese ein oberhalb eines Wasserspiegels trocken aufgestelltes Druckerzeugersystem vor. Die notwendigen Hydraulikleitungen werden durch ein Schutzrohrsystem zu der in die Flüssigkeit abgesenkte, von einem Hydromotor angetriebenen Förderpumpe geleitet. Eine Übertragung dieses Systems auf die Offshore- Technik würde bedeuten, daß auf Offshore-Plattformen oder Arbeitsschiffen nicht verzichtet werden kann, da diese zur Aufnahme der den Hydromotor antreibenden Hydropumpe funktionsnotwendig sind.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zwischen Hydromotor und Fördereinrichtung ein Getriebe angeordnet ist. Mittels dieser Maßnahme ist in einfacher Weise eine Anpassung der Fördereinrichtung an die jeweiligen Betriebs­ verhältnisse möglich. Somit können die unterschiedlichsten, schnell- oder langsamläufigen Förderpumpen Anwendung finden.

Eine weitere Ausgestaltung sieht hierfür vor, daß das Getriebe, der Hydromotor, die Hydropumpe und/oder der Unterwassermotor mit einer Druckausgleichsvorrichtung versehen ist. In Abhängigkeit von den Umgebungstemperaturen und den während des Betriebes entstehenden, durch Verlust­ leistungen bedingte Temperaturanstiege, verhindern die Druckausgleichsvorrichtungen einen unzulässigen Druckanstieg innerhalb der Aggregate.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Hydropumpe von einer druckdichten, mit dem Unterwassermotor verbundenen Kapsel umgeben ist und/oder der Hydromotor und die Fördereinrichtung von einem druckdichten, Fördermedium enthaltenden Behälter umgeben sind. Mittels dieser Maßnahme wird verhindert, daß eine eventuelle Leckage der Hydropumpe in das Meerwasser gelangen kann. Des weiteren bewirkt der den Hydromotor und die Förderpumpe umgebende druckdichte Behälter, daß dieser direkt mit einer Saugleitung bzw. einer Förderquelle verbunden werden kann. Sollten irgend­ welche Undichtigkeiten im Bereich der Fördereinrichtung oder des Hydromotors auftreten, so gelangen diese in das zu fördernde Medium und werden mit diesem abgeführt. Durch die Kapsel bzw. den Behälter werden nur die energieüber­ tragenden Leitungen zwischen Hydropumpe und Hydromotor hindurchgeführt. Hierbei kann es sich um entsprechend geschützte Hochdruckleitungen oder dgl. handeln. Dies ermöglicht weiterhin, daß in einer äußerst platzsparenden Weise die Aggregate auch nebeneinander angeordnet werden können, wobei die zwischen Hydropumpe und Hydromotor verlaufenden Leitungen in beliebiger Weise angepaßt werden können. Schwierig abzudichtende, die Kapsel bzw. Behälter­ wandungen durchdringende Wellen existieren somit nicht.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Hydropumpe, der Hydromotor und die Förderpumpe innerhalb eines mit dem Unterwassermotor verbundenen, Fördermedium enthaltenden Behälters angeordnet sind. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, daß mit nur einem einzigen druckdichten Behälter die eine eventuelle Leckage aufweisenden Bauteile sicher umhüllt werden können. Das Merkmal, daß der die Hydropumpe antreibende elektrische Unterwassermotor immer außerhalb der Kapsel bzw. des Behälters angebracht ist, garantiert in zuverlässiger Weise eine sichere Kühlung des Unterwassermotors. Denn dieser, in vorteilhafter Weise als wassergefülltes Aggregat ausgebildete Unterwassermotor, ist immer von kühlem Meerwasser umgeben. Das u. U. eine hohe Temperatur aufweisende Fördermedium kann somit nicht nachteilig auf die Motorkühlung einwirken.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Behälter im Bereich zwischen Hydropumpe und Hydromotor als Rohrbogen ausgebildet ist. Mittels dieser Maßnahme können, beispielsweise mit Hilfe eines 180°-Rohrbogens, der Unterwassermotor und die daran angebrachte Hydropumpe sowie der Hydromotor mit der Fördereinrichtung nebeneinander stehend oder liegend angebracht werden. Entsprechend der Verwendung findenden Baueinheiten und der jeweiligen Platzverhältnisse sind auch andere Bogenformen möglich.

Zur Abfuhr der im Hydrosystem entstehenden Wärme sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die energie­ übertragende Verbindung zwischen Hydropumpe oder Hydromotor mit Kühleinrichtungen und/oder Filter versehen ist. Die als Abscheideeinrichtung dienenden Filter verhindern die Zirkulation von Abriebteilen innerhalb des Kreislaufes.

Zur Anpassung an die unterschiedlichen Größen der Baueinheiten bzw. an die vorhandenen Platzverhältnisse sehen andere Ausgestaltungen der Erfindung vor, daß die Baueinheit mit mehreren Fördereinrichtungen versehen ist und daß die auf der Baueinheit angebrachten Aggregate in beliebiger Einbaulage angeordnet sind.

Zur einfachen Installation auf dem Meeresgrund sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die mit der Fördereinrichtung oder die mit dem die Fördereinrichtung umgebenden Behälter verbundene Saug- und/oder Druckleitungen durch ein Kupplungssystem angeschlossen sind. Somit kann durch ein einfaches Absenken der Baueinheit an die Arbeits­ position ein Ankuppeln ohne Hilfe von Tauchern oder dgl. erfolgen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

In der Zeichnung des Ausführungsbeispieles ist eine auf dem Meeresgrund (1) ruhende Baueinheit (2) gezeigt, auf der ein elektrischer Unterwassermotor (3) befestigt ist. Durch Kabel (4) erfolgt eine Verbindung mit einer auf dem Festland (5) stationierten Transformatorenstation (6) oder mit einer anderen Baueinheit. In diesem Kabel (4) können auch der Anlagenüberwachung bzw. -regelung dienende Signal­ kabel vorgesehen sein. Der Unterwassermotor (3), welcher mit einer an sich bekannten Druckausgleichsvorrichtung (7) versehen ist, weist in wassergefüllter Ausführung den Vorteil einer geringeren Störanfälligkeit auf. Direkt mit dem Unterwassermotor (3) ist eine Hydropumpe (8) verbunden.

Des weiteren ist auf der Plattform (2) ein Behälter (9) angeordnet, welcher mit einem Anschluß (10) zur Verbindung mit einer Erdöl- oder Erdgasquelle ausgerüstet ist. Die Wandstärke des Behälters ist den vorherrschenden Druck­ verhältnisses angepaßt. Innerhalb des Behälters (9) befindet sich eine Fördereinrichtung (11), welche durch eine Öffnung (12) aus dem Behälterinnern ansaugt und mittels einer Druckleitung (13) direkt zu einer auf dem Festland (5) befindlichen Verarbeitungsstation (14), z. B. einer Raffinerie, fördert. Angetrieben wird die Fördereinrichtung (11) durch einen Hydromotor (15), wobei hier noch ein Getriebe (16) zwischengeschaltet ist. Die Verwendung eines Getriebes ist in denjenigen Anwendungsfällen vorteilhaft, bei denen aufgrund der gegebenen Betriebsbedingungen die Verstell- bzw. Regelmöglichkeiten des Hydromotors überfordert sind.

Die Verbindung zwischen dem Hydromotor (15) und der Hydropumpe (8) erfolgt durch druckdichte und entsprechend gepanzerte Rohrleitungen oder -schläuche (17), welche hier noch zusätzlich mit einer Kühleinrichtung (18) versehen sind.

Es ist ohne weiteres möglich, die einzelnen Teile auch in einer anderen als der gezeigten Art auf der Baueinheit anzuordnen, z. B. senkrecht. Dies bedingt dann lediglich eine andere Führung der Rohrleitungen (17). Auch könnte der Anschluß (10) direkt mit der Pumpe verbunden werden.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur unterseeischen Förderung von Erdöl und/oder Erdgasen mittels auf dem Meeresboden angebrachter Baueinheiten, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Baueinheit (2) eine von einem Hydromotor (15) angetriebene Fördereinrichtung (11) sowie eine von einem Unterwassermotor (3) angetriebene Hydropumpe (8) angebracht ist, daß die Hydropumpe (8) mit dem Hydromotor (15) energieübertragend verbunden ist, an sich bekannte Überwachungs- und Regelanlagen angebracht sind, und daß die Fördereinrichtung (11) mit zu- und abführenden Leitungen (10, 13) in Verbindung steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Hydromotor (15) und Fördereinrichtung (11) ein Getriebe (16) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (16), der Hydromotor (15), die Hydropumpe (8) und/oder der Unterwassermotor (3) mit einer Druckausgleichsvorrichtung (7) versehen ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydropumpe (8) von einer druckdichten und mit dem Unterwassermotor (3) verbundenen Kapsel umgeben ist und/oder der Hydromotor (15) und die Fördereinrichtung (11) von einem druckdichten, Fördermedium enthaltenden Behälter (9) umgeben sind.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydropumpe (8), der Hydromotor (15) und die Fördereinrichtung (11) innerhalb eines mit dem Unterwassermotor (3) verbundenen, Fördermedium enthaltenden Behälters angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (9) im Bereich zwischen Hydropumpe (8) und Hydromotor (15) als Rohrbogen ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die energieübertragende Verbindung zwischen Hydropumpe (8) und Hydromotor (15) mit Kühleinrichtungen (18) und/oder Filter versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (2) mit mehreren Fördereinrichtungen versehen ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Baueinheit (2) angebrachten Aggregate (3, 8, 11, 15, 16) in beliebiger Einbaulage angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Förder­ einrichtung (11) oder die mit dem die Fördereinrichtung (11) umgebenden Behälter (9) verbundene Saug- und/oder Druckleitungen (13) durch ein Kupplungssystem angeschlossen sind.